本文關(guān)鍵詞：黑龍江省拜泉縣侵蝕溝分布的時(shí)空格局及影響因素研究

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【摘要】：黑土區(qū)是我國的重要商品糧生產(chǎn)基地,黑土區(qū)的糧食生產(chǎn)總數(shù)量可以說關(guān)系到中華人民共和國(全中國)尺度糧食市場供應(yīng)的動態(tài)平穩(wěn)運(yùn)行,因此,該區(qū)在保障國家糧食安全、落實(shí)國家糧食安全戰(zhàn)略方面具有不可替代的作用,素有中國糧食生產(chǎn)“穩(wěn)壓器”的美稱。東北黑土地區(qū)較為適宜的溫帶大陸性氣候、充沛的降水量、足夠的光溫生產(chǎn)潛力使得表層20cm范圍內(nèi)土壤有機(jī)質(zhì)含量高、土質(zhì)較為肥沃、適合農(nóng)業(yè)發(fā)展。然而,一直以來較為粗放的生產(chǎn)經(jīng)營模式、注重產(chǎn)量忽視投入成本、重利用輕培肥等掠奪式經(jīng)營導(dǎo)致單位面積耕地有機(jī)質(zhì)含量、土壤微生物活性不斷降低,加之黑土區(qū)范圍內(nèi)城市化與工業(yè)化的快速發(fā)展、人口規(guī)模的不斷增加、居民生活質(zhì)量的不斷提升和城市功能品味的不斷抬升等因素,使得建設(shè)用地不斷擴(kuò)張,耕地資源流失嚴(yán)重,區(qū)域氣候環(huán)境與生態(tài)功能受到人為干擾不斷增加,進(jìn)一步導(dǎo)致黑土區(qū)自然植被覆蓋降低,土壤生長環(huán)境日漸下降,部分耕地區(qū)甚至出現(xiàn)退耕現(xiàn)象,黑土資源的可持續(xù)性受到嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。在黑龍江省,黑土區(qū)分布廣泛,單位面積較高的糧食產(chǎn)量對鞏固和提升該省糧食戰(zhàn)略具有戰(zhàn)略性意義。而侵蝕溝作為一種影響耕地質(zhì)量的重要因素,其迅速發(fā)展剝奪地表、蠶食耕地,嚴(yán)重降低耕地的品質(zhì)。明晰黑土區(qū)侵蝕溝總量與空間分布格局,理清侵蝕溝變化與高程、坡度等自然狀況的關(guān)系,對于了解侵蝕溝發(fā)展過程,制定有效的治理措施,提升黑土地區(qū)耕地資源的土壤稟賦,持續(xù)穩(wěn)定全國尺度糧食供給量具有重要作用。黑龍江省——拜泉縣地理位置位于小興安嶺與松嫩平原的交匯區(qū),地勢東北高西南地,位于黑土區(qū)土質(zhì)肥沃地帶,其耕地侵蝕溝發(fā)展歷經(jīng)了自然發(fā)育階段、人為干擾惡化階段、侵蝕溝整治階段,具有鮮明的階段性,這對于研究黑土區(qū)侵蝕溝的發(fā)生、發(fā)展及其對生態(tài)環(huán)境的影響具有代表性。本文以東北地區(qū)黑龍江省境內(nèi),東北部的拜泉縣為研究范圍,基于RS和GIS技術(shù)手段,采用SPOT、高分一號等高分辨率衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)源,開展侵蝕溝的動態(tài)變化定量分析,從侵蝕溝空間格局變化、地形分異規(guī)律以及影響因素分析方面進(jìn)行初步探討,以期為后續(xù)該區(qū)域相關(guān)研究奠定基礎(chǔ)。本文主要內(nèi)容及結(jié)論如下:(1)從2008年到2013年研究區(qū)侵蝕溝數(shù)量增加顯著,由2502條增加到3712條,年均增幅約為15條,總長度由6.42×10~6m增加到8.59×10~6m,平均溝長由2565.2m減小到2314.62m。但各鄉(xiāng)鎮(zhèn)侵蝕溝數(shù)量具有差異性,興農(nóng)鎮(zhèn)的侵蝕溝數(shù)量增幅最大,其次是興華鄉(xiāng),豐產(chǎn)鄉(xiāng)、大眾鄉(xiāng)、上升鄉(xiāng),與之形成鮮明對比,三道鎮(zhèn)、愛農(nóng)鄉(xiāng)、富強(qiáng)鎮(zhèn)、新生鄉(xiāng)、興國鄉(xiāng)侵蝕溝數(shù)量降低;從侵蝕溝密度變化看,各鄉(xiāng)鎮(zhèn)略有差異,侵蝕溝密度變化最大的是興農(nóng)鎮(zhèn),其次是興華鄉(xiāng),與之相反,國富鎮(zhèn)與