多流域降雨和土地利用格局对土壤侵蚀影响的比较分析——以陕北黄土丘陵沟壑区为例（英文）

Soil erosion has become a major global environmental problem and is particularly acute on the Loess Plateau(LP), China. It is therefore highly important to control this process in order to improve ecosystems, protect ecological security, and maintain the harmonious relationship between humans and nature. We compared the effects of rainfall and land use(LU) patterns on soil erosion in different LP watersheds in this study in order to augment and improve soil erosion models. As most research on this theme has so far been focused on individual study areas, limited analyses of rainfall and LU patterns on soil erosion within different-scale watersheds has so far been performed, a discrepancy which might influence the simulation accuracies of soil erosion models. We therefore developed rainfall and LU pattern indices in this study using the soil erosion evaluation index as a reference and applied them to predict the extent of this process in different-scale watersheds, an approach which is likely to play a crucial role in enabling the comprehensive management of this phenomenon as well as the optimized design of LU patterns. The areas considered in this study included the Qingjian, Fenchuan, Yanhe, and Dali river watersheds. Results showed that the rainfall erosivity factor(R) tended to increase in these areas from 2006 to 2012, while the vegetation cover and management factor(C) tended to decrease. Results showed that as watershed area increased, the effect of rainfall pattern on soil erosion gradually decreased while patterns in LU trended in the opposite direction, as the relative proportion of woodland decreased and the different forms of steep slope vegetation cover became more homogenous. As watershed area increased, loose soil and craggy terrain properties led to additional gravitational erosion and enhanced the effects of both soil and topography.     

黄土丘陵沟壑区典型流域土地利用变化对水沙关系的影响

以黄土丘陵沟壑区内相邻的2条支沟(桥子东沟和桥子西沟)为研究对象,基于遥感影像获得土地利用数据,利用水文站1986-2004年观测的次降雨-径流-泥沙过程资料,研究了小流域土地利用变化(主要以增加水土保持措施为主)对径流输沙的影响。结果表明:在黄土丘陵沟壑区,增加土地利用/土地覆被能够有效地减少小流域的径流量、产沙量;在次降雨量、降雨强度较小,土地利用变化不明显的情况下,两流域次降雨水沙关系差异不显著,在次降雨量、降雨强度较大和土地利用变化明显时,两流域次降雨水沙关系差异显著,坡耕地改梯田的农田水利建设可能是导致水沙变化的主要原因。     

黄土丘陵沟壑区典型小流域土地持续利用案例研究

本文选择我国水土流失最为严重的黄土丘陵沟壑区作为研究地区,通过野外调查、土地利用填图,结合区域国民经济发展规划提出了4种基本土地利用规划方案附加2种保护性耕作措施;开展了生态适宜性、经济可行性和社会可接受性评价。提出:在得到大量外部经济支持的前提下,应积极实行15°以上的坡耕地全部退耕还林还草的方案,其中在中等坡度的地区(15°-25°)应发展果园和经济林;若缺少外部强有力的经济支持,该区土地利用调整应逐步开展,短期内(约0-5年),建议坡度大于25°的坡耕地逐步退耕还林还草,其中,坡度大于25°,地形条件较好的地区应种植果园和经济林;中期(约5-10年),坡度大于20°的黄土地区应逐步退耕还林还草,其中坡度介于20°-25°之间的地区应转变为果园和经济林;10年之后,建议大于15°的坡耕地全部转变为其他用途,其中坡度介于15°-25°的黄土地区应转变为果园和经济林,坡度大于25°的地区转变为林地/灌丛和草地     

