高睿瑜, 袁 利, 張榮華, 吳 迪, 李明宇, 李文龍

(1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院 山東泰山森林生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家定位研究站,山東 泰安 271018; 2.淮河水利委員會(huì) 淮河流域水土保持監(jiān)測(cè)中心站， 安徽 蚌埠 233001)

黃泛平原風(fēng)沙區(qū)(以下稱“黃泛區(qū)”)屬國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)預(yù)防區(qū)，長(zhǎng)久以來(lái)，風(fēng)蝕和水蝕造成土壤養(yǎng)分流失、土地生產(chǎn)力下降[1]，破壞區(qū)域生態(tài)環(huán)境，制約經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。黃泛區(qū)地處暖溫帶季風(fēng)性氣候區(qū)，雨熱同期，風(fēng)旱同季，地勢(shì)整體平坦。區(qū)域在1—5月和10—12月同時(shí)存在強(qiáng)風(fēng)和干旱天氣，導(dǎo)致耕地、林草地和沙地上易出現(xiàn)風(fēng)蝕。降水集中在6—9月，加之局部存在沙丘、沙崗等微起伏地貌[2]，易造成一定程度的水蝕。為摸清黃泛區(qū)風(fēng)蝕規(guī)律，明確水土流失防治的的重點(diǎn)時(shí)間，應(yīng)對(duì)區(qū)域土壤侵蝕分布格局、年內(nèi)變化特征進(jìn)行研究。

目前，國(guó)內(nèi)關(guān)于黃泛區(qū)土壤侵蝕的研究側(cè)重于風(fēng)蝕，早期以試驗(yàn)分析和定位觀測(cè)為主。比如趙存玉等[3]結(jié)合風(fēng)洞模擬、野外調(diào)查闡明了魯西北黃泛區(qū)農(nóng)田與風(fēng)蝕的作用機(jī)制；姬生勛等[4]證明了不同土地利用方式下土壤風(fēng)蝕量變化規(guī)律存在差異；2017年，宋勝明等[5]通過定位觀測(cè)研究了風(fēng)速累積時(shí)間、農(nóng)作物覆蓋情況、地表粗糙度對(duì)蘭考縣耕地風(fēng)蝕的影響。近10 a，遙感監(jiān)測(cè)、模型計(jì)算被應(yīng)用于黃泛區(qū)土壤侵蝕研究，內(nèi)容涉及風(fēng)蝕和水蝕。2012年，王友勝[2]借助遙感監(jiān)測(cè)和野外調(diào)查研究了淮河流域黃泛區(qū)風(fēng)水侵蝕格局及其驅(qū)動(dòng)因子，為黃泛區(qū)土壤侵蝕后續(xù)研究提供了參考和有力依據(jù)；毛玉磊[6]利用遙感技術(shù)系統(tǒng)分析了河南黃泛區(qū)易風(fēng)蝕性土地的現(xiàn)狀及變化特征。2019年，高分辨率(≤2 m)遙感影像廣泛應(yīng)用于水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，袁利等[7]、張樂[8]以高分辨率遙感影像為數(shù)據(jù)源，利用風(fēng)蝕模型、CSLE模型分別研究了淮河流域黃泛區(qū)、魯西北黃泛區(qū)的水土流失情況。隨著基礎(chǔ)數(shù)據(jù)質(zhì)量和遙感影像分辨率提高，縣域尺度土壤侵蝕研究增多[9-10]，但目前黃泛區(qū)土壤侵蝕多以年為時(shí)間尺度進(jìn)行現(xiàn)狀和分布格局研究，有關(guān)土壤侵蝕年內(nèi)變化特征關(guān)注較少，有待進(jìn)一步豐富。

本研究以河南省蘭考縣為研究區(qū)域，以高分辨率遙感影像、MODIS-NDVI和SMAP等影像為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，借助風(fēng)力侵蝕模型和CSLE模型對(duì)蘭考縣土壤侵蝕進(jìn)行系統(tǒng)研究，探索土壤侵蝕及其影響因子2019年年內(nèi)半月變化特征，綜合分析區(qū)域全年侵蝕特征。以期豐富黃泛區(qū)土壤侵蝕研究成果，為確定黃泛區(qū)及黃河下游地區(qū)風(fēng)蝕治理的重點(diǎn)時(shí)間、地區(qū)提供科學(xué)依據(jù)，為全國(guó)水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作提供數(shù)據(jù)支持。

