基于RUSLE和GIS的博罗县土壤侵蚀特征分析

以广东省博罗县流域为例,在GIS与RS技术支持下,利用气象数据、土壤数据、DEM数据、植被覆盖与土地利用等基础数据,对修正通用土壤流失方程各因子进行量化分析与强度分级.结果表明:(1)2021年博罗县域土壤平均侵蚀模数为9721.24t·km^(-2)·a^(-1),总体水土流失较为严重,年侵蚀量892.61×10^(4)t,其中剧烈等级土壤侵蚀量占到总侵蚀量的54.70%;6个侵蚀强度等级面积大小依次是微度>剧烈>轻度>强度>极强度>中度;(2)石湾镇及园洲镇属微度,而西北部及东中部山地丘陵区的罗浮山、横河镇、公庄镇、柏塘镇及泰美镇等区域土壤侵蚀较为严重;(3)土壤侵蚀量与坡度存在明显正相关,每增加一个等级,平均侵蚀模数呈增大趋势,而且增大幅度较大;有林地的面积为52.64%,其土壤侵蚀量比重占45.08%,而裸地虽然面积比重仅占0.45%,但其土壤侵蚀量却占到总土壤侵蚀量的6.41%,属于激烈侵蚀等级;(4)植被覆盖度小于20%和大于65%的区域土壤侵蚀面积高达26.78%和24.57%,其他植被覆盖度级别下的土壤侵蚀面积变化不大;植被覆盖度20%~65%之间的土壤侵蚀面积为48.64%,但其土壤侵蚀总量比重达81.23%.利用该方程进行土壤侵蚀量估算,为促进博罗县土壤侵蚀动态精准监测、侵蚀因子评价和后续水土保持规划与工程实施提供参考依据.

基于DEM和GIS的修正通用土壤流失方程地形因子值的提取

地形是影响土壤侵蚀的重要因子。以修正通用土壤流失方程中的地形因子为研究对象,以黄土高原延河流域县南沟5 m分辨率的DEM为数据源,在ArcGIS软件平台下,实现对地形因子LS值的提取。对提取后的LS值和LS值分布进行检验分析,结果表明:以5 m分辨率的DEM为数据源,采用适合该地区的修正后的LS值的算法,在ArcGIS支持下,可以获得较准确的LS值。研究结果可以为区域土壤侵蚀的地形因子研究提供数据支持,为更大区域尺度转换提供数据匹配基础,同时,为土壤侵蚀在区域尺度上进行预测评价提供方法引导和技术支持。

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。

修正的通用土壤流失方程中各因子单位的确定

[目的]明确和规范修正的通用土壤流失方程(RUSLE)中各因子的单位,使得RUSLE在中国具体应用过程中更加科学和便捷。[方法]通过对国内外RUSLE应用实践的总结和对比研究,并分析其科学合理性,找出最为普遍应用的、准确的RUSLE各因子的单位,明确不同单位类型之间的转化系数。[结果]国内RUSLE的应用,大部分是通过各地区建立的各因子统计模型转换成国际制单位系统,最后相乘得到的是以国际制单位表示的土壤侵蚀量,另一部分则是通过相应的各因子统计模型计算得到各个因子以美制单位系统表示的计算结果,最后再乘以224.2将土壤侵蚀量转换为国际制单位。国内主流侵蚀估计中使用的单位焦耳系统,单位面积有两种即km^2和hm^2。土壤流失量A常用的国际制单位为t/hm^2或t/km^2;降雨侵蚀力因子R常用的国际制单位为(MJ·mm)/(hm^2·h·a)或(MJ·mm)/(km^2·h·a);土壤可蚀性因子K的常用国际制单位为(t·hm^2·h)/(hm^2·MJ·mm)或(t·km^2·h)/(km^2·MJ·mm)。不同地区建立的计算方法通过相应的转换系数转换成国际制单位。最后,R和K因子的单位系统的一致性是RUSLE应用的关键步骤。[结论]R和K因子通过相应的单位转换系数转换为国际制单位以及两者的单位一致性是土壤侵蚀评估的重要基础。

