【摘 要】
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地形是土壤侵蚀关键影响因子之一,一方面地形通过影响土地利用类型和植被盖度分布进而影响土壤侵蚀的分布。另一方面,DEM(Digital Elevation Model)数据的分辨率深刻地影响着参与土壤侵蚀计算地形因子提取的质量,不同部门和研究人员采用不同精度地形数据进行土壤侵蚀计算得到了不同的计算结果,严重影响了对区域土壤侵蚀情况的准确判断。地形与土壤侵蚀之间这种复杂的作用关系已成为理论研究与实践工
【基金项目】
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国家重点研发计划项目; 国家自然科学基金项目;
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地形是土壤侵蚀关键影响因子之一,一方面地形通过影响土地利用类型和植被盖度分布进而影响土壤侵蚀的分布。另一方面,DEM(Digital Elevation Model)数据的分辨率深刻地影响着参与土壤侵蚀计算地形因子提取的质量,不同部门和研究人员采用不同精度地形数据进行土壤侵蚀计算得到了不同的计算结果,严重影响了对区域土壤侵蚀情况的准确判断。地形与土壤侵蚀之间这种复杂的作用关系已成为理论研究与实践工作中亟需厘清的重要问题。本文以大凌河流域为研究对象,应用Arc GIS和LS-TOOL对研究区坡度、坡长、坡向等地形因子进行提取,分析地形对土地利用、植被盖度及其对土壤侵蚀分布的影响。同时,在流域内选取大中小3个坡度区获得不同精度地形数据,利用CSLE(Chinese Soil Loss Equation)模型和WEPP(Water Erosion Prediction Project)模型计算土壤侵蚀量,探究不同坡度区DEM精度对土壤侵蚀计算的影响。研究发现,大凌河流域随坡度的增加土地利用由“耕地—林地”向“林地—草地”转变,农耕地主要分布在坡度<6°的平缓地形区域,大于此坡度时林草地处于优势位。植被覆盖随坡度增大呈先增大后减小的趋势,并在6~15°范围内达到最大值;林地主要分布在土壤水分含量相对较高的阴坡上,植被盖度也在阴坡达到了峰值,耕地等地类在阳坡上的优势位明显;在人类开发利用程度较高的区域土壤侵蚀严重,造成坡长截短、地形破碎,表现为<200 m坡长上土地利用类型比较丰富。近年来随着土壤侵蚀林草措施治理强度的提高,也表现出在原来侵蚀严重的破碎坡面目前植被盖度也比较高。从地形梯度上来看,耕地、建设及交通用地、河湖库塘等地类多集中于低梯度区域,林草地则分布在高梯度区域;土壤侵蚀受土地利用和植被盖度影响较大,侵蚀高值区主要分布在坡度相对较大的耕地和低覆盖林草地区域。DEM数据应用于模型计算时发现,分辨率越低时对地形的概括程度越强,低分辨率使陡坡区域出现平缓化现象,坡度向中等级集中,同时坡长出现短坡向中长坡延伸现象。不同分辨率地形数据应用于CSLE模型计算发现,2 m分辨率DEM数据条件下土壤侵蚀量计算结果与实际侵蚀量最为接近,表明该分辨率能够基本反映地形特征,对地形地貌表达效果良好,适用于CSLE模型计算时地形参数提取,DEM数据精度进一步提高对侵蚀量计算精度提高效果不明显。WEPP模型更适用于坡度<15°的相对平缓坡度区,当坡度>15°坡度时该模型土壤侵蚀计算结果相对较差。论文阐明了大凌河流域地形与土地利用和植被盖度间的影响关系,为大凌河及其他相似流域土地合理布局提供了理论参考依据;论文提出的2 m分辨率地形数据更有利于CSLE模型土壤侵蚀计算精度的提高,以及WEPP模型更适用于坡度<15°范围的研究结论,对相关模型地形数据选择及适用范围具有重要的参考价值。
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