摘要：貴州省西北部發(fā)育有與其他區(qū)域侵蝕狀況不同的切溝，其中以位于貴州省西北部的畢節(jié)市威寧彝族回族苗族自治縣（以下簡稱“威寧縣”）表現(xiàn)最為顯著。有效防控切溝侵蝕產(chǎn)沙是貴州省水土流失防治和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的核心工作之一。為摸清威寧縣切溝空間分布特征及影響因子，基于ArcGIS軟件進(jìn)行高清遙感影像解譯，輔以野外調(diào)查驗(yàn)證，開展了威寧縣切溝空間分布特征研究，并采用地理探測(cè)器方法分析了切溝空間分布的主要影響因子，結(jié)果表明：①威寧縣切溝數(shù)量多、分布廣，共提取切溝12168條，總長度1875.40km，平均切溝密度為0.30km/km2，最大為8.43km/km2；②切溝分布的空間差異性較強(qiáng)，切溝密度從西北向東南逐漸降低；③土壤類型、高程、地層巖性、降雨和土地利用方式是切溝分布的主要影響因子，其中土壤類型、高程2個(gè)因子的解釋力最強(qiáng)，均超過5%。

關(guān)鍵詞：切溝；空間分布；影響因子；地理探測(cè)器；威寧縣；貴州省

中圖分類號(hào)：S157文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI：10.3969/j.issn.1000-0941.2025.03.019

引用格式：趙娟，蔡雄飛，孫泉忠，等.貴州省威寧縣切溝空間分布特征及影響因子研究［J］.中國水土保持，2025（3）：67-70，77.

貴州省地處我國西南腹地，位于云貴高原斜坡地帶，有“貴州高原”之稱，是我國喀斯特環(huán)境發(fā)育的中心地區(qū)[1]。地勢(shì)自中部往北、東、南三面傾斜，溯源侵蝕主要形成永久性河谷和沖溝[2]，西部高原除赫章、威寧一帶相對(duì)平坦外，一般高原面比較破碎。與北、東、南三面呈現(xiàn)的侵蝕情況不同，西部高原平面上出現(xiàn)了不同發(fā)育階段和發(fā)育規(guī)模的細(xì)溝、淺溝、切溝、沖溝和河溝等溝壑[3]，呈現(xiàn)出類似于黃土高原“千溝萬壑”的地理景觀，其中切溝是最典型的地表侵蝕形態(tài)，以位于貴州省西北部的畢節(jié)市威寧彝族回族苗族自治縣（以下簡稱“威寧縣”）表現(xiàn)最為顯著。切溝侵蝕不僅會(huì)造成生態(tài)環(huán)境惡化和土地資源浪費(fèi)[4-5]，還會(huì)導(dǎo)致河流含沙量的增加，威脅長江、珠江上中下游地區(qū)的用水安全。因此，有效防控切溝侵蝕是貴州省水土流失防治和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的核心工作之一[6]。

氣候、地形、植被、土壤、土地利用類型和人類活動(dòng)等均會(huì)影響切溝形成和發(fā)育。與黃土高原區(qū)[3]、南方紅壤丘陵區(qū)[7]、東北黑土區(qū)[8]和西南干熱河谷地區(qū)[9]等切溝侵蝕研究熱點(diǎn)區(qū)域相比，貴州西北部高原切溝分布廣泛，但觀測(cè)資料和研究成果較少。因此，本研究以威寧縣為研究區(qū)，基于ArcGIS軟件進(jìn)行高清遙感影像解譯，輔以野外調(diào)查驗(yàn)證，開展切溝空間分布特征研究，并采用地理探測(cè)器方法分析切溝空間分布的主要影響因子，以期為貴州西北部水土保持措施綜合布局提供科學(xué)依據(jù)，也為土地資源開發(fā)和管理、美麗鄉(xiāng)村建設(shè)等提供支撐。

1研究區(qū)概況

威寧縣地處云貴高原烏蒙山區(qū)，位于26°36′～27°26′N，103°36′～104°45′E，土地總面積6298km2，平均海拔2200m。地貌類型為典型的高原臺(tái)地地貌，中部開闊，四周低矮，峰壑交錯(cuò)；屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候區(qū)，年均氣溫18℃，年均降水量926mm。屬典型的喀斯特地區(qū)[10]，地形結(jié)構(gòu)復(fù)雜，坡耕地量大面廣，耕作方式粗放，植被稀少，生態(tài)環(huán)境脆弱。主要土地利用類型有耕地、草地、林地等，森林植被以常綠針葉林和落葉雜灌林為主，主要樹種有華山松、云南松、麻櫟、杜鵑、百脈根等，主要土壤類型為黃棕壤。水土流失嚴(yán)重，依據(jù)貴州省水土保持公報(bào)，2022年全縣水土流失面積2543.50km2，占土地總面積的40.39%。威寧縣的地形地貌、氣候特征、侵蝕類型、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件等在貴州省西北部具有代表性。

