羅誠(chéng)康, 杜思敏, 鄭博福, 謝澤陽(yáng), 吳之見(jiàn), 朱錦奇

(1.南昌大學(xué) 資源環(huán)境與化工學(xué)院 江西生態(tài)文明研究院, 江西 南昌 330031; 2.江西財(cái)經(jīng)職業(yè)學(xué)院, 江西 九江 332000)

InVEST(integrated valuation of environmental services and tradeoffs)模型通過(guò)使用地貌、氣候、植被覆蓋率和管理實(shí)踐的信息來(lái)估計(jì)地塊保留沉積物的能力，是在USLE模型[6]基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，考慮了土壤自身攔截沉積物的能力，并加入了水庫(kù)數(shù)據(jù)，使土壤保持功能評(píng)價(jià)得更加合理與準(zhǔn)確。目前該模型已經(jīng)相對(duì)成熟，在國(guó)內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估中是一個(gè)不斷發(fā)展完善、不斷趨于多元化的一個(gè)過(guò)程[7]，早期研究主要是應(yīng)用于北京山區(qū)和長(zhǎng)江流域，并探討了不同森林類型之間土壤保持功能的差異[8]；2013年之后，InVEST模型在中國(guó)的應(yīng)用區(qū)域越來(lái)越廣泛[9-10]。 InVEST模型可以快速簡(jiǎn)便地量化生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)土壤保持功能，評(píng)估結(jié)果直觀體現(xiàn)土壤保持功能的重要程度和空間格局，使生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能綜合管理和決策有了堅(jiān)實(shí)的保障[11]。

贛南地區(qū)是中國(guó)典型的南方山地丘陵區(qū)，地處南嶺山脈、武夷山脈、羅霄山脈三大山脈交界地區(qū)，位于鄱陽(yáng)湖流域贛江源頭區(qū)和珠江支流東江源頭區(qū)，具有水源涵養(yǎng)土壤保持等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，是中國(guó)“兩屏三帶”生態(tài)安全戰(zhàn)略格局的重要組成部分[12]。贛南地區(qū)多為酸性紅壤，抗侵蝕力較差[13]，再加上人為亂砍濫伐，陡坡開荒、植被破壞等不合理操作，造成區(qū)域水土流失、土壤肥力降低[14]。作為中國(guó)重要的南方丘陵生態(tài)保護(hù)區(qū)和臍橙種植地，贛南地區(qū)土壤保持功能是影響民生與人類福祉的重要服務(wù)指標(biāo)。本研究運(yùn)用InVEST模型，對(duì)贛南地區(qū)2000—2018年土壤保持功能進(jìn)行時(shí)空變化特征分析，通過(guò)GeoDa軟件進(jìn)行空間相關(guān)性分析，為當(dāng)?shù)卣跋嚓P(guān)部門的產(chǎn)業(yè)布局與生態(tài)建設(shè)提供理論依據(jù)[15]。

1 研究區(qū)概況

贛南地區(qū)位于江西南部，主要由地級(jí)贛州市下轄的3區(qū)13縣2縣級(jí)市組成，地處東經(jīng)113°54′—116°38′，北緯24°29′—27°09′，總面積約為3.94×104km2，占江西省總面積的23.6%(圖1)。贛南地區(qū)屬于中亞熱帶，呈亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，光照充足，雨量充沛，多年平均降雨量1 605.2 mm，多年平均溫度18.9 ℃。地形復(fù)雜，以山地、丘陵、盆地為主。

圖1 贛南地區(qū)地形及降雨監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布

2 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

高程(DEM)數(shù)據(jù)來(lái)自地理空間數(shù)據(jù)云ASTER GDEM(http:∥www.gscloud.cn/)，分辨率為30 m。降雨氣候數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)在贛南地區(qū)的17個(gè)氣象站點(diǎn)多年平均降雨量插值。土壤數(shù)據(jù)基于世界土壤數(shù)據(jù)庫(kù)(Harmonized World Soil Database, HWSD)的中國(guó)數(shù)據(jù)集，來(lái)源于國(guó)家冰川凍土沙漠科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http:∥data.casnw.net)，中國(guó)境內(nèi)數(shù)據(jù)源為第二次全國(guó)土地調(diào)查南京土壤所提供1∶100萬(wàn)土壤數(shù)據(jù)。土地利用數(shù)據(jù)和NDVI來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心(https:∥www.resdc.cn/)。社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來(lái)源于《贛州統(tǒng)計(jì)年鑒》。

