不同土地利用结构下的土壤侵蚀经济损失——以贵州省猫跳河流域为例

本文以贵州省猫跳河流域为例,运用环境经济学理论和方法,计算了流域不同时期不同土地利用结构下的土壤侵蚀经济损失,分析了流域土壤侵蚀经济损失现状结构、土壤侵蚀经济损失的动态变化及其与土地利用结构的关系.结果表明:①2007年流域土壤侵蚀经济损失37381.64x104元,其中氮、磷、钾、有机质养分损失33739.98x104元,占土壤侵蚀总损失的90.26%.旱地和灌草地土壤侵蚀经济损失最大,分别占年土壤侵蚀经济损失的47.08%和44.24%.流域北部下游地区土壤侵蚀单位面积经济损失较大.②近30年来,流域年土壤侵蚀经济损失经历了由趋向增加到减少的过程.1973-1990年,流域年土壤侵蚀总经济损失增加了3092.98x104元,增加了8.74%.1990-2007年,流域年土壤侵蚀总经济损失减少了11162.43x104元,减少了22.99%.究其原因,这主要与不同时期土地利用结构具有密切关系.旱地和灌草地是流域土壤侵蚀经济损失发生的主要土地利用类型,清镇、平坝、修文是流域土壤侵蚀防治和治理的重点区域.     

基于RS的岷江流域土壤侵蚀变化及其驱动力分析

依据1995年、2000年土壤侵蚀遥感数据并结合2005年实地调查资料,研究岷江流域土壤侵蚀演变规律及其驱动力。研究结果表明:1)2000年岷江流域土壤侵蚀面积为19 907.7 km2(比1995年减少369.6 km2),占流域面积的43.77%,土壤侵蚀量为8 943.26万t,平均侵蚀模数1 966 t/(km2.a),以水蚀和中度侵蚀为主。2)选择降雨变化、土地利用变化、植被覆盖度变化3个自然因素和人口密度、万元GDP(作为经济发展指标)2个社会发展指标作为研究区土壤侵蚀变化的驱动因素。结果表明:2000年降雨侵蚀力对土壤侵蚀的影响是1995年的71%;森林覆盖率每增加1%,土壤侵蚀模数减少0.4%~7%,平均减少53 t/(km2.a);林地、草地面积之和与土壤侵蚀面积呈明显的线性相关,旱地面积与土壤侵蚀面积呈二次函数关系;土壤侵蚀面积、土壤侵蚀量与万元GDP呈指数关系;单位人口密度和县域土壤侵蚀面积与土壤侵蚀量均呈幂指数关系。     

三江平原东北部土地利用变化的生态效应分析

土地利用／土地覆被变化对区域生物多样性和重要生态过程影响深刻。以1987～2000年间的Landsat／TM影像作为基本信息源,利用GIS空间分析和地统计分析功能,从景观生态学角度构建生态效应指数来反映三江平原东北部地区土地利用／土地覆被变化所带来的生态效应,并且定量评价了该区生态效应与土地利用、土壤以及土壤侵蚀之间的关系。结果表明,与1987年相比,2000年研究区水田和耕地面积都增加了2000km^2以上,毁林、毁草和将沼泽湿地开垦为耕地等人类活动导致该区生态系统更加脆弱;研究区2000年的全区平均生态效应指数比1987年高0．02;2000年,研究区中同江市的生态风险最高;土壤类型与生态效应指数的对应关系显示,泥炭土区和黑土区存在较大的生态风险;土壤侵蚀等级越大,生态效应指数越高,2000年各等级土壤侵蚀强度的生态效应指数均高于1987年。     

