盧旭東,齊 實(shí),陳家東,郭建超,張 林,周 飄

(1.北京林業(yè)大學(xué)水土保持學(xué)院,北京 100083;2.海南省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司,海南 ?？?571100)

水土流失會(huì)造成土壤養(yǎng)分、有機(jī)質(zhì)、持水能力和滲透速率降低,威脅著生態(tài)系統(tǒng)平衡發(fā)展,已經(jīng)成為全球最為嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問題之一[1-2]。水土流失的影響因素主要包括降雨、土壤、植被、地形和人類活動(dòng),其中,降雨是誘發(fā)水土流失最根本的驅(qū)動(dòng)力[3]。降雨加劇水土流失的方式主要為雨滴擊濺和徑流剝蝕,因此,降雨時(shí)間、強(qiáng)度和雨型特征可直接影響水土流失發(fā)生的程度和風(fēng)險(xiǎn)。

降雨侵蝕力作為通用土壤流失方程(USLE)及其修正方程(RUSLE)中估算土壤侵蝕的重要參數(shù),是表征降雨侵蝕能力的直接指標(biāo),可用來定量反映降雨引發(fā)土壤侵蝕和水土流失的潛在風(fēng)險(xiǎn)[4-5]。降雨侵蝕力是基于侵蝕性降雨量由模型計(jì)算得到的,最初的計(jì)算模型由WISCHMEIER等[6]提出,模型計(jì)算公式為E·I30,其中,E為降雨動(dòng)能,MJ·hm-2;I30為最大30 min降雨強(qiáng)度,mm·h-1。該模型計(jì)算結(jié)果精度較高,但長序列降雨數(shù)據(jù)需求通常難以得到滿足,同時(shí)數(shù)據(jù)處理步驟較為繁瑣、耗時(shí)[7-8]。因此,在該模型的基礎(chǔ)上發(fā)展出不同時(shí)間尺度的簡易降雨侵蝕力模型[9-10],可利用氣象站常規(guī)觀測數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)降雨侵蝕力的計(jì)算。我國降雨侵蝕力研究從20世紀(jì)80年代開始,孫保平等[11]建立以年降雨量為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的多年平均降雨侵蝕力模型并在寧夏西吉縣成功應(yīng)用;黃炎和等[12]提出月雨量模型;章文波等[4]提出日雨量模型,該模型數(shù)據(jù)獲取的可行性得到大幅度提升,并簡化了降雨侵蝕力計(jì)算過程,同時(shí)相較于年、月雨量模型,又可以保證多年平均降雨侵蝕力及其季節(jié)分布的結(jié)果精度。

海南島位于中國最南端,地處熱帶,具有全年雨量豐富、雨季持續(xù)時(shí)間長和降雨強(qiáng)度大等氣候特點(diǎn),這些氣候因素加大了該地區(qū)水土流失潛在風(fēng)險(xiǎn)[13]。南渡江流域是海南島第一大流域,南渡江為海南省北部及東北部地區(qū)的生產(chǎn)和生活提供了主要水資源,同時(shí)上游徑流匯入的松濤水庫是海南西部重要的飲用水和農(nóng)業(yè)灌溉用水水源[14],該流域水土流失動(dòng)態(tài)變化直接關(guān)系著海南省北部、西部及東北部大部分地區(qū)水資源和水環(huán)境。鑒于此,利用南渡江流域及其鄰近13個(gè)氣象站1971—2020年逐日降雨數(shù)據(jù),采用Mann-Kendall非參數(shù)趨勢/突變檢驗(yàn)、小波周期分析和反距離加權(quán)插值等方法,分析南渡江流域降雨侵蝕力時(shí)空分布特征及其變化趨勢,為南渡江流域及其典型土壤侵蝕區(qū)風(fēng)險(xiǎn)性預(yù)測、評(píng)估及預(yù)警提供重要科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

南渡江流域(19°09′～19°55′ N、109°36′～110°34′ E)位于海南省中北部(圖1),流域總面積為5 333 km2,海拔范圍為2～1 379 m,平均海拔高度為116 m,地勢西南高東北低,這種地勢造就了南渡江河流呈現(xiàn)自西向東的走向。

