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        丹霞地區(qū)水土流失遙感評價及空間分異

        2012-04-29 00:44:03閆利會周忠發(fā)王媛媛
        湖北農(nóng)業(yè)科學 2012年20期
        關鍵詞:空間分異水土流失

        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)。

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