朱 軍, 李益敏, 蔣德明

(云南大學(xué) 資源環(huán)境與地球科學(xué)學(xué)院 云南省地理研究所, 云南 昆明 650091)

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基于GIS和RUSLE的高山峽谷區(qū)土壤侵蝕研究
——以云南省瀘水縣為例

朱 軍, 李益敏, 蔣德明

(云南大學(xué) 資源環(huán)境與地球科學(xué)學(xué)院 云南省地理研究所, 云南 昆明 650091)

摘要：[目的] 研究區(qū)域土壤侵蝕,揭示水土流失的空間分異規(guī)律,為區(qū)域水土保持和生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)提供理論指導(dǎo)依據(jù)。[方法] 應(yīng)用GIS和RUSLE模型對云南省瀘水縣的土壤侵蝕進(jìn)行研究。RUSLE模型中的因子包括降雨侵蝕力、土壤可蝕性、坡度坡長因子、植被覆蓋和水土保持措施因子,運(yùn)用GIS空間分析模塊,獲取瀘水縣土壤侵蝕模數(shù)空間分布圖,根據(jù)SL 190-2007的分級標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行土壤侵蝕強(qiáng)度分級,并分析該區(qū)土壤侵蝕強(qiáng)度空間分布格局。[結(jié)果] (1) 從各強(qiáng)度侵蝕面積上看,瀘水縣2014年土壤侵蝕以微度侵蝕為主,占總面積的86.86%,但從平均土壤侵蝕模數(shù)看,土壤侵蝕量為4.24×106 t,平均侵蝕模數(shù)為1 373.1 t /(km2·a),土壤侵蝕強(qiáng)度屬于輕度侵蝕; (2) 土壤侵蝕較嚴(yán)重區(qū)與未利用地、耕地空間分布基本一致,在坡度25°～50°的范圍內(nèi),侵蝕面積占總侵蝕面積的75%,并且在該坡度段上的耕地面積占總耕地的63%,劇烈侵蝕集中分布在未利用地上,中度以上劇烈以下強(qiáng)度侵蝕集中分布在該坡度段上的耕地上,說明該坡耕地、未利用地對土壤侵蝕的貢獻(xiàn)最大,要加強(qiáng)對未利用地的生態(tài)治理。[結(jié)論] 坡度大，陡坡墾殖和未利用地的不合理利用是該區(qū)土壤侵蝕加重的主要原因,坡度在25°以上的地區(qū)不適宜耕種,應(yīng)優(yōu)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)如實(shí)施退耕還林還草等措施,才能有效的保持水土。

關(guān)鍵詞：GIS; 瀘水縣; RUSLE; 空間分析; 土壤侵蝕模數(shù)

文獻(xiàn)參數(shù)： 朱軍, 李益敏, 蔣德明.基于GIS和RUSLE的高山峽谷區(qū)土壤侵蝕研究[J].水土保持通報(bào)，2016,36(3)：277-283.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2016.03.048

土壤侵蝕已成為全球性的重點(diǎn)生態(tài)環(huán)境問題之一，土壤侵蝕導(dǎo)致土壤退化、土地生產(chǎn)能力下降和影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和食物安全等方面，已成為限制人類生存和發(fā)展的重要因素之一[1]。

