丹江口市土壤侵蝕敏感性時(shí)空變化特征

馬方正，于興修，胡硯霞，李明蔚，程思，王星峰，肖娟花

（湖北大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院/區(qū)域開發(fā)與環(huán)境響應(yīng)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430062）

土壤侵蝕引發(fā)土壤肥力下降、江河淤積、旱澇災(zāi)害加劇，已成為全球重大生態(tài)環(huán)境問題之一[1]。土壤侵蝕敏感性反映的是在自然條件下發(fā)生土壤侵蝕的潛在可能性及其程度[2]，開展土壤侵蝕敏感性評價(jià)對深化土壤侵蝕機(jī)理研究及水土流失治理和生態(tài)建設(shè)均具有重要意義。在土壤侵蝕敏感性研究中，國外多側(cè)重于探討環(huán)境因子對土壤侵蝕敏感性的影響，如BORRELLI 等[3]研究了意大利亞平寧山區(qū)林地伐木后土壤侵蝕敏感性現(xiàn)狀；MISRA 等[4]探討了地中海地區(qū)土地利用類型和耕作方式變化對土壤侵蝕敏感性的影響。國內(nèi)對土壤侵蝕敏感性的研究多以區(qū)域?yàn)閱卧接懲寥狼治g敏感性的空間分布和形成機(jī)制，目前已經(jīng)取得許多研究成果。國內(nèi)學(xué)者對土壤侵蝕敏感性的研究大多基于修正的通用土壤流失方程（RUSLE）[5]，幾何平均數(shù)模型[6]、加權(quán)疊加模型[7]及土壤侵蝕潛在危險(xiǎn)度指數(shù)模型[8]等方法在土壤侵蝕敏感性研究中也得到一些應(yīng)用。近年來，隨著3S 技術(shù)的應(yīng)用，土壤侵蝕敏感性已實(shí)現(xiàn)了動態(tài)研究[9]。評價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建、主要敏感因子識別及侵蝕因子權(quán)重確定等[10-11]是開展土壤侵蝕敏感性評價(jià)研究的前提和基礎(chǔ)，所用的統(tǒng)計(jì)方法主要有疊加排序法[12]、空間自相關(guān)分析法[13]、層次分析法[14]、專家打分法[15]等，其中，專家打分法在土壤侵蝕關(guān)鍵因子識別及不同擾動因子權(quán)重研究中應(yīng)用較為廣泛。

丹江口水庫是我國南水北調(diào)中線工程的水源地，庫區(qū)土壤侵蝕狀況對流域生態(tài)環(huán)境具有重要影響[16]。丹江口市地處國家級水土流失重點(diǎn)防治區(qū)和南水北調(diào)中線工程丹江口水源區(qū)核心范圍，境內(nèi)地形地貌復(fù)雜，溝壑密布，地形坡度大，夏季多暴雨，容易引發(fā)水土流失，目前相關(guān)研究主要集中在小流域水土流失監(jiān)測[17]、養(yǎng)分流失[18]、土壤侵蝕對土地利用的響應(yīng)[19]等方面，土壤侵蝕敏感性時(shí)空變化方面的研究比較缺乏。本研究以丹江口市為研究區(qū)，以30 m×30 m的柵格作為評價(jià)單元，借鑒國內(nèi)外土壤侵蝕敏感性研究成果，以RUSLE 和GIS、RS 技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合研究區(qū)自然地理特征，選取研究區(qū)土壤侵蝕的主要影響因子，以2013 年丹江口大壩加高工程項(xiàng)目完工為時(shí)間節(jié)點(diǎn)，研究該區(qū)土壤侵蝕的空間分布差異及時(shí)空變化特征，以期為該區(qū)土壤侵蝕機(jī)理研究和水土保持及生態(tài)環(huán)境建設(shè)提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

丹江口市位于湖北省西北部（圖1），鄂、豫兩省交界處（110°48′～111°34′E，32°13′～32°58′N），總面積3 121 km2，是南水北調(diào)中線工程水源地，被譽(yù)為“亞洲天池”。丹江口市整體地勢呈南北高、中間低的特點(diǎn)，漢水自西向東貫穿全鏡，最高海拔為武當(dāng)山天柱峰1 612 m，最低海拔為東部三宮殿87 m，平均海拔192 m；丹江口市屬北亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候，多年平均降雨量850～900 mm，降雨季節(jié)差異大，夏季降水量占年降水量的30%～49%；主要土壤類型為黃棕壤、水稻土、灌淤土等；地帶性植被為常綠闊葉林、針葉林及針闊混交林。

