《黄土高原景观格局变化与土壤侵蚀》PDF下载

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  • 作  者:傅伯杰,赵文武,刘宇著
  • 出 版 社:北京:科学出版社
  • 出版年份:2014
  • ISBN:9787030402141
  • 页数:351 页
图书介绍:黄土高原是我国乃至全球土壤侵蚀最为严重的地区之一。本研究基于景观生态学“格局-过程-尺度”理论,在系统分析小流域、县域、区域和黄土高原景观格局变化、驱动力分析及其尺度效应基础上,应用实验监测和模型模拟分析等技术,探讨了坡面、流域不同尺度景观格局变化的水土流失效应,进行了流域尺度土壤侵蚀评价、土壤流失模拟和土地利用格局优化,识别了黄土高原退耕还林还草对土壤侵蚀影响效应。本研究对于深化景观格局与生态过程耦合、服务黄土高原生态建设实践具有积极意义。

第1章 景观格局、过程与尺度 1

1.1 景观格局与生态过程 1

1.1.1 格局-过程-尺度 1

1.1.2 尺度效应与尺度转换 3

1.1.3 景观格局与生态过程耦合 10

1.2 景观格局变化及驱动力 12

1.2.1 景观格局变化分析 12

1.2.2 景观格局变化的驱动力分析 15

1.2.3 景观格局变化模拟 17

1.3 景观格局变化与土壤侵蚀 18

1.3.1 斑块尺度 18

1.3.2 坡面尺度 19

1.3.3 流域尺度 22

1.3.4 区域尺度 24

参考文献 26

第2章 小流域景观格局变化及其驱动力 37

2.1 自然与社会经济概况 37

2.2 多时段土地利用变化过程 39

2.2.1 土地利用结构变化 39

2.2.2 土地利用变化频度 41

2.2.3 土地利用变化流向 41

2.2.4 土地利用变化的坡度特征 43

2.3 土地利用格局变化的驱动力分析 44

2.3.1 数据来源与研究方法 45

2.3.2 土地利用格局变化的社会经济驱动 46

2.3.3 土地利用格局变化与主要自然因子的关系 49

2.3.4 土地利用格局变化的主要影响因素 52

2.4 小流域退耕还林还草工程与可持续发展 52

2.4.1 数据来源与研究方法 53

2.4.2 小流域农户基本情况 54

2.4.3 退耕还林还草政策对农户发展机会的影响 54

2.4.4 退耕还林还草政策对农户生产生活方式的影响 55

2.4.5 小流域可持续发展的潜在问题与路径选择 56

参考文献 57

第3章 县域尺度景观格局变化及其驱动力 59

3.1 景观格局变化分析 59

3.1.1 数据来源与研究方法 59

3.1.2 土地利用类型变化特征分析 63

3.1.3 土地利用空间格局的地形变化特征 65

3.1.4 土地利用空间格局的区位变化特征 68

3.1.5 景观格局变化特征与退耕政策 70

3.2 耕地变化的驱动力分析 71

3.2.1 数据来源与研究方法 71

3.2.2 指标标准化与共线性处理 72

3.2.3 驱动要素的典型变量与载荷 72

3.2.4 典型相关分析结果检验 73

3.2.5 驱动要素识别与政策启示 74

3.3 耕地生产与粮食自给能力区域差异分析 75

3.3.1 数据来源与研究方法 76

3.3.2 安塞县耕地和粮食单产变化 77

3.3.3 耕地面积变化的乡镇差异 78

3.3.4 耕地粮食生产力变化的乡镇差异 79

3.3.5 粮食自给能力的乡镇差异 79

3.3.6 退耕进度与基本农田建设布局 80

参考文献 81

第4章 县域尺度农业发展与景观可持续性 83

4.1 县域农业结构与发展途径分析 83

4.1.1 数据来源与研究方法 84

4.1.2 农业生态系统结构动态分析 85

4.1.3 农业发展途径动态分析 88

4.2 农业景观的生态可持续性评价 91

4.2.1 数据来源与研究方法 91

4.2.2 景观结构与人类影响度指数 93

4.2.3 农业景观变化的影响因素 94

4.2.4 农业景观生态可持续性 96

4.3 农业发展的可持续性评价 98

4.3.1 指标体系与评估模型 99

4.3.2 农业发展的可持续性 101

4.3.3 农业可持续发展的影响因素 109

4.3.4 退耕还林(草)对农业与农村经济发展的影响 112

参考文献 115

第5章 区域尺度景观格局变化及其驱动力 117

5.1 自然环境概况 117

5.2 区域景观格局演变特征分析 120

