2015~2020年潍坊市土壤保持量动态变化研究

以遥感和地面调查数据为基础,结合生态系统长期监测数据,定量评估潍坊市的土壤保持功能,评价结果显示,潍坊市土壤保持量分布呈现明显的空间异质性,土壤保持量较高的区域主要集中在西南部的森林生态系统区域,该区域土壤保持量远高于潍坊市其他地区,土壤的抗侵蚀能力较强;2015~2020年期间,潍坊市土壤保持量呈先上升后小幅下降的趋势,总体呈现增强趋势,相较于2015年,2020年土壤保持量总量增加2.8×10^(8)t·hm^(-2)/a,土壤抗侵蚀能力逐渐增强。

基于RUSLE模型的黑龙江省2000—2010年土壤保持量评价

黑龙江省是我国重要的粮食产区,同时也是东北地区重点生态保护区,黑龙江省土壤保持量的研究对维持生态安全与可持续发展有重要作用。基于黑龙江省2000年、2005年和2010年的降雨、土壤、高程等数据,结合GIS空间分析方法,运用修订的通用土壤流失方程(RUSLE),估算了2000—2010年黑龙江省土壤保持量,并对其空间分布及变化趋势进行模拟分析。结果表明:2000—2010年,黑龙江省土壤保持能力整体增强,土壤保持量增加了5.34%,且除牡丹江和哈尔滨地区外,各行政区的土壤保持量均有所增加;各土地利用类型的年均单位面积土壤保持量以森林最多,为3 384.36 t·km-2·a-1,裸地最少,为177.17 t·km-2·a-1,10年来除农田和灌丛外,各土地利用类型的单位面积土壤保持能力均增强;2000—2010年黑龙江省高等级土壤保持量比例及低等级转化成高等级土壤保持量的面积都在提高,黑龙江省土壤保持能力10年来趋于好转。

青海湖流域土壤保持量动态变化

[目的]对青海湖流域近24a的土壤保持量进行评估,揭示其时空变化规律,为定量评估青海湖流域土壤保持功能和区域土壤保持的重要性提供理论支撑。[方法]利用通用土壤流失方程(USLE)和GIS技术,评估和揭示1987—2010年青海湖流域土壤保持量的时空动态变化。[结果]近24a来青海湖流域土壤保持量平均为4.68×108 t/a;单位面积土壤保持量高值区分布在青海湖流域主要河流的河源区及中部地区,低值区主要集中分布在青海湖周围、河谷以及青海湖流域西北部地区。在各生态系统中,高寒草甸的土壤保持量最大,平均为2.68×108 t/a。近24a来青海湖流域土壤保持量呈先增加后减小的变化趋势,并在2005年达到最大,相比于1987年,2010年其土壤保持总量共计增加了2.17×108 t,其中,高寒草甸的土壤保持量增加最多,增加了1.20×108 t。[结论]近24a来,青海湖流域土壤保持功能在不断增强,土壤侵蚀程度不断减弱,表明青海湖流域的生态环境在不断改善。

阴山北麓农牧交错区2000—2015年土壤流失及保持量变化研究

以阴山北麓农牧交错区为研究区,基于InVEST模型土壤保持模块,定量评价了2000年、2015年区域土壤水力侵蚀量和土壤保持量,分析土地利用方式转变对土壤侵蚀和土壤保持的影响。结果表明:研究区水力侵蚀以微度侵蚀和中度侵蚀为主,2000年和2015年阴山北麓农牧交错区土壤潜在水力侵蚀量分别为9.37×10~7 t和1.46×10~8 t,实际土壤水力侵蚀量分别为6.31×10~7 t和1.01×10~8 t;从空间分布来看,多伦县、太仆寺旗、察哈尔右翼中旗、武川县潜在土壤水力侵蚀量和实际土壤水力侵蚀量较高;从时间序列来看,2015年潜在土壤水力侵蚀量、实际土壤水力侵蚀量和土壤水力侵蚀模数较2000年都有大幅度增加,2000年和2015年全区土壤保持总量分别为4.33×10~7 t和6.45×10~7 t,其中武川县、察哈尔右翼中旗和固阳县的土壤保持量较高。

