2024年3月8日发(作者：)

第36卷第4期2022年8月水土保持学报JournalofSoilandWaterConservationVol.36No.4,Au.2022g

基于CSLE的湖北省土壤侵蚀时空变化特征李嘉麟,陈家慧,华丽,韩兆君,蔡崇法()华中农业大学资源与环境学院,武汉430070摘要:以湖北省为研究区,利用C借助GSLE模型计算1990—2015年的土壤侵蚀模数,IS空间分析方法揭(示多时期土壤侵蚀的时空变化特征。结果表明:湖北省主要为微度侵蚀,其次为轻度侵蚀,中度侵蚀1)及以上等级侵蚀所占面积较小,轻度侵蚀、中度侵蚀、强烈侵蚀、极强烈侵蚀和剧烈侵蚀面积25年间分别()总侵蚀面积先减再增后持续减少,其中极剧烈和剧烈侵蚀面积下降明显。侵蚀强度在不同时期的变化2呈现空间异质性。1土壤侵蚀强度降990—1995年、2000—2005年和2010—2015年土壤侵蚀以好转为主,低区域1咸宁,十堰,990—1995年集中在恩施、1995—2000年集中在恩施、2000—2005年集中在神农架林区、宜昌市和秭归县周边,2005—2010年集中在黄冈和黄石市,2010—2015年集中在神农架林区和宜昌市;其中旱地与裸地好转情况最为明显。在1土壤侵蚀强度995—2000年和2005—2010年土壤侵蚀加剧,加剧区域1990—2000年集中在神农架局部地区,2000—2005年集中在十堰市,2005—2010年集中在竹溪县;宣恩县和鹤峰县,其中林地与旱地表现最为明显。土壤侵蚀主要变化区2010—2015年集中在恩施市、域表现在2坡度<8区域轻度以上等级侵蚀面积逐年增加,这与人类活动对地表负面扰动(生产建5年间,°设项目、坡耕地农业生产、其他人类活动导致的土地利用类型转换)等主要集中在地形较为平缓的区域有很大关系。坡度在8区域轻度以上等级侵蚀面积明显减少,主要表现在退耕还林和水保工程治理的°~35°实施取得成效明显。关键词:土壤侵蚀;CLSE模型;GIS;时空变化;湖北省:/.10.138702022.04.007j2,减少1减幅分别为21267.0,497.6,176.9,307.7,313.7km7.39%,13.85%,11.79%,24.88%和56.04%。()中图分类号:TP79

文献标识码:A

文章编号:104-0043-10SatialandTemoralCharacteristicsofSoilErosioninppHubeiProvinceBasedonCSLE()ColleeoesourcesandEnvironment,HuazhonriculturalUniversitWuhan430070gfRgAgy,,,HUAL,HANZ,LIJialinCHENJiahuiihaounCAIChonfajg,edevelomentofeconomhumanactivitiesinducethearavationofsoilerosionandgpygg,oretakinubeiProvinceastheresearchgapgH:AbstractSoilerosionisoneoftheglobalenvironmentalroblemsrestrictinthesurvivalanddevelomentofpgp,areatheCSLEmodelisusedtocalculatethesoilerosionmodulusfrom1990to2015,andtheGISsatialp,,showthatHubeiProvincemainlasslihterosionfollowedbilderosionandothergradeerosionsuchyhgymanalsismethodisreveultsyppp2,,,,extremeltronrosionandsevereerosiondecreasedb1267.0497.6176.9307.7313.7kmresectivelinysgey1py,m,,asofmilderosionoderateerosionstronrosionpge,25yearswithdecreasesof27.39%,13.85%,11.79%,24.88%and56.04%alerosionpy,,m,theareaonosionwasmainlimrovedin1990—1995,2000—2005and2010—ppgyyp,2015,suchasEnshiandXianninin1990—1995,EnshiandShianin1995—2000,Shennoniaforestareagygj

收稿日期:2021-11-23)国家自然科学青年基金项目(

资助项目:41601280:(—),,,,:第一作者李嘉麟男河南新乡人硕士研究生主要从事水土流失动态监测、树种识别研究。E 1997-mail1535420728@,:华丽(女,宁夏吴忠人,博士,副教授,硕导,主要从事水土流失动态监测与驱动机制、灾害预警、作物监测研究。E

