黃立文 朱永清

摘要：長(zhǎng)江流域土壤侵蝕類型多樣、侵蝕機(jī)理復(fù)雜，是我國(guó)水土流失最嚴(yán)重的區(qū)域之一。本研究以長(zhǎng)江流域國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)防治區(qū)為對(duì)象，基于多源遙感數(shù)據(jù)，采用資料收集、室內(nèi)解譯和實(shí)地調(diào)查相結(jié)合的方法，獲取土壤侵蝕影響因子，利用中國(guó)土壤流失方程CSLE （Chinese Soil LossEquation）和風(fēng)力侵蝕模型計(jì)算土壤侵蝕模數(shù)，并依據(jù)《土壤侵蝕分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》（SL 1902007）等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)價(jià)監(jiān)測(cè)區(qū)土壤侵蝕強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)江流域國(guó)家級(jí)重點(diǎn)防治區(qū)2018年全覆蓋水土流失監(jiān)測(cè)，并實(shí)現(xiàn)以重點(diǎn)防治區(qū)和縣級(jí)行政區(qū)為單元的水土流失消長(zhǎng)分析。結(jié)果顯示：土壤侵蝕總面積及各防治區(qū)土壤侵蝕面積均呈不同程度的下降趨勢(shì)，水土流失強(qiáng)度也在逐步減輕。研究表明，該區(qū)域水土流失得到有效控制，水土流失預(yù)防和治理效果明顯。本研究為超大尺度水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)進(jìn)行了技術(shù)嘗試，可為水土保持監(jiān)管、地方政府水土保持目標(biāo)責(zé)任考核等提供有效技術(shù)途徑和重要參考。

關(guān)鍵詞：水土流失;動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè);消長(zhǎng)分析;重點(diǎn)防治區(qū)

中圖法分類號(hào)：TV697.13

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI： 10.19679/j.cnki.cjjsjj.2019.0216

長(zhǎng)江流域是我國(guó)水土流失最嚴(yán)重的區(qū)域之一，復(fù)雜多變的地質(zhì)地貌條件、豐沛的降水和人類不合理的生產(chǎn)活動(dòng)，使流域內(nèi)水土流失量大面廣、類型多樣。根據(jù)第一次全國(guó)水利普查數(shù)據(jù)（2013年公布），長(zhǎng)江流域水土流失面積38.46萬(wàn)km2，占總面積21.37%。土壤侵蝕是導(dǎo)致人類賴以生存且日趨緊缺的土地資源退化和損失的主要原因[1]，嚴(yán)重的水土流失不僅破壞水土資源，惡化生態(tài)環(huán)境，加劇自然災(zāi)害[2]，而且嚴(yán)重制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。長(zhǎng)江是中華民族的母親河，也是中華民族發(fā)展的重要支撐。搞好流域水土保持、推進(jìn)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶綠色發(fā)展是時(shí)代賦予我們的使命[3]。當(dāng)前，生態(tài)文明建設(shè)和國(guó)家重大戰(zhàn)略部署，對(duì)水土保持監(jiān)測(cè)工作提出了新的更高要求[4]，及時(shí)、全面、準(zhǔn)確地掌握流域特別是國(guó)家級(jí)重點(diǎn)防治區(qū)水土流失及其動(dòng)態(tài)變化狀況，科學(xué)評(píng)價(jià)水土保持生態(tài)建設(shè)成效至關(guān)重要。

長(zhǎng)江流域國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)防治區(qū)涉及13省354個(gè)縣（市、區(qū)），面積110萬(wàn)km2。由于范圍太廣，因此在過(guò)去水土流失監(jiān)測(cè)工作中，均采取抽樣監(jiān)測(cè)的方式，不足之處是以點(diǎn)代面，難以全面、準(zhǔn)確把握全流域水土流失狀況。本研究基于多源遙感數(shù)據(jù)，采用資料收集、室內(nèi)解譯和實(shí)地調(diào)查相結(jié)合的方法，獲取各防治區(qū)土壤侵蝕因子，并利用中國(guó)土壤流失方程CSLE（ Chinese Soil Loss Equation）和風(fēng)力侵蝕模型，進(jìn)行長(zhǎng)江流域國(guó)家級(jí)重點(diǎn)防治區(qū)2018年全覆蓋水土流失監(jiān)測(cè)，并實(shí)現(xiàn)以縣級(jí)行政區(qū)為單元的水土流失消長(zhǎng)分析評(píng)價(jià)。本研究為超大尺度水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作進(jìn)行了技術(shù)嘗試，能為水土保持監(jiān)管、地方政府水土保持目標(biāo)責(zé)任考核等提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和決策依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)和方法