2.2 研究方法

2.2.1 土壤保持功能計(jì)算 土壤保持功能采用InVEST模型中泥沙輸移比模塊(SDR)進(jìn)行計(jì)算，該模塊以基于像元尺度的USLE計(jì)算方法為基礎(chǔ)，集土地利用數(shù)據(jù)、土壤屬性以及DEM數(shù)據(jù)、降雨數(shù)據(jù)、植被覆蓋因子和水土保持措施因子等數(shù)據(jù)一起，以柵格為計(jì)算單元而實(shí)現(xiàn)運(yùn)行，并產(chǎn)生基于流域及柵格單元的兩種評(píng)估結(jié)果[16]。

SEDRETx=RKLSx-USLEx+SEDRx

在部分高校中，存在著一些畸形現(xiàn)象，學(xué)生跑兩步路就氣喘吁吁；開大會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)中暑、暈倒的現(xiàn)象。這些現(xiàn)象引起了廣大社會(huì)群眾的關(guān)注，廣大的家長(zhǎng)和教育工作者就有一些疑問(wèn):“我們的教育到底是怎么了？”“學(xué)生這樣的花樣年華為什么身體素質(zhì)卻這么差呢？”

(1)

RKLSx=Rx·Kx·LSx

(2)

USLEx=Rx·Kx·LSx·Cx·Px

(3)

(4)

式中：SEDRETx為柵格x的土壤保持量(t)。SEDRx為柵格x泥沙持留量(t)。RKLSx為柵格x的土壤潛在侵蝕量(t)。USLEx和USLEy分別為柵格x及其上坡柵格y的實(shí)際侵蝕量(t)。Rx因子表示降雨侵蝕力因子；Kx表示土壤可蝕性因子;L表示坡長(zhǎng)因子；Sx表示坡度因子；Cx表示植被覆蓋因子(無(wú)量綱)；Px表示保持措施因子(無(wú)量綱)。SEx為柵格x的泥沙持留效率。

2.2.2 參數(shù)選取 降雨是影響土壤侵蝕的一個(gè)重要因素，降雨侵蝕力表征了降雨引起土壤發(fā)生侵蝕的潛在能力。根據(jù)研究區(qū)實(shí)際情況，R值計(jì)算，選取章文波[17]對(duì)于全國(guó)降雨侵蝕量研究建立的R值計(jì)算模型，為降低誤差，采用多年平均降雨量，將每一個(gè)站點(diǎn)逐日降雨量與年平均降雨量進(jìn)行計(jì)算[17]，并選用IDW插值法得到研究區(qū)降雨侵蝕力圖[18]；土壤可蝕性因子計(jì)算，使用Wischmeier[6]建立的土壤可蝕性K值計(jì)算模型。坡長(zhǎng)坡度因子(LS)采取緩坡、陡坡分段計(jì)算，坡度閾值默認(rèn)為 25°[4]。對(duì)于植被覆蓋和作物管理因子(C)，參考贛南地區(qū)相關(guān)研究成果[19-20]，對(duì)不同土地利用類型的植被覆蓋和作物管理因子進(jìn)行賦值(表1)。對(duì)于保持措施因子(P)，結(jié)合贛南地區(qū)的相關(guān)研究文獻(xiàn)和農(nóng)事活動(dòng)情況，同時(shí)考慮到贛南地區(qū)目前不同生態(tài)系統(tǒng)的強(qiáng)弱程度，對(duì)不同土地利用類型的P因子進(jìn)行本地化賦值[21](表1)。

