基于GIS和土壤侵蚀方程的农业生态系统土壤保持价值评估--以京津冀地区为例

基于GIS技术和通用土壤侵蚀方程,以京津冀地区为案例区,对农业生态系统保持土壤的资本价值进行了评估。测算结果表明,京津冀地区农业生态系统具有巨大的土壤保持价值,整个区域农业生态系统保持土壤价值总量约为1768.32亿元,相当于该区2000年GDP(8261.02亿元)的21.41%。其中保持养分价值为1677.97亿元,减少泥沙淤积的价值为90.35亿元。各类农业生态系统价值量所占比例为:林地44.34%,农田44.91%,草地与水域10.75%。研究结果可以为区域生态补偿及生态系统管理提供科学依据。

基于DEM的USLE土壤侵蚀方程地形因子获取与分析

坡长和坡度是研究水土流失问题中必须要考虑的重要地形因子,坡长的空间分布特征和规律、地貌发育对坡长的影响,以及坡长与坡度之间的关系,是研究水土流失、侵蚀规律的重要条件之一。利用GIS以及相关软件为平台,在黑龙江省通河地区建立USLE水土流失方程模型,研究LS因子在水土流失中的影响以及作用,并探讨DEM数据分辨率变化对LS值的影响。

基于土壤侵蚀方程的大通湖流域吸附态氮磷负荷估算

【目的】大通湖的水质长期处于Ⅲ类及以下,其主要超标污染物为总氮和总磷,通过估算大通湖流域吸附态氮、磷污染负荷,为大通湖地区水污染治理和水环境保护提供科学依据。【方法】该研究采用修正通用土壤侵蚀方程,耦合吸附态氮、磷污染负荷模型估算研究区的吸附态氮、磷污染负荷,重点分析大通湖流域吸附态氮、磷污染的空间分布特征。【结果】模型计算结果表明:2020年,大通湖流域土壤侵蚀总量为4804.8 t,平均土壤侵蚀模数为5.20 t/(km^(2)·a),吸附态氮、磷的负荷量分别为4.943、2.098 t,对流域内各土地利用类型按吸附态氮、磷污染负荷模数由大到小排序依次为:林地、耕地、建设用地;按行政区域划分,茅草街、青树嘴、乌嘴乡、明山头和河坝镇吸附态氮、磷污染较为严重;按流域划分,五七运河流域、苏河流域、大新河流域、大通湖西入湖区以及草阳渠片区氮、磷污染负荷较大。【结论】大通湖流域土壤侵蚀强度以微度侵蚀为主,耕地是吸附态氮、磷的主要流失来源,对于吸附态氮、磷流失较大的区域,可以按照源头减量、过程拦截、末端治理的思路进行治理。同时适当调整农业种植结构、改进耕作方式、完善水土保持措施,减少土壤流失量,降低吸附态氮、磷污染物对水体的直接影响。

改进的通用土壤侵蚀方程在流域水土流失模拟中的运用

地表径流对水土流失的影响不可忽略,而传统通用土壤侵蚀方程未考虑地表径流对流域水土流失的影响。为此,本文引入改进的通用土壤侵蚀方程,以大凌河为研究流域,收集流域内大城子水文站2001~2010年水文、输水量数据,定量模拟其水土流失,并和传统通用土壤侵蚀方程进行对比分析。结果表明,改进的通用土壤侵蚀方程水土流失模拟精度、相对误差均好于传统通用土壤侵蚀方程。研究成果给大凌河流域水土流失治理和规划提供参考。

改进的通用土壤侵蚀方程在辽宁西部水土流失区的适用性研究

为分析改进通用土壤侵蚀方程在区域土壤侵蚀计算中的适用性,以辽西两个水土流失较为严重的区域为研究实例,进行水土流失计算的适用性分析,并结合实测水土流失数据对比改进方程与传统方程的水土流失模拟精度,结果表明,改进方程可综合考虑地表径流及降雨因子对区域水土流失的影响,相比于传统方程仅考虑降雨因子,水土流失计算精度得到明显提高,方程改进后,两个区域水土流失模拟相对误差均值分别降低14. 85%和16. 9%,绝对误差均值分别减少2. 7万t和0. 6万t。研究成果对于北方干旱半干旱区域水土流失计算具有较为重要的参考价值。