多流域降雨和土地利用格局对土壤侵蚀影响的比较分析——以陕北黄土丘陵沟壑区为例

土壤侵蚀是制约黄土高原可持续发展的瓶颈因素,为分析不同面积流域降雨和土地利用格局对土壤侵蚀影响的变化趋势,本文基于土壤侵蚀评价指数,发展了降雨和土地利用格局对土壤侵蚀影响的表征方法,探讨了多流域降雨和土地利用格局对土壤侵蚀的影响。结果表明：① 2006-2012年,研究区降雨侵蚀力因子R总体上呈现上升的趋势,植被覆盖与管理因子C呈现下降趋势;② 随流域面积的增加,研究区内降雨格局对土壤侵蚀的影响逐渐降低,而土地利用格局对土壤侵蚀的影响变大;③ 在流域面积较小时,降雨格局对土壤侵蚀的影响要大于土地利用格局对土壤侵蚀的影响,而在流域面积较大时,土地利用格局对土壤侵蚀的影响大于降雨格局对土壤侵蚀的影响;④ 随着流域面积的增加,研究区的林地比例有所下降,陡坡植被覆盖类型趋于单一,这是在流域面积增大时土地利用格局对土壤侵蚀影响增加的主要原因。同时,流域面积较小时,降雨对土壤侵蚀的影响较大,但随着流域面积的增加,松软的土壤性质和沟壑纵横的地形增大了发生重力侵蚀的可能性,土壤和地形对土壤侵蚀的影响增大。     

黄土丘陵沟壑区退耕驱动下土地利用变化——以陕西省安塞县纸坊沟流域为例

随着1999年退耕还林的实施,黄土高原丘陵沟壑区土地利用发生了显著的变化,为探讨这种变化规律及其驱动机制,以安塞县纸坊沟流域1991年、2000年、2013年TM/ETM影像为数据源,结合地形图、外业调绘资料等,基于RS和GIS技术分析了纸坊沟流域退耕前后的土地利用/覆被变化规律,并以2013年的土地利用格局为基础,应用CA-Markov模型确定的转移概率矩阵对2023年土地利用变化进行了模拟预测。结果显示:退耕还林提高了纸坊沟流域土地利用的年变化率;改变了各类土地之间的流转关系,很多其他类型的土地都转为林地和果园;加快了纸坊沟流域土地利用转移速率,退耕前全流域土地利用转移率仅为0.15,退耕后土地利用转移率达0.37,是退耕前的2.47倍,其中林地面积转入最为明显,主要来自耕地、草地、盐碱地面积的转出,耕地面积转入转出并存,但是以耕地转出为总趋势。预测表明:2013—2023年间土地利用将继续保持退耕后的变化趋势,总体上表现为林地和果园面积的增加,而耕地、草地和其他用地面积减少,但是随着退耕还林工程的深入,这种变化趋势会减小,最终林地、草地、耕地等面积将基本稳定,处于动态平衡之中。本研究将为黄土丘陵沟壑区后退耕时期区域的可持续发展规划提供一定的依据和指导。     

陕北黄土丘陵沟壑区土壤侵蚀驱动力及驱动机制分析（英文）

This paper analyzes the spatial variation in soil erosion in the loess hilly-gully region of northern Shaanxi Province, China. It sums up existing research, describes the factors that drive soil erosion, and uses geodetection to investigate the factors individually and in pairs.Our results show that soil erosion in the loess hilly-gully region of northern Shaanxi is mainly hydraulic erosion. There are significant spatial differences in the severity of soil erosion in the region. Generally, it is more severe in the north and west and less severe in the south and east. Individual factor detection results show that the major risk factors affecting soil erosion are human population distribution, precipitation, land-use type, elevation, and soil type. Interactive detection results show that interacting factors play much bigger roles in soil erosion than do individual factors. Based on forced detection results from different periods of time, we can see that forest and grass coverage, urbanization, and economic development in the study area all clearly inhibit soil erosion.     

黄土丘陵沟壑区农民为何选择撂荒？以宁夏固原为例（英文）

探索影响农户撂荒的因素,是针对性地开展生态脆弱地区土地管理政策调整的基础。本研究选取黄土丘陵沟壑区不同地貌类型的典型村落为研究对象,采用参与式评估框架、关键人物访谈、问卷调查等方法,从多利益相关者角度开展调研,并结合长时序农户调研统计数据,从多时空维度对影响农民撂荒决策的潜在因素进行了探讨。结果表明：（1）在社会维度中,对撂荒决策影响最大的因素是邻居的影响,这是偏远地区农民的从众心理和撂荒地对周边农田可能带来的负面影响综合作用的结果。（2）经济维度的影响因素主要是土地生产力、种植成本和粮食价格等。（3）自然环境因素主要包括道路可达性、坡度和地形起伏等,其中丘陵山区农户对自然环境因素的影响更为敏感。本研究描绘了黄土丘陵沟壑地区耕地撂荒与区域利益相关者交互响应的综合画像,为探索遏制撂荒可能带来的负面影响的路径提供了参考,并为进一步开展撂荒行为的空间变化模拟与管理决策支持奠定了基础。     

