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1、舒城縣土壤侵蝕量及其空間分布狀況分析 　　土壤侵蝕是指土壤或成土母質(zhì)在外力作用下被破壞剝蝕、搬運(yùn)和沉積的過程。土壤侵蝕不僅破壞土壤資源,降低土壤肥力和質(zhì)量,破壞水利、交通工程設(shè)施,而且會(huì)導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境的惡化,是世界范圍內(nèi)重要的環(huán)境問題之一,嚴(yán)重威脅人類的生存和發(fā)展。 　　土壤侵蝕模型是監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)土壤侵蝕的重要工具。通 用 土 壤 流 失 方 程 (The Universal SoilLoss Equation,簡(jiǎn)稱USLE)是美國(guó)農(nóng)業(yè)部 (US-DA)于20世紀(jì)中葉開發(fā)的一個(gè)主要用于估算坡地土壤流失量與其主要影響因子間定量關(guān)系的侵蝕數(shù)學(xué)模型,基于大

2、量小區(qū)觀測(cè)資料和人工模擬降雨試驗(yàn)資料建立了著名的通用土壤流失方程。 　　20世紀(jì)80年代以后,國(guó)外的專家學(xué)者對(duì)通用土壤流失方程不斷進(jìn)行修正,使模型得到了完善。與其他模型相比,如ANGPS等,USLE結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單,適 用廣,數(shù)據(jù)易獲取,實(shí)用性強(qiáng),在世界范圍內(nèi)都得到了廣泛應(yīng)用。因此,USLE在定量評(píng)價(jià)土壤侵蝕強(qiáng)度、土地資源合理利用和水土保持規(guī)劃等方面具有重要的作用。我國(guó)學(xué)者在上個(gè)世紀(jì)80年代,利用USLE模型與本國(guó)實(shí)際相結(jié)合,取得了重要的成果。本文依據(jù)USLE和國(guó)內(nèi)學(xué)者針對(duì)中國(guó)各區(qū)域?qū)嶋H提出的修正意見,對(duì)舒城縣土壤侵蝕影響各因子值的算式算法進(jìn)行率定,建立舒城縣土壤水蝕模型,旨在探求舒城縣土壤侵

3、蝕量及其空間分布狀況,為舒城縣經(jīng)濟(jì)發(fā)展及土地利用規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。 　　1 研究區(qū)概況 　　舒城縣隸屬于我國(guó)安徽省六安市,位于安徽省中部、大別山東麓、巢湖之濱、江淮之間,東靠廬江縣,南與桐城市、潛山縣為鄰,西與岳西縣、霍山縣相接,北與省會(huì)合肥相倚,瀕長(zhǎng)江黃金水道,東臨全國(guó)五大淡水湖之一的巢湖。屬于亞熱帶溫潤(rùn)性季風(fēng) 氣 候 區(qū),年 平 均 氣 溫15.6℃,降 雨 量1100mm,無霜期224d。地理坐標(biāo)界于北緯3101′~3134′、東經(jīng)11626′~11715′之間,全縣呈橄欖形,南北寬49km,東西長(zhǎng)86km,轄區(qū)國(guó)土面積2092km2。

4、地理概貌為西高東低,西南為大別山余脈,最高點(diǎn)萬佛山峰海拔1539m。山地面積約占全縣52%,中部是丘陵崗區(qū);丘陵面積約占全縣20%;東部屬?zèng)_積平原,最低點(diǎn)舒三海拔7m?？h內(nèi)主要河流有9條,其中杭埠河和豐樂河為兩大骨干河流。大小水庫62座,其中有以世界第一大人工土壩而名聞遐邇的龍河口水庫(萬佛湖)。人口分布特點(diǎn)呈現(xiàn)西部稀疏東部密集,經(jīng)濟(jì)狀況為西部困難東部繁榮,自然格局呈現(xiàn)為五山一水二分田,二分道路及莊園,是一個(gè)山、丘、圩兼?zhèn)?集山區(qū)、庫區(qū)、老區(qū)、貧困區(qū)為一體的縣份。 　　2 資料來源及研究方法 　　2.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 　　數(shù)據(jù)來源包括舒城縣1∶25萬數(shù)字高程模型(DEM)、土壤類型分布圖、土