晋北地区土壤保持量时空变化特征研究

晋北地区是典型的半干旱农牧交错区,严重的水土流失制约了当地社会经济的可持续发展。文中以晋北地区相应时期的TM影像为数据源,将GIS技术与修正通用土壤流失方程(RUSLE)结合,分析晋北地区1999、2009和2014年的土壤保持量空间分布及其变化特征,并分析土壤保持量与植被覆盖度和海拔高度的关系。结果表明:1)从空间分布来看,研究区西部和东南部的土壤保持量较高,其他地区相对较低。2)从时间上来看,研究区1999、2009和2014年的年均土壤保持量分别是10913t·km^(-2)·a^(-1)、13478t·km^(-2)·a^(-1)和11482t·km^(-2)·a^(-1)。3)研究区单位面积土壤保持量与NDVI指数呈现显著正相关。4)研究区单位面积土壤保持量与海拔高度呈现显著正相关。文中研究结果对于深入认识晋北地区水土流失特征有一定的科学意义,同时为当地水土保持和防沙治沙工作提供科学依据。

基于遥感技术的云南省生态系统水土保持价值测量

利用遥感影像数据进行生态系统净初级生产力、植被覆盖度等生态参数的采集,同时间接用于土壤保持量和水土保持价值的计算,结合修改过的U SLE模型,对云南省生态系统2001,2002,2003年水土保持价值进行了测算,利用NPP对估算结果进行调整,以考虑生态系统类型、结构与质量差异对水土保持价值的影响。结果表明:云南省生态系统2001,2002,2003年土壤保持量分别为131 798.92,117 845.5,104 176.71万t,对应的价值量分别为:1 933.351,1 707.579,1 566.783亿元。3年中林地(39.01%)、灌丛(23.02%)、草地(18.75%)3类生态系统平均土壤保持量占全省的80.77%,在水土保持中起着关键作用,因此一定要加强西部和南部的林地、灌丛和草地等生态系统的保护与管理。从水土保持价值的空间分布来看,基本保持西多东少,南多北少的格局,这与当地植被地带性分布基本一致。3年间云南省生态系统水土保持价值是逐年减少的,耕地和城市植被的水土保持价值主要受人为因素的影响,而林地、灌丛、草地的水土保持价值减少主要是由降水逐年减少造成的。

三峡库区土壤侵蚀遥感定量监测——基于GIS和修正通用土壤流失方程的研究

在GIS技术的支持下,通过遥感技术和野外调查进行信息采集,选用修正的通用土壤流失方程(RUSLE)估算了整个三峡库区的年均土壤侵蚀量,分析了土壤侵蚀的空间分布特征,计算了不同土地利用类型的土壤保持能力,并对库区进行了防治强度预报。结果表明,三峡库区年均土壤侵蚀量为18476.27×104t/a,平均土壤侵蚀模数为3316.53 t/(km2.a),属于中度侵蚀。库区年均土壤保持量为48427633×104t/a,其中有林地、其他林地和高中覆盖度草地的年均土壤保持量最大,水田保持土壤能力最强,旱地保持土壤能力最小。库区预防强度预报结果为2005年三峡库区需要治理和急需治理的面积占总面积的25.67%,所占比例较大,预防和治理土壤侵蚀的任务比较艰巨。

丹江口库区及上游生态系统土壤保持效益价值评估

以RUSLE为模型的基本框架,以GIS、RS软件为技术平台,利用GIS强大的空间数据组织分析运算能力,将项目规划区各土壤侵蚀影响因子的遥感数据与非遥感数据网格化,通过网格数据的空间分析和模型运算,实现生态系统土壤保持量的区域性宏观定位定量评价。估算结果表明:研究区土壤保持总量林地最高,草地次之,水域等其它类型土壤保持量都非常少,这与植被覆盖度和植被净第一性生产力的分布是一致的,说明高植被覆盖类型分布区的植被能有效防止和控制土壤流失。1987、2000和2008年不同土地利用/覆被类型土壤保持价值分别为355.21亿元3、41.37亿元和367.41亿元。其中林地和灌木林地生态系统的土壤保持价值占到近60%,草地生态系统占到近30%,林、灌、草共占到服务总价值的近90%,林、灌、草在土壤保持生态系统服务中具有决定性的作用。

三北工程区生态系统土壤保持能力评估数据集(2000-2020年)

