周偉東,汪小欽,吳佐成,劉亞迪

(福州大學(xué)空間數(shù)據(jù)挖掘與信息共享教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,福建省空間信息工程研究中心,350002,福州)

1988—2013年南方花崗巖紅壤侵蝕區(qū)長(zhǎng)汀縣水土流失時(shí)空變化

周偉東,汪小欽?,吳佐成,劉亞迪

(福州大學(xué)空間數(shù)據(jù)挖掘與信息共享教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,福建省空間信息工程研究中心,350002,福州)

為動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)水土流失治理和生態(tài)文明建設(shè)示范區(qū)長(zhǎng)汀縣近年來(lái)的土壤侵蝕的時(shí)空變化,利用美國(guó)土壤侵蝕流失方程(USLE模型),以1988—2013年9個(gè)時(shí)期的Landsat系列遙感數(shù)據(jù),結(jié)合實(shí)地考察和地形、土壤、氣象水文資料,定量估算福建省長(zhǎng)汀縣近25年的水土流失變化情況。結(jié)果表明:1)長(zhǎng)汀縣境內(nèi)水土流失主要以輕度侵蝕為主,水土流失嚴(yán)重區(qū)域主要分布在長(zhǎng)汀縣中部地區(qū)以及南部鄉(xiāng)鎮(zhèn),以河田鎮(zhèn)、濯田鎮(zhèn)、三州鄉(xiāng)和策武鄉(xiāng)等最為嚴(yán)重。2)從1988—2013年遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)果來(lái)看,水土流失情況總體得到明顯的改善;1988—1994年間,水土流失量逐漸增大;1994年水土流失最為嚴(yán)重,1994年后水土流失情況逐年改善,特別是2003年以后,長(zhǎng)汀地區(qū)植被改善明顯,尤其是中部水土流失重災(zāi)區(qū),有較顯著改善。通過(guò)對(duì)研究區(qū)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè),可掌握長(zhǎng)汀縣水土流失的變化情況和治理成效,同時(shí)為了解長(zhǎng)汀縣水土流失現(xiàn)狀和制訂治理方案提供科學(xué)根據(jù)。

時(shí)空變化分析;水土流失;長(zhǎng)汀縣;USLE;遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè);花崗巖紅壤

花崗巖地區(qū)多位于我國(guó)南方,主要分布于廣東、福建、廣西東南部,長(zhǎng)江流域的湖南、江西南部、安徽、湖北東部與西南部以及四川局部地區(qū),總面積達(dá)23.9萬(wàn)km2[1]。由于花崗巖的巖性特點(diǎn),加之本區(qū)多屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候,熱量豐富,降雨多且集中,因而其上發(fā)育著深厚的疏松風(fēng)化層。該區(qū)域又是我國(guó)人口最為稠密的地區(qū),受人類(lèi)對(duì)山地的不合理利用的影響,南方花崗巖紅壤侵蝕區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)表現(xiàn)出極不穩(wěn)定性和脆弱性。福建省長(zhǎng)汀縣是我國(guó)南方花崗巖紅壤侵蝕區(qū)的典型代表,對(duì)該地區(qū)進(jìn)行水土保持的研究,具有重要的理論意義和實(shí)際推廣價(jià)值。

20世紀(jì)30年代以來(lái),現(xiàn)代的數(shù)學(xué)模型被引入土壤侵蝕的相關(guān)研究,按照土壤侵蝕模型的建模手段和方法可以分為經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)模型和物理成因模型等[2]。具有代表性的有:USLE[3],RUSLE[4], WEPP[5],EUROSEM[6],ANSWERS[7],CREAMS[8], SWAT[9],GUEST[10],CSLE[11]等。其中通用土壤流失方程(Universal Soil Loss Equation,USLE)被廣泛應(yīng)用。USLE是1959年由美國(guó)農(nóng)業(yè)部(USDA)以農(nóng)業(yè)手冊(cè)的形式頒布執(zhí)行的,在水土流失預(yù)報(bào)中引入地形、降雨徑流、土壤和植被覆蓋度等因子,其中的各個(gè)因子的算法和參數(shù)可以依據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況進(jìn)行調(diào)整,故實(shí)用性極強(qiáng)。由于USLE模型的靈活性,國(guó)內(nèi)外研究人員利用USLE模型與3S技術(shù)相結(jié)合進(jìn)行水土流失監(jiān)測(cè),取得一定成果:S.Solano等[12]利用USLE哥斯達(dá)黎加流域進(jìn)行土壤侵蝕估計(jì);S. Schnitzer等[13]利用USLE對(duì)中國(guó)黃土高原土壤侵蝕進(jìn)行估計(jì),應(yīng)用GIS計(jì)算數(shù)據(jù)的參數(shù)進(jìn)行分析;Lu Jianzhong等[14]利用USLE模型對(duì)江西省鄱陽(yáng)湖流域土壤侵蝕變化研究;王嬌等[15]利用USLE方程為理論指導(dǎo),結(jié)合遙感影像構(gòu)建水土流失敏感性評(píng)價(jià)指標(biāo),研究不同地理背景下水土流失空間分布特征。

