重庆石碗溪小流域坡度和高程对土地利用及经济发展的影响

坡度和高程是土地资源固有的两个重要环境因子,与土地利用关系密切,尤其是在山区,坡度和高程基本上决定了土地利用的方向和方式,从而影响农业和经济的发展。石碗溪小流域面积20.73km2,为丘陵低山区。按坡度和高程对土地利用的影响程度,把坡度和高程各分为3级,即:0°～15°、15°~25°、>25°和500m以下、500~800 m、800m以上。从1:10 000地形圈上提取土地坡度和高程分级图,与土地利用现状图又叠加,获取各坡度、高程级及其土地利用类型和数据。结果表明,土地面积随坡度、海拔级的增加而加大。耕地分布在各个高程级0～15°的缓坡上,800m以上地区面积最大,果园和森林大多分布在800m以上>25°的陡坡地上。通过分析比较小流域各个行政村2002年农业总收入及种植业、林业、牧业收入与坡度和高程的关系,可以看出坡度和高程对经济发展的影响。最后,根据坡度和高程状况,结合小流域社会经济条件,提出几点建议,以其为山区小流域土地可持续利用及经济持续发展提供科学依据。     

基于RUSLE和地理探测器的鄂西北土壤侵蚀时空分异与归因

揭示鄂西北土壤侵蚀时空分异特征及成因可为该区域的水土保持工作提供借鉴。基于RUSLE模型定量分析2005—2020年鄂西北土壤侵蚀时空分异特征,利用地理探测器进行土壤侵蚀时空格局的主导因素和多因子间度量交互耦合程度的定量归因研究。结果表明：1)鄂西北2005—2020年土壤侵蚀强度整体持续下降,15年间平均土壤侵蚀模数下降了16.3 t/(km²·a);整体以微度和轻度侵蚀为主(占总侵蚀面积的93%)。2)不同坡度下土壤侵蚀强度不同,8°～25°地区以中度、强烈和极强烈侵蚀为主(侵蚀占比为55.4%);>25°地区,65.6%的面积受到强烈及以上等级的高强度侵蚀。3)坡度和主要土地利用类型是土壤侵蚀的主导因子,二者共同作用对土壤侵蚀的解释力(q=0.479)均优于单因子。4)坡度>35°、高程在500～800 m、年降雨侵蚀力在4 950.55～6 378.09 MJ·mm/(hm²·h·a)且以耕地为主要土地利用类型的区域均被识别为高风险侵蚀区。     

地表覆盖对坡面流流速影响的模拟试验

植被覆盖对坡面流流速的影响,会引起坡面输沙特征的改变,但在陡坡条件下盖度与流速的响应关系尚不明确.针对目前国内外研究的不足,本研究采用变坡实验水槽在较大坡度(5°～ 25°)、流量(0.25 ～2 L/s)和盖度(0％～25％)范围内,系统研究了坡面流平均流速与盖度、坡度、流量之间的关系.结果表明:坡面流流速在0.15～ 1.35 m/s内变化,流速与盖度、坡度和流量关系密切.随着地表模拟盖度的增加,水流克服覆盖物的阻碍作用而消耗的能量越多,水流流速随之减小.随着坡度和流量的增加,坡面流重力势能与水流动能增加,因此流速随坡度和流量呈幂函数增加.通过统计回归发现,盖度对流速的影响最大,占45％左右,坡度和流量次之.三个因子可以较好模拟陡坡、定床条件下水流流速(R2 =0.93).研究结果有助于认识陡坡地表覆盖下坡面流的水动力学特性,为建立土壤侵蚀过程模型提供理论基础.     

