2004—2016年南小河溝流域土壤侵蝕動(dòng)態(tài)變化

許小梅，王鴻斌，趙嘉瑩，劉曉靜

(黃河水土保持西峰治理監(jiān)督局，甘肅 西峰 745000)

1 研究區(qū)概況

南小河溝地處黃河中游黃土高塬溝壑區(qū)，系涇河的一級(jí)支流蒲河左岸的一級(jí)支溝，位于E107°30′15″～107°37′30″、N35°40′50″～35°44′25″，流域總面積36.3 km2，海拔1 050～1 423 m，相對(duì)高差373 m。流域內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造較為單一，地表基本為黃土覆蓋，年均降水量552.1 mm。地貌主要有塬、坡、溝三大類型，其中塬面占57.0%、溝坡占15.7%、溝谷占27.3%。塬面寬廣平坦，土壤肥沃，主要為農(nóng)田；坡面是連接塬面和溝谷的緩坡地帶，大部分已形成坡式梯田；坡面以下是溝谷，通常主溝呈U形、支溝呈V形，水土流失類型以水力侵蝕為主。

2 數(shù)據(jù)來源及研究方法

本研究選用2004年6月分辨率為0.61 m的Quickbird衛(wèi)星影像，DEM格網(wǎng)間距3 m。2016年6月采用無(wú)人機(jī)進(jìn)行航空攝影，獲取小流域地表航空影像數(shù)據(jù)，制作小流域DEM，分辨率為0.1 m，DEM格網(wǎng)間距1 m?；贒EM進(jìn)行影像解譯，采用ArcMap 10.2軟件提取南小河溝流域土地利用圖及植被覆蓋度圖，以DEM提取流域坡度圖。在此基礎(chǔ)上，依據(jù)《土壤侵蝕分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》(SL 190—2007)，考慮坡度、植被覆蓋度、土地利用方式等指標(biāo)綜合判定得到南小河溝流域土壤侵蝕強(qiáng)度分級(jí)結(jié)果。

3 結(jié)果分析

3.1 土壤侵蝕強(qiáng)度動(dòng)態(tài)變化

南小河溝流域土壤侵蝕空間分布差異明顯(圖1)。從土壤侵蝕強(qiáng)度的空間分布來看，輕度及以下侵蝕主要分布于塬面和溝道，其中塬面雖多為耕地，但坡度較緩，多在5%以下，而溝道部分地區(qū)雖坡度較陡，但以林地為主，植被覆蓋度較高，因此土壤侵蝕程度較輕；中度和強(qiáng)烈侵蝕主要分布于溝道，土地利用類型以草地為主；極強(qiáng)烈和劇烈侵蝕主要分布于溝沿線和壩地邊緣附近，坡度陡，植被覆蓋度低。

圖1 2004、2016年南小河溝流域土壤侵蝕強(qiáng)度空間分布

表1為2004、2016年南小河溝流域土壤侵蝕強(qiáng)度分級(jí)結(jié)果。由表1知, 南小河溝流域土壤侵蝕以微度侵蝕為主，2004—2016年微度侵蝕面積呈增加趨勢(shì),而輕度及其以上侵蝕面積則呈減少趨勢(shì),從2004年的11.95 km2減小到2016年的8.06 km2，減少了32.55%，其中強(qiáng)烈、極強(qiáng)烈、劇烈侵蝕面積減少明顯，分別減少了35.69%、42.96%和62.98%。

3.2 土壤侵蝕強(qiáng)度變化原因

影響土壤侵蝕的因素包括自然因素和人為因素。自然因素是水土流失發(fā)生、發(fā)展的先決條件，或者叫潛在因素，包括氣候、地形、土壤、植被等，而人為因素則通常是加劇水土流失的主要原因。

