黄土高原坡耕地苜蓿产量及水土流失地形分异模拟——以延安燕沟流域为例

退耕还林还草是目前黄土高原整治生态环境和控制水土流失的主体政策。为使生态退耕政策得到有效落实,本文基于WIN-YIELD软件,以延安燕沟流域为例,利用2006年延安站的逐日气象数据和燕沟流域地貌、土壤及土地利用等资料,模拟分析了不同地形高程、坡度和坡向条件下坡耕地种植苜蓿的秸秆干物质产量、水土流失量及其地形分异特征。结果表明:在黄土高原,地形坡度是影响苜蓿秸秆干物质产量和泥沙流失的重要因素,苜蓿秸秆产量模拟值随地形坡度的增大而减小,泥沙流失的模拟值随地形坡度的增大而增大;地形高程1000 m以下的地域种植苜蓿其产量明显高于1000 m以上的地域,坡耕地苜蓿产生径流和泥沙随地形高程的变化不显著;地形坡向对苜蓿秸秆产量和水土流失量的影响不大。     

黄土高原安塞县生态退耕情景及农业影响

退耕还林是目前黄土高原恢复生态环境和控制水土流失的主要政策。为搞清政策驱动下黄土高原生态退耕的基本情景,以安塞县为例,利用2000年土地利用图和地形坡度图,以地形坡度15^o、20^o和25^o为退耕界限,借助GIS空间分析技术,模拟和分析了安塞县生态退耕的规模、空间分异特点及退耕补贴需求和对农业的影响。研究结果表明：安塞县合理的退耕坡度界限应在20^o-25^o之间,北部的镰刀湾、王家湾、化子坪、坪桥、郝树坪和南部的楼坪6乡镇可考虑退耕20^o以上的坡地,其他8乡镇宜退耕25^o以上坡地。     

东北低山丘陵典型区侵蚀沟分布特征及其地形影响研究

东北低山丘陵区是重要的粮食主产区和商品粮基地,高强度的农业垦殖造成了严重的水土流失,侵蚀沟危害日益加剧。选择东辽河上游106.5 km²的区域为研究区,基于分辨率2 m的遥感影像,在GIS人工预判读侵蚀沟的基础上,野外实地验证并测量了研究区内长度≥50 m、且深度≥0.5 m的侵蚀沟的几何参数与经纬度;基于DEM获取了侵蚀沟所在坡面的坡度、坡向和高程等空间信息;分析了研究区侵蚀沟的基本特征与时空演化趋势,探讨了坡度和坡向对侵蚀沟发育的影响。结果表明：① 目前研究区已形成侵蚀沟322条,分布密度为3.0条/km²,沟壑密度为0.8 km/km²,割裂度为1.4%,侵蚀沟发展速度快,沟蚀强度已达强烈程度,应引起足够重视。② 侵蚀沟主要分布在6°~9°的坡耕地上,坡度对沟蚀的影响明显,坡耕地高强度垦殖是沟蚀加剧的主要驱动力;③ 阳坡（S、E）上侵蚀沟分布相对较多,而阴坡（N）上侵蚀沟分布最少,坡向对沟蚀也有一定影响。研究成果为认识东北低山丘陵区侵蚀沟发生与演化提供了科学数据。     

三峡库区重庆段水土流失的时空格局特征

在TM 解译的三峡库区重庆段1999 年和2004 年水土流失数据及相关辅助数据的支持下, 借助GIS 技术, 分析了研究区5 年来水土流失的时空演变及地理空间分异特征与规律。 研究结果表明: (1) 研究区水土流失总体呈现好转趋势, 极强度和剧烈水土流失面积下降变幅最大。(2) 水土流失主要分布在紫色土、黄壤、石灰(岩) 土、水稻土和黄棕壤分布区。(3) 水 土流失主要发生在受人类活动影响最为剧烈的旱坡地和疏林地。(4) 水土流失表现出明显的垂直分异特征, 主要集中于高程200~1500 m 的低山、丘陵地区。(5) 水土流失与坡度具有很好的相关性, 主要分布在15^o以上的陡坡地。(6) 水土流失与坡向分异无明显的相关关系。各坡向水土流失面积和强度分布基本相当。(7) 水土流失主要集中在300~320 和320~340 j.cm/hm². h 的降雨侵蚀力(R) 值分布区。剧烈水土流失与高降雨侵蚀力具有较好的对应关系。     