1.1數(shù)據(jù)

本研究基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要包括：（1）高分辨率遙感影像，（2） TM影像，（3）MODIS影像，（4）氣象資料，（5）土壤可蝕性數(shù)據(jù)，（6）地理信息數(shù)據(jù)，（7）土地利用，（8）水土保持重點(diǎn)工程資料，（9）生產(chǎn)建設(shè)活動(dòng)擾動(dòng)資料。詳見(jiàn)表1。

1.2方法

在以往的監(jiān)測(cè)中，均采取抽樣監(jiān)測(cè)的方式，不足之處是以點(diǎn)代面，難以全面、準(zhǔn)確把握全流域水土流失狀況。而本研究基于多源遙感數(shù)據(jù)，采用資料收集、室內(nèi)解譯和實(shí)地調(diào)查相結(jié)合的方法，獲取各防治區(qū)土壤侵蝕因子，并利用中國(guó)土壤流失方程CSLE（ ChineseSoil Loss Equation）和風(fēng)力侵蝕模型，實(shí)現(xiàn)全覆蓋水土流失監(jiān)測(cè)，該方法精度高且首次實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)江流域全覆蓋水土流失監(jiān)測(cè)。具體計(jì)算模型如下：

（1）水力侵蝕計(jì)算

對(duì)于水力侵蝕區(qū)，采用中國(guó)土壤流失方程CSLE（ Chinese Soil Loss Equation）計(jì)算土壤侵蝕模數(shù)[5，6]。方程基本形式為：

A=RKLSBET

（2-1）

式中，A-土壤侵蝕模數(shù)，t.hm-2.a-l; R-降雨侵蝕力因子，MJ.mm.hm-2.li-J.a-I;K—土壤可蝕性因子，t.hm2.h.hm-2.MJ-1.mm-1; L—坡長(zhǎng)因子，無(wú)量綱[7];s-坡度因子，無(wú)量綱[7];B—植被覆蓋與生物措施因子，無(wú)量綱;E-T程措施因子[8]，無(wú)量綱;T-耕作措施因子[9]，無(wú)量綱。

（2）風(fēng)力侵蝕計(jì)算

對(duì)于風(fēng)力侵蝕區(qū)，根據(jù)土地利用類型，可分別選用與之對(duì)應(yīng)的耕地、草（灌）地、沙地（漠）風(fēng)力侵蝕模型，計(jì)算土壤侵蝕模數(shù)‘10]。其中：耕地風(fēng)力侵蝕模型基本形式為：

式中，Qfa一耕地風(fēng)力侵蝕模數(shù)，t.hm-2.a-l;Tj一表土濕度因子，介于0～1之間;Tj一1年內(nèi)風(fēng)力侵蝕發(fā)生期間各風(fēng)速等級(jí)的累積時(shí)間，min; Zo -地表粗糙度，cm; UJ一j等級(jí)的平均風(fēng)速，m/s，j一風(fēng)速等級(jí)序號(hào)，在5 -40m/s內(nèi)按Im/s為間隔劃分為35個(gè)等級(jí)。

草（灌）地風(fēng)力侵蝕模型基本形式為：

式中，V一耕地風(fēng)力侵蝕模數(shù)，t·hm-2·a-l;V一植被覆蓋度，%。其它參數(shù)含義同式5-2。

沙地（漠）風(fēng)力侵蝕模型基本形式為：

式中，Q fs -耕地風(fēng)力侵蝕模數(shù)，t·hm-2 ·a-1;其它參數(shù)含義同式5-2。

（3）土壤侵蝕強(qiáng)度評(píng)價(jià)