圖1 丹江口市位置及地勢起伏示意圖Figure 1 Schematic diagram of the location and topography of Danjiangkou City

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)包括：2012 年9 月30 日、2017 年11 月8 日兩期Landsat EM、Landsat 8 遙感影像，空間分辨率均為30 m；研究區(qū)降雨數(shù)據(jù)來源于歐洲氣象局高分辨率網(wǎng)格數(shù)據(jù)集月降雨數(shù)據(jù)；地形數(shù)據(jù)來源于ASTER 官網(wǎng)提供的30 m 分辨率數(shù)字高程數(shù)據(jù)（DEM）；土壤數(shù)據(jù)來源于世界土壤數(shù)據(jù)庫（HWSD）的中國土壤數(shù)據(jù)集。

1.3 研究方法

1.3.1 評價(jià)因子的選取

土壤侵蝕敏感性評價(jià)主要選取能夠反映土壤侵蝕敏感性的自然因子，通過定量的土壤侵蝕模型，對區(qū)域土壤侵蝕敏感性進(jìn)行綜合研究。丹江口市位于我國亞熱帶地區(qū)，因此研究區(qū)主要考慮由水蝕所引發(fā)的土壤侵蝕狀況。RUSLE 是目前應(yīng)用最為廣泛的土壤水蝕模型，模型全面考慮了影響土壤侵蝕的自然和人為因素，其參數(shù)因子可以很好地反映土壤侵蝕的敏感性問題，因此本研究以該模型為基礎(chǔ)，選取土壤侵蝕敏感性評價(jià)因子。RUSLE如下：

其中：A為土壤侵蝕量；R為降水侵蝕力因子；K為土壤可蝕性因子；L為坡長因子；S為坡度因子；C為植被覆蓋因子；P為水土保持措施因子。

在已有研究得出土壤侵蝕敏感性主要受氣候、土壤性質(zhì)、地形和植被影響的基礎(chǔ)上[20]，基于RUSLE 模型，考慮數(shù)據(jù)資料的有效性并結(jié)合丹江口市地形破碎、溝壑縱橫的地形特征，本研究選取降雨侵蝕力、土壤可蝕性、地形起伏度、植被覆蓋度、溝壑密度5 個(gè)因子作為土壤侵蝕敏感性評價(jià)指標(biāo)，構(gòu)建研究區(qū)土壤侵蝕敏感性評價(jià)體系。

1.3.2 土壤侵蝕敏感性因子量化

（1）降雨侵蝕力因子

降雨侵蝕力是指由降水引起土壤侵蝕的潛在勢能，雨滴濺蝕和降雨徑流是引發(fā)土壤侵蝕的主要?jiǎng)恿σ蛩豙21]。年降雨量和降雨強(qiáng)度越大，土壤侵蝕越劇烈，二者呈正相關(guān)。由于降雨侵蝕力難以直接測定，本研究采用R值計(jì)算方法[22]：

式中：R為年降雨侵蝕力，MJ·mm·hm-2·h-1；Pi為研究區(qū)月均降雨量，mm。

基于研究區(qū)多年月均降雨量數(shù)據(jù)，采用普通Kriging內(nèi)插法進(jìn)行空間化處理，生成研究區(qū)R值柵格文件（圖2）。依據(jù)表1 進(jìn)行分級賦值，空間分辨率為30 m×30 m。

表1 土壤侵蝕敏感性評價(jià)指標(biāo)及分級賦值Table 1 Evaluation index and classification standard of soil erosion sensitivity

圖2 2012、2017年降雨侵蝕力空間分布圖Figure 2 Spatial distribution of rainfall erosivity in 2012 and 2017

（2）土壤可蝕性因子

土壤可蝕性是土壤對降雨擊濺侵蝕或地表徑流等侵蝕介質(zhì)剝蝕、搬運(yùn)的敏感程度[23]，反映了土壤自身理化性質(zhì)對土壤侵蝕的抵抗能力，是影響土壤流失量的內(nèi)在因素。本研究選取土壤侵蝕和生產(chǎn)力影響估算模型（EPIC）[24]，計(jì)算研究區(qū)不同土壤類型K值，公式如下：