通信作者:1977—)-mailhuali@

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第36卷osionwasintensifiedinpg,py,Hefenount2010—2015)ngCy(gwyl2010,ShennoniaforestareaandYichanitn2010—2015;TheirsoilerosionconditionsaregraduallgjgCyiy1995—2000and2005—2010,andtheintensificationofsoilerosionwasconcentratedinShennoniaareagj(,S,Z,X1990—2000)hianCit2000—2005)huxiCount2005—2010)EnshiCituanenCountndyy(y(yyaYichanitndtheperiherfZiuiCountn2000—2005,HuananndHuanshiCitn2005—gCyapyogyigggagyi,wtheareawithsloelessthan8°hasincreasedyearbearhichiscloselelatedtothefactthattheneativepyyyrg,)sloinarmlandlanduseteconversioncausedbtherhumanactivitiesismainloncentratedinthepgfypyoyc:,chaneareasofsoilerosionareasfollowsinthepast25yearstheareaofmildandabovegradeerosioning,surfacedisturbancecausedbumanactivities(roductionandconstructioawithasloeof8°to35°withmildorabovegradeerosionhasgyfpgpyp,beensinificantleducedwhichismainlanifestedintheremarkableresultsachievedintheimlementationofgyrympreturnin:;;HKewordssoilerosionCSLE;GIS;satiotemoralchaneubeiProvinceppgy)是指在风力、水力和重力等

土壤侵蚀(soilerosion外力作用下,土壤及母质被剥蚀、搬运和沉积的自然现象。人类对自然资源不合理的开发利用导致土壤侵蚀加剧,生态环境问题日益突出,给经济和社会发展带来]1。中国是世了极大危害,严重影响我国的可持续发展[]7正,能够使其更好地应用于国内各区域。江忠善等[基于黄土高原的研究数据对坡长坡度因子进行修改,并引入浅沟侵蚀因子G,建立水蚀坡面土壤侵蚀预报模]11型;刘宝元等[对地形因子计算进行修改,得出符合我]12国土壤侵蚀特点的坡长坡度因子计算公式;周伏建等[]13、提出福建省以E郭继成等[范I60为降雨侵蚀力指标;]14建荣等[分别利用CSLE方程对我国西南喀斯特地区界上受土壤侵蚀影响最严重的国家之一,目前水土流失问题已成为我国急需解决的环境问题。土壤侵蚀预报模型是分析土壤侵蚀过程的重要依托工具,更是土壤侵蚀研究的热门领域。目前计算[]土壤侵蚀模数的主要模型有USLE模型2、WEEP[][]3]、模型[EUROSEM模型4、LISEM模型5、RUSLE6]模型[等。我国土壤侵蚀定量观测始于20世纪中、越来越多的学者综合利用GRS的发展,ISRS与土壤侵蚀预报模型理论技术对土壤侵蚀进行定量化分析,史彦]15)林[利用TM影像和通用土壤流失方程(分析了USLE和东北地区的B因子值进行了研究。同时,随着GIS与期,主要工作为在各地建立径流小区从而获取大量观我国学者通过大量系统科学的试验,针对不同侵蚀类[]型,对USLE模型进行修正。江忠善等7修正浅沟]16饶河县1齐晓君等[995年、2005年土壤侵蚀变化情况;测数据。1随着U980年以来,SLE模型的广泛应用,利用遥感数据和修正的通用土壤侵蚀方程(动RUSLE)]17态研究了浑河上游抚顺地区的土壤侵蚀;陆建忠等[利)用G相结合对鄱阳湖流IS与通用土壤流失方程(USLE域1990年、2000年土壤侵蚀量进行计算。目前大部分]]1819、变化研究也多集中于市域[流域[范围,对省域范围侵蚀影响系数,建立计算沟间地次降雨的土壤流失模8]型;蔡强国等[建立次降雨侵蚀产沙模型,模型综合研究着眼于特定时期县域、市域、流域等范围的土壤侵蚀空间分布特征分析,已有的不同时期的土壤侵蚀动态长时间序列多期土壤侵蚀时空变化特征的研究较少。考虑降雨入渗、径流分散、重力侵蚀及泥沙输移过程,从而对影响侵蚀过程的因子做出定量分析,建立黄土9]丘陵区侵蚀产沙过程模型;蔡崇法等[建立典型小流本文以湖北省为研究区,综合地理信息系统和遥感学科理论与技术,通过CSLE模型计算全省6期(5年1期)土壤侵蚀量,得出湖北省1990—2015年土壤侵蚀模数。根据湖北省2分5年间土壤侵蚀的变化,析其变化特征和各等级侵蚀转移特点,从不同土地利用类型和不同坡度条件下对土壤侵蚀的分布特征和变化规律进行总结。域地理数据库,运用USLE模型对小流域土壤侵蚀10]量进行预测;刘宝元等[以USLE模型为原型根据国内水土流失情况和水保措施情况提出中国土壤侵,,蚀模型(通过分ChineseSoilLossEuationCSLE)q析大量观测小区规格,综合考虑地形、植被、降雨、水土保持措施等因子,提出我国标准小区规格,其中水保措施根据国内具体实施情况进行修改,分为耕作措国内学者经过大量试验验证,对模型或因子进行修、。施因子(工程措施因子(和生物措施因子(T)E)B)1

