大姚县生态修复区土地利用变化对土壤侵蚀的影响

西南岔河为汤旺河一级支流,随着人类活动对下垫面的影响,河道内的悬移质泥沙含量逐年增多。本文应用swat(soilandwaterassessmenttool)分布式水文模型构建了流域水沙模型,研究分析了西南岔河流域1995—2015年土地利用空间变化对土壤侵蚀的影响,模拟分析了绿化对减轻水土流失的作用,为当地水土保持选择灌木品种和种植规模提供依据。

采用gis空间分析与传统统计分析相结合的方法,通过在arcgis8.1的grid模块中,对澜沧江流域南段土地的栅格(grid)图进行地图代数运算,形成具有复合数据的新grid数据表;对新生成grid属性表的数据进行统计计算,获得研究时段内不同空间范围的土地利用转移矩阵数据及各类用地上的土壤侵蚀数据;通过土壤侵蚀综合指数(index)的计算,反映了不同区域、不同土地利用类型上的土壤侵蚀程度及其变化.研究结果表明,耕地、其它林地、低覆盖度草地上土壤受侵蚀的可能性较其它用地类型大;耕地、中覆盖度草地、水域的土壤侵蚀强度较其它用地类型大;土地利用变化对土壤侵蚀变化的影响在澜沧江中游和下游区域表现较为明显,而在上游区域不明显;上游区域土壤侵蚀的主导因素不是土地利用及其变化,而是地形、气候等其它因素.

土地利用/土地覆被变化及其环境效应研究成为当前土地变化科学研究的热点领域。我国西南喀斯特山区山高坡陡,地形破碎,土壤侵蚀严重,不合理的土地利用方式是造成喀斯特山区土壤侵蚀的主要人文因素。本文采用\"3s\"技术和rusle模型,分析了近30年来贵州省猫跳河流域土地利用/覆被变化的时空特征,模拟了不同土地利用空间格局下的土壤侵蚀状况,探讨了土地利用变化对土壤侵蚀的影响。结果表明:近30年来流域内土地利用/覆被发生了显著变化,1973年~1990年,水田、灌木林、其他林地、灌草地均在减少,旱地、有林地、水域、建设用地、裸岩地均在增加;1990年~2002年,水田、有林地、灌木林、灌草地、水域、城镇农村居民点建设用地均明显增加,旱地和裸岩地均大幅度减少。流域土壤侵蚀模数由1973年的30.88t/(hm2.年)上升到1990年的35.08t/(hm2.年),2002年下降到28.16t/(hm2.年)。旱地和灌草地是流域发生土壤侵蚀的主要土地利用类型。封山育林、植树造林和退耕还林,减少陡坡旱地,是流域进行水土流失治理的有效措施。

以贵州省关岭县为例,利用1987和1999年两个时段tm影象和相关资料,分析研究区12年间的土地利用/土地覆被变化及其土壤侵蚀风险。发现:(1)研究区土地利用动态变化较大,年均土地利用综合动态指数为1.36%;(2)旱地和草地互相转化比例高,草地开垦为旱地和旱地弃耕为草地的动态变化幅度远远超过旱地和草地最终面积变化的幅度;(3)山区土地利用的空间变化主要体现在垂直方向;(4)研究区裸土面积下降,一部分被植被覆盖,另一部分由于土壤流失殆尽,形成裸露基岩,故植被覆盖率和基岩出露率上升;(5)石漠化程度加剧,其中旱地石漠化发展速度最快;(6)土壤侵蚀形势严峻。

喀斯特地区土层浅薄,不合理的土地利用导致严重的水土流失,加剧石漠化程度。为定量分析生态工程实施前后土壤侵蚀状况及其对土地利用变化的响应,基于gis技术和rmmf模型,对环江县1991、2000和2010年土壤侵蚀进行模拟,并采用邻近水文站和径流小区泥沙监测数据进行验证。结果表明:1991、2000和2010年研究区土壤侵蚀模数分别为76.36、76.46和49.60t/(km~2·a),与相关监测数据比较一致;土壤侵蚀总量分别为34.76万、34.80万和22.58万t,主要来源于非喀斯特区(均约占全县侵蚀总量的94%)。研究区微度侵蚀面积占90%以上,轻度及以上等级所占比例较小。对比不同土地利用类型的土壤侵蚀模数,旱地远大于其他类型,其次是中覆盖度草地和其他林地。相同降雨条件下,由于旱地面积减少,2010年土壤侵蚀量较1991年减少4.21万t;2010年喀斯特区、非喀斯特区土壤侵蚀量较2000年分别减少了4.21%和8.76%。这预示生态工程实施后,环江县耕地减少、林地增加,土壤侵蚀减少。本研究为评估喀斯特地区土壤侵蚀现状以及退耕还林的水土保持效应提供参考依据。