三峡库区小流域修正通用土壤流失方程适用性分析

土壤侵蚀量的定量研究可为国家生态环境建设和水土保持宏观决策的制定提供重要的依据。修正通用土壤流失方程(revised universal soil loss equation,RUSLE)是开展土壤侵蚀定量评价的主要手段。该文在地理信息系统(geographic information system,GIS)的支持下,依据中国土壤流失方程各因子的算法确定RUSLE模型各因子值,估算了三峡库区黄冲子小流域不同时期的土壤侵蚀量,并与基于泥沙平衡原理计算的土壤侵蚀量比较后分析RUSLE模型在库区小流域的适用性。结果表明,基于RUSLE模型估算的小流域1963-2000年(农地小流域)和2001-2014年(林地小流域)的年均土壤侵蚀模数分别为2246.09和868.3 t/(km2·a),其结果与采用137Cs和210Pb技术的塘库沉积物定年结果基本吻合,表明210Pb定年结果可靠。依据泥沙平衡原理计算的小流域1963-2000年和2001-2014年的年均土壤侵蚀模数分别为942.48和811.47t/(km2·a)。RUSLE模型估算小流域1963-2000年和2001-2014年的土壤侵蚀模数相对误差分别为138.32%和7.00%。因此RUSLE模型适用于库区林地小流域,而不适用于库区农地小流域;但是基于地形因子(LS因子)修正的RUSLE模型估算结果相对误差减少至8.14%,其适用于库区农地小流域。

西南土石山区土壤流失方程坡度因子修正算法研究

坡度因子（S）是土壤流失方程（USLE）中最重要的因子之一。本研究收集、整理、分析了西南土石山区典型区域的径流小区资料,修正了西南土石山区土壤流失方程的S因子算法。新算法将坡度分为≤5°、5°~10°、10°~25°和〉25°四个范围,建立了分段的S因子计算公式。结果表明：增加10°~25°和〉25°两级,较好地解决了西南土石山区陡坡地S因子的计算问题,计算精度较USLE、RUSLE、刘宝元算法、杨子生算法有明显提高。该算法可应用于西南土石山区土壤流失预报工作,提高了土壤侵蚀评价精度。

基于GIS和RUSLE的黄土高原小流域土壤侵蚀评估

对基于上坡汇流面积的坡长因子算法进行改进,提出考虑上坡土地利用/覆盖对汇流影响的坡长因子算法,运用GIS和RUSLE评估黄土高原四面窑沟流域的土壤侵蚀强度及其与环境因素的关系。结果表明,流域多年平均侵蚀强度4399.79t/(km2·a),属中度侵蚀;侵蚀强度和侵蚀量均随坡度增加而显著增加,80.59%的侵蚀量来源于占流域总面积59.06%的25°以上坡度带;不同坡向的侵蚀强度表现为正阳坡>半阳坡>半阴坡>正阴坡,其中,占总面积45.07%的阳坡产生56.50%的侵蚀量;不同土地利用类型中,占总面积57.07%的草地产生96.37%的侵蚀量,成为目前流域内主要侵蚀产沙源。研究为应用修正通用土壤流失方程在黄土高原进行侵蚀评估提供技术范例,为该区侵蚀防治和水土资源利用提供有益参考。

基于RS/GIS和RUSLE的福建武步溪流域土壤侵蚀研究

将地理信息系统(GIS)、遥感技术(RS)和美国修正的通用土壤流失方程(RUSLE)相结合对武步溪流域的土壤侵蚀量进行计算。运用ERDASIMAGINE8.4软件对武步溪流域2001年和2003年的遥感影像进行监督分类,结合数字高程模型(DEM)和土壤分布图在Ar-cView3.2软件平台上获取RUSLE模型中的LS、C、P、R因子,通过Ar-cView3.2软件进行数据处理和叠加分析,最终得到武步溪流域两个年份的土壤侵蚀等级的空间分布图及土壤侵蚀量。研究结果表明:2001年和2003年中度侵蚀及其以上等级的土壤侵蚀量分别占同年总侵蚀量的88.1%和59.8%,2001年的土壤侵蚀状况比2003年更为严重,其主要原因是2001年降雨侵蚀因子大于2003年的降雨侵蚀因子。改变不合理的土地利用方式将有利于改善该流域土壤流失状况。