國內(nèi)外對土壤侵蝕的研究開始于19世紀(jì)晚期，只限于表面現(xiàn)象觀察和定性描述[1]。20世紀(jì)80年代后，隨著科學(xué)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)以及相關(guān)學(xué)科的快速發(fā)展，土壤侵蝕模型方法研究和應(yīng)用得到重視，主要的模型有經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)模型和物理成因模型。經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)模型主要以美國通用土壤流失方程(USLE)和修正后的通用土壤流失方程(RUSLE)為代表，也是目前世界上運(yùn)用最為廣泛的土壤侵蝕模型之一，物理成因模型由于其計(jì)算和實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，對其的研究并不是很多。國內(nèi)經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)模型比較有代表性的是高燕等[2]針對東北地區(qū)黑土特征提出了相關(guān)的土壤流失模型、韓曉燕等[3]根據(jù)黃土高原土壤侵蝕現(xiàn)狀分析所有影響的因子，提出了相關(guān)的USLE模型、田國行等[4]對交通沿線的邊坡土壤流失特征建立了相關(guān)的USLE方程；國內(nèi)在土壤侵蝕物理模型方面，主要是對國外成熟模型的引進(jìn)和借鑒，主要以劉克娜等[5]，文江蘇等[6]的研究為代表。20世紀(jì)90年代后，3S技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用給土壤侵蝕模型實(shí)現(xiàn)及建模帶來了強(qiáng)大的技術(shù)支撐，結(jié)合3S技術(shù)研究土壤侵蝕，可以進(jìn)行土壤侵蝕過程演化模擬和預(yù)測，更好地實(shí)現(xiàn)區(qū)域土壤侵蝕空間分布差異和成因分析，因而在土壤侵蝕研究中得到了快速而廣泛的應(yīng)用。國外學(xué)者利用“3S”技術(shù)主要進(jìn)行了全球和區(qū)域土壤侵蝕調(diào)查、生態(tài)效應(yīng)等方面的工作；中國學(xué)者利用“3S”技術(shù)對土壤侵蝕研究主要集中在區(qū)域土壤侵蝕調(diào)查、其動(dòng)態(tài)研究和土壤侵蝕模式的模擬等方面，具有代表性的有趙文武等[7]利用GIS方法研究了土壤侵蝕評價(jià)指數(shù)中各因子的具體計(jì)算和實(shí)現(xiàn)技術(shù)、張?zhí)N瀟等[8]的研究中，通過3S技術(shù)對內(nèi)蒙古的土壤侵蝕研究模型進(jìn)行了構(gòu)建、陳旭東等[9]依托3S技術(shù)和相關(guān)軟件技術(shù)，編譯了岳西縣土壤侵蝕預(yù)測分析軟件庫以及袁再建[10]和張喜旺等[11]的研究成果。目前和GIS 技術(shù)結(jié)合應(yīng)用最為廣泛的土壤侵蝕模型是USLE 和RUSLE，后者是前者的升級和擴(kuò)展，本文將運(yùn)用GIS與RUSLE模型結(jié)合研究云南省瀘水縣2014年土壤侵蝕狀況。

1研究區(qū)概況

瀘水縣位于中國西南云南省怒江州南部，總面積3 203.04 km2，轄9個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，人口為15.9萬；氣候主要受印度洋熱帶季風(fēng)的影響，干濕明顯，具有亞熱帶、溫帶、中溫帶、高山草原地帶、寒帶等7個(gè)氣候帶，多年年均降雨量為1 300 mm，立體氣候特征突出；土壤和植被的垂直地帶性明顯，土壤類型多樣，主要有黃棕壤、黃紅壤、亞高山草甸土、黃壤和棕壤等土壤，植被種類豐富；地勢北高南低，最高海拔為4 161.6 m，最低海拔為738 m，相對高差達(dá)3 423.6 m，典型的高山峽谷地貌，25°以上的坡度面積占總面積78%，生態(tài)環(huán)境脆弱，多自然災(zāi)害，土壤容易遭受侵蝕。因此，本文擬基于GIS和RUSLE模型，開展瀘水縣土壤侵蝕研究，以期為相關(guān)部門實(shí)施水土保持工作提供科學(xué)的決策和理論依據(jù)。

2模型及模型因子提取

2.1模型方法

美國修正后的水土流失模型RUSLE為：

A=R·K·L·S·C·P

(1)式中：A——單位面積年平均土壤流失量〔t/(km2· 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)〕；LS——坡長和坡度因子；C——土地利用類型因子;P——水土保持措施因子。

本文所需要的相關(guān)數(shù)據(jù)有研究區(qū)月降雨量、土地利用類型、土壤質(zhì)地、DEM高程等數(shù)據(jù)以及相關(guān)的輔助材料(詳見表1)。最后將獲取的各因子，按照研究模型，通過GIS空間分析，最終得到土壤侵蝕模數(shù)空間分布狀況。

表1　所用數(shù)據(jù)及來源

2.2因子分析及估算

2.2.1降雨侵蝕力因子(R)降雨侵蝕力(R)是土壤侵蝕評價(jià)中最主要的原動(dòng)力因子，其主要通過雨滴擊濺，分離土壤顆粒和地表徑流的搬運(yùn)作用而產(chǎn)生土壤侵蝕，降雨侵蝕力(R)成為了土壤侵蝕定量評估的重要指標(biāo)，指降雨引起土壤侵蝕的潛在能力。降雨侵蝕力的估算模型多樣，針對研究區(qū)降雨特征，采用適合研究區(qū)的R估算模型，即楊子生在云南省金沙江流域土壤侵蝕方程研究中的R估算模型[12]：