5、地利用圖、逐月降雨數(shù)據(jù)等。其中DEM數(shù)據(jù)由安徽省自然災(zāi)害過程與防控研究省級(jí)實(shí)驗(yàn)室(Anhui Key Laboratory ofNatural Disaster Process and Prevention)提供并分析得到(圖1);土壤類型分布圖取自安徽省土壤類型數(shù)據(jù)庫(2010年);降雨數(shù)據(jù)由國(guó)家氣象資料室提供(站號(hào):58316),時(shí)間段為1981-2010年?！緢D略】　　　　2.2 土壤流失方程及因子確定 　　土壤流失方程。將眾多影響土壤侵蝕速率的互相聯(lián)系的物理和管理因素歸納為六個(gè)主要的因子,這些因子在不同地區(qū)的值可以數(shù)量化表示。通用土壤流失方程為:A =R&K&L&S&C&P (1)式

6、中:A為單位面積上的土壤侵蝕量;R為降雨侵蝕力因子,即降雨侵蝕力指數(shù)的數(shù)值再加上表示因融雪或外加水量而產(chǎn)生的徑流因子;K為土壤可蝕性因子,即在標(biāo)準(zhǔn)單位上測(cè)得的特定土壤在單位降雨侵蝕力作用下的土壤流失速率;L為坡長(zhǎng)因子,即在其它條件相同的情況下,某一長(zhǎng)度的坡面上的土壤流失量與標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)坡面上的流失量的比值;S為坡度因子,即在其它條件相同的情況下,某一坡度的坡面上的土壤流失量與標(biāo)準(zhǔn)坡度的坡面上流失量的比值;C為植被覆蓋管理因子,即在一定的覆蓋和管理措施下,一定面積土地上的土壤流失量與采取連續(xù)清耕、休閑處理的相同面積土地上的流失量的比值;P為水土保持措施因子。 　　2.2.1 降雨侵蝕力因子 　　R

7、降雨量的大小及降水形式與土壤的侵蝕程度有著密切的聯(lián)系,降雨侵蝕力因子R是評(píng)價(jià)降雨對(duì)土壤侵蝕作用的大小程度,反映降雨對(duì)土壤潛在的侵蝕能力。 　　R難以直接測(cè)量,多數(shù)情況下采用降雨量參數(shù)來估計(jì)。吳素業(yè)采用1984-1992年安徽省岳西縣水土保持科學(xué)試驗(yàn)站的降雨觀測(cè)數(shù)據(jù),建立了降雨量與土壤侵蝕力因子R之間的相互關(guān)系,得到大別山區(qū)降雨侵蝕力的簡(jiǎn)化公式:【2】　　　　式中:R為年降雨侵蝕力;Pi為當(dāng)月降雨總量。 　　因舒城縣與岳西縣毗鄰,研究區(qū)域大部屬大別山區(qū),故此次研究R因子計(jì)算方法采用吳素業(yè)的研 究 結(jié) 果,多 年 平 均 降 水 量 按 世 界 氣 象 組 織(WMO)規(guī) 定 為30年 降 水

8、 平 均 值,選 取 舒 城 縣1981-2010年共30a的降雨數(shù)據(jù),代入公式(2)分別計(jì) 算 得 到 每 年 降 雨 侵 蝕 力 值 (表1),R值 在138.80~730.63之間,平均值為337.39J&m-2。【表1】　　　　2.2.2 土壤可蝕性因子K　　　　土壤可蝕性是一種復(fù)雜的土壤特性,土壤可蝕性因子是在標(biāo)準(zhǔn)單位上測(cè)得的特定土壤在單位降雨侵蝕力作用下的土壤流失速率,是較長(zhǎng)時(shí)間段內(nèi)土壤在雨滴擊濺、徑流沖刷,或者兩者共同作用下,被分散、搬運(yùn)難易程度的平均反映。 　　K值的大小直接反映了土壤及土壤坡面對(duì)各種水蝕作用過程的敏感程度,影響K因子大小的原因是多方面的,其中土壤顆粒的組成與

