【摘要】：為防治土壤侵蝕,20世紀(jì)50年代以來,黃土高原實(shí)施了大規(guī)模的水土保持措施,1999年以來,該地區(qū)實(shí)施了退耕還林(草)工程。這些措施改變了黃土高原的土地利用/覆被格局,加之近年來氣候暖干化也影響了植被生長,使黃土高原土地利用/覆被變化(LUCC)更趨復(fù)雜化。近年來,黃土高原的土地利用/覆被變化及其對土壤侵蝕的影響成為領(lǐng)域內(nèi)的熱點(diǎn)研究問題。土壤侵蝕模型是評估黃土高原土壤侵蝕速率及其對土地利用/覆被變化響應(yīng)的有效工具。以往研究只采用單個(gè)模型,未有研究采用多個(gè)模型開展研究并對比模型模擬結(jié)果,因此限制了黃土高原土壤侵蝕模型的選擇和研發(fā)。本文采用兩個(gè)廣泛應(yīng)用的模型(RUSLE和PESERA),研究了黃土高原典型流域(皇甫川流域)退耕還林(草)前后(1990年、2000年和2011年)土地利用/覆被變化情況及土地利用/覆被變化對皇甫川流域土壤侵蝕速率的影響,并比較了兩個(gè)模型的模擬結(jié)果,以期為黃土高原水土保持措施規(guī)劃和土壤侵蝕模型開發(fā)提供參考。主要研究成果如下:(1)土地利用/覆被變化研究方面。1990—2011年皇甫川流域土地利用格局發(fā)生了顯著變化。草地占該流域的絕大部分面積,比例在70%～80%之間,其它土地利用/覆被類型(未利用地、耕地、沙地、水體、林地、居民地)所占面積較小;20多年間皇甫川流域各土地利用/覆被類型的面積經(jīng)歷了不同的波動狀態(tài):草地和居民地面積在研究時(shí)段內(nèi)的趨勢始終為“漲勢”,耕地和林地面積在兩個(gè)時(shí)段內(nèi)均處于“落勢”狀態(tài),沙地和未利用地面積在整個(gè)研究時(shí)段內(nèi),經(jīng)歷了先“漲”后“落”的波動狀態(tài);各土地利用/覆被類型在1990-2011年間轉(zhuǎn)換頻繁;土地利用程度評價(jià)結(jié)果顯示皇甫川流域1990-2000年屬于衰退期,2000-2011年屬于調(diào)整期;植被覆蓋度從1990年的38.3%增加到2011年的48.7%。(2)土地利用/覆被變化對土壤侵蝕影響模擬方面。根據(jù)RUSLE和PESERA模擬結(jié)果,流域的平均土壤侵蝕速率在1990-2000和2000-2011年的土地利用/覆被變化下先增加后減少。RUSLE和PESERA對不同土地利用/覆被類型的土壤侵蝕速率模擬結(jié)果通常遵循:沙地和未利用地耕地和草地林地,因此沙地和未利用地應(yīng)為未來水土保持工作的重點(diǎn)。1990、2000和2011年不同土地利用/覆被下,除未利用地外,兩個(gè)模型模擬結(jié)果一致:草地、耕地及林地主要為微度侵蝕到中度侵蝕,沙地則多為中度侵蝕到劇烈侵蝕。在各土地利用/覆被類型轉(zhuǎn)化區(qū)內(nèi),模型模擬結(jié)果基本遵循:轉(zhuǎn)化為林地和草地區(qū)域,土壤侵蝕速率減小,且前者減小幅度遠(yuǎn)大于后者;轉(zhuǎn)化為沙地和未利用地區(qū)域,土壤侵蝕速率增加。陡坡(即坡度25°)的土壤侵蝕速率在2000-2011年LUCC下增加,可能由于陡坡區(qū)域土壤水分的嚴(yán)重缺乏造成的植被生長受限,這意味著仍需要進(jìn)一步開展土壤侵蝕過程及其在陡坡上的保護(hù)工作。(3)模型模擬結(jié)果對比方面。不同土地利用/覆被類型土壤侵蝕速率的RUSLE模擬值普遍高于PESERA,且二者模擬的土壤侵蝕空間分布的相關(guān)性較差。土地利用/覆被類型轉(zhuǎn)化區(qū)模擬結(jié)果中,林地轉(zhuǎn)化區(qū)和沙地轉(zhuǎn)化區(qū)(除未變化區(qū))內(nèi),RUSLE和PESERA模擬結(jié)果變化趨勢相同,在其他土地類型轉(zhuǎn)化區(qū)內(nèi),兩個(gè)模型模擬結(jié)果趨勢存在差異。RUSLE對坡度更敏感,而PESERA對植被覆蓋更敏感,二者模擬結(jié)果的差異(RUSLE結(jié)果PESERA結(jié)果)隨坡度增加而增加。PESERA模型需要改進(jìn)以更好地描述黃土高原陡坡土壤侵蝕過程,而RUSLE需要優(yōu)化植被對土壤侵蝕影響的描述。
【圖文】：

1 引言格計(jì)算器功能，并輸出 RUSLE 模型的的土壤侵蝕空間分布圖；PESERA 模型運(yùn)行：設(shè)置相關(guān)的參數(shù)，輸入預(yù)處理結(jié)果得到 128 個(gè)參數(shù)，，并運(yùn)行模型代碼，得到 PESERA 模型下的土壤侵蝕空間分布圖。再次，基于土地利用/覆被變化圖和 RUSLE 和 PESERA 模擬結(jié)果，分別分析了1990-2011 年土地利用/覆被變化下的土壤侵蝕效應(yīng)，并對比分析兩個(gè)模型的模擬值。最后，對本研究所完成的工作和已取得的成果進(jìn)行討論，同時(shí)總結(jié)，提出了進(jìn)一步需要解決的問題和接下來的研究方向。

本研究以皇甫川流域?yàn)檠芯繀^(qū)，開展土地利用/覆被變化分析和土壤侵蝕模擬工作�；矢Υ饔蛭挥邳S土高原北部，地處多沙粗沙區(qū)，，為黃土高原土壤侵蝕最嚴(yán)重的流域之一[10]。本章將系統(tǒng)介紹皇甫川流域氣候、地形、土地利用/植被覆蓋、土壤、水土流失和生態(tài)恢復(fù)等情況，闡述土地利用/覆被變化分析方法、RUSLE 和 PESERA 模型的基本原理，說明本研究數(shù)據(jù)來源及模型輸入?yún)?shù)獲取方法等，為論文后續(xù)工作的開展奠定方法和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。2.1 研究區(qū)概況皇甫川流域（E110.3°～111.2°、N39.2°～39.9°）地跨鄂爾多斯高原與黃土高原，海拔 1000～1400m（圖 2.1）。它位于黃河中游河口鎮(zhèn)—龍門區(qū)間的上段，是晉陜峽谷北部的一級支流，發(fā)源于內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾旗北部點(diǎn)畔溝，經(jīng)準(zhǔn)旗的納林、沙填至陜西府谷道堍坪匯入黃河。全長 1251km，流域面積 3246 平方公里。皇甫川流域水系主要由干流納林川和支流十里長川組成。該流域目前受到人類資源開發(fā)影響較小，土壤侵蝕等災(zāi)害主要受控于自然因素，是黃土高原的一個(gè)典型流域。
【學(xué)位授予單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S157

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2680353