2數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1數(shù)據(jù)來源

本研究采用分辨率為30m的DEM和1∶10000地形圖作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，其來源于地理國情監(jiān)測(cè)云平臺(tái)；植被覆蓋度數(shù)據(jù)來源于中國地理空間數(shù)據(jù)云平臺(tái)；土地利用類型數(shù)據(jù)來源于貴州省2021年水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)成果；地層巖性數(shù)據(jù)來源于全國地質(zhì)資料館1∶25萬地質(zhì)圖；土壤、降雨數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心。

2.2切溝識(shí)別方法

基于ArcGIS軟件利用高清遙感影像提取切溝，并在切溝中心位置添加標(biāo)識(shí)點(diǎn)，在研究區(qū)制作漁網(wǎng)調(diào)查單元，生成邊長為1km的正方形格網(wǎng)，去除和研究區(qū)無交集格網(wǎng)后共有5964個(gè)單元。逐個(gè)單元開展切溝識(shí)別，歷時(shí)3.5個(gè)月完成識(shí)別工作，共獲得12168條切溝位置點(diǎn)，見圖1。依據(jù)室內(nèi)切溝識(shí)別結(jié)果，選擇切溝分布較密集的麻乍鎮(zhèn)、迤那鎮(zhèn)、斗古鎮(zhèn)、么站鎮(zhèn)作為野外調(diào)查驗(yàn)證和數(shù)據(jù)采集的重點(diǎn)樣區(qū)。野外調(diào)查驗(yàn)證是指驗(yàn)證基于高清遙感影像識(shí)別出的切溝在實(shí)地是否存在，通過無人機(jī)大疆精靈4完成野外數(shù)據(jù)采集，內(nèi)業(yè)處理使用AgisoftPhotoScanProfessional軟件生成正射影像，對(duì)標(biāo)識(shí)點(diǎn)進(jìn)行加載對(duì)比。圖2是以麻乍鎮(zhèn)為例的野外調(diào)查驗(yàn)證結(jié)果，與基于高清遙感影像的識(shí)別結(jié)果具有較好的一致性，表明基于高清遙感影像加上人工解譯的切溝識(shí)別方法是可行的。

2.3切溝形成和發(fā)育的主要影響因子分析

依據(jù)切溝形成和發(fā)育的條件及影響因素，綜合考慮自然因素和人類活動(dòng)影響，本研究選取植被覆蓋度、年降雨量、坡度、高程、土壤類型、土地利用類型、地形濕度指數(shù)、地層巖性8個(gè)切溝空間分布影響因子。利用地理探測(cè)器中的分異及因子探測(cè)方法判別關(guān)鍵影響因子，以q值進(jìn)行表征[11-12]。q值代表自變量對(duì)因變量的解釋力，值域?yàn)閇0，1]，q值越大代表解釋力越強(qiáng)。

3結(jié)果與分析

3.1切溝空間分布特征

將切溝密度作為分析切溝空間分布特征的定量指標(biāo)，采用線密度分析方法，以1km為范圍計(jì)算各個(gè)格網(wǎng)的切溝密度；再參照《土壤侵蝕分級(jí)分類標(biāo)準(zhǔn)》（SL190—2007）中土壤侵蝕分級(jí)分類的溝蝕分級(jí)指標(biāo)，運(yùn)用克里金插值法對(duì)切溝密度進(jìn)行空間插值和分級(jí)處理，將研究區(qū)分為基本無侵蝕、輕度侵蝕、中度侵蝕、強(qiáng)烈侵蝕、極強(qiáng)烈侵蝕、劇烈侵蝕6個(gè)切溝侵蝕強(qiáng)度等級(jí)，其對(duì)應(yīng)的切溝密度分別為≤1、gt;1～2、gt;2～3、gt;3～5、gt;5～7、gt;7km/km2，結(jié)果見圖3。