基于GIS平臺(tái)，利用各土壤侵蝕因子，運(yùn)用水力侵蝕模型和風(fēng)力侵蝕模型，計(jì)算得到監(jiān)測(cè)區(qū)土壤侵蝕模數(shù)，并依據(jù)《土壤侵蝕分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》（SL190-2007）等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)價(jià)監(jiān)測(cè)區(qū)土壤侵蝕強(qiáng)度。

2 結(jié)果和分析

2.1 水土流失監(jiān)測(cè)結(jié)果

（l）國(guó)家級(jí)重點(diǎn)防治區(qū)水土流失監(jiān)測(cè)結(jié)果

長(zhǎng)江流域國(guó)家級(jí)重點(diǎn)防治區(qū)涉及金沙江下游等6個(gè)國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)治理區(qū)以及丹江口庫(kù)區(qū)及上游等7個(gè)國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)預(yù)防區(qū)，監(jiān)測(cè)面積111萬(wàn)km2。

監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，金沙江下游等6個(gè)國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)治理區(qū)，監(jiān)測(cè)面積共38萬(wàn)km2，該區(qū)域土壤侵蝕類型包含水力侵蝕，水力侵蝕面積為116774km2。占土地面積的31%。其中：輕度侵蝕面積為69 808km2;占水力侵蝕面積的60%;中度侵蝕面積為17 600km2;占水力侵蝕面積的15%;強(qiáng)烈侵蝕面積為12 344km2;占水力侵蝕面積的11%;極強(qiáng)烈侵蝕面積為11 849km2;占水力侵蝕面積的10%;劇烈侵蝕面積為5 173km2;占水力侵蝕面積的4%。丹江口庫(kù)區(qū)及上游等7個(gè)國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)預(yù)防區(qū)，監(jiān)測(cè)面積共73萬(wàn)krTi2。監(jiān)測(cè)區(qū)土壤侵蝕面積125 139km2，占土地總面積的17%：其中：輕度侵蝕97 192km2，占土壤侵蝕總面積的78%;中度侵蝕13 770km2，占土壤侵蝕總面積的11.00%;強(qiáng)烈侵蝕6 457km2，占土壤侵蝕總面積的5%;極強(qiáng)烈侵蝕5 748km2，占土壤侵蝕總面積的5%;劇烈侵蝕1972km2，占土壤侵蝕總面積的1%。根據(jù)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)區(qū)土壤侵蝕類型包含水力侵蝕和風(fēng)力侵蝕，其中：水力侵蝕面積為120 316km2。占土地面積的16%。其中：輕度侵蝕面積為92 667km2;占水力侵蝕面積的77%;中度侵蝕面積為13 626km2;占水力侵蝕面積的11%;強(qiáng)烈侵蝕面積為6 316km2;占水力侵蝕面積的5%;極強(qiáng)烈侵蝕面積為5 736km2;占水力侵蝕面積的5%;劇烈侵蝕面積為1 971km2;占水力侵蝕面積的2%。風(fēng)力侵蝕面積為4 823km2。占土地面積的1%。其中：輕度侵蝕面積為4 525km2;占風(fēng)力侵蝕面積的94%;中度侵蝕面積為l44km2，占風(fēng)力侵蝕面積的3%;強(qiáng)烈侵蝕面積為l42km2;占風(fēng)力侵蝕面積的3%。極強(qiáng)烈侵蝕面積為12 km2。

國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)防治區(qū)水土流失強(qiáng)度分布詳見(jiàn)表2，以金沙江下游水土流失重點(diǎn)治理區(qū)和丹江口庫(kù)區(qū)及上游水土流失重點(diǎn)預(yù)防區(qū)為例，其水土流失強(qiáng)度空間分布特征見(jiàn)圖1和圖2?？傮w而言，國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)治理區(qū)以及國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)預(yù)防區(qū)均以輕度、中度土壤侵蝕強(qiáng)度為主，分別占其土壤侵蝕總面積的75%和89%。分析發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)江流國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)防治區(qū)輕度侵蝕主要分布在部分低中覆蓋度植被、園地以及緩坡耕地區(qū)域;中度侵蝕、強(qiáng)烈侵蝕主要分布在斜坡、陡坡上的耕地、部分園地區(qū)域，極強(qiáng)烈侵蝕、劇烈侵蝕主要分布在采礦用地、裸土地等區(qū)域，如在建的城鎮(zhèn)建設(shè)用地、農(nóng)村建設(shè)用地、交通運(yùn)輸用地、工礦用地等。坡耕地、采礦用地、低中覆蓋度植被區(qū)域是土壤侵蝕的主要策源地。

