黑龙江省拜泉县侵蚀沟分布的时空格局及影响因素研究

发布时间：2017-08-08 16:22

  本文关键词：黑龙江省拜泉县侵蚀沟分布的时空格局及影响因素研究

  更多相关文章： 黑土区 GIS技术 侵蚀沟 空间格局 地形分异规律

【摘要】：黑土区是我国的重要商品粮生产基地,黑土区的粮食生产总数量可以说关系到中华人民共和国(全中国)尺度粮食市场供应的动态平稳运行,因此,该区在保障国家粮食安全、落实国家粮食安全战略方面具有不可替代的作用,素有中国粮食生产“稳压器”的美称。东北黑土地区较为适宜的温带大陆性气候、充沛的降水量、足够的光温生产潜力使得表层20cm范围内土壤有机质含量高、土质较为肥沃、适合农业发展。然而,一直以来较为粗放的生产经营模式、注重产量忽视投入成本、重利用轻培肥等掠夺式经营导致单位面积耕地有机质含量、土壤微生物活性不断降低,加之黑土区范围内城市化与工业化的快速发展、人口规模的不断增加、居民生活质量的不断提升和城市功能品味的不断抬升等因素,使得建设用地不断扩张,耕地资源流失严重,区域气候环境与生态功能受到人为干扰不断增加,进一步导致黑土区自然植被覆盖降低,土壤生长环境日渐下降,部分耕地区甚至出现退耕现象,黑土资源的可持续性受到严峻挑战。在黑龙江省,黑土区分布广泛,单位面积较高的粮食产量对巩固和提升该省粮食战略具有战略性意义。而侵蚀沟作为一种影响耕地质量的重要因素,其迅速发展剥夺地表、蚕食耕地,严重降低耕地的品质。明晰黑土区侵蚀沟总量与空间分布格局,理清侵蚀沟变化与高程、坡度等自然状况的关系,对于了解侵蚀沟发展过程,制定有效的治理措施,提升黑土地区耕地资源的土壤禀赋,持续稳定全国尺度粮食供给量具有重要作用。黑龙江省——拜泉县地理位置位于小兴安岭与松嫩平原的交汇区,地势东北高西南地,位于黑土区土质肥沃地带,其耕地侵蚀沟发展历经了自然发育阶段、人为干扰恶化阶段、侵蚀沟整治阶段,具有鲜明的阶段性,这对于研究黑土区侵蚀沟的发生、发展及其对生态环境的影响具有代表性。本文以东北地区黑龙江省境内,东北部的拜泉县为研究范围,基于RS和GIS技术手段,采用SPOT、高分一号等高分辨率卫星遥感数据源,开展侵蚀沟的动态变化定量分析,从侵蚀沟空间格局变化、地形分异规律以及影响因素分析方面进行初步探讨,以期为后续该区域相关研究奠定基础。本文主要内容及结论如下:(1)从2008年到2013年研究区侵蚀沟数量增加显著,由2502条增加到3712条,年均增幅约为15条,总长度由6.42×10~6m增加到8.59×10~6m,平均沟长由2565.2m减小到2314.62m。但各乡镇侵蚀沟数量具有差异性,兴农镇的侵蚀沟数量增幅最大,其次是兴华乡,丰产乡、大众乡、上升乡,与之形成鲜明对比,三道镇、爱农乡、富强镇、新生乡、兴国乡侵蚀沟数量降低;从侵蚀沟密度变化看,各乡镇略有差异,侵蚀沟密度变化最大的是兴农镇,其次是兴华乡,与之相反,国富镇与兴国乡具有减小趋势,侵蚀沟密度基本恒定的为爱农乡、富强镇、三道镇;侵蚀沟吞噬耕地面积变化(1442.61hm~22-1502.45hm~22),损毁耕地面积变化(2320.33hm~22-3132.19hm~22),二者具有同向增长情形,然区域差异明显,吞噬耕地最为严重的是拜泉县兴华乡,损毁耕地最为严重的是兴农镇,吞噬耕地增加比率为0.42%,损毁耕地增加比率为1.15%,国富镇吞噬耕地损害最小,吞噬耕地减小比率为0.74%,损毁耕地减小比率为0.33%;侵蚀沟在耕地之中分布居多,对耕地的损害尤为严重。通过时间节点界定2008年和2013年,侵蚀密度分别为1486.94m/km~2和2150.81m/km~2(耕地),侵蚀密度分别为165.96m/km~2和173.83m/km~2(草地),侵蚀沟密度都有减小趋势(其他地类)。土地利用结构对侵蚀强度有明显的影响,伴随耕地面积的增加和林地、草地面积的减少加速了侵蚀沟的发育。(2)根据本文研究,侵蚀沟的水平与垂直分异特征与坡向、高度、坡度有关。2008-2013年,侵蚀沟在垂直方向上具有层状分布规律,同时,侵蚀沟的密度具有同向变化趋势,即:随海拔高度的增加均呈现先增大后减小的“V”型趋势,在高度值介于250-260m时,侵蚀沟的密度变化出现最大峰值,说明在这一海拔区域土壤的敏感程度达到最大值,环境比较脆弱,该高度作为侵蚀强弱的一个转折点,在这一海拔区域,生态保护需受重视。从时间序列变化中,海拔低于230m侵蚀沟密度基本保持不变,高于230m随海拔高度的增加,两条曲线距离越来越远,密度变化不断增大;2008-2013年,侵蚀沟密度具有同向变化特征,随坡度的增加表现为先增后减的变化走向,以抛物线形式存在。在3°-4°坡上出现峰值,密度分别为370.64m/km~2和572.80m/km~2。在0°-4°坡度区间,侵蚀沟密度增长速度2013年大于2008年,在4°-6°坡度区间,侵蚀沟密度减小速度2013年大于2008年,在6°坡度区间,2008年与2013年侵蚀沟密度变化基本相同。在5°的坡度区间,侵蚀沟密度逐渐减小,两条曲线相近,侵蚀沟密度变化趋近于0,表明此海拔区间侵蚀沟的形成与变化更多的受到坡长、汇水面积、坡面形态的影响,而不是坡度;2008-2013年,侵蚀沟密度在八个坡向上变化的差异明显。除东坡与东北坡外,其余坡向侵蚀沟都有明显增加的趋势,西坡与西南坡增幅更为显著。侵蚀沟密度具有由东部向西部转移的趋势,而且阳坡大于阴坡,南坡大于北坡,西南坡大于西北坡。(3)文中利用SPSS20平台,对高程、坡度等地形指数进行相关性分析,结合土地利用数据探究单一地形因素对侵蚀沟密度变化的影响。结果表明,侵蚀沟密度变化与海拔高度、地面坡度密切相关。2008年和2013年侵蚀沟密度出现峰值的海拔高度区间均为250-260m,以此为分界点,在分界点以下,海拔高度与侵蚀沟密度呈现正相关;在分界点以上,为负相关,R2分别为0.87152和0.79201;时间序列为文中研究的起始点(2008年)和终点(2013年)时,在3°-4°坡度上侵蚀沟密度出现峰值,因而,坡度3°-4°可以作为对侵蚀沟密度影响的分水岭,这之下,坡度与侵蚀沟密度呈现正相关;这之上,为负相关,R2分别为0.9325和0.82101;土地利用结构调整对侵蚀沟密度变化有显著的影响,耕地增加、林地与草地减少使得侵蚀沟密度随之上升。
【关键词】：黑土区 GIS技术 侵蚀沟 空间格局 地形分异规律
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S157.1
【目录】：