5.2.1 数据来源与研究方法 120

5.2.2 景观类型数量变化分析 121

5.2.3 景观类型变化方向分析 123

5.2.4 景观类型变化的空间分异规律 124

5.3 景观类型变化的驱动力分析 127

5.3.1 数据来源与研究方法 127

5.3.2 景观类型变化与社会经济因素的相关性分析 128

5.3.3 景观类型变化驱动因子的主成分分析 130

5.3.4 景观类型变化的社会经济因素驱动 131

5.4 区域耕地变化及其驱动力分析 132

5.4.1 数据来源与研究方法 133

5.4.2 延安市耕地变化特点 133

5.4.3 耕地变化驱动力分析 135

参考文献 137

第6章 景观格局变化研究中的尺度效应 139

6.1 耕地变化及其影响因素的尺度效应 139

6.1.1 数据来源与研究方法 139

6.1.2 耕地动态变化及其尺度变异 140

6.1.3 耕地变化影响因素及其尺度变异 142

6.2 景观指数的尺度效应 145

6.2.1 数据来源与研究方法 146

6.2.2 粒度变化对景观指数值的影响 146

6.2.3 比例尺对景观指数值的影响 150

6.2.4 景观指数测算的尺度特征 151

6.3 土地利用解译的尺度效应 152

6.3.1 数据来源与研究方法 152

6.3.2 数量结构差异比较 153

6.3.3 空间分布差异比较 154

6.3.4 土地利用解译的尺度特征 158

参考文献 158

第7章 坡面尺度土地利用格局变化与水土流失 160

7.1 实验布设与研究方法 160

7.1.1 实验布设 160

7.1.2 降水监测 161

7.1.3 产流量测算 162

7.1.4 产沙量测算 162

7.1.5 养分流失量测算 163

7.1.6 植被覆盖度估测 163

7.2 不同土地利用配置方式的产流变化 164

7.2.1 次降水变化下不同土地利用配置方式的产流效应 164

7.2.2 月降水变化下不同土地利用配置方式的产流效应 165

7.2.3 年降水变化下不同土地利用配置方式的产流效应 167

7.2.4 土地利用格局变化的产流特征 168

7.3 不同土地利用配置方式的产沙变化 169

7.3.1 次降水变化下不同土地利用配置方式的产沙效应 169

7.3.2 月降水变化下不同土地利用配置方式的产沙效应 171

7.3.3 年降水变化下不同土地利用配置方式的产沙效应 173

7.3.4 不同土地利用配置方式减流与减沙效应的比较 174

7.3.5 土地利用格局变化的产沙特征 175

7.4 不同土地利用配置方式的养分流失量变化 176

7.4.1 次降水变化下不同土地利用配置方式的养分流失效应 176

7.4.2 月降水变化下不同土地利用配置方式的养分流失效应 179

7.4.3 年降水变化下不同土地利用配置方式的养分流失效应 182

7.4.4 土地利用格局变化的养分流失特征 184

参考文献 185

第8章 小流域土地覆被与水土保持功能模拟 186

8.1 数据来源与研究方法 186

8.1.1 研究区概况 186

8.1.2 数据获取 188

8.2 小流域水土保持功能变化 188

8.2.1 降雨侵蚀力因子(R) 188

8.2.2 土壤可蚀性因子(K) 190

8.2.3 坡长坡度因子(LS) 191

8.2.4 覆盖与管理因子(C) 192

8.2.5 治理措施因子(P) 193

8.2.6 水土保持功能时空变化 195

8.3 水土保持功能的主要影响因素 198

8.3.1 土地利用变化的影响 198

8.3.2 坡度空间分布的影响 200

8.3.3 降水量空间变化的影响 202

8.3.4 水土保持功能变化影响因素的综合分析 203

8.4 水土保持功能变化情景模拟 205

8.4.1 水土保持功能最大化模式 206

8.4.2 经济效益最大化模式 206

8.4.3 经济发展与水土保持功能权衡模式 208

8.4.4 可持续发展模式 208

8.4.5 气候变化背景下黄土丘陵小流域的生态治理 209

参考文献 210

第9章 流域尺度景观因子变化与水土流失 212

9.1 降雨侵蚀力因子与土壤流失 212

9.1.1 数据来源与研究方法 213

9.1.2 降雨侵蚀力重心的空间分布 215

9.1.3 土壤流失的年际变化 217

9.1.4 降雨侵蚀力重心变迁对土壤流失的影响 218