基于DEM的黄土高原面积高程积分研究

面积高程积分(Hypsometric Integral,HI)是通过统计流域地表的高程组合信息,从而揭示流域地貌形态与发育特征的重要指标。本文以1:10000比例尺5 m分辨率DEM数据分析流域面积高程积分计算时的影响因素,以SRTM数字高程模型数据为基本信息源,研究黄土高原重点水土流失区的面积高程积分空间分异特征。研究工作首先讨论并总结了面积高程积分的地学含义,明确了DEM分辨率以及分析面积对于面积高程积分计算的影响,并分析各地貌对象面积高程积分的相关性;然后,面向黄土高原重点水土流失区,采用面向多尺度分割的方法,基于小流域面积高程积分,实现了黄土高原重点水土流失区地貌分区。研究结果表明,DEM分辨率对于小流域面积高程积分计算影响较小,当小流域面积阈值达到10 km2时,面积高程积分趋于稳定;各地貌对象中,流域面—正地形—沟沿线、山顶点—山脊线—流域边界这两组组内面积高程积分值相关性非常强;基于面积高程积分的地貌分区,与黄土高原地区水土流失分区图和输沙模数分区图具有相当程度的耦合关系,并细化了原有分区结果。     

澜沧江-湄公河流域人口分布及其与地形的关系

基于90 m×90 m数字高程模型(DEM)和1 km×1 km的人口密度栅格数据,采用GIS空间分析与数理统计方法,研究了澜沧江-湄公河流域的人口分布格局及其与高程、坡度、坡向和地形起伏度的关系。结果表明:1.澜沧江-湄公河流域人口分布呈北疏南密的基本格局,人口最为密集的区域位于南端的湄公河三角洲,源头杂多县则是大片无人区;2.澜沧江-湄公河流域人口密度随海拔由低到高经历了一个急降缓升又下降至尖灭的变化过程,人口总量随海拔呈现倒指数增长变化;3.澜沧江-湄公河流域80%强的人口集中分布在坡度≤2°的平坦区域,当坡度达到38°时,人口累积曲线趋于平稳;4.澜沧江-湄公河流域各坡向人口分布较为均衡,坡向对人口分布的影响不显著;5.澜沧江-湄公河流域人口密度与地形起伏度成倒指数关系,地形起伏度对人口分布的影响较为显著,流域内大部分人口分布于低起伏地区。     

DEM结构特征对坡度坡向的影响分析

数字高程模型已严格定义为按规则格网阵列记录的地形高程数据,其固有的结构特征(如格网分辨率、格网方向、高程数据准确度等)直接影响DEM对地形表达和坡度、坡向的计算精度。该文通过理论和数据独立的DEM实验分析方法,研究了DEM结构特征对坡度、坡向的影响,得出如下结论:1)高分辨率的DEM并不一定能给出高精度的坡度、坡向计算结果;2)可通过g=bm/ms×180/π×cos2S来选择合适的DEM分辨率;3)三阶不带权差分算法的坡度、坡向计算结果对DEM方向有较强的依赖性。     

基于TETIS模型的黑土区乌裕尔河流域径流与侵蚀产沙模拟研究

为科学地认识中国东北黑土区流域土壤侵蚀特征,探讨TETIS模型在该区的适用性,本文以乌裕尔河流域为例,利用1971-1987年日径流与泥沙实测数据对TETIS模型进行了校正与验证,进而分析了流域土壤侵蚀强度特征及其与坡度、土地利用方式的关系。研究结果表明：TETIS模型在乌裕尔河流域适用性好,日径流与日输沙量的纳什效率系数在0.52~0.70之间,决定系数在0.60~0.71之间,体积误差均不超过15%。流域平均侵蚀模数为397.2 t/(km²·a),流域以微度和轻度侵蚀为主,约90%的产沙来自于坡面。平均土壤侵蚀模数随坡度的增大而增大,流域侵蚀量主要来自于0°~5°坡面。不同土地利用方式具不同的土壤侵蚀模数,耕地土壤侵蚀模数最大,达556.3 t/(km²·a)。坡度较大的耕地和植被覆盖度较低的区域是水土流失治理的重点。研究表明,TETIS模型在黑土区模拟土壤侵蚀产沙应用前景好,可为研究区制定水土保持措施提供科学依据。     

