基于GIS和RUSLE模型的1993—2020年贵州省土壤保持量评价

对中国西南山区贵州省的土壤保持量进行评价,以期为该地的生态安全、生态文明建设及可持续发展等提供理论参考。基于贵州省1993年、2000年、2010年和2020年共4个时期的数字高程模型(DEM)、土地利用、土壤类型、降水量、遥感影像等基础数据,采用修正的通用土壤流失方程(RUSLE),结合GIS中的空间分析方法,评价1993—2020年贵州省土壤保持量的变化趋势和空间分布。贵州省土壤保持强度在1993—2000年急剧升高,而2000—2020年又呈缓慢下降趋势;全省土壤保持功能等级以一般重要和重要等级为主;全省土壤保持量变化以不变为主,土壤保持量减少区域的面积约占总面积的1/3。评价结果揭示了贵州省土壤保持强度、重要性等级、土壤保持量时空分布及变化特征。总体来看,贵州省未来的土壤保持及生态保护工作任务仍然严峻。

基于NPP指标法的贵阳市水土保持功能重要性评价

目的:对贵阳市水土保持功能进行重要性评价,为水土保持功能的区划和治理措施提供重要参考价值。方法:根据其自然环境及社会经济实际情况,选取多年植被净初级生产力(NPP)平均值、地形坡度、土地的土壤可蚀性因子3项因子,基于NPP指标法进行综合评价。结果:贵阳市水土保持功能重要性程度以一般重要、重要等级为主,分别占全市总面积的64.5%和32.43%;其下辖各行政区域也以一般重要、重要等级为主;极其重要等级分布区域面积及占比极小,呈现小区域集中分布,主要分布在贵阳市城市集中建成区及贵阳面积较大的湖泊所在区域。结论:评价结果揭示了贵阳市水土保持功能重要性等级及其空间分布特征,同时也分析出下辖各行政区域在水土保持功能重要性等级分布差异较明显的特征,各地区可根据差异性提供不同的水土保持策略。

基于RUSLE模型的铜仁地区1987—2015年土壤侵蚀时空特征

以数字高程模型(DEM)、日降雨量、土地利用数据、遥感影像为基础数据,运用地理信息系统(GIS)与遥感(RS)技术,结合修正后的通用土壤流失方程(RUSLE)模型与景观格局的分析手段,研究铜仁地区1987—2015年的土壤侵蚀时空分异特征。结果表明:研究区在1987—1995年土壤侵蚀比较严重,而1995—2015年土壤侵蚀情况得到明显改善,此期间大部分区域以及岩溶槽谷区的土壤侵蚀强度向低一级转移,其中剧烈和极强等级侵蚀向中度和轻度等级侵蚀转出较多;从景观格局的角度来看,土壤侵蚀状况越来越受微度侵蚀和轻度侵蚀优势景观类型所支配。

基于RUSLE模型的喀斯特地区土壤侵蚀动态变化研究——以盘州市为例

对区域土壤侵蚀进行定量评价,为土壤侵蚀治理工作和土地利用决策提供科学依据.基于GIS及修正RUSLE模型,以日降雨量12 mm和30 mm为侵蚀性降水起算值,基于DEM数据,利用2000~2015年贵州省盘州市的NDVI、日降雨量、土壤和土地利用数据,计算土壤侵蚀模数.结果表明:传统算法在喀斯特广泛发育区域高估了土壤侵蚀量,改进后的降雨侵蚀力更符合当地实际情况;盘州市2000年的平均土壤侵蚀模数修正为67.97 t ha-1yr-1,2015年为23.33 t ha-1yr-1;土壤侵蚀强度等级转移矩阵表明大部分地区的土壤侵蚀强度向低一级转移,全市的土壤侵蚀等级呈下降趋势.对土壤侵蚀与坡度分析时,各侵蚀等级主要集中在较缓坡与陡坡间;且2015年各侵蚀等级在陡坡时迅速下降,这与推进≥25°坡耕地全部退耕还林政策相关;但坡陡谷深地带及城镇建设区周边区域仍是今后水土保持的工作重点.

岩溶槽谷区坡耕地利用的时空演变特征及驱动机制

探讨当前多重要素驱动影响下岩溶槽谷区坡耕地利用的时空演变规律,对地区粮食安全和土地管理具有重要意义。以高精度影像和地理高程模型为数据源并结合野外实地调查,通过坡耕地利用动态指标和缓冲区方法探讨槽谷区坡耕地时空演变特征。结果表明:(1)2005—2017年,西、中和东部槽谷的坡耕地利用都发生了动态变化,且缓坡耕地和斜坡耕地变化最显著。(2)随距居民点和道路距离增加,坡耕地面积总体减少,但变化趋势不同。(3)西、东部槽谷坡耕地转移的空间格局主要集中于槽坝平坦部位,中部槽谷主要集中于山坡两侧。(4)槽谷区坡耕地演变的时空分异格局受多种因素共同影响,自身地形地貌对坡耕地的形成具有决定作用,地区经济产值提高对坡耕地利用具有改造作用,农业结构调整对坡耕地利用功能具有多样性促进作用,分析多重因素对槽谷区坡耕地利用演变趋势的驱动机制可为地区因地施策提供科学参考。