1 研究區(qū)概況

河南省蘭考縣屬于淮河流域黃泛區(qū)，地理位置位于34.44°—35.01°N和114.40°—115.16°E的范圍內(nèi)(具體情況見圖1)，總面積為1 116 km2，包括儀封鄉(xiāng)、三義寨鄉(xiāng)、城關(guān)鎮(zhèn)、東壩頭鄉(xiāng)等15個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。研究區(qū)屬暖溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)性氣候，四季分明，雨熱同期，冬春季降水少，大風(fēng)較多；冬季平均風(fēng)速為1.71 m/s，春季平均風(fēng)速1.89 m/s，2月風(fēng)速值最高，為5.90 m/s～10.95 m/s[10]。區(qū)域地貌以平原為主，存在沖積扇、沙丘、沙崗等地貌景觀；地形平坦，以平緩坡為主。豫東北黃泛區(qū)植被屬暖溫帶落葉闊葉林帶，種植農(nóng)作物、農(nóng)田林網(wǎng)、經(jīng)濟(jì)林、防風(fēng)固沙林，常見樹種為楊樹、蘋果等。農(nóng)作物多為一年兩熟制耕作，主要為小麥與花生、玉米或地瓜輪作；部分區(qū)域存在一年一熟制，是風(fēng)蝕易發(fā)生區(qū)域。農(nóng)田風(fēng)蝕與風(fēng)沙化是區(qū)域的主要水土流失問題[10]。

圖1 河南省蘭考縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)分區(qū)

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)類型及來(lái)源

本研究所用數(shù)據(jù)包括遙感影像、地形地貌數(shù)據(jù)、土壤數(shù)據(jù)及氣象數(shù)據(jù)和其他資料，具體情況見表1。

表1 河南省蘭考縣有關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息

2.2 土壤侵蝕計(jì)算

本研究侵蝕模型計(jì)算、侵蝕因子數(shù)據(jù)的獲取與處理均以水利部水土保持監(jiān)測(cè)中心制定的《區(qū)域水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)定(試行)》(以下稱《技術(shù)規(guī)定》)為準(zhǔn)則，并結(jié)合研究區(qū)域河南省蘭考縣實(shí)際情況進(jìn)行。

2.2.1 侵蝕模型

(1) 風(fēng)蝕模型。本研究借助第一次全國(guó)水利普查的風(fēng)蝕模型計(jì)算2019年風(fēng)蝕模數(shù)[7,11]，該模型源于中科院大田推廣模型[11]。包括耕地、草(灌)地和沙地(漠)3種模型。模型在研究區(qū)的適用情況見表2，計(jì)算公式如公式(1)—(3)所示：

(1)

(2)

(3)

式中：Qfa,Qfg,Qfs分別為每半月耕地、草地和沙地風(fēng)力侵蝕模數(shù)(t/hm2·a);W為每半月表土濕度因子,取值范圍為0～1;Tj為每半月各風(fēng)速等級(jí)的累積時(shí)間(min);Z0為地表粗糙度,無(wú)量綱;j為風(fēng)速等級(jí)序號(hào);Uj為第j個(gè)等級(jí)的平均風(fēng)速(m/s);V為植被覆蓋度(%)。

表2 研究區(qū)風(fēng)蝕模型適用范圍

(2) 水蝕模型。本研究運(yùn)用劉寶元等[12]提出的的CSLE模型計(jì)算水蝕模數(shù)[7,12-15]，計(jì)算如公式(4)：

A=R·K·L·S·B·E·T

(4)

式中：A為土壤流失量(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/MJ·hm2·mm);L為坡長(zhǎng)因子;S為坡度因子;B為植被覆蓋與生物措施因子;E為工程措施因子;T為耕作措施因子。