圖1 南渡江流域地形及氣象站位置分布

流域地處熱帶北部邊緣,屬于熱帶季風(fēng)氣候區(qū),干濕兩季明顯,臺(tái)風(fēng)頻繁,降雨豐富,流域1971—2020年年均降水量為2 137 mm,雨季(5—10月)和旱季(11—翌年4月)降水量分別占81%和19%,南部地區(qū)降雨量多于北部地區(qū)[15]。流域干流南渡江豐水少沙,此外集水面積大于100 km2的支流有20條,包括15條一級(jí)支流和5條二級(jí)支流。流域土壤類型有13種,以麻黃砂土為主,其后依次為淡麻磚土、肉泥田和湖光巖焦灰土。流域內(nèi)植被覆蓋度高(覆蓋度≥75%),一旦被大規(guī)模開荒等人為擾動(dòng),熱帶雨林遭到破壞,容易造成水土流失加劇。

1.2 數(shù)據(jù)來源

氣象數(shù)據(jù)來源于海南省水文水資源勘測局提供的南渡江流域及其周邊13個(gè)氣象站點(diǎn)逐日降雨量數(shù)據(jù)。各氣象站點(diǎn)基本信息見表1。由于不同站點(diǎn)數(shù)據(jù)起始記錄時(shí)間不同,部分站點(diǎn)存在數(shù)據(jù)缺測情況,所有數(shù)據(jù)均遵循歐洲氣候評(píng)估數(shù)據(jù)集制作標(biāo)準(zhǔn)[16]進(jìn)行篩選:(1)數(shù)據(jù)時(shí)序不少于40 a;(2)單個(gè)站點(diǎn)缺失數(shù)據(jù)占比不超過10%;(3)每個(gè)站點(diǎn)每年缺失數(shù)據(jù)不超過20%或連續(xù)3個(gè)月。對(duì)于單個(gè)站點(diǎn)局部缺失數(shù)據(jù),采用臨近2個(gè)及以上站點(diǎn)觀測數(shù)據(jù)平均值進(jìn)行補(bǔ)值,以得到完整序列降雨數(shù)據(jù)。

表1 南渡江流域氣象站基本信息

1.3 研究方法

1.3.1降雨侵蝕力的計(jì)算

由于研究區(qū)缺少30 min高分辨率降雨數(shù)據(jù),因此選擇日降雨量模型[4]計(jì)算降雨侵蝕力,該模型已在中國的國家和地區(qū)尺度上得到廣泛應(yīng)用[17-18]。模型計(jì)算公式為

(1)

式(1)中,R半月,i為第i個(gè)半月內(nèi)降雨侵蝕力,MJ·mm·hm2·h-1·a-1;k為某半月內(nèi)侵蝕性降雨日數(shù),d;Pk為侵蝕性降雨量,即半月內(nèi)第k天≥12 mm的日雨量,mm;α、β為模型參數(shù),能夠反映不同區(qū)域降雨特征,利用日降雨資料進(jìn)行估算。

α=21.586β-7.189 1,

(2)

(3)

式(2)～(3)中,Pd,12為日雨量≥12 mm的日平均雨量,mm;Py,12為日雨量≥12 mm的年平均雨量,mm。通過統(tǒng)計(jì)各半月降雨侵蝕力可得到流域月降雨侵蝕力、年降雨侵蝕力和多年平均降雨侵蝕力。

1.3.2時(shí)間變化分析

采用Mann-Kendall法和小波分析2種方法對(duì)時(shí)間序列的趨勢變化、突變年份和周期變化進(jìn)行分析。

(1)Mann-Kendall法。該方法在分析時(shí)間序列的變化趨勢時(shí),可以確定時(shí)間序列(X1,X2,…,Xn)及變化趨勢是否顯著。對(duì)于任何要檢查的序列Xt(t=1,2,…,n),n為要檢查的序列長度。統(tǒng)計(jì)量S定義為

(4)