R=0.444 88·P0.969 82

(2)

式中：R——降雨侵蝕力〔MJ/(mm·hm2·h)〕；P——該年降雨量(mm)。

首先，受到地形地貌的限制，瀘水縣目前僅有39個(gè)雨量觀測站，雨量站設(shè)置空間分布存在不均勻性，主要集中分布在中部和北部以及東南部，東部和西部雨量站較少，主要是因?yàn)闁|部和西部為高大的雪山，雨量站設(shè)置較困難，周邊臨縣的雨量站距離研究區(qū)太遠(yuǎn)，僅增加了北部福貢縣最南端匹河、普洛2個(gè)雨量站參與插值?；⑿蹗彽萚14]對基于地形高程的云南省降雨量空間插值方法研究表明，協(xié)同克里金插值法考慮地形高程對降雨量的影響，在所有插值方法中，具有更好的插值效果，適合云南省高山峽谷地形地貌地區(qū)的降雨量空間內(nèi)插。

本文采用此方法對該區(qū)雨量站降雨量進(jìn)行插值，再根據(jù)公式(2)求R的空間分布(圖1a)，最大程度降低雨量站少且分布不均勻所帶來的精度誤差問題，為結(jié)果分析提供實(shí)用有效的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

通過與實(shí)際的降雨分布規(guī)律對比，插值生成的降雨分布規(guī)律與實(shí)際的分布規(guī)律基本保持一致，說明其精度能夠?yàn)橄旅娴姆治鎏峁┯行У囊罁?jù)，最終的結(jié)果能夠?yàn)橄嚓P(guān)水土保持工作提供有效的科學(xué)決策依據(jù)。

圖1　瀘水縣土壤侵蝕各因子分布

2.2.2坡長坡度因子(LS)地形起伏是土壤侵蝕產(chǎn)生的動(dòng)力因素，集中體現(xiàn)在坡度坡長。LS因子反映地形地貌特征對土壤侵蝕的影響，是侵蝕動(dòng)力加速因子[13]。針對本研究區(qū)的地形地貌特征以及相關(guān)研究，坡度坡長因子采用楊子生等在云南北部山區(qū)坡耕地土壤侵蝕小區(qū)試驗(yàn)確定的計(jì)算公式[15]：

LS=(λ/20)0.24×(θ/5)1.32

(3)

式中：S——坡度因子；θ——坡度(°)；L——坡長因子；λ——坡長(m)。通過GIS柵格計(jì)算器將LS二者相乘得到坡度坡長因子空間分布結(jié)果圖1b。

2.2.3土壤可蝕性因子(K)土壤本身的可蝕性也會(huì)對土壤侵蝕產(chǎn)生一定的抑制作用，土壤在降雨的作用下發(fā)生分離、沖蝕和搬運(yùn)的難易程度,土壤的顆粒組成和化學(xué)成分結(jié)構(gòu)性質(zhì)會(huì)從不同程度上抑制到降雨對其的沖擊分散程度。根據(jù)獲取的瀘水縣土壤數(shù)據(jù)可知，瀘水縣土壤按土類分為暗棕壤、棕色針葉林土、黃棕壤、亞高山灌叢草土、紅壤、棕壤、黃壤和水稻土等8種。參考彭建,鄧良基等[15-16]的研究，確定研究區(qū)不同土壤的K值，暗棕壤為0.289，棕色針葉林土為0.286，黃棕壤為0.308，亞高山灌叢草土為0.305，紅壤為0.324，棕壤為0.294，黃壤為0.313，水稻土為0.253，運(yùn)用GIS空間屬性賦值方式給各種土壤賦予相應(yīng)的K值，生成研究區(qū)土壤可蝕性分布圖(附圖14)。