表1 2004、2016年南小河溝流域土壤侵蝕強(qiáng)度變化

(1) 土地利用類型。土地利用是人類根據(jù)土地的自然特征，按一定的社會(huì)經(jīng)濟(jì)目的，通過特定手段，對(duì)土地進(jìn)行的長(zhǎng)期或周期性的治理改造。土地利用可以通過改變植被覆蓋度和土壤性質(zhì)等來影響土壤侵蝕[1]。土壤侵蝕強(qiáng)度的變化與土地利用類型的變化有著密切的聯(lián)系，但其并非向單一方向變化，而是呈現(xiàn)出波動(dòng)性的變化過程。2004—2016年南小河溝流域土地利用類型變化顯著。2004年南小河溝流域土地利用類型主要為旱地、有林地、荒草地和居民點(diǎn)及工礦交通用地。2016年土地利用類型增加了水澆地、果園，并且梯田、有林地、居民點(diǎn)及工礦交通用地、水域及水利設(shè)施用地面積增加明顯。由表2知，2004—2016年南小河溝流域梯田、有林地分別增加了3.68和1.21倍，荒草地和裸地面積分別減少了16.78%和46.74%。實(shí)地調(diào)查顯示，有林地、梯田、居民點(diǎn)及工礦交通用地、水域及水利設(shè)施用地多為微度侵蝕區(qū)，而荒草地和裸地是水力侵蝕的主要區(qū)域。

2004—2016年依托黃河水土保持生態(tài)工程齊家川示范區(qū)項(xiàng)目、南小河溝科技示范園建設(shè)項(xiàng)目對(duì)南小河溝流域進(jìn)行綜合治理，增加了果園、有林地、居民點(diǎn)及工礦交通用地、水域及水利設(shè)施用地面積，減少了裸地面積，綜合土地利用動(dòng)態(tài)度呈增加趨勢(shì)。南小河溝流域正從單一的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)向新型農(nóng)村經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，土地利用結(jié)構(gòu)逐步向均衡化方向發(fā)展。

表2 2004、2016年南小河溝流域土地利用類型

(2)植被覆蓋度。植被作為大氣與土壤間的保護(hù)層，既影響坡面水文過程，又改良土壤，能夠減輕降雨侵蝕并提高土壤的抗蝕性，具有侵蝕控制和坡面保護(hù)的潛能[2]。南小河溝流域林草植被覆蓋度變化顯著(圖2)。由圖2、表3知，流域內(nèi)林草植被主要分布在溝坡；2004—2016年高覆蓋度(75%～100%)和中高覆蓋度(60%～75%)面積增加明顯，分別增加了44.87%和123.01%，而中覆蓋度(45%～60%)、中低覆蓋度(30%～45%)和低覆蓋度(0～30%)面積有所減少，尤其是中低覆蓋度面積減少了45.59%，低覆蓋度面積減少了72.11%。

圖2 2004、2016年南小河溝流域林草植被覆蓋度變化

林草植被覆蓋度/%面積/km22004年2016年變化面積/km2比例/%75～1004.486.492.0144.8760～751.132.521.39123.0145～602.782.51-0.27-9.7130～454.652.53-2.12-45.590～304.411.23-3.18-72.11

(3)坡度。坡度是最重要的地形因子之一，直接影響著地表的物質(zhì)流和能量的再分配，影響著土壤的發(fā)育、植被的種類與分布，制約著土地利用的類型與方式。在其他條件相同的情況下，一定范圍內(nèi)坡度越大，土壤侵蝕越劇烈。2004—2016年，坡面和溝道在降水沖刷作用下形成紅土瀉溜、滑塌等，引起地形發(fā)生微變化，導(dǎo)致南小河溝流域坡度發(fā)生微變化，但整體變化不大，因此對(duì)土壤侵蝕影響相對(duì)較小。

4 結(jié) 論

本研究結(jié)果揭示了南小河溝流域土壤侵蝕動(dòng)態(tài)變化特征，可為當(dāng)?shù)厮亮魇е卫砗蜕鷳B(tài)環(huán)境保護(hù)提供參考。由于影響土壤侵蝕的因素眾多，有氣候、植被、土壤物理化學(xué)性質(zhì)、地形等，本次研究只考慮了土地利用、植被、坡度三個(gè)方面的因素，采集數(shù)據(jù)的完整性不足，因此未來還需要做進(jìn)一步研究。