【摘 要】
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残塬沟壑区是黄土高原的典型地貌类型,该地区地貌特殊,塬面平坦开阔又沟壑纵横,地形破碎,坡面陡峭,降雨不均,是我国水土流失最为严重、生态环境最为脆弱的地区之一。本文以残塬沟壑区陕西省永寿县为研究区,以三期遥感影像(1998、2008、2018)为基础数据,结合土壤、降雨、植被、高程、人口、经济等数据,基于ENVI、Fragstats、Arcgis软件平台,对研究区的景观格局变化和土壤侵蚀情况进行分析
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残塬沟壑区是黄土高原的典型地貌类型,该地区地貌特殊,塬面平坦开阔又沟壑纵横,地形破碎,坡面陡峭,降雨不均,是我国水土流失最为严重、生态环境最为脆弱的地区之一。本文以残塬沟壑区陕西省永寿县为研究区,以三期遥感影像(1998、2008、2018)为基础数据,结合土壤、降雨、植被、高程、人口、经济等数据,基于ENVI、Fragstats、Arcgis软件平台,对研究区的景观格局变化和土壤侵蚀情况进行分析,探索两者变化的相互耦合关系,并通过地理探测器来探究其驱动因素,以期为当地的景观格局和水土保持提供理论基础。研究主要研究结果如下:(1)永寿县景观格局动态变化:面积变化在于林地、园地面积的增加,林地面积由183.44 km2增加到361.32 km2,园地面积由40.14 km2增加到168.80 km2。其来源于耕地和未利用地。研究期间,单一动态度增加速率最快的是园地和林地,分别为19.54%和7.72%,1998-2008年间的综合动态度为4.07%,高于2008-2018年间的综合动态度2.40%。永寿县其他景观类型的重心迁移方向均向东部迁移发展。园地的重心向西南方向迁移。其中,未利用地的迁移速率最高,变化速度最快。在景观指数方面,整体景观的蔓延度指数下降,散布与并列指数、香农多样性指数、香农均匀度指数增加,分散指数和景观分离度先降低后增加。说明了景观连通性变差,景观的破碎化程度逐渐增大,各景观类型逐步分化为更小的斑块。(2)永寿县土壤侵蚀动态变化:年最大侵蚀模数和平均侵蚀模数逐年降低,年最大侵蚀模数由18481.77 t/(km2·a)到14801.48 t/(km2·a),平均土壤侵蚀模数由160.52 t/(km2·a)到104.58 t/(km2·a)。具体而言,永寿县1998-2008年土壤侵蚀面积在逐年减少,分别为444.49 km2、427.62 km2、370.63 km2,其土壤侵蚀类型以中度侵蚀为主,占总侵蚀面积比例分别为35.42%、39.42%、38.50%。从土壤侵蚀转移面积变化可以看出,20年间,永寿县的土壤侵蚀状况逐渐好转。1998-2008年间,土壤侵蚀等级增强部分的面积为153.97 km2,降低部分的面积为221.87 km2。2008-2018年间,土壤侵蚀等级增强部分的面积为115.16 km2,降低部分的面积为285.6 km2。在土壤侵蚀的坡度分异方面,微度侵蚀主要分布在10°以下的区域,轻度侵蚀主要分布在25°以下的区域,强烈、极强烈、剧烈侵蚀主要分布在15-25坡度等级的区域。(3)景观格局与土壤侵蚀的耦合研究:从景观格局和土壤侵蚀来看,在林地和园地面积增加的情况下,其发生侵蚀等级的面积占比呈现出减少的趋势。园地的侵蚀情况最小。从土壤侵蚀程度看,林地是永寿县土壤侵蚀程度程度最严重的景观类型,其侵蚀面积逐年增加,分别为143.27 km2、213.86 km2、254.81km2。但是其土壤侵蚀率在逐年减少,分别为78.10%、65.79%、70.52%。园地的土壤侵蚀面积先增加后减少,分别为13.01km2、42.74km2、17.29 km2。其土壤侵蚀率从1998年的32.41%降低到2018年的10.24%。从土壤侵蚀强度看,林地的土壤侵蚀强度指数在1998-2008年减少了40.36,在2008-2018年减少了10.42。园地的土壤侵蚀强度指数在1998-2008年增加了10.16,在2008-2018年减少了60.53。(4)基于地理探测器的驱动力分析:从因子探测可知,各因子对土壤侵蚀强度空间分布的影响程度各异,其中影响最小的是景观聚集度指数(x10),影响最大的是坡度(x3)、人为干扰度(x9)、土地利用程度(x8)。从这3个影响因子的q值大小来看,人类活动对土壤侵蚀的影响程度逐步超过了自然因子。从生态探测可知,部分影响因子对土壤侵蚀强度空间分布存在显著性差异。1998年的生态探测结果与2008年的生态探测结果大部分相同,与2018年的生态探测结果几乎相同。土地利用程度(x8)、人为干扰度(x9)这两个因子具有重要影响。从因子交互作用探测可知,永寿县的土壤侵蚀强度空间分布是多种因子共同作用的结果,各因子对土壤侵蚀强度的影响不是简单的线性增强,而是非线性和双因子增强。
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