• 摘要10-12
• 英文摘要12-15
• 1 引言15-25
• 1.1 选题依据15-18
• 1.1.1 研究背景15-17
• 1.1.2 研究意义17-18
• 1.2 国内外研究动态18-21
• 1.2.1 侵蚀沟的发育研究19
• 1.2.2 侵蚀沟的分类研究19-20
• 1.2.3 侵蚀沟的治理研究20
• 1.2.4 侵蚀沟的遥感提取与空间分异研究20-21
• 1.3 研究内容21-23
• 1.3.1 研究目的21-22
• 1.3.2 研究的主要内容22
• 1.3.3 研究的重点与难点22-23
• 1.4 研究方法与技术路线23-24
• 1.4.1 研究方法23
• 1.4.2 技术路线23-24
• 1.5 研究特色与创新之处24-25
• 2 基本概念及理论基础25-29
• 2.1 基本概念的界定25-26
• 2.1.1 土壤侵蚀25
• 2.1.2 水土流失25
• 2.1.3 侵蚀沟25-26
• 2.1.4 吞噬耕地面积26
• 2.1.5 损毁耕地面积26
• 2.2 理论基础26-29
• 2.2.1 水土保持理论26
• 2.2.2 土地可持续利用理论26-27
• 2.2.3 土地生态安全理论27
• 2.2.4 土地系统理论27-28
• 2.2.5 景观可持续理论28-29
• 3 研究区概况、数据来源与分析方法29-37
• 3.1 自然地理概况29-31
• 3.1.1 地理位置29
• 3.1.2 地形地貌29-30
• 3.1.3 气候条件30
• 3.1.4 土壤条件30
• 3.1.5 水文30-31
• 3.2 社会经济概况31-32
• 3.2.1 行政区划31
• 3.2.2 社会经济情况31
• 3.2.3 水土流失及治理情况31-32
• 3.3 数据来源与分析方法32-37
• 3.3.1 数据来源32-35
• 3.3.2 分析方法35-37
• 4 侵蚀沟空间格局分析37-42
• 4.1 侵蚀沟数量变化分析37
• 4.2 侵蚀沟密度变化分析37-38
• 4.3 侵蚀沟吞噬耕地面积及损毁耕地面积变化分析38-41
• 4.3.1 侵蚀沟吞噬耕地面积变化分析38-39
• 4.3.2 侵蚀沟损毁耕地面积变化分析39-41
• 4.4 不同土地利用类型间侵蚀沟密度变化41-42
• 5 侵蚀沟的地形分异规律42-49
• 5.1 侵蚀沟的垂直分异规律42-43
• 5.1.1 侵蚀沟空间垂直分级42
• 5.1.2 侵蚀沟垂直分异特征42-43
• 5.2 侵蚀沟坡度分异规律43-46
• 5.2.1 侵蚀沟坡度分级43-44
• 5.2.2 侵蚀沟坡度分异特征44-46
• 5.3 侵蚀沟坡向分异特征46-49
• 5.3.1 侵蚀沟坡向分级46-47
• 5.3.2 侵蚀沟坡向分异特征47-49
• 6 侵蚀沟密度变化的影响因素分析49-52
• 6.1 侵蚀沟密度与地形指数的相关性分析49-50
• 6.1.1 侵蚀沟密度与高程的相关性分析49
• 6.1.2 侵蚀沟密度与坡度的相关性分析49-50
• 6.2 侵蚀沟密度变化与土地利用结构相关分析50-52
• 7 结论与展望52-54
• 7.1 结论52-53
• 7.2 展望53-54
• 致谢54-55
• 参考文献55-60
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文60