2.2.4植被覆蓋和水土保持措施因子(CP)植被覆蓋因子(C)、水土保持措施因子(P)是土壤侵蝕抑制因子，起著水土保持作用[15]。在幾個(gè)因子中，受人類活動(dòng)影響，CP是變化最快的，也是最容易改變的。因此，其評價(jià)準(zhǔn)確度將直接影響RUSLE計(jì)算土壤侵蝕量的空間分布。土地利用/土地覆蓋能夠反映植被覆蓋率高低程度與水土保持措施的差異，本文參考林斌、彭建、鄧良基、劉寶元等[15-18]對山區(qū)土壤侵蝕研究基礎(chǔ)上，依據(jù)土地利用類型代替植被覆蓋和水土保持措施因子求取CP值，綜合確定研究區(qū)的土地利用類型的CP值(表2)。CP值越大，二者對土壤侵蝕的抑制作用越小，CP=0,土壤侵蝕不產(chǎn)生；CP=1，其抑制作用為零,土壤侵蝕嚴(yán)重。由土地利用類型圖，得到研究區(qū)CP因子分布圖(圖1c)。

表2　各種土地利用類型的CP值

3結(jié)果與分析

根據(jù)土壤流失方程式RUSLE(1)，對所有因子統(tǒng)一坐標(biāo)系和像元大小(25 m×25 m)，運(yùn)用GIS空間分析模塊，得出研究區(qū)土壤侵蝕模數(shù)空間分布圖，根據(jù)中國國家水利部最新頒發(fā)的《土壤侵蝕分類分級標(biāo)準(zhǔn)》(SL 190-2007)，結(jié)合瀘水縣土壤侵蝕量實(shí)際空間分布，確定了研究區(qū)土壤侵蝕強(qiáng)度分級標(biāo)準(zhǔn)(表3)，通過空間重分類方法獲取研究區(qū)2014年土壤侵蝕強(qiáng)度空間分布(附圖15)。

表3　瀘水縣土壤侵蝕強(qiáng)度分級標(biāo)準(zhǔn)

3.1瀘水縣土壤侵蝕強(qiáng)度時(shí)空分布格局

3.1.1總體空間分布特征通過GIS統(tǒng)計(jì)分析，獲得了各級侵蝕強(qiáng)度面積、占總面積百分、侵蝕量(表3)。由表3得出，瀘水縣2014年土壤侵蝕強(qiáng)度從面積上看，以微度侵蝕為主，占總面積86.86%，但從平均侵蝕模數(shù)分析，土壤侵蝕總量為4.24×106t，平均侵蝕模數(shù)為1 373.1 t/(km2·a)，屬于輕度侵蝕；中度侵蝕及以上強(qiáng)度侵蝕面積僅占9%，但土壤侵蝕量83.6%卻來自于中度及以上強(qiáng)度侵蝕區(qū)，說明該區(qū)土壤流失主要來源于中度及以上強(qiáng)度侵蝕區(qū)，由各級強(qiáng)度平均侵蝕模數(shù)看，每上升一個(gè)強(qiáng)度等級，侵蝕模數(shù)就成倍數(shù)增大，因此要抑制土壤侵蝕較強(qiáng)區(qū)的發(fā)展，降低其侵蝕強(qiáng)度。由降雨資料顯示，瀘水縣該年降雨偏少，平均降雨量為850 mm，與多年平均降雨量差異大，隨著來年降雨量恢復(fù)增加，土壤侵蝕將會(huì)加重，因此要及時(shí)防御和治理水土保持，以防未來土壤侵蝕隨著降雨量的增加而加強(qiáng)。空間分布上，微度侵蝕分布較為連續(xù)，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)都有大面積分布，中度、強(qiáng)度和極強(qiáng)度侵蝕主要分布在怒江兩岸地區(qū)，劇烈侵蝕主要分布在稱桿鄉(xiāng)的西南部和西北部以及東部、古登鄉(xiāng)的東部、洛本卓鄉(xiāng)的西南部、西北部和東部地區(qū)，是水土保持治理的重點(diǎn)。