坡耕地径流与土壤侵蚀研究进展（英文）

土壤侵蚀一直是重要的全球性环境问题之一,而坡耕地的土壤侵蚀是坡地水土流失的主要源头。作为坡耕地的主要覆盖方式,作物对坡耕地径流和土壤侵蚀的发生和发展都产生了重要的影响。本文主要回顾了目前坡耕地径流和土壤侵蚀的影响因素,以及作物生长、降雨溅蚀及其空间分布等问题。作物主要影响了坡耕地雨滴溅蚀、坡面径流和侵蚀产沙,并且径流和土壤侵蚀还受降雨强度、坡度、土壤前期含水量、土壤表层物理结皮及土壤糙率等因素影响。不同作物对径流和土壤侵蚀的作用和影响机制,以及它们在不同外部条件下影响侵蚀的能力的变化,都将成为未来研究的重点。作物植被对坡地土壤侵蚀的影响是了解大规模土壤侵蚀系统的一个重要因素,对这一课题的深入研究对坡耕地径流和土壤侵蚀研究的理论和实践都具有重要意义。     

黄土高原沟道流域产沙过程的初步分析

黄土高原的主要产沙地区是河口镇至龙门黄河干流两侧和泾、洛、渭河中上游,产沙时间集中7—9月或一、二次暴雨期。流域产沙量与河道断面输沙量基本一致。产沙最与降雨量加径流深组合因子成正比相关,并随坡度增大而增加,坡度超过25—28度水流面蚀强度减弱。砂黄土的可蚀性最大,黄土其次,粘黄土最小。灌木林的防蚀效果最好。近三十年来黄土高原的产沙量进一步增加,其中由人类活动而增加的沙量约占黄河平均输沙量的23～35%。沟道流域的产沙过程具有垂直分带规律。沟间地以细沟侵蚀产沙为主,沟谷地是水力、重力和洞穴侵蚀综合作用的场所。黄土丘陵区沟谷地的产沙量此沟间地大59.0%左右;黄土塬区产生的泥沙绝大部来自沟谷地。     

Topographic differentiation simulation of crop yield and soil and water loss on the Loess Plateau

De-farming slope farmland has been an effective measure in recent years for the improvement of the eco-environment and the mitigation of soil and water loss on the Loess Plateau. This paper, taking the Yangou Basin as a case study and using day-by-day meteorological data of Yan’an station in 2005, simulated and analyzed the quantitative relation between crop yield, soil and water loss and topographic condition with the aid of WIN-YIELD software. Results show that: 1) topographic gradient has important influence on crop yield. The bigger gradient is, the lower the crop yield. Yields of sorghum and corn decrease by 15.44% and 14.32% respectively at 25° in comparison to the case of 0°. In addition, yields of soya, bean and potato decrease slightly by 5.26%, 4.67% and 3.84%, respectively. The influences of topographic height and slope aspect on crop yield are slight. 2) Under the same topographic condition, different crops’ runoff and soil loss show obvious disparity. Topographic gradient has important influence on soil and water loss. In general, the changing trend is that the soil and water loss aggregates with the increase of gradient, and the maximal amount occurs around 20°. The influence of topographic height is slight. Topographic aspect has a certain effect, and the fundamental characteristic is that values are higher at the aspect of south than north. 3) Topographic gradients of 5° and 15° are two important thresholds. The characteristic about soil and water loss with the variation of topographic gradients show that: the slope farmland with gradient less than 5° could remain unchanged, and the slope farmland more than 15° should be de-farmed as early as possible.     