土壤保持能力是评价生态系统服务功能的重要指标之一,在维护区域生态安全中具有重要作用。本数据集包含了三北工程区2000–2020年生态系统土壤水蚀模数和土壤保持量的空间分布数据。这些数据是以三北工程区的遥感、气象、地理和土壤等多源数据为基础,结合GIS技术,利用RUSLE模型进行的估算,直观地评价了三北工程区2000–2020年生态系统土壤保持能力。本数据集从数据来源和模型计算等两个方面进行了数据质量控制,以保证数据的客观准确性,可为三北工程区生态系统土壤保持服务变化评价及生态系统服务变化评价提供必要的科学依据。

黄土高原土壤保持生态服务功能价值估算及其时空变化研究

基于RS、GIS技术,应用修正后的通用土壤流失方程,计算潜在土壤侵蚀量和现实土壤侵蚀量,两者差值得到土壤保持量,再应用市场价值法、影子工程法和机会成本法从保护土壤肥力、减少泥沙淤积和减少土地废弃价值3个方面来评价土壤保持价值。探索评估黄土高原重要生态功能区生态系统土壤保持功能及其经济价值,以期为该区生态系统土壤保持功能的保护与管理提供一定的理论支撑。

基于FLUS和InVEST模型的云贵高原土地利用与生态系统服务时空变化多情景模拟研究

[目的]探讨云贵高原不同情景下的土地利用与生态系统服务时空变化,为云贵高原土地利用空间格局优化、生态系统服务功能提升和可持续发展策略制定提供科学依据。[方法]以云贵高原为研究对象,以2001年、2010年和2020年3期MCD12Q1土地覆被数据为基础数据,辅以自然和社会经济数据,基于ArcGIS,FLUS模型和InVEST模型,模拟2030年、2040年和2050年自然发展情景、生态保护情景和耕地保护情景下的土地利用以及碳储量、产水量和土壤保持量3项生态系统服务功能时空分布格局。[结果](1)不同情景下云贵高原的土地利用变化以林地持续增加和草地持续减少为主要趋势;耕地保护情景下,耕地面积最高可占总面积的10.38%;生态保护情景下,林草面积在2050年可达总面积的90%。(2) 3种情景下,云贵高原2020—2050年碳储量和土壤保持量均呈上升趋势,而产水量呈下降趋势。生态保护情景下,2050年碳储量预测值最高,为8.13×10^(9) t;产水量减少速率显著低于另外两种情景,降幅为0.46%。(3)宜昌市、普洱市和常德市等市州的生态系统服务供给能力较高;而贵阳市、毕节市和安顺市等市州的生态系统服务供给能力较低。[结论]云贵高原2020—2050年整体生态系统服务供给能力较好,各项服务功能在不同情景下表现出较强的空间聚集性和异质性。云贵高原今后的生态系统服务管理和可持续发展中,应考虑不同生态系统服务功能的空间异质性以及林地面积持续增加可能带来的水资源失衡问题。

基于GIS的陕北黄土高原土地生态系统水土保持价值评价

【目的】土壤侵蚀是导致人类赖以生存且日趋紧缺的土地资源退化和损失的主要原因,这种损失正在全球悄然进行。定量计算区域土地生态系统水土保持的价值量,为区域土地的持续利用与生态环境和社会经济协调发展提供科学决策依据。【方法】本文根据陕北黄土高原的特点,采用无植被覆盖的潜在土壤侵蚀量来估算各生态系统土壤保持量,然后利用估算的土壤保持量,采用市场价值法、机会成本法和影子工程法从保护土壤肥力、减少表土损失和减轻泥沙淤积3个方面来评价水土保持的经济效益。【结果】而从整个时间段上来看,2000年比1978年的土壤保持量增长94.18%,接近一倍。1978～2000年期间陕北黄土高原水土保持价值是逐渐增加的,1978～1990年期间比1990～2000年期间增加的要快。1978年的陕北黄土高原的水土保持价值为18.503亿元;1990年比1978年陕北黄土高原水土保持价值增加了近8亿元;而2000年比1990年增加了2.414亿元。【结论】近20多年的时间里,1978～1990年时间段增长幅度比1990～2000年的增长幅度要大,这与植被覆盖度有着密切的关系。针对陕北黄土高原所进行的一系列水土保持治理工作,已经取得了巨大的成绩。从空间分布上来看,通过对研究区三类不同地貌类型区进行水土保持价值评价,其结果为,南部低山丘陵区>北部风沙过渡区>中部黄土丘陵区。