表1 不同土地利用類型C值和P值

2.2.3 數(shù)據(jù)分析 基于2000，2010，2018年3期土地利用數(shù)據(jù)，分析贛南地區(qū)土地利用類型變化及驅(qū)動(dòng)因素。利用InVEST模型與ArcGIS軟件，計(jì)算贛南地區(qū)土壤保持強(qiáng)度與土壤保持量，通過(guò)土地利用類型、高程、坡度、縣域的尺度進(jìn)行時(shí)間與空間分析。利用Geo Da軟件中單變量局部Moran’sI指數(shù)分析2000，2010，2018年土壤保持強(qiáng)度的空間自相關(guān)性。運(yùn)用全局Moran’sI指數(shù)和雙變量局部Moran’sI指數(shù)分析2000，2010，2018年土壤保持強(qiáng)度與NDVI指數(shù)的空間相關(guān)性，并繪制LISA(Local Indicators of Spatial Association)圖，分析判斷兩者空間集聚性和特征性。LISA集聚圖依據(jù)評(píng)價(jià)單元與相鄰單元的Moran’sI指數(shù)平均值的關(guān)系，把集聚區(qū)域劃分為高高積聚、高低集聚、低高集聚、低低集聚和不顯著5種類型[22-23]。

3 結(jié)果與分析

3.1 贛南地區(qū)土地利用分布及其變化

林地是贛南地區(qū)主要覆蓋類型(2000年林地覆蓋度為74.40%，2010年為74.66%，2018年為76.20%)，其次為水田和旱地，其他土地利用類型占比均較少。在時(shí)間變化上，灌林地、疏林地、水田、旱地、水域和未利用土地面積處于減少趨勢(shì)，有林地、其他林地、草地、濕地、城鎮(zhèn)用地和農(nóng)村居民地面積呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，其中疏林地減少面積最高，其次是灌木林，未利用土地減少的面積最低；城鎮(zhèn)用地與農(nóng)村居民點(diǎn)面積增長(zhǎng)速率最大(表2)。隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人民對(duì)建設(shè)的需求增大和城市的急劇擴(kuò)展，用地量增加，城鎮(zhèn)用地面積的迅速擴(kuò)張，其中大多由低海拔低坡度的疏林地和水田旱地轉(zhuǎn)化而來(lái)；由于自然生長(zhǎng)，部分海拔和坡度較大的受人為活動(dòng)干擾比較小的灌木林和疏林地向有林地轉(zhuǎn)換。水田和旱地由于受到退耕還林還草政策的影響，向有林地和其他林地進(jìn)行了轉(zhuǎn)化；但2010—2018年之間，部分有林地退化向草地，人為干擾因素導(dǎo)致的毀林開墾、未批先占、少批多占的現(xiàn)象依然存在，使得有林地總面積減小。

表2 2000—2018年贛南地區(qū)不同土地利用類型面積變化

3.2 不同土地利用類型的土壤保持強(qiáng)度與土壤保持量

2018年贛南地區(qū)平均土壤保持強(qiáng)度為190.50 t/(hm2·a)，土壤保持總量為7.47×108t。有林地土壤保持強(qiáng)度為262.03 t/(hm2·a)，土壤保持總量為5.44×108t，均為所有地類中最高(表 3)，說(shuō)明有林地在土壤保持過(guò)程中起著重要作用。裸土地沒(méi)有任何水土保持措施和植被覆蓋，土壤保持強(qiáng)度最低。

表3 2000—2018年不同土地利用類型的土壤保持強(qiáng)度及土壤保持量變化

2000—2018年期間，贛南地區(qū)的各種土地利用類型土壤保持強(qiáng)度均有一定變化，其中疏林地下降了3.55 t/(hm2·a)，為2000年土壤保持強(qiáng)度的2.68%；其他林地下降了17.81 t/(hm2·a)，為2000年土壤保持強(qiáng)度的10.15%。研究區(qū)土壤保持總量變化不大，各種土地利用類型土壤保持總量變化均由面積變化引起。