3.1.2瀘水縣不同時(shí)期土壤侵蝕強(qiáng)度變化特征通過將2014與2004年土壤侵蝕狀況對比分析(表3和表4)，2004年瀘水縣土壤發(fā)生微度侵蝕面積為2 016.42 km2，2014年為2 683.61 km2，增加了667.19 km2，輕度侵蝕面積減少了304.28 km2，中度侵蝕面積減少了246.8 km2，強(qiáng)度侵蝕面積減少了47.83 km2，極強(qiáng)度侵蝕增加了35.98 km2，劇烈侵蝕面積增加64.68 km2，說明輕度到強(qiáng)度侵蝕各級別面積減少大，但強(qiáng)度以上侵蝕強(qiáng)度面積增加了100.66 km2，說明部分地區(qū)土壤侵蝕加重；2004年輕度及以上強(qiáng)度侵蝕總面積為904.9 km2，2014年為406.31 km2，減少498.58 km2，說明侵蝕面積有所增加，但1/2左右面積的輕度及以上強(qiáng)度侵蝕區(qū)向微度侵蝕轉(zhuǎn)化，土壤侵蝕強(qiáng)度總體明顯變?nèi)?，說明生態(tài)環(huán)境得到了有效的保護(hù)和治理，但該區(qū)有一定區(qū)域的土壤變得嚴(yán)重侵蝕，要要加強(qiáng)對該區(qū)生態(tài)進(jìn)行保護(hù)和建設(shè)，最大程度降低其土壤侵蝕強(qiáng)度。瀘水縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)侵蝕狀況不盡相同，進(jìn)一步分析其土壤侵蝕狀況。

表4　瀘水縣2004年土壤侵蝕強(qiáng)度數(shù)據(jù)

注：2004年瀘水縣土壤侵蝕數(shù)據(jù)來源于怒江州水務(wù)局2004年第一次土壤侵蝕普查數(shù)據(jù)。

3.1.3瀘水縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤侵蝕狀況通過空間統(tǒng)計(jì)，得出各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤侵蝕狀況(表5)。

由表5可知，從侵蝕面積上看，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)主要以微度侵蝕為主，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)微度侵蝕占其總面積90%左右；各鄉(xiāng)鎮(zhèn)都有中度及以上強(qiáng)度侵蝕分布，稱桿鄉(xiāng)最大，為58.13 km2，其次為大興地鎮(zhèn)，為51.23 km2，再次為六庫鎮(zhèn)為40 km2，以老窩白族鄉(xiāng)、片馬鎮(zhèn)、和魯掌鎮(zhèn)為最少，平均為12 km2。

從空間分布上： ① 片馬鎮(zhèn)中度侵蝕及以上主要分布在其西南部的片馬河流域及西北部的崗房等地區(qū)，總體上西部比東部侵蝕較嚴(yán)重； ② 魯掌鎮(zhèn)輕度、中度和強(qiáng)度侵蝕混雜分布在東部登埂河流域與替命河北岸地區(qū)，極強(qiáng)度和劇烈侵蝕分布在替命河的西北部河段兩岸地區(qū)，總體上，最西北部和中部以東地區(qū)較為嚴(yán)重，中部以西侵蝕不明顯； ③ 上江鎮(zhèn)微度侵蝕主要分布在中部以西，輕度、中度、強(qiáng)度和極強(qiáng)度侵蝕混雜分布在東部的螞蠟溝、丙奉、丙貢河和彎橋河兩岸等地區(qū)，以及該鎮(zhèn)的東北部，總體上東部侵蝕較嚴(yán)重，西部侵蝕不明顯，處于微度侵蝕； ④ 洛本卓鄉(xiāng)輕度侵蝕主要分布在中部、金美河和該境內(nèi)的怒江兩岸地區(qū)，中度及以上強(qiáng)度侵蝕分布在西部和東部，總體上，中部、東部邊界、西部邊界等地區(qū)的土壤侵蝕較嚴(yán)重，其余處于微度侵蝕； ⑤ 大興地鎮(zhèn)輕度、中度、強(qiáng)度和極強(qiáng)度侵蝕集中分布在怒江兩側(cè)的支流兩岸地區(qū)，劇烈侵蝕主要分布在最西端地區(qū)，總體來看，中部侵蝕較為嚴(yán)重，西部和東部的土壤侵蝕不明顯； ⑥ 古登鄉(xiāng)輕度和中度侵蝕主要分布在南部的計(jì)多依瑪河北岸地區(qū)，強(qiáng)度及以上強(qiáng)度侵蝕分布在東部邊界地區(qū)，總體上東南部侵蝕較嚴(yán)重； ⑦ 稱桿鄉(xiāng)輕度和中度侵蝕分布在計(jì)多依瑪河南支流的南岸、堵堵洛依河兩岸等地區(qū)，強(qiáng)度和極強(qiáng)度侵蝕分布在怒江兩岸大面積區(qū)，劇烈侵蝕集中分布在該鄉(xiāng)的芭蕉河支流兩岸、丫皮扒拉河西北段的支流兩岸等地區(qū)，總體上，中部以東、西南部和西北部侵蝕最嚴(yán)重，其余地區(qū)侵蝕不明顯，處于微度侵蝕； ⑧ 六庫鎮(zhèn)輕度、中度和強(qiáng)度主要分布在該境內(nèi)的怒江兩岸地區(qū)以及老窩河北部、石江河?xùn)|南段兩岸地區(qū)，總體上，東南部、中部和北部侵蝕較嚴(yán)重； ⑨ 老窩白族鄉(xiāng)輕度和中度集中分布在老窩、沖家河兩岸以及老窩河?xùn)|南段兩岸地區(qū)，極強(qiáng)度及以上侵蝕強(qiáng)度集中分布在東南部。