2.2.2 模型因子獲取及處理

(1) 土地利用與水土保持措施解譯。根據(jù)遙感影像的色彩、形狀、紋理等特征，結(jié)合實(shí)際進(jìn)行人機(jī)交互解譯，獲取矢量及柵格數(shù)據(jù)。

(2) 植被覆蓋度計(jì)算。借助MODIS-NDVI數(shù)據(jù)初步計(jì)算3 a平均24個(gè)半月植被覆蓋度FVC數(shù)據(jù)，進(jìn)行投影轉(zhuǎn)換、裁剪和重采樣等處理后，借助參數(shù)修訂法計(jì)算，最終獲取10 m分辨率柵格數(shù)據(jù)。

(3) 風(fēng)蝕模型因子。依據(jù)蘭考縣風(fēng)蝕定位觀測(cè)站及周邊縣市2013—2019年風(fēng)速數(shù)據(jù)，按1 m/s間隔統(tǒng)計(jì)≥臨界風(fēng)速的各等級(jí)風(fēng)速累積時(shí)間，獲取風(fēng)力因子U數(shù)據(jù)。將SMAP L3數(shù)據(jù)進(jìn)行投影轉(zhuǎn)換、裁剪等預(yù)處理后相同半月取均值，提取表土濕度因子W數(shù)據(jù)。以土地利用數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合蘭考縣風(fēng)蝕觀測(cè)站定位觀測(cè)數(shù)據(jù)與野外調(diào)查成果，對(duì)一年兩熟、一年一熟制耕地進(jìn)行粗糙度賦值，生成地表粗糙度因子Z0數(shù)據(jù)。各因子數(shù)據(jù)為10 m分辨率柵格數(shù)據(jù)，以半月為1期，共24期。

(4) 水蝕模型因子。降雨侵蝕力因子R、土壤可蝕性因子K數(shù)據(jù)由淮河流域水土保持監(jiān)測(cè)中心提供，經(jīng)重采樣、投影轉(zhuǎn)換等處理后可用于模型計(jì)算。R因子數(shù)據(jù)全年共24期；以DEM數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用北京師范大學(xué)開發(fā)工具初步提取坡長(zhǎng)因子LS數(shù)據(jù)，對(duì)林草地LS修正后獲取最終數(shù)據(jù)。依據(jù)《技術(shù)規(guī)定》初步計(jì)算園、林、草地的植被覆蓋與生物措施因子B數(shù)據(jù)，其余土地利用類型直接賦值，經(jīng)柵格計(jì)算、鑲嵌等處理后生成B因子數(shù)據(jù)。依據(jù)土地利用數(shù)據(jù)和《技術(shù)規(guī)定》中要求，賦值生成水土保持工程措施因子E、耕作措施因子T數(shù)據(jù)。各因子為10 m分辨率柵格數(shù)據(jù)，其中R，B以半月為1期，共24期。

2.2.3 侵蝕計(jì)算及強(qiáng)度評(píng)價(jià) 借助ArcGIS的Raster Calcularor功能，疊加各因子數(shù)據(jù)進(jìn)行模型計(jì)算(風(fēng)蝕模型需將3種模型計(jì)算結(jié)果進(jìn)行鑲嵌)，最終獲取蘭考縣2019年24個(gè)半月及全年的風(fēng)蝕模數(shù)、水蝕模數(shù)。將24個(gè)半月及全年累計(jì)的風(fēng)蝕、水蝕模數(shù)按《土壤侵蝕分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》(SL190-2007)[16]判斷侵蝕強(qiáng)度(當(dāng)區(qū)域同時(shí)存在風(fēng)蝕和水蝕時(shí)，比較各柵格水蝕、風(fēng)蝕強(qiáng)度，保留強(qiáng)度高的侵蝕類型；水蝕、風(fēng)蝕強(qiáng)度相同時(shí)，保留水蝕)，得24個(gè)半月及全年土壤侵蝕數(shù)據(jù)和空間分布圖，并在Origin，ArcGIS中進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2.3 各半月土壤侵蝕比例