式(4)中,Xj和Xk為時(shí)間序列對(duì)應(yīng)的年份數(shù)據(jù);n為時(shí)間序列長度;sgn(Xj-Xk)為符號(hào)函數(shù)。當(dāng)Xj>Xk時(shí),sgn值為1;當(dāng)Xj

E(S)=0,

(5)

var(S)=n(n-1)(2n+5)/18。

(6)

式(5)～(6)中,E(S)為均值函數(shù);var(S)為方差函數(shù)。

標(biāo)準(zhǔn)化檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量Z計(jì)算公式為

(7)

在雙側(cè)檢驗(yàn)中,對(duì)于給定顯著性水平α,如果|Z|≥Z1-α/2,則原假設(shè)不可接受,滿足顯著性水平,序列呈顯著上升或下降趨勢。該研究α為0.05,即Z1-α/2=1.96。當(dāng)Z>0時(shí),呈現(xiàn)上升趨勢;當(dāng)Z<0時(shí),呈下降趨勢。Mann-Kendall檢驗(yàn)也可以通過正序列UF和逆序列UB統(tǒng)計(jì)量判斷突變開始時(shí)間,UF和UB曲線的交點(diǎn)即為突變時(shí)間點(diǎn)[19]。

(2)小波分析。小波分析是一種時(shí)域和頻域的分析方法,可以在時(shí)間變化上分析降雨侵蝕力的周期性變化規(guī)律。連續(xù)小波基本公式為

(8)

(9)

式(9)中,var(a)為小波方差。

小波方差隨a變化的過程被稱為小波方差圖,小波方差圖可以用來確定波動(dòng)的能量強(qiáng)度和時(shí)間尺度分布。因此,小波方差圖可以用來確定水文序列中的主時(shí)間尺度,即主周期。小波分析流程采用MATLAB計(jì)算小波系數(shù)和小波系數(shù)的實(shí)部,并繪制小波等值線圖和方差圖,由圖中豐枯的交替來判斷周期變化規(guī)律[20]。

1.3.3空間變化分析

空間變化分析主要采用反距離加權(quán)插值法進(jìn)行。反距離加權(quán)插值法的原理是彼此相近的事物相較于遠(yuǎn)處的事物更具有相似性。因此,在計(jì)算時(shí),距離觀測者較近的觀測物被賦予較大權(quán)重,較遠(yuǎn)的觀測物則相反。反距離加權(quán)插值法基本公式為

(10)

(11)

(12)

式(10)～(12)中,Ri為第i點(diǎn)降雨侵蝕力,MJ·mm·hm-2·h-1;Rj為第j個(gè)氣象站降雨侵蝕力計(jì)算值,MJ·mm·hm-2·h-1;n為氣象站點(diǎn)數(shù);λj為第j個(gè)氣象站的權(quán)重;p為指數(shù)值,該研究中其值為2;dji為點(diǎn)j與氣象站點(diǎn)i之間的距離,km。

采用ArcGIS 10.8對(duì)南渡江流域年侵蝕性降雨量和年降雨侵蝕力進(jìn)行空間插值,對(duì)得到的空間插值分布圖進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 降雨侵蝕力時(shí)間分布特征

2.1.1降雨侵蝕力年際分布

南渡江流域1971—2020年多年平均降雨侵蝕力為16 497.67 MJ·mm·hm-2·h-1。如圖2所示,50 a間,流域降雨侵蝕力最大值和最小值分別為23 692.14 和11 841.33 MJ·mm·hm-2·h-1,分別出現(xiàn)在2000和1983年;多年平均侵蝕性降雨量為1 692.41 mm,最大值為2 217.36 mm,最小值為1 392.67 mm,極值出現(xiàn)年份與降雨侵蝕力一致,這驗(yàn)證了侵蝕性降雨量對(duì)降雨侵蝕力的關(guān)鍵作用。

圖2 南渡江流域侵蝕性降雨量與降雨侵蝕力年際變化

降雨侵蝕力最大值為最小值的2.01倍,侵蝕性降雨量最大值為最小值的1.59倍,南渡江流域年降雨侵蝕力和年侵蝕性降雨量的變異系數(shù)分別為0.29和0.21,均屬于中等變異,但年降雨侵蝕力變異程度要大于年侵蝕性降雨量。這表明與侵蝕性降雨量相比,降雨侵蝕力在研究期間的年際變化更為劇烈。

