基于中国土壤流失方程模型的区域土壤侵蚀定量评价

[目的]用中国土壤流失方程(CSLE模型)对区域土壤侵蚀定量计算的方法进行初步探索,以期提高土壤侵蚀监测精度,有效、客观地反映水土流失治理效果。[方法]采用CSLE模型、遥感解译与统计分析相结合的方法,对准格尔旗境内的皇甫川流域进行土壤侵蚀定量评价。[结果]研究区2015年侵蚀总量1.38×10~7 t,年均侵蚀模数4 920.23t/(km^2·a)。土壤侵蚀强度以中度为主,轻度和强烈次之。[结论]用CSLE模型进行土壤侵蚀定量分析,综合考虑了降雨、土壤、植被、地形、措施等多项因子,可用于区域土壤侵蚀定量研究。

基于CSLE与GIS的高州市土壤侵蚀特征研究

文章应用中国土壤流失方程(CSLE)与GIS地理空间分析技术,分析研究了高州市土壤侵蚀空间分布特征及其与土地利用之间的关系。研究结果显示:高州市土壤侵蚀以轻度自然侵蚀为主,主要分布在中部及北部,少量生产建设项目人为水土流失零星分布于南部城镇区域,不同强度的土壤侵蚀大部分发生在园地及林地,其次为耕地和建设用地;研究成果可为高州市进行水土保持规划、合理开发利用水土资源提供决策参考。

基于2次全国制图的土壤可蚀性因子变化趋势

2011年第1次全国水利普查水土保持专项普查基于全国各省(区、市)土壤类型图和土种志剖面数据,制作首张全国土壤可蚀性因子分布图(简称2011版K值)。为了提高土壤侵蚀评价的准确性和可信度,2022年利用全国土系调查数据和随机森林制图方法对中国土壤可蚀性因子分布图进行更新(简称2022版K值)。以全国水蚀区2011版和2022版的土壤可蚀性因子(简称K值)为研究对象,分别在流域尺度和不同土壤类型下对K值大小及空间分布进行研究。结果表明:2022版全国平均K值(0.0298 t·hm^(2)·h/(MJ·mm·hm^(2)))略低于2011版K值(0.0323 t·hm^(2)·h/(MJ·mm·hm^(2))),说明全国水土流失治理发展状况有向好的趋势。其中栗钙土、暗棕壤、盐碱土等土壤类型K值的降低幅度最大,潮土、褐土、黄壤等土壤类型的K值则有所升高。K值降低主要与退耕还林、土壤改良等政策措施的出台和布设有关,升高则与集约化耕作及坡地侵蚀有关。该结果可为水土流失动态监测及治理成效评价提供科学依据。

中国水蚀区土壤可蚀性因子更新方法与应用

土壤可蚀性因子K值是土壤侵蚀监测的必要因子,反映土壤在降雨侵蚀力作用下被分散和搬运的难易程度。然而现有全国K值图基于土种志数据,调查时间距今已有近40 a。基于2008—2018年的土系调查项目对全国K值进行更新。先收集4327个样点的土壤机械组成及有机质数据,利用诺模图(Nomo)方程计算K因子,其中极细砂质量分数运用三次样条函数结合自然对数进行插值;当土壤有机质质量分数>12%,则使用校正后的EPIC公式计算K值。然后采用随机森林模型对样点K值进行训练,将环境因素作为预测变量,包括气候、地表温度、植被指数、地形和母岩类型,并利用遥感影像开展空间制图。更新结果显示:全国K值变化范围为0.0051~0.0745 t·hm^(2)·h/(MJ·mm·hm^(2)),平均值为0.0298 t·hm^(2)·h/(MJ·mm·hm^(2))。土壤可蚀性分布呈现出黄土高原与华北平原K值居高、南方与东北地区K值居中、青藏高原最低的宏观规律,这与各地区土壤类型有关。分布于西北地区的黄绵土和北方的潮土K值较大,南方红壤和东北暗棕壤的K值较小,青藏地区高山土的K值最小。以上方法进行实际应用时仍需根据径流小区实测资料进行校正。其结果可为水土流失调查与监测提供方法与数据支撑。