興國鄉(xiāng)具有減小趨勢,侵蝕溝密度基本恒定的為愛農(nóng)鄉(xiāng)、富強(qiáng)鎮(zhèn)、三道鎮(zhèn);侵蝕溝吞噬耕地面積變化(1442.61hm~22-1502.45hm~22),損毀耕地面積變化(2320.33hm~22-3132.19hm~22),二者具有同向增長情形,然區(qū)域差異明顯,吞噬耕地最為嚴(yán)重的是拜泉縣興華鄉(xiāng),損毀耕地最為嚴(yán)重的是興農(nóng)鎮(zhèn),吞噬耕地增加比率為0.42%,損毀耕地增加比率為1.15%,國富鎮(zhèn)吞噬耕地?fù)p害最小,吞噬耕地減小比率為0.74%,損毀耕地減小比率為0.33%;侵蝕溝在耕地之中分布居多,對耕地的損害尤為嚴(yán)重。通過時(shí)間節(jié)點(diǎn)界定2008年和2013年,侵蝕密度分別為1486.94m/km~2和2150.81m/km~2(耕地),侵蝕密度分別為165.96m/km~2和173.83m/km~2(草地),侵蝕溝密度都有減小趨勢(其他地類)。土地利用結(jié)構(gòu)對侵蝕強(qiáng)度有明顯的影響,伴隨耕地面積的增加和林地、草地面積的減少加速了侵蝕溝的發(fā)育。(2)根據(jù)本文研究,侵蝕溝的水平與垂直分異特征與坡向、高度、坡度有關(guān)。2008-2013年,侵蝕溝在垂直方向上具有層狀分布規(guī)律,同時(shí),侵蝕溝的密度具有同向變化趨勢,即:隨海拔高度的增加均呈現(xiàn)先增大后減小的“V”型趨勢,在高度值介于250-260m時(shí),侵蝕溝的密度變化出現(xiàn)最大峰值,說明在這一海拔區(qū)域土壤的敏感程度達(dá)到最大值,環(huán)境比較脆弱,該高度作為侵蝕強(qiáng)弱的一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn),在這一海拔區(qū)域,生態(tài)保護(hù)需受重視。從時(shí)間序列變化中,海拔低于230m侵蝕溝密度基本保持不變,高于230m隨海拔高度的增加,兩條曲線距離越來越遠(yuǎn),密度變化不斷增大;2008-2013年,侵蝕溝密度具有同向變化特征,隨坡度的增加表現(xiàn)為先增后減的變化走向,以拋物線形式存在。在3°-4°坡上出現(xiàn)峰值,密度分別為370.64m/km~2和572.80m/km~2。在0°-4°坡度區(qū)間,侵蝕溝密度增長速度2013年大于2008年,在4°-6°坡度區(qū)間,侵蝕溝密度減小速度2013年大于2008年,在6°坡度區(qū)間,2008年與2013年侵蝕溝密度變化基本相同。在5°的坡度區(qū)間,侵蝕溝密度逐漸減小,兩條曲線相近,侵蝕溝密度變化趨近于0,表明此海拔區(qū)間侵蝕溝的形成與變化更多的受到坡長、匯水面積、坡面形態(tài)的影響,而不是坡度;2008-2013年,侵蝕溝密度在八個(gè)坡向上變化的差異明顯。除東坡與東北坡外,其余坡向侵蝕溝都有明顯增加的趨勢,西坡與西南坡增幅更為顯著。侵蝕溝密度具有由東部向西部轉(zhuǎn)移的趨勢,而且陽坡大于陰坡,南坡大于北坡,西南坡大于西北坡。(3)文中利用SPSS20平臺,對高程、坡度等地形指數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析,結(jié)合土地利用數(shù)據(jù)探究單一地形因素對侵蝕溝密度變化的影響。結(jié)果表明,侵蝕溝密度變化與海拔高度、地面坡度密切相關(guān)。2008年和2013年侵蝕溝密度出現(xiàn)峰值的海拔高度區(qū)間均為250-260m,以此為分界點(diǎn),在分界點(diǎn)以下,海拔高度與侵蝕溝密度呈現(xiàn)正相關(guān);在分界點(diǎn)以上,為負(fù)相關(guān),R2分別為0.87152和0.79201;時(shí)間序列為文中研究的起始點(diǎn)(2008年)和終點(diǎn)(2013年)時(shí),在3°-4°坡度上侵蝕溝密度出現(xiàn)峰值,因而,坡度3°-4°可以作為對侵蝕溝密度影響的分水嶺,這之下,坡度與侵蝕溝密度呈現(xiàn)正相關(guān);這之上,為負(fù)相關(guān),R2分別為0.9325和0.82101;土地利用結(jié)構(gòu)調(diào)整對侵蝕溝密度變化有顯著的影響,耕地增加、林地與草地減少使得侵蝕溝密度隨之上升。