土壤是人类生存和发展的必要物质基础,土地利用方式的改变直接影响土壤性质。从土壤理化性质和微生物特性两个方面,综述了土地利用变化对土壤性质的影响,旨在为土地有效利用及可持续发展提供科学依据。

依据史料和已有研究,恢复了洛川塬土地利用的演变过程及其对土壤侵蚀的影响。研究表明,清至民国时期是一个由土地垦殖的初步恢复到土地垦殖力度的增强、垦殖范围的扩大,再至战乱、自然灾害后期的重建以及民国时期土地垦殖发展的过程。地貌的复杂性、降水的不稳定性,对土地开垦造成客观限制;政策制度的推行对土地开垦起到主导作用;而人口因素是土地开垦的根本动力。土地开垦面积随不同时期的人口变化而呈现显著差异,即土地开垦面积和人口数量之间成正相关关系。洛川塬环境伴随着人口增长、土地利用强度增强而逐步恶化。这种恶化是地理环境系统自我调节能力减弱,继而引发土壤侵蚀加剧,并呈现为人为加速侵蚀和自然侵蚀交相混合的共同作用。

随着鄱阳湖流域开发进程加快,土地利用类型势必发生转移,从而对鄱阳湖流域的生态环境产生影响。为了能反映鄱阳湖流域由于土地利用变化对土壤侵蚀的影响效应,本文通过采用3s技术手段,获取鄱阳湖流域土地利用空间数据与土壤侵蚀数据,引入土地利用变化转移矩阵指数和土壤侵蚀强度指数,对鄱阳湖流域土地利用变化和土壤侵蚀效应空间关系进行定量分析。结果表明:①1985年～2000年间,影响鄱阳湖流域土壤侵蚀强度变化的土地类型主要集中在农田、林地和草地,而水域、工矿居民用地与未利用地三种土地类型对土壤侵蚀强度变化总体变化不大;②加重土壤侵蚀强度的主要是林地转化为农田、林地转化为草地、草地转化为农田;而土地利用类型农田转化为林地、林地内部之间的转化减轻了侵蚀强度。土地利用类型和土壤侵蚀强度之间的定量研究结果反映了土壤侵蚀效应的变化,与鄱阳湖流域的水土流失现实情况一致。

通过选择3个具有不同地质背景、气候条件等环境特征的山西汾阳马跑-郭庄岩溶泉域、湖南湘西大龙洞地下河流域、广西桂江流域,对流域内具有代表性的不同土地利用方式和覆被类型下垫面土壤20～50cm深处co2浓度进行检测。结果显示,土地利用方式和覆被变化对3个流域岩溶土壤中20cm、30cm、40cm和50cm深处co2浓度具有明显的影响作用:湖南湘西大龙洞地下河流域多数样地土壤co2表现为随土层的加深先增加后降低的双向梯度;山西马跑-郭庄泉域玉米地的土壤co2浓度比种植马铃薯的高,且随着覆被条件由草地→灌丛→林地的改善,土壤的扰动性变小,co2浓度差趋于减少,变幅趋于稳定。各个流域相同覆被类型,群落结构和优势种变化越小,土壤co2浓度变幅越小。

通过野外考察、典型剖面采样及室内实验，研究了黄土高原洛川塬典型耕地转变为苹果园后土壤颗粒组成和土壤容重等土壤物理属性的变异特征.研究结果表明：耕地改为苹果园地后，在0~20cm土层中，土壤粘粒含量显著增加(p<0.01)，其他土层没有显著变化；在0~60cm土层中，土壤容重显著降低(p<0.01)；在60~100cm土层中，没有显著性变化.在剖面垂直方向上，耕地颗粒含量从表层向下随着深度增加呈现先升高再降低的趋势，在20~40cm土层粘粒含量最高(17.18%)，容重最大(p<0.01)，而苹果园0~60cm土层粘粒含量大于60~100cm土层，土壤容重则随着土层深度的增加有降低的趋势.可见，土壤容重和土壤颗粒中的粘粒含量均对土地利用变化表现出一定的敏感性.

