降雨、積雪以及土地利用復(fù)合影響下的額爾齊斯河流域土壤侵蝕分析

張曉敏， 張東梅， 王 莉， 張 偉

(1.中國(guó)科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院，冰凍圈科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，蘭州 730000； 2.中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所，青藏高原地球系統(tǒng)與資源環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100101；3.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 1000409)

土壤侵蝕是全球所面臨的嚴(yán)峻問(wèn)題，在自然和人類活動(dòng)影響的雙重作用下，土壤侵蝕越來(lái)越顯嚴(yán)重的趨勢(shì)。近年來(lái)，由于人類活動(dòng)的日益加劇，造成全球土地利用類型的變化，使土壤侵蝕總量增加了2.5%，從而使土壤流失率比成土率增加了1～2個(gè)數(shù)量級(jí)。我國(guó)是土壤侵蝕影響較為嚴(yán)重的國(guó)家之一，2018年水利部發(fā)布水土流失監(jiān)測(cè)結(jié)果，流失總面積達(dá)273.69萬(wàn)km，占國(guó)土總面積的28.6%。土壤侵蝕對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響，主要表現(xiàn)為土壤質(zhì)地降低、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)下降、水質(zhì)惡化、棲息地破壞和土壤微環(huán)境惡劣等問(wèn)題。已有研究指出，土壤侵蝕可能導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能逐漸退化甚至喪失，這將會(huì)威脅流域的生態(tài)安全與人類長(zhǎng)久生存。

降水是造成土壤水力侵蝕的最關(guān)鍵因素，侵蝕強(qiáng)度則取決于表層土壤物理性質(zhì)、地形、植被和地表徑流以及由它們綜合產(chǎn)生的水文過(guò)程。在寒區(qū)，冰凍圈要素顯著影響其水文過(guò)程。有研究表明，隨著暖濕化對(duì)冰凍圈的影響，寒區(qū)尤其在高亞地區(qū)土壤侵蝕會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重。就積雪而言，盡管降雪本身不會(huì)對(duì)土壤侵蝕產(chǎn)生直接影響，但春季融雪水文過(guò)程會(huì)加重土壤侵蝕，特別在融雪水比例高的流域，融雪造成的土壤侵蝕十分嚴(yán)重。這使得寒區(qū)，特別是高寒山區(qū)生態(tài)環(huán)境變得更為脆弱，同時(shí)也進(jìn)一步加重高山地質(zhì)災(zāi)害。因此，積雪的出現(xiàn)使土壤侵蝕過(guò)程更為復(fù)雜，人類活動(dòng)導(dǎo)致的土地利用變化也進(jìn)一步加劇這種復(fù)雜性?？傮w來(lái)說(shuō)，充分了解冰凍圈和人類活動(dòng)復(fù)合影響下的土壤侵蝕是合理治理寒區(qū)和高山區(qū)水土流失、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、同時(shí)維護(hù)當(dāng)?shù)剞r(nóng)牧業(yè)和民生發(fā)展的科學(xué)前提。

目前，土壤侵蝕的研究很多集中在小尺度區(qū)域，如特定研究區(qū)域的某一坡向、坡面及整個(gè)流域內(nèi)，這些研究多基于確定樣地的小區(qū)試驗(yàn)和考慮單一降水驅(qū)動(dòng)。土壤侵蝕模型主要包括8類、82個(gè)水蝕模型，通用土壤流失方程(universal soil loss equation，或USLE)是研究不同土地利用類型、不同流域和不同空間位置下的土壤侵蝕。美國(guó)斯坦福大學(xué)、大自然保護(hù)協(xié)會(huì)(TNC)與世界自然基金會(huì)(WWF)聯(lián)合開(kāi)發(fā)了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和權(quán)衡綜合評(píng)估模型(integrated valuation of ecosystem services and trad-offs，InVEST)并受到廣泛關(guān)注。其中InVEST模型中的土壤侵蝕模塊是在USLE的基礎(chǔ)上加以修正，從而提升了土壤侵蝕結(jié)果模擬的準(zhǔn)確性。目前，該模型已被廣泛使用于流域、自然保護(hù)區(qū)、省和國(guó)家等不同尺度的土壤侵蝕評(píng)估。此外，由于模型對(duì)降水和地類的參數(shù)敏感，從而用以評(píng)估氣候和土地利用變化背景下造成的土壤侵蝕結(jié)果變化。

