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文檔簡(jiǎn)介
1、土壤侵蝕是危及人類生存與發(fā)展的主要環(huán)境問(wèn)題之一,長(zhǎng)期以來(lái),土壤侵蝕及其引起的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題備受重視?;凇?S”技術(shù),以小流域?yàn)閱卧M(jìn)行土壤侵蝕敏感性及環(huán)境效應(yīng)的研究,可以定量識(shí)別土壤侵蝕的敏感區(qū)域,進(jìn)而探索土壤侵蝕空間分布規(guī)律和評(píng)價(jià)流域治理效益,對(duì)水土保持規(guī)劃與監(jiān)測(cè)具有重要意義。 朱溪河小流域作為全國(guó)30條典型監(jiān)測(cè)小流域之一,土壤侵蝕呈現(xiàn)出復(fù)雜化、多樣化特征。本研究以朱溪河小流域?yàn)槔C合運(yùn)用ArcGIS、ERDAS IMAGI
2、NE、ENVI等軟件,“3S”技術(shù)集成,輔以景觀格局分析、地統(tǒng)計(jì)分析方法,傳統(tǒng)方法與新技術(shù)相結(jié)合、理論分析與野外實(shí)測(cè)相結(jié)合、定量評(píng)價(jià)與定性描述相結(jié)合,以深化流域侵蝕敏感性分異研究。 本研究的主要成果包括:基于地形數(shù)據(jù)、SPOT5遙感數(shù)據(jù)、ASTER遙感數(shù)據(jù)及相關(guān)實(shí)測(cè)資料等多源信息,提取地形、土壤、土地利用、崩崗等空間數(shù)據(jù),反演植被蓋度、地表溫度等數(shù)據(jù),構(gòu)建大比例尺、高精度小流域多源空間數(shù)據(jù)集;在此基礎(chǔ)上,借鑒通用土壤侵蝕方程原理
3、,構(gòu)建土壤侵蝕敏感性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,探究流域侵蝕敏感性空間分布格局及其成因機(jī)制,實(shí)現(xiàn)對(duì)朱溪河小流域侵蝕敏感性的定量評(píng)價(jià);針對(duì)不同侵蝕敏感性分區(qū),對(duì)小流域熱環(huán)境、土壤環(huán)境、植物群落等展開(kāi)生態(tài)環(huán)境效應(yīng)研究,并探究相應(yīng)的小流域水土保持型生境優(yōu)化策略的實(shí)踐與應(yīng)用。通過(guò)多學(xué)科交叉、多源數(shù)據(jù)集成、多技術(shù)組合應(yīng)用,旨在促進(jìn)流域安全建設(shè)與區(qū)域入地和諧,實(shí)現(xiàn)治理與開(kāi)發(fā)雙贏,尋求一條社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)效益相結(jié)合相促進(jìn)的小流域可持續(xù)發(fā)展道路。 土壤侵蝕是
4、嚴(yán)重影響環(huán)境的全球性問(wèn)題之一,由于土壤侵蝕引起的環(huán)境退化已嚴(yán)重威脅人類的生存與發(fā)展。一百多年來(lái),福建省長(zhǎng)汀縣河田鎮(zhèn)一直是聞名全國(guó)的南方丘陵紅壤強(qiáng)度侵蝕區(qū),也是亞熱帶花崗巖丘陵區(qū)水蝕荒漠化的一個(gè)典型代表,是福建省重點(diǎn)土壤侵蝕治理的試點(diǎn)。由于種種原因,長(zhǎng)期嚴(yán)重的土壤侵蝕造成了當(dāng)?shù)卣麄€(gè)生態(tài)環(huán)境的持續(xù)惡化,也制約當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展。近20年來(lái),歷經(jīng)幾次大規(guī)模治理,尤其自2000年起,福建省委、省政府將“以長(zhǎng)汀為重點(diǎn)的水土流失綜合治理”列入為民辦實(shí)事