研究区概况湖北省位于我国中部,东接安徽,西邻重庆,南接江西、湖南,北与河南毗邻,西北与陕西接壤。介于北

第4期基于C

李嘉麟等:SLE的湖北省土壤侵蚀时空变化特征45。总面积1占中国总面积的1.50″85900km2,94%。湖北省处于中国地势第二级阶梯至第三级阶梯过渡地带,其北、西、东三面环山,中间低平,拥有多种地貌类型,山地、丘陵和平原兼备。地势高低相差悬殊,呈现由西北向东南倾斜的趋势。湖北省地处亚热带,位于典型的季风区内。全省除高山地区外,大部分为亚热带季风性湿润气候,光能充足,热量丰富,无霜期长,降水充沛,雨热同季。温度空间分布呈现东高西数据类型:共4期,2000—2015年遥感数据(5年1期)MODIS8天合成1990年与1995年遥感数据:GIMMSNDVI3I半月合成gNDV数据地形数据:ASTERGDEM数据影像(Landsat5)土壤数据统计数据的地表反射率产品MOD09Q1率为250m—3,—1纬2东经19°01'53″3°6'47″08°21'42″16°07'低的态势,多年降水量自北向南逐渐增加,鄂西南和鄂东地区为降水量高值区,鄂西北为降水量低值区。根据第一次全国水利普查结果,湖北省共有水土流失面积3占全省总面积的1是全国6900km2,9.85%,水土流失严重的省份之一。2

材料与方法2.1

数据来源与预处理本文所用数据来源及预处理方法见表1。数据来源预处理投影转换和坐标设置、批量拼接、批量裁剪裁剪与投影转换数据检查、投影转换、拼接裁剪人机交互目视解译普通克里金插值扫描和数字化数据统计表1

数据来源与预处理:///),美国地质勘探局(空间分辨USGS,///美国国家航天航空局(NASA,htts://),地理空间数据云(空间分辨率为c.n0mp:g:///)美国地质勘探局(USGS,///)国家气象科学数据中心(:土壤类型图资料湖北省水土保持公报数据、水土保持调查报告、中国耕作制度湖北省统计年鉴等70年、第二次全国土地调查以及湖北省第二次土壤普查的土种志和),空间分辨率为8kdatam:共6期,1990—2015年土地利用数据(5年1期)LandsatTM降雨量数据:中国地面气候资料日值数据集(V3.0)2.2

研究方法2.2.1

中国土壤侵蚀预报模型(CSLE)

选用的中10]国土壤侵蚀预报模型(是刘宝元等[参考美CSLE)国通用土壤流失方程(和修正通用土壤流失USLE)方程(进行本土化修改后提出的。该模型在RUSLE)不同地区参数选取不同,其表达式为:()A=R×K×L×S×B×E×T1/());式中:A为土壤侵蚀模数(thm2·aR为降雨侵(·mm)/());蚀力因子(MJhm2·h·aK为土壤可(·h)/(·mm));蚀性因子(tm2·hhm2·MJL为坡2.2.2

降雨侵蚀力因子(R)

降雨量数据统计自搜1951年以来全国八百多个气象站点日观测数据,集湖北省及周边共4并按月1个站点日降雨量数据,统计汇总。利用地统计插值方法建立降雨量的空间分布推算模型。分别利用1975—1990年、1980—1995年、1985—2000年、1990—2005年、1995—2010年和2000—2015年的年平均降雨侵蚀力估算1990—2015共6)。期的降雨侵蚀力(图11220]本文利用周伏建等[建立的降雨侵蚀力模型,2.2.3