安徽省土壤侵蚀空间分布及其与环境因子的关系

基于USLE和GIS空间分析技术,对安徽省土壤侵蚀空间分布进行了定量研究,分析了土壤侵蚀空间分布与地形、土壤类型、土地利用方式的关系。结果表明:安徽省2002年平均土壤侵蚀模数为249.5t/km²·a,土壤侵蚀总量为33599148t/a。土壤侵蚀空间分布呈块状分布特征。淮北平原地区土壤侵蚀较弱,皖南丘陵山区和皖西大别山区土壤侵蚀较严重。在不同高程带上,200~500m高程带土壤侵蚀最强;不同坡度等级中,15°~25°坡度上的土壤侵蚀最强,>35°坡地上则较弱;不同坡向中,东南坡土壤侵蚀最强,其次是东坡;不同用地类型的土壤侵蚀程度不同,草地的土壤侵蚀最为严重,其次是林地;在各种土壤类型中,紫色土和黄褐土的土壤侵蚀最为突出,棕壤的土壤侵蚀微弱。     

地质地貌因素对喀斯特石漠化的影响——以广西大化县例

运用广西大化县的DEM、石漠化、地质数据,通过GIS叠加分析,探讨了地质地貌因素对石漠化分布的影响.结果表明:地貌区的石漠化发生率排序为高峰丛洼地区>中峰从洼地区>峰林谷地区>丘陵山地区.发生石漠化的4种碳酸盐岩中,发生率排序为连续性灰岩>灰岩夹碎屑岩>灰岩与白云岩混合组合>灰岩与碎屑岩互层组合.碳酸盐岩含量较高的3种岩性在25°～45°坡地石漠化发生率最高,含量较低的岩性石漠化发生率高峰在35°～60°,同时发现所有岩性的石漠化发生率在3°～ 8°坡度区间存在小高峰,这与坡脚普遍的顺坡耕种有关.断层与石漠化关系密切,中度以上石漠化集中分布在断层周围1.5 km内.石漠化的发生是人为干扰、坡面侵蚀、岩石成土与溶蚀作用等综合作用的结果.在石漠化的防治中,应该综合考虑地貌发育、坡度、岩石碳酸盐含量、断层分布等多个因子的影响.     

DEM不同分辨率对地形因子提取的不确定性

地形因子的提取对水土流失、土地利用、土地资源评价、城市规划等方面的研究起着重要的作用,通过对地形因子计算和分析,为以上研究提供一定的参考。基于DEM(数字高程模型)的ASTER GDEM V2_30m数据,以云南省保山市隆阳区为研究区,提取该区的坡度与坡向等地形指标,分析不同分辨率(30 m、60 m、90m、120 m)下的地形因子的差异性。结果表明:随着分辨率降低,隆阳区坡度向中等级坡度集中,陡坡区域缩小,即坡度从集中在35°~45°区域向≤5°和15°~25°区域集中;不同空间分辨率对坡向提取也有不确定性的变化,但影响程度没有坡度大。因此在土壤侵蚀等模型中对地形因子进行估算时,需要充分考虑分辨率的影响。     

渭北矿区土壤侵蚀评估及驱动因素分析

陕西省渭北矿区地处黄土高原,受到自然环境和煤炭开采等人类活动的双重影响,该地区土壤侵蚀更为严重,生态环境更加脆弱。以渭北矿区为研究对象,基于RUSLE模型对渭北矿区土壤侵蚀进行了评估,并综合植被覆盖度、多年平均降水量、坡度、土地利用类型和煤炭年产量等影响因子,应用地理探测器方法对渭北矿区土壤侵蚀进行定量归因。研究结果对矿区水土流失防治具有一定参考价值。结果表明：（1）渭北矿区土壤侵蚀以微度和轻度侵蚀为主,土壤侵蚀严重的区域主要位于研究区西南部、中部和东南部。（2）植被覆盖度和多年平均降水量是造成研究区土壤侵蚀的主导因子,坡度介于20°~25°的地区、植被覆盖度小于0.3的区域和裸地是发生土壤侵蚀的高风险区。（3）渭北矿区各因子协同作用对土壤侵蚀的解释力均大于单因子解释力,因此多个因子共同作用会对土壤侵蚀造成显著影响。     