基于GIS/CSLE的四川省水土流失重点防治区土壤侵蚀研究

掌握四川省省级水土流失重点防治区水土流失情况、空间分异规律及其内在驱动因素对生态预警和土壤侵蚀治理等具有重要意义。应用中国土壤流失方程(CSLE)计算四川省省级水土流失重点防治区土壤侵蚀状况,通过不同土壤侵蚀敏感性评价方法识别中国土壤流失方程(CSLE)敏感因子,借助地理探测器探究重点防治区土壤侵蚀空间分异规律及其内在驱动力。结果表明:四川省省级水土流失重点防治区水土流失面积占比27.16%,平均土壤侵蚀模数为806.08 t/(km^2·a),属于轻度侵蚀,但区内土壤侵蚀差异明显,局部存在严重水土流失;土壤侵蚀敏感性分析表明,生物措施因子B是中国土壤流失方程(CSLE)中最敏感的因子;不同水土保持分区土壤侵蚀定量归因表明,土地利用方式是土壤侵蚀空间异质性的主要驱动力,且影响因子两两交互均能增加对土壤侵蚀空间分布的解释能力,各因子在不同水土保持分区作用程度存在显著差异。因而,在应用中国土壤流失方程(CSLE)计算土壤侵蚀量时,基于不同研究区针对较为敏感因子建立区域化算法是提高计算精度的关键。

黄土高原植被变化对土壤侵蚀的影响

土壤侵蚀主要发生在我国黄土高原地区,大规模植被恢复措施的开展进一步影响了黄土高原的土壤侵蚀情况,剖析植被变化对土壤侵蚀的影响可为黄土高原生态环境治理提供理论指导。研究基于中国土壤流失方程(CSLE)以及多元数据资料,对黄土高原2000—2018年植被覆盖度、土壤侵蚀及其相互作用进行多方面分析。结果表明:(1)黄土高原自东南向西北植被覆盖度逐渐递减,19年间植被覆盖度呈稳定上升趋势;(2)2000—2018年黄土高原平均土壤侵蚀模数为2526.27 t·(km^(2)·a)^(-1),与降雨量呈正相关,丘陵、台地及起伏山地侵蚀程度较强;(3)黄土高原植被覆盖度为45%~75%的区域侵蚀程度较强,当植被覆盖度增加40%以上时,会直接引起侵蚀的加剧,而当植被覆盖度减少或增加不超过30%时,降雨量的变化是侵蚀加剧或减弱的主导因素。研究结论可为黄土高原土壤侵蚀综合防治和生态环境质量改善提供参考。

基于遥感技术的东北黑土区水土流失动态监测研究

东北黑土区是我国重要的商品粮基地,近年来面临水土流失严重、面积减小、土壤质量下降等问题,已成为目前土壤保护工作中亟待解决的重要问题。以东北黑土区2018年和2022年两期遥感影像与水土保持措施的实地调查数据作为数据源,利用目视识别法开展影像解译,并通过中国土壤流失方程CSLE进行土壤侵蚀模数的计算,对东北黑土区的水土流失变化情况及原因进行分析,结果表明:耕地、草地、建设用地、其他土地面积减少,园地、林地、交通运输用地、水域及水利设施用地面积增加,造林、种草、封育、地埂、水平阶/反坡梯田等面积共增加0.84万km^(2);对比2018—2022年东北黑土区的水土流失情况,整体呈向好趋势,土壤侵蚀面积共减少约1.01万km^(2);从侵蚀强度来看,除轻度侵蚀面积增加约0.45万km^(2)外,中度、强烈、极强烈、剧烈侵蚀面积分别减少约0.43万、0.24万、0.28万、0.51万km^(2);从不同省份侵蚀面积变化情况分析,内蒙古自治区东四盟的侵蚀面积减少最多,共减少约0.37万km^(2),辽宁省侵蚀面积变化最小,共减少约0.06万km^(2);耕地、建设用地等土地利用类型面积的减少,以及林地、交通运输用地等土地利用类型面积的增加,均可大幅减少土壤侵蚀面积,同时水土保持措施面积的增加也可有效阻止土壤侵蚀的发生。总体来看,东北黑土区水土流失治理效果显著,生态环境得到改善,持续进行东北黑土区水土流失治理对环境保护具有重要意义。