圖2顯示,流域年降雨侵蝕力的變化趨勢與年侵蝕性降雨量大體一致。1971—2020年流域降雨侵蝕力表現(xiàn)為波動(dòng)上升變化趨勢,總體分為4個(gè)階段:1971—1983年為第1階段,降雨侵蝕力表現(xiàn)為波動(dòng)下降趨勢;1984—2001年為第2階段,降雨侵蝕力呈波動(dòng)上升趨勢;2002—2013年為第3階段,降雨侵蝕力在2005年發(fā)生陡降后,轉(zhuǎn)為上升趨勢,整體則呈波動(dòng)上升趨勢;2014—2020年為第4階段,降雨侵蝕力呈下降趨勢。

2.1.2降雨侵蝕力年內(nèi)分布

圖3顯示,南渡江流域降雨侵蝕力主要集中在7—9月,占全年降雨侵蝕力的51.26%;降雨侵蝕力最大值出現(xiàn)在8月,為2 789.75 MJ·mm·hm-2·h-1,占全年的17.20%;最小值出現(xiàn)在1月,為221.01MJ·mm·hm-2·h-1,僅占全年的1.36%,月季差異顯著。

圖3 南渡江流域月降雨侵蝕力分布

降雨侵蝕力季節(jié)分布變化見圖4。除春季(3—5月)降雨侵蝕力呈現(xiàn)下降變化趨勢外,夏季(6—8月)、秋季(9—11月)和冬季(12—翌年2月)均呈上升變化趨勢。降雨侵蝕力主要集中在夏季和秋季,夏季降雨侵蝕力最大,為6 877.23 MJ·mm·hm-2·h-1,占全年降雨侵蝕力的42.28%;冬季降雨侵蝕力最小,為406.76 MJ·mm·hm-2·h-1,占全年的2.50%。

圖4 南渡江流域降雨侵蝕力季節(jié)變化

2.2 降雨侵蝕力空間分布特征

2.2.1年降雨侵蝕力空間分布

各氣象站點(diǎn)年均降雨侵蝕力變化范圍為12 340.72～22 890.31 MJ·mm·hm-2·h-1,最大值出現(xiàn)在加報(bào)站,最小值出現(xiàn)在加來站,最大值為最小值的1.85倍,各站點(diǎn)降雨侵蝕力存在較大差異(圖5)。

圖5 南渡江流域各氣象站點(diǎn)多年平均降雨侵蝕力

利用南渡江流域1971—2020年平均侵蝕性降雨量和降雨侵蝕力數(shù)據(jù)進(jìn)行反距離加權(quán)插值得到流域年侵蝕性降雨量和降雨侵蝕力空間分布情況(圖6)。流域年降雨侵蝕力空間分布特征表現(xiàn)為從東南部和西南部的高值區(qū),向北部的低值區(qū)降低,整體呈從南向北逐漸降低趨勢,這與年侵蝕性降雨量分布規(guī)律一致。根據(jù)降雨侵蝕力大小可將南渡江流域大體分為3個(gè)區(qū)域:南部及東南部包括加報(bào)、大豐、南坤、大陸坡和塘尾站,降雨侵蝕力基本達(dá)到17 000 MJ·mm·hm-2·h-1以上;中部地區(qū)包括南豐、昆侖、定安和新德站,降雨侵蝕力大致分布在15 000～17 000 MJ·mm·hm-2·h-1;北部及西北部地區(qū)包括加來、加潭、美亭和龍?zhí)琳?降雨侵蝕力大致分布在15 000 MJ·mm·hm-2·h-1以下。