黄土丘陵沟壑区坡面土壤侵蚀的临界坡度

坡度是重要的地貌因子.采用岔巴沟径流场和王家沟径流场资料,首先研究坡度与最大30 min雨强(I30)对土壤侵蚀影响,然后确定了主导侵蚀为溅蚀片蚀与主导侵蚀为细沟侵蚀之间的临界雨强,最后探讨了不同侵蚀类型下的临界坡度.结果表明:1.坡度与降雨强度存在明显的交互作用,随着坡度的增大,雨强对土壤侵蚀的影响增大;2.团山沟的溅蚀片蚀与细沟之间的临界I30为0.31 mm/min,同时,该临界雨强不是一定值,受下垫面因素等影响而具有一定的波动范围;3.以溅蚀片蚀为主时,土壤侵蚀存在一个＜31°的临界坡度,侵蚀模数随坡度的变化趋势与径流模数随坡度变化的趋势相同,从9°～31°土壤侵蚀模数随坡度增加是先增加后减小;以细沟侵蚀为主时,在9°～31°间土壤侵蚀不存在临界坡度,土壤侵蚀模数随坡度的变化趋势与径流含沙量随坡度变化的趋势相同,从9°～31°土壤侵蚀模数随坡度增加先逐渐增加后缓慢增加,临界坡度＞31°.     

基于GIS和RUSLE的滇西北山区土壤侵蚀空间特征分析——以云南省丽江县为例

土壤侵蚀空间分布特征,是进行土壤侵蚀防治规划、实践的重要基础与依据。研究以云南省丽江县为例,应用RUSLE估算了县域土壤侵蚀量,并基于G IS的空间统计分析功能,分析了土壤侵蚀在海拔、坡度与土地利用类型等方面的空间分布特征。结果表明,全县平均土壤侵蚀模数为52.50 t/(hm2.a),属于强度侵蚀,县域东部的金沙江沿岸、3 500~6 000 m高程带、25°~90°坡度带,以及裸地与荒草地、旱地等不同类型区域是研究区土壤侵蚀治理的重点地区。     

山地高梯度森林生物质能效应研究(Ⅱ):案例

综合应用森林生物量及生产力计算、地理信息技术、生物地理统计等方法,对梅里雪山森林生物质能资源赋存量、资源总量以及与海拔、山地坡度和坡向等的关系作出定量计算,并对其相关性作分析,发现梅里雪山东坡森林生态系统潜在蕴藏生物质能资源具有明显的空间异质性和空间相关性:在海拔2 000 ～3 900 m,森林生物质能资源数量随着海拔的升高而逐渐增加,3900m以上急剧减少;生物质资源数量在坡度25°～35°期间最大,不同坡向上生物质资源数量差异明显,较为集中分布在东坡、东南坡和西北坡.相关分析表明,生物质能资源数量与地形因子海拔、坡度、坡向具有相关性,与海拔、坡向负相关,与坡度呈正相关,其皮尔森简单相关系数分别为-0.17,-0.86和0.30.在山体中部形成森林生物质能资源富集带,构成环形生态廊道,为山地生态系统和人居环境提供了优良环境条件.     

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.     

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。     

Spatiotemporal features of soil and water loss in Three Gorges Reservoir Area of Chongqing

Soil and water loss has been the most serious eco-environmental problem in the Three Gorges Reservoir Area of Chongqing. In this paper the authors studied the spatiotemporal features of soil and water loss from 1999 to 2004 based on RS and GIS techniques. The results showed that: (1) The soil and water loss area decreased from 1999 to 2004. (2) Soil and water loss mainly exists in purple soil, yellow soil, limestone soil, paddy soil and yellow brown soil distributed areas. (3) The dry slope land and sparse woodland that are intensively influenced by human activities experienced most serious soil and water loss. (4) Soil and water loss in the study area indicated an obvious vertical differentiation characteristic. (5) There is a significant correlation between soil and water loss and slope. (6) There is no obvious correlation between soil and water loss and aspect. (7) Soil and water loss mainly exists in the values of R between 300 and 340 distribution area. The very-high soil and water loss has obvious correlation with R.     