土壤可蚀性因子(K)

土壤可蚀性因子是用来衡量土壤侵蚀本体敏感性的一个重要因子,是基于土壤类型图计算所得。湖北省土壤类型多样,共计主要有水稻土、潮土、黄棕壤、黄褐土、石灰土、39种,[1]红壤、黄壤和紫色土等。本文采用W的illiams2其具体计算公式为:EPIC模型中的计算方法,。Pi为月降雨量(mm)SIéLùú×)K=0.2+0.3expê-0.0256SAN(1-ê100úëûIL03.长因子;S为坡度因子;B为生物措施因子;E为工程措施因子;T为耕作措施因子。{}S02.5C××1-{C+S}{[C+e(]}x37.18-29.47C)pLAIL0.7SN1éùêú1-ê()N1+ex509+22.899SN1úëSûp-5.()3()4式中:粉粒、黏粒和SAN、SICLA、C分别是指砂砾、L、。运用E有机碳含量(%)PIC模型进行计算结果可)。得到湖北省土壤可蚀性因子(图2SANSN1=1-1002.2.4

坡度坡长因子(LS)

地形对土壤侵蚀有着重要的影响作用。坡长坡度是根据DEM衍生出来的2[2]个因子,其中坡度因子采用F的分段坡长oster等22(·mm)/(·h·a));式中:R为年降雨侵蚀力(MJhmR=∑0.179Pi=11.5527i()2因子公式:m+1m+1λoλut-inLi=λoλut-in()5

46水土保持学报

第36卷式中:Li为第i个栅格坡长因子;λoλut、in为栅格出口及入口坡长;其中的m值根据刘宝元m为坡长指数,;;。θ<1.5°m=0.4,1.5°≤θ<3°m=0.5,θ≥3°10];等[的修改取值为m=0.2,θ<0.5°m=0.3,0.5°≤2··)·mm)/(降雨侵蚀力单位为(

注:MJhmha。图1

各年份降雨侵蚀力因子值—2选取1共6期,MOD09Q1产品,990015年(5年1期)),每年5—9月的数据计算归一化植被指数(NDVI其公式为:NIR-R()7NIR+R式中:NIR为近红外波段;R为红外波段。取每月4期NDVI的最大值作为月NDVI值,NDVI=取5个月的均值计算年NDVI值。采取融合修订的方式,利用年N计算DVI值计算植被覆盖度,图2

土壤可蚀性因子值公式为:以上和1以下,分别

坡度因子的提取分为10°0°[3][4]参考M与L的公式:cCool等2iu等22.2.5

水土保持措施因子(BET)

水土保持因子可以衡量水土保持措施对土壤侵蚀的抑制程度。CSLE模型将RUSLE模型中的水土保持因子分为3个因子:植被覆盖与生物措施B因子、工程措施E因子和耕作措施T因子。土地利用数据来源于美国地质勘探局(USGS)S=10.80×sinθ+0.03

θ<5°ìïïS=16.80×sinθ-0.50 5°≤θ<10°íïïS=21.91×sinθ-0.96

θ≥10°î)。式中:S为坡长因子;θ为坡度(°()6()8式中:而NDVIDVI值;soil为裸土或无植被覆盖区域的NNDVIDVI值。关于veg则表示完全被植被覆盖区域的N]25根据张亮等[的选取方法NDVIDVIsoil和Nveg值的选取,进行调整,统计图像中不同N根DVI值对应的栅格数,据N寻找其累计概率在1DVI的概率分布表,%和99%各年份植被覆盖度均值。结合湖北省土地利用数据,根据RUSLE手册和附近的值,即作为N以此得到DVIDVIvesoil的值,g和N]1126]、刘宝元等[王万忠等[的研究,由表2对不同土地1 NDVI>NDVIìsoilïï(ïNDVI-NDVIsoil)FVC=í NDVIDVI≤NDVIsoil≤NvegNDVIDVIvesoil)g-Nï(ï0 NDVI

第4期基于C

李嘉麟等:SLE的湖北省土壤侵蚀时空变化特征47并结合《水土保持公报》[27]中的水保投入数据进行合理地修改外推。根据上述数据,采用加权平均算法,通过公式得出工程因子值:表2