2021年十大孔兑区域土壤侵蚀空间分布特征

土壤侵蚀是内蒙古自治区十大孔兑区域最严重的环境问题之一。为该区域生态环境的健康发展,本研究基于多源数据结合多种土壤侵蚀模型对2021年十大孔兑区域的土壤侵蚀做出评估,评估结果显示:2021年十大孔兑区域土壤侵蚀面积为4398.85 km^(2),占区域总土地面积的40.86%,其中轻度、中度、强烈、极强烈和剧烈等级的土壤侵蚀面积分别为2614.38 km^(2)、1328.74 km^(2)、276.29 km^(2)、194.45 km^(2)和40.15 km^(2),区域整体以中度和轻度侵蚀为主。基于评估结果本研究总结了十大孔兑区域土壤侵蚀的空间分布特点,并综合多因素对侵蚀特征进行分析,最终得到如下结论:(1)十大孔兑区域的水力侵蚀离散分布于孔兑上游,这是由地形地貌、植被覆盖等多个因素共合同作用导致的,其中地形地貌对侵蚀分布的影响相对较大;(2)十大孔兑区域的风力侵蚀聚集分布于孔兑中下游,中游的库布齐沙漠是孔兑中风力侵蚀最为严重的区域,风力侵蚀的分布受到土地利用类型和植被覆盖的影响较大;(3)十大孔兑区域的土壤侵蚀集中在达拉特旗、东胜区和杭锦旗境内,但由于各县区部分覆盖的侵蚀地貌不同,各县区在水力和风力侵蚀面积占比上有很大差异。

基于CSLE模型的巴基斯坦土壤侵蚀评价

通过制作土壤侵蚀图,分析土壤侵蚀主控因子,为巴基斯坦水土流失与保护提供合理的科学依据及治理参考。以土壤侵蚀抽样调查单元数据和土壤侵蚀因子数据为数据源,基于CSLE模型分别以空间插值法和地图代数法定量计算巴基斯坦水蚀区土壤侵蚀图,以空间插值结果为参照对地图代数计算结果做直方图匹配得到巴基斯坦水蚀速率图;采用水利部SL 190—2007标准对巴基斯坦风蚀强度进行了定性评价;使用分类决策树分析土壤侵蚀的主控因子。结果表明,空间插值法制图具有空间预测的准确性,地图代数法制图可以表现良好的局地变异特征;直方图匹配土壤侵蚀图兼具这2种方法的优点,土壤水蚀速率平均值为972.9 t/(km^(2)·a),水蚀区土壤侵蚀比较严重,风蚀区以剧烈风蚀和极强烈风蚀为主,大部分地区生物措施因子是影响土壤侵蚀的主控因子,耕作区和山区的主控因子分别是R因子和LS因子。

基于RS和GIS技术对中国陕西省北部地区土壤水蚀风险评估(英文)

运用遥感 (RS)和地理信息系统 (GIS)技术来进行中国陕西省北部地区的土壤水蚀风险评估。综合运用RS和GIS技术以及修订的通用土壤流失方程式 (简称RUSLE)来定量化地评估土壤侵蚀。建立了一个关于土壤侵蚀、斜坡长度 /坡度、降雨侵蚀和人类活动的评估系统。评估值输入修订的世界土壤亏损方程式中 ,用来计算土壤退化进程的风险 ,土壤退化又叫土壤侵蚀。利用榆林和靖边两地区的 1 987年和 1 999年的陆地卫星TM传感图像来制作研究区土地使用 /覆盖情况的地图 ,然后用这些地图产生RUSLE方程中的人类活动因子。使用ERmapper/Info两个软件来管理和处理主要数据 ,及处理卫星图像和表格数据源。根据统计分析 ,3985 .9km2 (33.1 2 %)的土地面积有轻微到中度的土壤侵蚀 ,2 94 1 .4km2 (2 4 .4 4 %)的土地面积有高的土壤侵蚀 ,总土地面积中 35 2 2 .1km2 (2 9.2 7%)正面临着很高的土壤侵蚀风险 ,总体上来说 。