新疆的北疆地區(qū)是我國(guó)的三大積雪區(qū)之一，發(fā)源于阿爾泰山的額爾齊斯河是北疆最大的河流和我國(guó)唯一注入北冰洋的國(guó)際河流。已有研究表明，積雪融水占額爾齊斯河全部水資源的29%，其中春季融雪徑流占春季徑流量的比例更是高達(dá)72%。然而，由于地處我國(guó)西北邊境地區(qū)，且分布有喀納斯國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)和阿爾泰山河源自然保護(hù)區(qū)，使該地區(qū)的人類活動(dòng)相對(duì)較弱。豐富的積雪資源和較弱的人類活動(dòng)為研究融雪過(guò)程對(duì)土壤侵蝕的影響提供了理想的區(qū)域。因此，本文將通過(guò)構(gòu)建額爾齊斯河流域的InVEST模型，分別量化區(qū)域土壤侵蝕空間分布以及降雨、春季融雪和土地利用對(duì)土壤侵蝕的復(fù)合作用。研究結(jié)果將有助于進(jìn)一步探索冰凍圈土壤侵蝕。

1 研究區(qū)概況

額爾齊斯河發(fā)源于新疆維吾爾自治區(qū)富蘊(yùn)縣阿爾泰山南坡，是阿勒泰地區(qū)第1大河，新疆的第2大河，我國(guó)唯一流入北冰洋的國(guó)際河流。研究區(qū)處于西風(fēng)帶控制區(qū)，屬于典型的大陸性半干旱氣候，上游是森林，降水較多；中游是平原，降水量稀少；下游是森林和沼澤覆蓋區(qū)域，降水量豐富。上游主要靠積雪融水、冰川融水和降水補(bǔ)給;下游主要來(lái)源于積雪融水、降水和壤中水。該流域處于緯度多年凍土的南界區(qū)域，降雪占比大，每年11月至翌年3月為降雪，4月和10月為雨夾雪，5-9月為降雨。因地形影響，呈現(xiàn)北高南低、西高東低的走勢(shì)，導(dǎo)致全部支流都由北向南匯入干流。流域內(nèi)優(yōu)勢(shì)樹(shù)種主要包括西伯利亞落葉松(Ledeb.)、西伯利亞云杉()和白楊(Carr)，這些物種均抗旱耐寒。該流域近年來(lái)，隨著新疆經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，額爾齊斯河流域所在的地區(qū)已成為北疆地區(qū)最重要的水源地之一。

圖1 研究區(qū)地理位置及地形

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

模型輸入數(shù)據(jù)包括DEM、降水?dāng)?shù)據(jù)、NDVI、積雪覆蓋數(shù)據(jù)、土壤屬性數(shù)據(jù)和土地利用數(shù)據(jù)，其來(lái)源見(jiàn)表1。本文選取2000年、2005年、2010年和2015年的數(shù)據(jù)作為模型輸入(采用Krasovsky_1940_Albers投影坐標(biāo)系)。

表1 數(shù)據(jù)類型及來(lái)源

2.2 研究方法

InVEST模型中的土壤侵蝕模塊(sediment delivery ratio)以修正的通用土壤流失方程(RUSLE)計(jì)算方法為基礎(chǔ)，模型輸入?yún)?shù)包括降水侵蝕力因子()、土壤可蝕性因子()、植被覆蓋和作物管理因子()、水土保持措施因子()及地形因子()。模型輸出包括逐柵格以及流域尺度的土壤侵蝕狀況。

