榆林市土地利用格局及土壤侵蝕特征分析

王 倩

（長安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，陜西 西安 710000）

0 引言

土地利用/土地覆蓋變化（LUCC）研究成為當(dāng)前地理學(xué)研究的熱點(diǎn)問題之一［1-2］。對土地利用的研究主要集中在研究方法、模型、時(shí)空特征分析和土地利用變化的驅(qū)動(dòng)機(jī)制等方面［3］。土壤侵蝕模型發(fā)展過程分為經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)模型、物理過程模型和基于地理信息系統(tǒng)的預(yù)報(bào)模型三個(gè)階段［4］。本研究將土地轉(zhuǎn)移方向和數(shù)量結(jié)合，挖掘更多的信息，也能滿足復(fù)雜性視角下土地利用格局的需求。

土壤侵蝕導(dǎo)致土地退化，降低土地生產(chǎn)力，嚴(yán)重影響區(qū)域生態(tài)環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展［5］。土地利用和植被覆蓋是影響土壤侵蝕的重要因素，土地利用結(jié)構(gòu)變化會(huì)影響土壤侵蝕強(qiáng)度［6］。陜西省榆林市地處黃土高原北部，是典型的生態(tài)脆弱區(qū)，因此本研究選擇榆林市為研究區(qū)，分析榆林市土地利用空間格局和土壤侵蝕的時(shí)空特征。探究不同土地利用類型與土壤侵蝕的關(guān)系，其結(jié)果可以為中小尺度區(qū)域土地利用空間格局的調(diào)整，有效防治水土流失，治理土壤侵蝕提供參考。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)概況

榆林市位于陜西省最北部，東臨黃河與山西相望，西連寧夏、甘肅，北與內(nèi)蒙古相接，南到陜西省延安市。地勢由西向東傾斜，地貌分為風(fēng)沙草灘區(qū)、黃土丘陵溝壑區(qū)和梁狀低山丘陵區(qū)三大類。

1.2 數(shù)據(jù)來源

土地利用數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心；降雨數(shù)據(jù)來源于中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)；土壤屬性數(shù)據(jù)來源于國家地球系統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)中心；DEM數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云。

1.3 研究方法

1.3.1 土地轉(zhuǎn)移矩陣。通過兩個(gè)不同時(shí)期土地覆被圖的疊加，研究不同時(shí)期各土地類型面積變化情況和轉(zhuǎn)移去向來源比率［7-8］。公式如式（1）。

式中：S為土地面積；n為土地利用的類型數(shù)；i、j分別為研究期初末的土地利用類型序號。

1.3.2 土壤侵蝕模型。本研究采用的土壤侵蝕模型是修正的通用土壤流失方程RUSLE模型［9］，計(jì)算公式如式（2）。

式中：A為土壤侵蝕模數(shù)；R為降雨侵蝕力因子；K為土壤可蝕性因子；LS為坡長坡度因子；C為地表植被覆蓋與管理因子；P為水土保持措施因子，其中L、S、C、P因子無量綱。

2 結(jié)果與分析

2.1 土地利用時(shí)空特征分析

研究區(qū)土地類型主要是草地和耕地，占全域面積的80%以上，草地主要分布在北部的風(fēng)沙草灘區(qū)，耕地主要分布在定邊縣、靖邊縣和神木市等地。林地面積較少，主要分布在清澗縣和綏德縣。

由表1可知，2000—2010年草地和耕地變化最明顯，草地的轉(zhuǎn)入量最大，主要由耕地和未利用地轉(zhuǎn)入；耕地轉(zhuǎn)出量明顯大于轉(zhuǎn)入量，其中74%轉(zhuǎn)向了草地；林地由草地和耕地轉(zhuǎn)入。這是由于從2000年開始實(shí)施退耕還林、還草政策，耕地面積大幅轉(zhuǎn)移為草地和林地。建設(shè)用地轉(zhuǎn)入量占66%。

