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利用CSLE模型的东北漫川漫岗区土壤侵蚀评价

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农业工程学报 2020年第11期36卷 49-56页

作者：顾治家谢云李骜刘刚史燕东信阳师范学院地理科学学院河南省水土环境污染协同防治重点实验室信阳464000 北京师范大学地理科学学部地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 珠江水利科学研究院广州510611

东北黑土区是中国重要的商品粮基地,土壤侵蚀正日益破坏着宝贵的黑土资源,严重威胁到中国粮食生产安全。土壤侵蚀评价是土壤侵蚀防治的依据和水土保持效益评估的重要途径。土壤侵蚀的多尺度特征及其影响因素的复杂性对土壤侵蚀评价提出... 详细信息

东北黑土区是中国重要的商品粮基地,土壤侵蚀正日益破坏着宝贵的黑土资源,严重威胁到中国粮食生产安全。土壤侵蚀评价是土壤侵蚀防治的依据和水土保持效益评估的重要途径。土壤侵蚀的多尺度特征及其影响因素的复杂性对土壤侵蚀评价提出更高的要求。为探讨土地利用和地形对土壤侵蚀的影响,以及更好地呈现土壤侵蚀评价的结果,该研究以位于东北漫川漫岗区的拜泉县为例,运用中国土壤流失方程(Chinese Soil Loss Equation,CSLE)定量评价了拜泉县的土壤侵蚀状况,分析了土地利用和地形因素对土壤侵蚀的影响,并提出了实现区域土壤侵蚀评价“落地”的方案。结果表明:拜泉县平均土壤侵蚀模数为6.77 t/(hm^2·a),土壤侵蚀面积比例为39.35%,极强烈和剧烈侵蚀的高侵蚀主要分布于拜泉县的东南部丘陵区和西北部的漫川漫岗区。坡度越大,土壤侵蚀模数越高。但随着坡长的变长,土壤侵蚀模数呈现出先增大后减小的变化趋势。对侵蚀量的贡献,来源于1~2°的坡度范围侵蚀量最大,其次为3~5°和2~3°。100~200 m的坡长对侵蚀的贡献最大,其次为200~400 m和50~100 m的坡长。坡耕地应该是土壤侵蚀防治的重点区域。在小流域的尺度上,选取土壤侵蚀面积比例进行土壤侵蚀评价,可以更好地服务于区域水土保持规划,是实现区域土壤侵蚀评价“落地”的有效途径。

关键词：土壤侵蚀 CSLE模型东北黑土区拜泉县

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DEM精度对土壤侵蚀评价的影响

信阳师范学院学报（自然科学版） 2020年第3期33卷 398-404页

作者：顾治家李骜信阳师范学院地理科学学院/河南省水土环境污染协同防治重点实验室河南信阳464000 北京师范大学地理科学学部北京100875

选取位于东北黑土区的拜泉县为研究区,以高精度的DEM(1∶1万比例尺)为基准,探讨低精度的DEM(1∶5万比例尺)提取地形因子的差异及其对土壤侵蚀评价的影响.结果表明:在拜泉县的西南平原和缓坡台地区、三河(双阳河、通肯河、润津河)沿岸低... 详细信息

选取位于东北黑土区的拜泉县为研究区,以高精度的DEM(1∶1万比例尺)为基准,探讨低精度的DEM(1∶5万比例尺)提取地形因子的差异及其对土壤侵蚀评价的影响.结果表明:在拜泉县的西南平原和缓坡台地区、三河(双阳河、通肯河、润津河)沿岸低洼易涝区,1∶5万DEM提取的L因子分别高估11%和25%,提取的S因子则低估25%和31%.在西北和中部漫岗丘陵区、东南丘陵和台地区,L因子分别低估20%和7%,S因子分别低估16%和12%.地形因子的差异所带来的土壤侵蚀评价也有差异,其中在平原区差异较小(为10.67%),但在丘陵区差异较大(达23.14%).因此,在土壤侵蚀评价中,在高精度的DEM难以获取的情况下,平原区可用较低分辨率的DEM来代替;但在丘陵区则不能代替,或者须对其计算的LS因子进行必要的修订,从而在一定程度上保证土壤侵蚀评价的精度.