B因子赋值依据土地利用植被B值土地利用植被类型覆盖度/类型覆盖度/B值耕地旱地%1林地%水田水域00~200建设用地城镇建设用地-200400~~46000.1000.080农村建设用地采矿用地0.0.010草地8600~~180000.0601250.020未利用地裸土地其他未利用地120~200.0040400~~46000.4508600~~0.240180000.1ESL=[STL×ETLS+S(LSSL-STL)]0.05.090403(9)式中:ESL是指将梯田面积按照权重平均至坡耕地上后坡耕地处的工程措施因子;这里的子赋值表中的石坎水ET平L采用水土保持工程措施因ETL为梯田的工程措施因子值,梯田的工程因子值TL与SSL分别为梯田和坡耕地的面积。0.121;根据《区域水土流失动态监测技术规定(试行)》[28]中全国轮作区T因子赋值表,结合郭乾坤等[29]的研究将对应耕作措施因子值赋值到湖北省不同耕作制度区域旱地的栅格上,得到不同年份的湖北省耕作措施因子。

结果与分析.1

土壤侵蚀空间分布运用计算,得到湖北省近CSLE模型对51年间共990—2601期的土壤侵蚀模数5年各个因子进行(9图为轻度~05—302)200。,t02/7其5()[中30]根0k0m2,~50·将湖北省土壤侵蚀划分为据《土壤侵蚀分类分级a0)0为微度t/(km2,5·0a0)~为中度2500t,50/6标个等级准》(SL,(0k0m2~80·a00)强烈/(km2,·a)为强烈可知,>土壤侵蚀较为严重区域分布在鄂西南15000t/(k,80m20·0a~)1为50剧00烈t侵/(蚀km2。从·a、鄂西北空)为极间上、鄂东区域,其中位于鄂西南区域的鄂渝山地侵蚀面积最大,且侵蚀更严重。由图年土壤侵蚀等级降低集中在3可以看出,恩施、咸宁,1990—1995年土壤侵蚀等级降低集中在恩施、十堰,1995—2000年土壤侵蚀等级降低集中在神农架林区和宜昌市秭2000—2005归县周边,和黄石20市05,2—021001—0年土壤侵蚀等级降低集中在黄冈2015年土壤侵蚀等级降低集中在神农架林区和宜昌市。3.2

土壤侵蚀动态变化3土壤侵蚀小于土壤容许流失量.2.1

土壤侵蚀总体变化分析,

微度侵蚀被定义为在统计土壤总侵蚀面积时应统计轻度及以上侵蚀等级的侵蚀面积。利用ArcGIS对湖北省总。由表减至193可知,2总侵蚀面积由5年间各等级土壤侵蚀面积进行汇1990年的48023.0km2km2,20095年约0年后持续减少41977.9km2,199,5后增至—200020年总00年侵443蚀面98积.8增加是受“九五”规划影响,湖北省林地被破坏,部分林地植被覆盖度下降,轻度侵蚀面积在林地区域增加111.13%相对蚀99。25年侵蚀面积共减少12562.9km2、0年侵蚀面积下降强烈侵蚀、极强烈2侵6蚀.16和%剧。烈而轻度侵蚀侵蚀面积、中度侵,分别减少别为112670.,49,,,22,5年间减幅分经过多年的水土保持治理27.39%,13.85%7,,湖北省土壤侵蚀状况得到%,24.88%和56.04%,说明较好的改善。轻度侵蚀及以上等级侵蚀需着重关注,由表轻度侵蚀约占总侵蚀面积的8且3可知,中度侵蚀和强烈侵蚀占比分别增加5%,烈侵蚀占比变化最为明显,占比减少1中度侵蚀以上侵蚀等级1990—4625年间减少206.014.77%和5%年变化见图。19.4166.%7%,剧,14。年间维持稳定990—1995年各侵蚀等级的面积均有下降,,后至和剧烈侵蚀面积减少相对明显2015年持续缓慢减少,其中极剧烈1995—2000,强烈侵蚀则变化较少,这表明强烈侵蚀区域的治理需得到更多关注。l3at.2eA.2