黄土高原作物产量及水土流失地形分异模拟

De-farming slope farmland has been an effective measure in recent years for the improvement of the eco-environment and the mitigation of soil and water loss on the Loess Plateau. This paper, taking the Yangou Basin as a case study and using day-by-day mete- orological data of Yan'an station in 2005, simulated and analyzed the quantitative relation between crop yield, soil and water loss and topographic condition with the aid of WIN-YIELD software. Results show that: 1) topographic gradient has important influence on crop yield. The bigger gradient is, the lower the crop yield. Yields of sorghum and corn decrease by 15.44% and 14.32% respectively at 25° in comparison to the case of 0°. In addition, yields of soya, bean and potato decrease slightly by 5.26%, 4.67% and 3.84%, respectively. The in- fluences of topographic height and slope aspect on crop yield are slight. 2) Under the same topographic condition, different crops' runoff and soil loss show obvious disparity. Topographic gradient has important influence on soil and water loss. In general, the changing trend is that the soil and water loss aggregates with the increase of gradient, and the maximal amount occurs around 20°. The influence of topographic height is slight. Topographic aspect has a certain effect, and the fundamental characteristic is that values are higher at the aspect of south than north. 3) Topographic gradients of 5° and 15° are two important thresholds. The characteristic about soil and water loss with the variation of topographic gradients show that: the slope farmland with gradient less than 5° could remain unchanged, and the slope farm- land more than 15° should be de-farmed as early as possible.     

松嫩平原西部典型农田需水规律研究

采用联合国粮农组织最新推荐的模型方法(FAO56),利用近10年的日气象资料对松嫩平原西部玉米、大豆、高粱等作物近10年的农田逐日需水量进行了系统研究。得出了本区不同作物的需水规律,并根据当地的有效降雨量,获得了不同作物不同时段的水分亏缺规律,为节水灌溉和提高作物产量提供科学依据。     

三峡库区坡地生态工程控制土壤养分流失研究——以等高植物篱为例

三峡库区紫色土陡坡地径流小区大雨强模拟降雨实验表明,以等高植物篱为代表的坡地生态工程能相当有效地减少坡面侵蚀量、径流量和坡面氮、磷养分损失量。由于植物篱和带间覆盖稿秆对径流的阻滞作用使坡面径流与表土的混合、养分溶解交换过程更加充分,径流携带的养分流失成为有效养分流失的主要方式。通过施肥改善土壤渗透特性、抗蚀性及带间覆盖能明显提高控制坡面产沙、产流和养分流失。等高植物篱-农作系统各种处理中以施用有机肥和配施有、无机肥-带间麦秆覆盖两种处理效果最好。     

基于矩匹配算法的山区影像地形辐射校正方法研究

针对山区遥感影像地形辐射校正问题,应用现有模型(如C校正)进行地形辐射校正很难达到理想效果。引入矩匹配算法,利用DEM数据计算坡度、坡向等地形信息,以特定坡度和坡向数据为参考依据,对影像进行地形辐射校正。通过北京房山区SPOT5影像进行试验,表明该方法能在很大程度上消除地形阴影,更好地反映阴影区域的细节信息,同时光谱特性保真程度较好,原模糊的影像区域通过处理基本上达到有效识别地物的要求。     

Runoff and Soil Erosion on Slope Cropland: A Review

Soil erosion has become a serious environmental problem worldwide, and slope land is the main source of soil erosion. As a primary cover of slope land, crops have an important influence on the occurrence and development of runoff and soil erosion on slope land. This paper reviews the current understanding of runoff and soil erosion on slope cropland. Crops mainly impact splash detachment, slope runoff, and sediment yield. In this review paper, the effects of crop growth and rainfall on the splash detachment rate and the spatial distribution of splash detachment are summarized. Crop growth has a significant impact on runoff and sediment yield. Rainfall intensity and slope gradient can influence the level of erosive energy that causes soil erosion. Furthermore, other factors such as antecedent soil water content, soil properties, soil surface physical crust, and soil surface roughness can affect soil anti-erodibility. The varying effects of different crops and with different influence mechanisms on runoff and soil erosion, as well as changes in their ability to influence erosion under different external conditions should all remain focal points of future research. The effect of crop vegetation on runoff and soil erosion on slope land is a very important factor in understanding large-scale soil erosion systems, and in-depth study of this topic is highly significant for both theory and practice.     