基于地理探测器的喀斯特不同地貌形态类型区土壤侵蚀定量归因

土壤侵蚀形成机制与影响因素识别是当前研究的核心与前沿议题,然而从多因素综合作用的角度进行定量归因仍需加强。以喀斯特典型峰丛洼地流域为研究区,基于GIS手段和RUSLE模型模拟土壤侵蚀,综合土地利用、坡度、降雨、高程、岩性、植被覆盖度等影响因子,应用地理探测器方法针对喀斯特不同地貌形态类型区进行土壤侵蚀的定量归因研究。结果表明,各影响因子对土壤侵蚀的解释力及因子间耦合作用程度在不同地貌形态类型区差异显著,其中土地利用和坡度是决定土壤侵蚀空间异质的主导因子,但在山地丘陵区,随着地形起伏度的升高,坡度的控制作用下降,即地理探测器q值表现为中海拔丘陵>小起伏中山>中起伏中山;生态探测器显示土地利用对土壤侵蚀的影响相比于其他因子有显著差异;双因子交互作用有助于增强对土壤侵蚀的解释力,土地利用与坡度的协同作用对土壤侵蚀的解释力达到70%以上;对于土壤侵蚀空间分布的差异性检验,风险探测器显示在小起伏中山、中起伏中山等地貌形态类型中,具有显著差异的影响因子分层组合数占比至少55%。因而,喀斯特地区土壤侵蚀的治理应综合考虑不同地貌形态类型区土壤侵蚀影响机制的空间异质性。     

基于遥感技术的土壤侵蚀研究现状及实例分析

通过介绍卫星和传感器在土壤侵蚀研究中的应用情况,讨论了用遥感图像探测土壤侵蚀特征、土壤侵蚀区域和土壤侵蚀沉积的很多应用实例,然后利用甘肃河西走廊黑河上游1987年的TM数据和1999年的ETM数据,计算出了两个时期的植被盖度,同时结合DEM数据得出的坡度值,然后根据水利部的土壤侵蚀分级标准,获得了两个时期的土壤侵蚀图,对比分析了1987年和1999年两个时期的不同等级侵蚀强度区域的面积变化.研究结果显示,甘肃河西走廊黑河上游存在中度侵蚀的区域位于坡度大于15°的地方,这些地方也是我国西部退耕还林还草的重点区域.     

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。     

基于地形指数的砒砂岩黄土区土壤侵蚀分析

地形是土壤侵蚀进程的重要控制因子,在土壤侵蚀评价中发挥着重要作用.基于地形起伏表达构建了地形指数,结合降雨侵蚀力和植被盖度等建立了基于地形指数的土壤侵蚀方程,并分析了内蒙古自治区鄂尔多斯市北部十大孔兑砒砂岩黄土区1985-2018年土壤侵蚀时空变化特征.结果 表明:(1)研究区多年土壤侵蚀模数整体有下降趋势但变化差异不...     

基于遥感和GIS的黄土高原中阳县土壤侵蚀评价

黄土高原地区是我国水土流失最严重的地区,定量评价土壤侵蚀量、土壤侵蚀强度及其空间分布特征,可以为水土流失防治措施的制定提供依据.基于遥感和GIS,应用修正的通用土壤流失方程(RUSLE)对山西中阳县土壤侵蚀进行评价.结果表明,中阳县平均土壤侵蚀模数为2 874.25t/(km2·a),属于中度侵蚀地区,年平均土壤侵蚀量408.78×104 t.发生中度以上土壤侵蚀面积占总面积的29.95％,土壤侵蚀量占总侵蚀量的85.61％,这部分土地是土壤侵蚀防治的主要区域.黄土区发生轻度以上土壤侵蚀面积大,所占比例多,侵蚀程度严重.微度土壤侵蚀面积以有林地为主,轻度和中度土壤侵蚀面积主要是未成林造林地和灌木林地,发生强烈以上土壤侵蚀面积主要是疏林地、未利用地、灌木林地和农田,土地类型、植被覆盖与土壤侵蚀有着密切关系,林业生态工程建设对于中阳县控制水土流失和改善生态环境有着重要作用.     