2.3 重要方程和關(guān)鍵參數(shù)確定

通用土壤流失方程USLE(universal soil loss equation)，最初由Wischmeier等在20世紀(jì)60年代提出，后來(lái)進(jìn)行了修正，修正通用土壤流失方程RUSLE的形式：

=××××

(1)

式中：為實(shí)際土壤侵蝕量[t/(hm·h·a)]；為降水侵蝕力因子[(MJ·mm)/(hm·h·a)]；為土壤可蝕性因子[(t·hm·h)/(hm·MJ·mm)]；為地形因子(為坡長(zhǎng)因子，為坡度因子)；為植被覆蓋與作物管理因子；為水土保持措施因子。

2.3.1 降水侵蝕力() 降水侵蝕力因子是指降水造成土壤侵蝕的大小，是土壤侵蝕的主導(dǎo)因素。降雪量顯著的地區(qū)需要考慮融雪徑流侵蝕作用的影響。本文假設(shè)融雪和降雨綜合影響取決于總產(chǎn)流，并使用Wischmeier月尺度經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算降水侵蝕力：

(2)

式中：為降水侵蝕力[(MJ·mm)/(hm·h·a)]；為4-6月融雪等價(jià)降水量(mm)和降雨量(mm)的總和，7-10月降雨量(mm)；為年降水量(mm)。

需要注意的是，額爾齊斯河流域每年的11月至翌年3月，降水主要以降雪的形式發(fā)生，降雪累積于地表并不會(huì)對(duì)土壤造成侵蝕。已有研究表明，額爾齊斯河流域的積雪消融從4月開(kāi)始，到6月底結(jié)束。結(jié)合積雪覆蓋面積數(shù)據(jù)，將11月到翌年3月5個(gè)月降雪累加，根據(jù)4—6月積雪消融狀況分布到整個(gè)流域上得到等價(jià)月降水量。

2.3.2 土壤可蝕性() 土壤可蝕性因子是指由土壤理化性質(zhì)自身差異引起土壤侵蝕量的變化，本研究采用Williams等提出的EPIC模型，公式為：

(3)

(4)

式中：為土壤可蝕性[(t·hm·h)/(hm·MJ·mm)]；SAN為沙粒含量值(%)；SIL為粉粒含量值(%)；CAL為黏粒含量值(%)；為有機(jī)碳含量值(%)；0.131 7表示美制單位轉(zhuǎn)換為國(guó)際單位的系數(shù)。

2.3.3 植被覆蓋與作物管理因子() 植被覆蓋與作物管理因子是指植被和耕作對(duì)土壤侵蝕的影響，其值介于0～1，其值越大，土壤侵蝕越嚴(yán)重。由于該地區(qū)的人類活動(dòng)相對(duì)較弱，耕作方式也相對(duì)固定，并且該流域土地利用以林地、草地和未利用地為主，耕地占比較少(占總面積的4%左右)，與植被覆蓋度關(guān)系比較密切。因此，可采用蔡崇法等估算值的方法。同時(shí)，考慮到耕地和水域的特殊性，本文根據(jù)相似區(qū)域研究調(diào)整耕地和水域的植被覆蓋因子(表2)。具體公式為：

(5)

(6)

式中：為植被覆蓋與作物管理因子；為植被覆蓋率(%)；NDVI為歸一化植被指數(shù)；NDVI為無(wú)植被覆蓋區(qū)域的NDVI值；NDVI為完全被植被所覆蓋的像元的NDVI值。分別取置信區(qū)間為5%和95%的NDVI值作為NDVI和NDVI。

2.3.4 水土保持因子() 水土保持因子指采取過(guò)相關(guān)措施后的土壤流失量與沒(méi)有采取相關(guān)措施的土壤流失量的比值。取值范圍在0～1，0表示土壤不會(huì)被侵蝕，1表示此區(qū)域沒(méi)有采取任何保護(hù)措施時(shí)，土壤易被侵蝕，地形與坡度的大小是主要影響因素。本文參考InVEST模型手冊(cè)以及相似區(qū)域研究結(jié)果，并結(jié)合當(dāng)?shù)赝恋乩脭?shù)據(jù)來(lái)確定相應(yīng)的土地利用類型的值(表2)。