在水土流失的綜合治理過(guò)程中,如何及時(shí)準(zhǔn)確的獲取土壤侵蝕強(qiáng)度在面積和空間分布的變化規(guī)律,實(shí)時(shí)掌握當(dāng)下水土保持工作的治理成效,仍是水土保持工作中亟待解決的重要問(wèn)題。筆者收集近25年來(lái)中等空間分辨率的遙感數(shù)據(jù),基于美國(guó)土壤侵蝕流失方程(USLE)模型提取福建省長(zhǎng)汀縣土壤侵蝕信息,形成較長(zhǎng)時(shí)間序列的水土流失影像因子和水土流失強(qiáng)度數(shù)據(jù)集,從而快速準(zhǔn)確掌握長(zhǎng)汀縣水土流失的時(shí)空變化規(guī)律,避免傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)工作的繁瑣,有效地改善傳統(tǒng)的調(diào)查統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)嚴(yán)重滯后于水土流失的變化以及生態(tài)環(huán)境的建設(shè)速度的等缺點(diǎn),為制訂水土保持對(duì)策和方案提供依據(jù)。。

1 研究區(qū)概括

福建省長(zhǎng)汀縣地處福建省西部山區(qū)(E116°00＇45″～116°39＇20″,N 25°18＇40″～26°02＇05″),全縣總面積3 089.9 km2。氣候類(lèi)型屬亞熱帶季風(fēng)氣候,災(zāi)害性天氣較多,年平均氣溫18.3℃,年降水量1 500 mm,汀江橫貫其境內(nèi)的中西部且地處武夷山脈南段,武夷山脈在其境內(nèi)支脈縱橫交錯(cuò)延伸,形成東、西、北三面高,中南部低,地勢(shì)自北向南傾斜,全縣境內(nèi)地形復(fù)雜,山地丘陵地貌且以低山為主,低山、丘陵占全縣總面積的71.11%,地勢(shì)陡峭。該縣境內(nèi)的成土母巖以花崗巖為主,加上中亞熱帶季風(fēng)性氣候雨量充沛,年內(nèi)分配不均的特點(diǎn),風(fēng)化作用十分強(qiáng)烈,易受侵蝕。植被屬中亞熱帶常綠闊葉林區(qū),原生植被多受土壤侵蝕和人為破壞,幾乎全部轉(zhuǎn)變?yōu)榇紊帧，F(xiàn)長(zhǎng)汀主要群落包括馬尾松(Pinusmassoniana Lamb)混交林、馬尾松疏林、鴨嘴草(Ischaemum ciliare Retz)叢、鷓鴣草(Eriachne pallescens R.Br.)叢、灌草叢等。該縣的地貌特點(diǎn)、成土母巖的巖性、植被特征和氣候環(huán)境一同決定該坡地資源生態(tài)環(huán)境的脆弱性,加上近百年來(lái)人為破壞使得長(zhǎng)汀縣成為我國(guó)南方紅壤區(qū)水土流失最為嚴(yán)重的縣域之一。

2 材料與方法

2.1遙感數(shù)據(jù)及預(yù)處理

用于時(shí)間序列分析的遙感數(shù)據(jù)為L(zhǎng)andsat系列的多光譜遙感數(shù)據(jù),空間分辨率30 m,具體數(shù)據(jù)如下:1988-10-16的Landsat TM、1991-10-09的Landsat TM、1994-11-02的Landsat TM、1998-11-13的Landsat TM、2001-12-31的Landsat TM、2003-10-26的Landsat TM、2007-10-15的Landsat TM、2010-10-29的Landsat TM和2013-10-04的LandsatOLI。數(shù)據(jù)獲取時(shí)間都在秋季,以10份月為主,季相造成的植被覆蓋差異可以忽略。對(duì)用于動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的9期Landsat系列影像進(jìn)行幾何校正,誤差控制在0.5個(gè)像元,并按照行政區(qū)域邊界裁剪出研究區(qū)的范圍。