GIS支持下岷江上游土壤侵蚀动态研究

利用TM数据,采用3S技术和通用土壤侵蚀方程(RUSLE)研究岷江上游地区3个典型时期的土壤侵蚀动态,并对影响侵蚀的主要因子进行初步分析.结果表明,研究区3个时期侵蚀面积分别占研究区总面积的1.28%、1.84%和1.70%;年平均侵蚀模数分别为832.64、1048.74和1362.11t.km-2,以微度侵蚀、轻度侵蚀为主,伴有少量的中度侵蚀.侵蚀面积比较小,侵蚀程度比较轻.侵蚀与坡度呈显著正相关,侵蚀大多发生在>25°的区域,1986年占总侵蚀量的93.65%,1995年为93.81%,2000年为92.71%;在海拔上,中山、亚高山、高山以及干旱河谷是侵蚀发生的主要地带,1986年占总侵蚀量的98.21%,1995年为97.63%,2000年为99.27%;不同类型的植被直接影响到侵蚀的发生,灌木林地以及新退耕的疏林地是3个时期侵蚀的主要发生地,过度放牧导致草场退化,也产生了微度侵蚀;侵蚀的发生和土壤类型密切相关,燥褐土、石灰性褐土最易发生侵蚀,是控制侵蚀的重点区域;人口的增长、户数的增加是侵蚀发生的驱动因子,人口与户数增长导致资源需求压力的增大,侵蚀呈线性增加.

基于GIS的福建省将乐县土壤侵蚀及保持定量分析

【目的】对福建省将乐县土壤侵蚀及保持量现状进行定量分析,为该地区制定森林经营方案及水土保持工作提供依据。【方法】以福建省将乐县为研究区,首先建立降雨侵蚀力因子(R)图层、土壤可蚀性因子(K)图层、坡长坡度因子(LS)图层,然后依据实际土地覆盖类型和植被覆盖度构建植被覆盖或作物管理因子(C)图层和水土保持措施因子(P)图层。基于地理信息系统(GIS)和修正的土壤通用侵蚀方程(RUSLE)估算土壤侵蚀量和保持量,定量分析坡度(0°,90°)、土地覆盖类型与土壤侵蚀强度之间的相关关系。【结果】2015年研究区的现实侵蚀量为42.64×10~4t/年,平均土壤侵蚀模数为189.07t/(km^2·年)。从6种土壤侵蚀类型来看,微度侵蚀面积占研究区总面积的88.31%,轻度侵蚀面积占10.36%,中度侵蚀面积占1.13%,这3种侵蚀类型的侵蚀量占侵蚀总量的比例分别为12.43%,60.44%和19.79%;强度、极强度、剧烈侵蚀面积及侵蚀量所占比例均较小。各侵蚀等级在研究区内的空间分布较为均匀,总体来说中部、北部地区侵蚀量较大。7个坡度带中,土壤侵蚀量所占比例较大的是[15°,25°)、[8°,15°)和[25°,35°)坡度带,其面积所占比例分别为35.63%,23.95%和17.53%,侵蚀量所占比例分别为44.68%,24.63%和20.90%。研究区年均土壤保持量为6.98×10~6 t,每km^2土壤保持量为3 099.36t/年;有林地和稀疏植被的每km^2土壤保持量均较高,分别为3 773.58和22 254.39t/年,明显高于其他土地覆盖类型。【结论】将乐县微度侵蚀面积所占比例最大,轻度侵蚀的侵蚀量所占比例最大;森林和稀疏植被对将乐县的土壤保持量贡献最大,进行皆伐作业设计时应该尽量减小皆伐面积。

基于RS与GIS的龙口市土壤侵蚀评价研究

将研究区分成100 m×100 m的网格,以通用土壤侵蚀方程USLE为模型,利用RS与GIS技术获取土壤侵蚀的各影响因子,计算出每个单元格的年均侵蚀量和侵蚀模数,最终获得龙口市的土壤侵蚀总量和侵蚀强度分级。结果表明,龙口市年均侵蚀模数为982.5 t/(hm2.a),侵蚀强度属轻度;占龙口市总面积63.6%的区域为微度侵蚀,微度侵蚀对总侵蚀量的贡献率为8.1%;而强度以上侵蚀虽然只占土地总面积的4.7%,侵蚀量却占到总侵蚀量的40.6%。

基于GIS的农业土壤侵蚀分级和退耕还林决策——以川西干旱河谷地区为例

为定量研究川西干旱河谷的土壤侵蚀和土壤侵蚀的时空变异,指导退耕还林时序决策,本文综合考虑川西干旱河谷的地形、气候的特点和农业土壤特征,分析了计算通用土壤流失方程USLE因子指标的方法,利用地理信息技术建立生态环境本底数据库并进行了土壤侵蚀定量分级。根据土壤侵蚀的定量分级结果,分析了如何结合土壤侵蚀分级结果进行退耕还林(草)时序决策,认为应当优先考虑河流两侧土壤肥力条件差和土壤侵蚀严重的需退耕的坡耕地,这样,既避免了这些坡耕地造成的水土流失,也将土壤肥力好的耕地留下来为农业生产服务。此方法适应川藏边境及其三江之源地区地形因素复杂的土壤侵蚀的计算,GIS支持下的土壤侵蚀定量分级对于退耕还林时序决策具有指导意义。

