閆利會　周忠發(fā)　王媛媛

摘要：為了定量查清丹霞地區(qū)赤水市的水土流失現(xiàn)狀及10年來的動態(tài)變化，也為該區(qū)快速準確地評價水土流失和開展水土流失綜合防治、保護世界自然遺產(chǎn)地生態(tài)環(huán)境等提供科學依據(jù)，基于ArcGIS空間疊加分析方法，綜合考慮影響水土流失的地形坡度、植被覆蓋率、土地利用類型和溝谷密度等主要因子，在遙感定量監(jiān)測技術的支撐下對貴州省赤水市水土流失進行了分析，劃分出流失強度等級，并得出其空間分異規(guī)律，最后與2000年數(shù)據(jù)對比，進行動態(tài)變化分析。結果表明，水土流失區(qū)域面積占赤水市面積比例比較低，水土流失狀況不甚嚴重，水土流失強度等級較低，無極強烈和劇烈流失區(qū)域。與2000年相比，赤水市2010年水土流失比例下降了2.09個百分點，輕度水土流失面積下降了22.34 km2，中度水土流失面積下降了13.12 km2，強烈水土流失面積下降了2.28 km2。

關鍵詞：丹霞地區(qū)；水土流失；GIS空間分析；遙感評價；空間分異

中圖分類號：S157.1文獻標識碼：A文章編號：0439-8114（2012）20-4491-05

根據(jù)2005年貴州省水土流失公告，赤水河流域在貴州省水土流失治理區(qū)域劃分中為重點治理區(qū)，該區(qū)以治理水土流失為主，實行全面規(guī)劃，建立水土綜合防治體系。經(jīng)過一系列水土保持工程的投入，赤水市的水土流失治理工程取得了明顯的成效，現(xiàn)在的赤水市是世界自然遺產(chǎn)——中國丹霞·赤水、國家級風景名勝區(qū)、國家級生態(tài)示范區(qū)、中國優(yōu)秀旅游城市、中國竹子之鄉(xiāng)、全國水土保持示范市。為了定量查清赤水市水土流失治理效果及10年來動態(tài)變化規(guī)律，揭示丹霞地區(qū)水土流失空間差異，利用遙感與GIS技術，選取關鍵影響因子，開展赤水市2010年水土流失現(xiàn)狀遙感調(diào)查，與2000年數(shù)據(jù)疊加對比分析，揭示了10年來水土保持工程投入后赤水市水土流失的變化規(guī)律，以期為該區(qū)快速準確地評價水土流失和開展水土流失綜合防治提供決策依據(jù)，對世界自然遺產(chǎn)地生態(tài)環(huán)境保護也具有重要的現(xiàn)實意義。

1研究區(qū)概況

1.1地理位置

赤水市位于貴州省北部，地理坐標為東經(jīng)105°36′—106°16′，北緯28°15′—28°46′，東西長62.2 km，南北寬55.9 km，國土面積1 801.2 km2。除東南與習水縣相鄰外，南、西、北分別與四川省古藺縣、敘永縣、合江縣接壤。赤水市城區(qū)坐落在赤水河畔，是黔北重鎮(zhèn)，素有“黔北門戶”之稱[1]。森林覆蓋率達70%以上。

1.2地形地貌

赤水市位于長江流域，地處四川盆地向貴州高原過渡的斜坡地帶，地勢起伏明顯，地形主要為高原峽谷型和山原峽谷型，地勢為東南高西北低，海拔高度由東南向西北遞減，海拔最高1 730 m，最低221 m，地形切割強烈，山高、坡陡、溝深，水土流失比較嚴重。東南部重巒疊嶂，峽谷幽深，西北部丘陵起伏，河谷開闊平緩。

1.3地質(zhì)巖性

出露的地層主要有侏羅系、白堊系以及新生代第四系的9個組群。侏羅系地層以泥頁巖占的比例大，巖性較軟，易于風化，地貌上表現(xiàn)為紅巖低山丘陵。白堊系嘉定群主要為泛濫性河流相的磚紅色砂巖、間夾紫紅色泥巖組成數(shù)十個大小不等的間斷性旋回。大面積分布的白堊系鮮紅色厚層塊狀的長石石英砂巖是丹霞地貌發(fā)育的主體[1]。

2數(shù)據(jù)與方法

2.1水土流失強度分級標準及指標因子確定

水土流失強度分級標準依據(jù)中華人民共和國水利行業(yè)標準《土壤侵蝕分類分級標準》（SL 190—2007）[2]（表1、表2）。赤水市丹霞地區(qū)主要為水蝕分布區(qū)，水土流失主要受降雨侵蝕力、土壤可蝕性、溝谷密度、土地利用類型、地形、植被覆蓋、水土保持措施等因子的影響[3，4]。由于降雨侵蝕力、土壤可蝕性和地形因子在較短的時間內(nèi)不會發(fā)生大的變化，因此主要選取坡度、植被覆蓋度、土地利用類型和溝谷密度作為評價的指標因子。