土壤侵蚀是重要的环境公害,侵蚀造成土壤有机碳的大量迁移、转化和流失,产生严重的环境问题,相关机理研究尚不清楚。阐述了水蚀和风蚀两种主要方式对土壤有机碳库的影响,侵蚀和二氧化碳温室气体排放的关系。介绍了林地转为农田、草地以及草地转为农田等土地利用方式的改变对土壤有机碳库的影响,免耕提高土壤固碳能力。提出了控制侵蚀,减少土壤碳流失的措施。

为更好地理解矿区土壤退化机理,选择焦作采煤沉陷区4种代表性土壤景观即有裂缝耕地、无裂缝耕地、有裂缝林地、无裂缝林地,评价土地利用与裂缝对沉陷土壤养分的影响.沉陷区耕地与林地2种利用方式中土壤有机碳(soc)、全氮(tn)、全磷(tp)含量差异不显著(p＞0.05),但裂缝有无对这3个养分参数影响显著(p＜0.05);土地利用方式(耕地、林地)与裂缝因素(裂缝有无)之间的交互作用对soc含量影响显著(p＜0.05).沉陷区soc,tn,tp含量均表现为:无裂缝的林地与耕地＞有裂缝的林地与耕地(p＜0.05).与对照区相比,4种景观的soc含量均显著下降(p＜0.05),tn,tp仅在有裂缝的耕地与林地显著降低(p＜0.05).研究结果表明,裂缝加剧了沉陷区耕地与林地的土壤c,n,p库损失,尤其是c库损失.在有裂缝情况下,沉陷耕地-林地转变降低土壤c库损失,但在无裂缝情况下,该转变加剧土壤c库损失.

为更好地理解矿区土壤退化机理,选择焦作采煤沉陷区4种代表性土壤景观即有裂缝耕地、无裂缝耕地、有裂缝林地、无裂缝林地,评价土地利用与裂缝对沉陷土壤养分的影响.沉陷区耕地与林地2种利用方式中土壤有机碳（s0c）、全氮（tn）、全磷（tp）含量差异不显著〉0.05）,但裂缝有无对这3个养分参数影响显著〈0.05）;土地利用方式（耕地、林地）与裂缝因素（裂缝有无）之间的交互作用对s0c含量影响显著（p〈0.05）.沉陷区s0c,tn,tp含量均表现为：无裂缝的林地与耕地〉有裂缝的林地与耕地〈0.05）.与对照区相比,4种景观的s0c含量均显著下降〈0.05）,tn,tp仅在有裂缝的耕地与林地显著降低〈0.05）.研究结果表明,裂缝加剧了沉陷区耕地与林地的土壤c,n,p库损失,尤其是c库损失.在有裂缝情况下,沉陷耕地-林地转变降低土壤c库损失,但在无裂缝情况下,该转变加剧土壤c库损失.

土壤是陆地生态系统的重要组成成分,其较小幅度的变化即影响到陆地植被的养分供应,同时可能影响到碳向大气的排放而加剧全球气候变化。本文概述了国内外土壤碳库和碳吸存的研究概况,并对土地利用和覆被变化对土壤碳库和碳循环影响的最新研究进展进行了详尽的阐述,旨在对科学地利用和保护有限的土壤资源,减缓土壤中温室气体排放、增加土壤碳截存,提高土壤质量,对退化土地的生态恢复及环境治理和保护提供理论参考。

以福州市南台岛为例,研究了不同土地利用/覆被变化对土壤全碳、全氮含量的影响。结果表明:1)不同土地利用方式下土壤全碳(totalcarbon,tc)、全氮(totalnitrogen,tn)含量均存在显著差异(p0.05)。总体而言,城市化地区的土壤具有较大的变异性,存在明显的人为干扰痕迹。

