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基于RUSLE模型沂河流域土壤侵蚀研究

基于RUSLE模型沂河流域土壤侵蚀研究

作者：林锦阔山东师范大学

学位级别：硕士

本文以位于山东省鲁中山地丘陵区的沂河流域为研究对象,以遥感影像,气象数据,土壤数据,DEM等数据为基础,以目视解译、插值、植被覆盖度指数提取等方法,运用RUSLE模型分析了自1975年以来沂河流域的土壤侵蚀强度的时空格局变化,流域的土... 详细信息

本文以位于山东省鲁中山地丘陵区的沂河流域为研究对象,以遥感影像,气象数据,土壤数据,DEM等数据为基础,以目视解译、插值、植被覆盖度指数提取等方法,运用RUSLE模型分析了自1975年以来沂河流域的土壤侵蚀强度的时空格局变化,流域的土壤侵蚀状况与流域内土地利用/覆被变化耦合关系,对沂河流域土壤侵蚀敏感性进行了评估,探讨了敏感性与流域土壤侵蚀量之间的关系,最后运用MARKOV模型对流域2025年的土壤侵蚀状况进行了预测,并对预测结果进行了精度检验。研究得到的主要结论为:(1)自1975年以来沂河流域土壤侵蚀模数经历了先增加后降低的变化趋势,其中土壤侵蚀模数最大值出现在1995年,最小值出现在2015年。流域土壤侵蚀强度空间分布特征格局明显,极强烈和剧烈侵蚀多集中在流域的北部和西南部山区位置,而东南方向地势平缓的地段以及河流两岸缓坡耕地以轻微度侵蚀为主。(2)流域多年平均土壤侵蚀强度指数变化规律为未利用地>草地>耕地>林地,未利用地、林地、草地最容易发生侵蚀的地方是海拔200-400m处,耕地最容易发生侵蚀的海拔在400-800m处。(3)耕地与未利用地土壤侵蚀模数随着坡度的增加而增加;草地的最大土壤侵蚀模数多出现在15-25°坡度;林地的最大侵蚀模数多出现在小于15°的区域。不论是从土壤侵蚀面积还是土壤侵蚀模数来看均应重点加强沂河流域8-25°区域的水土保持工作。(4)流域土壤侵蚀模数随着土壤侵蚀敏感性的增加而增大。高度敏感侵蚀区域侵蚀量最多,中度敏感性区域的侵蚀面积最大,不敏感区域的侵蚀面积虽然仅次于中度敏感性区域,但其侵蚀量最小。(5)对2025年沂河流域土壤侵蚀状况预测可知,2025年流域主要以微度侵蚀为主,其次是轻度和中度侵蚀。流域中度以上土壤侵蚀,均有所降低,而微度侵蚀和轻度侵蚀有所上升。

关键词：沂河流域 RUSLE模型土地利用/覆被变化 MARKOV模型

燕山土石山区降雨和下垫面条件对坡面侵蚀产沙的影响

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山地学报 2016年第1期34卷 46-53页

作者：许海超李子君林锦阔姜爱霞山东师范大学地理与环境学院山东济南250014

为了揭示燕山土石山区水土流失规律,基于坡面径流小区定位观测资料,对坡面尺度一定降雨和下垫面条件下土壤侵蚀产沙状况进行了分析,拟为区域水土流失防治提供参考。研究结果表明:平均降雨强度和产流降雨量是引起坡面土壤侵蚀的主要因素... 详细信息

为了揭示燕山土石山区水土流失规律,基于坡面径流小区定位观测资料,对坡面尺度一定降雨和下垫面条件下土壤侵蚀产沙状况进行了分析,拟为区域水土流失防治提供参考。研究结果表明:平均降雨强度和产流降雨量是引起坡面土壤侵蚀的主要因素,降雨历时和坡面土壤侵蚀产沙量之间的相关性不明显;坡面径流小区的土壤侵蚀模数随着坡度的增加呈指数增大趋势,当坡度超过20.42°后坡面土壤侵蚀模数呈快速增加趋势;坡面径流小区的侵蚀模数随着坡长的增加呈先增大后减小的趋势,在坡长为22.26 m处达到最大值,说明该区域坡面侵蚀可能存在临界坡长,在22 m左右;坡面土壤侵蚀模数随着植被覆盖度的增加呈减小趋势,但是覆盖度为60%的草地和覆盖度为90%的草地的侵蚀模数差别不大,说明水土流失治理中存在着临界植被覆盖度;梯田、鱼鳞坑、水平阶等整地工程由于改变了下垫面条件,能够有效蓄水拦沙,减弱坡面土壤侵蚀。

