基于风蚀模型的河北省土壤风蚀评价

摘要

土壤风蚀是一个全球性的环境问题，是引起土地退化的主要原因之一，也是导致干旱、半干旱以及部分半湿润地区发生土地沙漠化的首要环节。我国干旱和半干旱区域面积较大，是世界上受土壤风蚀侵害最严重的国家之一，发生土壤风蚀及受其影响的面积已占到国土面积的二分之一以上。
　　严重的土壤风蚀不仅危害风蚀源区，带走大量的地表颗粒物质，也会造成土壤养分和有机物质的流失，引起土地的退化、沙化，导致区域农田与草地生态系统生产力降低，区域生态环境服务功能下降，影响风蚀源区的生态环境和社会经济的可持续发展，而且还会产生大范围的沙尘暴天气和大气环境污染问题，影响周边地区的大气环境质量和人们正常的生产和生活，影响人类身体健康，另外土壤风蚀还会对交通、通讯和水利等设施构成危害。近年来，中国学者对土壤风蚀的研究主要是集中在干旱和半干旱地区。事实上，半湿润区的土壤风蚀也是普遍存在的，是导致该地区大气颗粒物居高不下的重要原因。
　　河北省地势西北高东南低，地貌类型齐全，土壤类型众多，气候属于半湿润半干旱的温带大陆性季风气候，地处华北平原东北部，内环京津，处于我国重要的地理位置上。据调查显示，河北省是我国水土流失最严重的省份之一。其中，坝上高原为传统风蚀区，其他区域为传统水蚀区，通常不开展风蚀调查与评价。传统风蚀区的划分是以是否引起土壤退化为标准的，河北省及其毗邻地区传统水蚀区的土壤风蚀虽然不会引起土壤退化，但其对大气污染的贡献却不容忽视。
　　本文采用第一次全国水力普查中推荐的风蚀模型对河北省土壤风蚀进行定量评价研究，该模型的雏形是国内有关学者以我国半干旱典型草原区的风沙土和栗钙土的风洞实验结果为基础建立的，并在京津风沙源治理工程等项目中应用并逐渐完善。该模型分别由耕地、草（林）地、沙地三种风蚀预报模型构成。本文将应用于传统风蚀区的模型推广到北方半湿润地区，同时探讨了该模型在半湿润地区应用的适宜性，主要包括土地利用类型的模型选择和非生长季植被覆盖度的确定等。
　　本文以河北省全部空间范围为研究区，以MODIS数据和站点实测数据为数据基础。应用国内主流风蚀模型方法，在地理信息系统等技术平台的支撑下，对遥感影像数据进行预处理，然后经过反演计算得到土壤风蚀各影响因子的栅格数据，将其代入土壤风蚀模型，计算河北省2009年1-5月和10-12月的土壤风蚀模数，最后以各月风蚀模数为基础，以IDL为平台利用逐象元加和法得到河北省的年土壤风蚀模数，然后根据我国制定的土壤风蚀分类分级标准，对河北省土壤风蚀程度进行分级和定量评价，并探讨河北省年土壤风蚀和各风蚀影响因子空间分布的差异性，以期为研究区基于土壤风蚀的土地退化和大气污染的防治提供科学依据。
　　研究结果表明，河北省的土壤风蚀强度呈现出明显的空间差异性。微度侵蚀是河北省主要的土壤风蚀类型，约占河北省总面积的65.36％，主要分布在河北平原和太行山地;其次为轻度侵蚀，约占河北省总面积的12.46％，主要分布在坝上高原和冀西北间山盆地，冀北山地中西部地区也有少量分布;中强度侵蚀的风蚀面积最小，合计不足总面积的0.1％，主要分布在北部沙地。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究目的和意义

1．2 研究综述

1．2．1 国外土壤风蚀研究进展

1．2．2 国内土壤风蚀研究进展

2 研究区概况

2．1 自然地理特征

2．1．1 气候

2．1．2 地貌

2．1．3 土壤

2．1．4 水文

2．1．5 种植制度

2．1．6 植被

2．2 社会经济特征

3 研究技术与方法

3．1 总体技术路线

3．1．1 数据来源

3．1．2 技术平台

3．2 数据预处理

3．2．1 MODIS数据预处理

3．2．2 风速数据预处理

3．2．3 TM遥感影像的预处理

3．3 土壤风蚀因子测算技术方法

3．3．1 风力因子的测算

3．3．2 土壤湿度因子的测算

3．3．3 植被覆盖度因子的测算

3．3．4 地表粗糙度因子的测算

3．4 风蚀模型简介

3．5 风蚀地类划分与模型应用说明

3．5．1 风蚀地类划分

3．5．2 模型应用说明

4 结果分析

4．1 风蚀因子测算结果分析

4．1．1 风力因子

4．1．2 植被覆盖度因子

4．1．3 表土湿度因子

4．2 土地利用类型解译结果分析

4．3 土壤风蚀评价结果分析

4．3．1 各月土壤风蚀评价结果

4．3．2 年土壤风蚀评价结果

5 结论与讨论

5．1 结论

5．2 讨论

参考文献

攻读硕士期间发表论文、参与课题清单

致谢