陕北地区退耕还林还草工程土壤保护效应的时空特征

以中国退耕还林生态工程重点区域陕北地区作为研究区,基于耕地遥感监测数据集,分析了陕北地区2000-2013年耕地的时空变化特征;基于梯田空间分布,对RUSLE模型进行改进,模拟生成陕北地区土壤侵蚀模数栅格数据并进行精度验证;最后结合耕地变化数据集对陕北地区退耕还林（草）地及未退耕地的土壤侵蚀变化特征进行对比分析,以明确工程对全区土壤侵蚀变化的影响。结果表明,2000-2010年,陕北退耕农田内部侵蚀模数减少了22.70 t/hm ²,是退耕农田区2000年土壤侵蚀模数的47.08%。同期,陕北地区未退耕农田侵蚀模数减少了10.99 t/hm ²,占未退耕农田区域2000年土壤侵蚀模数的28.60%。从陕北全区的角度看,各种土地利用类型2000-2010年土壤侵蚀模数平均减少了14.51 t/hm ²,占2000年全区土壤侵蚀模数的41.87%。由此可见,退耕还林还草工程可以有效减少土壤侵蚀模数,达到土壤保护的作用。其中,由耕地转为林草所导致的侵蚀减少最为显著,对土壤保护的贡献作用最大。但是,2010年以后（2010-2013年）为退耕还林还草巩固时期,因此该阶段陕北地区土壤侵蚀模数和土壤侵蚀量变化较前10年显著降低。     

定西地区1995-2000年间土壤侵蚀的变化与治理对策

严重的土壤侵蚀是定西地区生态环境恶化的主要原因,也是社会经济发展的主要限制性因素之一。利用数字遥感影像人机交互解译技术对1995年和2000年的土壤侵蚀进行调查,结果显示5 a来定西地区土壤侵蚀面积减少1 446.39 km²,减少了7.36%。其中轻度侵蚀减少5.63%,中度减少1.4%,强度减少0.03%,极强度减少0.30%。侵蚀程度整体上有所减轻,表明水土保持工作取得了一定成效。但土壤侵蚀面积仍然占土地总面积的80%以上,而且强度和极强度侵蚀面积减少不明显,土壤侵蚀仍然十分严重,水土保持的任务还相当艰巨。积极开展水土保持是定西地区实现山川秀美、脱贫致富和可持续发展的根本途径。     

黄河流域景观破碎化对土壤保持服务影响研究

基于2000年、2005年、2010年和2015年土地利用现状遥感监测数据,分别采用景观格局指数和当量因子法测度了黄河流域多尺度景观破碎化和土壤保持服务的时空特征,并且综合运用热点分析工具、普通最小二乘法和空间回归分析模型,探索了2000—2015年黄河流域多尺度土壤保持服务时空演变特征及景观破碎化对土壤保持服务的影响机制。结果如下：① 黄河流域土壤保持服务低值区主要集中分布在黄河流域上游青海-甘肃-宁夏-陕西-内蒙古沿线地区以及流域下游河南和山东,另外省会城市以及周边地区同样是土壤保持服务低值区,土壤保持服务具有显著的尺度依赖性;② 研究期间黄河流域土壤保持服务变化的热点区域主要分布在流域上游黄土高原地区,冷点区域主要分布在黄土高原的周边地区,不同尺度下土壤保持服务变化冷热点差异显著;③ 回归结果显示,经济社会因子与土壤保持服务具有显著的负相关;自然本底因子中海拔和林地面积比重与土壤保持服务具有显著的正相关;景观破碎化指数对土壤保持服务的影响差异性显著。未来黄河流域不同分区土壤保持和土地利用政策的制定不仅需要考虑自然本底和经济社会驱动因子,还应考虑多尺度景观格局破碎化以及空间溢出效应,跨区域协同治理对于黄河流域土地利用政策制定和生态系统保护具有重要现实意义。     

云南金沙江流域水土保持型可持续土地利用规划研究

水土流失是当今我国乃至世界性的头号土地生态环境问题,它已成为广大山区可持续土地利用的最大障碍和主导性制约因素。未来土地利用的主要方向是可持续土地利用,水土流失山区可持续土地利用有着特殊的内涵。本文以水土流失极其严重的全国生态建设重点区域——云南金沙江流域为研究区域,对水土保持型可持续土地利用规划的基本内涵、原则和重点内容进行了初步探讨,并制定了该流域水土保持型可持续土地利用规划的战略指导思想、基本方针、主要目标、规划方案和实施措施。     