為分析蘭考縣2019年24個(gè)半月土壤侵蝕變化特征，本研究參考植被覆蓋與生物措施因子B相關(guān)研究中的WRi的計(jì)算方法，計(jì)算WAi和WQi，以明確區(qū)域風(fēng)蝕、水蝕較強(qiáng)時(shí)間。數(shù)據(jù)結(jié)果在Excel和Origin中進(jìn)行分析，計(jì)算公式如下：

(5)

(6)

式中：WAi為某半月侵蝕(風(fēng)蝕、水蝕)模數(shù)占全年累計(jì)模數(shù)比例(%);Ai為某半月侵蝕(風(fēng)蝕、水蝕)模數(shù)(t/hm2·a); WQi為某半月水土流失面積占全年累計(jì)面積比例(%);Qi為某半月水土流失面積(km2)。

3 結(jié)果與分析

3.1 侵蝕影響因子時(shí)間變化特征

氣候、地形和植被等因素對(duì)土壤侵蝕發(fā)生、發(fā)展有重要影響，地形和土壤等因素短時(shí)間內(nèi)不會(huì)變化，而氣候、植被一年內(nèi)動(dòng)態(tài)變化顯著。在遙感監(jiān)測(cè)中，風(fēng)力因子、降雨侵蝕力因子等數(shù)據(jù)是侵蝕影響因素的直觀反映，侵蝕影響因子值的變化影響土壤侵蝕模數(shù)和強(qiáng)度。若研究區(qū)域土壤侵蝕特征，應(yīng)先分析侵蝕影響因子時(shí)間變化特征。

風(fēng)蝕模型和CSLE模型中，U，W，R及林園草的B因子數(shù)據(jù)以半月為單元，共24期，且存在各半月的動(dòng)態(tài)變化。K，L，S因子短時(shí)間內(nèi)變化的可能性較小，其余因子則依據(jù)土地利用解譯結(jié)果賦值生成。因此，本研究重點(diǎn)關(guān)注U，W，R及林園草的B。在ArcGIS中獲取其各半月的數(shù)值情況(圖2—3)，分析其變化特征。

(1) 風(fēng)蝕模型因子。分析圖2可知，第13—18個(gè)半月(7—9月)表土濕度值較高；第1—4，23—24個(gè)半月(1—2月、12月)值較低。第15個(gè)半月表土濕度值最高，變化范圍為0.19～0.28，均值為0.23；第3個(gè)半月值最低。同樣由圖2知，第3—9，21—22個(gè)半月(2—5月、11月)風(fēng)速≥5 m/s累積時(shí)間較高，第14—18個(gè)半月(7—9月)時(shí)間較低。第6個(gè)半月風(fēng)速累積時(shí)間處于1 442.96～1 549.52 min的范圍內(nèi)，均值為1 485.83 min，高于其他時(shí)間，第16個(gè)半月值最低。

圖2 蘭考縣2019年24個(gè)半月風(fēng)蝕模型因子

風(fēng)速≥5 m/s累積時(shí)間全年呈“M”型變化；W值呈“波浪型”變化，風(fēng)蝕模型因子變化與黃泛區(qū)季風(fēng)性氣候相關(guān)。2—5月及11—12月，區(qū)域干旱多風(fēng)，此時(shí)風(fēng)時(shí)間較長(zhǎng)、土壤含水量較低，造成U值較高，W值較低。7—9月區(qū)域降水增加，且風(fēng)力弱、風(fēng)速小，還存在農(nóng)田灌溉，此時(shí)起風(fēng)時(shí)間短，土壤含水量升高，導(dǎo)致W值較高，U值較小。

(2) 水蝕模型因子。由圖3可知，第9—16個(gè)半月(5—8月)林園草的B平均值較高；第1—3，23—24個(gè)半月(1—2月、12月)值較低。第13個(gè)林園草B的均值最高，為0.005；第24個(gè)半月值最低。同樣由圖3a知，第12—18個(gè)半月(6—9月)R值較高，第1—7，10—24個(gè)半月(1—4月、10—12月)值較低。第14個(gè)半月R值最高，變化范圍為522.51～562.81 MJ·mm·(hm2·h·a)，均值為538.42 MJ·mm·(hm2·h·a)；第24個(gè)半月R值最低。

