安徽杭埠河流域土地利用变化及其环境效应研究.doc

安徽杭埠河流域土地利用变化及其环境效应研究【摘要】：土地利用/覆盖变化(LUCC)及其驱动力是全球变化研究的热点问题,不同空间和时间尺度的土地利用变化引起的环境效应也是现代地理学研究的热点问题之一。本文选择我国东部长江下游、安徽中部的杭埠河流域为研究区,对流域内舒城县1949-2000年的土地利用变化及其驱动力作了探讨;运用RS和GIS技术对1987年和2000年两个时段的土地利用进行了对比分析,同时运用长周期水文模型对土地利用变化引起的面源污染进行了初步估算,运用通用土壤方程对土壤侵蚀变化进行了初步的估算。研究结果表明,1949-2000年,舒城县土地利用变化首先表现为耕地数量变化。可划分为两个阶段:(1)1949年-1957年,建国初期,全国土地改革,全县开荒种粮,耕地逐年急剧增加;(2)1958年-2000年,耕地变化不大。其次是林地呈减少的趋势,减少的速度相当快。第三,1949年水域面积为152.47km2,随着龙河口水库及其他小型水库的建成和配套干渠的修建,1962年水域面积增加到214.53km2,随后水域面积有所下降,但减少量不大。根据主成分分析,1949-2000年舒城县土地面积变化的自然因素不明显,影响土地利用变化的因素主要有四类:一是农业生产条件及效益,二是粮食作物的种植结构,三是工业原料作物种植结构,四是政策因素。由逐步回归分析表明,耕地面积变化的核心驱动力是:总劳动力、农业劳动力、生猪饲养量、水稻播种面积占粮食作物播种面积比例、总播种面积、复种指数。根据1987和2000年土地利用状况,通过长周期水文模型估算,1987年模拟径流量为38834.47104m3,2000年增长到39574.87104m3,13年间增加了1.91%;由于径流量增加、土地利用由耕地向面源污染相对较高的城镇建筑用地和林地用地向果园和耕地用地的转变,总氮和总磷增加更加明显。1987年随径流输出总氮620.77t,2000年增加为714.44t,增加了15.09%;1987年输出总磷22.53t,2000年增加为29.05t,增加了28.92%。根据1987和2000年土地利用状况,通过通用土壤侵蚀方程估算出舒城县1987年和2000年平均土壤侵蚀量分别为91.2163104t/a、92.6751104t/a,土壤年侵蚀量分别为430.30t/km2、440.09t/km2;整个流域属于轻度侵蚀区域。最后,针对土地利用变化引起面源污染和土壤侵蚀加剧的情况,提出了初步的对策。【关键词】：土地利用环境效应杭埠河流域安徽【学位授予单位】：华东师范大学【学位级别】：博士【学位授予年份】：2005【分类号】：P27【目录】：摘要6-7英文摘要7-14第一章绪论14-251.1引言14-171.2国内外研究现状17-221.2.1土地利用变化及其驱动力研究进展17-181.2.2土壤侵蚀与非点源污染定量研究进展18-221.3选题背景及研究意义22-231.4研究方法与技术路线23-25第二章研究区地理概况25-382.1自然地理概况25-362.1.1地理位置、面积25-262.1.2建制沿革262.1.3气候26-272.1.4地质地貌27-292.1.5土壤29-332.1.6水文33-352.1.7植被35-362.1.8生物资源362.2社会经济技术条件36-382.2.1农业36-372.2.2工业372.2.3交通运输业372.2.4城镇建设37-38第三章流域土地利用变化及驱动力分析38-623.1土地利用历史分析38-393.2主要土地利用类型的变化39-403.2.11949-2000年耕地变化39-403.2.21949-2000年林地变化403.2.31949-2000年园地变化403.3土地利用变化的驱动力分析40-563.3.1土地利用变化的自然驱动力分析41-483.3.2人类活动驱动力的辨识48-503.3.3人类活动因素与土地利用变化的关系分析50-563.4土地利用变化的驱动机制分析56-623.4.1因子分析法56-573.4.2分析过程及结果57-62第四章流域土地利用变化的面源污染输出响应62-874.1面源污染问题62-654.1.1农业面源污染62-634.1.2农业面源污染对水环境的危害634.1.3农业面源污染起因63-644.1.4巢湖流域水环境问题64-654.2研究方法65-694.2.1模型原理65-684.2.2技术路线流程图68-694.3资料收集与整理69-734.3.1土壤SCS图的获取69-704.3.2土地利用图的获取70-724.3.3降水数据的获取724.3.4面源污染指标的选取与量化72-734.4分析过程与结果73-854.4.1土地利用变化特征分析73-774.4.2土地利用变化-土壤CN分类的变化77-804.4.3土地利用变化对面源污染物的影响80-854.5面源污染应对策略85-87第五章流域土地利用变化的土壤侵蚀量响应87-1075.1土壤侵蚀问题87-885.2研究区土壤侵蚀概况88-895.2.1巢湖流域水土流失后果88-895.2.2舒城县土壤侵蚀情况895.3土壤侵蚀模型简介89-945.3.1降雨侵蚀力因子91-925.3.2地形坡度坡长因子925.3.3土壤可蚀性因子92-935.3.4覆盖与管理因子93-945.3.5水土保持措施因子945.4研究区USLE模型各因子的确定94-975.4.1降雨侵蚀力因子R值的确定95-965.4.2土壤可蚀性因子K值的确定96-975.4.3地形因子LS值的确定975.4.4覆盖和管理因子C值及水土保持因子P值的确定975.5USLE模型输入数据准备及处理97-1025.5.1ARCINFO栅格模块及数字高程模型(DEM)简介98-995.5.2地形因子LS的提取99-1005.5.3栅格图层的代数运算100-1025.6土壤侵蚀量计算结果分析102-1055.7土壤侵蚀应对措施105-107第六章总结与展望107-1106.1研究总结107-1086.2创新点1086.3研究展望108-110参考文献110-117致谢117-24图表24-117图1-1研究方法与技术路线24-25图2-1舒城县行政区划示意图25-38图3-1舒城县1949-1962年土地利用结构变化图38-39图3-2舒城县典型年份主要土地利用类型面积39-40图3-3舒城县茶园面积变化图(1949-2000)40-41图3-4杭埠河流域水系图41-42图3-5晓天站年降水量距平图(1953-2000)42图3-6晓天站年径流量距平图(1958-2000)42图3-7晓天站水位(1952-2000)42-43图3-8晓天站年降雨量与年径流的关系曲线43图3-9龙河口站年降水量距平图(1953-2000)43-44图3-10龙河口站年径流量距平图(1958-2000)44图3-11龙河口站水位(1952-2000)44-45图3-12巢湖忠庙站年降水量距平(1954-2000)45图3-13巢湖1954-2000年水位45-46图3-14太阳黑子相对数(1950-1997)46-47图3-15舒城县舒城站气温(1957-1988)和龙河口站年降雨量(1952-2000)47-5