南汀河流域土壤侵蝕的時空分異

顧治家, 白致威, 段興武,2, 丁劍宏, 馮德泰, 師小寧, 韓 絮

(1.云南大學(xué) 國際河流與生態(tài)安全研究院, 云南 昆明 650091;2.云南省國際河流與跨境生態(tài)安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 云南 昆明 650091; 3.云南省水利水電科學(xué)研究院, 云南 昆明 650228)

南汀河流域土壤侵蝕的時空分異

顧治家1, 白致威3, 段興武1,2, 丁劍宏3, 馮德泰1, 師小寧1, 韓 絮1

(1.云南大學(xué) 國際河流與生態(tài)安全研究院, 云南 昆明 650091;2.云南省國際河流與跨境生態(tài)安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 云南 昆明 650091; 3.云南省水利水電科學(xué)研究院, 云南 昆明 650228)

[目的] 分析南汀河流域坡面土壤侵蝕的時空分異特征,為流域水土保持和邊疆生態(tài)環(huán)境建設(shè)提供科學(xué)參考。[方法] 基于通用土壤流失方程(USLE),運(yùn)用RS和GIS技術(shù)計(jì)算南汀河流域1990,2000及2010年3個時段的土壤侵蝕模數(shù)。[結(jié)果] 3個時段內(nèi)研究區(qū)侵蝕模數(shù)呈現(xiàn)先升后降的趨勢,年均侵蝕模數(shù)從24.75 t/(hm2·a)升到30.05 t/(hm2·a),然后降為25.87 t/(hm2·a)。3個時段內(nèi),流域內(nèi)強(qiáng)烈侵蝕及其以上的侵蝕面積僅占總侵蝕面積的19.94%,但對流域總侵蝕量的貢獻(xiàn)高達(dá)73.56%。1990—2000年,強(qiáng)烈及強(qiáng)烈以下侵蝕面積減少了1 059.85 km2,強(qiáng)烈侵蝕以上的侵蝕面積則增加了112.29 km2;2000—2010年,微度侵蝕面積有小幅增加,其余侵蝕等級的侵蝕面積都有所下降。當(dāng)坡度小于20°時,侵蝕模數(shù)隨著坡度的增加而增加,坡度超過20°后,侵蝕模數(shù)有降低的趨勢;從海拔上看,高侵蝕模數(shù)區(qū)域主要位于海拔500～2 000 m范圍。 [結(jié)論] 流域內(nèi)的土壤侵蝕治理已初見成效,但在局部地區(qū),土壤侵蝕仍有加劇現(xiàn)象。

土壤侵蝕; 時空分異; USLE; 國際河流; 跨境影響

土壤侵蝕是指地球表面的土壤及其母質(zhì)在水力、風(fēng)力、凍融、重力等外力作用及人為影響下發(fā)生的各種破壞、分離、搬運(yùn)和沉積的現(xiàn)象[1]。然而人類在開發(fā)利用土壤資源過程中存在許多諸如砍伐森林和過度放牧等不合理行為，導(dǎo)致加速土壤侵蝕的發(fā)生[2]。土壤侵蝕可導(dǎo)致土壤貧瘠、土地生產(chǎn)力下降，同時，隨水土流失進(jìn)入水體的化學(xué)污染物可危害水體環(huán)境，乃至食品安全。土壤侵蝕是限制當(dāng)今人類生存與發(fā)展的全球性環(huán)境災(zāi)害之一，嚴(yán)重制約著全球社會經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，是當(dāng)今全球變化研究的重要組成部分[3]。中國是世界上水土流失最為嚴(yán)重的國家之一[4]，全國第4次土壤侵蝕普查(第一次全國水利普查)資料顯示，中國土壤侵蝕總面積為2.93×106km2，占普查范圍總面積的31.12%，其中水力侵蝕面積為1.29×106km2。