3.3 不同海拔的土壤保持變化特征

基于ArcGIS 10.4中DEM高程分析，將贛南地區(qū)分為6個(gè)梯度，并與土壤保持強(qiáng)度柵格進(jìn)行疊加分析，得到研究區(qū)不同海拔的土壤保持強(qiáng)度分布情況(圖2)。隨著海拔的上升，土壤保持強(qiáng)度持續(xù)上升。其中在0—150 m的海拔高度范圍土壤保持強(qiáng)度為最低〔27.37 t/(hm2·a)〕，此后土壤保持強(qiáng)度不斷增長(zhǎng)，并在海拔處于1 000—1 500 m時(shí)達(dá)到最大值〔528.47 t/(hm2·a)〕，在海拔高于1 500 m后土壤保持強(qiáng)度降低。其中海拔150—300 m區(qū)域?yàn)橼M南地區(qū)總面積占比最大，為39.36%，其土壤保持量為1.66×108t/a，僅占總土壤保持量的22.27%；其次是300—500 m區(qū)域，面積占比為34.72%，土壤保持量為3.13×108t/a，占總土壤保持量的42.10%，為土壤保持量最大海拔區(qū)間。在海拔高度為300—500 m區(qū)域土壤保持效果為最好。在時(shí)間變化上，在0—150，150—300，300—500 m區(qū)間的土壤保持強(qiáng)度部分升高，在500—100，100—1 500，>1 500 m區(qū)間的土壤保持強(qiáng)度有部分降低，變化并不顯著。

圖2 基于海拔的土壤保持強(qiáng)度及平均土壤保持量變化

3.4 不同坡度的土壤保持變化特征

坡度可以直接影響土壤的抗雨滴擊打能力以及土壤保持強(qiáng)度，計(jì)算不同坡度的土壤保持強(qiáng)度，能夠清晰地反映贛南地區(qū)土壤保持強(qiáng)度的坡度分異規(guī)律[24]。根據(jù)土壤保持坡度等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)[25]，結(jié)合贛南地區(qū)實(shí)際情況，將研究區(qū)坡度分為6個(gè)等級(jí)：0°～5°為平坡，5°～15°為緩坡，15°～25°為斜坡，25°～40°為陡坡，40°～45°為急坡，45°以上為險(xiǎn)坡[26]。統(tǒng)計(jì)各等級(jí)坡度的土壤保持強(qiáng)度情況(圖3)，土壤保持強(qiáng)度隨著坡度增大而上升。在0°～5°之間，土壤保持強(qiáng)度為最低〔26.26 t/(hm2·a)〕，此后土壤保持強(qiáng)度隨坡度增加而快速增長(zhǎng)，并在坡度 > 45°時(shí)，土壤保持強(qiáng)度達(dá)到最高值〔787.39 t/(hm2·a)〕。其中坡度5°～15°區(qū)域其面積占總面積46.01%，土壤保持量占總量的35.82%；其次是0°～5°區(qū)域，其面積占總面積23.87%，土壤保持量占總量的3.29%，然后是15°～25°區(qū)域，其面積占比23.30%，土壤保持量占總量的41.37%。坡度范圍在15°～25°區(qū)域土壤保持效果最好。

圖3 基于坡度的土壤保持強(qiáng)度及平均土壤保持量變化

3.5 2000—2018年贛南地區(qū)各縣(市、區(qū))土壤保持時(shí)空分布

2000—2018年贛南地區(qū)土壤保持強(qiáng)度整體為增長(zhǎng)趨勢(shì)，2000年整個(gè)地區(qū)平均土壤保持強(qiáng)度為189.93 t/(hm2·a)，2010年為190.69 t/(hm2·a)，2018年為190.51 t/(hm2·a)。土壤保持強(qiáng)度空間集聚類型豐富(圖4)。

圖4 2000—2018年贛南地區(qū)土壤保持強(qiáng)度變化局部空間自相關(guān)LISA集聚特征

2000—2018年期間，贛南地區(qū)土壤保持強(qiáng)度高高集聚區(qū)分布在崇義縣、上猶縣、大余縣，土壤保持強(qiáng)度分別為332.21 t/(hm2·a)，266.58 t/(hm2·a)，226.00 t/(hm2·a)，表明這3個(gè)縣土壤保持強(qiáng)度較高并且具有較好的空間集聚性，林地占比分別為88.30%，76.5%，76.2%。高低集聚區(qū)由興國(guó)縣和寧都縣向整個(gè)研究區(qū)而轉(zhuǎn)變，表明贛南地區(qū)土壤保持強(qiáng)度在持續(xù)穩(wěn)步上升。低低集聚區(qū)主要分布在章貢區(qū)、南康區(qū)、信豐縣和瑞金市，土壤保持強(qiáng)度分別為88.61 t/(hm2·a)，94.54 t/(hm2·a)，117.46 t/(hm2·a)，169.32 t/(hm2·a)，林地占比分別為55.16%，59.5%，70.33%，75.60%。表明贛南地區(qū)各縣(市、區(qū))土壤保持強(qiáng)度與林地占比成強(qiáng)協(xié)同關(guān)系。