2.2數(shù)據(jù)來源

2.2.1遙感數(shù)據(jù)選取2010年ALOS遙感圖像，北部圖像拍攝時間為2010年10月16日、西南部圖像拍攝時間為2010年9月17日、東南部圖像拍攝時間為2010年2月28日。由于三景影像拍攝時間不同，存在色差，研究采用色彩均衡與直方圖拉伸匹配方法進行處理。

2.2.2地形數(shù)據(jù)來自于DEM數(shù)據(jù)，在赤水市的13幅1∶50 000地形圖基礎上制作全要素數(shù)字地形圖，并建立柵格數(shù)字高程模型（DEM），用于計算坡度和溝谷密度。

2.2.3植被覆蓋度NDVI是植被的較好指示，研究所用NDVI數(shù)據(jù)為ALOS NDVI數(shù)據(jù)集，空間分辨率為10 m。

2.2.4土地利用類型對水土流失影響較大。研究所用土地利用數(shù)據(jù)來源于ALOS遙感影像的監(jiān)督分類數(shù)據(jù)。

3.2水土流失空間差異分析

從地形坡度、土地利用和植被覆蓋度3種角度分析了赤水市水土流失的空間分異規(guī)律，主要表現(xiàn)在：

1）從地形地貌來看，赤水市水土流失主要分布在寬闊谷地、被河流切割的臺面上，多位于山體的中部甚至是頂部。主要是由于這些地方人類活動頻繁，大量開墾坡耕地，植被破壞嚴重，導致水土流失加劇。

2）從土地利用類型方面看，赤水市水田、水域以及覆蓋度較高的有林地和灌木林地水土流失為微度；輕度水土流失主要分布在5°～15°坡耕地；中度水土流失主要分布在15°～25°坡耕地；水土流失較為嚴重的區(qū)域主要分布在>25°陡坡耕地和在建的建設用地，其中陡坡耕地水土流失最為嚴重，大多為強烈流失。

3）從植被覆蓋度來分析，赤水市輕度水土流失主要分布在林草覆蓋度為45%～60%的區(qū)域；中度水土流失主要分布在林草覆蓋度為30%～45%的區(qū)域；強烈水土流失主要分布在林草覆蓋度<30%的區(qū)域，植被覆蓋度越高，水土流失程度越低。

3.32010年與2000年水土流失數(shù)據(jù)比較

通過與2000年數(shù)據(jù)對比分析（表4）可知，經(jīng)過10年的治理，2010年赤水市水土流失比例比2000年下降2.09個百分點，輕度水土流失面積下降22.34 km2，中度水土流失面積下降13.12 km2，強烈水土流失面積下降2.28 km2。水土流失分布與植被發(fā)育程度相關性很強。通過建立圖斑轉移矩陣，與赤水市2000年水土流失等級圖（圖6）對比分析可知，10年來赤水市水土流失空間分布特征變化主要表現(xiàn)在以下三點：

1）赤水市水土流失比例比2000年下降了2.09個百分點，是赤水市大力發(fā)展“退耕還竹”，大力開展水土流失治理工程，大力加強生態(tài)環(huán)境保護的效果。

2）中度水土流失面積減少13.12 km2，主要是因為赤水市為貴州省水土流失重點治理區(qū)，治理后，東部谷地坡耕地中<15°的坡耕地由中度轉變?yōu)檩p度水土流失區(qū)。而15°～25°坡耕地由于坡度大，蓄水能力差，水土流失程度未得到改善，需加強水利設施建設和坡改梯工程的投入。

3）強烈水土流失面積減少2.28 km2，變化的范圍為2000年林草植被覆蓋度<30%的區(qū)域由強烈水土流失降低為中度。主要是由于加大了對赤水市水土流失分布區(qū)水土保持和退耕還林工程的投入，提高了赤水市的植被覆蓋度。