無論是土壤侵蝕防治還是河流泥沙管理，都需要一個能預(yù)測和評價(jià)土壤侵蝕量的工具，來預(yù)防和避免土地退化及河流污染等一系列不良影響的發(fā)生，這個工具就是土壤侵蝕模型[1]。19世紀(jì)初以來，世界各國集中大量人力和物力進(jìn)行坡面侵蝕模擬的相關(guān)研究，先后開發(fā)了USLE，RUSLE，WEPP，LISEM以及SWAT等侵蝕模型[4-5]。其中USLE模型最具代表性，該模型包括了影響土壤侵蝕的主要因素、模型形式統(tǒng)一、構(gòu)建模型的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)豐富、可信度高，因此在世界范圍得到了廣泛地應(yīng)用[2]。國內(nèi)學(xué)者對USLE在中國的應(yīng)用也開展了廣泛的研究和驗(yàn)證，尤其是在降水較為豐富、水蝕較為嚴(yán)重的南方地區(qū)得到推廣，USLE被用于福建省、廣東省、海南省的土壤流失預(yù)報(bào)，九龍江流域、東江流域、鄱陽湖流域的土壤侵蝕量的估算，以及中國西南的滇東北地區(qū)、洱海流域、滇池流域和瀾滄江流域的土壤侵蝕研究[6-9]。這些研究成果不僅為區(qū)域水土流失的防治，流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)以及水土資源的合理開發(fā)與保護(hù)提供了重要的參考和科學(xué)依據(jù)，而且也證明了USLE模型在南方地區(qū)的適用性。

西南地區(qū)地形條件復(fù)雜，氣候類型多樣，是中國水土流失最嚴(yán)重的區(qū)域之一，水土流失面積達(dá)4.72×105km2，水土流失率高達(dá)41.94%[10]。西南地區(qū)發(fā)育著中國多條重要的國際河流，這些河流的泥沙含量變化會對下游國家河流生態(tài)乃至洪泛平原農(nóng)業(yè)發(fā)展等帶來一系列的影響，受到國際社會的廣泛關(guān)注。南汀河是中國西南地區(qū)一條重要的國際河流，由于南汀河流域耕地坡度大、降水量豐富且相對集中，加之缺乏相應(yīng)的保護(hù)性耕作措施，水土流失嚴(yán)重。劇烈的土壤侵蝕導(dǎo)致流域內(nèi)可耕地資源減少、土壤肥力降低、河流環(huán)境惡化，嚴(yán)重影響著區(qū)域糧食生產(chǎn)安全和社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。此外，水土流失引起的泥沙淤積，河床抬高等環(huán)境問題，給下游緬甸國帶來了諸多不利影響。但由于地理位置偏遠(yuǎn)、通行困難、社會經(jīng)濟(jì)嚴(yán)重滯后以及基礎(chǔ)資料數(shù)據(jù)缺乏，南汀河流域的坡面侵蝕特征及時空分異方面等問題尚不清楚。

本文基于USLE模型估算南汀河流域1990，2000以及2010年3個時段的土壤侵蝕量，分析該區(qū)域土壤侵蝕變化特征，以期為區(qū)域水土保持和邊疆生態(tài)環(huán)境建設(shè)提供科學(xué)參考。

1 研究區(qū)概況

南汀河位于中國西南橫斷山區(qū)，發(fā)源于云南省臨滄市臨翔區(qū)博尚鎮(zhèn)，于耿馬縣清水河出境，匯入緬甸的薩爾溫江，流域面積9.17×103km2。該河為橫斷山脈中斷怒江水系左岸的一級支流，國內(nèi)部分河道長約264.2 km，總落差2 100 m，平均比降為3.8‰，其干流河谷區(qū)的地理位置為98°41′—100°14′E，23°18′—24°20′N，流經(jīng)臨滄、云縣、永德、鎮(zhèn)康、耿馬、滄源這6個縣。該流域?qū)賮啛釒У途暽降丶撅L(fēng)氣候，立體氣候顯著，年均溫18.2℃，降水量變化在920～1 420 mm。土壤類型以赤紅壤和紅壤為主，質(zhì)地主要為壤土，表層土松軟，地質(zhì)構(gòu)造破碎，抗侵蝕能力差。南汀河上游植被稀少且破壞嚴(yán)重，部分村社有林地占有率不到5%，下游森林覆蓋率達(dá)46.7%，植被保護(hù)相對完好。該流域可耕地少，后備資源匱乏，陡坡種植和毀林開荒現(xiàn)象較為突出[11]。

2 USLE模型及各因子值的計(jì)算

2.1 土壤侵蝕模型及其數(shù)據(jù)來源

本研究所采用的土壤侵蝕模型是通用土壤流失方程USLE：

A=R×K×LS×C×P

(1)式中：A——單位面積上時間和空間平均的土壤流失量〔t/(hm2·a)〕；R——降雨侵蝕力因子〔MJ·mm/(hm2·h·a)〕；K——土壤可蝕性因子〔(t·hm·h)/(hm·MJ·mm)〕； LS——坡度坡長因子；C——作物覆蓋與管理因子；P——土壤保持措施因子。