黄土丘陵沟壑区作物生产潜力影响因素分析——以王家沟流域为例

针对黄土丘陵沟壑区土壤侵蚀非常严重、作物产量低而不稳以及农业生产力水平低下的特点 ,本文首先分析了近几年来王家沟流域不同种类和不同年份作物生产力变化的特征 ,然后在地理信息系统 (GIS)技术支持下 ,利用基于土壤侵蚀条件下的YIELD作物生产力模型并结合各作物的实际观测资料 ,从降雨量、气温等气象因素以及地膜覆盖、施肥、梯田等耕作措施两方面分析了该小流域作物生产力变化的原因 ,结果表明在气象因素 (大气降水 )和土壤侵蚀的共同影响下 ,土壤水分和养分的变化是影响该区域作物生产力变化的主要制约因素。     

黄土丘陵沟壑区作物生产潜力影响因素分析——以王家沟流域为例

针对黄土丘陵沟壑区土壤侵蚀非常严重、作物产量低而不稳以及农业生产力水平低下的特点,本文首先分析了近几年来王家沟流域不同种类和不同年份作物生产力变化的特征,然后在地理信息系统(GIS)技术支持下,利用基于土壤侵蚀条件下的YIELD作物生产力模型并结合各作物的实际观测资料,从降雨量、气温等气象因素以及地膜覆盖、施肥、梯田等耕作措施两方面分析了该小流域作物生产力变化的原因,结果表明在气象因素(大气降水)和土壤侵蚀的共同影响下,土壤水分和养分的变化是影响该区域作物生产力变化的主要制约因素。     

现代农业地理工程与农业高质量发展——以黄土丘陵沟壑区为例

农业地理学是农业科学与地理科学的交叉学科,农业地理工程是地理学与工程学交叉研究在现代农业与乡村领域的进一步深化和系统应用。随着现代农业科学技术和人地系统科学的创新发展,区域农业基础建设的科技需求日益旺盛,农业地理工程试验成为农业工程技术研发和农田系统管理的重要任务。本文阐述了农业地理工程的科学内涵、试验原理与技术方法,并以黄土丘陵沟壑区为例开展了地理工程试验研究和农业高质量发展对策探讨。结果表明:①农业地理工程试验主要包括针对特定区域地理环境和农业发展问题的水土配置、土层复配、大田试验、生态防护、地理空间分析与监测,旨在探明区域高标准农田建设、健康农业生态系统营造的水土气生资源要素耦合规律,建立可持续土地利用系统与多功能农业经营模式。②农业生态系统试验主要包括沟道边坡防护方式、健康农田系统结构、作物与土壤匹配关系、耕地投入产出经济分析,通过开展土地改良、作物优选交互试验和田间试种,揭示新造地"作土关系"耦合机理与优化调控途径。③作土关系优化调控是工程试验设计的主要内容,包括气候—作物优选、土体结构改良、地形—作物优选、土壤质量改良、土壤—作物优选、效益—作物优选6个阶段。④农业地理工程...     

土地类型的航片解译——以黄土丘陵沟壑区为例

土地类型制图,过去采用地形图实地填图法。这种方法费工,费时,精度差。较好的方法是,利用航空象片编制土地类型图。虽然航片应用在我国已有多年历史,但航片上丰富的土地信息并未得到充分利用。如何根据航片上的地形、地物影象及地形图上等高线图形待征,将土地类型解译出来,是个值得探讨的问题。 一级土地类的解译     

黄土丘陵沟壑区农村居民点空间重构——以榆中县为例

农村居民点空间优化研究是进行农村居民点用地空间重构的依据。以兰州市榆中县为例,运用GIS 空间分析能力,计算农村居民点的影响力来划分居民点类型,应用加权Voronoi图的空间分割功能实现宏观上农村居民点的空间重构,确定各搬迁居民点的安置去向,同时计算各个加权Voronoi 图之中的居民点的相对“居住场势”的大小,实现微观上搬迁农户的空间效用增加。结果表明：榆中县共有中心居民点面积6082.60 hm² （1107 个居民点） 占61.25%;Ⅰ类保留型居民点面积2707.55 hm² （4083 个居民点） 占27.26%;Ⅱ类保留型居民点面积235.68 hm² （679 个居民点） 占2.37%;零星居民点面积905.26 hm² （2854 个居民点） 占9.12%。通过加权Voronoi 图的宏观空间分割结合微观的“居住场势”测算,使得居民点空间重构的方案更加合理。     