4小結與討論

分析結果表明，赤水市的水土流失現(xiàn)狀總體上不甚嚴重，但局部區(qū)域尤其是人為干擾強度較大的地區(qū)存在惡化趨勢，水土流失較為嚴重。10年來，赤水市水土保持治理工程的不斷實施，水土流失狀況較2000年明顯改善，比例及強度明顯降低。但是，從2010年分析數(shù)據(jù)來看，赤水市水土流失區(qū)域輕度水土流失面積所占比例最大。另外，由于丹霞地區(qū)基巖主要以石英砂巖、泥頁巖為主，巖性較軟，易于風化，水蝕溝蝕作用的影響較大。因此，赤水市的水土流失治理較為脆弱，水土流失治理與保護是一項長期的工程，一旦破壞，很可能向不利的方向發(fā)展。人們在發(fā)展的同時應加強保護，應大力加強對人為破壞的限制，減少放牧、農(nóng)耕對地表植被的破壞，從水-土-氣-生等各環(huán)節(jié)加強保護，采取水利水保、退耕、生態(tài)修復、生態(tài)環(huán)境移民等工程措施，加強對區(qū)內(nèi)水土流失的綜合防治；同時采取合理利用土地資源，完善產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整，提高農(nóng)民治水改土的積極性等一系列對策，加強對世界遺產(chǎn)地的保護，使之可持續(xù)發(fā)展。

水土流失的影響因子是多方面的，這里僅從地形坡度、植被覆蓋度、土地利用類型和溝谷密度等4個因子來考慮，研究結果有一定的片面性。在今后的研究中，應從自然演化和人為干預兩個角度[10-15]選取較為全面的影響因子進行評價，探索丹霞地區(qū)的水土流失影響因子的計算與評價方法，進行丹霞地區(qū)與喀斯特地區(qū)對比分析，加強水土流失評價及其驗證方面的研究[16]。另外，應加強水土流失治理區(qū)與非治理區(qū)的對比，一方面是對水土流失治理效果進行科學的定量分析；另一方面是為未來水土流失治理區(qū)規(guī)劃與設置提供更科學的理論依據(jù)。

參考文獻：

[1] 熊康寧，陳滸，容麗.赤水丹霞地貌生態(tài)過程與生物多樣性[M].貴陽：貴州科學技術出版社，2009.658-663.

[2] SL 190—2007，土壤侵蝕分類分級標準[S].

[3] ZHOU Z F，LI BO. Remote sensing monitoring and controlling countermeasures on soil erosion in libo world natural heritage[A].Proceedings of International Conference on Management Science and Engineering（MSE 2010）（Volume 2）[C]. Hong Kong：Engineering Technology Press，2010.104-108.

[4] 周忠發(fā)，楊琴.喀斯特地區(qū)世界自然遺產(chǎn)提名地保護與石漠化綜合防治探討——以貴州荔波小七孔流域為例[J].中國人口·資源與環(huán)境，2007，17（2）：173-175.

[5] 王瓊，楊武年，南聰強，等.基于RS和GIS的水土流失評價——以四川省若爾蓋縣為例[J].中國水土保持，2011（9）：33-35.

[6] 楊廣斌，李亦秋，安裕倫.基于網(wǎng)格數(shù)據(jù)的貴州土壤侵蝕敏感性評價及其空間分異[J].中國巖溶，2006，25（1）：73-78.

[7] 李陽兵，邵景安，王世杰，等.基于巖溶生態(tài)系統(tǒng)特性的水土流失敏感性評價[J].山地學報，2007，25（6）：671-677.

[8] 黨福江，戈素芬.溝壑密度調(diào)查應采取水文網(wǎng)絡法[J].水土保持通報，1998，18（6）：31-33.

[9] 韋中亞，周貴云，羅萬勤.一種基于數(shù)學形態(tài)學的溝壑密度提取算法[J].地理學與國土研究，2001，17（2）：24-27.

[10] 徐勁林，查軒.土壤侵蝕危險度的計算與影響因子分析——以福建安溪紅壤水土流失區(qū)為例[J].地球信息科學學報，2009，11（5）：577-584.

[11] 趙文武，傅伯杰，郭旭東.多尺度土壤侵蝕評價指數(shù)的技術與方法[J].地理科學進展，2008，27（2）：47-52.

[12] 李占斌，朱冰冰，李鵬.土壤侵蝕與水土保持研究進展[J].土壤學報，2008，45（5）：802-809.

[13] 李曉松，吳炳方，王浩，等.區(qū)域尺度海河流域水土流失風險評估[J].遙感學報，2011，15（2）：379-387.

[14] HORTON R E. Erosional development of streams and their drainage basins： hydrophysical approach to quantitative morphology[J].Bulletin of the Geological Society of America，1945，56：275-370.

[15] WISCHMEIER W H， SMITH D D. Predicting rainfall erosion losses from cropland east of the rocky mountains[A].Agricultural Handbook No.282[C].Washington D C： USDA，1965.

[16] 劉娜，王克林，張偉，等.土壤侵蝕及其評價、校驗方法研究進展[J].中國農(nóng)學通報，2011，27（18）：1-6.