关键词： DEM精度坡度因子坡长因子土壤侵蚀评价

基于小流域土壤侵蚀严重指数的县域土壤侵蚀制图研究

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水土保持通报 2020年第5期40卷 196-200,208,F0002页

作者：李骜顾治家北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 北京师范大学地理科学学部北京100875 信阳师范学院地理科学学院河南省水土环境污染协同防治重点实验室河南信阳464000

[目的]开展水土流失调查,提取和制作必需的数据、图件及相关资料,实现水土流失调查对县域水土保持规划的全面支撑。[方法]基于黑龙江省齐齐哈尔市拜泉县小流域划分,开展土壤侵蚀严重指数图、土壤侵蚀强度图和水土流失面积比例图的对比... 详细信息

[目的]开展水土流失调查,提取和制作必需的数据、图件及相关资料,实现水土流失调查对县域水土保持规划的全面支撑。[方法]基于黑龙江省齐齐哈尔市拜泉县小流域划分,开展土壤侵蚀严重指数图、土壤侵蚀强度图和水土流失面积比例图的对比分析。[结果]基于小流域土壤侵蚀严重指数的县域土壤侵蚀图具有明显的比较优势:(1)该图能够综合反映县域水土流失的面积、强度和分布,并定量、精准地落实到水蚀单元——小流域上;(2)基于该图,能够直接生成规划必需的水土流失重点防治区分布图、水土流失防治格局图和重点项目分布图;(3)基于该图,结合小流域土壤侵蚀强度图,可为小流域尺度上、治理模式层面的措施典型设计及其配置提供落实到地块的基础数据。[结论]从开展水土流失调查,划定水土流失重点预防区和重点治理区、全面支撑水土保持规划的全流程角度分析,基于小流域土壤侵蚀严重指数的县域土壤侵蚀制图具有更好的比较优势。

关键词：县域小流域土壤侵蚀严重指数土壤侵蚀制图

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东北黑土区和东北典型黑土区的范围与划界

科学通报 2021年第1期66卷 96-106页

作者：刘宝元张甘霖谢云沈波顾治家丁迎盈北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室地理科学学部北京100875 中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室南京210008 水利部松辽水利委员会长春130021

东北是我国重要的粮食基地,但该区土壤侵蚀和土地退化有日益严重的趋势,因此近年来保护黑土的呼声越来越大.为了制定精准保护黑土的规划,需要准确的边界划定.本文目的是界定东北黑土区的内涵,定量划定东北黑土区的边界,落实黑土区包括... 详细信息

东北是我国重要的粮食基地,但该区土壤侵蚀和土地退化有日益严重的趋势,因此近年来保护黑土的呼声越来越大.为了制定精准保护黑土的规划,需要准确的边界划定.本文目的是界定东北黑土区的内涵,定量划定东北黑土区的边界,落实黑土区包括的县级行政区.划定方法是以土壤发生学分类的黑土、黑钙土、栗钙土和灰色森林土作为黑土区的标志土壤,将其集中分布区划为黑土区;以黑土和黑钙土作为典型黑土区的标志土壤,将其集中分布区划为典型黑土区.这些土壤大多都属于中国土壤系统分类中的均腐土(Isohumosols),或美国土壤系统分类中的软土(Mollisol),具有明显的“暗沃表层”黑土特征,同属“黑土”系列.在ArcGIS10.2软件中,用“中心引力集聚法”反复迭代,合并或舍弃边缘小图斑,形成完整的东北黑土区和东北典型黑土区.划分结果如下:东北黑土区的面积为55.6万km2,涉及146个县级行政区.东北典型黑土区的面积为33.3万km2,涉及138个县级行政区.黑土区内坡度大于0.25°的农地存在水土流失问题,是水土流失的重点防治对象,面积为8.9万km2.典型黑土区内坡度大于0.25°的农地,是水土流失的优先防治对象,面积为7.8万km2.结果可为黑土区生态文明建设特别是水土保持规划提供重要科学依据.

关键词：黑土东北黑土区东北典型黑土区土壤侵蚀黑土保护

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不同侵蚀退化程度黑土持水特性研究

灌溉排水学报 2018年第S1期37卷 61-64页

作者：高晓飞顾治家李爽北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 北京师范大学地理科学学部北京100875

【目的】研究侵蚀对黑土持水特性的影响。【方法】采集不同侵蚀退化程度的黑土,对其土水势和田间持水率进行了测量,采用van Genuchten方程对土壤水分特征曲线进行拟合,探讨了土壤转换方程预报黑土土壤水分特征曲线的可能性,并对比了侵... 详细信息