关键词：燕山土石山区降雨因子地形因子植被覆盖整地工程坡面侵蚀

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沂河流域土壤可蚀性空间变异研究

土壤通报 2019年第1期50卷 45-51页

作者：李子君王硕林锦阔崔希有山东师范大学地理与环境学院山东济南250358 兰州大学资源环境学院甘肃兰州730000 山东师范大学山东济南250358

对土壤可蚀性K值进行研究有助于探索和分析沂河流域土壤侵蚀的空间分布特征。利用GIS空间分析和统计功能,探讨了土壤可蚀性K值的空间分布特征及其与土壤类型、土地利用、高程、坡度等影响因子之间的相互关系。结果表明:(1)研究区K值范围... 详细信息

对土壤可蚀性K值进行研究有助于探索和分析沂河流域土壤侵蚀的空间分布特征。利用GIS空间分析和统计功能,探讨了土壤可蚀性K值的空间分布特征及其与土壤类型、土地利用、高程、坡度等影响因子之间的相互关系。结果表明:(1)研究区K值范围在0.031 1～0.193 3之间,均值为0.099 5,以较低可蚀性和中等可蚀性土壤分布最广,上游河谷和下游平原地区土壤可蚀性明显高于沂山、蒙山等高海拔地区;(2)不同土壤类型的可蚀性K值存在差异,粗骨土、石质土、山地草甸土和棕壤的可蚀性值较低,红黏土、水稻土、砂姜黑土、新积土和潮土的可蚀性值较高,易受到侵蚀;(3)土地利用方式对K值有明显的影响作用,不同土地利用方式的可蚀性K值大小依次为:耕地>未利用地>草地>林地;(4)随着海拔高度的上升,土壤可蚀性呈现逐渐降低的趋势;(5)不同坡度区间的K值存在差异,土壤可蚀性随坡度增加整体上呈现减小趋势。

关键词：土壤可蚀性 K值空间变异沂河流域

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沂河流域土地利用时空变化图谱特征分析

自然资源学报 2019年第5期34卷 975-988页

作者：于元赫李子君林锦阔刘金玉王硕山东师范大学地理与环境学院济南250014 兰州大学资源环境学院兰州730000

基于沂河流域1995年、2005年和2015年土地利用空间数据,运用地学信息图谱方法构建1995-2005年和2005-2015年两个时序单元的土地利用转移图谱和涨落势图谱,分析了沂河流域近20年来的土地利用时空变化规律及发展过程。结果表明:(1)1995-2... 详细信息

基于沂河流域1995年、2005年和2015年土地利用空间数据,运用地学信息图谱方法构建1995-2005年和2005-2015年两个时序单元的土地利用转移图谱和涨落势图谱,分析了沂河流域近20年来的土地利用时空变化规律及发展过程。结果表明:(1)1995-2015年,沂河流域土地利用结构以耕地和林地为主,其中耕地和草地减少,林地和建设用地增加是主要变化趋势。(2)土地利用转移图谱以耕地与林地、草地之间的相互转换以及建设用地占用耕地为主,林地、草地转变为耕地主要发生在费县和平邑县中部地势平缓的山前平原,耕地转变为林地、草地则主要分布于研究区北部和西南部土壤侵蚀较为严重的山区,耕地转变为建设用地主要集中在各县市城区周边经济相对发达的区域。两个时序单元中,发生变化的主要图谱单元类型及面积存在显著差异,2005-2015年土地利用发生转换的空间进一步扩张。(3)土地利用涨势图谱中新增耕地面积最大,占新增面积的比例为33.87%;落势图谱中耕地萎缩面积最大,占萎缩面积的比例为51.38%。两个时序单元中,各县市涨落势图谱变化存在明显差异。该研究可为沂河流域土地资源的可持续利用及生态建设提供科学依据。