對(duì)于土壤保持總量， 2000—2010年龍南縣、于都縣、興國(guó)縣土壤保持量均為增長(zhǎng)趨勢(shì)，分別增長(zhǎng)了其土壤保持總量的2.55%，1.16%，0.83%；其余各縣(市、區(qū))升降效果不明顯。2010—2018年各縣(市、區(qū))土壤保持量均為降低趨勢(shì)，其中大余縣、章貢區(qū)降低趨勢(shì)較明顯，分別降低了其土壤保持總量的0.47%，0.35%。從整個(gè)時(shí)間跨度來(lái)看，贛南地區(qū)土壤保持總量呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，增長(zhǎng)了2000年土壤總量的0.30%，其中龍南縣、于都縣、興國(guó)縣上升趨勢(shì)較為明顯，分別為其土壤保持總量的2.52%，1.11%，0.85%。

3.6 土壤保持強(qiáng)度與NDVI空間相關(guān)性

通過(guò)ArcGIS 10.4和GeoDa軟件計(jì)算得到的土壤保持強(qiáng)度與NDVI全局自相關(guān)性數(shù)據(jù)(表 4)分析，2000—2018年贛南地區(qū)土壤保持強(qiáng)度與NDVI呈現(xiàn)顯著正相關(guān)。根據(jù)空間自相關(guān)理論，高高積聚區(qū)代表土壤保持強(qiáng)度高的區(qū)域，其周圍區(qū)域NDVI值也高，其他空間集聚類型含義與之類似。土壤保持強(qiáng)度與NDVI的局部空間集聚效應(yīng)與顯著性結(jié)果(圖5—6)顯示，2000—2018年贛南地區(qū)發(fā)生集聚效果的面積占比分別為54.43%，61.39%，62.73%，其中高高積聚區(qū)面積占比和變化均最大，由2000年的42.04%升至2018年的49.27%，其他4類集聚區(qū)變化不明顯。

表4 2000-2018年贛南地區(qū)土壤保持強(qiáng)度與 NDVI的Moran’s I指數(shù)及顯著性檢驗(yàn)結(jié)果

圖5 2000—2018年贛南地區(qū)土壤保持強(qiáng)度與NDVI局部空間自相關(guān)顯著性

圖6 2000—2018年贛南地區(qū)土壤保持強(qiáng)度與NDVI局部空間自相關(guān)LISA特征

贛南地區(qū)轄區(qū)面積廣，地形、土壤、降雨因子具有空間差異性，對(duì)土壤保持強(qiáng)度空間格局具有一定的控制作用，并且NDVI指數(shù)的空間差異性也導(dǎo)致土壤保持強(qiáng)度的空間分布不同。2000年高高集聚區(qū)主要分布在研究區(qū)南部和東部；2010年主要分布在研究區(qū)西部、南部和東部；2018年主要分布在研究區(qū)西部、南部和東部。2000—2018年增加了上猶縣、崇義縣、大余縣，且顯著性不斷增強(qiáng)，說(shuō)明2000—2018年上猶縣、崇義縣、大余縣植被覆蓋度和土壤保持強(qiáng)度同時(shí)提升，體現(xiàn)退耕還林還草任務(wù)和水土保持措施執(zhí)行效果較好。上猶縣、崇義縣、大余縣、安遠(yuǎn)縣、會(huì)昌縣、全南縣、龍南縣、定南縣、尋烏縣在2016年9月入選國(guó)家第一批重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)名單，生態(tài)基礎(chǔ)較好，為增強(qiáng)生態(tài)服務(wù)功能，構(gòu)建國(guó)家生態(tài)安全屏障提供重要支撐。高低集聚區(qū)主要分布在于都縣，表明該縣在NDVI值較低的情況下依然保持高土壤保持強(qiáng)度，于都縣雖然林地面積占比較小，但地勢(shì)平坦，水田旱地面積較大，導(dǎo)致土壤保持強(qiáng)度較高。低低集聚區(qū)在章貢區(qū)、贛縣區(qū)、南康區(qū)和其他縣(市、區(qū))的城區(qū)，這些區(qū)域多為人為干擾嚴(yán)重的低海拔低坡度高經(jīng)濟(jì)區(qū)域，植被覆蓋度和土壤保持強(qiáng)度較低。