辽宁坡耕地土壤侵蚀的定量研究

在辽宁东部山区和西部丘陵区选择了5个有代表性的县区，进行降雨、坡度、雨前土壤含水量和作物覆盖4因子影响下的坡耕地土壤侵蚀模拟试验，并建立了辽东山区和辽西丘陵区坡耕地的土壤侵蚀方程。辽东山区坡耕地的土壤侵蚀方程为：y=0．63R+6．600+1000．92W-282．61C+0．05Rθ+6．16RW-42．19；辽西丘陵区坡耕地土壤侵蚀方程为：y=8．01R+51．82θ+3468．31W-948．20C-258．52。方程式的建立为辽宁各地土壤侵蚀量的确定和预测预报提供了可靠而实用的方法。

基于USLE模型的浐灞河流域土壤侵蚀研究

对浐灞河流域土壤侵蚀状况进行定量研究,识别出侵蚀集中来源区域,为全运湖水环境综合施策布局提供指导。利用实测数据、遥感数据及收集资料,按照通用土壤侵蚀方程USLE模型的国内研究成果进行土壤侵蚀空间识别研究。2020年浐灞河流域平均土壤侵蚀模数为830.91 t/(km2·a),土壤侵蚀面积为696.46 km2,占全流域土地面积的27.79%。从空间分布上看,土壤侵蚀主要集中于灞河流域,辋川河流域及库峪河流域。浐灞河流域依据侵蚀集中指数及识别区域,优先开展调控措施,全运湖的减蚀澄清效果将较为明显。

基于栅格新安江模型的淮河上游土壤侵蚀预测

将栅格新安江模型与改进通用土壤侵蚀方程进行耦合,建立基于栅格尺度的水沙模拟模型,以淮河上游息县水文站以上为研究区域,基于研究流域DEM数据、土地利用数据、土壤数据以及息县站2000年-2010年水文数据,模拟了淮河上游2000年-2010年输沙过程。并基于构建的水沙模型,结合流域2020年和2030年土地利用远景规划数据设定两种土地利用模式情景,定量分析了不同土地利用模式情景对流域土壤侵蚀的影响。研究结果表明:基于栅格新安江模型的水沙耦合模型在淮河上游具有较好的模拟精度,模拟的输沙量相对误差小于15%,确定性系数0.6以上,满足泥沙模拟精度要求;林地用地面积增加5%,流域土壤侵蚀量减少8.78%,城镇用地面积增加8%,流域土壤侵蚀量减少12.73%。研究成果可为淮河水土保持治理和规划提供参考。

基于GIS和RUSLE的洱海流域土壤侵蚀空间特征分析

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。基于地理信息系统（GIS）和遥感技术（RS），提取了洱海流域降雨侵蚀力、土壤可蚀性、坡度坡长、地表覆盖、水土保持措施5个主要影响水土流失因子．采用修正的通用土壤流失模型（RUSLE）估算土壤侵蚀量，并运用GIS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，洱海流域年平均土壤侵蚀模数为64．68t／（hm^2·a）．属于强度侵蚀，土壤侵蚀面积1404．279km^2，占总流域面积的61．12％．2000～2500m高程带、15°～45°坡度带，以及未利用土地区域是研究区土壤侵蚀防治的重点地区。

四川省安宁河流域土壤侵蚀时空演变及预测分析

为了解安宁河流域土壤侵蚀变化及未来发展状况,以修正土壤侵蚀方程为基础,对该地区1995~2018年各年份土壤侵蚀模数进行计算与分级,结合转移矩阵、斜率变化和CA-Markov模型对其时空演变和发展规律进行分析。结果表明:①各等级侵蚀区栅格占比为微度>轻度>中度>强烈>极强烈>剧烈,轻度及以下等级侵蚀区栅格累加比例达到全域的70%以上,流域整体处于中等侵蚀水平;②流域土壤侵蚀整体呈现西部和南部相对严重的分布变化;③23 a内,微度、轻度和剧烈等级的稳定性均较强,分别有83.58%,81.09%和68.73%的区域等级未发生改变,仅微度向更高等级转换,其他等级均向更低等级转换;④斜率变化及显著性检验显示,整个流域有94.35%的区域土壤侵蚀状况未发生明显改变,仅有0.39%的地区侵蚀状况显著加重;⑤预测结果及精度检验表明,CA-Markov模型适用于地区土壤侵蚀发展预测,2021年流域土壤侵蚀整体呈现良好发展的趋势。研究结果可作为区域土壤侵蚀综合治理提供重要的科学参考依据。

