基于GIS和RUSLE的典型喀斯特地区土壤侵蚀演变与空间要素关联性分析

发布时间：2020-06-21 03:57

【摘要】：由于成土速率慢,水土空间不匹配等特殊的地质水文背景和地下结构发育的原因,决定了喀斯特地区土壤侵蚀比非喀斯特地区更加复杂和特殊,喀斯特地区土壤侵蚀往往与地形、岩性、石漠化、道路修建等都有着复杂的关系。但是前人的研究忽略了石漠化、岩性等自然要素以及道路等人类活动要素对土壤侵蚀过程的影响,因此,喀斯特地区土壤侵蚀时空演变及空间要素关联性分析是非常缺乏的。如何采取有效的方法和手段来研究喀斯特土壤侵蚀的时空分布演变规律及其与空间要素关联性,这仍然是一个亟待解决的问题。国际上关于这方面的研究还是比较少见的,不仅缺少数据上的支持,更缺少技术方法上的经验与贡献。有鉴于此,本文以中国南方典型喀斯特槽谷区为研究对象,结合土壤类型的实际调查情况和土壤可蚀性测试计算结果,基于GIS技术和修正的通用土壤流失模型(RUSLE),选取坡度、岩性、石漠化等因子作为自然影响要素,对研究区土壤侵蚀时空变化特征及其与岩性和石漠化的演变关系进行了分析;选取道路因子作为人类活动的影响要素,运用景观生态学的方法和技术,探讨了喀斯特地貌下道路修建对于土壤侵蚀景观格局的影响,揭示了该地区土壤侵蚀与主控自然要素和人类活动要素之间的关系。主要得到以下结论:(1)在研究期内,研究区土壤侵蚀演变总的是有好转的趋势,微度和轻度侵蚀所占面积比例呈现增加趋势,中度以上侵蚀面积所占比例呈现减少趋势,从侵蚀面积上呈现由中度侵蚀以上侵蚀等级向微度侵蚀和轻度侵蚀转移的迹象,证明研究区水土保持措施在大范围内起到了积极的作用,其效果是显著的。(2)坡度在35°以下的区域,随着坡度的增加,印江县土壤侵蚀模数也逐渐增加,呈现较明显的正相关关系,当坡度达到35°时,侵蚀量则变为下降趋势,受坡度增大的影响变弱。坡度在35°以下的区域,一方面随坡度的增加地表径流对土壤的冲刷变强,另一方面喀斯特山区的坡耕地主要分布在坡度在35°以下的区域,人类活动剧烈,导致侵蚀量随坡度的增大而增加;当坡度达到35°时,侵蚀量则变为下降趋势,受坡度增大的影响变弱。15°-35°坡度带是研究区的主要侵蚀坡度段,侵蚀面积占侵蚀总面积的60.59%,侵蚀总量的贡献率为40.44%,该坡度范围遭受人为开垦剧烈,是土壤侵蚀易发生的区域,所以15°-35°坡度带应是印江县加强防治土壤侵蚀措施的重要区域。(3)研究区碳酸盐岩地区土壤侵蚀速率降幅大于非碳酸盐岩地区,所有的岩石出露区的土壤侵蚀整体上呈现出好转的趋势,但各个岩性分布带之间土壤侵蚀动态变化差异较大。连续性白云岩、石灰岩夹碎屑岩、石灰岩与碎屑岩互层地区随着碳酸盐岩的含量减少,年侵蚀速率的降幅逐渐降低。碳酸盐岩含量越高,成土速率越慢,土层浅薄,故年侵蚀速率的降幅小。(4)随石漠化等级的加重,土壤年侵蚀速率的降幅逐渐减少,呈现石漠化程度越高,侵蚀模数越低,年侵蚀速率降幅越小的特点。由于无石漠化地区主要分布在河谷和低海拔地区,有一定土壤厚度,且植被覆盖良好,故无石漠化地区的年侵蚀速率降幅大于石漠化地区。(5)喀斯特地区地表破碎,大量山体的存在增加了土壤侵蚀景观格局的破碎化,同时景观破碎化是也是加剧道路土壤侵蚀的重要原因。印江县道路缓冲区的土壤侵蚀变化总体受控于全县土壤侵蚀空间分布;本文在道路缓冲区内抠除了山体,计算结果更能体现喀斯特地区的实际情况,结果表明在抠除山体之前的道路缓冲区存在3069.18hm~2的侵蚀高估。在以后的研究中,应将喀斯特等复杂地形区特殊的地形因子考虑在内。本文的研究结果可为政府决策者和环境管理者宏观决策提供依据,为国际同行研究喀斯特地貌区的土壤侵蚀提供了方法上的经验和数据上的参考。
【学位授予单位】：贵州师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S157.1
【图文】：

喀斯特土壤侵蚀与自然要素的关联性Fig.1Thesoilerosionanditscorrelationwithnaturalfactorsinkarstarea

基于GIS和RUSLE的典型喀斯特地区土壤侵蚀演变与空间要素关联性分析

喀斯特土壤侵蚀与人类活动要素的关联性Fig.2Thecorrelationbetweensoilerosionandhumanactivitiesinthekarstarea

【参考文献】