發(fā)布時間：2017-12-09 04:09

  本文關鍵詞：中國水力侵蝕風險研究

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【摘要】：在漫長的地質(zhì)過程中,地球陸地表面就持續(xù)發(fā)生著或緩慢或急劇的土壤侵蝕,隨著全球人口的增加以及對食物、居住條件和生活水平等要求的不斷提高,土壤侵蝕速率正進一步增加,帶來了一系列的環(huán)境問題,嚴重地威脅到資源-環(huán)境-社會經(jīng)濟的可持續(xù)性發(fā)展,逐漸引起各國政府和國民的高度重視。中國是世界上土壤侵蝕最嚴重的國家之一,具有成因復雜、分布廣泛、流失量巨大、侵蝕強度劇烈、危害嚴重等侵蝕現(xiàn)狀和特點,土壤侵蝕防治任務艱巨,國家對土壤侵蝕研究需求迫切。基于氣象站點數(shù)據(jù)、多時序的遙感數(shù)據(jù)、1:100萬中國土壤數(shù)據(jù)和生態(tài)環(huán)境背景數(shù)據(jù),結(jié)合1:10萬中國土地利用數(shù)據(jù)庫和1:10萬中國土壤侵蝕數(shù)據(jù)庫,依據(jù)土壤學、地貌學、遙感技術(shù)、GIS及空間統(tǒng)計學、信息論和泛系風險觀控技術(shù)等多學科理論與方法,在水力侵蝕一級區(qū)劃和水土保持區(qū)劃框架下,分別定量提取水力侵蝕的各個影響因子,分析其時空變化,并分區(qū)域確定影響因子的權(quán)重,引入侵蝕風險因子,構(gòu)建水力侵蝕風險評估模型,從水土保持工作角度系統(tǒng)研究土壤易蝕性、侵蝕敏感性和水力侵蝕風險性,對中國水力侵蝕風險的空間分布及演變特征進行分析,同時結(jié)合全球氣候變化背景,分析土壤侵蝕敏感性變化和土壤侵蝕風險變化,并對其驅(qū)動機制、演變過程與土地利用變化的響應關系進行分析。得到的主要研究結(jié)論如下:(1)中國60%以上土地處于易蝕性較弱狀態(tài),還有40%的土地處于易蝕較強區(qū)間,表明其土壤侵蝕環(huán)境較為嚴峻;土壤易蝕性高的土地主要在北方風沙區(qū)的西部和中部、西北黃土高原區(qū)西北部、青藏高原區(qū)的東南部和北部、西南地區(qū)的西部、北方土石山區(qū)的北部和東北黑土區(qū)的南部地區(qū);而東北黑土區(qū)東北平原和三江平原、北方土石山區(qū)的黃淮海平原的土壤易蝕性最低。(2)中國西部地區(qū)的土壤侵蝕敏感性明顯高于東部的。南方紅壤區(qū)、西南紫色土區(qū)和西南巖溶區(qū)由于長年植被生長較好而土壤侵蝕敏感性不高;西北黃土高原區(qū)土壤侵蝕敏感性在較高及以上敏感水平;北方土石山區(qū)也以中度以上敏感為主;而北方風沙區(qū)和青藏高原區(qū)則以高和極高敏感性為主。(3)西北黃土高原的水力侵蝕潛在風險最高,其次是北方土石山區(qū)的北部和太行山一帶以及大、小興安嶺山區(qū)和長白山一帶,而東北平原和華北平原的潛在風險最低。2000-2010年潛在風險指數(shù)變化不顯著,各區(qū)域的潛在侵蝕風險特征較穩(wěn)定,即各水力侵蝕區(qū)固有的侵蝕特征較為穩(wěn)定,能夠表征其內(nèi)在的侵蝕特性。(4)水力侵蝕風險普遍高于其侵蝕潛在風險,這是由于區(qū)域自然環(huán)境特點和人類活動的擾動共同作用下加劇和突顯了土壤侵蝕特性。西北黃土高原區(qū)、西南地區(qū)的山地、北方土石山區(qū)北部以及青藏高原區(qū)南部的侵蝕風險相對最高,東北平原和華北平原的侵蝕風險指數(shù)相對最低。2000-2010年,東北黑土區(qū)、北方土石山區(qū)、南方紅壤區(qū)和西南紫色土區(qū)侵蝕風險略有增加;西北黃土高原區(qū)水力侵蝕風險降低最為明顯。(5)中國水力侵蝕風險變化與降雨侵蝕力、與最大降雨量同期的植被覆蓋度和土地利用結(jié)構(gòu)特征指數(shù)等因子的變化都顯著相關,并以土地利用結(jié)構(gòu)特征指標變化為第一主要驅(qū)動力因子,其次是降雨侵蝕力變化。2000-2010年發(fā)生水力侵蝕風險升級的地區(qū),主要是其年降雨侵蝕力增大了、與最大降雨量同期的植被覆蓋度降低了、土地利用結(jié)構(gòu)特征指標增大了等單一因素變化或多個不利因素同時變化的結(jié)果;同樣的,該時段發(fā)生水力侵蝕風險降低的地區(qū),也主要是其年降雨侵蝕力減小了、與最大降雨量同期的植被覆蓋度增大了、土地利用結(jié)構(gòu)特征指標降低了等單一因素變化或多個有利因素同時變化的結(jié)果。(6)水力侵蝕風險與水力侵蝕強度間的響應關系為:水力侵蝕風險分布與水力侵蝕強度分布格局相似,即侵蝕風險級別低或侵蝕強度等級低的土地面積都是最大,而侵蝕風險級別高的(如劇烈侵蝕風險)、侵蝕強度等級高的土地面積都是最小的;侵蝕強度等級低的土地其侵蝕風險級別也以低風險級為主,侵蝕強度高的土地其侵蝕風險也多以高風險級侵蝕為主;2000-2010年,大部分侵蝕強度類型的中度及以下低風險級的侵蝕面積明顯增大了,而極強度和劇烈水力侵蝕的極高風險級的侵蝕面積明顯減小了,研究區(qū)水力侵蝕風險狀況有明顯好轉(zhuǎn)。西北黃土高原水蝕區(qū)是高侵蝕風險級和高侵蝕強度都很集中的區(qū)域,2000-2010年該區(qū)高侵蝕風險級的侵蝕面積有顯著減小。(7)水力侵蝕風險與土地利用方式的響應關系為:耕地、林地、草地和未利用土地等4種主要侵蝕土地利用類型中,都以中度及以下侵蝕風險級的土地面積最大,較高和高侵蝕風險級的土地利用面積次之,極高風險級侵蝕面積最小;草地和未利用土地的高侵蝕風險級的土地面積要明顯大于耕地和林地的;2000-2010年間,除林地區(qū)以外,低侵蝕風險級的土地面積還有增大的趨勢,高風險級的面積減小了,耕地、林地和草地區(qū)的極高風險級別的侵蝕面積也增加明顯,未利用土地區(qū)的極高侵蝕風險級的面積略有減小。總體來說,土地利用結(jié)構(gòu)趨于合理,有助于土壤侵蝕治理保護。
【學位授予單位】：中國科學院大學(中國科學院遙感與數(shù)字地球研究所)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S157
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本文編號：1269015