2.2其他相關(guān)數(shù)據(jù)

采用的氣象數(shù)據(jù)中的降雨數(shù)據(jù)為長(zhǎng)汀縣境內(nèi)各降雨站逐日的降雨數(shù)據(jù)觀測(cè)值,通過(guò)克里金插值計(jì)算得長(zhǎng)汀縣的降雨空間分布;土壤數(shù)據(jù)為空間分辨率為500m的土壤屬性數(shù)據(jù);1∶5萬(wàn)長(zhǎng)汀縣DEM數(shù)據(jù),用于坡長(zhǎng)、坡度因子估算。

2.3研究方法

采用USLE模型開(kāi)展土壤長(zhǎng)汀縣土壤侵蝕模數(shù)的估算,具體公式[16-17]如下:

式中:A為年平均土壤流失量,t/(hm2·a);R為降雨侵蝕力因子,MJ·mm/(hm2·h·a);K為土壤可蝕性因子,t·hm2·h/(hm2·MJ·mm);L為坡長(zhǎng)因子;S為坡度因子;C為植被與經(jīng)營(yíng)管理因子;P為水土保持因子。

2.3.1降雨侵蝕力因子R 降雨因子R值反映降雨對(duì)土壤的侵蝕能力,一般與降雨量、降雨強(qiáng)度、降雨歷時(shí)有關(guān),由于降雨過(guò)程數(shù)據(jù)較難獲取,本文采用周伏建等[18]適用于福建省的R因子估算方法。

式中:R為降雨侵蝕力因子,J·cm/(m2·h);Pi為月降雨量,mm。

2.3.2土壤可蝕性因子 土壤可蝕性是指土壤在雨滴打擊、徑流沖刷等外營(yíng)力作用下被分散、搬運(yùn)的難易程度[19]。參照長(zhǎng)汀縣志的描述,長(zhǎng)汀縣境內(nèi)的土壤主要類(lèi)型為紅壤、黃壤、紫色土和水稻土,并且其水稻土多起源于紅壤[20]。本文采用方綱清等[21]的福建省主要分布的土壤類(lèi)型的土壤可蝕性因子。

2.3.3坡長(zhǎng)坡度因子 坡長(zhǎng)坡度因子LS選用劉寶元等[22-23]的研究結(jié)果,對(duì)陡坡的計(jì)算方法進(jìn)行改進(jìn),更加適用于中國(guó)的實(shí)際情況。計(jì)算公式如下:

式中:λ為坡長(zhǎng),m;m為坡長(zhǎng)指數(shù);θ為坡度,(°);S為坡度因子。

2.4植被與經(jīng)營(yíng)管理因子的計(jì)算方法

植被通過(guò)冠層截留、削弱降雨動(dòng)能等影響土壤的抗侵蝕能力,是影響水土流失的主要因素。像元二分模型以混合像元線(xiàn)性分解為基礎(chǔ),假設(shè)1個(gè)像元的信息So可被分解為土壤Ss和植被Sv2部分,有植被覆蓋的面積比例即為該像元的植被覆蓋度f(wàn)c,而土壤覆蓋面積的比例就為1-fc。假設(shè)像元信息全由植被成分貢獻(xiàn)的像元遙感信息為Sv,全裸土的純像元所得遙感信息為Ss,每個(gè)像元中這個(gè)2部分的權(quán)重為它們?cè)谙裨兴急壤拿娣e。進(jìn)行變換后可得

式中:fc為植被覆蓋度,量綱一;So為植被覆蓋指數(shù); Ss為全裸土的植被覆蓋指數(shù);Sv為全植被覆蓋的植被覆蓋指數(shù)。

植被因子C表示覆蓋在地表的作物所能減緩和抑制土壤侵蝕能力的大小,即在有植被覆蓋情況下的土壤侵蝕量與相同情況下無(wú)植被覆蓋的土壤侵蝕量的比值。根據(jù)C的定義,直接計(jì)算的具有一定困難,因難以獲取相同情況下無(wú)植被覆蓋的土壤侵蝕量。在本文中,利用已有的研究成果[25-28],結(jié)合土地利用/覆被的分類(lèi)結(jié)果以及長(zhǎng)汀縣的實(shí)際情況,賦予不同土地利用類(lèi)型和不同植被覆蓋度下的C值。