基于地形梯度的岩溶槽谷区土地利用空间格局分析

揭示当前多因素驱动机制下岩溶槽谷区典型地貌单元在地形梯度上土地利用分布的一般规律与差异性特征具有重要意义。以2017年landsat TM高清影像和30 m×30 m DEM(Digital Elevation Model)为数据源,并结合实地调查,通过地形位分布指数、土地利用多样性指数、土地利用程度指数及土地利用相对合理性指数指标计算,探讨岩溶槽谷区地形梯度的土地利用类型空间分布共同特征与差异。结果表明:(1)岩溶槽谷区土地利用类型呈现山坡(高地形位) 槽坝(低地形位)两种分布格局特色存在,且土地利用类型在地形梯度上主要以低、中、高3种地形位组合模式;(2)土地利用类型在地形梯度上呈现梯度效应,表现出各自分布特征与差异;(3)岩溶槽谷区土地利用多样性、土地利用程度和土地利用合理性在地形梯度上分布格局既存在一些共同性特征,又存在各自差异性;(4)地形梯度土地利用特征差异性是受自然因素、社会经济因素、政策因素共同作用的结果。

喀斯特小流域土地利用转型对生态系统服务价值的影响

揭示多因素驱动下喀斯特小流域典型地貌区在土地利用转型中其生态服务价值变化规律。基于印江流域1995年、2000年、2010年、2017年4期遥感影像,借助GIS和RS技术解译数据,通过对流域实地调研对数据进行验证并修正;结合流域的实际生产情况对生态服务价值系数进行修正,通过对土地利用转移矩阵、动态度、生态服务价值指标的计算。结果表明:1)旱地呈现逐年减少趋势,建设用地占流域面积虽小,但呈现逐年递增趋势,林地在该流域属面积优势地类且逐年递增。2)全区中低覆盖草地、高覆盖草地、灌草地、建设用地在研究期间变化最为激烈,流域的土地利用方式受河流和地形地貌影响较大。3)流域内总生态系统服务价值(ESV)从不同时期来看,1995年ESV最高,2000年ESV最低,2010—2017年间变化最快,生态服务价值总量总体趋势呈现出U形状,先减少再增加,生态系统环境由差向好的势头不断转变。4)单项生态服务价值除废物处理功能增长以外,其他生态服务都呈现下降趋势,这也说明在流域内的生态环境保护政策及土地利用转型在短期对生态环境改善见效慢的特点。

喀斯特槽谷区土地利用转型过程对生态系统服务价值的影响

揭示当前多因素驱动下喀斯特槽谷区典型地貌单元土地利用转型过程的生态系统服务价值影响具有重要意义。以2005年、2010年、2014年、2017年高清影像为数据源并结合实地调研对解译数据进行了对比验证,借鉴国内外生态系统服务价值最新研究成果,结合研究区实际情况对生态系统服务价值系数进行了修订,通过对土地利用转移矩阵分析和生态系统服务价值指标计算。结果表明:(1)研究区内草地、灌木林地、山地旱地、有林地、农村居民用地、城镇用地变化显著,山地旱地转为草地、城镇、农村居民用地,草地转为有林地、灌木林地。(2) 2005—2010年土地利用转型山坡较槽坝显著。2010—2014年土地利用转型主要集中于槽坝,山地旱地转为农村居民用地、城镇用地,水田转为农村居民用地,草地转为山地旱地。2014—2017年土地利用在山坡—槽坝同时发生转型。(3)喀斯特槽谷区生态系统服务价值在2005年、2010年、2014年、2017年分别为129 825.44万元、134 744.99万元、102 592.28万元、102 816.77万元。2005—2010年喀斯特槽谷区(ESV)由129 825.43万元变为134 744.98万元,增幅为1.85%;2010—2014年ESV由134 744.99万元变为102 592.28万元,下降了13.55%;2014—2017年ESV由102 592.28万元变为102 816.77万元,下降了0.11%;2005—2017年喀斯特槽谷区生态系统服务价值(ESV)由129 825.43万元变为102 816.77万元,总体下降了11.61%。

基于RUSLE模型的印江流域土壤侵蚀动态变化研究

以数字高程模型(DEM)、日降雨量、土地利用数据、遥感影像为基础数据,运用GIS与RS技术,结合修正后的RUSLE模型;研究印江流域1995—2015年的土壤侵蚀时空分异特征。结果表明:研究区在1995年到2000年这个时期土壤侵蚀比较严重;而2000到2015年土壤侵蚀情况得到明显改善,此期间大部分区域以及岩溶槽谷区的土壤侵蚀强度向低一级转移,其中剧烈和极强等级侵蚀向中度等级、轻度和微度等级侵蚀转出较多。较高的侵蚀等级主要以带状分布,延展方向与河流的流向及槽谷地形走向大致相同。研究期间非喀斯特区域的土壤侵蚀危险等级要高于喀斯特区域,同时侵蚀状况改善也是最为明显的地方。喀斯特地区相对于非喀斯特区域来说,改善效果较弱,因此也是今后长期水土保持工作的重点区域。

喀斯特原生马尾松林下地表径流与土壤侵蚀效应

探索喀斯特马尾松原生林地表径流和土壤侵蚀的的变化规律,对该区的植被类型的水土资源保护利用及生态恢复有着重要的启示意义。利用野外人工模拟降雨实验,在尾松原生林里设置不同坡度(15°、20°和25°)径流小区,监测不同雨强(60、90、120 mm/h)下径流和泥沙量的变化。结果表明,喀斯特马尾松土壤的持水率在短时间内较难达到完全饱和;在不同雨强、坡度的条件下,马尾松地表侵蚀产流产沙特征差异明显;相同条件下,产沙量随着雨强及坡度的增大而增大;但产流量在坡度一定时,90 mm/h雨强的累积及总径流量明显高于60、120 mm/h的雨强;不同降雨强度对小于25°坡面的累积径流量影响较小,但当雨强≥90 mm/h,坡面≥25°时累积径流量变化明显。