4 討論與結(jié)論

4.1 討 論

2000—2018年贛南地區(qū)土壤保持強(qiáng)度和土壤保持量呈上升趨勢(shì)，與賈芳芳等[27]在贛江流域的研究結(jié)果基本一致。對(duì)海拔高程的土壤保持強(qiáng)度分析，土壤保持強(qiáng)度隨海拔高度變化先升高再降低。低海拔地區(qū)多為平原丘陵，易于城鎮(zhèn)化開發(fā)與利用，交通與經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)，市政建設(shè)較多，人為活動(dòng)較為嚴(yán)重且聚集，林地與草地面積分布較少，占比分別為29.77%和12.53%，植被覆蓋度較低，對(duì)于降雨的截留作用比較弱，土壤侵蝕比較嚴(yán)重，土壤保持強(qiáng)度較弱。隨著海拔的升高，城鎮(zhèn)化和人為活動(dòng)逐漸減少，植被覆蓋度、土層厚度、物種豐富度都隨之升高，在海拔500～1 000 m時(shí)林地占比達(dá)到92.80%，土壤保持強(qiáng)度與土壤保持量均較強(qiáng)。在海拔達(dá)到1 500 m以上，林地面積減少，草地面積增大，占比高達(dá)23.90%，土壤保持強(qiáng)度有所下降。

不同坡度上生態(tài)系統(tǒng)土壤保持功能受到不同因素影響，包括重力因素、地類因素、人為活動(dòng)影響等。坡度越大，坡面受斜坡重力切向分力影響隨之增加導(dǎo)致坡面土壤不穩(wěn)定性增加[28]，水土流失概率增大，導(dǎo)致土壤侵蝕越嚴(yán)重；但是隨著坡度變大，林地面積由44.29%上升到93.01%，植被冠層對(duì)降雨的截留能力和根系對(duì)土壤的固結(jié)能力也隨之增強(qiáng)[24]，使地表植被對(duì)土壤潛在侵蝕的阻力增強(qiáng)，土壤保持強(qiáng)度也隨之增強(qiáng)[10]。坡度越大，人為活動(dòng)越少，對(duì)土壤的破壞變小，最后土壤保持強(qiáng)度隨著坡度增大。在高坡度地區(qū)，生態(tài)系統(tǒng)具有多樣性，有助于遏制水土保持功能的退化。