總體而言，該區(qū)域以輕度、中度土壤侵蝕強(qiáng)度為主，占土壤侵蝕總面積的75%。輕度侵蝕主要分布在部分低中覆蓋度植被、園地以及緩坡耕地區(qū)域;中度侵蝕、強(qiáng)烈侵蝕主要分布在斜坡、陡坡上的耕地、部分園地區(qū)域，極強(qiáng)烈侵蝕、劇烈侵蝕主要分布在采礦用地、裸土地等區(qū)域，如在建的城鎮(zhèn)建設(shè)用地、農(nóng)村建設(shè)用地、交通運(yùn)輸用地、工礦用地等。坡耕地、采礦用地、低中覆蓋度植被區(qū)域是土壤侵蝕的主要策源地。

（2）國(guó)家級(jí)重點(diǎn)預(yù)防區(qū)

涉及長(zhǎng)江流域嘉陵江上游等7個(gè)國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)預(yù)防區(qū)，監(jiān)測(cè)面積共計(jì)73萬(wàn)klTI2。

監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，監(jiān)測(cè)區(qū)土壤侵蝕面積125 139km2，占土地總面積的17%。其中：輕度侵蝕97 192km2，占土壤侵蝕總面積的78%;中度侵13 770km2，占土壤侵蝕總面積的11.00%;強(qiáng)烈侵蝕6 457km2，占土壤侵蝕總面積的5%;極強(qiáng)烈侵蝕5 748km2，占土壤侵蝕總面積的5%;劇烈侵蝕1 972km2，占土壤侵蝕總面積的1%。

根據(jù)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)區(qū)土壤侵蝕類型包含水力侵蝕、風(fēng)力侵蝕，水力侵蝕面積為120 316km2，占土地面積的16%。其中：輕度侵蝕面積為92 667km2，占水力侵蝕面積的77%;中度侵蝕面積為13 626km2，占水力侵蝕面積的11%;強(qiáng)烈侵蝕面積為6 316km2，占水力侵蝕面積的5%;極強(qiáng)烈侵蝕面積為5 736km2，占水力侵蝕面積的5%;劇烈侵蝕面積為1 971 km2，占水力侵蝕面積的2%。風(fēng)力侵蝕面積為4 823km2，占土地面積的1%。其中：輕度侵蝕面積為4 525km2，占風(fēng)力侵蝕面積的94%;中度侵蝕面積為144km2，占風(fēng)力侵蝕面積的3%;強(qiáng)烈侵蝕面積為l42km2，占風(fēng)力侵蝕面積的3%;極強(qiáng)烈侵蝕面積為l2km2。國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)預(yù)防區(qū)水土流失強(qiáng)度分布詳見(jiàn)表2，以丹江口庫(kù)區(qū)及上游水土流失重點(diǎn)預(yù)防區(qū)為例，其水土流失強(qiáng)度空間分布特征見(jiàn)圖2。