林草地C值采用蔡崇法等[29]的C值計(jì)算方法:

式中:C為植被因子;V為植被覆蓋度,%。其他土地利用類(lèi)型采用賦值的方法[25](表1)。

表1　不同土地利用類(lèi)型下的C值Tab.1 C value under different land use types

經(jīng)營(yíng)管理因子是采用專(zhuān)門(mén)措施后的土壤流失量與順坡種植時(shí)的土壤流失量的比值,筆者的數(shù)據(jù)源采用30m分辨率的遙感影像,對(duì)一些水保措施因子的提取存在一定困難;因此筆者主要參照美國(guó)農(nóng)業(yè)部703手冊(cè)號(hào)[30]結(jié)合遙感影像解譯出的土地利用現(xiàn)狀圖對(duì)P進(jìn)行賦值(表2)。

表2　不同土地利用類(lèi)型下的P值Tab.2 P value under different land use types

3 結(jié)果與分析

3.1主要參數(shù)估算結(jié)果

3.1.1降雨侵蝕力因子R 利用長(zhǎng)汀縣境內(nèi)獲取的各降雨站點(diǎn)的降雨數(shù)據(jù)觀測(cè)值,采用克里金插值(Kriging)的內(nèi)插方法,計(jì)算得月降雨量柵格圖層,再通過(guò)式2估測(cè)長(zhǎng)汀的各年降雨侵蝕力因子R的分布,如圖1所示,長(zhǎng)汀降雨主要集中在中部地區(qū),且1988—2013年降雨侵蝕力因子變化幅度不大。

3.1.2植被覆蓋度 利用式5計(jì)算植被覆蓋度,并根據(jù)值的大小分10個(gè)等級(jí)1～10,0表示居民地和水體等與植被和土壤完全無(wú)關(guān)的區(qū)域,如圖2所示,長(zhǎng)汀縣植被覆蓋度情況總體良好,植被覆蓋度較高區(qū)域主要分布在縣域四周,中部沿汀江兩岸的水土流失嚴(yán)重鄉(xiāng)鎮(zhèn)植被覆蓋度較低。1988—1994年,植被覆蓋度總體呈現(xiàn)下降趨勢(shì);1994年植被覆蓋度最差;1994—2003年全縣境內(nèi)大多數(shù)區(qū)域的植被覆蓋度均有明顯改善,尤其是中部鄉(xiāng)鎮(zhèn)改善明顯;2003年后西部地區(qū)植被覆蓋度變化不大,策武、河田、三州、濯田等鄉(xiāng)鎮(zhèn)增長(zhǎng)狀況顯著。

3.2土壤侵蝕模數(shù)估算

根據(jù)式(1)和各因子的估算結(jié)果,計(jì)算得到不同年份土壤侵蝕強(qiáng)度空間分布,再根據(jù)水利部頒發(fā)的SL190—2007《土壤侵蝕分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》[31],得到長(zhǎng)汀縣1988—2013年土壤侵蝕強(qiáng)度空間分布結(jié)果,如圖3所示,面積統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表3。

3.3精度驗(yàn)證

筆者從已有的調(diào)查資料[32-35]中選取相關(guān)年份的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總(表4)。

圖1　R因子空間分布圖Fig.1 Spatial distribution of R value

表3　1988—2013年土壤侵蝕模數(shù)動(dòng)態(tài)變化Tab.3 Dynamic change of soil erosion modulus from 1988 to 2013

圖2　1988—2013年長(zhǎng)汀縣植被覆蓋度空間分布Fig.2 Spatial distribution of the vegetation covers in Changting County from 1988 to 2013

表4　現(xiàn)有長(zhǎng)汀縣土壤侵蝕模數(shù)估算結(jié)果匯總Tab.4 Summary of estimation results of existing soil erosion modulus degree in Changting County

圖3　1988—2013年土壤侵蝕強(qiáng)度空間變化分布圖Fig.3 Spatial distribution changes of soil erosion intensity from 1988 to 2013

