崗?fù)型寥狼治g變化研究

劉玉梅，張建國

(1.南通大學(xué) 理學(xué)院，江蘇 南通 226019；2.南通大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院，江蘇 南通 226007)

1 引言

土壤侵蝕對(duì)人類的生存與發(fā)展具有重大威脅，屬于重要環(huán)境災(zāi)害問題[1]。土壤侵蝕會(huì)使侵蝕區(qū)土壤流失，土層變薄，土壤的肥力降低，進(jìn)而使土地的農(nóng)業(yè)利用價(jià)值逐漸喪失。同時(shí)土壤侵蝕產(chǎn)生的泥沙也可以使下游河道淤積，抬高河床，加劇洪澇等自然災(zāi)害的發(fā)生，進(jìn)而威脅下游生命、經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)安全，嚴(yán)重影響社會(huì)的發(fā)展。

崗?fù)形挥诓貣|橫斷山區(qū)，該區(qū)域山大溝深，地形陡峻，區(qū)內(nèi)溝壑縱橫、河流發(fā)育，土壤侵蝕較強(qiáng)烈，土壤侵蝕是崗?fù)兴媾R的主要自然生態(tài)環(huán)境災(zāi)害。開展崗?fù)械耐寥狼治g變化研究，可為橫斷山區(qū)治理和預(yù)防土壤侵蝕提供決策依據(jù)，對(duì)保障西藏生態(tài)安全具有重要意義[2,3]。鑒于此，本文選取了崗?fù)?001年和2008年2期的中把資源衛(wèi)星遙感影像和DEM數(shù)據(jù)，提取了研究區(qū)的土地利用數(shù)據(jù)、植被蓋度數(shù)據(jù)和坡度數(shù)據(jù)，然后按照水力侵蝕面蝕分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)建模獲得了崗?fù)?001年和2008年的土壤侵蝕強(qiáng)度數(shù)據(jù)，之后通過疊加分析獲得了崗?fù)型寥狼治g動(dòng)態(tài)變化數(shù)據(jù)，分析崗?fù)型寥狼治g時(shí)空格局變化特征，并通過轉(zhuǎn)移矩陣分析了土壤侵蝕變化的主要強(qiáng)度類型和相互轉(zhuǎn)移方向，以便為崗?fù)杏行Х乐嗡亮魇Ш蜕鷳B(tài)與環(huán)境保護(hù)提供一定的決策依據(jù)。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本次研究在中國資源衛(wèi)星應(yīng)用中心數(shù)據(jù)庫下載了覆蓋崗?fù)墟?zhèn)的2001年和2008年2個(gè)時(shí)段的空間分辨率為19.5 m的中巴資源衛(wèi)星多光譜遙感數(shù)據(jù)。同時(shí)在美國地質(zhì)調(diào)查勘探局地球遙感數(shù)據(jù)下載中心下載了空間分辨率為30 m的DEM數(shù)據(jù)。

2.2 研究方法

水利部頒布的土壤侵蝕水力侵蝕面蝕分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(SL 190-96)是以地類、植被覆蓋度、坡度為指標(biāo)來評(píng)價(jià)土壤侵蝕的重要方法[4]。該方法需要先做出地類、植被蓋度、坡度3個(gè)指標(biāo)圖層，然后按照每個(gè)柵格像元在這3個(gè)指標(biāo)圖層的取值來確定該像元的土壤侵蝕強(qiáng)度，即通過地類、植被蓋度、坡度指標(biāo)圖層的疊加分析得到土壤侵蝕強(qiáng)度圖。

本次研究首先采用該方法提取了兩期土壤侵蝕強(qiáng)度圖層，然后通過對(duì)兩期圖層進(jìn)行疊加分析，得到了研究區(qū)土壤侵蝕動(dòng)態(tài)變化圖層，獲得土壤侵蝕變化的空間與屬性數(shù)據(jù)。之后通過計(jì)算土壤侵蝕強(qiáng)度類型動(dòng)態(tài)度和土壤侵蝕強(qiáng)度轉(zhuǎn)移矩陣，研究了崗?fù)性谘芯繒r(shí)段內(nèi)土壤侵蝕強(qiáng)度結(jié)構(gòu)特征、變化趨勢(shì)等情況。研究數(shù)據(jù)處理采用遙感和地理信息系統(tǒng)技術(shù)以及數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法來完成。所用軟件分別為ERDAS IMAGE、ArcGIS和Excel。

3 結(jié)果與分析

3.1 2001年崗?fù)型寥狼治g分析

圖1a為2001年度崗?fù)型寥狼治g強(qiáng)度分布圖，由該圖可以看出，2001年度崗?fù)型寥狼治g在西部邊緣、中南部區(qū)域較為嚴(yán)重，對(duì)比坡度圖發(fā)現(xiàn)，這些區(qū)域坡度較大。可見地形陡峻是造成這種分布特征的重要原因。

