鄢新余，陳志強(qiáng)，黃錦祥，熊 偉，羅瑋祥

（1.福建師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院，福建 福州350007；2.福建省寧化縣水土保持站，福建 寧化365400）

土壤侵蝕是導(dǎo)致土地資源退化，泥沙淤積，洪澇災(zāi)害頻繁，生態(tài)環(huán)境惡化等問(wèn)題的主要原因之一，已日益成為全球關(guān)注的焦點(diǎn)。土壤侵蝕敏感性是指在自然狀況下發(fā)生土壤侵蝕可能性的大?。?］，土壤侵蝕敏感性評(píng)價(jià)可以識(shí)別每個(gè)區(qū)域土壤侵蝕敏感性的大小，為制定相應(yīng)的水土保持防治措施和宏觀決策提供科學(xué)依據(jù)［2］。

目前，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者在土壤侵蝕敏感性方面已做了大量的研究工作并取得了一定成果，如Martin等［3］利用GIS／USLE模型評(píng)價(jià)了流域的土壤侵蝕敏感性；Lu等［4］應(yīng)用RUSLE、遙感以及GIS繪制了巴西亞馬遜流域的土壤侵蝕敏感性分布圖；陳燕紅等［5］應(yīng)用USULE的基本原理定量評(píng)估了福建省吉溪流域土壤侵蝕敏感性；李月臣等［6］揭示了三峽庫(kù)區(qū)（重慶段）土壤侵蝕敏感性空間分異特征。我國(guó)南方紅壤區(qū)因其土壤可蝕性強(qiáng)、降雨強(qiáng)度大且分布不均等自然因素，加上人類活動(dòng)干擾，已經(jīng)成為我國(guó)水土流失量較大、程度較高的區(qū)域，總水土流失面積達(dá)6.0×105km2［7］。因此進(jìn)行土壤侵蝕敏感性評(píng)價(jià)，制定有效的水土保持規(guī)劃，是南方紅壤侵蝕區(qū)生態(tài)建設(shè)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。本研究選取南方紅壤侵蝕區(qū)的典型代表朱溪小流域?yàn)檠芯繉?duì)象，對(duì)其土壤侵蝕敏感性進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，揭示其空間分布特征，以期為我國(guó)南方紅壤侵蝕區(qū)的生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供理論參考和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

1 研究區(qū)概況

朱溪小流域地處福建省長(zhǎng)汀縣河田鎮(zhèn)東部，地理位置為116°23′30″—116°30′30″E，25°38′15″—25°42′55″N，總面積為4 495.66hm2；該小流域地貌以低山、丘陵為主，地勢(shì)大體東高西低，自東北向西南傾斜，河流沿岸及支流有河谷盆地分布，地勢(shì)較為平坦；氣候?qū)僦衼啛釒Ъ撅L(fēng)性濕潤(rùn)氣候，多年平均氣溫18.3℃，平均降水量1 700mm，降雨強(qiáng)度較大；山地土壤主要為花崗巖在長(zhǎng)期濕熱氣候條件下風(fēng)化發(fā)育形成的紅壤，抗蝕性差，且酸性較強(qiáng)，保水保肥能力較低；由于長(zhǎng)期人為活動(dòng)頻繁，原始植被幾乎全部為次生林所代替，主要植被類型為丘陵地帶的次生馬尾松中、幼林，樹(shù)種單一。朱溪小流域是南方紅壤侵蝕區(qū)的典型代表，1940年福建省在此設(shè)立了土壤保肥試驗(yàn)區(qū)，開(kāi)展土壤侵蝕治理的試驗(yàn)研究；1995年以來(lái)，該流域先后被列為福建省重點(diǎn)治理小流域、全國(guó)水土保持生態(tài)環(huán)境建設(shè)“十百千”示范小流域和全國(guó)30條典型監(jiān)測(cè)小流域之一。

2 研究方法

根據(jù)2002年國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局《生態(tài)功能區(qū)劃暫行規(guī)程》和水利部《土壤侵蝕分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（SL190—96）》，結(jié)合研究區(qū)實(shí)際情況，制定降雨侵蝕力等5個(gè)影響因子的評(píng)價(jià)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)專家打分法確定各評(píng)價(jià)因子的權(quán)重（表1）［8］。

表1 朱溪小流域土壤侵蝕敏感性評(píng)價(jià)因子分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

2.1 土壤侵蝕敏感性單因子評(píng)價(jià)

2.1.1 降雨侵蝕力因子 通過(guò)比較，本研究采用周伏建等［9］提出的福建省降雨侵蝕力R值計(jì)算公式：

式中：Pi——月降雨量（mm）；R——年降雨侵蝕力〔J·cm／（m2·h）〕。結(jié) 合 福 建 長(zhǎng) 汀 縣 氣 象 站 點(diǎn) 的1961—2000年的降雨觀測(cè)資料，計(jì)算出R值為495.40，從而得出朱溪小流域降雨侵蝕力因子對(duì)土壤侵蝕敏感性評(píng)價(jià)值。