式中：ρSAN、ρSIL、ρCLA分別表示砂粒、粉粒、黏粒含量，%；ρC為有機(jī)碳含量，%；ρSN1=1-ρSAN/100。

根據(jù)公式（3）計(jì)算研究區(qū)各土壤類型的K值，賦值于土壤類型圖，進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，得到30 m 柵格大小的Grid格式空間數(shù)據(jù)，分級賦值得到土壤可蝕性因子敏感性空間分布圖（圖3）。

圖3 土壤可蝕性因子分布圖Figure 3 Distribution map of soil erodibility factors

（3）地形起伏度

地形起伏是引發(fā)土壤侵蝕最直接的因素，宏觀尺度通常選取地形起伏度來反映坡度、坡長等地形因子對土壤侵蝕的敏感性[25]。本文以ASTER GDEM 為數(shù)據(jù)源，運(yùn)用鄰域分析法提取丹江口市地形起伏度。利用均值變點(diǎn)分析法得出丹江口市地形起伏度最佳統(tǒng)計(jì)單元是7×7 窗口，通過ArcGIS 軟件Neighborhood statistics 工具，繪制研究區(qū)地形起伏度分級賦值圖（圖4）。

圖4 地形起伏度因子分布圖Figure 4 Distribution map of topographic relief factors

（4）植被覆蓋度因子

植被覆蓋是影響土壤侵蝕最敏感的因素，植被覆蓋對土壤侵蝕的防治作用主要表現(xiàn)為對降雨能量的削減作用、保水作用和抗侵蝕作用[26]。依照現(xiàn)行的土地利用分類系統(tǒng)，以研究區(qū)2012、2017 年兩期遙感影像為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，通過目視解譯得到土地利用類型圖，依據(jù)《生態(tài)功能區(qū)劃暫行規(guī)程》[27]對植被覆蓋因子敏感程度進(jìn)行分級賦值（表1），得到研究區(qū)植被覆蓋因子敏感性空間分布圖（圖5）。需要說明的是，建設(shè)用地和交通用地雖無植被覆蓋，但一般認(rèn)為其不會發(fā)生土壤侵蝕，因此將二者歸為土壤侵蝕不敏感級別。

圖5 2012、2017年植被覆蓋因子分布圖Figure 5 Distribution map of vegetation cover factors in 2012 and 2017

（5）溝壑密度

溝壑密度是表征內(nèi)外營力對地表侵蝕影響的重要指標(biāo)。溝壑密度的大小與地表的切割破碎程度呈正相關(guān)，溝壑密度越大，地表越破碎，越容易引發(fā)土壤侵蝕[28]。利用ArcGIS 軟件水文分析工具提取研究區(qū)盆地與溝壑，在考慮研究區(qū)地形特征及DEM分辨率的基礎(chǔ)上，確定提取流域盆地流量累計(jì)閾值為200，提取溝壑流量累計(jì)閾值為100，再將溝壑長度相加賦于流域面積，計(jì)算得到研究區(qū)溝壑密度分級圖（圖6）。

圖6 溝壑密度因子分布圖Figure 6 Distribution map of gully density factors

1.4 土壤侵蝕敏感性評價(jià)方法

單因子的土壤侵蝕敏感性僅反映某一因子對土壤侵蝕的作用程度，由于不同影響因子對土壤侵蝕的貢獻(xiàn)度不同，需要對土壤侵蝕各單一指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，對土壤侵蝕敏感性進(jìn)行綜合評價(jià)。綜合評價(jià)公式如下：

式中：Sj為j空間單元土壤侵蝕敏感性指數(shù)；Ci為i因素敏感性等級值；Wi為影響土壤侵蝕i因子的權(quán)重。

根據(jù)丹江口市的實(shí)際情況及各因子對土壤侵蝕影響的大小，參考前人研究結(jié)果[29]，采用專家打分法，確定土壤侵蝕敏感性各因子權(quán)重，降雨、土壤質(zhì)地、地形起伏度、植被、溝壑密度權(quán)重依次為0.25、0.1、0.25、0.3、0.1。參考《土壤侵蝕分類分級標(biāo)準(zhǔn)》（SL 190—2007）和《生態(tài)功能區(qū)劃暫行規(guī)程》，確定主要影響因子評價(jià)指標(biāo)敏感性等級和分級賦值標(biāo)準(zhǔn)（表1）。依據(jù)公式（4），在ArcGIS 操作平臺上將單因子敏感性進(jìn)行加權(quán)疊加運(yùn)算，運(yùn)用自然分界法將運(yùn)算結(jié)果劃分為五級，得到丹江口市2012、2017 年土壤侵蝕敏感性評價(jià)結(jié)果（表2），繪制丹江口市兩期30 m分辨率土壤侵蝕敏感性分級圖。其中自然分界法是利用統(tǒng)計(jì)學(xué)的JENK 最優(yōu)化法確定的分界點(diǎn)，可以使各級內(nèi)部方差和最小，根據(jù)2012 年研究區(qū)自然分界法的劃分閾值，對2017 年各因子加權(quán)求和結(jié)果進(jìn)行分級，得到研究區(qū)兩期土壤侵蝕敏感性分級圖（圖7）。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤侵蝕敏感性現(xiàn)狀