基于土地利用变化的典型喀斯特城市流域生态系统服务功能研究（英文）

揭示喀斯特城市流域土地利用对生态系统服务功能的影响机制,对喀斯特地区的社会经济发展与生态环境保护具有重要意义。本研究以贵州典型喀斯特城市流域—南明河流域为例,基于Arc GIS技术平台揭示了2000–2020年3个时期流域的土地利用时空演变规律,采用In VEST模型对流域不同土地利用类型的生态系统服务功能进行了系统评价。结果表明：（1）流域土地利用以林地、耕地和草地为主,土地利用变化方式主要表现为建设用地的增长,增长了13.07%;(2)流域水源涵养功能显著提升,碳储存功能略微减弱,空间上两者的物质量均呈现东北高、西南低的分布特征;（3）林地对流域水源涵养和碳储量的贡献率均超过57%,林地转为建设用地,耕地转为林地分别是生态系统服务功能减弱和增强的两种土地利用变化形式。本研究可为喀斯特生态脆弱区土地利用结构优化、水土资源开发和生态系统可持续管理提供重要数据支撑与科学参考。     

降水和植被变化对径流影响的尺度效应——以陕北黄土丘陵沟壑区为例

自黄土高原退耕还林还草政策实施以来,在水源涵养功能明显提升的同时径流显著减少,导致该区域出现了水源涵养服务与水供给服务间的权衡问题。为探究径流减少的原因,进而为不同空间尺度的生态系统服务权衡提供支撑,本文分析了陕北黄土丘陵沟壑区2006-2011年降水和植被变化对径流影响的尺度效应。结果表明:研究区域内汛期降水量呈现出由东南向西北逐渐减少的空间分异特征;在研究时段内,植被恢复效果明显,近8成地区植被覆盖状况得到了改善,尤其是植被覆盖较差的地区恢复效果更为显著;在各子流域中,降水与径流间呈现出显著的正相关性,二者的相关系数随着子流域面积的增加而增大,表现出明显的尺度效应。随着子流域面积增大,15°以上土地比例增加,陡坡植被覆盖类型趋于均一化,具有显著截流功能的林地呈现减少趋势是尺度效应形成的主要原因。NDVI与径流的相关性不显著,二者的相关系数随着子流域面积变化的规律性不强,植被对径流影响没有明显的尺度效应。     

陇中半干旱黄土丘陵沟壑区果树经济林生态功能服务价值及其生态功能量研究——以葫芦河流域为例（英文）

本文依据中华人民共和国林业行业标准《森林生态系统服务功能评估规范》(GB/T38582-2020),综合运用生态学、经济学理论和水土保持原理,采用现行市场法、影子价格法、机会成本法、瑞典碳税法等方法,对平凉市境内葫芦河流域果树经济林生态系统的主要功能及其生态经济价值进行量化分析,结合国内有关生态站现有实测数据,定量分析和定性评估相结合,核算果树经济林生态系统在涵养水源、保育土壤、固碳制氧、营养积累、净化环境和生物多样性保护等方面的生态服务价值,并系统分析与其价值相对应的生态功能量动态变化特征。(1)平凉市境内葫芦河流域果树经济林4个发展阶段中,生态功能服务价值呈现不断递增的趋势,其中：第一阶段(2005–2009年)总价值贡献1298873.74×10⁴元,第二阶段(2010–2013年)总价值贡献2497418.09×10⁴元,第三阶段(2014–2017年)总价值贡献2661986.48×10⁴元,第四阶段(2018–2020年)总价值贡献2774123.44×10⁴元。(2)果树经济林生态功能...     

