陕北黄土丘陵沟壑区土壤侵蚀驱动机制分析及其稳定性评价

发布时间：2020-11-01 19:56

　　 黄土高原地区农业生产主要以粮食生产为主,但由于区域内自然环境条件的制约,原本贫瘠的土壤及稀疏的地表植被覆盖使得区域内土壤及其组成物质缺乏保护。与此同时随着人口日益增多、农田不断开垦,使得区域内植被覆盖不断减少,土壤稳定性不断降低,粮食增产空间持续缩小。进而使得区域内形成土壤肥力下降→粮食产量下降→扩大种植面积→毁林开荒→水土流失→土壤肥力下降的恶性循环,并最终致使区域水土流失加剧,生态环境持续恶化。陕北黄土丘陵沟壑区位于黄土高原腹地,横跨黄河干流峡谷两侧,是陕北黄土高原的主体部分。区域总面积约为3.25万平方公里,占陕西省土地面积的15.8%。区域内地形破碎,沟壑纵横,是黄河中游水土流失最严重的地区之一。此外由于人口过快增长引起的毁林毁草、开荒种地,造成土壤侵蚀加剧、生态环境恶化,导致区域内生态环境脆弱,生态经济恶性循环,使得这一区域长期处于贫困、落后的状态。同时陕北黄土丘陵沟壑区作为陕西省“粮仓建设”的重点区域,近年来实施了大规模的土地整治工程。因此迫切要求针对土地整治项目实施区域的土壤稳定性进行评价。通过对已有黄土高原土壤侵蚀相关研究成果进行梳理,发现已有研究内容多专注于对土壤侵蚀机理与过程的模拟和分析,对于影响土壤侵蚀的影响因子影响力大小及因子之间的作用机制相关研究较少。且已有的对于土壤侵蚀的测定也更多的是基于土壤侵蚀方程进行测算,忽略了不同区域内影响土壤侵蚀的因子影响程度可能存在较大的差异。基于已有的土壤侵蚀研究成果,利用土壤侵蚀程度作为土壤稳定性的主要度量依据,借助主成分分析及地理探测器等分析方法,建立土壤稳定性评价指标体系,应用GIS空间分析方法,快速有效地对影响土壤稳定性的因子评估打分并进行制图。通过构建评价体系,利用GIS空间分析,对陕北黄土丘陵沟壑区土壤稳定性进行评价,形成土壤稳定性评价专题图。研究结果可为研究区水土保持研究及相关项目的实施提供参考,为土地整治项目的论证与实施提供理论依据,同时为区域内滑坡、泥石流等地质灾害重点监测及防治提供依据。基于地理探测器及主成分分析结果对陕北黄土丘陵沟壑区土壤侵蚀空间分异及其驱动机制进行研究,对造成土壤侵蚀的因子影响力大小进行分析,并对影响因子之间的相互作用机制进行研究。确定了具有统计学意义的土壤侵蚀主导驱动因素,同时也研究了人口、土地利用类型及GDP等因素随着时间变化时对于土壤侵蚀的影响力大小,总结了随着时间的变化驱动因素对于土壤侵蚀影响力的变化规律。主要结论如下:1.陕北黄土丘陵沟壑区土壤侵蚀程度主要为水力侵蚀且存在明显的空间差异。土壤侵蚀现状分析结果显示,陕北黄土丘陵沟壑区土壤侵蚀主要为水力侵蚀,依据中华人民共和国行业标准(《土壤侵蚀分级分类标准》SL190-96)将侵蚀程度划分为六级,依次是微度、轻度、中度、强度、极强度和剧烈。土壤侵蚀存在显著地空间差异性,南部土壤侵蚀程度较小,北部地区土壤侵蚀剧烈,中西部地区土壤侵蚀较强烈。2.植被覆盖度的增加及城镇化程度的提高对土壤侵蚀变化存在显著的影响。基于土地利用数据统计研究区各类用地面积变化情况发现,林地及草地面积占比呈现逐年上升趋势,说明林草地等生态用地面积占比与土壤侵蚀的严重程度呈负相关关系,林地、草地及水域等生态用地面积占比的提升有助于提高区域土壤抗侵蚀能力。同时发现虽然研究区内人口和GDP不断增长,但是由于城镇化的推进使得人口分布和经济产出在空间上愈加聚集,使得其对于区域生态环境保护和可持续发展也表现出显著地正向效应。3.陕北黄土丘陵沟壑区土壤稳定性总体偏低且空间上存在显著地差异。陕北黄土丘陵沟壑区土壤稳定性总体偏低,土壤抗侵蚀能力较弱,低植被覆盖区域在强降水作用下极易导致严重的土壤侵蚀并可能引发滑坡、泥石流等地质灾害。同时评价结果显示,区域内土壤稳定性存在明显的空间差异性,形成了东部佳县、绥德、延川一带的不稳定区,子洲、安塞为中心的中部相对稳定区,吴起、宝塔区为主的西部、南部较稳定区。通过分析发现研究区内地形因子的空间分布较均匀,无明显的空间地域差异,而降水数据和土地利用数据则呈现出较强的空间分异性,区域差异显著;对比发现土壤稳定性评价结果的空间分布模式与降水数据及土地利用数据的空间分布模式存在较大的相似性。
【学位单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S157
【部分图文】：

图 1.1 知网中土壤侵蚀相关文献数量变化趋势表 1.1 知网中土壤侵蚀相关文献数量年份 中文文献 英文文献 年份 中文文献 英文文献1953 3 1 1990 113 41954 2 1 1991 114 121956 1 1 1992 122 81957 2 4 1993 133 111958 1 0 1994 155 51959 0 6 1995 159 261960 1 6 1996 181 251961 1 4 1997 196 341962 0 1 1998 180 501963 1 0 1999 218 711964 2 3 2000 234 401965 3 0 2001 307 511966 0 1 2002 352 461967 0 2 2003 363 851974 1 0 2004 395 60

图 3.1 研究区位置及高程示意图3.2 社会经济条件分析陕北黄土丘陵沟壑区共包含陕西省榆林市及延安市所下辖的 2 区 12 县，因此对延安市及榆林市相关社会经济状况及研究区所涉及的相关区县的社会经济情况予以说明。同时借助 GIS 空间分析手段，对研究区内各县区的人口及社会生产总值进行空间制图表达。由图可知研究区内 GDP 总量在空间上呈现西部县区高于东部县区，南部县区高于北部县区的特点；人口在空间分布上呈现中部最高且东部高于西部的特点。

长安大学硕士学位论文22图 3.1 研究区位置及高程示意图3.2 社会经济条件分析陕北黄土丘陵沟壑区共包含陕西省榆林市及延安市所下辖的 2 区 12 县，因此对延安市及榆林市相关社会经济状况及研究区所涉及的相关区县的社会经济情况予以说明。同时借助 GIS 空间分析手段，对研究区内各县区的人口及社会生产总值进行空间制图表达。由图可知研究区内 GDP 总量在空间上呈现西部县区高于东部县区，南部县区高于北部县区的特点；人口在空间分布上呈现中部最高且东部高于西部的特点。
【参考文献】

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本文编号：2866013