【目的】研究侵蚀对黑土持水特性的影响。【方法】采集不同侵蚀退化程度的黑土,对其土水势和田间持水率进行了测量,采用van Genuchten方程对土壤水分特征曲线进行拟合,探讨了土壤转换方程预报黑土土壤水分特征曲线的可能性,并对比了侵蚀土壤有效水的变化。【结果】van Genuchten方程可以很好地拟合不同侵蚀退化程度黑土的土壤水分特征曲线;使用已有的土壤转换方程预报的van Genuchten方程参数,可以较好地拟合较高水吸力情况下的土壤水分特征曲线;侵蚀严重的黑土土壤有效水明显降低,但测量方法对测定结果有一定影响。【结论】已有的土壤转换方程预报黑土水分特征曲线需略加修正。

关键词：黑土侵蚀程度土壤持水特性 CalcPTF模型土壤有效水

基于NDVI的黄河源区生长季植被时空变化及其与气候因子的关系

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山地学报 2018年第2期36卷 184-193页

作者：史丹丹杨涛胡金明顾治家贾海锋云南大学国际河流与生态安全研究院中国环境科学研究院中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司北京师范大学地理科学学部云南省环境科学研究院

为掌握黄河源区植被变化趋势及其与气候因子的关系,本研究利用2000—2013年Terra/MODIS NDVI数据和同期气温、降水资料,通过一元线性回归分析、相关分析等方法,对黄河源区生长季植被时空变化及其与气候因子进行关联分析。结果表明:黄河... 详细信息

为掌握黄河源区植被变化趋势及其与气候因子的关系,本研究利用2000—2013年Terra/MODIS NDVI数据和同期气温、降水资料,通过一元线性回归分析、相关分析等方法,对黄河源区生长季植被时空变化及其与气候因子进行关联分析。结果表明:黄河源区多年平均生长季NDVI整体表现为由东南向西北递减。2000—2013年,黄河源区生长季NDVI呈波动上升趋势(P<0.01);生长季各期NDVI均在增加,其中生长季初期NDVI增加较显著。近十几年NDVI无显著变化区域占黄河源植被覆盖区面积的69.58%,分布广泛;极显著和显著增加区域占28.88%,集中在黄河源东北部、扎陵湖和鄂陵湖周围;极显著和显著减少区域仅占1.54%,主要以小斑块状分布在扎陵湖、鄂陵湖以上源头区。生长季NDVI与气候因子显著正相关区域和NDVI增加区域高度一致,意味着黄河源区暖湿化促进了植被生长,而降水是影响黄河源区植被生长的主导因子。气温和降水对黄河源区植被生长影响的最大时间滞后效应约为16天或32天,且气温对黄河源区植被生长的影响还具有显著的同期效应。

关键词： NDVI 时空变化气候因子生长季黄河源区

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元江干热河谷区坡耕地景观格局变化研究

云南地理环境研究 2017年第2期29卷 48-56页

作者：尹龙顾治家汪南云南大学国际河流与生态安全研究院云南昆明650091 北京师范大学地理科学学部北京100875

基于元江干热河谷区1990年、2000年和2010年三期土地利用数据为基础,利用景观生态学原理选取8个景观指数,定量分析坡耕地景观格局的变化。结果表明:元江干热河谷区坡耕地面积大、比例高,退耕还林还草工程成效显著,2010年坡耕地的空间分... 详细信息

基于元江干热河谷区1990年、2000年和2010年三期土地利用数据为基础,利用景观生态学原理选取8个景观指数,定量分析坡耕地景观格局的变化。结果表明:元江干热河谷区坡耕地面积大、比例高,退耕还林还草工程成效显著,2010年坡耕地的空间分布格局接近于1990年。坡耕地向坡度小的区域扩张,25°以上的陡坡耕地面积变化不大。500~800 m的海拔范围坡耕地分布面积最广,且斑块最为复杂和破碎。距离河流越近坡耕地分布面积越大、坡耕地斑块越破碎。

关键词：干热河谷土壤侵蚀坡耕地景观

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东北黑土区坡耕地水土流失危险程度评价

中国水土保持科学 2020年第6期18卷 105-114页

作者：谢云高燕顾治家刘刚高晓飞魏欣成聪聪任霄玉王思楚北京师范大学地理科学学部地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 水利部松辽水利委员会长春130021

富含有机质的黑土层是东北黑土区成为我国重要商品粮基地的基础,目前面临水土流失使黑土层变薄和丧失的危险。水利部现行的SL718—2015《水土流失危险程度分级标准》主要针对植被恢复,是否适宜评价黑土区坡耕地水土流失危险程度?为此,... 详细信息