2.1.2 地形坡度因子 對(duì)研究區(qū)1∶1萬(wàn)地形圖進(jìn)行數(shù)字化，在ArcGIS中建立數(shù)字高程模型DEM，然后將DEM數(shù)據(jù)作為提取地形坡度的數(shù)據(jù)源，在ArcGIS中Slop命令生成坡度圖，根據(jù)表1的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行重新分類，從而生成坡度對(duì)土壤侵蝕敏感性影響分布圖。

2.1.3 土壤類型因子 借鑒福建省主要土壤K值特征表［10］和EPIC模型來(lái)估算朱溪小流域各土壤類型K 值［11］，計(jì)算公式為：

式中：SAN——砂含量（%，粒徑為0.05～2mm）；SIL——粉砂含量（%，粒徑為0.002～0.05mm）；CLA——黏粒含量（%，粒徑＜0.002mm）；C——有機(jī)質(zhì)含量（%），SN＝1－SAN／100。利用查圖表法計(jì)算土壤類型對(duì)應(yīng)的土壤可蝕性K值。根據(jù)K值的大小將土壤類型歸類到不同的土壤侵蝕敏感性級(jí)別中，重新歸類合并與分級(jí)賦值，得出土壤類型對(duì)土壤侵蝕敏感性分布圖。

2.1.4 植被覆蓋度因子 應(yīng)用ENVI 4.2軟件，根據(jù)歸一化差值植被指數(shù)（NDVI）來(lái)近似估算植被覆蓋度（公式3），最后，根據(jù)朱溪小流域的土地利用現(xiàn)狀及植被覆蓋解譯與反演結(jié)果，參考蔡崇法等［12］求取C值的研究成果，實(shí)現(xiàn)植被覆蓋度因子的定量提取。

式中：VFC——植被覆蓋度；NDVIsoil——完全是裸地的NDVI值；NDVIveg——高純度像元的NDVI值即純植被像元的NDVI值。

2.1.5 土地利用因子 以2011年朱溪小流域SPOT衛(wèi)星遙感影像為基礎(chǔ)，更新該流域2007年土地利用矢量圖，然后將崩崗類型分布圖與土地利用圖進(jìn)行合并。最后，根據(jù)土地利用類型對(duì)土壤侵蝕的敏感的差異，劃分出不同土地利用類型的敏感性級(jí)別。

2.2 土壤侵蝕敏感性綜合評(píng)價(jià)

為了全面地反映一個(gè)地區(qū)的土壤侵蝕敏感性差異，土壤侵蝕敏感性指數(shù)計(jì)算公式為：

式中：Ss——空間單元土壤侵蝕敏感性指數(shù)；Ci——i因子敏感性等級(jí)值；Wi——影響土壤侵蝕性因子的權(quán)重。

根據(jù)公式（4），在單因子土壤侵蝕敏感性評(píng)價(jià)基礎(chǔ)上，統(tǒng)一投影系統(tǒng)，設(shè)置柵格大小為10m×10m，利用ArcGIS 9.3軟件對(duì)5個(gè)因子圖件進(jìn)行加權(quán)疊加計(jì)算，最終得到朱溪小流域土壤侵蝕敏感性綜合評(píng)價(jià)圖。根據(jù)自然環(huán)境的差異性，將該小流域分成東部、中部和西部3部分，將這3個(gè)區(qū)域分別與土壤侵蝕敏感性綜合評(píng)價(jià)圖進(jìn)行疊加，從而得出朱溪小流域的東、中和西部的土壤侵蝕敏感綜合評(píng)價(jià)結(jié)果（附圖1）。

3 結(jié)果分析

3.1 土壤侵蝕敏感性總體空間分布格局

朱溪小流域輕度敏感級(jí)別以上面積占總面積的98.80%，說(shuō)明該小流域存在不同程度的土壤侵蝕敏感性狀況，但主要以敏感（2 515.34hm2）和輕度敏感（1 736.20hm2）為主，所占比例分別為55.96%和38.62%；其次為高度敏感（189.88hm2）和不敏感（53.72hm2），比例分別為4.22%和1.20%；而極敏感面積極少，僅為0.02hm2，所占比例為0.001%。不敏感區(qū)主要分布在河流、農(nóng)村居民點(diǎn)等區(qū)域；輕度敏感區(qū)集中分布于耕地和板栗園等區(qū)域，多沿河谷分布；敏感區(qū)主要分布在疏林地和有林地等區(qū)域，基本遍及全流域；高度敏感區(qū)零星地分布于流域東部的一些疏林地、交通用地邊坡、火燒山、崩崗等地，極敏感主要分布在采石場(chǎng)、活動(dòng)中的崩崗等區(qū)域。