5、項(xiàng)目之一,給予重點(diǎn)資金扶持,新一輪的大規(guī)模土壤侵蝕治理使河田鎮(zhèn)生態(tài)環(huán)境狀況得到較大程度的改善。 朱溪河小流域是我國(guó)亞熱帶花崗巖紅壤侵蝕區(qū)的典型代表。1940年,設(shè)立“土壤保肥試驗(yàn)區(qū)”;1995年,被列為全國(guó)水土保持生態(tài)環(huán)境建設(shè)“十百千”示范小流域;2000年,被列入省委省政府為民辦實(shí)事項(xiàng)目首批重點(diǎn)治理的三個(gè)小流域之一;2007年,被列入全國(guó)30條典型小流域進(jìn)行土壤侵蝕監(jiān)測(cè)。 本研究在借鑒相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上,以朱溪河小流
6、域?yàn)榈湫桶咐?,多學(xué)科交叉,多數(shù)據(jù)集成,多種技術(shù)方法綜合運(yùn)用,定性與定量研究相結(jié)合,對(duì)多尺度多源數(shù)據(jù)進(jìn)行整合,構(gòu)建小流域空間數(shù)據(jù)集,在此基礎(chǔ)上,系統(tǒng)地分析流域土壤侵蝕敏感性空間格局、作用機(jī)制、環(huán)境效應(yīng)以及相關(guān)的小流域水土保持型生境優(yōu)化模式,以期為流域水土保持工作的進(jìn)一步開(kāi)展提供決策依據(jù)。 本研究各章節(jié)主要內(nèi)容如下: 緒論部分,主要概述了研究背景與研究意義,總結(jié)了國(guó)內(nèi)外土壤侵蝕、土壤侵蝕敏感性、土壤侵蝕生態(tài)環(huán)境效應(yīng)等相關(guān)研究
7、進(jìn)展,并從中歸結(jié)目前所存在的問(wèn)題和發(fā)展趨勢(shì),同時(shí)還闡述了研究?jī)?nèi)容、研究方法和技術(shù)路線。 第1章為研究區(qū)概況。(1)介紹研究區(qū)自然環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)概況:(2)介紹研究區(qū)的侵蝕成因、狀況,以及多年來(lái)的治理歷程與成效。 第2章為小流域多源數(shù)據(jù)集成。(1)利用1:1萬(wàn)地形圖提取DEM數(shù)據(jù),并生成坡度、坡向等數(shù)據(jù);(2)基于SPOT5影像,制定土地利用分類體系,建立地類目視解譯標(biāo)志信息,進(jìn)行遙感識(shí)別,生成土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫(kù);(3)利
8、用崩崗調(diào)查數(shù)據(jù),繪制崩崗分布數(shù)據(jù);(4)借助MATLAB實(shí)現(xiàn)不同土壤質(zhì)地的插值轉(zhuǎn)換,根據(jù)EPIC模型求算土壤可蝕性數(shù)據(jù);并參照福建省第二次土壤普查數(shù)據(jù)、長(zhǎng)汀土壤類型圖等資料,繪制朱溪河小流域土壤類型圖;(5)在ENVI4.2環(huán)境下,利用SPOT5影像,基于線性混合像元模型,經(jīng)最小噪聲變換、像元純凈指數(shù)計(jì)算、N維可視化分析、端元提取、線性光譜分離技術(shù)等實(shí)現(xiàn)朱溪河小流域植被景觀格局的定量遙感反演;(6)借助ENVI4.2和ArcGIS9.0