作为我国重要的粮食生产基地和淡水湿地集中分布区,三江平原对于保障国家粮食安全和区域生态安全具有举足轻重的地位。由于人类活动的剧烈影响,过去50年期间,三江平原土地利用/覆被发生了显著变化。本文在分析1954年~2005年三江平原土地利用/覆被变化过程的基础上,深入探索了土壤类型对土地利用/覆被变化过程的影响。结果表明,过去50余年中,三江平原土地利用/覆被变化剧烈,其中耕地增加了2.25倍,增加面积为385.55×104hm2。与耕地面积相对应的是湿地、林地和草地的大幅度减少,减少面积分别为256.72×104hm2、66.92×104hm2和57.65×104hm2。草甸土、白浆土、沼泽土、暗棕壤和黑土为土地利用变化最为剧烈的几种土壤类型,农业开垦活动和耕地面积的增加是研究区土地利用变化的主要特征和主导因素,湿地、林地和草地减少区域的土壤类型与耕地增加区域的主要土壤类型一致。三江平原耕地开垦对土壤类型的选择顺序为:草甸土、白浆土→沼泽土→暗棕壤。这一现象表明耕地开垦首先从自然条件相对优良的土壤资源-草甸土、白浆土进行开发;随着草甸土和白浆土面积的迅速减少,沼泽土于1986年~1995年和1995年~2000年期间成为耕地开发最多的土壤类型;随着以上3种土壤类型中可开垦的土地资源减少,暗棕壤于2000年~2005年期间成为耕地开发最多的土壤类型。

随着我们对全球生态环境的重视程度不断提升,影响生态系统的因素也不断映入大众的眼帘,而土地利用变化会对生态系统产生非常突出的影响,不但会导致地表结构发生显著变化,同时也会对生态可持续发展有着明显的作用.而关于土地利用变化与生态系统服务二者间的关系也已经引起国际生态学、地理学方面的机构、专家重视.本文主要从土地利用变化及生态系统服务影响因素这两个方面入手,着重研究二者间的具体关系,希望能够我国的土地规划工作提供一些参考借鉴.

本文通过研究土地利用/覆盖变化和生态安全的相互关系,探讨了两者的相关性,并在此基础上对我国土地利用/覆盖情景模式下的生态安全进行了深入分析,提出了相应政策建议。

通过对比晋西黄土区蔡家川流域人工刺槐林地、人工油松林地、退耕荒草地和农地土壤有机碳和总氮含量的差异性,探讨了土地利用变化对该流域土壤碳氮储量的影响。结果表明：（1）4种土地利用类型下,土壤有机碳和总氮均表现出表聚效应,且荒草地垂向降幅最大,各样地土壤有机碳和总氮均呈极显著线性正相关;（2）油松林地0—48cm土层有机碳含量高于其他样地,刺槐林地0—48cm土层总氮含量显著高于其他样地,而4种土地利用类型在48—96cm土层和96—160cm土层中有机碳和总氮含量差异不显著;（3）从蔡家川流域退耕土壤固碳和固氮效应整体而言,退耕林地具有显著的土壤碳氮固存效应,随着人工林地面积占比的增加,流域土壤总有机碳和总氮储量相应增加。

采用福州市仓山区2000年、2010年土地利用数据,运用gis方法提取了10年间的仓山区土地利用动态变化数据.采用中国陆地生态系统的服务价值测算方法对仓山区土地利用数据进行了分析处理,测算了仓山区土地利用变化引起的生态系统服务价值变化.结果表明:2000~2010年,仓山区生态系统服务价值呈明显的下降趋势,这与土地利用变化密切相关.提出了控制建设用地的扩张,保护水域、林地、耕地和园地等生态价值系数高的土地利用类型的建议,以提升仓山区生态系统服务功能.

运用gis技术对山西繁峙县金方圆矿区土地复垦方案（2013—2028年）的土地利用数据进行处理,对研究区进行生态系统服务价值估算,分析了矿区土地利用类型变化及其所引起的生态系统服务价值的变化。结果表明,2013—2028年间土地利用类型变化较大,其他草地、采矿用地、其他林地和裸地呈减少趋势,有林地、灌木林地、人工牧草地呈增加趋势;土地利用类型变化主要是其他草地和采矿用地向人工牧草地、灌木林地和有林地转变,其中,以其他草地和采矿用地减少为主,人工牧草地呈平稳增加趋势;期间生态系统服务价值呈现先下降后升高的趋势,研究区内生态系统服务价值占比以林地和草地为主。矿区土地复垦方案的实施,驱使土地利用类型向着耕地、有林地和草地等生态系统服务价值系数较高的地类转变,不断提高矿区生态系统服务价值总量,对保障区域生态安全和生态系统可持续发展具有重要意义。

农业土地资源的利用对局部地区的生态环境有着重要的影响,本文从兰州新区建设过程中土地资源的变化进行研究,分析了兰州新区生态环境的变化情况。结论是兰州新区生态环境受到土地资源利用方式转变的影响较大,在不同区域间表现出正面和负面的影响。