论文部分内容阅读
土壤风蚀以及所引起的土地退化和沙尘暴灾害是蒙古高原最严重的环境问题。区域尺度风蚀速率的测定和风蚀定量评价一直是困扰风蚀研究的重要问题，在全面阐述风蚀研究进展和137Cs法技术原理的基础上，本文选择蒙古高原作为研究区，一方面通过样带研究区的野外考察和土壤取样分析，利用137Cs同位素技术定量测算蒙古高原典型景观生态区域的风蚀速率，分析样带研究区风蚀空间格局；另一方面从区域景观可蚀性的角度出发，根据风蚀系统本身的特点，建立风蚀环境数据库，采用遥感、地理信息系统、模糊逻辑推理技术和神经网络技术等多种地理信息技术评估区域风蚀危险性。主要研究成果和创新点如下：
(1)针对蒙古高原的气候、地理背景和区域风蚀研究特点，根据全球变化样带设置要求设定了蒙古高原塔里亚特-锡林郭勒的西北-东南走向研究样带，样带区有明显的水热组合梯度，同时还有土地利用强度的变化。从北向南依次经过外蒙古的塔里亚特、巴彦淖尔、哈拉和林、卢斯、额勒济特、赛因山达和我国内蒙古自治区的锡林浩特和正镶白旗地区，跨越森林草原区-典型草原区-荒漠化草原区-草原化荒漠区-戈壁-退化典型草原区等景观生态区域，涵盖了蒙古高原风蚀的主要景观和各种生态区域类型。
(2)通过对蒙古高原样带区各典型区域不同类型土壤剖面的137Cs取样分析，测定出不同典型区域平均137Cs面积活度的排序为：锡林浩特＞塔里亚特＞巴彦淖尔＞正镶白旗＞卢斯＞额勒济特＞赛因山达；样带区137Cs在土壤剖面中的赋存深度基本上为0-15cm，除典型草原区哈拉和林弃耕地137Cs在土壤剖面中比较均匀分布外，其余土壤剖面中137Cs分布形式均为负指数型式。而且塔里亚特草甸草地(RS102)、巴彦淖尔典型草原区平坦高河漫滩草地(RS203)、锡林浩特草甸草地(RS602)的土壤剖面137Cs深度分布基本上与正常剖面型式(Cs-NP)相符，符合137Cs背景值采样点的要求。
(3)综合背景值采样点结果和模型模拟结果确定各典型区域137Cs背景值，从而选择适合的模型对不同典型样点的土壤风蚀速率进行了估算，蒙古高原塔里亚特、巴彦淖尔、卢斯、额勒济特、赛因山达、锡林浩特、正镶白旗各典型区域采样点土壤风蚀侵蚀速率估算结果分别为149.14、112.37、206.34、276.24、419.63、360.02、351.33 t·km2·a-1。结果分析表明：样带研究区各采样点除塔里亚特和巴彦淖尔草地外，其它采样点均达轻度侵蚀水平，生态系统已处于退化状态;土壤侵蚀模数基本呈现由北向南逐渐增强的趋势;样带蒙古国境内部分，土壤侵蚀模数依典型草原→荒漠化草原→草原化荒漠→戈壁顺序逐渐增强，主要受自然因素的影响；样带区内蒙古锡林郭勒盟典型草原样点侵蚀模数为蒙古国巴彦淖尔典型草原样点侵蚀模数的近3倍，人类扰动是导致该样点侵蚀加剧的主要因素;与同区域草地相比，哈拉和林弃耕地的侵蚀模数高出50-100倍，达到强度、极强度侵蚀水平，说明蒙古国北部地区垦殖土地发展农业的代价是巨大的，而传统的牧业生产方式对土地扰动较少，不会导致破坏性的土壤侵蚀发生，对维持生态系统的可持续性有重要意义。
(4)通过FCM方法对蒙古高原风蚀环境因子进行模糊聚类，结合专家知识，将环境组合与特定的风蚀危险度相对应，得到风蚀危险度-环境关系知识，从而进行风蚀危险度制图，得出蒙古高原风蚀危险度的空间格局，土壤风蚀危险度从东到西，由南到北逐渐加强。用已有遥感解译风蚀强度数据和野外采样点进行验证，均证明风蚀危险度图具有较好的准确性。研究结果表明，该方法可以有效地获取风蚀-环境关系知识，并为预测性风蚀危险度制图提供依据。
结合内蒙古自治区自然地理条件和区域气候特点，建立了RBF神经网络模型，对内蒙古自治区88个市、县(旗)进行了土壤风蚀危险度评价的初步尝试，结果显示：内蒙古自治区的土壤风蚀危险度格局大致呈现“西高东低，中间过渡”的特点。西部地区为土壤风蚀危险度极强，东部地区属于风蚀轻度危险区，内蒙古自治区中部地区从东到西风蚀危险度呈现从中度到强度危险的变化以及北部区域土壤风蚀危险度高于南部的规律。