9、軟件,應(yīng)用熱紅外遙感理論與技術(shù),基于ASTER影像反演朱溪河小流域地表溫度空間分布格局;(7)參照土壤分級(jí)指標(biāo),利用分類決策樹(shù)模型,采用三要素法(坡度、土地利用類型、植被蓋度)提取朱溪河小流域土壤侵蝕數(shù)據(jù)?;谒占幕A(chǔ)圖件、統(tǒng)計(jì)資料、遙感影像等信息,綜合運(yùn)用GIS、RS、GPS技術(shù),采集并驗(yàn)證小流域地形、土地利用、崩崗、土壤、植被蓋度、地表溫度、土壤侵蝕等數(shù)據(jù),最終集成朱溪河小流域多源空間數(shù)據(jù)平臺(tái)。 第3章為小流域土壤侵蝕敏
10、感性評(píng)價(jià)。(1)在USLE基礎(chǔ)上,遵循主導(dǎo)因素、科學(xué)性、可行性、定量定性相結(jié)合原則,參考相關(guān)研究,確定土壤侵蝕敏感性的評(píng)價(jià)因子為降雨侵蝕力、地形坡度、土壤類型、植被蓋度和土地利用,制定朱溪河小流域土壤侵蝕影響因子對(duì)侵蝕敏感性評(píng)價(jià)的等級(jí)和標(biāo)準(zhǔn);(2)在小流域多源空間數(shù)據(jù)集的基礎(chǔ)上,憑借GIS軟件強(qiáng)大的空間分析功能,參照分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),歸類合并,按敏感性級(jí)別從低到高賦值1、3、5、7、9,分別繪制降雨侵蝕因子、地形坡度因子、土壤類型因子、植被蓋度
11、因子和土地利用因子對(duì)土壤侵蝕的敏感性分布圖;(3)在單因子評(píng)價(jià)基礎(chǔ)上,通過(guò)專家評(píng)價(jià)法確定各因子的權(quán)重系數(shù),利用ArcGIS9.0軟件統(tǒng)一投影坐標(biāo)系和柵格大小,對(duì)5個(gè)單因子評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行加權(quán)運(yùn)算、分級(jí)制圖,最終得到朱溪河小流域土壤侵蝕敏感性綜合評(píng)價(jià)圖;(4)土壤侵蝕敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果分析:①所占面積比例為:敏感>輕度敏感>高度敏感>不敏感>極敏感;②土壤侵蝕敏感性景觀格局呈現(xiàn)出一定的破碎化現(xiàn)象,輕度敏感、敏感、高度敏感受人類的干擾程度較大,極敏
12、感高度分散分布,零星散落在遠(yuǎn)離居民點(diǎn)的地表裸落處、山脊山頂或崩崗發(fā)育處,流域整體景觀結(jié)構(gòu)組成復(fù)雜化,具有較高的異質(zhì)性,呈現(xiàn)景觀不均勻分布的態(tài)勢(shì)和生態(tài)系統(tǒng)相對(duì)不穩(wěn)定的特征;③流域侵蝕敏感性方向分布橢圓呈北東東-南西西走向,侵蝕敏感性大致自西向東增大,南北向則表現(xiàn)出“U”形的變化趨勢(shì);④各評(píng)價(jià)因子對(duì)土壤侵蝕的作用程度存在較大差異,尤以地形坡度因子最為明顯:⑤與土壤侵蝕現(xiàn)狀圖相比較,反映出朱溪河小流域侵蝕敏感性分級(jí)結(jié)果與流域多年土壤侵蝕狀況相
13、一致,而局部區(qū)域存有差異,則主要是由于人為活動(dòng)的干擾作用。 第4章為小流域土壤侵蝕生態(tài)環(huán)境效應(yīng)與優(yōu)化策略。(1)熱環(huán)境效應(yīng):隨侵蝕敏感性的增加,小流域地表溫度的變化呈現(xiàn)出遞增的態(tài)勢(shì);(2)土壤環(huán)境效應(yīng):隨敏感性的增大,土壤的抗侵蝕能力減弱,容易板結(jié),保肥供肥能力降低,土壤養(yǎng)分含量減少,大部分高侵蝕敏感區(qū)域處于嚴(yán)重缺氮、磷、鉀狀態(tài),同時(shí)細(xì)菌、真菌及放線菌等土壤微生物數(shù)量呈遞減趨勢(shì)。(3)植物群落效應(yīng):隨敏感性級(jí)別的升高,喬灌草層的
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