基于RUSLE和景观安全格局的土壤侵蚀风险格局研究——以甘肃省甘南藏族自治州迭部县为例

土壤侵蚀是我国目前面临的重大生态问题之一。利用GIS技术和修正的水土流失方程(RUSLE)模型对降雨侵蚀造成的土壤流失进行预测估算是目前较为常用的一种土壤侵蚀研究方法。以RUSLE模型的基本构建方法为基础,结合景观生态安全格局理论,对甘肃省甘南州迭部县县域内的土壤侵蚀状况进行了估测性。分析了模型中各个作用因子在当地的分布及表现特点,并构建了该县的土壤侵蚀风险格局。提出在土壤侵蚀格局的关键点或地带,依靠坡改梯,增加护坡,种植等高植物篱,提高植被郁闭度等手法,提高流失斑块的破碎度,降低地表径流能量,弱化土壤侵蚀的规模化效应,以期起到解决或减弱当地土壤严重流失问题的作用。土壤流失风险格局也可以为土地利用格局的改造提供指导性依据。

通用土壤流失方程中的坡长因子研究进展

坡长是决定土壤侵蚀的地形因素。通用土壤流失方程中的坡长因子反映坡长与侵蚀的关系,是土壤侵蚀预报模型的重要指标,在土壤侵蚀预报和水土保持规划中被广泛应用和深入研究。从坡长与侵蚀的关系、坡长因子算法以及坡长因子在地理信息系统环境中的提取3方面,系统回顾坡长因子在国内外的研究成果和发展历史。在此基础上,分析目前在我国土壤侵蚀预报模型的研究和应用过程中,坡长因子存在的5方面的问题,并针对这些问题对未来的研究提出了展望。

基于 RS与 RUSLE的新疆铁米尔苏河梯级水电站水土流失预测研究

新疆铁米尔苏河具有典型的温带大陆性半干旱气候特征，拟建的铁米尔苏河梯级水电站是阿克苏地区最大的水电站，其水土保持对地区生态环境有重要的影响。基于多源遥感数据，获取植被和土地利用信息，并收集降雨资料与土壤数据，再利用修正通用土壤流失方程（RUSLE），对拟建铁米尔苏河梯级水电站土壤流失进行了定量估算，结果表明：一级水电站土壤侵蚀模数为1769．1059～1776．3971 t／（km2· a ），属于轻度侵蚀区；二级水电站土壤侵蚀模数为2469．181～2479．535 t／（km2· a），属于轻度侵蚀区；三级水电站土壤侵蚀模数为4360．1327～4378．5357 t／（km2· a），属于中度侵蚀区。研究结果具有一定的可靠性，可为拟建的铁米尔苏河梯级水电站工程区水土流失治理提供科学依据。

基于RUSLE的大通河流域土壤侵蚀估算研究

对大通河流域的土壤侵蚀进行估算和定量评价,以期为该流域的水土保持和生态环境保护工作提供科学合理的依据。基于修正的通用土壤流失方程(RUSLE),运用遥感和地理信息技术,对大通河流域土壤侵蚀状况进行估算,并探讨了不同土地利用类型和不同坡度下土壤侵蚀的差异性。结果表明,大通河流域土壤侵蚀总面积为12 683.66 km^2,占流域总面积的83.83%,年均侵蚀模数为6 274.76 t/km^2。侵蚀强度整体表现为微度侵蚀和轻度侵蚀。土壤侵蚀主要集中在草地,侵蚀面积占比高达55.50%,灌木林次之。在0~25°坡度范围内,侵蚀面积随着坡度的增大呈先增加后逐渐减少的趋势,但在>25°时达到最大侵蚀面积。微度侵蚀主要发生在0~10°坡度范围内,中度以上侵蚀等级的侵蚀面积均在>25°坡度范围时达到最大值。林草过牧滥伐、城镇无序扩张等不合理的人类活动是引起土壤侵蚀的主要原因,适度控制人类活动、提高植被覆盖率,是流域内今后土壤侵蚀治理及水土流失防治的重点。