西藏"一江两河"中部地区的农业发展与农田沙漠化

一江两河中部地区是西藏农业生产的主要区域, 也是沙漠化土地最集中、危害最严重的区域之一。作者分析了区域内农业开发、农业耕作制度改变和土壤肥力变化对农田风蚀的影响, 初步得出: 盲目开垦、不合理的农作制度和薄弱的农田基础条件加剧了农田沙漠化的发生、发展, 造成目前区域内约5万hm2占区域内总耕地面积47%以上的农田遭受风沙危害, 并呈扩展态势。为了有效的防治农田沙漠化的发生、发展, 建议加强农田防护林等基础建设, 大力发展草田间作、草田轮作等草地农业模式, 建立适宜的传统农作与现代技术结合、经济效益与生态效益结合的农作制度, 扩大冬小麦、冬青稞、油菜和豆科作物、豆科饲料等冬春季节覆盖农田地表的作物面积。     

平缓地区地形湿度指数的计算方法

地形湿度指数( topographic wetness index) 可定量模拟流域内土壤水分的干湿状况, 在流域 的土壤及分布式水文模型等研究中具有重要的意义。但现有的地形湿度指数计算方法在应用于 地形平缓地区时会得到明显不合理的结果, 即在河谷地区内, 地形湿度指数仅在狭窄的汇水线上 数值较高, 而在汇水线以外的位置则阶跃式地变为异常低的地形湿度指数值。本文针对此问题对 地形湿度指数的计算方法提出改进: 以多流向算法MFD- fg 计算汇水面积, 相应地以最大下坡计 算地形湿度指数, 再基于一个正态分布函数对河谷平原地区内的地形湿度指数进行插值处理。应 用结果表明, 所得地形湿度指数的空间分布不但能合理地反映平缓地区坡面上的水分分布状况, 并且在河谷地区内地形湿度指数值也都比较高, 其空间分布呈平滑过渡, 因而整个研究区域的水 分分布状况得到了比较合理的反映。     

Impact of sampling intervals on the reliability of topographic variables mapped from grid DEMs at a micro-scale

This paper explores the quantitative relation between the reliability of slope aspect, gradient, and form mapped from a gridded DEM and the sampling interval (SI) of elevations. Grid DEMs initially interpolated from digitised contours at 10 m were sampled to five other resolution levels. The topographic variables mapped at these SIs were compared with those at 10 m. It is found that the reliability of mapped slope aspect and form is not significantly affected by SI. By comparison, the reliability of slope gradient is more susceptible to SI, especially if it is derived from a gently rolling terrain. Around 90% of the variation in the mapped slope aspect and gradient are accounted for by the inaccuracy of DEMs. A lower percentage exists for slope form. The stability of the mapped topographic variables can be reliably predicted from SI and terrain complexity.     

北方石质山区坡面土壤厚度分布特征——以北京市密云县为例

土壤厚度是土壤退化及土地生产力水平评价的一个重要指标。本研究应用插钎法,调查了北京市密云县山区50个基本抽样单元的坡面土壤厚度。对样点数据进行了统计分析,结果表明:平均土壤厚度为15cm。小于10cm的土壤占37%,小于20cm的土壤占76%,小于30cm的占90%。空间上土壤较厚的区域主要集中在西北和东北部植被覆盖较好的地区。对影响土壤厚度的因子进行分析发现:土壤厚度与海拔无明显相关性,而坡向对土壤厚度的影响较为明显,阴坡土壤厚度明显大于阳坡。土壤厚度与植被覆盖度和坡度明显相关,与植被覆盖度的相关系数为0.84,与坡度的相关系数为-0.40,二者都通过了显著水平为0.01的显著性检验。