表2 植被覆蓋與作物管理因子C及水土保持因子P

3 結(jié)果與分析

3.1 2000-2015年土地利用變化

從土地利用轉(zhuǎn)移矩陣(表3)顯示，草地是流域內(nèi)最主要的土地利用類型，約占流域面積的48%，其次是林地和未利用地，分別約占10%和35%。該時(shí)段內(nèi)此流域土地利用未發(fā)生大的變化，總轉(zhuǎn)移面積占流域總面積的4.19%。不同土地利用類型間發(fā)生一定程度的轉(zhuǎn)出和轉(zhuǎn)入變化，耕地面積增加1 505.90 km，主要來(lái)自草地和未利用地的流失；水域面積增加99.18 km，主要來(lái)自未利用地；城鄉(xiāng)、工礦和居民用地面積增加91.88 km；未利用地面積減少1 398.28 km，主要轉(zhuǎn)化為耕地；林地和草地面積分別減少25.64，273.05 km。

表3 2000-2015年額爾齊斯河流域土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣 單位：km2

3.2 降雨、積雪和土地利用變化對(duì)土壤侵蝕的影響

3.2.1 降雨對(duì)土壤侵蝕的影響 通過(guò)InVEST模型計(jì)算可以得到2000—2015年降雨對(duì)土壤侵蝕影響的空間分布(圖2)，2000—2015年土壤侵蝕空間分布呈現(xiàn)帶狀和點(diǎn)狀分布，主要集中在高海拔區(qū)域。如只考慮降雨不考慮土地利用變化，土壤侵蝕量在這4個(gè)時(shí)期呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì)(表5)。2000年和2005年的月降水量相較于其他年份更為充沛，導(dǎo)致降水侵蝕力因子較高，進(jìn)而導(dǎo)致這2年的土壤侵蝕量高于其他年份。從一定程度上講，額爾齊斯河流域所呈現(xiàn)的干旱、降雨少的特征，是該流域整體土壤侵蝕相對(duì)較小的一個(gè)原因。此外，研究區(qū)域內(nèi)草地和林地利用類型占總面積的60%左右，植被覆蓋度較高，也有效降低了流域的土壤侵蝕。

注：根據(jù)《土壤侵蝕分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》(SL 190—2007)[27]，將土壤侵蝕分為6個(gè)不同的等級(jí)，微度侵蝕≤5 t/(hm2·a)、輕度侵蝕(5，25] t/(hm2·a)、中度侵蝕(25，50] t/(hm2·a)、強(qiáng)烈侵蝕(50，80] t/(hm2·a)、極強(qiáng)烈侵蝕(80，150] t/(hm2·a)和劇烈侵蝕>150 t/(hm2·a)。圖2 降雨對(duì)土壤侵蝕的影響

3.2.2 降雨、融雪和土地利用對(duì)土壤侵蝕的復(fù)合影響 為厘清降雨、融雪和土地利用變化的復(fù)合影響，以2000年降雨對(duì)土壤的侵蝕為基準(zhǔn)，建立了3個(gè)土壤侵蝕情景(表4)：(1)降雨和土地利用變化對(duì)土壤侵蝕的復(fù)合影響；(2)降雨和融雪對(duì)土壤侵蝕的復(fù)合影響；(3)降雨、融雪和土地利用變化對(duì)土壤侵蝕的復(fù)合影響。