3.2 土壤侵蝕敏感性的空間分異特征

朱溪小流域東部大部分為敏感級(jí)別，其面積為1 550.32hm2，占流域總面積的34.49%，其次為輕度敏感和高度敏感，不敏感面積較小，比例占0.06%；中部以輕度敏感和敏感為主，但輕度敏感面積略大于敏感，其次為高度敏感和不敏感，極敏感面積極小，僅為0.02hm2；西部以輕度敏感面積最大，為547.51 hm2，遠(yuǎn)大于其它敏感級(jí)別面積之和，敏感次之，不敏感居第三，高度敏感面積很小，為1.19hm2。朱溪小流域東部、中部和西部土壤侵蝕敏感性都以輕度敏感和敏感級(jí)別為主，不敏感和高度敏感面積較小，而極敏感更小。但各地區(qū)間又存在較大差異，東部地區(qū)土壤侵蝕敏感性較高于中部和西部（表2）。

表2 朱溪小流域東、中和西部的不同土壤侵蝕敏感性面積及其比例

3.3 土壤侵蝕敏感性與土壤侵蝕現(xiàn)狀對(duì)比分析

將朱溪小流域土壤侵蝕敏感性綜合評(píng)價(jià)圖與2007年土壤侵蝕現(xiàn)狀圖（附圖2）進(jìn)行比較，可以看出二者的空間分布格局總體上存在較大差距，土壤侵蝕敏感性以敏感級(jí)別比例最大，而土壤侵蝕強(qiáng)度卻以微度侵蝕為主，這在東部地區(qū)表現(xiàn)得尤為明顯，在東部大部分敏感區(qū)和高度敏感區(qū)只出現(xiàn)微度和輕度土壤侵蝕；而在一些土壤侵蝕敏感性較低的地方，目前土壤卻出現(xiàn)比較嚴(yán)重的侵蝕狀況，這在中西部地區(qū)較為普遍。出現(xiàn)這種差異的主要原因是受人為因素的影響：在敏感性低的地區(qū)，由于人口較密集，人類活動(dòng)影響大，長(zhǎng)期的人為活動(dòng)使自然植被受到破壞，造成了嚴(yán)重的土壤侵蝕，如部分區(qū)域開(kāi)墾坡地、開(kāi)采工礦、修建公路等；在一些土壤侵蝕敏感性較高的地區(qū)，由于開(kāi)發(fā)利用難度大，人為活動(dòng)的干擾程度相對(duì)較小，故此沒(méi)有出現(xiàn)較嚴(yán)重的土壤侵蝕，如紅畬水庫(kù)東部中低山，由于地勢(shì)高低起伏大，無(wú)道路可通達(dá)，人跡罕至，加之多年來(lái)采取封禁治理措施，提倡生態(tài)自我修復(fù)，因而該區(qū)逐漸由原先的強(qiáng)度侵蝕好轉(zhuǎn)為輕度、微度侵蝕。

4 結(jié)論

（1）朱溪小流域土壤侵蝕敏感性以輕度敏感和敏感為主，不敏感和高度敏感面積所占比重較小，而極敏感區(qū)比重極小，且全部分布在中部地區(qū)。從總體上看，該流域土壤侵蝕敏感性東部高于中部和西部。

（2）小流域土壤侵蝕敏感性與土壤侵蝕現(xiàn)狀空間分布上總體吻合度不高，土壤侵蝕敏感性以敏感級(jí)別比例最大，而土壤侵蝕強(qiáng)度卻以微度侵蝕為主，其主要原因是人為活動(dòng)干擾影響該地區(qū)土壤侵蝕分布格局，因此轉(zhuǎn)變不合理的土地利用方式，減少工礦開(kāi)采、交通建設(shè)等人類活動(dòng)引起的植被破壞是防治水土流失的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。同時(shí)針對(duì)流域內(nèi)不同侵蝕敏感區(qū)制定相應(yīng)的防治措施，如對(duì)敏感性較低的地區(qū)，以預(yù)防為主，加強(qiáng)監(jiān)督管理，保護(hù)現(xiàn)有植被；對(duì)敏感性較高的地區(qū)，應(yīng)采取有效措施進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和綜合防治，如坡耕地退耕還林還草，加強(qiáng)對(duì)偏遠(yuǎn)山區(qū)開(kāi)發(fā)建設(shè)的管理等等。

（3）由于土壤侵蝕發(fā)生機(jī)制比較復(fù)雜，建議在今后的土壤侵蝕敏感性研究中，評(píng)價(jià)因子選取要盡量全面和客觀，避免因評(píng)價(jià)因子選取上的不足而影響土壤侵蝕敏感性空間分布格局，以期能夠?yàn)橄嚓P(guān)地區(qū)水土保持工作提供科學(xué)依據(jù)。

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