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 娄利滨,王桂林;坡耕地侵蚀沟的治理措施[J];现代化农业;2005年08期

2 唐培君;张振杰;;侵蚀沟分级及防治对策[J];黑龙江水利科技;2010年02期

3 刘彦辉;;侵蚀沟分级及防治研究现状[J];黑龙江水利科技;2010年02期

4 任兵芳;田红;;全国侵蚀沟道普查指标及方法初探[J];人民长江;2010年15期

5 曹霁阳;;侵蚀沟“蚕食”黑土地[J];水利天地;2011年12期

6 何媛;袁爱萍;张超;胡影;夏照华;;北京市侵蚀沟道普查方法及结果分析[J];北京水务;2013年05期

7 石长金,温是,何成全;侵蚀沟系统分类与综合开发治理模型研究[J];农业系统科学与综合研究;1995年03期

8 石长金,温是,何成全;侵蚀沟分类及防治与利用研究[J];水土保持科技情报;1995年01期

9 滕银荣,赵卫泽,朱建;治理侵蚀沟的有效方法[J];黑河科技;1997年01期

10 高连仲;西部山区侵蚀沟治理探索——以云南省宣威市为例[J];生态经济;2001年11期

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 记者 张向辉;1.5万余干部职工播绿南塬侵蚀沟 31家包联部门单位完成栽植任务[N];渭南日报;2011年

2 本报记者 张晓黎;“东北第一侵蚀沟”即将变身鱼米乡[N];长春日报;2007年

3 本报记者 张晓黎 王冬梅 实习生 姚景光 通讯员 魏玉奇;“东北第一侵蚀沟”的变迁[N];长春日报;2006年

4 记者 吕佳;市级部门分片包联城区南塬绿化[N];渭南日报;2011年

5 王良武 姜利航;实现两个效益双丰收[N];牡丹江日报;2007年

6 记者 崔清新　周婷玉;黄土高坡:产1斤粮至少流失40斤土[N];新华每日电讯;2010年

7 王旭飞邋张岩;保护黑土地 留住子孙根[N];齐齐哈尔日报;2007年

8 特约记者　 于林波 记者 徐大勇;“一号工程”直击水土流失[N];黑龙江日报;2006年

9 魏久纯;东宁用新体制治理水土流失[N];黑龙江经济报;2006年

10 通讯员 焦建国;全市 水土保持普查全面展开[N];巴彦淖尔日报(汉);2011年

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 胡天然;乌裕尔河流域侵蚀沟格局及其演变过程[D];东北林业大学;2016年

2 李天奇;东北黑土区侵蚀沟成因与模型研究[D];中国科学院研究生院(东北地理与农业生态研究所);2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前8条

1 樊华;黑龙江省侵蚀沟特征及其影响因素研究[D];西北农林科技大学;2015年

2 尹哲睿;黑龙江省拜泉县侵蚀沟分布的时空格局及影响因素研究[D];东北农业大学;2016年

3 刘馨月;内蒙古自治区水土保持普查中侵蚀沟道提取优化技术方法研究[D];内蒙古农业大学;2013年

4 邹海天;黑龙江省克拜地区侵蚀沟道变化及影响因素分析[D];东北师范大学;2014年

5 张琳;东北黑土区漫川漫岗区侵蚀沟评价指标体系[D];东北师范大学;2013年

6 韩春梅;全国第一次水土保持普查内业数据处理方法探讨[D];内蒙古农业大学;2012年

7 陈晓雨;运用ArcGIS与DTGIS提取侵蚀沟道对比研究[D];内蒙古农业大学;2013年

8 袁静;甘肃高塬沟壑区侵蚀沟道水土保持措施对位配置模式研究[D];甘肃农业大学;2014年

，

本文编号：640871