9、有機(jī)質(zhì)的含量是最重要的影響因素,土壤質(zhì)地越細(xì)或越粗,K值越低,相反質(zhì)地適中的土壤K值較高。安徽省土壤類型數(shù)據(jù)庫提供了省內(nèi)各種不同試驗(yàn)條件下土壤類型數(shù)據(jù),在獲取舒城縣土壤可蝕性因子K值過程中,參照梁音、史學(xué)正對(duì)我國(guó)中東部丘陵地區(qū)土壤可蝕性的研究成果。由安徽省土壤類型數(shù)據(jù)庫提供了不同質(zhì)地土壤的K值,本研究通過對(duì)土壤類型圖進(jìn)行數(shù)字化,得到舒城縣土壤可蝕性因子K值分布圖(圖2)?！緢D略】　　　　2.2.3 坡度坡長(zhǎng)因子LS　　　　地形對(duì)土壤侵蝕的影響用坡長(zhǎng)L和坡度S表示。隨著坡長(zhǎng)增加,坡度越陡,徑流能量也越大,對(duì)坡面的沖刷就越嚴(yán)重,侵蝕量也越大。在USLE和RUSLE中,美 國(guó) 規(guī) 定 的 標(biāo) 準(zhǔn) 小

10、 區(qū) 為 坡 度 為9%,坡長(zhǎng)22.1m,小區(qū)寬2m,且連續(xù)保持順坡作清耕裸露休閑狀態(tài)。坡長(zhǎng)因子L指在其他條件相同的情況下,任意坡長(zhǎng)下的單位面積土壤流失量與標(biāo)準(zhǔn)小區(qū)坡長(zhǎng)單位面積土壤流失量的比值。用于獲得坡長(zhǎng)因子的小區(qū)資料表明,坡長(zhǎng)為λ(m)坡地上的平均侵蝕量,并按如下公式變化:L =(λ/22.1)m(3)式中,22.1是USLE中22.1m的標(biāo)準(zhǔn)小區(qū)的坡長(zhǎng),λ是由DEM提取出來的水平投影坡長(zhǎng)/m,m是坡度指數(shù)。坡度因子S指在其他條件相同的情況下,任意坡度下的單位面積土壤流失量與標(biāo)準(zhǔn)小區(qū)坡度單位面積土壤流失量的比值。土壤侵蝕隨坡度的增加而增加,且增加速率加快。但土壤流失量并不是隨著坡度的增大而

11、無限增大。舒城縣地形復(fù)雜,山地、丘陵面積占研究區(qū)域的一半以上,因此本研究基于已經(jīng)數(shù)字化的舒城縣DEM,采用分段的方法考慮坡度對(duì)土壤侵蝕的影響。緩坡上選用McCool等研究的坡度公式,陡坡上采用劉寶元等的研究結(jié)果,具體如下(公式4):【4】　　　　式中,S為坡度因子,θ為由DEM提取的坡度值/。研究區(qū)坡度坡長(zhǎng)因子LS分布圖(圖3)?！緢D略】 　　2.2.4 植被覆蓋管理因子C和水土保持措施因子P　　　　植被覆蓋管理因子C是在相同的土壤質(zhì)地、相同的坡度和相同的降水條件下,某種特定作物和植被情況下土壤流失總量與實(shí)施清耕后連續(xù)休閑地土壤流失總量的比值。有關(guān)植被覆蓋管理因子對(duì)土壤侵蝕的影響