由土壤保持強(qiáng)度的空間自相關(guān)分析表明，高低集聚區(qū)面積所占比例不斷擴(kuò)大，主要是中國(guó)在南方丘陵山地帶實(shí)施了各種生態(tài)保護(hù)工程措施，比如天然林保護(hù)工程、長(zhǎng)江長(zhǎng)治長(zhǎng)江上中游水土保持重點(diǎn)防治工程和退耕還林還草政策，使得贛南地區(qū)整體土壤保持強(qiáng)度有所提升。高高集聚區(qū)崇義、上猶、大余3個(gè)縣，大部分區(qū)域處于高海拔高坡度地區(qū)，屬于國(guó)家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)中的南嶺山地森林及生物多樣性生態(tài)功能區(qū)，是國(guó)家重要的生態(tài)安全屏障[29]，在水土保持重點(diǎn)建設(shè)工程的基礎(chǔ)上，實(shí)施了更為嚴(yán)格的管理制度，如嚴(yán)格控制開發(fā)強(qiáng)度、加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展引導(dǎo)、全面劃定生態(tài)紅線、加強(qiáng)生態(tài)功能評(píng)估、強(qiáng)化生態(tài)環(huán)境監(jiān)管、健全生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制等。低低集聚區(qū)的章貢區(qū)、南康區(qū)、信豐縣和瑞金市，地處海拔較低區(qū)域，地勢(shì)較為平坦，2018年在贛州市GDP排行分別為第一、第二 、第四和第九，說(shuō)明低低集聚區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展較好，但經(jīng)濟(jì)建設(shè)帶來(lái)的負(fù)面影響，如建設(shè)用地?cái)U(kuò)張明顯、占用草地與林地面積、植被結(jié)構(gòu)單一、土地利用度較高等，降低整體土壤保持強(qiáng)度。上述現(xiàn)象說(shuō)明各縣(市、區(qū))土壤保持強(qiáng)度與其所處的海拔和坡度分布具有一致性。2000—2018年贛南地區(qū)土壤保持強(qiáng)度與土壤保持總量均呈上升趨勢(shì)，其中2000—2010年龍南、于都、興國(guó)縣上升趨勢(shì)比較明顯。2005年龍南縣提出結(jié)合安全生產(chǎn)、礦山資源、新農(nóng)村建設(shè)、和諧創(chuàng)業(yè)、全縣創(chuàng)建文明公路、城市建設(shè)共“6個(gè)結(jié)合”抓水土流失整治并取得較好成效[30]。1998年以來(lái)，于都縣進(jìn)入水土保持重點(diǎn)治理第二階段，并在1999—2001年被列為國(guó)家生態(tài)環(huán)境建設(shè)縣，綜合治理取得顯著效果[31]。2000年起興國(guó)縣第二期水土流失國(guó)家重點(diǎn)治理工程項(xiàng)目實(shí)施，通過(guò)提升森林生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量及服務(wù)功能，提升山區(qū)水土流失治理綜合效益，遏制山區(qū)資源二次開發(fā)利用的水土流失風(fēng)險(xiǎn)，創(chuàng)建水土流失綜合治理信息化監(jiān)管平臺(tái)與決策支持系統(tǒng)，水土流失治理綜合效益逐步顯現(xiàn)[32]。

與傳統(tǒng)的數(shù)理相關(guān)分析相比，雙變量空間自相關(guān)分析對(duì)識(shí)別兩個(gè)地理要素在空間上的同向/異向分布特征，揭示其空間分布結(jié)構(gòu)具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)[33]。大多數(shù)研究中，NDVI值越高，土壤對(duì)于沉積物的截留作用越明顯，兩者具有比較大的關(guān)聯(lián)性[34-35]。本研究中土壤保持強(qiáng)度與NDVI具有較好的相關(guān)關(guān)系，LISA集聚圖在空間上驗(yàn)證了上述觀點(diǎn)，表明NDVI是土壤保持強(qiáng)度的重要影響因子。這與李理等[36]在淇河流域所做的研究結(jié)果保持一致，也有研究表明NDVI對(duì)土壤保持強(qiáng)度的影響較小[37]，與本研究中高低集聚區(qū)的于都縣結(jié)果一致。在NDVI值較低的情況下能夠保持較高的土壤把持強(qiáng)度，表明NDVI不是影響土壤保持強(qiáng)度的唯一因素。在未來(lái)研究中應(yīng)當(dāng)考慮更多因子對(duì)土壤保持強(qiáng)度的影響，例如GDP、降雨、人為干擾度、景觀破碎度等，并研究不同因子相互之間的影響和對(duì)土壤保持強(qiáng)度的影響。

本研究雖采用土地利用二級(jí)分類標(biāo)準(zhǔn)，但由于果園區(qū)分難度大，未能將臍橙林單獨(dú)分出，而是根據(jù)種植年限和郁閉度不同被劃分為疏林地和其他林地，二者土壤保持強(qiáng)度降低表明臍橙林土壤保持強(qiáng)度整體下降。贛南地區(qū)果園面積由2000年的1.01×105hm2增長(zhǎng)為2018年的1.65×105hm2，2018年臍橙林面積占果園總面積63.14%[3，38]，占疏林地和其他林地總面積的15.39%。大部分果園由于經(jīng)營(yíng)方式不同，疏于管理，沒(méi)有采取一定水土保持措施，在臍橙生長(zhǎng)過(guò)程中對(duì)果樹使用大量的肥料，將果樹周邊的覆蓋性草地與其他物種進(jìn)行鏟除，導(dǎo)致果園的物種單一，生物多樣性較差，土壤板結(jié)，降低植被攔截徑流和泥沙效果[39]。果園的土壤保持強(qiáng)度提升將是贛南地區(qū)水土保持未來(lái)主要研究方向之一。