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。

长白山地区土壤水蚀时空演变特征及驱动因素分析

探讨长白山地区受极端降水、地形复杂、植被破坏等因素影响造成的土壤侵蚀状况,可以研判该地区水土流失情况,为当地水土生态保护提供科学参考。利用修正的通用土壤流失方程(RUSLE)、趋势及相关分析法,定量分析长白山地区土壤水蚀的空间格局及时空分布特征,并探究土壤水蚀与气候、植被覆盖度及地形驱动因子的关系。结果表明:2000-2020年长白山地区土壤水蚀模数均值总体呈“西南高,东北低”的空间格局。相较于其他地类,草地、未利用地、林地更易发生土壤水蚀。近21 a来,土壤水蚀模数平均以0.0255 t/(hm^(2)·a)的速度上升,土壤水蚀模数表现为上升趋势的地区占研究区总面积的68.3%,侵蚀等级总体以微度和轻度为主,且轻度侵蚀比例也呈增加趋势,表明该地区土壤侵蚀状况趋于好转,未来吉林市中北部和延边州部分地区的水土流失风险较高。土壤水蚀与降水、海拔高度及坡度具有较为显著的正相关关系,而与气温、植被覆盖度的相关性以负相关为主。海拔大于1000 m或坡度大于20°的草地、林地区域是水土防治的重点地形区。

1980—2020年延河甘谷驿流域土壤侵蚀评价与驱动因子分析

采用日降雨量、DEM、土壤类型、泥沙含量及多期NDVI等数据,基于修正通用土壤流失方程(RUSLE)和地理探测器,研究了国家生态退耕还林还草工程实施前后近41年延河甘谷驿流域土壤侵蚀动态与驱动因子。结果表明,1980—2020年研究区土壤侵蚀强度总体呈波动变化趋势,1980年、1990年、2000年、2010年和2020年平均侵蚀模数分别为6 746.30、5 740.28、6 389.56、5 450.46、5 480.56 t/(km~2·年)。1980—2000年研究区整体侵蚀强度逐渐增强,强烈及以上等级侵蚀面积占比逐渐增加,表现为“增蚀升级”的特点;2000年后研究区内土壤侵蚀强度开始降低,强烈及以上等级的侵蚀面积减少,总体表现为“减蚀降级”的特点。研究区土壤侵蚀强度随着坡度的升高而加剧,同时发现海拔1 000~1 200 m和1 200~1 400 m是研究区内侵蚀发生的主要高程带。2020年土地利用类型因子解释力最为突出,表明退耕还林还草工程实施效果显著,大面积的耕地向林草地转换是使得研究区2000年后土壤侵蚀强度降低的最主要原因。土壤侵蚀各影响因子的协同作用明显强于单一因子的影响。

基于GIS和RUSLE的淮河流域土壤侵蚀研究——以信阳市商城县为例

提出考虑地表土地利用/植被对汇流影响的基于多流向上坡汇流累积的地形因子提取算法,改进了修正通用土壤流失方程(revised university soil loss equation,RUSLE)中地形因子算法,提高了土壤侵蚀提取的精度。利用地理信息系统和遥感技术研究了淮河流域商城县的土壤侵蚀强度空间分布及其与环境因素的关系。结果表明:研究区年平均土壤侵蚀模数为28.16 t·hm-2·a-1,属于中度侵蚀;总侵蚀面积达905.95 km 2;随着坡度的升高,土壤侵蚀强度和侵蚀模数也显著升高。研究为RUSLE模型应用在生态功能区进行土壤侵蚀评估提供了技术范例,为该区域治理水土流失和环境可持续发展提供了依据。

甘肃黄河流域土壤保持服务数据集(2001-2015年)

甘肃黄河流域是一个生态问题和发展问题交织在一起的自然-社会-经济复合生态系统,其生态系统土壤保持服务是防止水土流失和推动高质量发展的重要保障。使用归一化植被指数、土地利用产品MCD12Q1、降水数据、数字高程模型数据和土壤数据库HWSD v1.1,运用修正通用土壤流失方程RUSLE,计算得到了甘肃黄河流域的土壤保持服务年度数据集。该数据集,空间范围为33°6′29″N-40°0′6″N、97°23′38″E-108°42′38″E,时间跨度为2001-2015年,可为制定土壤保持服务措施提供科学依据,也为评估生态安全和构建生态安全格局提供重要数据支撑。实体数据集获取网址为http://www.ncdc.ac.cn/portal/metadata/a918f7ed-5988-44ea-80ad-ee14acab89aa.