近20 a黄河源园区土地退化时空演化分析

三江源黄河源园区作为黄河的发源地,它的生态系统对整个黄河流域至关重要。针对研究区2000—2020年存在的土地退化问题,选取土壤侵蚀模数、沙化特征指数与土壤湿度指数,采用空间托普利茨逆协方差聚类法开展了3个参数的聚类分析,从而进行黄河源园区土地退化时空演化分析,并采用极致梯度提升法进行时空演化影响因素分析。结果表明：（1） 土地退化现象最严重的地区是中部偏南地区与东北地区,其次为偏北地区。（2） 东北地区存在水土流失与土地沙化2种问题,中部偏南地区以严重的水土流失为主,偏北地区主要表现为土地沙化问题。（3） 近20 a来,土地退化指数呈现波动性下降,土地退化整体趋于好转,在偏南地区表现得更明显。（4） 水土流失问题整体好转,偏北地区有土地沙化的风险。该研究对掌握黄河源园区土地退化的时空分布及发展趋势、推进黄河源园区生态保护具有重要意义。     

汛期洪水弃水与水土流失耦合风险关系分析

暴雨洪水是导致流域水土流失的一个重要因素,水土流失又会引起径流泥沙含量的增加,使汛期洪水弃水量加大,成为汛期洪水灾害发生的重要原因。以泾河流域为例,根据信息熵理论和USLE模型,提出约束信息量因子BI和水土流失耦合风险概念及其计算式,建立汛期洪水弃水系数与水土流失耦合风险等级之间的关系式,结果表明:①泾河张家山站以上流域1986、1995和2000年的水土流失耦合风险等级呈现出递减的趋势,分别为2.544、2.542和2.472;②汛期洪水弃水系数与水土流失耦合风险等级之间存在着显著正相关关系。     

黄河流域生态系统服务权衡协同关系时空异质性

探究流域生态系统服务的权衡协同关系及其尺度效应对合理制定生态环境政策和有效配置环境资源具有至关重要的意义。以黄河流域为研究对象,采用1990、1995、2000、2005、2010、2018年6期数据,采用InVEST和CASA模型评估产水量、碳储量、土壤保持量、生境质量和净初级生产力（NPP）5项生态系统服务,采用Spearman相关性分析黄河流域及其二级流域各项生态系统服务间的权衡关系。结果表明：全流域尺度上产水量与碳储量、生境质量呈权衡关系,其余各项服务间呈协同关系;产水量与碳储量、产水量与生境质量、碳储量与土壤保持量、碳储量与生境质量、碳储量与NPP、土壤保持量与生境质量之间的关系8个二级流域与黄河流域全域均保持一致。产水量与土壤保持量、产水量与NPP、土壤保持量与NPP以及生境质量与NPP的关系在二级流域间出现了差异。各生态系统服务整体表现出了明显的二级流域差异且显示地域规律性。多尺度评估生态系统服务间的权衡协同关系,可为制定黄河流域发展和生态保护双赢政策提供可靠参考。     

泾河流域水供给服务供需平衡的时空演变与服务流研究（英文）

研究生态系统服务从产生、传递到使用的全过程,分析区域生态系统服务供给与需求的平衡状况,对于制定区域可持续发展战略,实现区域生态系统管理和资源有效配置具有重要意义。本研究以泾河流域为研究区域,构建了水供给服务空间流动模型,基于SWAT模型、INVEST模型和Arc GIS等软件融合多源数据分析了2000–2015年泾河流域水供给服务供给与需求的时空分布格局、供需空间匹配特征;在此基础上从子流域尺度探索了水供给服务的流动规律（流转路径）,明确了流域供给区与受益区的空间范围。结果表明：（1）2000–2015年泾河流域水资源供给量、需求量总体均呈增加趋势。（2）从县级尺度上看,2000–2015年泾河流域水资源供给服务供需平衡状况总体达标,但呈现出明显的城乡差异,各县中心城区的供需比较低,甚至出现供不应求的局面。（3）从流域尺度上看,2000–2015年泾河流域水资源供给与需求的空间匹配格局整体呈波动下降态势,2015年60%以上的子流域的供需比均呈现降低的态势,供给不足的面积占比较2000年增加了55.7%。（4）泾河流域水资源供给服务的供给区分布在流域上游,受益区分别为华亭县、崇信县、永...     