本研究所使用的數(shù)據(jù)包括：南汀河流域及其周邊各氣象站點(diǎn)(共16個)1960—2010年的降雨資料來源于云南省各縣氣象局的逐日降水?dāng)?shù)據(jù)；基于項(xiàng)目組在第2次土壤普查成果基礎(chǔ)上構(gòu)建的云南省1∶100萬土壤數(shù)據(jù)庫[12]，結(jié)合南汀河流域野外實(shí)地調(diào)查并采集典型土壤樣本，進(jìn)行室內(nèi)測定土壤機(jī)械組成和有機(jī)質(zhì)含量；根據(jù)1∶5萬地形圖獲得南汀河流域30 m分辨率的數(shù)字高程圖(DEM)，數(shù)據(jù)來源于國際科學(xué)數(shù)據(jù)共享平臺http:∥srtm.datamirror.csdb.cn/；選用1990，2000和2010年3—4月過境的LandsatTM/ETM+遙感影像(無云)，空間分辨率為30 m×30 m。

在ArcGIS中將各因子圖層統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為30 m×30 m的柵格數(shù)據(jù)，運(yùn)用柵格計(jì)算器對各因子圖層進(jìn)行連乘，得到研究區(qū)土壤侵蝕強(qiáng)度分布圖。

2.2 USLE各因子的確定

2.2.1 土壤可蝕性因子(K) 土壤可蝕性反映土壤承受侵蝕動力剝蝕和搬運(yùn)的敏感性，屬于土壤侵蝕過程中土體抵抗力。影響土壤可蝕性因子大小的因素有：土壤質(zhì)地、土壤結(jié)構(gòu)、緊實(shí)度、土壤滲透率和含水率及黏土礦物性質(zhì)等[1]。本研究收集研究區(qū)第2次土壤普查典型剖面40個，對其中位置描述準(zhǔn)確，代表性突出的33個典型剖面進(jìn)行了野外調(diào)查和土壤樣本采集，測定機(jī)械組成和有機(jī)質(zhì)含量等土壤理化指標(biāo)15項(xiàng)、共獲取土壤參數(shù)2 000余個。結(jié)合全國1∶100萬土壤圖，構(gòu)建了研究區(qū)土壤數(shù)據(jù)庫。利用Wischmeier等[13]建立的土壤可蝕性K值的計(jì)算公式計(jì)算了流域內(nèi)12個土壤類型的可蝕性K值。研究區(qū)內(nèi)赤紅壤、紅壤和棕壤居多，抗侵蝕能力差，整個流域平均土壤可蝕性K值為0.03 (t·hm2·h)/(hm2·MJ·mm)。

公式如下：

K= 〔2.1×10-4M1.14(12-OM)+

3.25(S-2)+2.5(P-3)〕/100

(2)

式中：M=N1(100-N2)或者M(jìn)=N1(N3+N4)；N1——粒徑在0.002～0.1 mm之間的土壤顆粒含量百分比；N2——粒徑<0.002 mm的土壤黏粒含量百分比；N3——粒徑0.002～0.05 mm的土壤粉砂含量百分比；N4——粒徑0.05～2 mm的土壤顆粒含量百分比； OM——土壤有機(jī)質(zhì)含量(%)；S——土壤結(jié)構(gòu)系數(shù)。

2.2.2 降雨侵蝕力因子(R) 降雨侵蝕力是降水及其產(chǎn)生的徑流所具有的引起土壤侵蝕的潛在能力，該指標(biāo)與雨量、雨強(qiáng)有關(guān)。由于降雨過程資料難以獲得，國內(nèi)外學(xué)者提出了各種基于日、月以及年的降雨量R的簡易算式[14-15]。研究表明由于年、月降雨資料相對粗略，R值估算精度不高，相比之下，日雨量能夠提供更為豐富的降雨特征信息，降雨侵蝕力估算精度可靠，因而得到廣泛的應(yīng)用[16]。本文利用章文波等基于日降雨數(shù)據(jù)的簡易算式來估算南汀河流域的降雨侵蝕力，公式如下：

(3)

式中：M——某半月時段的降雨侵蝕力〔(MJ·mm)/(hm2·h·a)〕；Pj——半月時段內(nèi)第j日侵蝕性降雨(侵蝕性降雨標(biāo)準(zhǔn)≥12 mm)；k——半月時段內(nèi)的天數(shù)(d)；α，β——簡易模型參數(shù)。

