崗托土壤侵蝕變化研究

劉玉梅，張建國

(1.南通大學 理學院，江蘇 南通 226019；2.南通大學 地理科學學院，江蘇 南通 226007)

1 引言

土壤侵蝕對人類的生存與發展具有重大威脅，屬于重要環境災害問題[1]。土壤侵蝕會使侵蝕區土壤流失，土層變薄，土壤的肥力降低，進而使土地的農業利用價值逐漸喪失。同時土壤侵蝕產生的泥沙也可以使下游河道淤積，抬高河床，加劇洪澇等自然災害的發生，進而威脅下游生命、經濟財產安全，嚴重影響社會的發展。

崗托位于藏東橫斷山區，該區域山大溝深，地形陡峻，區內溝壑縱橫、河流發育，土壤侵蝕較強烈，土壤侵蝕是崗托所面臨的主要自然生態環境災害。開展崗托的土壤侵蝕變化研究，可為橫斷山區治理和預防土壤侵蝕提供決策依據，對保障西藏生態安全具有重要意義[2,3]。鑒于此，本文選取了崗托2001年和2008年2期的中把資源衛星遙感影像和DEM數據，提取了研究區的土地利用數據、植被蓋度數據和坡度數據，然后按照水力侵蝕面蝕分級標準建模獲得了崗托2001年和2008年的土壤侵蝕強度數據，之后通過疊加分析獲得了崗托土壤侵蝕動態變化數據，分析崗托土壤侵蝕時空格局變化特征，并通過轉移矩陣分析了土壤侵蝕變化的主要強度類型和相互轉移方向，以便為崗托有效防治水土流失和生態與環境保護提供一定的決策依據。

2 研究方法

2.1 數據來源

本次研究在中國資源衛星應用中心數據庫下載了覆蓋崗托鎮的2001年和2008年2個時段的空間分辨率為19.5 m的中巴資源衛星多光譜遙感數據。同時在美國地質調查勘探局地球遙感數據下載中心下載了空間分辨率為30 m的DEM數據。

2.2 研究方法

水利部頒布的土壤侵蝕水力侵蝕面蝕分級標準(SL 190-96)是以地類、植被覆蓋度、坡度為指標來評價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個指標圖層，然后按照每個柵格像元在這3個指標圖層的取值來確定該像元的土壤侵蝕強度，即通過地類、植被蓋度、坡度指標圖層的疊加分析得到土壤侵蝕強度圖。

本次研究首先采用該方法提取了兩期土壤侵蝕強度圖層，然后通過對兩期圖層進行疊加分析，得到了研究區土壤侵蝕動態變化圖層，獲得土壤侵蝕變化的空間與屬性數據。之后通過計算土壤侵蝕強度類型動態度和土壤侵蝕強度轉移矩陣，研究了崗托在研究時段內土壤侵蝕強度結構特征、變化趨勢等情況。研究數據處理采用遙感和地理信息系統技術以及數理統計方法來完成。所用軟件分別為ERDAS IMAGE、ArcGIS和Excel。

3 結果與分析

3.1 2001年崗托土壤侵蝕分析

圖1a為2001年度崗托土壤侵蝕強度分布圖，由該圖可以看出，2001年度崗托土壤侵蝕在西部邊緣、中南部區域較為嚴重，對比坡度圖發現，這些區域坡度較大。可見地形陡峻是造成這種分布特征的重要原因。

表1表明，崗托在2001年，微度、輕度、中度、強度、及強度、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%，土壤侵蝕較嚴重。

圖1 崗托鎮2001年(a)和2008年(b)土壤侵蝕強度分布表1 2001、2008年度崗托土壤侵蝕面積統計

微度輕度中度強度極強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動態度/%-0.02-0.34-0.250.441.19-0.140.01

注：“-”表示減少

3.2 2008年崗托土壤侵蝕分析

圖1b為2008年度崗托土壤侵蝕強度分布圖，由該圖可以看出，2001年度崗托土壤侵蝕強度空間分布與2001年度很相似，也是在西部邊緣、中南部區域較為嚴重，只不過強度(黃色區域)和極強度(橙色區域)分布范圍有所增加。表1表明，與2001年相比，2008年崗托微度、輕度、中度土壤侵蝕面積分別減少了14.48 hm2、126.04 hm2、200.35 hm2，而強度土壤侵蝕面積增加了121.54 hm2，極強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。說明研究區土壤侵蝕有加重趨勢。

3.3 2001年～2008年度崗托土壤侵蝕變化分析

為了進一步分析研究時段內研究區域土壤侵蝕的動態變化強度，用公式1所示的動態度模型計算各個強度級別的變化強度。

(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間[4]。

從表1可以看出，研究時段內，極強度土壤侵蝕年變化量為32.65 hm2，動態度為1.19%，變化最為明顯；僅次于極強度土壤侵蝕的是強度土壤侵蝕，變化量為年變化量為17.36 hm2，動態度為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，動態度為-0.34%，中度的年變化量為每年減少28.62 hm2，動態度為-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，劇烈侵蝕的動態度-0.14%，年變化量為每年減少1.32 hm2，微度土壤侵蝕的動態度-0.02%，每年減少2.07 hm2。

4 結論

由于地勢陡峻，崗托土壤侵蝕較為嚴重。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%。

研究時段內，崗托土壤侵蝕有所加重，極強度和強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。

該區土壤侵蝕較為嚴重的主要自然原因為山大溝深，地形地勢陡峻。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土壤侵蝕。因此在今后的土地開發利用中必須加強管理，控制導致土壤侵蝕的人為因素，保障該區域生態與環境安全。