表5　瀘水縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤侵蝕強(qiáng)度面積統(tǒng)計(jì)

3.2瀘水縣土地利用類型、坡度與土壤侵蝕關(guān)系分析

(1) 通過空間區(qū)域統(tǒng)計(jì)，獲得不同土地利用類型和坡度范圍上的各侵蝕強(qiáng)度面積(表6—7)。由表6得知：林草地主要發(fā)生微度侵蝕，草地主要發(fā)生輕度侵蝕輕度，耕地主要發(fā)生輕度到極強(qiáng)度侵蝕，未利用地主要發(fā)生極強(qiáng)度和劇烈侵蝕，說明各土地利用類型對土壤侵蝕的貢獻(xiàn)大小依次為:未利用地>耕地>草地>林地>水體和建設(shè)用地。

表6　瀘水縣不同土地利用類型的土壤侵蝕面積　km2

表7　不同坡度上的各侵蝕強(qiáng)度面積　km2

(2) 由表7可知：土壤侵蝕主要發(fā)生在坡度15°以上，占總面積的94%；坡度在25°以上的侵蝕面積占78%，中度及以上強(qiáng)度侵蝕面積為279.41 km2，在該坡度段上的面積占其總面積的98.3%，說明該坡度段上的土壤侵蝕強(qiáng)度較大；將坡度分級圖與土地利用類型圖疊加分析得出，在坡度25°以上的耕地面積占總耕地的63%，因此可以說明該縣在坡度25°以上的陡坡耕地是土壤侵蝕較嚴(yán)重區(qū)形成的主要因素，嚴(yán)格意義上說，15°以上的坡耕地也要進(jìn)行治理，考慮到該研究區(qū)的實(shí)際可耕地分布和人口需求情況，根據(jù)該區(qū)相關(guān)部門政策，坡度15°～25°允許耕地存在，坡度在25°以上的地區(qū)不適應(yīng)耕種，要實(shí)施退耕還林還草，才能有效地保持水土。

4討論與結(jié)論

(1) 和瀘水縣2004年土壤侵蝕普查數(shù)據(jù)對比，2014年土壤侵蝕面積有所增加，但總體侵蝕強(qiáng)度有減弱的趨勢，但部分地區(qū)土壤侵蝕加重，出現(xiàn)了劇烈侵蝕區(qū)，面積為64.68 km2。2014年瀘水縣以微度侵蝕為主，占總面積86.86%，但從平均侵蝕模數(shù)分析，屬于輕度侵蝕，土壤侵蝕量83.6%來自于中度及以上強(qiáng)度侵蝕區(qū)；土壤侵蝕較嚴(yán)重區(qū)主要分布在怒江兩岸地區(qū)、稱桿鄉(xiāng)的西南部和西北部以及東部、古登鄉(xiāng)的東部、洛本卓鄉(xiāng)的西南部、西北部和東部地區(qū)，是水土保持工作實(shí)施的重點(diǎn)區(qū)域。

(2) 中度及以上強(qiáng)度侵蝕集中分布在該坡度段的耕地上，最強(qiáng)侵蝕區(qū)主要分布在未利用地上，說明該未利用土地區(qū)生態(tài)破壞較嚴(yán)重；其次，陡坡墾植是該研究區(qū)土壤侵蝕較嚴(yán)重區(qū)產(chǎn)生的主要因素。未利用地對土壤侵蝕的貢獻(xiàn)最大，因而要加強(qiáng)對該未利用地的生態(tài)恢復(fù)建設(shè)，坡度在25°以上的區(qū)域不適宜耕種，實(shí)施退耕還林還草等措施，降低土壤侵蝕強(qiáng)度才能有效的保持水土。