(4)

α=21.586β-7.189 1

(5)

式中：Pd12——日雨量≥12 mm的日均雨量(mm)；Py12——日雨量≥12 mm的全年平均雨量(mm)。

依據(jù)南汀河流域及其周邊地區(qū)16個氣象站點(diǎn)1960—2010年的日降雨資料，用算式(3)—(5)計(jì)算1990，2000以及2010年的降雨侵蝕力，在ArcGIS中插值生成南汀河流域降雨侵蝕力空間分布圖。1990年降雨侵蝕力變化于4 009.08～5 868.43 (MJ·mm)/(hm2·h·a)，均值為4 729.89 (MJ·mm)/(hm2·h·a)；2000年降雨侵蝕力變化于4 137.44～5 844.48 (MJ·mm)/(hm2·h·a)，均值為4 773.34 (MJ·mm)/(hm2·h·a)；2010年降雨侵蝕力變化于4 153.07～5 898.51 (MJ·mm)/(hm2·h·a)，均值為4 784.41 (MJ·mm)/(hm2·h·a)。由此可見，研究時段內(nèi)降雨侵蝕力未發(fā)生顯著變化。

2.2.3 坡度因子和坡長度因子(S，L) 坡度因子S和坡長因子L通常為侵蝕動力的加速因子，是度量地形對土壤侵蝕影響的指標(biāo)。在USLE中，地形因子LS是在相同條件下，單位面積坡面侵蝕量與標(biāo)準(zhǔn)小區(qū)侵蝕量比值。中國研究者對該因子進(jìn)行了廣泛的研究，根據(jù)各地的地形地貌特征，提出了不同的算式。本文依據(jù)南汀河流域的地形地貌，采用劉寶元等[1]的研究結(jié)果進(jìn)行計(jì)算：

(6)

(7)

式中：L——坡長因子；λ——像元坡長(m)；m——坡長指數(shù)。

(8)

式中：S——坡度因子；θ——坡度(°)。

在ArcGIS支持下基于研究區(qū)域的DEM提取坡長λ，采用以上式子得到地形因子分布圖。

2.2.4 植被覆蓋與管理因子(C)C因子是指一定條件下有植被覆蓋或?qū)嵤┨镩g管理的土地土壤流失總量與同等條件下實(shí)施清耕的連續(xù)休閑地土壤流失總量的比值，為無量綱數(shù)，介于0～1。C因子和植被覆蓋度密切相關(guān)，利用研究區(qū)域所對應(yīng)年份的LandsatTM/ETM+遙感影像，在ENVI支持下計(jì)算生成NDVI分布圖?；谙裨帜Ｐ陀?jì)算植被覆蓋度，結(jié)合土地利用類型，根據(jù)蔡崇法等[17]提出的公式來算C值，在ArcGIS支持下生成南汀河流域C值時空分布圖。研究時段內(nèi)C值由1990年的0.07降為2000年的0.06再降為2010年的0.04，呈下降的趨勢。C值計(jì)算公式如下：

(9)

式中：C——植被覆蓋與管理因子；c——植被覆蓋度(%)。

2.2.5 水土保持措施因子 水土保持措施因子P是指特定水土保持措施下的土壤流失量與相應(yīng)未實(shí)施該措施的順坡種植時的土壤流失量之比，反映植被的管理措施差異引起的土壤流失量差別，其范圍在0～1。通過對研究區(qū)不同時段遙感影像的土地利用解譯，得到流域各時段的土地利用圖。由于客觀條件的限制，研究區(qū)沒有設(shè)置試驗(yàn)小區(qū)，p值的確定借鑒已有研究成果及相近區(qū)域的研究[18-19](表1)。研究時段內(nèi)p值由1990年的0.75升為2000年的0.76再升為2010年的0.83，呈上升的趨勢。

表1 南汀河流域土地利用及管理因子p值

3 結(jié)果與分析

本研究通過對比不同時段內(nèi)土壤侵蝕各因子的變化，發(fā)現(xiàn)在研究時段內(nèi)降雨侵蝕力未發(fā)生明顯變化；植被覆蓋度呈上升趨勢，這有利于抑制流域內(nèi)的土壤侵蝕。草地面積未發(fā)生明顯的變化；有林地從1990年的1 872.66 km2降為2010年的1 680.94 km2；灌木林地由925.14 km2增為1 138.28 km2；坡耕地持續(xù)增加，由1990年的1 121.64 km2增為2010年的1 443.22 km2；人造地表則由13.79 km2增加到39.11 km2。在時間尺度上，研究區(qū)土壤侵蝕主要受地表植被覆蓋以及人類對土地資源開發(fā)利用方式的影響；在空間尺度上，由各因子復(fù)雜的空間分異決定了土壤侵蝕空間分布的復(fù)雜性。