圖6 南渡江流域侵蝕性降雨量和降雨侵蝕力空間分布

2.2.2季節(jié)降雨侵蝕力空間分布

降雨侵蝕力在不同季節(jié)存在較大差異,對(duì)南渡江流域各季節(jié)降雨侵蝕力進(jìn)行空間特征分析。如圖7所示,各季節(jié)降雨侵蝕力空間分布整體與年降雨侵蝕力一致,呈現(xiàn)由南部向北部逐漸遞減的趨勢。其中,夏季降雨侵蝕力占全年比例最大,不同地區(qū)降雨侵蝕力變化范圍為5 049.13～10 706.87 MJ·mm·hm-2·h-1,降雨侵蝕力最高值出現(xiàn)在南部和東南部地區(qū),最低值為西北部地區(qū);秋季降雨侵蝕力占全年比例僅次于夏季,不同地區(qū)降雨侵蝕力范圍為3 765.97～9 058.60 MJ·mm·hm-2·h-1,極值區(qū)域分布與夏季一致;降雨侵蝕力全年占比最小的季節(jié)為冬季,降雨侵蝕力變化范圍為154.43～634.65 MJ·mm·hm-2·h-1,最高值在東南部地區(qū),最低值在西北部地區(qū)。

圖7 南渡江流域季節(jié)降雨侵蝕力空間分布

2.3 降雨侵蝕力變化特征

2.3.1降雨侵蝕力時(shí)間變化分析

由南渡江流域降雨侵蝕力小波分析結(jié)果(圖8)可知,研究區(qū)多年平均降雨侵蝕力在整個(gè)時(shí)間序列演化過程中,顯著存在4～7和28～33 a 2個(gè)變化周期,且在1971—2020年穩(wěn)定分布,具有全域性。小波方差圖峰值為降雨侵蝕力序列演變的周期值。如圖8所示,小波方差圖峰值分別為6和30 a,且30 a峰值最高,說明年均降雨侵蝕力序列在30 a左右周期震蕩最強(qiáng),因此,30 a為流域降雨侵蝕力主變化周期,且在主周期內(nèi)存在6 a的次變化周期。

圖8 基于小波分析的年降雨侵蝕力周期變化

由Mann-Kendall突變檢驗(yàn)結(jié)果(圖9)可知,降雨侵蝕力正序列UF和逆序列UB曲線在置信區(qū)間內(nèi)存在4個(gè)交點(diǎn),最早相交于1971—1972年,交點(diǎn)處UF>0,但UF和UB曲線交點(diǎn)均位于±1.96內(nèi),即|Z1-α/2|<1.96,未滿足0.05顯著性水平,表明降雨侵蝕力在研究期限內(nèi)未發(fā)生顯著突變。

圖9 年降雨侵蝕力Mann-Kendall突變分析

2.3.2降雨侵蝕力空間變化分析

通過對(duì)降雨侵蝕力變異系數(shù)CV值和Mann-Kendall統(tǒng)計(jì)量Z值進(jìn)行反距離加權(quán)插值,得到南渡江流域降雨侵蝕力年際變化特征參數(shù)的空間分布情況(圖10)。各氣象站變異系數(shù)范圍為0.24～0.43,地區(qū)差異比較明顯,北部地區(qū)變異系數(shù)相對(duì)較大,南部地區(qū)變異系數(shù)相對(duì)較小,整體呈現(xiàn)為由北向南逐步遞減趨勢。流域南部地區(qū)降雨量豐富,年侵蝕性降雨量穩(wěn)定,降雨侵蝕力年際變化相對(duì)較小,變異系數(shù)均小于0.28。由降雨侵蝕力Mann-Kendall統(tǒng)計(jì)量Z值分布可知,研究區(qū)除大豐、南豐和龍?zhí)琳窘涤昵治g力呈現(xiàn)降低趨勢外,其余站點(diǎn)均呈現(xiàn)上升趨勢,在呈上升趨勢的地區(qū)需要加強(qiáng)水土保持措施建設(shè),防止水土流失加劇。