富含有机质的黑土层是东北黑土区成为我国重要商品粮基地的基础,目前面临水土流失使黑土层变薄和丧失的危险。水利部现行的SL718—2015《水土流失危险程度分级标准》主要针对植被恢复,是否适宜评价黑土区坡耕地水土流失危险程度?为此,本研究从水土流失危害黑土层的角度进行评价。在松嫩黑土区20.7万km2的范围内采集196个坡耕地样点的土壤剖面样品,利用中国土壤系统分类暗沃表层和均腐特性的定量指标,判断当前黑土层厚度。在此基础上,首先依据标准提出的抗蚀年限指标和植被恢复年限与坡度组合指标2种方法,判断了196个样点的水土流失危险程度;然后依据黑土成土速率,对抗蚀年限标准进行修订,利用修订后的标准重新判断水土流失危险程度。结果表明:抗蚀年限能反映水土流失导致的土层变薄或丧失的危险,但为维持作物正常生长,将临界土层厚度由10 cm改为20 cm对于维护耕地生产力更有意义。应用现行标准评价196个坡耕地水土流失危险程度时,用抗蚀年限指标评价的轻度以上危险程度样点只有13.8%,没有反映出水土流失危害黑土层的危险;用自然植被恢复年限与坡度组合指标评价的结果集中在轻度、中度和重度危险3个级别,轻度危险比例为84.7%,没有反映水土流失危害黑土层危险和地区差异。标准导致黑土区坡耕地水土流失危险程度被明显低估,不利于黑土资源的保护。为了维持黑土资源可持续利用,土壤流失速率应小于成土速率。以成土速率作为微度和轻度以上危险程度分界,提出抗蚀年限标准为:2000年以上是微度危险,>500~2000年是轻度危险,>100~500年是中度危险,>50~100年是重度危险,≤50年是极度危险。据此判断196个坡耕地样点中,轻度以上危险程度比例为92.3%。其中轻度、中度、重度和极度危险程度比例分别为36.7%、36.2%、5.1%和14.3%。该标准既体现了水土流失对黑土层的危害,又反映了区域分异特征,可为水土保持规划提供依据,对于维护黑土可持续生产力具有重要意义。

关键词：水土流失危险程度抗蚀年限黑土层厚度坡耕地东北黑土区

不同土地利用类型对豫西黄土丘陵区坡面产流产沙的影响

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水土保持研究 2024年第4期31卷 67-74,85页

作者：衣强李越梅闫俊飞顾治家张红峰李泮营黄淑萍河南省水土保持监测总站郑州450008 信阳师范大学地理科学学院/河南省水土环境污染协同防治重点实验室河南信阳464000 河南省嵩县水土保持科学研究所河南嵩县471400

[目的]分析豫西黄土丘陵区不同土地利用类型及不同坡度条件下土壤侵蚀产流产沙规律,为土壤侵蚀定量评价、水土流失综合防治提供科学依据。[方法]基于河南省嵩县胡沟小流域水土保持监测点2011—2020年12个坡面径流小区观测数据,揭示了不... 详细信息

[目的]分析豫西黄土丘陵区不同土地利用类型及不同坡度条件下土壤侵蚀产流产沙规律,为土壤侵蚀定量评价、水土流失综合防治提供科学依据。[方法]基于河南省嵩县胡沟小流域水土保持监测点2011—2020年12个坡面径流小区观测数据,揭示了不同土地利用类型下产流产沙规律,采用相关分析研究了降雨特征、坡度、土地利用与产流产沙的关系。[结果](1)与裸地小区相比,草地小区的减流减沙效益最大。草地的多年平均减流效益变化为78.6%~85.9%,减沙效益最高可达100%。林地的减流效益为32.9%~51.3%,减沙效益为55.3%~78.9%。(2)各径流小区产流产沙次数、大小与坡度关系密切,10°与15°的产流产沙差别不大,25°的坡度上产流产沙明显增加。此外,随着坡度的增加,林草地的水土保持效益也在降低。(3)径流小区径流深与最大30 min雨强(I_(30))、土壤流失量与降雨侵蚀力相关性最为显著。[结论]在豫西黄土丘陵区缺少径流泥沙定位观测的区域,一定的坡度和植被状况下,可用降雨过程资料来估测坡面径流量和土壤流失量。

关键词：产流产沙径流小区土地利用豫西黄土丘陵区