如表4所示,1988年的估算面積相差43.61 km2,1995年的結(jié)果與本文中1994年的估算結(jié)果相差較大,為187.16 km2,2003年估算結(jié)果和相差19.4 km2。2000、2009和2012年的侵蝕估算結(jié)果與實(shí)際統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)均在很小的誤差范圍之內(nèi)。

通過(guò)2013年8月和11月2次野外調(diào)查采集數(shù)據(jù)對(duì)2013年進(jìn)行驗(yàn)證,針對(duì)水土流失程度估算的采樣點(diǎn)總計(jì)46個(gè),其中包括微度采樣點(diǎn)13個(gè),輕度17個(gè),中度8個(gè),強(qiáng)度以上8個(gè)。水土程度為微度估算準(zhǔn)確個(gè)數(shù)為13個(gè),輕度估算正確為13個(gè),中度為5個(gè),強(qiáng)度為6個(gè),正確率為80.43%,滿(mǎn)足精度要求。

3.4面積變化分析

從表3和圖3可以看出,長(zhǎng)汀縣的水土流失以輕度侵蝕為主,其次為中度和極強(qiáng)烈,侵蝕強(qiáng)度為劇烈的土壤侵蝕面積分布最少。25年間長(zhǎng)汀縣土壤侵蝕模數(shù)變化規(guī)律呈現(xiàn)先增加再減少的趨勢(shì),在1994年水土流失最為嚴(yán)重,水土流失率高達(dá)30.61%,1994年后長(zhǎng)汀縣不僅水土流失的面積在減小,水土流失的強(qiáng)度也在逐年下降,至2013年水土流失面積最少。1988—2013年長(zhǎng)汀縣的水土流失面積減少了448.39 km2,占全縣國(guó)土總面積的14.51%。長(zhǎng)汀縣的水土流失主要集中在中部鄉(xiāng)鎮(zhèn),其水土流失面積占到長(zhǎng)汀縣面積的1/2以上。1994年以后水土流失面積減少明顯,水土流失面積減少了716.38 km2,其中,水土流失重點(diǎn)區(qū)域流失面積減少顯著,中部地區(qū)的三州鄉(xiāng)和河田鎮(zhèn)最為明顯,水土流失面積分別減少了23.54%和26.26%。至2013年,長(zhǎng)汀縣周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)水土流失率都維持在基本無(wú)流失水平。

1988—2013年間長(zhǎng)汀縣土壤侵蝕時(shí)空變化規(guī)律結(jié)果符合實(shí)際情況,說(shuō)明基于USLE模型對(duì)長(zhǎng)汀縣土壤侵蝕信息提取是可行的,同時(shí)說(shuō)明自1995年長(zhǎng)汀被水利部、財(cái)政部列入全國(guó)水土保持生態(tài)建設(shè)示范區(qū)以來(lái)長(zhǎng)汀縣水土流失治理成效顯著。

3.5水土流失變化原因分析

3.5.1水土流失增加的原因分析 1985年長(zhǎng)汀中部鄉(xiāng)鎮(zhèn)河田及周?chē)貐^(qū)發(fā)現(xiàn)稀土礦,引起稀土礦開(kāi)采的第1次熱潮,形成大面積破壞,引起中部鄉(xiāng)鎮(zhèn)以及周邊地區(qū)的嚴(yán)重水土流失。1990年初,大面積進(jìn)行山地開(kāi)發(fā),部分地區(qū)出現(xiàn)在嚴(yán)重水土流失丘陵區(qū)開(kāi)發(fā)種果;集體林權(quán)制度改革時(shí)期,由于前期方案不完善,導(dǎo)致部分森林遭到亂砍濫伐,土壤流失面積增加明顯,呈現(xiàn)擴(kuò)散形態(tài)。在1993—1994年間受大面積霜凍的影響,部分地區(qū)植被受災(zāi)較嚴(yán)重,使1988—1994年水土流失逐年增加,尤其是長(zhǎng)汀中部地區(qū)強(qiáng)烈以上侵蝕面積增加明顯。2000年后開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目面積持續(xù)增加以及礦山開(kāi)采產(chǎn)生新的水土流失,其中水土流失區(qū)域以工礦侵蝕居多,空間上劇烈流失呈現(xiàn)點(diǎn)狀分散分布。近幾年的山地開(kāi)發(fā)不當(dāng)造成的水土流失,其流失區(qū)域主要存在于果園開(kāi)發(fā),占山地開(kāi)發(fā)流失總面積的95.72%,強(qiáng)烈以上侵蝕主要分布坡度較陡的山區(qū)呈點(diǎn)狀分布,大面積劇烈土壤流失區(qū)域已經(jīng)基本消失。