基于GIS和RUSLE的玉溪市土壤侵蚀研究

将通用土壤侵蚀方程(RUSLE)、地理信息以及遥感技术相结合,利用ArcGIS栅格计算功能得到研究区土壤侵蚀强度空间分布情况。结果表明,玉溪市平均土壤侵蚀量为1043.03 t/(km^(2)·a),其中微度侵蚀的土壤面积为863497.62 hm^(2),占该市总面积的57.844%,轻度侵蚀的土壤面积占该市总面积的33.486%,中度侵蚀的土壤面积占该市总面积的7.503%,该市主要土壤侵蚀类别为轻度以及微度侵蚀,土壤侵蚀严重区域集中分布在西南部以及东南部,主要在元江、绿汁江以及曲江流域附近。

辽宁省土壤侵蚀分类分级

辽宁省土壤侵蚀分类分级系根据国家标准，结合辽宁实际情况进行的。辽宁的土壤侵蚀主要有水蚀。风蚀、重力侵蚀和人为侵蚀４类。其中又以水蚀（占侵蚀面积的９５．６％）、风蚀（４．２％）所占比例最大（共占９９．８％），故只对这两类侵蚀进行分级。对侵蚀量级采用６位编码命名。第一位为土壤侵蚀量级代码，第二位为危险程度代码，第三位为岩性代码，第四位为坡度代码，第五位为土地利用类型代码，第六位为植被盖度代码。为确保侵蚀量级划分得合理、科学、准确，依据辽宁省实测资料，建立了土壤侵蚀强度与各种侵蚀因素关系方程。土壤侵蚀方程和科学分类分级体系的建立，为正确采取不同措施，有效防治土壤侵蚀提供了科学的依据。

不同质地重塑土坡面细沟侵蚀形态与水力特性及产沙的关系

土壤质地对坡面侵蚀产沙与细沟形态具有重要影响。为明确不同质地土壤坡面的细沟形态与侵蚀产沙特征的关系,该研究以土沙混合配制不同颗粒组成的重塑土坡面为研究对象,采用室内放水冲刷动床试验,选取了平均沟深、平均沟宽及断面宽深比等作为细沟基本形态参数,分析了坡面细沟形态与水力学特性、侵蚀产沙的定量关系,并建立坡面侵蚀经验预测方程。结果表明:1)沟深随坡度增大而增大,沟宽随坡度增大而减小,两者随流量的变化不明显,细沟断面宽深比随坡度和流量的增加逐渐减小;2)同一试验条件下,坡面含沙量的增加使细沟断面形态整体由"窄深式"趋向"宽浅式";3)单位水流功率、水流功率与坡面细沟形态参数的关系最为密切(r>0.784,p<0.01),平均沟宽与水力学参数关系不显著;4)平均沟深与细沟形态综合量化参数对坡面产沙有较好的预测效果(R2>0.747,NES>0.755,p<0.01);5)引入坡面土壤黏粒含量参数后,基于细沟形态参数与坡面土壤黏粒含量的坡面侵蚀经验预测方程可信程度与预测精度显著提高(R2>0.879,NES>0.887,p<0.01)。该研究为坡面侵蚀预测与侵蚀机理研究提供参考依据。

稳态河道高程剖面分析的新方法--积分法

以稳态的河水动力侵蚀方程为基础,分析河道高程剖面,可以得到河道陡峭系数,从而反映区域基岩隆升速率的空间分布特征。利用传统的坡度-面积分析法计算陡峭系数时,需要对原始高程数据进行平滑、重采样和微分等一系列操作来计算坡度,这会造成信息丢失和重复引入误差。而近5a来逐渐得到推广应用的积分方法,通过直接求解河水动力侵蚀方程,将稳态的河道高程剖面变换成1条直线,直线斜率即河道陡峭系数,避免了计算坡度带来的缺点。同时,该方法用积分函数表示基岩河道高程剖面,可以将陡峭系数和其他一些地貌参数(坡度长度指数、面积高程曲线积分)联系起来,为用这些参数表示区域构造活动信息提供理论依据。此外,该方法还可用于判别分水岭迁移方向。因此,综合这些优势,积分法在分析流域地貌特征和进行构造地貌的研究中具有广阔的应用前景。

农业非点源污染模型浅析

作为非点源污染研究的最重要内容之一 ,农业非点源污染模型日益受到学术界的高度重视 ,也取得了长足进展。本文介绍了 70年代以来几个有代表性的农业非点源污染模型 ,并作了对比分析及初步的发展趋势预测 ,对于我们在管理和研究这方面工作有一定意义。