威寧縣共提取切溝12168條，總長度1875.40km，平均切溝密度0.30km/km2，最大密度為8.43km/km2。切溝侵蝕強(qiáng)度的空間分異特征明顯，表現(xiàn)為中度及以上侵蝕強(qiáng)度區(qū)主要分布在西北部，基本無侵蝕區(qū)主要分布在東北部和東南部?；緹o侵蝕區(qū)面積為4358.97km2，占土地總面積的69.21%，除新發(fā)布依族鄉(xiāng)外其余各鄉(xiāng)鎮(zhèn)均有分布，其中切溝密度為0.05～1.00km/km2的面積達(dá)4060.08km2，占基本無侵蝕區(qū)面積的93.14%，表明基本無侵蝕區(qū)向輕度侵蝕區(qū)發(fā)展的趨勢(shì)明顯。輕度及以上侵蝕區(qū)域面積為1939.03km2，其中強(qiáng)烈及以上侵蝕面積達(dá)342.54km2，表明研究區(qū)切溝侵蝕現(xiàn)狀比較嚴(yán)重。

3.2影響因子分析

圖4為威寧縣植被覆蓋度、年降雨量、坡度、高程、土壤類型、土地利用類型、地形濕度指數(shù)、地層巖性8個(gè)切溝分布影響因子的空間分布特征。威寧縣北部、南部和東部植被覆蓋度較高，西部和東南部較低；年降雨量由東南向西北遞減；坡度整體為西部和南部高于中部和東部；土壤類型以黃棕壤和黃壤為主，粗骨土和紫色土次之，石灰土和山地草甸土零星分布；各土地利用類型中，耕地面積所占比例較大，其次為草地；海拔最低為1249m，最高達(dá)2861m；地層巖性中大部分為峨眉山玄武巖；除中部外，其余區(qū)域地形濕度指數(shù)均較低。表1為利用地理探測(cè)器方法計(jì)算得到的8個(gè)影響因子的q值。

1）土壤類型。由表1可知，土壤類型對(duì)切溝空間分異特征的解釋力最強(qiáng)，q值為0.0634。威寧縣土壤類型主要有黃棕壤、石灰（巖）土、紫色土、粗骨土、山地草甸土、水稻土、黃壤、巖石。黃棕壤、黃壤和粗骨土的切溝密度較大，分別達(dá)到1.37、1.15和1.15km/km2；水稻土切溝密度相對(duì)較小，僅有0.27km/km2。切溝在不同土壤類型上的分異特征可能與土壤本身的性質(zhì)相關(guān)。黃棕壤成土母質(zhì)為砂頁巖，土壤機(jī)械淋溶弱，土壤侵蝕嚴(yán)重，加速了切溝發(fā)育。硅質(zhì)黃壤的土層厚度一般在1m以上，下部為比較松散的半風(fēng)化母質(zhì)，透水性強(qiáng)，易于崩塌，土壤極易受到?jīng)_刷，利于切溝發(fā)育。粗骨土屬于生產(chǎn)性能不良土壤，細(xì)粒物質(zhì)易被淋蝕，部分母巖在干濕條件下物理風(fēng)化尤為強(qiáng)烈，砂粒含量較高，容易形成切溝。山地草甸土和巖石對(duì)研究區(qū)切溝發(fā)育的影響僅次于黃棕壤、黃壤和粗骨土。雖然山地草甸土土壤養(yǎng)分含量較高，但受人類放牧影響，土層淺薄，表面草皮容易被破壞，造成土壤板結(jié)，土體通透性降低。研究區(qū)地貌屬典型的喀斯特地貌，巖石類型主要為石灰?guī)r，地表水沿巖石表面流動(dòng)，容易形成切溝。水稻土保水保肥性強(qiáng)，耕作條件優(yōu)越，可對(duì)切溝發(fā)育起到抑制作用。

2）高程。高程的q值僅次于土壤類型，為0.0621。切溝密度隨著高程增加而逐漸增大，隨著海拔增高，氣溫逐漸降低，僅適宜灌木草被生長，有機(jī)質(zhì)分解緩慢，土地破碎程度高，有利于切溝發(fā)育。

3）地層巖性和年降雨量。地層巖性和年降雨量2個(gè)因子的q值接近，分別為0.0355和0.0352。切溝發(fā)育密集區(qū)域受宣威組、大埔組、在結(jié)山組、黃龍組、馬平組并層、飛仙關(guān)組、嘉陵江組并層的影響較大。切溝的發(fā)育過程與地層自身特性緊密相關(guān)，上述地層均是容易侵蝕的地層類型，巖性主要為生物屑灰?guī)r、粉砂巖、砂頁巖，形成的土壤貧瘠，土質(zhì)松散，地表裸露時(shí)容易形成地表徑流，有利于切溝發(fā)育。隨著降雨量的增加，切溝密度會(huì)逐漸增大，但降雨強(qiáng)度、降雨歷時(shí)、累計(jì)降雨量、降雨入滲率等都會(huì)對(duì)切溝形成產(chǎn)生較大影響，在不同的降雨條件下切溝發(fā)育程度存在差異[13]。