基于多源遥感数据的生态系统保育土壤价值评估——以河北省北部四地市为例

为了给合理地利用土地资源和科学地进行环境保护提供依据,利用多源遥感影像数据,结合气象数据、土壤属性数据与DEM,对河北北部地区生态系统的土壤保持量进行了评估,并参考《森林生态系统服务功能评估规范》,对生态系统保护土壤肥力的价值与固土价值进行了评估。结果表明,研究区2008年度生态系统的土壤保持总量达到7.55亿t,对应的价值量为1.08×104亿元。林地、灌丛及草地生态系统分别为平均土壤保持量与保持价值最大的3种生态系统类型,它们在区域土壤保持中起着重要的作用。从空间分布来看,研究区的中部山区,植被覆盖良好,土壤保持量及保持价值较高,而东西部平原及坝上地区,地势平坦,植被覆盖稍差,土壤保持量及保持价值均较低。中部山区虽然植被覆盖良好,但由于地势起伏大,容易发生水土侵蚀,因此加强中部山区自然植被的保护和建设,是减缓区域水土流失,提高生态系统保育土壤服务价值的关键。

延安麻塔流域植被对土壤侵蚀的控制效率研究

定量刻画植被对土壤侵蚀的控制效率对区域水土保持评估具有重要的意义。目前学者多采用土壤保持量指标来衡量植被对土壤侵蚀控制效率,然而该指标强烈的受到区域潜在土壤侵蚀量影响,从而导致低估或高估植被对土壤侵蚀控制效率。本研究在土壤保持量的基础上,构建了土壤侵蚀控制指数,并将该指数应用于延安麻塔流域的土壤保持功能评估中。结果表明:(1)土壤侵蚀控制指数比土壤保持量在区域土壤保持功能评估中更能有效的在流域尺度上侦测植被对潜在土壤侵蚀控制效率;(2)麻塔流域植被总体上具有较高的土壤侵蚀控制指数(均值为0.92);(3)土壤侵蚀控制指数主要受到植被和坡度单独作用的影响,两者能够解释侵蚀控制指数84.11%的变异来源;(4)由于麻塔流域潜在土壤侵蚀量较大(114100 t·km^-2·a^-1),导致该区仍然具有较高的土壤侵蚀模数(8200 t·km^-2·a^-1),因此采取工程措施治理水土流失必须进一步加强。

地理国情监测在秦岭山地土壤侵蚀中的应用

利用国情监测成果，分析了2010~2014年秦岭山地丹江流域土地利用类型变化特征，并探讨了土地利用类型方式转变对流域土壤侵蚀的影响。结果表明，微度侵蚀和轻度侵蚀面积在波动中呈减少趋势；中度侵蚀至剧烈侵蚀面积呈上升趋势，在一定程度上，流域的侵蚀状况加剧。土壤侵蚀较严重的土地利用类型是耕地和裸地。

森林资源二类调查数据在生态系统服务评估模型InVEST中的应用

以北京市门头沟区为例,分别基于森林资源二类调查数据和遥感解译的土地覆被数据,利用In VEST模型,对研究区内主要生态系统服务的大小和空间分布进行量化和描述。结果表明:森林资源二类调查数据可以与InVEST模型结合用于区域生态系统服务的计量,且与基于遥感数据的评估结果相近;门头沟区总碳储量平均为1 525.05万t,产水量为2.93亿m3/a,N和P保持量分别为112.94 t/a和0.39 t/a,N和P输出量分别为28.89t/a和0.09 t/a,土壤保持量为1.65亿t/a,土壤侵蚀量为51.39万t/a;从空间分布看,植被覆盖好的区域具有较高的碳储量和土壤保持量,N和P保持量与集水区内农地、裸地比例密切相关,产水量则受土地利用/覆被组成和降水分布格局的影响。

黄河流域生态系统服务时空变化及其权衡关系分析

黄河是世界第5长、中国第2长的河流,黄河流域面积广阔,山脉众多,流域内资源丰富,发展前景广阔,研究黄河流域生态系统服务的时间动态变化和各服务间的相关性对其生态环境和经济协调可持续发展意义重大。本文基于1990—2015年黄河流域的产水、固碳和土壤保持价值量,采用空间制图法和相关性分析法,探究研究区各服务的时空变化和其空间上的权衡与协同关系。研究表明:黄河流域3种服务在时间上均呈增加趋势,产水量的年均值增加了20.62mm,固碳服务年均量增长了29.65t(gC·(m^2·yr)^-1),土壤保持服务增加了89.74(t·(ha·yr)^-1)。1990—2015年间,不同地类上各服务均表现为上下波动的趋势,2015年,产水价值量大小为耕地>林地>草地,固碳价值量为林地>草地>耕地,土壤保持价值量为耕地>草地>林地。黄河流域3种服务两两之间均以协同关系为主,产水与固碳服务的协同关系分布最为广泛。