甘肃省黄河流域土壤侵蚀及其驱动机制

[目的]量化甘肃省黄河流域土壤侵蚀并探究其驱动机制,旨在为该区域水土流失治理和水土资源保护提供科学依据和方法参考。[方法]基于修正的土壤流失方程(RUSLE)模型对1980—2020年甘肃省黄河流域土壤侵蚀进行量化,使用Theil-Sen斜率方法分析了土壤侵蚀的年际变化,通过空间统计方法分析了不同下垫面的土壤侵蚀强度和分布规律,采用地理探测器探究了土壤侵蚀的驱动因子。[结果](1)1980—2020年,甘肃省黄河流域土壤侵蚀模数(A)均值为37.38 t/(hm^(2)·a),中度及以下侵蚀占全域面积70%,其中甘南以微度侵蚀为主,A值呈减小趋势;陇中和陇东以轻度和中度侵蚀为主,A值呈增加趋势。(2)全域农田A值最高且侵蚀总量最大,沼泽类湿地A值最低,密林地侵蚀总量最小;受分布面积影响,甘南草地土壤侵蚀量较显著,陇中和陇东农耕区侵蚀量最大;高侵蚀模数主要发生在海拔1000 m以下和10°~20°坡度区间。(3)甘南和陇东地区坡度对A值的作用最为显著,陇中地区土壤的作用更大;域内土壤侵蚀影响因子呈多元性,因子交互的解释力强于单因子;侵蚀高风险区域主要位于丰水、陡坡和植被稀疏地区。[结论]因区域气候和下垫面条件相异,土壤侵蚀发生的原因不尽相同;甘肃省黄河流域陇中、陇东地区存在较为严峻的土壤侵蚀问题,农田和低覆草地是该区水土流失治理的重点关注区域。

基于RUSLE模型的山西省生态系统土壤保持功能重要性评估

[目的]分析山西省生态系统土壤保持服务功能的空间分布格局,识别山西省土壤保持功能保护的重点区域,为生态保护红线划定和国土空间规划提供参考。[方法]采用修正通用水土流失方程(RUSLE)开展山西省土壤保持功能重要性评估。[结果]山西省土壤保持总量为6.52×109 t/a,单位面积土壤保持强度平均为416.10 t/(hm 2·a)。土壤保持功能总体呈现“西北低、东南高,盆地低,丘陵和山地高”的空间分布格局,极重要区、重要区和一般重要区的面积分别占山西省国土面积的23.10%,28.33%和48.57%。[结论]山西省土壤保持功能极重要区主要分布在太行山、吕梁山、恒山、五台山、太岳山、中条山等组成的“多”字形山地地区,在晋西黄土丘陵沟壑区也有一定分布。

丹东市土壤侵蚀和养分流失空间分布特征研究

利用RUSLE模型和GIS技术,定量评估丹东市土壤侵蚀及养分流失特征。结果表明:①丹东市土壤侵蚀面积4574.58 km^(2),平均侵蚀模数10.52 t/(hm^(2)·a),以轻度和微度侵蚀为主,侵蚀产沙主要来源于剧烈和极强烈侵蚀;②土壤侵蚀强度以凤城市最大,元宝区最小,夏季土壤侵蚀集中,侵蚀产沙策源地以旱地为主,土壤侵蚀土层流失厚度主要集中于0~2 mm/a范围;③有效磷、速效钾、总氮、土壤有机质流失模数依次为0.34、3.26、52.18、810.12 kg/(hm^(2)·a),在空间分布上4种养分流失量均表现出明显的聚集特征,整体呈东部低于西部的特征,可为丹东市生态环境建设及水土保持规划提供参考依据。