土壤侵蝕敏感性綜合評價(jià)結(jié)果（表2）表明，2017年丹江口市土壤侵蝕以中度敏感（1 365.66 km2）為主，其次為輕度敏感（985.24 km2），二者占75.19%；高度敏感區(qū)面積為408.21 km2，占比為13.06%；不敏感區(qū)面積為352.52 km2；土壤侵蝕極敏感區(qū)面積為14.56 km2，僅占丹江口市總面積的0.47%。由圖7 可知，研究區(qū)分布最為廣泛的中度敏感區(qū)主要分布在庫區(qū)北側(cè)習(xí)家店鎮(zhèn)、蒿坪鎮(zhèn)、石鼓鎮(zhèn)，南部武當(dāng)山中高山區(qū)及庫區(qū)西側(cè)平原向低山丘陵過渡的丘陵臺地區(qū)；輕度敏感區(qū)分布廣泛但零散，主要分布在植被覆蓋度較高、人類活動干擾較少的低山丘陵區(qū)；高度敏感區(qū)主要分布在涼水河鎮(zhèn)、習(xí)家店鎮(zhèn)、六里坪鎮(zhèn)、均縣鎮(zhèn)、土臺鄉(xiāng)等山地丘陵區(qū)，該區(qū)地形起伏度較大，溝壑密布，土壤類型以黃棕壤為主，土壤中礫石、沙粒含量高，養(yǎng)分匱乏，保水保肥性差，土壤侵蝕敏感性較高；不敏感區(qū)主要分布在丹江口市區(qū)、丹江口水庫、庫區(qū)周邊河谷平原區(qū)及大小河流的階地上，這些地區(qū)地形平坦，土壤類型以水稻土和潮土為主，土壤質(zhì)地多為壤黏土，土壤砂粒、粉粒、黏粒含量適中，保水保溫性能強(qiáng)，土壤侵蝕敏感性相對較低；極敏感區(qū)零散分布于北部大橫山區(qū)及南部武當(dāng)山區(qū)，是由人類生產(chǎn)建設(shè)活動、局部微地貌等多種土壤侵蝕易發(fā)因子疊加所致。

表2 2012—2017年丹江口市土壤侵蝕敏感性綜合評價(jià)Table 2 Comprehensive evaluation of soil erosion sensitivity in Danjiangkou City from 2012 to 2017

圖7 丹江口市2012、2017年土壤侵蝕敏感性分級圖Figure 7 Classification map of soil erosion sensitivity in Danjiangkou City in 2012 and 2017

2.2 土壤侵蝕敏感性時(shí)空變化特征

對丹江口市2012、2017年兩期土壤侵蝕敏感性分級圖進(jìn)行疊加分析，得到土壤侵蝕敏感性強(qiáng)度轉(zhuǎn)移矩陣（表3）。由表3可知，5年間研究區(qū)土壤侵蝕敏感性等級降低的面積達(dá)105.87 km2，主要表現(xiàn)為高度敏感轉(zhuǎn)化為中度敏感、中度敏感轉(zhuǎn)化為輕度敏感和不敏感；土壤侵蝕敏感性等級升高的面積僅為11.83 km2，主要表現(xiàn)為輕度敏感轉(zhuǎn)化為中度和高度敏感、中度敏感轉(zhuǎn)化為高度敏感。

表3 2012—2017年丹江口市土壤侵蝕敏感性強(qiáng)度轉(zhuǎn)移矩陣Table 3 The intensity transfer matrix of soil erosion sensitivity in Danjiangkou City from 2012 to 2017