侵蚀强度变化分析rea工具对25年的土

利用壤侵蚀A各rc强GI度S的面积Ta转bu移-矩阵、不同土地利用类型的土壤侵蚀强度、不同坡度等级的土壤侵蚀强度进行统计分析。不同土地利用类型的侵蚀强度面积见表从图5可以看出,19940。—2015年土壤侵蚀强度中微度侵蚀最为稳定,其次为轻度侵蚀;强烈侵蚀和剧烈侵蚀相对而言更易转移为别的侵蚀强度;大部分侵蚀等级主要向更低侵蚀等级转移。流向剧烈侵蚀的主要为轻度侵蚀,其次为微度侵蚀与极强烈侵蚀,1地面积减990—201少5年湖北省林地面积减少46.81km2草设、房地产开发、农林生产开发等人为扰动造成的土,这些主要是62因8基.81k础设m2施,建地利用发生变化,进而导致短期局部区域侵蚀强度发生的变化。从长时间序列来看,湖北省土壤侵蚀总体呈现好转趋势。从表4和图6可以看出,在土地利用类型方面,S3310t

48水土保持学报

第36卷主要是旱地转换为其他地类,2015年14132.3km2,面积有所减少导致。旱地侵蚀等级分布均匀,面积占旱地中微度侵蚀面积由1990年14255.6km2下降至比随侵蚀等级增加而减少,旱地中强烈侵蚀及以上等级的占比由1剧烈侵蚀面0.33%逐年减少至7.22%,积2减少65年间减少377.4km2,8.72%。图3

不同时期土壤侵蚀等级表3

湖北省25年间土壤侵蚀各等级情况土壤侵蚀等级微度侵蚀轻度侵蚀中度侵蚀强度侵蚀极强度侵蚀剧烈侵蚀总面积1990年1377981995年143831土壤侵蚀面积及变化/km22000年2005年2010年38172.13397.481404.691048.4544398.8376.7.83264.641360.07996.13322.851455632015年25年变化-11267.0-497.62-176.92-307.65-12562.9-313.7012606变化率/%-27.4-13.9-11.8-24.9-56.0-26.29.141134.43592.341500.111236.3948023.0559.7435679.13340.031386.891116.0541977.8455.7233734.03296.051373.091001.6539720.0315.67.43094.731323.19928.74246.031504052,占比由12015年的78586.2km990年的71.95%增至2增至

林地微度侵蚀面积由1990年的66778.7km40301.4林地中轻度侵蚀及以上等级的侵蚀2015年的852.1%,35460.1面积占比由2减少6035.0km2减少至13637.2km2,

第4期基于C

李嘉麟等:SLE的湖北省土壤侵蚀时空变化特征49有效减47.62%。林地能使土壤理化性质有所变化,少水土流失并提高植被覆盖度,对土壤侵蚀的控制起到积极作用,所以林地的土壤侵蚀集中在轻度侵蚀,主要与林地2010年湖北省林地土壤加剧较为严重,植被覆盖度降低有关,1995—2000年林地植被覆盖2005—2010年林地植被覆盖度下降区域占林地加剧和明显加剧面积的65.7%。年份土地利用类型旱地林地1990草地居民点用地裸土地旱地林地1995草地居民点用地裸土地旱地林地2000草地居民点用地裸土地旱地林地2005草地居民点用地裸土地旱地林地2010草地居民点用地裸土地旱地林地2015草地居民点用地裸土地微度14255.666778.71814.74367.414305.572477.21882.34597.414333.170097.51875.14662.514202.873981.41903.84887.914094.874542.01899.35148.314132.378586.21950.95929.67.07.17.06.97.07.5轻度10445.825982.54337.7363.54.9土壤侵蚀强度低。但在1995—2000年和2005—度下降区域占林地加剧和明显加剧面积的78.6%,图4

中度侵蚀以上侵蚀等级面积变化总侵蚀极强烈1212.609.12.90剧烈549.100.17.5443.5003.1面积/km226035.05192.4420.216.816358.6表4

湖北省25年间不同土地利用土壤侵蚀各等级情况2土壤侵蚀面积/km中度强烈2750.5763.624.53.650.21400.781.912.81327.637.119.21335.441.623.91289.735.930.51281.943.042.71165.912.02.00.92.03.42.11.82.21.62.20.82.42.311.81094.12.12.4010519.520321.04474.3359.54.82664.7601.835.73.434.620356.45115.3441.715.216049.217.41020.23.82.509.9360.800.12.402.410641.322584.54555.1386.54.72757.8561.942.73.231.822618.05162.5487.815.116115.521.8962.24.62.30.16.02.3012.8303.70.12.3010728.418627.64593.4404.14.32696.7476.155.93.132.818662.25110.2534.314.015980.727.0954.816.8287.00.22.2010729.017992.34568.9439.34.52669.7490.981.93.350.318046.15108.9628.214.315922.438.5795.71.22.125.8171.70.12.010800.413615.94682.3764.34.52483.9321.2265.93.320.513637.25016.813.91374.515417.7142.4129.772.2强烈及以上等级侵蚀面积由12015年的67.20%,990年的9下降1.1km2减少至2015年的13.3km2,说明在草地侵蚀强度高的区域得到有效治85.38%,理,这与种草及退耕还草等水保措施有着密切关系。其次为微度