9.2 地形因子与水土流失 219

9.2.1 数据来源与研究方法 220

9.2.2 地形因子与径流量的相关性 220

9.2.3 地形因子与含沙量的相关性 222

9.2.4 地形因子与侵蚀模数的相关性 222

9.2.5 基于地形因子的水土流失评价模型 223

9.3 径流因子与土壤流失 224

9.3.1 数据来源与研究方法 224

9.3.2 径流量和输沙量的相关性分析 225

9.3.3 径流量和输沙量的关系模型 227

9.4 土地利用格局变化对降水-径流、径流-泥沙关系的影响 228

9.4.1 数据来源与研究方法 228

9.4.2 土地利用格局变化 230

9.4.3 土地利用格局变化对降水-径流关系的影响 231

9.4.4 土地利用格局变化对径流-泥沙关系的影响 233

9.4.5 土地利用格局变化对降水-径流-泥沙关系的影响特征 236

9.5 土地利用格局变化的水土流失效应 236

9.5.1 数据来源与研究方法 236

9.5.2 土地利用格局变化的时间段 239

9.5.3 土地利用格局的变化 240

9.5.4 水土流失效应的变化 240

9.5.5 土地利用格局变化对水土流失的影响特征 242

参考文献 243

第10章 流域尺度土壤侵蚀评价与模拟 246

10.1 流域/区域尺度降雨侵蚀力的简易算法 246

10.1.1 数据来源与研究方法 246

10.1.2 以rain9为自变量的曲线拟合模型 248

10.1.3 以rainmonth为自变量的曲线拟合模型 256

10.2 覆盖与管理因子的尺度上推 263

10.2.1 数据来源与研究方法 263

10.2.2 降雨侵蚀力估算 266

10.2.3 土壤流失比率估算 267

10.2.4 区域覆盖与管理因子 270

10.3 基于RUSLE的流域尺度土壤侵蚀评价 271

10.3.1 数据来源与研究方法 271

10.3.2 降雨侵蚀力因子层 273

10.3.3 土壤可蚀性因子层 275

10.3.4 坡度坡长因子层 275

10.3.5 覆盖与管理因子层 277

10.3.6 土壤保持措施因子层 277

10.3.7 延河流域土壤侵蚀量 279

10.4 基于SEDEM的土壤流失模拟 280

10.4.1 SEDEM模型简介 280

10.4.2 SEDEM模型校正 284

10.4.3 SEDEM模型应用 289

参考文献 293

第11章 土壤侵蚀评价指数构建与应用 296

11.1 多尺度土壤侵蚀评价指数构建 296

11.1.1 多尺度土壤侵蚀评价指数的构建基础 296

11.1.2 坡面尺度土壤侵蚀评价指数 297

11.1.3 小流域尺度土壤侵蚀评价指数 301

11.1.4 流域尺度土壤侵蚀评价指数 303

11.1.5 多尺度土壤侵蚀评价指数 305

11.2 土壤侵蚀评价指数的GIS实现 306

11.2.1 降雨侵蚀力因子计算及GIS实现 306

11.2.2 覆盖与管理因子计算及GIS实现 307

11.2.3 地形因子计算及GIS实现 309

11.2.4 土壤可蚀性因子计算及GIS实现 310

11.2.5 多尺度土壤侵蚀评价指数计算及GIS实现 311

11.3 土壤侵蚀评价指数应用 312

11.3.1 数据来源与研究方法 312

11.3.2 土壤侵蚀评价指数测算 314

11.3.3 土壤侵蚀评价指数和C因子比较 317

11.3.4 土壤侵蚀评价指数的优点与不足 322

参考文献 322

第12章 黄土高原退耕还林还草与土壤侵蚀 324

12.1 黄土高原土地利用/覆被变化动态 324

12.1.1 黄土高原土地利用变化 325

12.1.2 黄土高原植被覆盖动态 329

12.1.3 黄土高原土地利用/覆被变化驱动力分析 333

12.2 土壤侵蚀定量方法与数据来源 335

12.2.1 模型结构 335

12.2.2 降雨侵蚀力因子 336

12.2.3 土壤可蚀性 336

12.2.4 地形因子 336

12.2.5 覆盖与管理因子 337

12.2.6 数据来源 337

12.3 黄土高原土壤侵蚀变化动态 337

12.3.1 黄土高原坡度分带 337

12.3.2 潜在土壤侵蚀变化 338

12.3.3 土壤现实侵蚀变化 340

12.3.4 土壤保持量变化 344

12.4 退耕还林还草对土壤侵蚀的影响 347

参考文献 349