论文部分内容阅读
东北黑土区因其独特的自然条件和资源优势,是我国重要的自然生态区和粮食生产区。然而随着人类集中过度垦殖及其他不合理生产经营活动的影响,生态脆弱性逐渐显现,水土流失日益加剧,主要表现为侵蚀沟的快速发育,侵蚀沟治理迫在眉睫。掌握典型东北黑土区沟蚀现状、成因,并探究科学系统的防治对策,对于黑土区耕地保护、促进土地可持续利用,形成良好的生态环境系统,促进区域经济可持续发展和社会稳定具有重要作用。本文基于RS和GIS技术,选取位于典型东北黑土区腹地的黑龙江省拜泉县作为研究区,利用2005年空间分辨率为2.5m的SPOT5遥感影像和2020年2m分辨率的高分一号遥感影像为基础数据源,对县域全范围进行了侵蚀沟空间分布数据提取。以此为基础分析拜泉县从2005年到2020年侵蚀沟数量变化及其裂度时空演化特征,并对侵蚀沟成因、危害性及防治分区进行研究,主要研究内容及结论如下:(1)侵蚀沟时空分布特征。(1)拜泉县侵蚀沟长度和面积均呈增加趋势,15年间侵蚀沟长度由1170.81 km增长到1326.33 km,新增155.52 km,年均增长10.37 km;侵蚀沟面积由23.74 km2增长到29.28 km2,增加了5.54 km2,年均增加0.37 km2。(2)2005年和2020年拜泉县侵蚀沟裂度空间分布整体上呈现东高西低、北高南低的空间格局,研究区东北部和东南部沟蚀明显增加,并呈现连片趋势。(3)从乡镇层面来看,拜泉县各乡镇侵蚀沟裂度呈由西向东增加格局,且大部分乡镇侵蚀沟裂度增加,侵蚀程度加重;从村级层面来看,拜泉县村级单元侵蚀程度呈现出由西南向东侧和北侧逐渐加剧状态,其中东侧侵蚀更为严重,15年间绝大多数村域侵蚀程度加重。(2)侵蚀沟发育扩张影响因素。(1)高程上,侵蚀沟裂度随海拔的增加先逐渐加剧后降低,位于260~290 m范围内侵蚀程度最严重;(2)坡度上,侵蚀沟裂度在0°~15°范围内逐渐增大,在8°~15°范围内裂度值最大,15°后降低;(3)坡向上,拜泉县侵蚀沟裂度的坡向分异特征表现为阳坡>半阴坡>半阳坡>阴坡>平地,即靠南坡向侵蚀沟裂度及其增幅大于靠北方向;(4)地貌类型上,拜泉县侵蚀沟主要发生在分布面积较大的河流高阶地和高台地地貌,二者侵蚀程度最为严重;(5)地质岩性上,研究区三种地质层分布面积比约为嫩江组:低漫滩堆积层:洪积、冲积层≈1:2:41,而2020年裂度比值约为8.5:1:3.2;(6)土壤类型上,黑土和草甸土侵蚀沟发育都很明显,其中黑土抗蚀性能力最弱,侵蚀程度最为严重,黑钙土相比侵蚀程度较低;(7)从降雨来看,侵蚀沟裂度随着降雨侵蚀力的增加呈先升高后下降趋势,年均降雨侵蚀力在4584.13~4720.02 MJ·mm/(hm2·h·a)区间时,侵蚀沟裂度与增幅均达到最大;(8)距离河流远近上,整体上随着距离变远侵蚀沟面积及裂度下降,但在距离1000~1500 m内出现侵蚀程度反弹现象。人为因素角度,无论是居民点距离因素还是道路距离因素,整体上侵蚀沟面积和裂度随着距离增大表现为先增加后减少的趋势。利用二元变量分析方法发现,对沟壑侵蚀促进最大的类型是8°~15°的坡度值(WI>1)和地质为嫩江组(WI>0.9);而对沟壑抑制作用较为显著的要素是地貌类型的河流低台地(WI<-2.1)和距河流距离介于4500~5000 m(WI<-2.2)。(3)侵蚀沟现实危害与分区防治对策。基于不同乡镇单元的自然地理环境及侵蚀沟对居民点、道路、耕地、林地和草地5种重要地类危害程度的差异,通过综合评价将侵蚀沟防治区域划分为高裂度高危害治理区、低裂度防治区和防范保护区3个区域,提出综合性防治对策:(1)高裂度高危害治理区:防治策略以治理为主,防范为辅。治理工作重点是在居民点周围采取工程措施筑牢“拦水-蓄水-排水”的防水蚀系统,对耕作区进行休耕轮作防止黑土层持续变薄,其次是在大型稳定侵蚀沟周围营造防护林等。(2)低裂度防治区:采取防范和治理相结合的防治策略。治理上以危害较大的发展型侵蚀沟作为重点,对坡耕地进行横坡改垄和坡地梯田改造,对小型发展型侵蚀沟进行填埋复垦,种植灌木封沟育林,林地侵蚀沟以自然恢复为主,在沟道两侧栽种人工植被等。保护上对坡耕地调整种植模式,对稳定侵蚀沟可以改耕作类型为水田,以此巩固沟道和实现土地利用与保护。(3)防范保护区:防治策略是预防和保护相结合。保护并扩大现有林地、草地资源,并以植被建设为重点,做好植被屏障,预防侵蚀沟发育和扩张。避免开垦土层偏薄、坡度较高且距离河流水系较近易产生侵蚀沟的区域,对坡耕地可以有规律间隔分带种植地埂植物,形成固水固土保护带等。