表1 2000—2010年榆林市土地利用轉(zhuǎn)移矩陣 單位：km2

由表2可知，2010—2018年土地利用類型中草地、建設(shè)用地變化最明顯。其中，草地減少480.32 km2，轉(zhuǎn)出為耕地、建設(shè)用地；建設(shè)用地的轉(zhuǎn)入量較大為760.83 km2，主要體現(xiàn)在城鎮(zhèn)化的迅速發(fā)展，城市向西南方向擴(kuò)張；耕地的轉(zhuǎn)入和轉(zhuǎn)出大抵相當(dāng)。

表2 2010—2018年榆林市土地利用轉(zhuǎn)移矩陣 單位：km2

由表3可知，2000—2018年榆林市土地利用類型均發(fā)生變化，其中草地的轉(zhuǎn)入量略小于轉(zhuǎn)出量，耕地的面積減少較多，占比為44.80%，主要轉(zhuǎn)出為草地、林地。建設(shè)用地面積增加932.26 km2，由草地、耕地和未利用地轉(zhuǎn)入。

表3 2000—2018年榆林市土地利用轉(zhuǎn)移矩陣 單位：km2

2.2 土壤侵蝕變化分析

2.2.1 土壤侵蝕強(qiáng)度變化。根據(jù)《土壤侵蝕分類分級標(biāo)準(zhǔn)》（SL 190—2007）的分級標(biāo)準(zhǔn)［10］，將土壤侵蝕強(qiáng)度分為6類，2010年土壤侵蝕強(qiáng)度減弱屬于中度侵蝕，之后侵蝕強(qiáng)度回彈，2000年和2018年均為強(qiáng)度侵蝕。由圖1可知，較高侵蝕強(qiáng)度的區(qū)域主要集中于榆林東南部，侵蝕強(qiáng)度較弱的區(qū)域集中于北部，其北部是風(fēng)沙草灘區(qū)，地形平坦，南部是黃土高原的腹地，復(fù)雜的地形易形成土壤侵蝕。

圖1 2000—2018年榆林市土壤侵蝕分級

2000—2018年，中度、輕度侵蝕所占面積比例最大，2000—2010年，極強(qiáng)烈和劇烈侵蝕面積急劇下降，同時(shí)輕度、中度和強(qiáng)烈侵蝕的面積增加。2010—2018年土壤侵蝕與前一時(shí)段相反，2018年中度侵蝕減幅最大為12.03%。

2.2.2 土壤侵蝕強(qiáng)度在不同土地利用類型的變化。由表4可知，2000—2010年，耕地、林地和草地的極強(qiáng)烈和劇烈侵蝕都明顯減少，林地的極強(qiáng)烈侵蝕減幅最大，面積占比由27.03%降為8.73%，劇烈侵蝕由9.40%減少為1.34%。其次為耕地，中度侵蝕面積大幅增加，其余侵蝕變化較小。未利用地強(qiáng)烈、極強(qiáng)烈和劇烈侵蝕面積占比增加。2010—2018年4種土地利用類型極強(qiáng)烈侵蝕模數(shù)和面積占比均增加，劇烈侵蝕面積占比均增加。

表4 2000—2018年榆林市不同土地利用類型的土壤侵蝕特征 續(xù)表

表4 2000—2018年榆林市不同土地利用類型的土壤侵蝕特征

3 結(jié)論

①榆林市主要土地利用類型為草地和耕地，面積在不同時(shí)期均占榆林市總面積的80%以上。土地利用變化較為明顯，其中變化較大的是建設(shè)用地、耕地和未利用地。

②從土地利用的活躍度看，土地利用變化對建設(shè)用地的影響最大，其次是林地、水域、耕地、草地，未利用地最小，反映出各土地利用類型在時(shí)段和程度上受人類活動(dòng)的影響存在差異。

③2000—2018年中度侵蝕的面積最大，其次為輕度侵蝕，2018年極強(qiáng)烈和劇烈侵蝕面積占比均增加。土地利用分類下的土壤侵蝕為：2000—2018年以草地和耕地的中度侵蝕為主；林地2000、2018年以極強(qiáng)烈侵蝕為主，2010年以中度侵蝕為主；未利用地侵蝕強(qiáng)度有增強(qiáng)趨勢。