表1表明，崗?fù)性?001年，微度、輕度、中度、強(qiáng)度、及強(qiáng)度、劇烈土壤侵蝕分別為8578.36 hm2、5353.32 hm2、11375.15 hm2、2752.82 hm2、3957.46 hm2、932.92 hm2，分別占國土面積的26.03%、16.25%、34.52%、12.01%、8.35%、2.83%。輕度以上土壤侵蝕占國土面積的73.97%，土壤侵蝕較嚴(yán)重。

圖1 崗?fù)墟?zhèn)2001年(a)和2008年(b)土壤侵蝕強(qiáng)度分布表1 2001、2008年度崗?fù)型寥狼治g面積統(tǒng)計(jì)

微度輕度中度強(qiáng)度極強(qiáng)度劇烈輕度以上國土面積2001年面積/hm28578.365353.3211375.153957.462752.82932.9224371.6832950.04百分比/%26.0316.2534.5212.018.352.8373.97100.002008年面積/hm28563.885227.2811174.840792981.4923.6824386.1632950.04百分比/%25.9915.8633.9112.389.052.874.011002001～2008年變化量/hm2-14.48-126.04-200.35121.54228.58-9.2414.48年變化量/hm2-2.07-18.01-28.6217.3632.65-1.322.07動(dòng)態(tài)度/%-0.02-0.34-0.250.441.19-0.140.01

注：“-”表示減少

3.2 2008年崗?fù)型寥狼治g分析

圖1b為2008年度崗?fù)型寥狼治g強(qiáng)度分布圖，由該圖可以看出，2001年度崗?fù)型寥狼治g強(qiáng)度空間分布與2001年度很相似，也是在西部邊緣、中南部區(qū)域較為嚴(yán)重，只不過強(qiáng)度(黃色區(qū)域)和極強(qiáng)度(橙色區(qū)域)分布范圍有所增加。表1表明，與2001年相比，2008年崗?fù)形⒍?、輕度、中度土壤侵蝕面積分別減少了14.48 hm2、126.04 hm2、200.35 hm2，而強(qiáng)度土壤侵蝕面積增加了121.54 hm2，極強(qiáng)度土壤侵蝕面積增加了228.58 hm2。輕度以上土壤侵蝕面積也增加了14.48 hm2。說明研究區(qū)土壤侵蝕有加重趨勢(shì)。

3.3 2001年～2008年度崗?fù)型寥狼治g變化分析

為了進(jìn)一步分析研究時(shí)段內(nèi)研究區(qū)域土壤侵蝕的動(dòng)態(tài)變化強(qiáng)度，用公式1所示的動(dòng)態(tài)度模型計(jì)算各個(gè)強(qiáng)度級(jí)別的變化強(qiáng)度。

(1)

式(1)中：Aj,a、Aj,b分別為研究初期a及研究末期b面積；T為研究末期和初期相間隔的時(shí)間[4]。

從表1可以看出，研究時(shí)段內(nèi)，極強(qiáng)度土壤侵蝕年變化量為32.65 hm2，動(dòng)態(tài)度為1.19%，變化最為明顯；僅次于極強(qiáng)度土壤侵蝕的是強(qiáng)度土壤侵蝕，變化量為年變化量為17.36 hm2，動(dòng)態(tài)度為0.44%，這兩類程度的土壤侵蝕面積都在增加。輕度和中度土壤侵蝕的面積變化幅度也較明顯，輕度的年變化量為每年減少18.01 hm2，動(dòng)態(tài)度為-0.34%，中度的年變化量為每年減少28.62 hm2，動(dòng)態(tài)度為-0.25%；劇烈土壤侵蝕面積和微度(無明顯侵蝕)侵蝕面積變化最小，劇烈侵蝕的動(dòng)態(tài)度-0.14%，年變化量為每年減少1.32 hm2，微度土壤侵蝕的動(dòng)態(tài)度-0.02%，每年減少2.07 hm2。

4 結(jié)論

由于地勢(shì)陡峻，崗?fù)型寥狼治g較為嚴(yán)重。2001年和2008年輕度以上土壤侵蝕面積占國土面積的比重均超過了70%。

研究時(shí)段內(nèi)，崗?fù)型寥狼治g有所加重，極強(qiáng)度和強(qiáng)度土壤侵蝕面積有所增加，而輕度和中度侵蝕面積有所減少，微度和劇烈侵蝕面積無明顯變化。

該區(qū)土壤侵蝕較為嚴(yán)重的主要自然原因?yàn)樯酱鬁仙?，地形地?shì)陡峻。另外陡坡開墾、過度放牧，爛砍濫伐取薪等人為因素也在一定程度上加重了該區(qū)土壤侵蝕。因此在今后的土地開發(fā)利用中必須加強(qiáng)管理，控制導(dǎo)致土壤侵蝕的人為因素，保障該區(qū)域生態(tài)與環(huán)境安全。