大興安嶺地區(qū)土壤侵蝕動(dòng)態(tài)研究.pdf

1、當(dāng)今，水土流失已經(jīng)躋身于全球化的環(huán)境問(wèn)題前列，在很多國(guó)家都造成了嚴(yán)重的災(zāi)害。各國(guó)學(xué)者紛紛對(duì)水土流失的機(jī)理和過(guò)程進(jìn)行研究，并提出在水土流失的控制中，森林和植被有著重要的作用。大興安嶺地區(qū)分布著我國(guó)僅有的寒溫帶針葉林，同時(shí)大興安嶺境內(nèi)分布著黑龍江和松花江等水系及其支流，是我國(guó)非常重要的水源涵養(yǎng)區(qū)域。大興安嶺地區(qū)對(duì)東北區(qū)域的生態(tài)平衡能起到穩(wěn)定的作用，還對(duì)東北亞地區(qū)以及我國(guó)的生態(tài)建設(shè)有重大功能。同時(shí)，該區(qū)也因?yàn)樗巧唐芳Z和畜牧業(yè)等產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)基地

2、，而對(duì)東北、華北及全球的氣候起到了不可取代的天然屏障保護(hù)作用。最初，大興安嶺地區(qū)森林生長(zhǎng)密集，隨著森林不斷被采伐，加之人口增加，森林采伐過(guò)度，導(dǎo)致疏林地及低產(chǎn)林?jǐn)?shù)量陡增，此外，大興安嶺地區(qū)又不斷發(fā)生火災(zāi)，采礦，墾荒，道路建設(shè)頻頻皆是，致使生態(tài)環(huán)境每況愈下，降水集中區(qū)域，土壤侵蝕日益嚴(yán)重。本研究在大興安嶺土壤侵蝕日趨嚴(yán)重的背景下，將大興安嶺地區(qū)的歷史降雨資料、多源遙感數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、外業(yè)調(diào)查資料等有機(jī)整合起來(lái)，采用多學(xué)科交叉與滲透

3、、多技術(shù)手段融合，以修訂的通用水土流失方程RUSLE為模型，研究RUSLE模型中各因子的提取方法，利用ArcGIS進(jìn)行降雨數(shù)據(jù)空間插值方法對(duì)比研究，基于公里網(wǎng)格對(duì)大興安嶺地區(qū)2000年～2010年大興安嶺地區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)的土壤侵蝕量進(jìn)行模擬，并分析其空間分布的動(dòng)態(tài)變化，并基于DEM、地形位指數(shù)及重心轉(zhuǎn)移理論對(duì)大興安嶺地區(qū)2000年到2010年的土壤侵蝕進(jìn)行時(shí)空變化分析，利用編程語(yǔ)言開(kāi)發(fā)大興安嶺地區(qū)土壤侵蝕評(píng)價(jià)系統(tǒng)。旨在為大興安嶺地區(qū)土壤

4、侵蝕防治提供可靠依據(jù)和科學(xué)指導(dǎo)，對(duì)森林資源的水土保持、恢復(fù)與可持續(xù)經(jīng)營(yíng)提供理論支撐。本研究取得以下主要結(jié)論和成果:
　　1、探討了TM數(shù)據(jù)的收集及處理過(guò)程，包括幾何校正、輻射定標(biāo)、大氣校正、太陽(yáng)高度角校正及多時(shí)相輻射歸一化處理和圖像拼接處理過(guò)程。研究大尺度問(wèn)題時(shí)需要多期不同時(shí)相的遙感數(shù)據(jù)的輻射歸一化，這是正確利用遙感信息的基礎(chǔ)工作。
　　2、探討了氣象數(shù)據(jù)的收集和處理過(guò)程，針對(duì)海量日降雨數(shù)據(jù)編寫(xiě)VBA程序進(jìn)行處理，并通過(guò)建立

5、回歸模型增加點(diǎn)密度的方式使降雨量數(shù)據(jù)覆蓋大興安嶺研究區(qū)。
　　3、利用大興安嶺地區(qū)及其周邊18個(gè)氣象站點(diǎn)的日降雨資料，基于IDW，SPLINE，OK，OCK等4種空間插值方法，對(duì)研究區(qū)的降雨量進(jìn)行年尺度和月尺度的空間插值模擬與交叉檢驗(yàn)。交叉檢驗(yàn)結(jié)果顯示，在所有的插值方法中，優(yōu)劣排序?yàn)镺CK＜ OK＜SPLINE＜IDW，OCK方法的空間插值效果好于其他幾種方法。從4種方法對(duì)2007年的月降雨數(shù)據(jù)插值結(jié)果來(lái)看，6-9月的插值結(jié)果的不