3.1 土壤侵蝕量的時空分異

基于USLE各模型參數(shù)的提取，計(jì)算了南汀河流域各時段土壤侵蝕模數(shù)及其侵蝕量，根據(jù)水利部頒布的侵蝕強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)確定土壤侵蝕分級指標(biāo)[20]，將南汀河流域土壤侵蝕強(qiáng)度劃分為6個等級，得到南汀河流域土壤侵蝕強(qiáng)度分級圖(附圖5)。

結(jié)果表明，在1990—2010年的21 a間，年均侵蝕模數(shù)從1990年的24.75 t/(hm2·a)升為2000年的30.05 t/(hm2·a)，然后降為2010年的25.87 t/(hm2·a)(表2)。相應(yīng)的年侵蝕量從1.52×107t升為1.85×107t，再降為1.59×107t。這說明90年代至今南汀河流域的侵蝕狀況呈現(xiàn)加劇到好轉(zhuǎn)的變化趨勢，尤其是從2000年以來流域的侵蝕狀況明顯好轉(zhuǎn)，這得益于1994年開始的南汀河流域大規(guī)模治理，以及在南汀河干流河谷區(qū)水土保持規(guī)劃的推動下，2006—2009年用了4 a的時間通過坡改梯、營造水土保持林、保土耕作以及自然修復(fù)等措施治理水土流失面積734.37 km2。

表2 南汀河流域各年份的侵蝕強(qiáng)度等級及其面積

從本研究結(jié)果看，這些水土保持措施在5～10 a后取到了顯著的水保效應(yīng)。1987和1999年的云南省2次土壤侵蝕遙感調(diào)查顯示，怒江流域的年平均侵蝕模數(shù)分別為12.63，12.90 t/(hm2·a)，南汀河流域作為怒江流域的一個子流域要明顯高于其平均水平，可見南汀河流域是怒江流域潛在的泥沙貢獻(xiàn)源區(qū)。從不同侵蝕等級的變化來看(表2)，研究區(qū)的平均侵蝕強(qiáng)度屬于中度，中度及其以下侵蝕面積占總侵蝕面積的80.06%。自1990—2010年，強(qiáng)烈及其以下侵蝕面積減少1 059.85 km2，極強(qiáng)烈和劇烈的侵蝕面積增加達(dá)112.29 km2；自2000—2010年，微度侵蝕面積有小幅增加，其余侵蝕等級的侵蝕面積都有所下降。說明該地區(qū)的大規(guī)模治理已初見成效，但存在著非強(qiáng)烈侵蝕向強(qiáng)烈侵蝕的轉(zhuǎn)換，土壤侵蝕有“局部加劇”的現(xiàn)象。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，流域內(nèi)強(qiáng)烈侵蝕及其以上的侵蝕面積僅占總侵蝕面積的19.94%，但對流域總侵蝕量的貢獻(xiàn)高達(dá)73.56%，因此該區(qū)的治理工作仍處于關(guān)鍵性階段。

3.2 地形坡度及海拔對土壤侵蝕的影響

地形起伏是影響土壤侵蝕的重要環(huán)境因子，流域內(nèi)海拔和坡度變化明顯，地形因子對土壤侵蝕的影響至關(guān)重要。分析流域內(nèi)不同坡度下的土壤侵蝕模數(shù)發(fā)現(xiàn)，隨著坡度的增大，年均侵蝕模數(shù)先增大后減小(表3)。自1990—2010年，坡度在20°以下的土壤侵蝕模數(shù)有所增大，20°以上的土壤侵蝕模數(shù)有所減少。這一方面是因?yàn)檠芯繀^(qū)坡度大的地方多分布林地，另一方面是因?yàn)槟贤『恿饔驈?0世紀(jì)90年代中后期開始的退耕還林及封山育林治理的成效。侵蝕面積和侵蝕量隨著坡度的增大而增大，從1990—2010年坡度為5°以上的侵蝕面積有所減少，但各個坡度等級的侵蝕面積比例無明顯變化。坡度小于10°的區(qū)域占流域總侵蝕面積的8.16%～10.89%，對侵蝕量的貢獻(xiàn)率為10.16%～10.99%。坡度在10°～25°的區(qū)域占總侵蝕面積的47.52%～48.19%，對侵蝕量的貢獻(xiàn)率為49.09%～53.68%。坡度大于25°的區(qū)域占總侵蝕面積的40.92%～44.32%，對侵蝕量的貢獻(xiàn)率為35.62%～39.91%。此外，研究區(qū)10°～25°的區(qū)域約占流域面積的47%，受人類活動影響較大的坡耕地分布面積比例約為51%(表4)，可見，對研究區(qū)侵蝕量和侵蝕面積貢獻(xiàn)最大的是坡度在10°～25°的區(qū)域。