4）土地利用類型。土地利用類型的q值為0.0167。切溝密度在不同土地利用類型上表現(xiàn)為：耕地gt;草地gt;建設(shè)用地gt;林地gt;裸地gt;園地gt;水域及水利設(shè)施用地。耕地、草地和建設(shè)用地的切溝密度分別為1.65、1.58、1.37km/km2。耕地大部分位于陡坡區(qū)域，人類活動(dòng)頻繁，造成土壤疏松，抗侵蝕能力差；大規(guī)模人類放牧活動(dòng)降低了草地的植被覆蓋，造成切溝發(fā)育；建設(shè)用地周邊需要有交通道路，然而修建交通道路通常需要跨越切溝，加上研究區(qū)大部分道路工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，工程措施防護(hù)少，雨季時(shí)上邊坡積水在道路匯集后沿道路流動(dòng)，在高程較低點(diǎn)流到下坡面，從而加速了坡面切溝的發(fā)育。部分林地也存在切溝，這可能與研究區(qū)大部分林地為細(xì)葉多毛的偏干性常綠林和山地灌叢有關(guān)，如云南松，受研究區(qū)土壤肥力限制，保水效果較差，容易形成切溝。

5）坡度、植被覆蓋度和地形濕度指數(shù)。坡度、植被覆蓋度的q值較小，分別為0.0139和0.0114，地形濕度指數(shù)的q值最小，僅有0.0039，坡度、植被覆蓋度和地形濕度指數(shù)對(duì)切溝密度的影響較小。

4結(jié)論

1）威寧縣地處云貴高原烏蒙山區(qū)，屬典型的喀斯特地貌，切溝數(shù)量多、分布廣，由于切溝發(fā)生的空間尺度大，溝道高差較大、地形復(fù)雜，因此構(gòu)建高精度的切溝三維數(shù)字模型比較困難，本研究僅考慮了切溝溝長、面積、密度等二維參數(shù)。

2）威寧縣共提取切溝12168條，總長度1875.40km，平均切溝密度0.30km/km2，最大密度為8.43km/km2。切溝分布的空間差異性較強(qiáng)，切溝密度從西北向東南逐漸降低，中度及以上侵蝕區(qū)主要分布在西北部，基本無侵蝕區(qū)主要分布在東北部和東南部，切溝密度在0.05～1.00km/km2的面積占基本無侵蝕區(qū)面積的93.14%。

3）影響研究區(qū)切溝空間分布的關(guān)鍵因子為土壤類型、高程、地層巖性、年降雨量和土地利用類型，土壤類型、高程2個(gè)因子對(duì)研究區(qū)切溝空間分異特征的解釋力最強(qiáng)，均超過5%。從不同的土壤類型看，黃棕壤、黃壤和粗骨土上切溝最為發(fā)育；切溝密度隨著高程增加而逐漸增大；從不同的地層巖性看，切溝主要分布在宣威組、大埔組、在結(jié)山組、黃龍組、馬平組并層；隨著年降雨量增大，切溝密度逐漸增大；耕地、草地和建設(shè)用地上切溝分布較多。

4）威寧縣切溝侵蝕易造成嚴(yán)重的水土流失問題，水土保持工程應(yīng)以溝坡兼治為原則，合理布設(shè)谷坊工程、溝頭防護(hù)工程、截排水工程，形成科學(xué)合理的攔、蓄、排水措施體系，尤其是在切溝發(fā)育密集的西北部地區(qū)，應(yīng)實(shí)行水土流失重點(diǎn)防護(hù)，以實(shí)現(xiàn)水土流失系統(tǒng)、綜合治理。

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（責(zé)任編輯李佳星）

收稿日期：2024-03-19

基金項(xiàng)目：貴州省水利科技項(xiàng)目（KT202224，KT202104）

第一作者：趙娟（1990—），女，貴州威寧人，工程師，碩士，主要從事水土保持、生態(tài)建設(shè)工作。

通信作者：蔡雄飛（1982—），男，貴州盤州人，教授，博士，主要從事水土保持、土壤環(huán)境污染防治工作。

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