注：SLRi為第i個(gè)半月園地、林地和草地的土壤流失比例； WRi為第i個(gè)半月降雨侵蝕力占全年侵蝕比例。

R值和林園草B平均值呈“先升高再降低”的趨勢(shì)，其變化與黃泛區(qū)氣候及植被特點(diǎn)有關(guān)。1—4月及10—12月，區(qū)域降水較少，植被處于生長(zhǎng)階段，此時(shí)降雨造成的侵蝕較弱，植被覆蓋度較低，造成R值和林園草B的均值較低。6—9月降水增加，植物進(jìn)入茂盛期，此時(shí)植被覆蓋度增加，且降雨造成侵蝕較強(qiáng)，導(dǎo)致R值和林園草B的均值較高。

3.2 蘭考縣2019年風(fēng)蝕模數(shù)特征

侵蝕模數(shù)是模型計(jì)算的原始數(shù)據(jù)，其時(shí)間和空間分布特征可直觀反映區(qū)域風(fēng)蝕強(qiáng)弱。

(1) 時(shí)間特征。分析2019年蘭考縣各半月侵蝕模數(shù)情況(圖4)知，第4—6，9，21—22個(gè)半月(2—3月、5月和11月)模數(shù)較高；第13—18個(gè)半月(7—9月)較低；模數(shù)均值、最大值呈“M型”變化。風(fēng)蝕侵蝕模數(shù)全年累計(jì)值的變化范圍為0～5 186.31 t/(km2·a)，均值為153.26 t/(km2·a)。其中第9個(gè)半月侵蝕模數(shù)均值最高，為18.36 t/(km2·a)；第6個(gè)半月模數(shù)處于0～659.61 t/(km2·a)范圍內(nèi)，存在全年最大值；第17個(gè)半月模數(shù)均值最低，為0.91 t/(km2·a)。

風(fēng)蝕模數(shù)的變化與風(fēng)速累計(jì)時(shí)間、表土濕度、地表粗糙度相關(guān)。第4—9，21—22個(gè)半月(2—5月和10—12月)，黃泛區(qū)風(fēng)速大、風(fēng)力強(qiáng)，且降水較少，造成風(fēng)速累積時(shí)間長(zhǎng)、表土濕度低；此外，此時(shí)耕地存在休耕、翻耕，部分區(qū)域粗糙度較小。因此，此時(shí)間段內(nèi)侵蝕模數(shù)模數(shù)越高，風(fēng)蝕較強(qiáng)。

圖4 蘭考縣2019年24個(gè)半月風(fēng)蝕模數(shù)

分析圖5可知，風(fēng)蝕全年WAi值處于0%～59.12%范圍內(nèi)，第3—6，9—12，19—22個(gè)半月(2—3月、5—6月及10—11月)的時(shí)間段內(nèi)WAi平均值相對(duì)較高；第13—18個(gè)半月(7—9月)較低。其中第9個(gè)半月WAi均值、最大值均高于其他時(shí)間；第13個(gè)半月WAi均值最低；第14，18個(gè)半月WAi最大值低于其他時(shí)間。

圖5 蘭考縣2019年風(fēng)蝕24個(gè)半月WAi

WAi最大值、均值變化趨勢(shì)與風(fēng)蝕模數(shù)相似，呈“M型”，證明了2—3月、5月和11月蘭考縣風(fēng)蝕較強(qiáng)，7—9月風(fēng)蝕較弱。

(2) 空間特征。由圖6可知，東壩頭鄉(xiāng)、許河鄉(xiāng)、紅廟鎮(zhèn)、南彰鎮(zhèn)存在侵蝕模數(shù)極高區(qū)域，儀封鄉(xiāng)、張君墓、三義寨鄉(xiāng)鎮(zhèn)整體模數(shù)較高；谷營(yíng)鎮(zhèn)、城關(guān)鎮(zhèn)、孟寨鄉(xiāng)整體模數(shù)較低。綜合土地利用分析[10]可知，風(fēng)蝕多發(fā)生在水澆地、采礦用地和沙地上；蘭考縣水澆地約占全縣面積的60.78%[10]，且部分區(qū)域冬季休耕，使水澆地易出現(xiàn)風(fēng)蝕；而采礦用地、沙地周圍堆積的沙土易被強(qiáng)風(fēng)吹蝕搬運(yùn)，導(dǎo)致范圍內(nèi)風(fēng)蝕較強(qiáng)。城鎮(zhèn)/農(nóng)村建設(shè)用地、道路及水域不參與模型計(jì)算，風(fēng)蝕模數(shù)為0；園地、林地和草地植被覆蓋相對(duì)較高，模數(shù)不為0但數(shù)值偏小，不易出現(xiàn)風(fēng)蝕。