基于CSLE的安溪县土壤侵蚀估算与分析

安溪县是目前福建省水土流失最严重的区域,定量估算安溪县土壤侵蚀模数并分析其土壤侵蚀状况对当地水土保持和生态环境建设具有重要意义。以安溪县为研究区域,基于CSLE土壤侵蚀模型,开展2015年安溪县土壤侵蚀定量估算与分析。结果表明:1)2015年安溪县土壤侵蚀总面积为638.09 km^ 2,水土流失率为21.31%,其中以轻度流失为主,占总流失面积的74.04%。2)土壤侵蚀主要分布于安溪县中北部和南部区域,且以双溪流域和大畬溪流域土壤侵蚀最为严重,流失率分别为29.00%和32.19%。3)>15°~25°坡度带和海拔200~500 m区域内土壤侵蚀最为严重,>15°~25°坡度带内流失面积约占全县总流失面积的1/2,200~500 m高程带内水土流失率高于20%,茶园的无序开垦是造成该现象的主要原因。这表明2015年安溪县土壤侵蚀整体情况较为严重,应确定土壤侵蚀重点治理区域,有针对性地制订土壤侵蚀防护措施,改善土壤侵蚀情况。

基于地理探测器的土壤侵蚀空间分异关键影响因子分析

为探究地理探测器用于确定县级行政区土壤侵蚀空间分异主导因子的可能性,应用中国土壤流失方程(CSLE)计算重庆市合川区与云阳县土壤侵蚀强度,并用地理探测器探究影响土壤侵蚀空间分异的主导因子。结果表明:因子探测发现,坡度因子和生物措施因子分别是合川区和云阳县土壤侵蚀空间分异的主导因子;交互探测结果表明,任意2因子交互时对土壤侵蚀空间分异的影响都具有增强作用,其中2区(县)地形因子与其他因子交互作用最好。地理探测器可用于识别县级行政区土壤侵蚀空间分异的关键因子,用于辅助水土保持方案的制订。

基于CSLE和抽样调查的泰国土壤水蚀评价

通过对泰国区域土壤侵蚀的定量评价,掌握泰国土壤水蚀特征,以期为泰国土壤侵蚀防控和相关研究提供技术和数据支撑。采用CSLE模型,基于30 m分辨率区域侵蚀因子综合运算完成泰国土壤水蚀速率计算(地图代数法制图),基于亚米级分辨率抽样调查完成抽样单元水蚀速率计算,再以抽样单元计算结果为参考,对地图代数制图结果进行直方图匹配,最终获得研究区土壤水蚀速率专题图。结果表明:(1)直方图匹配制图结果既保留了原有的空间分布特征,又具有准确的统计特征。(2)泰国平均土壤水蚀速率为687.9 t/(km^(2)·a),是全球平均土壤水蚀速率的2.4倍,个别地区达到1000 t/(km^(2)·a)以上(占面积13.2%,占侵蚀总量72.0%),与全球平均水蚀速率相比,土壤水蚀较为严重,0.6%的区域年侵蚀量约占研究区侵蚀总量的21.5%,局部侵蚀剧烈。(3)在各土地利用类型中,耕地水蚀最为严重,平均水蚀速率高达1020.2 t/(km^(2)·a),水蚀速率>2500 t/(km^(2)·a)的热点地区84.1%区域为耕地。由此可知,泰国局部区域的土壤水蚀较为剧烈,耕地对区域水土流失的贡献较大。