圖10 南渡江流域降雨侵蝕力變異系數(shù)及Mann-Kendall Z值空間分布

2.4 不同地形區(qū)降雨侵蝕力變化

為進(jìn)一步分析地形對(duì)降雨侵蝕力的影響,根據(jù)南渡江流域地形特征將其劃分為東、北部平原區(qū)和西、南部山地區(qū)2大類地形區(qū)(以400 m海拔為劃分標(biāo)準(zhǔn)),并統(tǒng)計(jì)東、北部平原區(qū)和西、南部山地區(qū)降雨侵蝕力分布及其與侵蝕性降雨、經(jīng)緯度和海拔的相關(guān)關(guān)系(表2)。

表2 南渡江流域不同地形區(qū)降雨侵蝕力及其影響因素

如表2所示,西、南部山地區(qū)侵蝕性降雨量、降雨侵蝕力均高于東、北部平原區(qū);變異系數(shù)由高到低為東、北部平原區(qū)>全流域>西、南部山地區(qū),西、南部山地區(qū)降雨侵蝕力較東、北部平原區(qū)更加集中穩(wěn)定。東、北部平原區(qū)Z值為負(fù)數(shù),該區(qū)域降雨侵蝕力呈下降趨勢,西、南部山地區(qū)Z值為正數(shù),降雨侵蝕力呈上升趨勢,且西、南部山地區(qū)|Z|值比東、北部平原區(qū)大,說明其變化趨勢更為明顯。東、北部平原區(qū)和西、南部山地區(qū)降雨侵蝕力與侵蝕性降雨量和海拔均呈顯著正相關(guān),分別通過0.01和0.05顯著性檢驗(yàn);東、北部平原區(qū)和西、南部山地區(qū)降雨侵蝕力與經(jīng)度相關(guān)不明顯,與緯度存在一定相關(guān)性,相關(guān)系數(shù)分別為0.76和0.42,分別通過0.01和0.05顯著性檢驗(yàn)。

3 討論

降雨侵蝕力作為土壤侵蝕模型的關(guān)鍵參數(shù),量化降雨侵蝕力的時(shí)空分布及其變化對(duì)模型應(yīng)用以及準(zhǔn)確評(píng)估水土保持措施的效果和預(yù)警水土流失發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)至關(guān)重要[21]。筆者研究了1971—2020年南渡江流域降雨侵蝕力時(shí)空分布及其變化趨勢,發(fā)現(xiàn)南渡江流域年均降雨侵蝕力為16 497.67 MJ·mm·hm-2·h-1,參考文獻(xiàn)[22-23]分類標(biāo)準(zhǔn),屬于高降雨侵蝕力水平區(qū)域。南渡江流域降雨侵蝕力高于珠江流域[24]、贛江流域[25]和松花江流域[16]等諸多區(qū)域,主要原因在于各區(qū)域所在緯度和季風(fēng)帶不同。南渡江流域年內(nèi)降雨侵蝕力峰值出現(xiàn)在7—9月,這是由于流域?qū)儆跓釒П辈窟吘壍貐^(qū),受熱帶季風(fēng)氣候影響,夏、秋兩季臺(tái)風(fēng)、暴雨頻發(fā),造成侵蝕性降雨最為集中[13]。

1971—2020年流域降雨侵蝕力表現(xiàn)為波動(dòng)上升變化趨勢,這一結(jié)果與中國大陸降雨及降雨侵蝕力侵蝕力研究[21,26]中南部地區(qū)降雨侵蝕力變化趨勢保持一致。流域侵蝕性降雨量與降雨侵蝕力空間分布相似,這與涇河流域[27]和大汶河流域[28]的研究結(jié)果一致,進(jìn)一步說明侵蝕性降雨是影響降雨侵蝕力的關(guān)鍵因素。長期降雨侵蝕力數(shù)據(jù)是一項(xiàng)穩(wěn)定的環(huán)境指標(biāo),可以反映降雨侵蝕力未來情景,對(duì)水土保持和區(qū)域環(huán)境治理具有重要參考價(jià)值。