草地土壤侵蚀等级主要为轻度侵蚀,侵蚀,轻度侵蚀占比由1990年的61.90%上升至22。居民点用地土壤侵蚀增至2km015年的1374.5km2,面积逐年增加,在2这是由于5年间增加2516.53km社会经济飞速发展,以及人口增加、迁移和城镇化建设引起的城市扩张所导致的。裸地轻度及以上等级侵蚀减少1强烈及以上侵蚀等级约占3侵蚀强度71.0%,0%,较高。裸地各侵蚀等级在各年间变化差异不大,25年间侵蚀变化区域主要以好转为主。22,面积由1减少至2990年的16.8km015年的13.9km居民点用地土壤侵蚀等级主要为微度侵蚀,其次为轻度侵蚀,轻度及以上等级侵蚀面积由1990年的420.0

50水土保持学报

第36卷图5 1990-2015年湖北省各时期土壤侵蚀强度等级变化转移情况在不同坡度等级方面,

由图7可知,1990—1995年和2极陡坡侵蚀情况好转与加剧000—2005年间,无太大差距,但在1995—2000年和2005—2015年间,侵蚀好转面积明显多于加剧面积,可知这些区域图6

不同变化等级下土地利用分布情况水土流失治理效果明显。斜坡、陡坡和急坡区域中轻2,侵蚀占比分别减少232989k.m48.%,38.2%和332.%,表明该区域治理效果较为明显。,,度以上等级侵蚀面积25年分别减少2212.94599.8

第4期基于C

李嘉麟等:SLE的湖北省土壤侵蚀时空变化特征51图7

不同坡度等级下侵蚀面积变化情况4

讨论4.1

不同区域土壤侵蚀强度的变化[]31强度的面积与《湖北省水土保持公报》数据较为一式,推动生态保护;但十堰市工业迅速发展,结合十堰市建设用2000年和2005年土地利用数据得出,地面积5年增加3.林地和草地向建设用地转8km2,换导致短期土壤侵蚀加剧。2005—2010年土壤侵蚀“等级降低集中在黄冈:十一五”期间黄冈地区通过退耕还林、退田还湖、荒山造林等措施,给土壤侵蚀治理带来积极影响;但“十一五”期间竹溪县借助退耕还林政策,大面积对耕地、草地进行农业生产改造,在土地改造过程中因挖损、塌陷、压占等造成土地破坏,结合土地利用数据,竹溪县共2.4km2的草地和耕地转化成建设用地,加剧了土壤侵蚀。2010—2015年土壤侵蚀等级降低集中在神农架林区和宜昌市,神农架林区因为多年的林区保护,木材采伐量骤减,生态恢复良好,宜昌市优化种植模式,积极植树造林,林地面积4.2