圖6 蘭考縣2019年風(fēng)蝕侵蝕模數(shù)空間分布

3.3 蘭考縣2019年水蝕模數(shù)特征

(1) 時(shí)間特征。由圖7可知，第12—18個(gè)半月(6—9月)模數(shù)較高，水蝕相對(duì)較強(qiáng)；第1—7，19—24個(gè)半月(1—4月、10—12月)較低，水蝕較弱；模數(shù)均值、最大值呈“升高—降低”的變化。水蝕模數(shù)時(shí)間特征與風(fēng)蝕相反。模數(shù)全年累計(jì)值處于0～8 028.86 t/(km2·a)范圍內(nèi)，均值為9.54 t/(km2·a)。第14個(gè)半月模數(shù)最高，最高值為1 518.16 t/(km2·a)，均值為1.82 t/(km2·a)；第3個(gè)半月模數(shù)最低，均值為0.01 t/(km2·a)。

分析圖8可知，水蝕全年WAi值處于0%～77.46%范圍內(nèi)，第9—18個(gè)半月(5—9月)WAi值較高；其余時(shí)間較低。第13個(gè)半月WAi最值高于其他時(shí)間，最大值為77.46%；第14個(gè)半月WAi均值最高，為20.34%。WAi最大值、均值變化趨勢(shì)與水蝕模數(shù)相似，證明6—9月水蝕相對(duì)較強(qiáng)，其余時(shí)間水蝕較弱。

(2) 空間特征。由圖9可知，東壩頭鄉(xiāng)、城關(guān)鎮(zhèn)、儀封鄉(xiāng)存在侵蝕模數(shù)較高區(qū)域；爪營(yíng)鄉(xiāng)、張君墓鎮(zhèn)、孟寨鄉(xiāng)整體模數(shù)較低。黃泛區(qū)非典型水蝕區(qū)，水蝕與自然條件相關(guān)。蘭考縣地勢(shì)平坦，地形起伏較小，土層深厚，夏季降水多，生產(chǎn)建設(shè)活動(dòng)頻繁，故模數(shù)較高的區(qū)域多為采礦用地。

圖7 蘭考縣2019年24個(gè)半月水蝕模數(shù)

圖8 蘭考縣2019年24個(gè)半月水蝕WAi

圖9 蘭考縣2019年水蝕侵蝕模數(shù)空間分布特征

3.4 蘭考縣2019年土壤侵蝕特征

蘭考縣同時(shí)存在風(fēng)蝕和水蝕，研究區(qū)域土壤侵蝕特征時(shí)應(yīng)依據(jù)相關(guān)要求和技術(shù)規(guī)范，疊加風(fēng)蝕、水蝕后進(jìn)行綜合分析，最終得蘭考縣2019年半月及全年土壤侵蝕特征。

(1) 半月特征。分析蘭考縣2019年內(nèi)各半月水土流失情況(圖10)可知，除第2，10—11，19—20，23—24個(gè)半月外、其余時(shí)間均產(chǎn)生水土流失，出現(xiàn)水土流失的半月數(shù)占全年的70.83%。第4—9個(gè)半月(2—5月)水土流失面積較多，面積維持8.61 km2不變，且均為風(fēng)蝕；第12—18個(gè)半月(6—9月)水土流失較少。產(chǎn)生水土流失的時(shí)間內(nèi)，WQi值變化范圍為0.01%～3.18%。上述數(shù)據(jù)表明第4—9，21—22個(gè)半月(2—5月、11月)是蘭考縣土壤侵蝕較強(qiáng)時(shí)間。