3.5.2水土流失減少主要原因 自1988年開(kāi)始其治理工作大體分為下面幾個(gè)階段。第1階段: 1980—1990地方政府貫徹封山育林政策,為群眾燒煤提供補(bǔ)貼,并將河田鎮(zhèn)列入省水土保持試點(diǎn)區(qū)。至1990年底以恢復(fù)植被為主的水土流失治理面積達(dá)184 km2,取得較好的生態(tài)效益和社會(huì)效益。第2階段:謀求水土保持最佳經(jīng)濟(jì)效益,以經(jīng)濟(jì)效益調(diào)動(dòng)群眾積極性,這一時(shí)期經(jīng)濟(jì)林面積增長(zhǎng)迅速,發(fā)展經(jīng)濟(jì)林果達(dá)16.23 km2,全縣水土流失治理面積累計(jì)303 km2。第3階段:為2000年至今,福建省委、省政府“開(kāi)展以長(zhǎng)汀嚴(yán)重水土流失區(qū)為重點(diǎn)的水土流失綜合治理”為民辦實(shí)事項(xiàng)目為重點(diǎn),至此長(zhǎng)汀縣水土保持工作進(jìn)入加速期,短短4年間治理面積達(dá)26 113.16 hm2[36]。水土流失面積呈現(xiàn)明顯下降趨勢(shì)。2011年在長(zhǎng)汀水土流失治理工作“繼續(xù)支持推進(jìn)”,至2013年的植被覆蓋大幅度增加,水土流失程度得到極大改善。

3.6防治對(duì)策

堅(jiān)持以政府為主導(dǎo),財(cái)政持續(xù)投入的水土流失治理格局。近25年來(lái)的監(jiān)測(cè)結(jié)果充分體現(xiàn)了我國(guó)政府對(duì)生態(tài)環(huán)境建設(shè)的重視和治理工作中政策引領(lǐng)的主導(dǎo)作用。加強(qiáng)封育保護(hù),推廣沼氣池,普及天然氣,改善居民能源結(jié)構(gòu),通過(guò)切實(shí)有效的管理措施保護(hù)現(xiàn)有植被不受破壞,促進(jìn)生態(tài)自然恢復(fù)?？偨Y(jié)長(zhǎng)汀縣以往的治理經(jīng)驗(yàn),對(duì)工程措施、植物措施和農(nóng)業(yè)技術(shù)措施進(jìn)行科學(xué)配置,提高水土流失綜合治理的效率。處理好經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)和環(huán)境保護(hù)的關(guān)系,科學(xué)規(guī)劃,控制開(kāi)發(fā)規(guī)模,加強(qiáng)對(duì)開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目的監(jiān)督管理,落實(shí)防護(hù)措施。積極開(kāi)展對(duì)長(zhǎng)汀縣水土保持動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè),與有關(guān)單位加強(qiáng)協(xié)作,及時(shí)掌握水土流失的變化趨勢(shì),實(shí)時(shí)了解治理成效,從而加快水土流失治理工作,提高水土保持工作的效率。

4 結(jié)論與討論

1)長(zhǎng)汀縣植被覆蓋度情況總體良好,縣域的四周植被覆蓋度較高,水土流失嚴(yán)重鄉(xiāng)鎮(zhèn)的中部沿汀江兩岸植被覆蓋度較低。1988—2013年植被覆蓋度呈先減少再增加的趨勢(shì),1994年植被覆蓋度最差。

2)長(zhǎng)汀縣境內(nèi)水土流失程度以輕度為主,其次為中度和強(qiáng)度,極強(qiáng)度占水土流失所占的比例很少, 1994年長(zhǎng)汀縣水土流失最嚴(yán)重,2013年水土流失面積最少。1988—2013年,長(zhǎng)汀縣的水土流失總面積減少了448.39 km2,占全縣國(guó)土總面積的14.51%。

3)水土流失區(qū)域主要分布在中部各鄉(xiāng)鎮(zhèn),尤其是沿汀江兩岸的策武、河田、三州和濯田4個(gè)水土流失嚴(yán)重鄉(xiāng)鎮(zhèn),西北部山區(qū)和南部地區(qū)水土流失較少。

