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黄土丘陵沟壑区是我国乃至全球水土流失最严重的地区之一。长期以来,水土流失已经成为困扰该区可持续发展的主要问题,同时也影响了下游地区的生态环境。短历时高强度降雨、低植被覆盖度等自然因素以及不合理的土地利用等人为因素,造成了该区严重的水土流失。延河流域地处黄土丘陵沟壑区,土地资源稀缺,利用不合理,土壤侵蚀严重,人地矛盾突出。
为评价土地利用对土壤侵蚀的影响,反映土壤流失的过程,同时又避免太多的模型参数,减少由于模型精度问题而影响模型应用等问题,傅伯杰等应用景观生态学中的有关思想和理论,借鉴USLE方程中部分侵蚀因子的算法,针对不同尺度提出了土壤侵蚀评价指数(Soil Loss evaluation index,用SL表示)。该指数能够在一定程度上反映土壤侵蚀过程,避免物理模型中的常见问题,为土地利用与土壤侵蚀研究中的多尺度问题提供研究思路和方法。
本文选取延河流域内相对独立的几个集水区作为研究区域,以土壤侵蚀评价指数(SL指数)作为评价模型,通过ArcGIS等软件基于区域DEM数据、土地利用数据以及降雨量等数据,对流域尺度土壤侵蚀评价指数进行修正,使其能够更加真实地表征实际水土流失状况。并且基于实际测量的泥沙数据进行验证后,将指数应用于更大的区域。在此基础上对延河流域2007年的土壤侵蚀状况进行了评价,分析其土地利用特征。主要结论如下:
(1)流域内降雨侵蚀力的差异直接导致其土壤侵蚀状况的不同。不论是在各个集水区,还是在延河流域,年平均降雨侵蚀力与土壤侵蚀评价指数的空间变化趋势总体相当,出现高值与低值的区域基本一致。这说明降雨对于流域内土壤流失的发生有着重要的影响。通过ArcGIS空间插值的方法获取区域降雨侵蚀力的空间分布,经过计算可知延河流域1981-2007年的降雨侵蚀力除个别年份较小以外,多数年份维持在1000-1200MJ·mm·km-2.h-1·a-1之间。
(2)经过计算,延河流域2007年作物覆盖与管理因子值(C)平均值为0.318。其中,流域中部C值较大,流域边界尤其是南部C值较小,这主要与土地利用方式和植被分布状况有关,流域南部分布着大量次生植被。
(3)土壤侵蚀评价指数的修正包括距离指数修正、水土保持措施因子修正以及沟蚀因子修正。其中,距离指数修正使指数能够表征水土流失过程中泥沙运移的曲线距离,更加接近土壤侵蚀发生的实际状况;水土保持措施因子修正能够使指数更好地表达近年来实施了各项水土保持措施之后的土壤侵蚀变化情况;由于黄土丘陵沟壑区梁峁分布,地形复杂,沟蚀因子的修正便使指数能够更加符合这样的地形地貌特点。
(4)2007年延河流域修正后的土壤侵蚀评价指数(SLsw)平均值为0.4415,其中延安市(宝塔区)以及延长县大部分面积属于土壤侵蚀较严重的地区,需要重点调整土地利用格局。