為保證土壤保持強(qiáng)度與土壤保持量的穩(wěn)步提升，贛南地區(qū)應(yīng)當(dāng)在保護(hù)高海拔高坡度地區(qū)土壤保持強(qiáng)度同時(shí)，提高低海拔低坡度地區(qū)土壤保護(hù)措施，提高中低山區(qū)土地利用類型的空間變異性，而對(duì)于土壤保持強(qiáng)度較低的區(qū)域，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)水土保持措施，改良地形環(huán)境，鼓勵(lì)大量種林造草，修建攔蓄水工程，進(jìn)一步緩解贛南地區(qū)水土流失保證山區(qū)生態(tài)安全。

4.2 結(jié) 論

生態(tài)系統(tǒng)土壤保持功能對(duì)贛南地區(qū)生態(tài)平衡的維持具有重要意義，對(duì)加強(qiáng)贛南地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的管理和保護(hù)具有重要意義。本研究基于InVEST模型，從土地利用類型對(duì)土壤保持強(qiáng)度進(jìn)行橫向空間分析，從海拔、坡度對(duì)土壤保持強(qiáng)度進(jìn)行縱向空間分析，并利用Moran’sI指數(shù)對(duì)贛南地區(qū)2000—2018年土壤保持強(qiáng)度和土壤保持量進(jìn)行空間自相關(guān)分析。

(1) 2000—2018年贛南地區(qū)部分草地、水田、旱地轉(zhuǎn)化為林地，而低海拔低坡度的林地轉(zhuǎn)化為城鎮(zhèn)用地和農(nóng)村居民點(diǎn)。不同土地利用類型的土壤保持強(qiáng)度為：有林地>灌木林>其他林地>疏林地>中覆蓋度草地>高覆蓋度草地>低覆蓋度草地>旱地>其他建設(shè)用地>水田>湖泊>農(nóng)村居民點(diǎn)>水庫(kù)坑塘>城鎮(zhèn)用地>河渠>灘地>裸巖石質(zhì)地>裸土地。有林地的面積占比不斷提升，在2018年達(dá)到52.93%，土壤保持量占比達(dá)到73.92%，是贛南地區(qū)土壤保持總量提升的主要原因。

(2) 土壤保持強(qiáng)度隨海拔升高先升高后降低，隨坡度升高而一直增強(qiáng)。在0—150 m時(shí)土壤保持強(qiáng)度為27.37 t/(hm2·a)，在1 000—1 500 m處達(dá)到最大值528.47 t/(hm2·a)，隨后在>1 500 m時(shí)降為506.75 t/(hm2·a )。在0°～5°之間，土壤保持量為最低〔26.26 t/(hm2·a)〕，并在坡度>45°時(shí)，土壤保持量達(dá)到最高值〔787.39 t/(hm2·a)〕。

(3) 在時(shí)間分布上，贛南地區(qū)土壤保持強(qiáng)度增長(zhǎng)比較平緩，土壤保持強(qiáng)度由2000年的189.93 t/(hm2·a)增長(zhǎng)到2018年的190.50 t/(hm2·a)。在空間分布上，贛南地區(qū)土壤保持強(qiáng)度呈現(xiàn)四周高，中部低的分布格局，存在明顯的空間集聚現(xiàn)象。從局部空間相關(guān)性來(lái)看，崇義、上猶、大余縣呈現(xiàn)土壤保持強(qiáng)度高高集聚區(qū)，低低集聚區(qū)主要分布在信豐縣、南康區(qū)、章貢區(qū)、瑞金市。

(4) 從全局空間相關(guān)性結(jié)果看來(lái)，贛南地區(qū)土壤保持強(qiáng)度與NDVI之間存在正相關(guān)關(guān)系。局部相關(guān)性結(jié)果表明兩者存在極為顯著的空間集聚效應(yīng)，高高集聚的上猶、崇義、大余、安遠(yuǎn)、會(huì)昌、全南、龍南、定南、尋烏縣和低低集聚的章貢區(qū)、贛縣區(qū)、南康區(qū)能夠較好地驗(yàn)證兩者相關(guān)關(guān)系。