由圖8 可知，研究區(qū)土壤侵蝕敏感性等級降低比較明顯的有：①北部石鼓鎮(zhèn)、蒿坪鎮(zhèn)、習(xí)家店鎮(zhèn)、均縣鎮(zhèn)，土壤侵蝕敏感性由高度敏感向中度敏感轉(zhuǎn)化。該區(qū)地形以丘陵為主，山地丘陵與平原相間分布，人類開發(fā)強(qiáng)度大，土壤侵蝕敏感性較高，2012 年以來國家在丹江口庫區(qū)實(shí)施水土流失綜合整治項(xiàng)目，將丹江口水庫大壩加高后即將淹沒的優(yōu)質(zhì)耕園地的耕作層剝離轉(zhuǎn)移到交通便利、距庫岸較近的瘠薄耕園地上，改良土壤性能，區(qū)域土壤抗蝕能力明顯增強(qiáng)，土壤侵蝕敏感性由高度敏感向中輕度敏感轉(zhuǎn)化。②南部武當(dāng)山區(qū)六里坪鎮(zhèn)、武當(dāng)山鎮(zhèn)、鹽池河鎮(zhèn)、浪河鎮(zhèn)、丁家營鎮(zhèn)和白楊坪林業(yè)開發(fā)區(qū)部分區(qū)域，土壤侵蝕敏感性由高度敏感向中度、輕度敏感轉(zhuǎn)化。該區(qū)植被覆蓋度整體較高，近年來對疏殘幼林地和荒山荒坡進(jìn)行封育管理，營造生態(tài)防護(hù)林，進(jìn)行生態(tài)修復(fù)，推進(jìn)退化林和人工純林修復(fù)，增加復(fù)層異齡混交林比例，土壤侵蝕敏感程度降低。③南部官山河小流域，土壤侵蝕敏感性主要由中度和高度敏感轉(zhuǎn)化為輕度敏感和不敏感。該地區(qū)早年間土地利用類型以坡耕地為主，土層薄，保水能力差，抗蝕性能差，土壤侵蝕敏感性較高，2013年以來，官山河進(jìn)行流域綜合治理，以坡耕地整治為重點(diǎn)，進(jìn)行坡面整治，實(shí)施“移土培肥”改造，提高土壤抗蝕性能，營造農(nóng)田防護(hù)林，多手段減少流域輸沙率，土壤侵蝕敏感程度降低。

圖8 丹江口市2012—2017年土壤侵蝕敏感性空間變化圖Figure 8 Spatial variation map of soil erosion sensitivity in Danjiangkou City from 2012 to 2017

土壤侵蝕敏感性等級上升地區(qū)零散分布于研究區(qū)南部，該區(qū)地形起伏度高，地表破碎，溝壑密布，近年來伴隨漢十高鐵施工建設(shè)，部分地區(qū)地表植被破壞嚴(yán)重，土層直接暴露于地表，研究區(qū)降雨季節(jié)差異巨大，夏季遇侵蝕性降水，水土流失嚴(yán)重，土壤侵蝕敏感性有所增強(qiáng)。

2.3 土壤侵蝕敏感性與主要影響因素之間的關(guān)系

植被覆蓋是土壤侵蝕的抑制因子，不同土地利用類型對應(yīng)不同程度的植被覆蓋度和人為干擾程度，進(jìn)而影響土壤侵蝕的抗侵蝕阻力系統(tǒng)和動力系統(tǒng)，在區(qū)域土壤侵蝕發(fā)生、發(fā)展、變化中起重要作用。地形因子是區(qū)域地形特征的綜合表征，也是土壤侵蝕敏感性空間分異的重要影響因素。為了進(jìn)一步明確土壤侵蝕敏感性的空間分布規(guī)律，利用ArcGIS 空間分析功能，探討不同土地利用類型、不同坡度下土壤侵蝕敏感性大小。

2.3.1 不同土地利用類型下的土壤侵蝕敏感性評價(jià)