表4 土壤侵蝕情景

情景(1)的土壤侵蝕見(jiàn)圖3a。與圖2相比，空間分布基本無(wú)變化，但考慮2000年以后3個(gè)時(shí)期1.67%，2.02%和4.19%的土地利用變化的復(fù)合影響使得整個(gè)流域的土壤侵蝕量分別增加了3.49%，3.02%和3.31%(表5)，其變化幅度不同主要取決于不同土地利用類型之間的轉(zhuǎn)化面積。2005—2015年草地、林地和未利用地面積減少，耕地面積增加，因此加劇了整個(gè)流域的土壤侵蝕。實(shí)際上，此流域作為新疆最重要的畜牧業(yè)基地之一，長(zhǎng)期以來(lái)一直以草原畜牧業(yè)為主，除了天然草地上極少數(shù)有圍欄放牧外，基本上沒(méi)有正規(guī)的輪牧，這種草地利用方式在時(shí)空上存在不平衡現(xiàn)象，高海拔地區(qū)草地利用較少，而低海拔地區(qū)又存在過(guò)度放牧，導(dǎo)致天然草地退化和荒漠化，且林地面積呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，這些土地利用變化加劇了土壤侵蝕。

情景(2)的土壤侵蝕見(jiàn)圖3b。結(jié)果表明，占年降水量30.49%，23.10%，38.46%和35.26%積雪的春季融水使土壤侵蝕量陡增249.00%，88.00%，843.00%和566.00%，年平均侵蝕量較單一降雨侵蝕增加了2 008.03萬(wàn)t，融雪降雨情景下侵蝕量是單一降雨侵蝕的4.2倍(表5)。由此說(shuō)明，積雪在春季融化引起的融水徑流會(huì)嚴(yán)重加劇流域土壤侵蝕。從圖3b可以看出，流域內(nèi)侵蝕量高值區(qū)主要分布在高海拔地區(qū)，這是由于該區(qū)域降雨和春季積雪融水量本身較低海拔區(qū)域高，融雪期內(nèi)較低的植被覆蓋度和較大的地形起伏度進(jìn)一步增加了土壤遭受侵蝕的可能性。

情景(3)的土壤侵蝕見(jiàn)圖3c，與圖3b相比，空間分布基本無(wú)變化，但進(jìn)一步考慮土地利用的變化下，2000年后3個(gè)時(shí)期土壤侵蝕量在此基礎(chǔ)上又分別增加2.99%，2.16%和3.50%(表5)。研究區(qū)內(nèi)微度和輕度侵蝕區(qū)為主，分布廣泛；中度、強(qiáng)度、極強(qiáng)度和劇烈侵蝕區(qū)域占比較少，主要分布在起伏度較高的高海拔區(qū)，這表明地形地貌對(duì)土壤侵蝕強(qiáng)度的變化有著重要影響。

圖3 降雨、融雪和土地利用變化對(duì)土壤侵蝕的復(fù)合影響

降雨、融雪和土地利用變化對(duì)土壤侵蝕復(fù)合影響的程度，特別是融雪對(duì)季節(jié)性土壤侵蝕影響的放大程度主要取決于春季降雨量。流域內(nèi)4個(gè)時(shí)間段的年降雨分別為165.30，178.90，153.40，151.80 mm，相對(duì)于2000年，后3個(gè)時(shí)期的降雨變化分別為8.23%，-7.20%和-8.17%。同期的積雪為63.60，50.10，94.10，81.60 mm，相對(duì)于2000年的變化為-21.26%，47.96%和28.30%。對(duì)于復(fù)合影響起到關(guān)鍵作用的融雪期(4—6月)降雨則分別為87.00，91.90，62.70，54.7 mm。占年降水量30.49%，23.10%，38.46%和35.26%的積雪使土壤侵蝕量分別增加249.00%，88.00%，843.00%和566.00%。需要注意的是，這4個(gè)時(shí)期融雪期，2000年4—6月的降雨分別為17.80，26.20，42.90 mm，融雪量和降雨量總和分別為81.40，32.70，44.20 mm；2005年4—6月的降雨分別為17.70，45.50，28.70 mm，融雪量和降雨量總和分別為62.70，47.10，32.90 mm；2010年4—6月的降雨分別為14.10，26.30，22.20 mm，融雪量和降雨量總和分別為87.00，38.30，31.50 mm；2015年4—6月的降雨分別為15.40，15.50，23.80 mm，融雪量和降雨量總和分別為86.60，21.00，28.50 mm。由此可以看出，融雪對(duì)侵蝕的放大作用取決于當(dāng)月的積雪消融量和降雨量大小，兩者的和越大造成的侵蝕越大。以2000年為基準(zhǔn)，2005—2015年降水量對(duì)土壤侵蝕的作用大于土地利用變化(表5)，因此，此區(qū)域土壤侵蝕主要是由降水造成的，氣候變化對(duì)土壤侵蝕有負(fù)面影響，同時(shí)日益增加的人類活動(dòng)導(dǎo)致的土地利用改變進(jìn)一步加劇了土壤侵蝕。