基于CSLE的汕头市土壤侵蚀定量分析研究

土壤侵蚀目前已成为全球范围内主要的环境和农业问题之一。为了摸清华南红壤区市级土壤侵蚀空间分布规律,选择广东省汕头市为研究区域,采用卫星遥感与地面监测相结合的研究方法,利用中国土壤流失方程(CSLE)开展了对2018年汕头全市的土壤侵蚀模数计算研究,并分析了研究区水土流失状况。研究结果表明:土壤侵蚀面积较大的是潮南区(8832 km^(2))、朝阳区(8103 km^(2))和濠江区(2691 km^(2)),以自然侵蚀为主;土壤侵蚀面积较小的是龙湖区(1259 km^(2))、澄海区(1137 km^(2))、金平区(939 km^(2))和南澳县(766 km^(2))。生产建设侵蚀面积占比9362%,主要集中在练江中下游、榕江下游和中心城区,坡地开发侵蚀面积占比491%,主要集中在潮阳区和潮南区。研究结果指出:降雨的时空分布不均为水土流失提供外营力条件;植被覆盖度降低是引发土壤侵蚀上升的重要因素;人类的生产建设开发项目活动加剧了水土流失的发生。研究成果对研究区与周边区域的水土流失综合治理的效益评估、生态文明建设、生态环境保护具有重要意义。

基于RCSLE的粤西均墟河小流域水土流失动态变化

粤西山丘区水土流失分布广泛且潜在危险程度较大,水土流失成因复杂多样。为实施差别化水土流失防治方略,有针对性地布设防治措施,明确小流域水土保持总体布局、重点治理任务安排,选取粤西高州市均墟河小流域为研究对象,研究其水土流失动态变化特征并提出相关水土流失防治措施;采用2017和2021年国产高分辨率卫星遥感影像,利用GIS和RS技术,基于修正的适用于粤西山丘区的RCSLE模型,分别计算2017和2021年小流域水土流失现状数据,并基于流域内平均土壤侵蚀模数和高强度侵蚀结构指数,确定水土流失落地图斑,对小流域水土流失动态变化进行分析和评价。结果表明:1)2017和2021年流域内水土流失面积分别为55.72和31.75 km^(2),面积减少23.97 km^(2)、减少率约43.02%,流域内坡耕地侵蚀和自然侵蚀强度及面积均有不同程度的减轻或减少,但各种类型的侵蚀仍广泛存在,亟需针对流域水土流失特点,采取分区防治方略,治理流域水土流失;2)通过分析小流域2期水土流失现状、类型及空间分布等特点,结合区域国土空间规划,将小流域划分为生态保护区、治理开发区和重点整治区3个类型区进行分区防治,并提出加大预防力度、促进自然生态修复,开展水土流失动态监测、精准化治理,以及推进坡耕地治理、高质量防治水土流失等防治方略。研究成果可为粤西山丘区小流域水土流失综合治理提供数据和技术支撑。

金沙江流域近十年地表变化与土壤侵蚀时空变化特征

[目的]金沙江流域是长江上游生态脆弱区和西部大开发的重要区域,定量评价金沙江流域土壤侵蚀变化和空间分布对当地水土流失防治和生态修复保护具有重要意义。[方法]采用CSLE模型开展2010—2020年金沙江流域土壤侵蚀定量估算与分析。[结果]2010—2020年金沙江流域变化显著的是草地面积,净减少6059.7 km^(2),耕地面积净增加2294.38 km^(2),植被覆盖为0.6以上盖度面积减少57.70%;金沙江流域2010年和2020年土壤侵蚀模数分别为17.06 t/(hm^(2)·a),24.56 t/(hm^(2)·a)。10年间,侵蚀等级由低强度向高强度转变,金沙江流域上游和中游(青海直门达至云南石鼓段和石鼓至四川屏山段)侵蚀等级由轻度向中度转移显著;金沙江流域侵蚀强度空间分布上,2010年和2020年8°以上坡段侵蚀量占比分别达92.71%,93.80%,高程在3000~4000 m的侵蚀模数增量显著,增幅为63.5%。[结论]金沙江流域土地利用和植被覆盖变化引起土壤侵蚀由轻度向中度转移现象明显,应重点关注金沙江流域各段不同坡度和海拔带土壤侵蚀变化趋势,以期为水土流失治理提供数据支撑。