6、確定性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于11-3月?；谄胀▍f(xié)克里格方法對(duì)大興安嶺地區(qū)4個(gè)及其周邊14個(gè)站點(diǎn)進(jìn)行多年平均降雨量插值，得到研究區(qū)多年平均降雨空間分布特征，大興安嶺地區(qū)的年降雨量在358～462mm之間，強(qiáng)降水中心在呼瑪縣南部，其最大值為462mm，降水的低值區(qū)漠河縣西部，年降水量為358mm。
　　4、利用ArcGIS提取柵格圖的NDVI植被指數(shù)與相關(guān)的坡度、坡向、海拔等地理信息以建立遙感信息定量化模型反演植被蓋度。
　　5、通過(guò)系統(tǒng)

7、回顧土壤侵蝕因子的計(jì)算方式，并根據(jù)大興安嶺地區(qū)的地理區(qū)域特征和數(shù)據(jù)獲取條件，選擇適宜大興安嶺地區(qū)土壤侵蝕因子的定量計(jì)算方法，并對(duì)相關(guān)方法進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。本研究最后采用根據(jù)研究區(qū)土壤類(lèi)型結(jié)合現(xiàn)有研究資料的方法確定了土壤可蝕性因子K值，采用月雨量R值估算模型確定了降雨侵蝕力因子R值，采用基于RS與GIS的植被蓋度反演模型確定了覆蓋與管理因子C值，采用基于非累積流量計(jì)算LS的方法確定了坡度坡長(zhǎng)因子LS值，采用Wener經(jīng)驗(yàn)公式法確定了水土保持措

8、施因子P值。通過(guò)與以往的研究資料進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)上述各因子的計(jì)算模型獲取的結(jié)果可靠，適用于大興安嶺地區(qū)各因子獲取。
　　6、基于RUSLE模型，對(duì)大興安嶺地區(qū)2000年和2010年二期的土壤侵蝕狀況進(jìn)行了定量評(píng)價(jià)，并通過(guò)地形位指數(shù)和空間重心轉(zhuǎn)移模型等理論，對(duì)大興安嶺地區(qū)11年間土壤侵蝕在時(shí)空上的演變規(guī)律進(jìn)行揭示。研究結(jié)果表明:2000～2010年間，大興安嶺地區(qū)的土壤侵蝕量總體上呈上升趨勢(shì)，主要表現(xiàn)在微度土壤侵蝕的面積減少了3929.

9、37km2，輕度侵蝕的面積增加了3911.65km2，其他幾種侵蝕強(qiáng)度類(lèi)型沒(méi)有明顯變化。整體上看，微度侵蝕面積的減少量與輕度侵蝕面積的增加量數(shù)量相當(dāng)，因此該區(qū)域土壤侵蝕的總量在增加。地形因子對(duì)大興安嶺地區(qū)土壤侵蝕強(qiáng)度的時(shí)空分布的約數(shù)作用非常明顯，各土壤侵蝕強(qiáng)度類(lèi)型在地形梯度上打的分布格局呈顯著變化。在2000～2010的11年間，微度侵蝕在地形位上有收縮趨勢(shì)，而輕度侵蝕在地形位上有擴(kuò)張的趨勢(shì)，其他幾類(lèi)侵蝕在地形位上變化不明顯，說(shuō)明在這1

10、1年間，大興安嶺地區(qū)的優(yōu)勢(shì)土壤侵蝕類(lèi)型從微度侵蝕向輕度侵蝕轉(zhuǎn)化。2000年至2010年間，除了微度侵蝕向東南一帶擴(kuò)張以外，其他幾類(lèi)土壤侵蝕強(qiáng)度的重心都向西北部發(fā)生偏移，但是偏移的具體角度和偏移距離不盡相同。其中微度土壤侵蝕偏移的距離最短為1.98km，而中度土壤侵蝕偏移的距離最長(zhǎng)為29.22km，輕度土壤侵蝕次之為25.11km。大興安嶺地區(qū)的中度以上土壤侵蝕都集中在東南部，該區(qū)域土壤侵蝕面臨巨大壓力，應(yīng)加強(qiáng)管理，制定相應(yīng)的水土保持措施