(3) 研究區(qū)降雨分布圖由雨量站降雨量通過協(xié)同Kriging插值方法實(shí)現(xiàn)，針對研究區(qū)，是所有插值力效果最好的，但精度大小取決于樣點(diǎn)數(shù)目多少以及各站點(diǎn)數(shù)據(jù)的精度，因此，研究區(qū)降雨樣點(diǎn)少且分布存在一定區(qū)域不均勻，插值精度總會(huì)與實(shí)際的降雨大小空間分布有一定的誤差，會(huì)一定程度上影響降雨侵蝕力的精度估算，從而影響土壤侵蝕量的精度計(jì)算，但與實(shí)際的降雨空間分布規(guī)律特征基本相符，對結(jié)果分析的精度影響不大。今后要盡可能設(shè)更多的樣點(diǎn)觀測站，提高降雨侵蝕力計(jì)算的精度，這是所有插值方法的不足之處。

(4) 土地利用類型劃分還不夠細(xì)，未利用地存在裸巖和荒草的可能，可能會(huì)影響土壤侵蝕強(qiáng)度的判斷錯(cuò)誤，因此還要結(jié)合實(shí)地考察證實(shí)；林地可能存在不同的林地，如稀疏林地和幼苗林地等等，這二者的保水性是有差異的。

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收稿日期：2015-09-30修回日期：2015-10-28

通訊作者：李益敏(1965—),女(白族),云南省昆明市人,博士,教授,主要從事山地環(huán)境與發(fā)展研究。E-mail:648119611@qq.com。

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1000-288X(2016)03-0277-07

中圖分類號(hào)：S157.1

A Study on Soil Erosion in Alpine and Gorge Region Based on GIS and RUSLE Model-Taking Lushui County of Yunnan Province as an Example

ZHU Jun, LI Yimin, JIANG Deming

(DepartmentofEnvironmentandResource,YunnanUniversity,

YunnanInstituteofGeography,Kunming,Yunnan650091,China)

Abstract：[Objective] To research regional soil erosion and reveal the spatial distribution of soil and water loss in order to provide theoretical support for regional soil and water conservation and eco-agriculture construction. [Methods] Soil erosion in Lushui County of Yunnan Province was studied by using GIS and RUSLE model. The factors in the RUSLE model included rainfall erosivity, soil erodibility and slope and length, vegetation cover and soil maintain measures factors. Spatial distribution map of soil erosion modulus in Lushui County was obtained by using GIS spatial analysis module. The soil erosion intensity was classified according to the grading standards of SL 190-2007, and the spatial distribution pattern of soil erosion intensity was analyzed. [Results] (1) According to the area, soil erosion intensity in Lushui County in 2014 was mainly micro degree of erosion, which accounted for 86.86% of the total area. While according to the average soil erosion modulus, soil erosion amount was 4.24× 106 t, the average erosion modulus was 1 373.1 t/(km2·a), and the soil erosion intensity was mainly slight erosion. (2) Soil erosion in the unused land and cultivated land was more severer. The erosion area in the slope between 25° and 50° was accounted for 75% of the total erosion area, in which the cultivated land accounted for 63%. Moderate and intensive erosion distributed mainly on the cultivated land, indicated that the slope farmland and unused land contributed the most to soil erosion. [Conclusion] The steep slope, cultivation and unreasonable use of unused land are the main causes for the severer soil erosion in the study area. It is not suitable for cultivation in the slope above 25°. To maintain soil and water, we should optimize the agricultural industrial structure.

Keywords:GIS; Lushui County of Yunnan Province; RUSLE; spatial analysis; soil erosion modulus

資助項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于3S技術(shù)的怒江州農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整優(yōu)化與生態(tài)修復(fù)互動(dòng)研究”(41161070); 云南省科技惠民計(jì)劃項(xiàng)目(2013CA014); 云南省自然科學(xué)資助項(xiàng)目(2013F2001)

第一作者：朱軍(1991—),男(漢族),貴州省黔西縣人,碩士研究生,研究方向?yàn)镚IS開發(fā)與應(yīng)用。E-mail:846921812@qq.com。