【關(guān)鍵詞】：黑土區(qū) GIS技術(shù) 侵蝕溝 空間格局 地形分異規(guī)律
【學(xué)位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S157.1
【目錄】：

• 摘要10-12
• 英文摘要12-15
• 1 引言15-25
• 1.1 選題依據(jù)15-18
• 1.1.1 研究背景15-17
• 1.1.2 研究意義17-18
• 1.2 國內(nèi)外研究動態(tài)18-21
• 1.2.1 侵蝕溝的發(fā)育研究19
• 1.2.2 侵蝕溝的分類研究19-20
• 1.2.3 侵蝕溝的治理研究20
• 1.2.4 侵蝕溝的遙感提取與空間分異研究20-21
• 1.3 研究內(nèi)容21-23
• 1.3.1 研究目的21-22
• 1.3.2 研究的主要內(nèi)容22
• 1.3.3 研究的重點(diǎn)與難點(diǎn)22-23
• 1.4 研究方法與技術(shù)路線23-24
• 1.4.1 研究方法23
• 1.4.2 技術(shù)路線23-24
• 1.5 研究特色與創(chuàng)新之處24-25
• 2 基本概念及理論基礎(chǔ)25-29
• 2.1 基本概念的界定25-26
• 2.1.1 土壤侵蝕25
• 2.1.2 水土流失25
• 2.1.3 侵蝕溝25-26
• 2.1.4 吞噬耕地面積26
• 2.1.5 損毀耕地面積26
• 2.2 理論基礎(chǔ)26-29
• 2.2.1 水土保持理論26
• 2.2.2 土地可持續(xù)利用理論26-27
• 2.2.3 土地生態(tài)安全理論27
• 2.2.4 土地系統(tǒng)理論27-28
• 2.2.5 景觀可持續(xù)理論28-29
• 3 研究區(qū)概況、數(shù)據(jù)來源與分析方法29-37
• 3.1 自然地理概況29-31
• 3.1.1 地理位置29
• 3.1.2 地形地貌29-30
• 3.1.3 氣候條件30
• 3.1.4 土壤條件30
• 3.1.5 水文30-31
• 3.2 社會經(jīng)濟(jì)概況31-32
• 3.2.1 行政區(qū)劃31
• 3.2.2 社會經(jīng)濟(jì)情況31
• 3.2.3 水土流失及治理情況31-32
• 3.3 數(shù)據(jù)來源與分析方法32-37
• 3.3.1 數(shù)據(jù)來源32-35
• 3.3.2 分析方法35-37
• 4 侵蝕溝空間格局分析37-42
• 4.1 侵蝕溝數(shù)量變化分析37
• 4.2 侵蝕溝密度變化分析37-38
• 4.3 侵蝕溝吞噬耕地面積及損毀耕地面積變化分析38-41
• 4.3.1 侵蝕溝吞噬耕地面積變化分析38-39
• 4.3.2 侵蝕溝損毀耕地面積變化分析39-41
• 4.4 不同土地利用類型間侵蝕溝密度變化41-42
• 5 侵蝕溝的地形分異規(guī)律42-49
• 5.1 侵蝕溝的垂直分異規(guī)律42-43
• 5.1.1 侵蝕溝空間垂直分級42
• 5.1.2 侵蝕溝垂直分異特征42-43
• 5.2 侵蝕溝坡度分異規(guī)律43-46
• 5.2.1 侵蝕溝坡度分級43-44
• 5.2.2 侵蝕溝坡度分異特征44-46
• 5.3 侵蝕溝坡向分異特征46-49
• 5.3.1 侵蝕溝坡向分級46-47
• 5.3.2 侵蝕溝坡向分異特征47-49
• 6 侵蝕溝密度變化的影響因素分析49-52
• 6.1 侵蝕溝密度與地形指數(shù)的相關(guān)性分析49-50
• 6.1.1 侵蝕溝密度與高程的相關(guān)性分析49
• 6.1.2 侵蝕溝密度與坡度的相關(guān)性分析49-50
• 6.2 侵蝕溝密度變化與土地利用結(jié)構(gòu)相關(guān)分析50-52
• 7 結(jié)論與展望52-54
• 7.1 結(jié)論52-53
• 7.2 展望53-54
• 致謝54-55
• 參考文獻(xiàn)55-60
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文60

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本文編號：640871