2.2 水土流失消長(zhǎng)分析

相對(duì)于2011年，長(zhǎng)江流域國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)治理區(qū)土壤侵蝕（水力侵蝕和風(fēng)力侵蝕）面積減少7 244km2，占2011年土壤侵蝕面積比為6%。其中輕度侵蝕面積增加19 320km2，中度烈侵蝕面積減少21 274km2，強(qiáng)烈侵蝕面積減少5 820km2，極強(qiáng)烈侵蝕面積增加989km2，劇烈侵蝕面積減少459km2。長(zhǎng)江流域國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)預(yù)防區(qū)土壤侵蝕（水力侵蝕和風(fēng)力侵蝕）面積減少11443km2，占2011年土壤侵蝕面積比為8%。其中輕度侵蝕面積增加16642km2，中度侵蝕面積減少l9126km2，強(qiáng)烈侵蝕面積減少6 886km2，極強(qiáng)烈侵蝕面積減少999km2，劇烈侵蝕面積較少1 074km2。總體而言，水土流失得到有效控制，水土流失面積在逐步減小。其中中度侵蝕、強(qiáng)烈侵蝕強(qiáng)度在減少，微度、輕度侵蝕面積在增加，中度、強(qiáng)烈侵蝕強(qiáng)度在向微度、輕度方向轉(zhuǎn)化。這主要得益于項(xiàng)目區(qū)實(shí)施的各種水土保持治理措施效益的發(fā)揮，得益于項(xiàng)目區(qū)長(zhǎng)期堅(jiān)持的生態(tài)環(huán)境保護(hù)政策，得益于在逐年生態(tài)修復(fù)中植被覆蓋面積及高植被覆蓋度比例的提高。部分地區(qū)極強(qiáng)烈以上面積有所增長(zhǎng)，與項(xiàng)目區(qū)存在的一些生產(chǎn)建設(shè)活動(dòng)新增人為擾動(dòng)和不良的耕作方式有關(guān)，是今后開(kāi)展水土流失治理的重要區(qū)域之一。

3結(jié)論

實(shí)踐應(yīng)用表明：一是運(yùn)用遙感技術(shù)進(jìn)行土壤侵蝕因子提取，基于中國(guó)土壤流失方程（ CSLE）和風(fēng)力侵蝕模型進(jìn)行土壤侵蝕強(qiáng)度分析計(jì)算方法，可有效應(yīng)用于超大尺度水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作中;二是長(zhǎng)江流域國(guó)家級(jí)重點(diǎn)防治區(qū)水土流失得到有效控制，水土流失預(yù)防和治理效果明顯;三是水土保持治理、生態(tài)環(huán)境保護(hù)在水土流失防治工作中起到十分重要作用;四是研究成果可為水土保持監(jiān)管提供技術(shù)支持，為地方政府水土保持目標(biāo)責(zé)任考核提供重要參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]章文波.基于CJIS的中國(guó)土壤侵蝕預(yù)報(bào)信息系統(tǒng).水土保持學(xué)報(bào).2003;17：89-92.

[2]曾紅娟，朱永清.三峽庫(kù)區(qū)及上游水土保持監(jiān)測(cè)站網(wǎng)建設(shè)思路探討.人民長(zhǎng)江.2017;48：26-9.

[3]馬建華.踐行新發(fā)展理念推進(jìn)長(zhǎng)江上游水土保持新發(fā)展.中國(guó)水土保持.2018：7 -9.

[4]喬殿新，王瑩，屈創(chuàng)，蔡昕，凌峰，QiaoDianxin，et al.新時(shí)期水土保持監(jiān)測(cè)工作芻議.中國(guó)水土保持科學(xué).2016;14：137-40.

[5]基于CSLE模型的沂蒙山國(guó)家級(jí)重點(diǎn)治理區(qū)土壤侵蝕格局分析：山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2014.

[6]謝云，岳天雨.土壤侵蝕模型在水土保持實(shí)踐中的應(yīng)用.中國(guó)水土保持科學(xué).2018;16：25-37.

[7]符素華，劉寶元，周貴云，孫中軒，朱小立.坡長(zhǎng)坡度因子計(jì)算工具.中國(guó)水土保持科學(xué).2015;13：105-10.

[8]劉寶元，劉瑛娜，張科利，謝云.中國(guó)水土保持措施分類.水土保持學(xué)報(bào).2013;27：80-4.

[9]郭乾坤，劉寶元，朱少波，王國(guó)燕，劉瑛娜，王愛(ài)娟.中國(guó)主要水土保持耕作措施因子.中國(guó)水土保持.2013：22-6.

[10]李智廣，鄒學(xué)勇，程宏.我國(guó)風(fēng)力侵蝕抽樣調(diào)查方法.中國(guó)水土保持科學(xué).2013;11：17-21.