將2017 年土壤侵蝕敏感性評價(jià)圖與該年份土地利用圖疊加分析（表4）可知，研究區(qū)土壤侵蝕高度以上敏感區(qū)土地利用類型面積大小排序依次為園地、旱地、草地、灌木林地、有林地、疏林地、未利用地、城鄉(xiāng)居民和工礦用地、水體及水田。但從土壤侵蝕高度以上敏感區(qū)面積占各土地利用類型面積比例來看，大小排序依次為疏林地、未利用地、園地、旱地、草地、灌木林地、水田、城鄉(xiāng)居民和工礦用地、水體及有林地。丹江口市疏林地高度以上敏感區(qū)面積占比最高，研究區(qū)疏林地主要為2013 年丹江口庫區(qū)水土流失綜合整治項(xiàng)目實(shí)施以來，植樹造林形成的次生疏林地，生長期短，郁閉度低，水土保持性能差，土壤侵蝕敏感性高。未利用地高度以上敏感區(qū)面積超過該地類總面積的70%，這是因?yàn)槲蠢玫刂脖桓采w度極低，土壤結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重，抗蝕能力弱，水土保持措施不到位。對于疏林地、未利用地，雖然侵蝕面積較小，但是其侵蝕比例非常高，說明疏林地、未利用地是研究區(qū)高敏感性土地利用類型，今后應(yīng)切實(shí)加強(qiáng)這些區(qū)域的植被恢復(fù)工作。有林地主要分布在研究區(qū)海拔較高的山地丘陵區(qū)，較其他植被類型而言，有林地高度以上敏感區(qū)面積占比較小，這表明有林地可以有效增強(qiáng)當(dāng)?shù)氐耐寥揽刮g能力，具有良好的水土保持性能。相比有林地，研究區(qū)灌木林地和草地土壤侵蝕敏感性較高，土壤抗侵蝕能力較弱，今后應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化林灌草植被結(jié)構(gòu)。丹江口市土層較薄，大部分坡耕地土層厚度不足30 cm，遇侵蝕性降水，極易形成集中水流，引發(fā)坡面侵蝕，因此坡耕地治理是該區(qū)域水土保持工作的重點(diǎn)。總體而言，研究區(qū)植被覆蓋因子敏感性與土壤侵蝕敏感性的空間分布較為吻合，說明植被覆蓋是丹江口市土壤侵蝕敏感性的重要影響因子。

表4 不同土地利用類型土壤侵蝕敏感性分布面積（km2）Table 4 Distribution area of soil erosion sensitivity in different land use types（km2）

2.3.2 不同坡度下的土壤侵蝕敏感性評價(jià)

丹江口市屬低山丘陵區(qū)，地形起伏交錯(cuò)是引發(fā)土壤侵蝕最直接的因素，對研究區(qū)坡度分級圖和土壤侵蝕敏感性分級圖進(jìn)行疊加分析，可提取不同坡度等級土壤侵蝕敏感性分布情況（表5）。從表5 可以看出，隨著坡度增大，研究區(qū)土壤侵蝕敏感性總體呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，0°～5°坡度帶土壤侵蝕敏感性最低，35°～45°坡度帶土壤侵蝕敏感性最高，從5°～15°坡度帶到25°～35°坡度帶，隨坡度增加土壤侵蝕敏感性逐漸提高，這是因?yàn)殡S著坡度加大，土壤自身穩(wěn)定性降低，雨滴擊濺侵蝕增強(qiáng)，加之人類不合理經(jīng)濟(jì)活動導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重，使得土壤侵蝕敏感性升高。45°以上的坡度帶土壤侵蝕敏感性不升反降，這是因?yàn)槠露却笥?5°的地區(qū)，封育管理、生態(tài)防護(hù)林營造等水土保持措施相對完善，植被覆蓋度高。

表5 不同坡度土壤侵蝕敏感性分布面積（km2）Table 5 Distribution area of soil erosion sensitivity in different slope（km2）

3 討論

土壤侵蝕敏感性受地形地貌、降雨、植被及土壤質(zhì)地等因素的綜合影響。降雨作為土壤侵蝕的主要?jiǎng)恿?，隨時(shí)間變化明顯，研究降雨因子與土壤侵蝕敏感性之間的關(guān)系，對于水土保持措施的實(shí)施具有重要參考作用。張恩偉等[30]在研究滇池流域土壤侵蝕敏感性時(shí)發(fā)現(xiàn)，降雨是影響滇池流域土壤侵蝕敏感性的關(guān)鍵因子，降雨侵蝕力敏感性的空間分布與土壤侵蝕敏感性的空間分布高度吻合。丹江口市降雨侵蝕力的空間分布自西南向東北遞減，降雨侵蝕力敏感性的空間分布與土壤侵蝕敏感性的空間分布吻合度差。這表明，土壤侵蝕敏感性是多個(gè)因子共同作用的結(jié)果，且不同地區(qū)的主導(dǎo)影響因子具有差異性。