12、,國(guó)內(nèi)的研究成果基本上限于估算主要植被類型C的平均值,很少考慮到不同的耕作條件,耕種方式等管理措施對(duì)于C值的影響。參考蔡崇法等通過坡面產(chǎn)沙量與植被覆蓋度相關(guān)關(guān)系的研究成果,結(jié)合安徽省土地利用及農(nóng)作物經(jīng)營(yíng)的實(shí)際調(diào)查情況,得出研究區(qū)域的植被覆蓋管理因子(表2)。【表2】 　　水土保持措施因子P是指實(shí)行特定保護(hù)措施后的土壤流失總量與未實(shí)施保護(hù)措施前,相應(yīng)區(qū)域順坡耕作時(shí)的土壤流失量的比值,為無量綱數(shù),其數(shù)值一般介于0.15~1.00之間(表2)?！　　　?.3 土壤侵蝕量計(jì)算　　　　使用ArcGIS軟件對(duì)通用土壤流失方程(A =R&K&L&S&C&P)中降雨侵蝕力因子R,植被覆蓋管理因子C及水土保持

13、措施因子P,土壤可蝕性因子K的柵格圖層及坡度坡長(zhǎng)因子LS的柵格圖層,進(jìn)行疊加分析,得到研究區(qū)域2010年土壤流失狀況柵格圖(圖4)。 　　3 結(jié)果與分析 　　根據(jù)2010年舒城縣土地利用狀況,研究區(qū)土壤侵蝕不同等級(jí)的面積及面積比、侵蝕量及侵蝕量比例,如表3。從表3統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可得,舒城縣多年平均土壤侵蝕量為60.585×104t&a-1,土 壤 侵 蝕 模 數(shù) 為303.89t&km-2;微度侵蝕區(qū)域面積最大,占區(qū)域侵蝕面積的65.95%,其 次 是 輕 度 侵 蝕,面 積 為670.17km2,占總面積的32.03%,近98%的區(qū)域?yàn)檩p度以下侵蝕,2.02%的區(qū)域?qū)儆谥卸然蛑卸纫?/p>

14、上侵蝕,劇烈侵蝕的區(qū)域僅為0.02%?？傮w上看,舒城縣土壤侵蝕狀況為輕度侵蝕,空間分布呈明顯的塊狀分布。東北平原地區(qū)如杭埠鎮(zhèn)、千人橋鎮(zhèn)、柏林鄉(xiāng)等區(qū)域,土地利用類型以農(nóng)耕地為主,土壤侵蝕量小于2t&hm-2&a-1,屬于微度侵蝕;西南部丘陵地帶,如曉天鎮(zhèn)、河棚鎮(zhèn)等,土壤侵蝕強(qiáng)度在2~50t&hm-2&a-1,屬于輕度和中度侵蝕區(qū)域;土壤強(qiáng)烈侵蝕區(qū)域50~80t&hm-2&a-1和極強(qiáng)烈侵蝕區(qū)域80~150t&hm-2&a-1分布在中部丘陵地帶和低山區(qū),如湯池鎮(zhèn)、張母橋等鄉(xiāng)鎮(zhèn),呈帶狀分布;劇烈侵蝕區(qū)域集中分布在龍河口水庫西南部臨近區(qū)域。 　　4 討論與結(jié)論 　　綜合以上分析結(jié)果表明,舒城縣20

15、10年土壤侵蝕屬于輕度侵蝕,侵蝕結(jié)果呈現(xiàn)塊狀分布的特征,但中部地區(qū)的龍河口水庫由于人口密度大,加之近幾年對(duì)于水庫的修建,導(dǎo)致農(nóng)耕面積減少,大量開墾陡坡作為農(nóng)用田,侵蝕狀況較為嚴(yán)重;中南部地區(qū)地勢(shì)陡峭,年降雨量較大,水蝕性強(qiáng),所以土壤侵蝕狀況劇烈。建議通過清除水庫淤塞,大面積退耕還林,減少在陡坡區(qū)域農(nóng)耕面積進(jìn)行水土保持工作,進(jìn)一步減小土壤侵蝕嚴(yán)重程度?！　　　⒖嘉墨I(xiàn)　　　　[1]張有全,宮輝力,趙文吉,等.基于GIS和USLE的密云縣土壤侵蝕評(píng)價(jià)及空間特征研究[J].水土保持研究,2007,14(3):358-362.　　[2]Young R A,Onstad C A,Bosch D D.AG

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