关键词：土地利用变化地学信息图谱图谱单元沂河流域

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沂河流域土壤有机质空间分异及其影响因素

环境科学 2024年

作者：李英姿李子君郑树伟林锦阔杨舒媛赵蕾张新新山东师范大学地理与环境学院

准确预测土壤有机质（SOM）的空间分布对于提升耕地生产力、发展现代精准农业、调控土壤碳平衡以及保护生态环境至关重要。有研究分析了不同区域SOM的水平空间分布特征及其影响因素，但鲜见研究从垂向角度阐述SOM空间分布及其驱动因子... 详细信息

准确预测土壤有机质（SOM）的空间分布对于提升耕地生产力、发展现代精准农业、调控土壤碳平衡以及保护生态环境至关重要。有研究分析了不同区域SOM的水平空间分布特征及其影响因素，但鲜见研究从垂向角度阐述SOM空间分布及其驱动因子。以北方土石山区典型区域——沂河流域为重点研究区，利用随机森林模型对流域SOM含量的空间分布进行预测，并揭示影响SOM空间分布差异的控制性因素。结果表明：①所构建的4个土层深度SOM预测随机森林模型决定系数R2分别为0.761、0.651、0.672和0.727，拟合精度R2均达到了0.650以上，对流域SOM空间分布的预测精度较高。②流域SOM含量的空间分布存在垂向递减特征，0～10、10～20、20～30和30～40 cm土层的ω（SOM）平均值分别为18.62、12.71、9.30和7.14 g·kg-1，属于四、五等级；不同土层SOM含量皆呈现东部和北部高，西部和西南部低的空间格局。③自然环境因素尤其是土壤属性因素是影响流域SOM空间差异的主控因素，其中全氮（TN）对SOM的空间分布影响最大；人类活动加剧了SOM空间分布的差异化，ω（SOM）存在林地(15.92g·kg-1)>草地(15.81 g·kg-1)>园地(12.42 g·kg-1)>耕地(12.21 g·kg-1)的趋势。研究结果可为我国北方土石山区土地资源合理利用及土壤质量提高提供科学参考。

关键词：土壤有机质(SOM) 空间分布影响因素随机森林沂河流域

城市土壤和地表灰尘重金属污染研究进展与展望

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环境科学 2024年第5期45卷 2926-2938页

作者：王晓雨刘恩峰杨祥梦王碧莲林锦阔颜梦霞毕世杰山东师范大学地理与环境学院济南250358

随着城市化和工业化的不断推进,城市土壤和地表灰尘重金属污染日趋严重,对城市环境和人类健康构成威胁,已成为国内外城市环境研究的热点问题.从重金属污染水平及其时空特征、污染源解析方法、生态和健康风险这3个主要方面,对国内外城市... 详细信息

随着城市化和工业化的不断推进,城市土壤和地表灰尘重金属污染日趋严重,对城市环境和人类健康构成威胁,已成为国内外城市环境研究的热点问题.从重金属污染水平及其时空特征、污染源解析方法、生态和健康风险这3个主要方面,对国内外城市土壤和地表灰尘重金属研究成果进行了梳理和归纳.分析了当前研究存在的不足,并对未来研究进行了展望,即研究土壤和地表灰尘重金属在不同条件下的相互影响机制,通过丰富验证方法加强重金属来源解析模型结果的可靠性研究,加强来源驱动下重金属化学形态差异和地表灰尘短期累积污染过程的研究,完善暴露参数并深入探究重金属的化学形态对其生态和健康风险的影响,以提高风险预测水平.

关键词：城市土壤和地表灰尘重金属时空变异来源分析风险评价

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山东省空气质量指数的时空分布特征

济南大学学报（自然科学版） 2017年第2期31卷 168-175页

作者：许海超李子君姜爱霞李倩林锦阔苏宁山东师范大学地理与环境学院山东济南250014

根据2013年11月1日至2015年10月31日中国环境监测总站对山东省17个地级市的空气质量指数(AQI)的逐日监测数据,结合各地级市的地理位置和不同季节的气候特点,从宏观角度对山东省空气污染的时空分布特征进行分析。结果表明:山东省空气质... 详细信息

根据2013年11月1日至2015年10月31日中国环境监测总站对山东省17个地级市的空气质量指数(AQI)的逐日监测数据,结合各地级市的地理位置和不同季节的气候特点,从宏观角度对山东省空气污染的时空分布特征进行分析。结果表明:山东省空气质量状况存在明显的地域差异,东部沿海地区空气质量普遍较好,内陆城市污染相对严重,且沿海城市的AQI呈现由东南向西北逐渐增大的趋势;山东省AQI变化具有明显的季节特征,呈现冬季污染较重、夏季污染较轻的季节特点;虽然春季发生空气污染的频率比秋季高,但是秋季发生污染时的污染程度较春季严重;4个气象区中,空气质量最好的是半岛地区,其次是鲁南地区,鲁中和鲁西北地区的空气质量较差。