地形因子是影響土壤侵蝕敏感性最直接的因素。通過對比分析地形因子與土壤侵蝕敏感性數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)不敏感區(qū)主要分布在研究區(qū)坡度＜5°的區(qū)域，地形起伏度在100～300 m、坡度在5°～35°的區(qū)域與土壤侵蝕輕度敏感和中度敏感空間分布較為吻合，高度敏感和極敏感區(qū)并沒有集中分布在坡度大于35°的區(qū)域，土壤侵蝕敏感性由低到高的空間分布與坡度由小到大的空間分布并不完全一致。孫小濤等[31]在研究貴州省雷山縣時(shí)發(fā)現(xiàn)，雷山縣土壤侵蝕敏感性隨著坡度的增大而升高，當(dāng)坡度超過35°后，土壤侵蝕敏感性隨坡度的增大而降低，這表明土壤侵蝕敏感性存在坡度臨界值，超過該坡度范圍，土壤侵蝕敏感性降低。這與本研究結(jié)果相似。

土壤抗蝕能力與土壤自身理化性質(zhì)密切相關(guān)，丹江口市土壤抗侵蝕能力偏弱，土壤可蝕敏感性主要為中度敏感和高度敏感。中度敏感區(qū)土壤類型主要為黃棕壤和黃褐土，土層深厚、質(zhì)地黏重、易旱易澇，土壤侵蝕敏感性高。高度敏感性地區(qū)土壤類型主要為石灰?guī)r土，土層貧瘠、質(zhì)地松散、抗沖蝕能力差。朱明勇等[32]在研究南水北調(diào)水源區(qū)時(shí)發(fā)現(xiàn)，丹江口水庫區(qū)土壤總體上屬中高可蝕性土壤，本研究進(jìn)一步驗(yàn)證了此結(jié)論。

植被覆蓋是土壤侵蝕的阻抗因子，不同植被覆蓋類型對水土保持的效果差異顯著。丹江口市植被覆蓋敏感性輕度以下區(qū)域占72.21%，不敏感區(qū)域主要為水體和建設(shè)用地，輕度敏感區(qū)主要為有林地。從植被類型看，丹江口市林地以北亞熱帶闊葉混交林為主，其林冠層對降雨截流作用較強(qiáng)[33]，植被覆蓋因子敏感性與土壤侵蝕敏感性的空間分布高度吻合。

4 結(jié)論

本研究以通用土壤流失方程為基礎(chǔ)，選取降雨侵蝕力、土壤可蝕性、地形起伏度、植被覆蓋度、溝壑密度5 個(gè)因子，采用專家打分法對其賦權(quán)重，依據(jù)Arc-GIS 空間分析模塊進(jìn)行加權(quán)疊加計(jì)算，得到丹江口市土壤侵蝕敏感性分級結(jié)果，分析了研究區(qū)2012—2017 年土壤侵蝕敏感性各強(qiáng)度等級之間時(shí)空變化，探討了土壤侵蝕敏感性與下墊面因素之間的關(guān)系。

（1）2017 年，丹江口市土壤侵蝕敏感性整體呈現(xiàn)南北高、中間低的態(tài)勢，主要表現(xiàn)為輕度敏感和中度敏感，高度及以上敏感區(qū)僅占13.53%。

（2）從丹江口市土壤侵蝕敏感性空間分布及時(shí)空變化情況來看，研究區(qū)5 年間中度敏感、輕度敏感、不敏感區(qū)域面積呈增加趨勢，高度敏感和極敏感區(qū)面積呈下降趨勢，土壤侵蝕敏感性等級變化主要表現(xiàn)為高度敏感轉(zhuǎn)化為中度輕度敏感、中度敏感轉(zhuǎn)化為輕度敏感和不敏感；總體而言，研究區(qū)5 年間土壤侵蝕敏感性狀況有所改善，僅少量區(qū)域土壤侵蝕敏感性有所升高。

（3）從不同下墊面土壤侵蝕敏感性分布來看，未利用地和疏林地是研究區(qū)高敏感性土地利用類型；研究區(qū)土壤侵蝕敏感性隨坡度增大呈先升高后降低趨勢，0°～5°坡度帶敏感性最低，35°～45°坡度帶敏感性最高，而坡度在45°以上的區(qū)域，由于植被覆蓋條件好，水土保持措施較為完善，土壤侵蝕敏感性下降。