由于地理位置和降雨特征的差異,降雨侵蝕力在不同地形地貌區(qū)呈現(xiàn)出不同變化趨勢。許功偉等[28]對(duì)大汶河流域降雨侵蝕力時(shí)空變化的研究發(fā)現(xiàn),大汶河流域降雨侵蝕力與高程存在較強(qiáng)相關(guān)性,東、北部山地地區(qū)降雨侵蝕力顯著高于西、南部平原地區(qū);此外,王佳歡等[29]通過建立白洋淀流域降雨侵蝕力與地形地貌指標(biāo)的回歸方程,發(fā)現(xiàn)區(qū)域降雨侵蝕力與緯度、海拔呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,與經(jīng)度呈正相關(guān)關(guān)系。筆者研究中南渡江流域降雨侵蝕力與海拔相關(guān)性最高,其次為緯度,與其他地區(qū)存在差異,這可能是大氣環(huán)流和地理分布差異造成的影響。南渡江流域地貌差異較大,整體呈現(xiàn)西南高東北低的趨勢,熱帶季風(fēng)從東部由海洋吹向陸地,造成流域北部降雨侵蝕力由東向西逐漸減小,但流域南部地區(qū)由于地勢抬高,使得暖濕氣流上升,導(dǎo)致降雨量和降雨侵蝕力增加,同時(shí)這一地區(qū)地形起伏大,水土流失風(fēng)險(xiǎn)更大,應(yīng)加強(qiáng)西、南山地區(qū)水土流失預(yù)防和治理。

降雨侵蝕力反映降雨對(duì)土壤侵蝕的潛在能力,但其值大小并不直接表示該地區(qū)水土流失強(qiáng)度大小,因?yàn)槿藶橐蛩?、土壤質(zhì)地和植被因素均影響著水土流失的發(fā)生。南渡江流域處于熱帶島嶼,臺(tái)風(fēng)和暴雨的頻繁發(fā)生也是導(dǎo)致土壤流失的主要因素[13],因此,需要關(guān)注氣候變化條件下暴雨事件增多,進(jìn)而導(dǎo)致降雨侵蝕力高值頻現(xiàn)[30],這會(huì)進(jìn)一步增加區(qū)域水土流失發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。此外,受研究區(qū)降雨數(shù)據(jù)限制,筆者選擇日降雨侵蝕力模型進(jìn)行計(jì)算,在今后研究中,可以考慮加強(qiáng)對(duì)數(shù)據(jù)的收集及整理,提高數(shù)據(jù)精度,利用降雨強(qiáng)度、降雨動(dòng)能等數(shù)據(jù)對(duì)研究區(qū)降雨侵蝕力進(jìn)行更深入對(duì)比研究。

4 結(jié)論

(1)南渡江流域1971—2020年年均降雨侵蝕力范圍為11 841.33～23 692.14 MJ·mm·hm-2·h-1,均值為16 497.67 MJ·mm·hm-2·h-1,降雨侵蝕力存在30 a的主變化周期,在主周期內(nèi)存在6 a的次變化周期,研究期內(nèi)降雨侵蝕力未發(fā)生顯著突變,與侵蝕性降雨量相比,降雨侵蝕力年際變化更為劇烈。

(2)南渡江流域降雨侵蝕力在7、8和9月最為突出,占比分別為14.59%、17.20%和15.22%,這3個(gè)月降雨侵蝕力分布集中且穩(wěn)定;4個(gè)季節(jié)中,除春季外,夏季、秋季和冬季降雨侵蝕力均呈上升變化趨勢。

(3)南渡江流域降雨侵蝕力空間分布特征與侵蝕性降雨量分布特征基本一致,呈現(xiàn)自南部區(qū)域向北部區(qū)域逐步遞減的趨勢;降雨侵蝕力高值和低值中心均分別與侵蝕性降雨量高值和低值中心基本吻合,各站點(diǎn)降雨侵蝕力變化趨勢存在明顯變異,空間上整體呈現(xiàn)從由南向北逐步遞減的趨勢。

(4)南渡江流域降雨侵蝕力與侵蝕性降雨量、海拔呈顯著正相關(guān),且分別通過0.01和0.05顯著性檢驗(yàn);降雨侵蝕力與經(jīng)度相關(guān)性不明顯,與緯度存在一定相關(guān)性,相關(guān)系數(shù)分別為0.76和0.42,且分別通過0.01和0.05顯著性檢驗(yàn)。