基于土壤侵蚀控制度的黄土高原水土流失治理潜力研究

以整个黄土高原为研究对象,首先将水土保持措施容量定义为某一区域能容纳的最大适宜水土保持措施量。根据梯田、林地和草地的适宜布设区域,在地理信息系统（GIS）软件的支持下,确定了黄土高原的水土保持措施容量。使用修正通用土壤流失方程（RUSLE）,计算了最小可能土壤侵蚀模数和2010年现状土壤侵蚀模数,并将水土保持措施容量下的最小可能土壤侵蚀模数与现状土壤侵蚀模数之比定义为土壤侵蚀控制度。随后使用土壤侵蚀控制度,对黄土高原水土流失治理潜力进行了研究。结果显示：黄土高原2010年现状土壤侵蚀模数为3355 t·km^-2·a^-1,最小可能土壤侵蚀模数为1921 t·km^-2·a^-1,土壤侵蚀控制度为0.57,属于中等水平。相比于现状条件,在水土保持措施容量条件下,微度侵蚀区比例从50.48%提高至57.71%,林草覆盖率从56.74%增加至69.15%,梯田所占比例由4.36%增加到19.03%,人均粮食产量可从418 kg·a^-1提高至459 kg·a^-1。研究成果对于黄土高原生态文明建设具有一定的指导意义。     

Regional ecosystem services relationships and their potential driving factors in the Yellow River Basin,China

The Yellow River Basin(YRB) occupies an important position in China’s socioeconomic development and ecological conservation efforts. Understanding the spatiotemporal characteristics of the relationships among multiple ecosystem services(ESs) and their drivers is crucial for regional sustainable development and human-earth system coordination. This study simulated food production(FP), water yield(WY), net primary production(NPP), soil conservation(SC), and habitat quality(HQ) in the YRB from 2000...     

泾河合水川流域近50年径流演变特征及影响因素分析

在泾河合水川流域1964~2011年的年降雨、径流变化特征分析基础上,利用Mann-Kendall法、双累计曲线法定量分析了其趋势及相互关系,并探讨了变化成因。结果表明,1964~2011年的年降雨量呈轻微下降趋势（P=0.52）,年变率-0.04 mm/a;径流深呈不显著下降趋势（P=0.97）,年变率-0.10 mm/a。变化趋势与泾河东北部、黄河河口-龙门区间西南部类似,与黄河中游其它子流域差异较大。二者突变年份分别为2000年和1978年。1964~1978年是该流域降雨-径流关系的天然时期,1979年后受水保工程修建、植被覆盖增加等人类活动影响,降雨-径流关系发生变化。     

海河流域产沙模数尺度效应的空间分异

基于流域完整性、地形的相似性,将整个海河流域分为9 个分区,分析了各分区产沙模数的尺度效应。结果表明,在双对数坐标系上,产沙模数与流域面积的关系呈现出3 种类型：① 线性负相关,即产沙模数随流域面积的增大而减小;② 无显著相关,即产沙模数随流域面积的增大基本保持不变;③ 线性正相关,即产沙模数随流域面积的增大而增大。从地形、分区的位置以及土地利用状况方面对所有分区产沙模数的尺度效应进行分析,并对1000 km²标准面积下产沙模数进行校正。基于校正后的数据,利用ArcGIS 的Kriging 空间插值法,绘制了校正后的产沙模数图。校正结果显示,流域侵蚀模数的空间分布总体表现为自西向东逐渐减小的趋势,这与流域地形的总体变化趋势是一致的。流域西部以山地为主,因而侵蚀强度大,产沙模数高;东部以平原为主,是泥沙的淤积区域,因而产沙模数低。最后,对图中产沙模数的高值区域,从气候、植被和侵蚀作用力3 个方面进行了成因分析。