中国降雨侵蚀力空间变化特征

降雨是导致土壤侵蚀的主要动力因素,通用土壤流失方程(USLE)中降雨侵蚀力因子R反映了降雨气候因素对土壤侵蚀的潜在作用。为更精确估算降雨侵蚀力,以全国564个测站1971～1998年的逐日降雨资料为基础,采用一种新方法估算降雨侵蚀力,分析全国降雨侵蚀力空间变化特征。结果显示全国降雨侵蚀力的空间分布与降雨量近似,但降雨降雨侵蚀力取决于降雨量和降雨强度两个方面,因此二者的空间分布又存在许多差别。一般在降雨侵蚀力较小地区,降雨侵蚀力的年内分配非常集中,全国大部分地区降雨侵蚀力年际变化表现出正的趋势,江西和湖南等交界的部分地区为明显的正趋势中心。

梯田作为地形因子和工程措施对土壤侵蚀定量评价影响的对比研究

[目的]根据中国土壤流失方程(CSLE),在降雨、土壤、植被等因子一定的条件下,将梯田作为地形因子计算流域土壤侵蚀量,并与梯田作为工程措施的计算结果进行对比分析,为土壤侵蚀定量评价提供新的思路。[方法]以黄土高原地区的纸坊沟流域和燕沟流域作为试验区,利用5m分辨率的DEM,0.3m分辨率的WorldView 3,30m分辨率的Landsat 8影像、降雨数据、土壤数据、土地利用等数据。[结果](1)在纸坊沟流域和燕沟流域,坡式梯田作为地形因子的流域土壤侵蚀量大于梯田作为工程措施的流域土壤侵蚀量,同时坡式梯田作为地形因子的流域土壤侵蚀量大于水平梯田作为地形因子的流域土壤侵蚀量,而水平梯田作为地形因子的流域土壤侵蚀量与梯田作为工程措施的流域土壤侵蚀量的比较根据流域的不同结果不同。(2)梯田占流域面积比例不同时,随着梯田占比的升高,梯田作为工程措施的流域土壤侵蚀量要明显低于梯田作为地形因子的流域土壤侵蚀量。[结论]梯田作为地形因子和工程措施因子会对土壤侵蚀量计算产生一定影响,梯田占比较大时差异明显。

中国水力侵蚀抽样调查

在回顾国内外区域性土壤侵蚀调查方法基础上,从抽样设计、数据采集与处理、水力侵蚀强度评价方法和全国水力侵蚀成果4个方面阐述了第一次全国水利普查水土保持情况普查中水力侵蚀普查的全过程。简要介绍了本次水力侵蚀普查成果,并与2000年水利部发布的第二次土壤侵蚀遥感调查结果比较,分析了我国水力侵蚀的动态变化,据此提出了优化调查单元布局、加强动态评价等建议。

2018年度四川省级监测区水土流失动态监测研究

通过收集相关基础资料和数据,基于中国土壤流失方程计算出四川省级水土流失动态监测区土壤侵蚀状况,并将监测结果与2011年第一次全国水利普查水土保持情况普查成果进行对比分析。结果表明:监测区水土流失面积为36945.20 km 2,占动态监测区总面积的27.16%,区内整体土壤侵蚀程度较轻,但侵蚀分布空间异质性明显,局部地区仍存在严重水土流失;监测区水土流失面积减少率为4.85%,且水土流失强度由高强度转向低强度,但水土流失消长情况具有空间差异性,川西地区部分区县水土流失面积仍有小幅增加。近年来四川省水土流失治理力度加大,对改善监测区水土流失起到了积极作用,但局部地区仍要加强水土流失预防监督工作。