大興安嶺地區(qū)土壤侵蝕動態(tài)研究.pdf

1、當今，水土流失已經(jīng)躋身于全球化的環(huán)境問題前列，在很多國家都造成了嚴重的災害。各國學者紛紛對水土流失的機理和過程進行研究，并提出在水土流失的控制中，森林和植被有著重要的作用。大興安嶺地區(qū)分布著我國僅有的寒溫帶針葉林，同時大興安嶺境內(nèi)分布著黑龍江和松花江等水系及其支流，是我國非常重要的水源涵養(yǎng)區(qū)域。大興安嶺地區(qū)對東北區(qū)域的生態(tài)平衡能起到穩(wěn)定的作用，還對東北亞地區(qū)以及我國的生態(tài)建設有重大功能。同時，該區(qū)也因為它是商品糧和畜牧業(yè)等產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)基地

2、，而對東北、華北及全球的氣候起到了不可取代的天然屏障保護作用。最初，大興安嶺地區(qū)森林生長密集，隨著森林不斷被采伐，加之人口增加，森林采伐過度，導致疏林地及低產(chǎn)林數(shù)量陡增，此外，大興安嶺地區(qū)又不斷發(fā)生火災，采礦，墾荒，道路建設頻頻皆是，致使生態(tài)環(huán)境每況愈下，降水集中區(qū)域，土壤侵蝕日益嚴重。本研究在大興安嶺土壤侵蝕日趨嚴重的背景下，將大興安嶺地區(qū)的歷史降雨資料、多源遙感數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、外業(yè)調(diào)查資料等有機整合起來，采用多學科交叉與滲透

3、、多技術(shù)手段融合，以修訂的通用水土流失方程RUSLE為模型，研究RUSLE模型中各因子的提取方法，利用ArcGIS進行降雨數(shù)據(jù)空間插值方法對比研究，基于公里網(wǎng)格對大興安嶺地區(qū)2000年～2010年大興安嶺地區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)的土壤侵蝕量進行模擬，并分析其空間分布的動態(tài)變化，并基于DEM、地形位指數(shù)及重心轉(zhuǎn)移理論對大興安嶺地區(qū)2000年到2010年的土壤侵蝕進行時空變化分析，利用編程語言開發(fā)大興安嶺地區(qū)土壤侵蝕評價系統(tǒng)。旨在為大興安嶺地區(qū)土壤

4、侵蝕防治提供可靠依據(jù)和科學指導，對森林資源的水土保持、恢復與可持續(xù)經(jīng)營提供理論支撐。本研究取得以下主要結(jié)論和成果:
　　1、探討了TM數(shù)據(jù)的收集及處理過程，包括幾何校正、輻射定標、大氣校正、太陽高度角校正及多時相輻射歸一化處理和圖像拼接處理過程。研究大尺度問題時需要多期不同時相的遙感數(shù)據(jù)的輻射歸一化，這是正確利用遙感信息的基礎(chǔ)工作。
　　2、探討了氣象數(shù)據(jù)的收集和處理過程，針對海量日降雨數(shù)據(jù)編寫VBA程序進行處理，并通過建立

5、回歸模型增加點密度的方式使降雨量數(shù)據(jù)覆蓋大興安嶺研究區(qū)。
　　3、利用大興安嶺地區(qū)及其周邊18個氣象站點的日降雨資料，基于IDW，SPLINE，OK，OCK等4種空間插值方法，對研究區(qū)的降雨量進行年尺度和月尺度的空間插值模擬與交叉檢驗。交叉檢驗結(jié)果顯示，在所有的插值方法中，優(yōu)劣排序為OCK＜ OK＜SPLINE＜IDW，OCK方法的空間插值效果好于其他幾種方法。從4種方法對2007年的月降雨數(shù)據(jù)插值結(jié)果來看，6-9月的插值結(jié)果的不

6、確定性要遠遠小于11-3月?；谄胀▍f(xié)克里格方法對大興安嶺地區(qū)4個及其周邊14個站點進行多年平均降雨量插值，得到研究區(qū)多年平均降雨空間分布特征，大興安嶺地區(qū)的年降雨量在358～462mm之間，強降水中心在呼瑪縣南部，其最大值為462mm，降水的低值區(qū)漠河縣西部，年降水量為358mm。
　　4、利用ArcGIS提取柵格圖的NDVI植被指數(shù)與相關(guān)的坡度、坡向、海拔等地理信息以建立遙感信息定量化模型反演植被蓋度。
　　5、通過系統(tǒng)

7、回顧土壤侵蝕因子的計算方式，并根據(jù)大興安嶺地區(qū)的地理區(qū)域特征和數(shù)據(jù)獲取條件，選擇適宜大興安嶺地區(qū)土壤侵蝕因子的定量計算方法，并對相關(guān)方法進行適當調(diào)整。本研究最后采用根據(jù)研究區(qū)土壤類型結(jié)合現(xiàn)有研究資料的方法確定了土壤可蝕性因子K值，采用月雨量R值估算模型確定了降雨侵蝕力因子R值，采用基于RS與GIS的植被蓋度反演模型確定了覆蓋與管理因子C值，采用基于非累積流量計算LS的方法確定了坡度坡長因子LS值，采用Wener經(jīng)驗公式法確定了水土保持措

8、施因子P值。通過與以往的研究資料進行對比發(fā)現(xiàn)上述各因子的計算模型獲取的結(jié)果可靠，適用于大興安嶺地區(qū)各因子獲取。
　　6、基于RUSLE模型，對大興安嶺地區(qū)2000年和2010年二期的土壤侵蝕狀況進行了定量評價，并通過地形位指數(shù)和空間重心轉(zhuǎn)移模型等理論，對大興安嶺地區(qū)11年間土壤侵蝕在時空上的演變規(guī)律進行揭示。研究結(jié)果表明:2000～2010年間，大興安嶺地區(qū)的土壤侵蝕量總體上呈上升趨勢，主要表現(xiàn)在微度土壤侵蝕的面積減少了3929.

9、37km2，輕度侵蝕的面積增加了3911.65km2，其他幾種侵蝕強度類型沒有明顯變化。整體上看，微度侵蝕面積的減少量與輕度侵蝕面積的增加量數(shù)量相當，因此該區(qū)域土壤侵蝕的總量在增加。地形因子對大興安嶺地區(qū)土壤侵蝕強度的時空分布的約數(shù)作用非常明顯，各土壤侵蝕強度類型在地形梯度上打的分布格局呈顯著變化。在2000～2010的11年間，微度侵蝕在地形位上有收縮趨勢，而輕度侵蝕在地形位上有擴張的趨勢，其他幾類侵蝕在地形位上變化不明顯，說明在這1

10、1年間，大興安嶺地區(qū)的優(yōu)勢土壤侵蝕類型從微度侵蝕向輕度侵蝕轉(zhuǎn)化。2000年至2010年間，除了微度侵蝕向東南一帶擴張以外，其他幾類土壤侵蝕強度的重心都向西北部發(fā)生偏移，但是偏移的具體角度和偏移距離不盡相同。其中微度土壤侵蝕偏移的距離最短為1.98km，而中度土壤侵蝕偏移的距離最長為29.22km，輕度土壤侵蝕次之為25.11km。大興安嶺地區(qū)的中度以上土壤侵蝕都集中在東南部，該區(qū)域土壤侵蝕面臨巨大壓力，應加強管理，制定相應的水土保持措施