黄土丘陵沟壑区土地利用类型与土地生产力关系模拟研究——以王家沟小流域为例

土地利用是人类对自然界影响的最主要方式,而土地利用类型则是影响土地生产力状况的关键因素。利用基于侵蚀条件下的土地生产力模型,研究黄土高原丘陵沟壑区不同土地利用类型与土地生产力之间的关系。结果表明,对于大多数的作物类型而言,土地生产力状况均表现为坝地>梯田>坡耕地>沟坡地。进一步研究了不同作物类型对土地利用的适宜性指数和生产力指数,均表现出相同的趋势。     

黄土丘陵沟壑区农村居民点发展类型识别——以吴起县为例

利用最小累积阻力（Minimal cumulative resistance,MCR）模型,从生态和建设2个角度出发,确定居民点布局适宜性,辅以社会网络分析法研究居民点空间网络关系,从居民点整体适宜性和个体重要性出发,识别陕西省延安市吴起县的居民点发展类型。结果表明：（1）地形和交通条件为决定黄土丘陵沟壑区居民点空间布局的关键约束力,居民点集聚程度整体不高,以带状分布为主,散中有聚。（2）适宜性分区结果表现出“整体集聚、部分分散”的特征,位于适宜建设区内的农村居民点占62.83%,部分居民点分布影响区域生态稳定性。（3）现有居民点网络结构不均匀,需培育发展潜力较大的村庄节点,促进村镇地区均衡发展。（4）基于适宜性及网络分析结果,划分“直接城镇类”“优先发展类”“有条件发展类”“限制扩张类”4种类型并提出相应的发展重点。研究结果可为黄土丘陵沟壑区农村居民点合理规划和发展提供参考。     

流域水资源利用的极化程度研究——以黄河流域为例（英文）

水资源过度利用对流域水资源实现可持续利用及生态环境具有很大的影响,量化水资源的开发利用程度对水资源合理利用具有重要的指导作用。基于此,本文提出了水资源利用极化概念旨在定性分析水资源利用是否存在超采;依据ER指数、TW指数以及方差的偏离度构建水资源利用极化指数模型,用来量化水资源利用的超采程度。并以黄河七个二级流域区为例,分别计算了地表水以及地下水资源可利用量、超采量、极化指数。结果显示:2012年黄河流域地表水资源可利用量为344.9亿m~3,占地表水资源总量的56.21%;地下水资源可利用量为58.4亿m~3,占地下水资源的58.74%。而且在黄河流域中下游水资源极化严重,其中黄河兰州至头道拐流域、龙门至三门峡流域段极化度最高,极化指数分别为:19.88、11.81。龙羊峡以上以及头道拐至龙门段不存在极化现象。总体而言,黄河流域水资源利用极化指数是7.95。水资源利用极化度的计算可为黄河流域水资源可持续利用提供重要的理论支撑。     

德国农业低地流域土地利用格局的空间解释变量的定量识别分析（英文）

Land use patterns arise from interactive processes between the physical environment and anthropogenic activities. While land use patterns and the associated explanatory variables have often been analyzed on the large scale, this study aims to determine the most important variables for explaining land use patterns in the 50 km~2 catchment of the Kielstau, Germany, which is dominated by agricultural land use. A set of spatially distributed variables including topography, soil properties, socioeconomic variables, and landscape indices are exploited to set up logistic regression models for the land use map of 2017 with detailed agricultural classes. Spatial validation indicates a reasonable performance as the relative operating characteristic(ROC) ranges between 0.73 and 0.97 for all land use classes except for corn(ROC = 0.68). The robustness of the models in time is confirmed by the temporal validation for which the ROC values are on the same level(maximum deviation 0.1). Non-agricultural land use is generally better explained than agricultural land use. The most important variables are the share of drained area, distance to protected areas, population density, and patch fractal dimension. These variables can either be linked to agriculture or the river course of the Kielstau.     

黄土丘陵沟壑区乔灌草植物空间优化配置——以甘肃省定西地区为例

黄土丘陵沟壑区水土流失的影响因素有气候、植被、土壤、地形等,而乔灌草植物在空间上的不合理配置是造成该区水土流失严重的主要原因之一。本文选择研究区内限制植物生长与分布的4个关键环境因子 (高程、坡度、坡向和降雨量),利用多属性决策分析(MCDA)的方法,探讨乔灌草植物在空间上的优化配置,将整个研究区划分为5类乔灌草植物空间优化配置主模式和18类乔灌草植物空间优化配置子模式;同时,应用GIS聚类分析与统计分析方法,对所划分的乔灌草植物空间优化配置模式进行空间布局分析。结果显示:农民赖以生存的经济林/农林复合配置模式和农田/庭院经济配置模式是研究区的主要配置模式,占配置模式总面积的76.02％。