朝陽縣土地利用空間格局及土壤侵蝕時空特征研究

柳金庫 李鳳鳴 霍 研 丁宏宇

（遼寧省旱地農(nóng)林研究所，遼寧朝陽 122000）

1 研究方法

1.1 區(qū)域概況

經(jīng)過長期治理，2001—2020 年間朝陽縣累計完成水土流失治理1086.37km2，包括保土耕作102.35km2，土坎梯田工程120.62km2，地埂植物帶0.64km2，水土保持林349.36km2，經(jīng)濟(jì)林173.48km2，種草36.35km2，封禁治理303.58km2，谷坊461 座，田間道路309.5km。朝陽縣生態(tài)環(huán)境得到明顯改善，原來的坡耕地和荒山荒坡轉(zhuǎn)變成節(jié)水農(nóng)田及經(jīng)果林，大大降低了入河泥沙淤積程度。

1.2 計算方法

1.2.1 土地轉(zhuǎn)移矩陣

通過疊加計算不同時期的土地覆被圖研究各土地利用類型轉(zhuǎn)移去向來源比率及其面積變化情況，其數(shù)學(xué)表達(dá)式：

式中，n、S表示不同用地類型數(shù)及其面積；i、j表示期初、期末的地類序號。

1.2.2 土壤侵蝕方程

研究選用RUSLE 模型進(jìn)行土壤侵蝕模數(shù)的計算，其數(shù)學(xué)表達(dá)式[1-2]：

式中，A—土壤侵蝕模數(shù)，t/(hm2·a)；R—降雨侵蝕力因子，MJ·mm/(hm2·h·a)；K—土壤可蝕性因子t·hm2·h/(hm2·MJ·mm)；L、S、C、P—坡長、坡度、植被覆蓋與管理因子及水土保持措施因子，無量綱。

1.3 數(shù)據(jù)來源

土地利用、降雨、土壤屬性及DEM 數(shù)據(jù)來源于資源環(huán)境數(shù)據(jù)中心、氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)、地球系統(tǒng)科學(xué)和地理空間數(shù)據(jù)云等。

2 結(jié)果與分析

2.1 土地利用空間格局分析

朝陽縣土地類型以耕地和草地為主，兩者所占比例達(dá)到67%以上，主要分布在沿河緩平的沖積平原；林地面積相對較少，主要分布在丘陵和中低山區(qū)，2005—2020年朝陽縣土地利用轉(zhuǎn)移矩陣如表1 ～表3。

從表1 可以看出，2005—2010 年朝陽縣土地利用變化最明顯的是耕地和草地，轉(zhuǎn)入量最大的是草地，其轉(zhuǎn)入來源以未利用地15.52km2和耕地97.49km2為主；耕地的轉(zhuǎn)入量64.24km2遠(yuǎn)小于轉(zhuǎn)出量131.86km2，其中97.49km2轉(zhuǎn)向草地，所占比例達(dá)到73.93%；林地轉(zhuǎn)入量為39.27km2，其中由耕地轉(zhuǎn)入25.62km2，由草地轉(zhuǎn)入13.04km2。這是因為自2005 年朝陽縣逐漸實施退耕還林草和封育治理工程，許多耕地被轉(zhuǎn)變成林地和草地。

從表2 可以看出，2010—2015 年朝陽縣土地利用變化最明顯的是建設(shè)用地和草地。其中轉(zhuǎn)出量最大的是草地79.60km2，轉(zhuǎn)向耕地34.47km2，轉(zhuǎn)向建設(shè)用地30.95km2；轉(zhuǎn)入量最大的是建設(shè)用地62.47km2，從草地轉(zhuǎn)入30.95km2，從耕地轉(zhuǎn)入15.68km2，這主要與該時段城鎮(zhèn)化快速發(fā)展和城市規(guī)模不斷擴(kuò)張有關(guān)；耕地的轉(zhuǎn)入量為53.76km2，與其轉(zhuǎn)出量54.99km2相差不大。

從表3 可以看出，2015—2020 年朝陽縣各用地類型均出現(xiàn)一定的改變，草地的轉(zhuǎn)入量為128.48km2略低于轉(zhuǎn)出量130.97km2，耕地的轉(zhuǎn)出量較高為160.65km2，其中有109.62km2轉(zhuǎn)向了草地，有27.17km2轉(zhuǎn)向了林地；建設(shè)用地轉(zhuǎn)入量較高為78.01km2，其中從草地轉(zhuǎn)入37.51km2，從耕地轉(zhuǎn)入19.93km2，從未利用地轉(zhuǎn)入15.97km2。

表3 2015—2020年朝陽縣土地利用轉(zhuǎn)移矩陣（km2）

2.2 土壤侵蝕時空變化特征

將朝陽縣土壤侵蝕強(qiáng)度按照《土壤侵蝕分級分類標(biāo)準(zhǔn)》劃分成6 類，如表4 所示。結(jié)果表明，2005—2020 年朝陽縣土壤侵蝕強(qiáng)度總體呈波動下降趨勢，從2005 年的中度侵蝕逐漸下降到2020 年的輕度侵蝕。從空間上看，朝陽縣土壤侵蝕區(qū)大多集中于中低山和丘陵區(qū)，強(qiáng)烈侵蝕區(qū)大豆位于植被覆蓋度低且地形坡度較陡的西北部區(qū)域[3-4]。

表4 朝陽縣土壤侵蝕等級劃分

計算分析2005 年、2015 年和2020 年各用地類型的土壤侵蝕強(qiáng)度變化特征，如表5 所示。結(jié)果表明，2015—2015 年朝陽縣草地、林地、耕地的強(qiáng)烈和劇烈侵蝕面積占比均明顯減小，林地的極強(qiáng)烈侵蝕面積從2005 年的27.02%明顯下降到2015 年的8.71%，其劇烈侵蝕面積占比從16.71%明顯下降到12.68%；2005—2015 年耕地的中度侵蝕面積有所增加，從25.35%增大到38.22%，其他用地類型變化較小；2005—2015 年未利用地的極強(qiáng)烈和強(qiáng)烈侵蝕面積占比有所增加，而劇烈侵蝕面積有所減少。總體來看，2020 年耕地、草地、林地和未利用地的微度、輕度和中度侵蝕面積占比與2005 年整體有所增大，強(qiáng)烈及以上侵蝕面積占比整體呈波動減少趨勢[5-7]。

表5 朝陽縣各用地類型土壤侵蝕特征

3 結(jié)論

（1）朝陽縣用地類型以耕地和草地為主，不同時期草地與耕地面積占比達(dá)到67%以上，2005—2020 年朝陽縣土地利用程明顯變化特征，并以耕地、未利用地和建設(shè)用地的變化較大。

（2）從變化程度來看，建設(shè)用地受用地類型改變的影響最顯著，受未利用地的影響最小，其他用地類型的影響相差不大，這說明人類活動對不同時段各土地利用類型的影響程度存在一定差異。

（3）2005—2020 年朝陽縣土壤侵蝕強(qiáng)度總體呈波動下降趨勢，從2005 年的中度侵蝕逐漸下降到2020 年的輕度侵蝕。從空間來看，朝陽縣土壤侵蝕區(qū)大多集中在中低山和丘陵區(qū)，強(qiáng)烈侵蝕區(qū)大都位于植被覆蓋度低且地形坡度較陡的西北部區(qū)域。