文献类型:学位论文
黄土高原土壤侵蚀严重,是世界上水土流失最严重的地区。防治土壤侵蚀、改善黄土高原生态环境已成为亟待解决的重大环境问题。黄土高原地形复杂,沟壑纵横,特殊的自然环境为水土流失营造了绝佳的侵蚀条件。为治理严重的水土流失,国家在该地区实施了退耕还林(草)、坡改梯、治沟打坝等一系列植被和工程措施。这些措施使得黄土高原的土地利用/土地覆被格局发生了显著变化。同时,大规模的植被恢复特别是1999年退耕还林(草)工程实施后,黄土高原的植被覆盖度呈显著的上升趋势,入黄泥沙减少,土壤侵蚀强度锐减。土壤侵蚀是自然和人类活动二者共同作用下的一种动态过程,是危及人类生存和自然环境发展的全球性环境问题之一。
因此明确黄土高原目前的土壤侵蚀状况,预测其未来的植被恢复潜力,对于黄土高原未来的水土保持治理和生态恢复建设具有重要意义。本研究通过获取黄土高原不同时期的遥感影像和土地利用数据,分析黄土高原土地利用/覆被变化特征,采用RUSLE模型计算黄土高原不同时期的土壤侵蚀强度,辨析梯田对于减蚀的贡献率,采用相似生境法预测了黄土高原植被恢复的最大潜力。论文取得主要结论如下:
(1)黄土高原2010年主要土地利用类型是草地(38.74%)和耕地(31.38%)。近20年来,耕地的面积变化最大,总面积减少121.14万hm2;居民与建设用地面积变化率最大,增长了45.25%。
(2)梯田措施可以明显降低区域的土壤侵蚀强度。基于2010年黄土高原土地利用数据,采用有梯田的情景模拟,发现黄土高原2010年的年均土壤侵蚀强度为27.58 t/ha/a,梯田减蚀贡献率达到13.81%。
(3)2000-2018年,植被覆盖度和NDVI总体呈现波动上升趋势。2000-2010年,主要的转变形式是低覆盖度(0-10%)的植被转变为较低覆盖度(10%-30%)、中覆盖度(30%-50%)向较高覆盖度(50%-70%)转变; 2010-2018年,主要的转变形式是较低覆盖度(10%-30%)转变为中覆盖度(30%-50%)和高覆盖度(>70%)变为较高覆盖度(50%-70%)。总体来看,在2000-2018年间,植被覆盖状况是向好的趋势。
(4)黄土高原西部、东部以及东南部地区的植被状况已经接近或达到最大恢复潜力。在北部的丘陵沟壑区和风沙区,只有部分区域具有一定的植被恢复潜力,恢复潜力指数介于0.25-0.5之间。
目 录
摘 要............................................................................................ I
ABSTRACT............................................................................... Ⅲ
第1章 绪论................................................................................ 1
1.1选题背景与意义......................................................................................... 1
1.2国内外研究进展......................................................................................... 2
1.2.1土地利用/土地覆被变化研究进展..................................................... 2
1.2.2土壤侵蚀研究进展.............................................................................. 4
1.2.3植被覆盖变化研究.............................................................................. 5
1.3 研究目标与内容........................................................................................ 7
1.3.1 研究目标............................................................................................. 7
1.3.2 研究内容............................................................................................. 7
1.4 技术路线.................................................................................................... 8
第2章 研究区概况与数据来源.................................................. 9
2.1 研究区概况................................................................................................ 9
2.1.1 自然环境概况..................................................................................... 9
2.1.2 黄土高原水土保持概况................................................................... 10
2.2 数据来源.................................................................................................. 11
第3章 黄土高原土地利用/覆被变化特征分析........................ 12
3.1 黄土高原土地利用特征分析.................................................................. 12
3.1.1黄土高原各土地利用类型变化情况................................................ 13
3.2 黄土高原土地利用变化动态特征分析.................................................. 14
3.2.1黄土高原不同时期不同土地利用类型面积及占比........................ 14
3.2.2 土地利用结构变化转移矩阵分析................................................... 15
3.3 黄土高原土地利用变化驱动因素分析.................................................. 18
3.4 小结.......................................................................................................... 19
第4章 黄土高原土壤侵蚀强度变化特征................................. 21
4.1 RUSLE模型参数准备............................................................................. 21
4.1.1降雨侵蚀力因子................................................................................ 21
4.1.2土壤可蚀性因子................................................................................ 22
4.1.3坡长坡度因子.................................................................................... 23
4.1.4植被覆盖管理因子............................................................................ 23
4.1.5水土保持措施因子............................................................................ 24
4.2黄土高原土壤侵蚀评价........................................................................... 24
4.3梯田情景下黄土高原土壤侵蚀强度变化............................................... 27
4.3.1梯田数据来源及精度验证................................................................ 27
4.3.2梯田情景下黄土高原土壤侵蚀强度计算........................................ 28
4.4小结........................................................................................................... 31
第5章 黄土高原植被恢复潜力预测........................................ 32
5.1 NDVI与植被覆盖度................................................................................ 32
5.2 黄土高原植被覆盖度时空变化.............................................................. 34
5.3 黄土高原植被恢复潜力预测.................................................................. 35
5.3.1数据来源............................................................................................ 35
5.3.2黄土高原不同分区数据说明............................................................ 36
5.3.2黄土高原植被恢复潜力.................................................................... 37
5.3.3黄土高原未来植被恢复潜力下土壤侵蚀模拟................................ 39
5.4 小结.......................................................................................................... 40
第6章 主要结论与不足........................................................... 41
6.1 主要结论.................................................................................................. 41
6.2 研究中的不足之处.................................................................................. 42
参考文献................................................................................... 43
作者简介................................................................................... 53
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来源:水土保持研究所
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