基于GIS和MIC法的广西土壤侵蚀区划研究

发布时间：2020-04-17 19:11

【摘要】：水土流失是我国生态环境问题关注的重点,其驱动因素的识别是有效防控水土流失的关键,也是保障区域“绿水青山”的基础。相关性分析是探寻区域水土流失关键驱动因子常用的方法,但以往的研究主要利用线性相关模型找出了与水土流失呈线性相关的驱动因子,并以此作为水土流失防控的依据。但水土流失是一个复杂的非线性过程,其与驱动因子间的关系不仅为线性关系,还包括大量非线性关系,但限于模型方法限制,以前非线性关系并未得到重视和研究。最大信息系数(The Maximal Information Coefficient,MIC)是发掘多种不同类型相关关系的一种有效手段,具有广泛(Generality)性和均匀性(Equitability),有利于揭示两变量之间相关性,对于系统揭示土壤侵蚀的驱动因素具有重要作用。基于此,本文引入最大信息系数法,以小流域为基本单元,选取33个自然和人为因素指标,构建小流域基础指标体系库,对广西土壤侵蚀的驱动因子进行了系统解析,得到的主要研究成果如下:(1)基于西南土石山区土壤流失方程(SWCSLE)评估了结果发现,2015年土壤侵蚀面积为25175.58Km~2,占全区总面积的10.59%,年土壤侵蚀量为3222.76万t,平均侵蚀模数为135.51t/(Km~2?a)。土壤侵蚀强度分为6个等级,分别占总面积的89.37%(微度)、7.18%(轻度)、2.45%(中度)、0.61%(强烈)、0.29%(极强烈)、0.1%(剧烈),全区以轻度侵蚀为主。在岩溶区小流域主要是轻度侵蚀,而非岩溶区小流域以微度侵蚀为主。土壤侵蚀严重指数分为4个等级,以不严重为主,而后依次是较严重—严重—极严重,分别占总小流域条数的86.1%(不严重)、10.71%(较严重)、3.15%(严重)、0.04%(极严重)。土壤侵蚀危险性分为5个等级,分别占总面积的89.02%(无险型)、8.69%(轻险型)、1.78%(危险型)、0.32%(极险型)、0.19%(毁坏型),以无险型为主。土壤侵蚀主要在岩溶区。9631条小流域中,微度、轻度、中度侵蚀的小流域分别有6577条、2808条、246条。(2)基于最大信息系数(The Maximal Information Coefficient,MIC)法定量化分析全区、岩溶区和非岩溶区土壤侵蚀与指标之间的相关性,以及定量化分析指标之间的相关性程度,采用社会网络分析法Ucinet构建指标相关系网络图。结果表明:不同区域土壤侵蚀影响因素具有差异性。在全区自然因素是土壤侵蚀的主要影响因素,坡耕地是土壤侵蚀关键的人为驱动因素。在岩溶区土壤侵蚀主要受自然因素喀斯特占比、地形坡度的影响,其MIC值均大于0.15以上,而后依次是坡耕地等人为因素的影响,而气候的影响并不明显。在非岩溶区土壤侵蚀受自然因素和人为因素的综合影响,其中植被和气候是非常重要的自然影响因素,坡耕地、土地利用程度和人口分布是主要的人为驱动因素。指标相关关系中,喀斯特占比、石漠化面积、碳酸盐岩出露率、裸岩率和未利用地指标,年降雨量和降雨侵蚀力指标,具有极强的相互关系。(3)基于流域划分将全区划分为7个一级子区,采用最大信息系数法定量化分析一级子区土壤侵蚀与指标之间的相关性,结果表明:西江流域区(Ⅰ区),自然因素是土壤侵蚀的主要影响因素,受喀斯特占比最明显,而后是植被和气候的影响,土地垦殖率、人口分布和第二生产值(GDP2)是重要的人为因素;郁江流域区(Ⅱ区),土壤侵蚀受自然因素和人为因素的综合影响,喀斯特地貌、地形起伏度和气候是较为重要的自然因素,坡耕地、土地垦殖率和人口分布是主要的人为驱动因素;柳江流域区(Ⅲ区),自然因素是主要的土壤侵蚀影响因素,受自然因素喀斯特占比、高程、植被的影响较为明显,土地垦殖率、坡耕地等农业结构是主要的人为驱动因素;北部湾入海流域区(Ⅳ区)土壤侵蚀受自然因素和人为因素的综合作用的影响,其中气候、植被是极为重要的自然驱动因素,人口分布、坡耕地是较为重要的人为因素;南盘江流域区(Ⅴ区),人为因素是土壤侵蚀的主要影响因素,受土地利用程度以及农用地类型的影响较为明显,喀斯特占比、植被和气候是主要的自然驱动因素;湘江流域区(Ⅵ区),在喀斯特地貌的影响下,人为因素是土壤侵蚀的驱动因素,受土地利用程度以及农业用地结构的影响较为明显,其次是植被的影响;红河流域区(Ⅶ区),在喀斯特地貌的影响下,人为因素是土壤侵蚀的主要影响因素,受坡耕地、旱地面积以及土地利用程度的影响较为明显,气候和地形起伏度是较为重要的自然因素。(4)在一级子区土壤侵蚀影响因素分析的基础上,结合广西地理环境与社会经济情况,选取土壤侵蚀面积和3-4个指标采用自然断点法和GIS空间叠置法将全区划分为45个土壤侵蚀二级子区。为广西水土流失的治理和防护提供参考,以及对广西生态文明建设和社会经济可持续发展具有重要的意义。
【图文】：

技术流程

技术流程图

分布图,分布图,食品支出,生活费

耕地面积向西北方向逐渐减少。在桂东南方向上，农业种植品种丰富，以水稻、甘蔗和果园为主，临海区域农业结构以耕地为主。以西北方向上，农业种植以甘蔗、玉米、土豆等为主，部分园地主要分布在百色市。以北方向上即桂林市，农植主要以果园为主，是广西园地分布较为集中区域，种植着大量甘果。由农业分布情知，农业结构受地形地貌以及降雨的影响较为明显，呈现明显的地带性。.1.6 社会经济2015 年底，广西人口数量达到 5518 万人，常住人口 4796 万人，其中农村人口数量567 万人，人口数量主要分布在贵港市、梧州市、玉林市、钦州市、南宁市和北海市，分布特征是由桂东南方向以西北方向逐渐减少；生产总值（GDP）达到 16803.12 亿元一产业、第二产业和第三产业增加值分别为 2565.45 亿元、7717.52 亿元、6520 亿元别占总产值的 15.27%、 45.93%、38.8%。农村人均纯收入 9022.64 元、人均生活费支266.51 元（其中食品支出 2660.41 元），城镇人均可支配收入 26737 元、人均生活费支5540.46 元（其中食品支出 6173.97 元）。2015 年常用耕地面积 4276.73km2，有效灌溉 1539.136km2，农作物总播种面积 6155.211km2，粮食产量为 1541.16 万吨，甘蔗产量504.87 万吨，，油料产量 64.91 吨，蔬菜产量 2732.41 万吨，园林水果产量 1369.17 万吨
【学位授予单位】：广西师范学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S157.1

【参考文献】