表5 降雨、融雪和土地利用變化對(duì)土壤侵蝕的影響

4 討 論

本研究中，流域的上游土壤侵蝕強(qiáng)度大，該區(qū)域海拔較高，地形起伏較大，積雪厚且存留時(shí)間久，再加上土壤自身理化性質(zhì)的影響以及大面積的未利用地沒(méi)有采取水土保持措施，導(dǎo)致該區(qū)域土壤侵蝕量高。積雪和融雪過(guò)程主要影響土壤侵蝕的驅(qū)動(dòng)因素，即降水和產(chǎn)匯流機(jī)制。額爾齊斯河流域所處區(qū)域緯度較高，冬季積雪較厚并且持留時(shí)間長(zhǎng)，11月至翌年3月屬于積雪積累期，基本不造成土壤流失。春季積雪融化，早春融雪期表層土壤比底層消融早且形成滲透性極弱的不透水層，融水容易集流并具有很強(qiáng)的沖刷能力。因此，寒區(qū)降雪導(dǎo)致的侵蝕滯后會(huì)帶來(lái)的更大侵蝕風(fēng)險(xiǎn)。在降雨徑流與融雪徑流的雙重作用下,形成較大的土壤侵蝕。因此，積雪融水和降雨的復(fù)合影響極大加劇了高寒地區(qū)的土壤侵蝕。此外，融雪期內(nèi)植被覆蓋度通常相對(duì)較低，進(jìn)一步增加了土壤遭受侵蝕的可能性。需要注意的是，在冬季積雪大面積分布的地區(qū)，融雪徑流及其產(chǎn)生的土壤侵蝕量占有相當(dāng)大的比例，融雪侵蝕機(jī)理研究仍然相對(duì)比較欠缺。本文采用等價(jià)降雨的處理方法，應(yīng)該通過(guò)野外實(shí)地融雪徑流泥沙過(guò)程觀測(cè)進(jìn)一步完善，進(jìn)而為融雪侵蝕的過(guò)程及機(jī)理研究、融雪侵蝕預(yù)報(bào)及水土保持措施的科學(xué)布設(shè)提供理論依據(jù)。

氣候變化主要體現(xiàn)在降雨量和融雪量的大小以及空間分布的差異性，從而直接影響土壤侵蝕，而土地利用的變化則通過(guò)影響土壤自身屬性，進(jìn)而影響土壤侵蝕。從土地利用的變化來(lái)看，林地和草地減少，耕地增加，加劇土壤侵蝕。因此，為了減少該地區(qū)水土流失，應(yīng)落實(shí)退耕還林還草政策，防止土地由林地、草地向耕地轉(zhuǎn)化。從降水的變化來(lái)看，降水增加，尤其是強(qiáng)降雨和春季融雪量的增加，使得土壤侵蝕加劇，導(dǎo)致土壤侵蝕量呈現(xiàn)波動(dòng)變化。新疆的北部地區(qū)氣候干燥，濕度下降，自然植被均呈現(xiàn)出逐漸退化演替的狀況，進(jìn)一步加劇了土壤侵蝕。在土壤侵蝕的防治工作中，林、草地對(duì)減少土壤侵蝕量起到?jīng)Q定性的作用。植被對(duì)沉積物和徑流侵蝕產(chǎn)生一定的抵抗和控制作用，同時(shí)地表植被增加對(duì)土壤侵蝕的阻力，以此減少水土流失。因此，在目前的治理基礎(chǔ)上需要人工建植、合理放牧等方式擴(kuò)大植被的覆蓋面積，提高該地區(qū)的水土保持生態(tài)效率。高寒區(qū)的土壤侵蝕有其特殊性，需要針對(duì)性的保護(hù)措施。通過(guò)有效的土地利用管理加強(qiáng)自然資源的保護(hù)是一種有效措施。尤其在我國(guó)西北地區(qū)，加強(qiáng)林草地保護(hù)，構(gòu)建生態(tài)安全屏障，減少人為干擾，恢復(fù)退化植被，促進(jìn)植被天然更新，鞏固退耕還林還草，提高植被覆蓋度，禁止陡坡開(kāi)墾和種植等，可以提高土壤保持能力，對(duì)減少土壤侵蝕具有重大作用。