关键词：空气质量指数空间分布季节特征山东省

沂河流域1961-2010年降雨侵蚀力时空分布特征

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水土保持通报 2017年第3期37卷 86-92页

作者：李子君林锦阔姜爱霞张晨山东师范大学地理与环境学院山东济南250014

[目的]分析沂河流域近50a的降雨量和降雨侵蚀力的时空变化特征,为流域水土流失防治及土地利用合理规划等工作提供参考。[方法]利用沂河流域及周边12个气象站1961—2010年的日降雨数据,基于日降雨信息的月降雨侵蚀力模型计算流域多年平... 详细信息

[目的]分析沂河流域近50a的降雨量和降雨侵蚀力的时空变化特征,为流域水土流失防治及土地利用合理规划等工作提供参考。[方法]利用沂河流域及周边12个气象站1961—2010年的日降雨数据,基于日降雨信息的月降雨侵蚀力模型计算流域多年平均降雨侵蚀力,采用Mann-Kendall非参数检验法及析取Kriging内插法分析流域降雨量和降雨侵蚀力的时空变化特征。[结果]沂河流域降雨量和降雨侵蚀力空间分布上呈现出由西南向北逐级递减的变化趋势。多年平均降雨量为789.41mm,多年平均降雨侵蚀力为2 626.09(MJ·mm)/(hm^2·h·a),两者都在1965年产生突变;降雨量和降雨侵蚀力年内分布主要集中在夏季(6—8月),分别占全年比例的63.02%和71.22%,二者最大值都出现在7月,且秋季对流域多年降雨量的减少趋势贡献最多,夏季的降雨侵蚀力上升幅度最大。[结论]沂河流域的降雨量和降雨侵蚀力空间分布趋势相似,不同月份的降雨量与降雨侵蚀力差异不同。

关键词：沂河流域降雨侵蚀力日降雨量时空分布

降雨因子对沂蒙山区不同土地利用方式径流小区产流产沙的影响

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水土保持通报 2016年第5期36卷 7-12,19页

作者：林锦阔李子君许海超姜爱霞山东师范大学地理与环境学院山东济南250014

[目的]研究降雨量、降雨强度、降雨历时等降雨因子对沂蒙山区小流域不同土地利用方式径流小区产流产沙的影响,为该区水土流失防治、水土保持规划、生态建设等提供参考。[方法]对沂蒙山区不同土地利用方式径流小区(自然荒坡和荞麦、野生... 详细信息

[目的]研究降雨量、降雨强度、降雨历时等降雨因子对沂蒙山区小流域不同土地利用方式径流小区产流产沙的影响,为该区水土流失防治、水土保持规划、生态建设等提供参考。[方法]对沂蒙山区不同土地利用方式径流小区(自然荒坡和荞麦、野生牧草和花生)两两对照并且进行连续3a的定位观测,对观测数据进行统计分析和显著性检验。[结果](1)降雨量与各径流小区产流量的相关性显著(p<0.01),与荞麦小区和花生小区产沙量的相关性显著(p<0.01),与自然荒坡小区和野生牧草小区的产沙量相关性较差。(2)平均降雨强度(I)与各径流小区的产流量和产沙量的相关性均不显著。10 min最大降雨强度(I10)和30min最大降雨强度(I30)与各径流小区产流量以及荞麦小区、花生小区的产沙量均具有较好的相关性,其中30min最大降雨强度(I30)的相关性最好。(3)降雨历时与荞麦径流小区的产流量和产沙量相关性显著(p<0.01),与其他径流小区的产流量和产沙量虽皆呈正相关但相关性均不显著。[结论]降雨量(P),10min最大降雨强度(I10),尤其是30min最大降雨强度(I30),降雨历时等降雨因子在沂蒙山区坡面产流产沙过程中都起到了不同程度的作用,不同的土地利用方式也是影响坡面产流产沙的重要因子。

关键词：沂蒙山区径流量产沙量降雨量降雨强度降雨历时