Remote-sensing data reveals the response of soil erosion intensity to land use change in Loess Plateau,China

Developing an effective approach to rapidly assess the effects of restoration projects on soil erosion intensity and their extensive spatial and temporal dynamics is important for regional ecosystem management and the development of soil conservation strategies in the future. This study applied a model that was developed at the pixel scale using water soil erosion indicators (land use, vegetation coverage and slope) to assess the soil erosion intensity in the Loess Plateau, China. Landsat TM/ETM+ images in 2000, 2005 and 2010 were used to produce land use maps based on the object-oriented classification method. The MODIS product MOD13Q1 was adopted to derive the vegetation coverage maps. The slope gradient maps were calculated based on data from the digital elevation model. The area of water soil-eroded land was classified into six grades by integrating slope gradients, land use and vegetation coverage. Results show that the Grain-To-Green Project in the Loess Plateau worked based on the land use changes from 2000 to 2010 and enhanced vegetation restoration and ecological conservation. These projects effectively prevented soil erosion. During this period, lands with moderate, severe, more severe and extremely severe soil erosion intensities significantly decreased and changed into less severe levels, respectively. Lands with slight and light soil erosion intensities increased. However, the total soil-eroded area in the Loess Plateau was reduced. The contributions of the seven provinces to the total soil-eroded area in the Loess Plateau and the composition of the soil erosion intensity level in each province are different. Lands with severe, more severe and extremely severe soil erosion intensities are mainly distributed in Qinghai, Ningxia, Gansu and Inner Mongolia. These areas, although relatively small, must be prioritised and preferentially treated.     

全球视野下崩岗侵蚀地貌及其研究进展

典型的崩岗具有“圆形露天剧场”般的沟头,发育在深厚的红色花岗岩风化壳上,通常包括集水坡面、崩壁、崩积体、沟道、洪积扇5个地貌组成部分;崩壁自上而下可分为表土层、风化红粘土层(红土层)、风化砂质红粘土层(砂土层)、风化粗碎屑层(碎屑层)。中国的崩岗与马达加斯加的lavaka属于同类地貌,两者具有地貌学上的可比性。崩岗群是劣地的表现形式之一,但与欧洲的badland有不同的侵蚀过程,也不同于意大利和巴西的两种沟谷侵蚀地貌calanchi和vocoroca。崩岗主要发育在华南和东南热带和亚热带湿润季风气候区中等偏缓的丘陵坡地上,由沟谷侵蚀发展而成,是沟谷侵蚀的高级阶段。崩岗沟道侵蚀产沙量占崩岗沟谷流域侵蚀产沙量的一半以上,其中沟道沟壁崩塌侵蚀产沙量与沟床下切侵蚀产沙量又各占崩岗沟道侵蚀产沙量的一半左右。野外人工模拟降雨试验是研究崩岗流域侵蚀、产流和产沙过程的有效手段。崩岗流域侵蚀产沙量可以通过崩岗沟谷和洪积扇地形测量加以估算。     

东北典型黑土区40年来沟蚀空间格局变化及地形分异规律

以SPOT5和Corona影像为基础数据源,获取了东北典型黑土区1965年和2005年的侵蚀沟分布数据,生成了侵蚀沟密度空间分布图;基于1∶5万地形图,插值求取DEM,提取了地形因子;最后,在GIS空间分析模块支持下,分析典型黑土区40年来沟蚀空间格局变化及其地形分异规律。结果表明,经过40年的开发,研究区侵蚀沟密度剧增,且各等级侵蚀沟密度都出现向更高一级发展的趋势,呈现出以北西南东向为轴心,从沟蚀剧烈增加区到微度增加区变化特征;沟蚀在垂直方向上具有层状分布规律,在海拔250～275m高度出现密度最大值,说明岗坡地带是黑土区沟蚀易发区;坡度分异表明黑土区侵蚀沟出现向高坡度发展趋势;各坡向上侵蚀沟密度和动态发展状况表明,在东北典型黑土区坡向不是影响侵蚀沟发育的首要因子。     