4)經(jīng)過(guò)驗(yàn)證,利用USLE模型對(duì)長(zhǎng)汀縣進(jìn)行土壤侵蝕模數(shù)估算的精度較高,結(jié)果可信度大,能夠較真實(shí)地反映該地區(qū)土壤侵蝕25年來(lái)的時(shí)空變化。本文所用的技術(shù)手段可在南方花崗巖紅壤侵蝕區(qū)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè),實(shí)時(shí)了解水土流失現(xiàn)狀,掌握水土流失治理成效,為治理方向提供科學(xué)依據(jù)。

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Spatio-tem poral variation of the soil and water loss in Changting
County of granite red soil eroded area of southern China from 1988 to 2013

Zhou Weidong,Wang Xiaoqin,Wu Zuocheng,Liu Yadi

(Key Laboratory of Spatial Data Mining&Information Sharing of Ministry of Education,Spatial Information Research Center of Fujian Province, Fuzhou University,350002,Fuzhou,China)

[Background]Changting County is one of themost serious counties in the area of granite red soil region in the south of our country,where is also very typical and representative because its soil and water loss has the characteristics of long history,wide area,large degree,and great damage.[M ethods] In order to dynamically monitor the spatio-temporal changes of recent years’soil erosion in Changting County that is the demonstration area of soil and water loss management and ecological civilization construction,we used the USLEmodel to quantitatively estimate the changing situations of this county’s soil and water loss in recent25 years,according to the remote sensing data of 9 periods’Landsat series from 1988 to 2013,and using the topography,soil and meteorological hydrological literatures and with the field trips.[Results]The results showed that,the situation of Changting County’s vegetation coverage was fine generally.The areas of higher vegetation coverage weremainly distributed around the county,and the central areas along two sides of Tingjiang River had lower vegetation coverage due to the serious situation of soil and water loss.The vegetation coverage showed a downward trend generally from 1988 to 1994,and became the worst in 1994.During the periods of 1994 to 2003,the situations of vegetation coverage in themostarea of this county were improved obviously,especially that of the villages and towns in the middle areas.After 2003,the vegetation coverage changed little in the western areas,but in Cewu,Hetian,Sanzhou,and Zhuotian and some other towns,it increased greatly.The situations of the soil and water loss in Changting’s most areas were mild,and the serious areas mainly distributed in Changting’s middle area and southern towns.Especially,Hetian Town,Zhuotian Town,Sanzhou Township and Cewu Township were the most serious areas suffering from soil erosion.The results of remote sensing dynamic monitoring during 1988 to 2013 showed that the whole situation of the soil and water losswas improved significantly.It became worse and worse from 1988 to1994,and was at the worst in 1994.Later the situation was improved year by year after 1994,and especially after 2003,the both situations of the vegetation cover and middle area’s soil and water loss in Changting got better. [Conclusions]The analysis mentioned above proves that using the USLE model to estimate the soil erosion modulus of Changting County may have high accurate and reliable results,which really reflects the temporal and spatial changes of this county’s soil erosion over the last25 years.The results show the changing situations and the treatment effect of the soil and water loss in Changting County,as well as provide a scientific basis to understand its current present situations and orient the corresponding treatment directions.

spatio-temporal change analysis;soil and water loss;Changting County;USLE;remote sensing dynamic monitoring;red soil derived from granite

TP79

A

1672-3007(2016)02-0049-10

10.16843/j.sswc.2016.02.007

2015-08-13

2016-03-10

項(xiàng)目名稱(chēng):國(guó)家科技支撐課題“南方紅壤水土流失綜合監(jiān)測(cè)”(2013BAC08B01);福建省科技重點(diǎn)項(xiàng)目“水土保持對(duì)汀江流域長(zhǎng)汀段水沙演變的效應(yīng)研究”(2015N0025);福建省水利科技專(zhuān)項(xiàng)“水土保持對(duì)汀江流域長(zhǎng)汀段水沙演變的效應(yīng)研究”(MSK201510)

周偉東(1990—),男,碩士研究生。主要研究方向:資源環(huán)境遙感應(yīng)用。E-mail:zhouwd360@163.com

簡(jiǎn)介:汪小欽(1972—),女,博士,研究員。主要研究方向:資源環(huán)境遙感應(yīng)用。E-mail:wangxq@fzu.edu.cn