圖10 蘭考縣2019年24個(gè)半月水土流失面積

(2) 全年特征。由表3可知，蘭考縣2019年水土流失面積共271.66 km2，占全縣面積的24.34%，主要由風(fēng)蝕造成。其中，風(fēng)蝕造成水土流失270.04 km2，占總面積的99.40%；水蝕面積造成水土流失僅1.62 km2。風(fēng)蝕以輕度侵蝕為主，面積261.47 km2，占風(fēng)蝕水土流失面積的96.83%；其次為中度侵蝕和強(qiáng)烈侵蝕。水蝕以輕度侵蝕為主，面積1.58 km2，占水蝕水土流失面積的97.53%；中度侵蝕最少，僅0.04 km2。

表3 蘭考縣2019年水土流失面積及比例

分析蘭考縣2019年土壤侵蝕圖(圖11)可知，輕度風(fēng)蝕在全縣廣泛分布，儀封鄉(xiāng)、張君墓鎮(zhèn)、谷營(yíng)鎮(zhèn)和東壩頭鄉(xiāng)等面積相對(duì)較多；孟寨鄉(xiāng)、南彰鎮(zhèn)分布相對(duì)較少；紅廟鎮(zhèn)、許河鄉(xiāng)、東壩頭鄉(xiāng)和城關(guān)鎮(zhèn)存在一定面積中度風(fēng)蝕。水蝕面積較少，分布較為分散，在儀封鄉(xiāng)相對(duì)較多。

注：中度水蝕和強(qiáng)烈風(fēng)蝕的斑塊分散、微小，正常比例尺下較難分辨，故圖中沒有表達(dá)。

4 討論與結(jié)論

(1) 蘭考縣風(fēng)力因子半月變化呈“M”型，第3—9，21—22個(gè)半月值較高；表土濕度因子變化呈“波浪型”，第13—18個(gè)半月值較高。降雨侵蝕力因子、林園草植被覆蓋與生物措施因子B均值的變化為“先升高再降低”，前者第9—16個(gè)半月值較高，后者第12—18個(gè)半月值較高。

(2) 蘭考縣半月風(fēng)蝕模數(shù)變化呈“波浪型”；全年累計(jì)風(fēng)蝕模數(shù)在0～5 186.31 t/(km2·a)范圍內(nèi)，均值為153.26 t/(km2·a)；第4—9，21—22個(gè)半月風(fēng)蝕較強(qiáng)；儀封鄉(xiāng)、張君墓鎮(zhèn)等風(fēng)蝕模數(shù)較高；風(fēng)蝕多在水澆地、采礦用地上。與前人相似研究比較[7,10]，風(fēng)蝕空間分布特征相近。

(3) 蘭考縣半月水蝕模數(shù)變化趨勢(shì)為“先升高再降低”；全年累計(jì)水蝕模數(shù)在0～8 028.86 t/(km2·a)范圍內(nèi)，均值為9.54 t/(km2·a)；第12—18個(gè)半月水蝕相對(duì)較強(qiáng)；東壩頭鄉(xiāng)、城關(guān)鎮(zhèn)存在水蝕模數(shù)較高區(qū)域；水蝕多在采礦用地上。

(4) 2019年蘭考縣共17個(gè)半月出現(xiàn)水土流失，占全年的70.83%；第4—9個(gè)半月水土流失面積最多；均為風(fēng)蝕。全年水土流失面積為271.66 km2，占全縣面積的24.34%；主要為輕度風(fēng)蝕，占水土流失面積的96.83%。風(fēng)蝕主要在儀封鄉(xiāng)、張君墓鎮(zhèn)、谷營(yíng)鎮(zhèn)和東壩頭鄉(xiāng)，水蝕主要在儀封鄉(xiāng)。水土流失監(jiān)測(cè)與防治應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注此時(shí)間內(nèi)水澆地、采礦用地上的侵蝕。本研究所得蘭考縣水土流失面積與前人相似的研究[7,10]比較有所差異，由研究區(qū)域差異導(dǎo)致；但風(fēng)蝕空間分布特征相似，證明了本研究結(jié)果的準(zhǔn)確性、合理性。