Study on intermittent irrigation for Paddy Rice: Ⅱ. Crop Responses

Effect of intermittent irrigation on the production of paddy rice was studied in a well-puddled paddy field with four treatments and 2 replicates: continuous flooding irrigation (CFI), and intermittent irrigation Ⅱ-O, Ⅱ-1 and Ⅱ-2, in which plants were re-irrigated when the soil water potential fell below 0, -10, and -20 kPa, respectively, at soil depth of about 5 cm. Results showed that the reduction in soil water potential to about -10 or -20 kPa did not significantly affect the number of grains and the percentage of ripened grains. While, a lower crop growth rate (CGR) resulted from a decrease in the net assimilation rate (NAR) during intermittent irrigation Ⅱ-1 and Ⅱ-2, and there was also a reduction in the leaf area index (LAI) during intermittent irrigation Ⅱ-2. Senescence of lower leaves on stems was promoted in treatments Ⅱ-1 and Ⅱ-2 at the ripening stage. Early senescence at ripening stage and water stress around midday decreased the rate of photosynthesis in leaves, causing the lower NAR. These physiological responses of the plants were responsible for the reduction in the dry matter production and grain yield in the intermittent irrigation treatments.

The Suitability of Using Leaf Area Index to Quantify Soil Loss under Vegetation Cover

Soil erosion by water under forest cover is a serious problem in southern China.A comparative study was carried out on the use of leaf area index(LAI) and vegetation fractional coverage(VFC) in quantifying soil loss under vegetation cover.Five types of vegetation with varied LAI and VFC under field conditions were exposed to two rainfall rates(40 mm h-1 and 54 mm h-1) using a portable rainfall simulator.Runoff rate,sediment concentration and soil loss rate were measured at relatively runoff stable state.Significant negative exponential relationship(p < 0.05,R2 = 0.83) and linear relationship(p < 0.05,R2 = 0.84) were obtained between LAI and sediment concentration,while no significant relationship existed between VFC and sediment concentration.The mechanism by which vegetation canopy prevents soil loss was by reducing rainfall kinetic energy and sediment concentration.LAI could better quantify such a role than VFC.However,neither LAI nor VFC could explain runoff rate or soil loss rate.Caution must be taken when using LAI to quantify the role of certain vegetation in soil and water conservation.

秦岭山地丹江流域土地利用变化的土壤侵蚀效应评价

论文采用Arc GIS 10.0及In VEST土壤保持模型,分析2000—2010年秦岭山地丹江流域土地利用类型变化特征,模拟流域不同时期不同土地利用类型土壤侵蚀及土壤保持量的变化规律,并着重探讨土地利用类型方式转变对流域土壤侵蚀的影响。结果表明:1)2000—2010年间,流域裸地大比例减少90.18%(831.06 hm^2),主要转移至水域,耕地大面积减少5 197.24 hm^2(4.11%),主要流向灌丛和城镇;坡耕地还林还草初见成效,湿地的保护与恢复成效显著。2)2000—2010年间,流域土壤侵蚀状况较为严重,整体处于中度侵蚀至强度侵蚀级别,但10 a间侵蚀状况有减缓趋势;在该研究时段内,耕地大面积转为灌丛是该流域由土地利用类型变化引起的土壤侵蚀减缓的主要原因;另外,耕地转为林地以及裸地面积的减少也起到了减轻土壤侵蚀的作用;以自然生态系统为主的林地、灌丛及草地转为耕地时,土壤侵蚀强度则会明显增加。3)生态系统土壤保持功能受多方因素共同影响;2000、2010年研究区实际土壤保持量分别为5.35×10~8、5.47×10~8t;占全区面积一半以上的林地和灌丛单位面积土壤保持量较为稳定,全区土壤保持功能有所提高。保证一定面积的林地、在人工干预下合理安排坡耕地还林还草区域的空间分布是秦岭山地丹江流域减少土壤侵蚀的必要措施,同时应注重对可利用耕地的保护。