不同土地利用下土壤侵蚀强度的变化不同土地利用类型植被覆盖、微地貌特征、水土保持效应存在差异性,从而影响地表径流和土壤侵蚀32]。从本文研究结果来看,过程[湖北省旱地的土壤由6期土壤侵蚀模数可知,侵蚀分布及不同侵蚀致。湖北省主要为轻度侵蚀,中度侵蚀及以上等级侵蚀所占面积较小。总侵蚀面积先减再增后持续减少,其中极剧烈和剧烈侵蚀面积下降明显。1990—1995年土壤侵蚀等级降低集中在恩施、咸宁:咸宁开展农业生产结构优化,结合1990年和1995年土地利用数22恩施实施长江防护林工程,共110.2km,6.6km坡但同期神农架地区由于局部地区砍伐严重,林地面积据得出,咸宁耕地面积减少1林地面积增加9.8km2,耕地、裸地转换成林地,在一定程度上减少土壤侵蚀;减少7.存在局部水土流失加剧的隐患。9km,2十堰:1995—2000年土壤侵蚀等级降低集中在恩施、根据恩施水土流失公报,恩施在水土流失方面资金投入不断加大,实施坡改梯、经果林、水保林、保土耕作等措施,治理力度不断加强,5年共完成68.3km2的水土保持综合防治;十堰“九五”期间加大土地改良投但同期神农架地区仍处于木头经济转为生态经济的2005年土壤侵蚀等级降低集中在神农架林区周边:神农架地区加大天然林保护力度,转变能源使用方阶段,且主要能源为木材,土壤侵蚀加剧。2000—入,增强土壤蓄水能力,使得土壤侵蚀状况有所缓减;增加9.土壤侵蚀状况持续好转。4km2,侵蚀等级在长时间周期内逐年减弱,侵蚀等级改善区域得益于坡改梯、退耕还林等水保工程措施的实施,治理成效显著。但在1995—2000年和2005—20101995—2000年降雨侵蚀力增加区域占旱地总面积的39.55%,2005—2010年降雨侵蚀力增加区域占旱地年旱地土壤侵蚀加剧较为明显,主要与降雨有关,

52水土保持学报

第36卷总面积的明显加剧区域共49.23%。1990—2015年林地侵蚀加剧和积达82.676%38;.3km27,7占2.0林k地m2加,其中植被覆盖度下降面降雨侵蚀力增加面剧和7明8显.1k加m剧2,面占积林的加剧和明显加剧面积的36.02积%达,2植被覆盖度对林地地侵蚀变化产生较大影响。剧和明显加剧区域共降面积达118.9km2,6占草地加剧和明显加剧面积的721.999k0m—22,0其中植被覆盖度下15年草地侵蚀加1加剧和明显加剧面积的7.76%,降雨侵蚀力增加面积达化产生较大影响;草地土壤侵蚀总体情况在59.79%,4降雨对草地侵蚀变02.3km2,占草地未有明显改善,该类型土壤侵蚀治理需得到重视25年间。4.3

不同坡度下土壤侵蚀强度的变化18发利用较1519.595k0—多m2201,,5年侵蚀加剧和明显加剧区域面积为其平中缓平坡缓和坡中和等中坡等区坡适2合5人年类间生耕活地,开有238.89km2转成居民点用地,林地有72.88km2转化成居民点用地,分别占侵蚀加剧和剧烈加剧区域的1积在3.1%和5

1结9906—.6论2%01,5这导致年间逐年增加该区域轻。度以上等级侵蚀面2(1)湖北省1990年、1995年、2000年、2005年、40北省总面积的4910年、8.8,4203015年侵蚀面积分别为0148023.0,4和2.45,.8397%,2220..60,35460.1km2,分别占湖1977.8,蚀1,9中度侵蚀及以上强度的侵蚀所占面积较小.1%。湖北省主要为%微,度23侵.9蚀%,,2其1次.7%为,2轻1。度.4%侵蚀最为稳定(2)从土壤侵蚀等级转移矩阵分析可知,其次为轻度侵蚀,强烈侵蚀和剧烈侵蚀,微度侵容易发生转移。大部分变化区域的侵蚀等级降低,微度侵蚀和轻度侵蚀中极少部分转移为剧烈侵蚀,湖北省土壤侵蚀总体呈现好转趋势。究,使用叠置分析功能统计分析土壤侵蚀在不同土地(3)在不同环境背景下对土壤侵蚀变化进行研利用类型和不同坡度等级下空间分布特征,可得1壤侵蚀以好转为主990—1995年、2000,其中旱地与裸地好转情况最为明—2005年和2010—2015年间土显;在19,9侵蚀加剧情况不容小觑5—2000年和2005—20,1其中林地与旱地表0年土壤侵蚀变化区域中现最为明显,林地土壤侵蚀加剧主要和林地植被覆盖度降低有关,土壤侵蚀变化区域中平缓坡和中等坡区域坡和急坡区域轻度以上等级侵蚀面积明显减少25年间轻度以上等级侵蚀面积逐年增加,斜坡、陡。本文土壤侵蚀计算时因遥感影像数据源无法统一,2混合像元影响计算出的植被覆盖度精度低000年前计算生物措施使用的GIMMSND,V经过简单校I3g数据受正后仍然存在一定误差,在以后的植被覆盖度计算中使用更高分辨率影像进行统一计算来提高精度。参考文献:[[12]]

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