研究區(qū)位于氣候條件惡劣、海拔較高、人跡罕至的偏遠(yuǎn)高山地區(qū)，氣象臺(tái)站監(jiān)測(cè)密度稀缺，即使近幾年已加強(qiáng)氣象要素的觀測(cè)但仍缺乏長(zhǎng)期的記錄，對(duì)于降水侵蝕力計(jì)算所需的降水?dāng)?shù)據(jù)，尤其是較小區(qū)域的數(shù)據(jù)明顯不足。各個(gè)國(guó)家和地區(qū)建立的降水侵蝕力方程往往存在著區(qū)域局限性，許多未進(jìn)行公式建立地區(qū)的土壤侵蝕估算存在著很大的不確定性。由于融雪侵蝕機(jī)理的復(fù)雜性，使得融雪侵蝕力的計(jì)算存在很多問(wèn)題，目前還沒(méi)有一個(gè)通用的經(jīng)驗(yàn)公式。本研究中采用廣泛使用的月尺度和年尺度降水?dāng)?shù)據(jù)與降水侵蝕力的經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)估算降水侵蝕力，同時(shí)假設(shè)融雪侵蝕和降雨侵蝕過(guò)程一樣，使得融雪侵蝕以及總的土壤侵蝕估算結(jié)果存在很大的不確定性。模型參數(shù)的取值主要參考相關(guān)文獻(xiàn)，應(yīng)該進(jìn)一步對(duì)值研究，使模擬結(jié)果更接近實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。該模型以土地利用類型為輸入?yún)?shù)，忽略了空間位置分布的差異性，對(duì)同一種土地利用類型賦相同值，從而導(dǎo)致模擬結(jié)果與實(shí)際情況產(chǎn)生偏差。

5 結(jié) 論

(1)額爾齊斯河流域土地利用類型以林地、草地和未利用地為主，2000—2015年土地利用格局發(fā)生明顯改變，耕地面積增加，草地、林地和未利用地面積減少。

(2)2000—2015年土壤侵蝕量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，并且空間分布基本一致，呈現(xiàn)帶狀和點(diǎn)狀分布，侵蝕強(qiáng)度高值區(qū)域主要集中在高海拔地區(qū)。

(3)與單一降雨變化土壤侵蝕量(基準(zhǔn))相比，2005—2015年土地利用變化和降雨的復(fù)合影響使整個(gè)流域土壤侵蝕量相對(duì)于分別增加了3.49%，3.02%，3.31%。2000—2015年占年降水量30.49%，23.10%，38.46%，35.26%的春季積雪融水，使流域土壤侵蝕量陡增249.00%，88.00%，843.00%，566.00%。

總體上，春季融雪過(guò)程是造成額爾齊斯河流域土壤侵蝕量顯著增加的重要因素，人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)導(dǎo)致的土地利用變化會(huì)進(jìn)一步加劇對(duì)土壤侵蝕的影響。

致謝：感謝中國(guó)科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院王曉明研究員和中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所張凡研究員對(duì)論文提出的寶貴意見(jiàn)。