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土壤侵蚀作为全球几大环境问题之一,严重地威胁着人类的生存与发展。土壤侵蚀与和土地利用/覆盖变化(LUCC)关系密切,它是LUCC引起的主要环境效应之一,是自然和人为因素叠加的结果。不合理的土地利用和地表植被覆盖的减少对土壤侵蚀有放大效应,人类及其活动是造成上壤侵蚀的主要因为。黔西北
毕节地区地处典型的喀斯特区域,生态系统脆弱,人口压力大,水土流失严重。本研究运用地理信息系统/遥感(GIS/RS)技术结合土壤侵蚀模型对1974-2008,年间毕节地区土壤侵蚀进行动态模拟和分析,从而揭示土壤侵蚀的时空分布规律,并结合土地利用/覆盖类型图,定量分析主要地类转化类型的土壤侵蚀效应,以揭示黔西北喀斯特区域LUCC对土壤侵蚀的作用机制,有助于喀斯特区域土壤侵蚀防治措施的制定和实施,对喀斯特区域生态环境的重建具有重要意义。主要结论如下:
1.毕节地区RUSLE中地形因子的提取方法
本研究采用ARCGIS用户熟悉的AML宏语言开发的最大溯源径流路径法,能够实现RUSLE正中坡长值、地形因子的提取,实现大范围区域上的扩展。
2.毕节地区土壤侵蚀变化
1)1974-2008年,毕节地区属于中度侵蚀等级,平均土壤侵蚀模数和侵蚀量表现为显著增加-明显减少的趋势。土壤侵蚀强烈的区域主要集中大方、纳雍、织金三县的交界地带,以及毕节和赫章的交界地带,构成一条西北-东南方向的县界带。
2)1974-2008年水土流失面积比例在59.05％-67.27％间,轻度和中度侵蚀等级造成水土流失的面积最广。1974-1992年,中度、强度、极强度、剧烈侵蚀等级的面积和面积比显著扩大,威宁县、纳雍县、毕节县水土流失面积最广,超过各县面积的70％。极强度和剧烈侵蚀等级区的土壤侵蚀量所占比例最高,面积比在11％-16％之间,土壤侵蚀量却占到53％.59％。
3)平均土壤侵蚀模数随海拔升高,总体呈下降趋势。海拔上升到1000-1200m范围时出现转折,平均土壤模数明显升高,随后小幅变动,到2000m以上后,平均土壤侵蚀模数随海拔升高而减小。2200m以下侵蚀量主要由极强度、剧烈侵蚀等级带来,800m以下由剧烈侵蚀等级贡献的土壤侵蚀量,平均比例达50％。
4)平均土壤侵蚀模数随坡度升高而增大,8°以上增加显著。8°以下平均土壤侵蚀模数较低。轻度、中度、强度、极强度侵蚀等级的侵蚀量比例随坡度升高先增加后降低,趋势转变的临界坡度分别为8°、15°、15°、25°。
3.毕节地区LUCC的土壤侵蚀效应
1)第一阶段(1974-1992年):灌木林地→旱地(灌木林地转旱地,其他类推)转化面积最大,其次是灌木林地→有林地。有林地→旱地、灌木林地→旱地、灌木林地→其他地类造成土壤侵蚀模数/侵蚀量显著增大,其中灌木林地→旱地使土壤侵蚀量增加最多。旱地→有林地的土壤侵蚀模数变化最显著,降低了77.13t·hm-2·a-1,其次旱地→灌木林地。第二阶段(1992→2008年):旱地→灌木林地的转化面积最大,其次是旱地→有林地。旱地→灌木林地、旱地→有林地、其他地类→灌木林地面积显著增加,使研究区域土壤侵蚀模数/侵蚀量显著降低。灌木林地→旱地仍是造成土壤侵蚀量增加最多的地类转化类型。
2)在情景模拟的三种土壤侵蚀防治措施中,25°以上坡度区退耕还林最为有效,能使土壤侵蚀量显著减小31.32％；15-25°区旱地坡改梯的措施能使土壤侵蚀量下降21.51％；未利用地和25°以上坡度区灌木林地进行封山育林的措施能使土壤侵蚀降低10.59％；综合三种措施能使土壤侵蚀量下降63.21％,使研究区域的土壤侵蚀强度和侵蚀危害降低到较低水平。
3)毕节地区小流域的地类转化面积比和土壤侵蚀模数变化量相关性显著,不同的地类转化类型影响着小流域平均土壤侵蚀模数的增减。小流域土壤侵蚀等级的转变不存在一个固定的地类转化的面积阈值,取决于流域本身的侵蚀强度,以及是何种地类转化类型。