基于GIS与地理探测器的岩溶槽谷石漠化空间分布及驱动因素分析

岩溶区土地石漠化已成为中国西部继沙漠化和水土流失后的第三大生态问题,近年来岩溶槽谷区石漠化表现出增加趋势。通过获取槽谷区石漠化、岩性、坡度、海拔、降雨量、土地利用、人口密度和第一产业生产总值等数据,利用GIS空间分析功能和地理探测器模型,探讨了岩溶槽谷区石漠化空间分布特征及驱动因子。主要结论为：① 岩溶槽谷区总石漠化面积为21323.7 km ²,占研究区土地面积的8.3%,其中轻度、中度和重度石漠化面积分别是11894.8 km ²、8615.8 km ²和813.1 km ²,分别占石漠化面积的55.8%、40.4%和3.8%;② 从石漠化的空间分布来看,槽谷区石漠化主要发生在连续性灰岩中,轻度、中度和重度石漠化面积分别为占槽谷区相应石漠化类型面积的22.1%、22.4%和1.9%;槽谷区石漠化主要发生在15°~25°的坡度范围,轻度、中度和重度石漠化面积分别为占槽谷区相应石漠化类型面积的27.1%、18.2%和2.3%;从海拔来看,主要分布于400~800 m范围内,轻度、中度和重度石漠化面积分别为占槽谷区相应石漠化类型面积的24.9%、18.4%和0.2%;从土地利用类型来看,主要发生于山地旱地中;从人口密度来看,集中分布于100~200人/km ²中;从第一产业生产总值来看,集中分布于25亿~50亿元中;③ 地理探测器的因子探测器揭示了岩性（q = 0.58）、土地利用（q = 0.48）和坡度（q = 0.42）3个因子是槽谷区石漠化形成的主要驱动因子,交互式探测器进一步揭示了岩性与土地利用类型（q = 0.85）、坡度与土地利用类型的组合（q = 0.75）共同驱动槽谷区石漠化的形成。     

Soil erosion risk evaluation using GIS in the Yuanmou County, a dry-hot valley of Yunnan, China

Soil erosion is a major threat to sustainable agriculture. Evaluating regional erosion risk is increasingly needed by national and in-ternational environmental agencies. This study elaborates a model (using spatial principal component analysis [SPCA]) method for the evaluation of soil erosion risk in a representative area of dry-hot valley (Yuanmou County) at a scale of 1:100,000 using a spatial database and GIS. The model contains seven factors: elevation, slope, annual precipitation, land use, vegetation, soil, and population density. The evaluation results show that five grades of soil erosion risk: very low, low, medium, high, and very high. These are divided in the study area, and a soil erosion risk evaluation map is created. The model may be applicable to other areas of China because it utilizes spatial data that are generally available.     

三峡库区重庆段水土流失的时空格局特征

Soil and water loss has been the most serious eco-environmental problem in the Three Gorges Reservoir Area of Chongqing. In this paper the authors studied the spatiotemporal features of soil and water loss from 1999 to 2004 based on RS and GIS techniques. The results showed that: (1) The soil and water loss area decreased from 1999 to 2004. (2) Soil and water loss mainly exists in purple soil, yellow soil, limestone soil, paddy soil and yellow brown soil distributed areas. (3) The dry slope land and sparse woodland that are intensively influenced by human activities experienced most serious soil and water loss. (4) Soil and water loss in the study area indicated an obvious vertical differentiation characteristic. (5) There is a significant correlation between soil and water loss and slope. (6) There is no obvious correlation between soil and water loss and aspect. (7) Soil and water loss mainly exists in the values of R between 300 and 340 distribution area. The very-high soil and water loss has obvious correlation with R. Foundation: National Natural Science Foundation of China, No.40801077; Science & Technology Research Project Supported by Chongqing Municipal Education Commission, No.KJ070811; Doctoral Fund of Chongqing Normal University, No.06XLB004; Project by Chongqing Water Conservancy Bureau Author: Li Yuechen (1974–), Ph.D and Associate Professor, specialized in the study of remote sensing application and land use/land cover change.