表3 南汀河流域不同坡度的侵蝕統(tǒng)計(jì)

表4 南汀河流域坡耕地的分布面積比例

南汀河流域最高海拔為3 503 m，最低則為450 m，平均海拔為1 528 m。不同海拔的土壤侵蝕模數(shù)及其侵蝕面積如表5所示。除2010年外，其余年份在海拔低于500 m的地區(qū)侵蝕模數(shù)都低于其他海拔區(qū)域，這是因?yàn)檠芯繀^(qū)低海拔地區(qū)多為河流階地或河漫灘，地勢低平，侵蝕量較低，2010年前后南汀河下游低海拔山地多被開懇種植橡膠林，導(dǎo)致了這一時段侵蝕模數(shù)的增加。在海拔大于500 m的區(qū)域，除1990年時段在大于2 500 m海拔地區(qū)外，侵蝕模數(shù)都有隨著海拔的增加而降低的趨勢。年均侵蝕模數(shù)在海拔為500～2 000 m之間為最大，在該海拔范圍土地面積占78.52%，占總侵蝕面積的79%～81.41%，對流域總侵蝕量的貢獻(xiàn)高達(dá)79.91%～89.62%，這是因?yàn)檠芯繀^(qū)坡耕地多分布在500～2 000 m的中低海拔地區(qū)(表4)，隨著海拔的增加，坡度加大，種植難度加大，同時政策禁止開墾，從而降低了侵蝕模數(shù)。

侵蝕面積隨海拔的變化趨勢總體與侵蝕模數(shù)相似，區(qū)別僅在3個時段的侵蝕面積多集中在1 000～2 000 m海拔間的區(qū)域，除受土地利用隨海拔的分布影響外，這主要與研究區(qū)不同海拔的分布面積有關(guān)系，研究區(qū)60%面積的土地都分布在1 000～2 000 m(表5)，本底值高，從而影響了侵蝕面積的總體分布規(guī)律。

可見，研究區(qū)500～2 000 m間的中低海拔地區(qū)，坡耕地分布廣，侵蝕模數(shù)和侵蝕面積較大，是控制流域水土流失應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的區(qū)域。

表5 南汀河流域不同海拔區(qū)域的侵蝕量統(tǒng)計(jì)

4 結(jié) 論

(1) 在1990—2010年的21 a間，南訂河流域年均侵蝕模數(shù)從24.75 t/(hm2·a)升為30.05 t/(hm2·a)，然后降為25.87 t/(hm2·a)。相應(yīng)的年侵蝕量從1.52×107t升為1.85×107t，再降為1.59×107t。流域平均侵蝕強(qiáng)度屬于中度，從2000—2010年，微度侵蝕面積有小幅增加，其余侵蝕等級的侵蝕面積都有所下降。說明該地區(qū)的大規(guī)模治理已初見成效，但存在著非強(qiáng)烈侵蝕向強(qiáng)烈侵蝕的轉(zhuǎn)換，土壤侵蝕有“局部加劇”的現(xiàn)象，該區(qū)的治理工作仍處于關(guān)鍵性階段。

(2) 自1990—2010年，南汀河流域土壤侵蝕模數(shù)隨著坡度的遞增呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢，坡度在20°以下的土壤侵蝕模數(shù)隨坡度增加而增加，20°以上的土壤侵蝕模數(shù)有降低的趨勢，結(jié)合不同坡度面積分布比例結(jié)果，10°～25°的坡度范圍是研究區(qū)重點(diǎn)水土保持區(qū)域。

(3) 南汀河流域年均侵蝕模數(shù)和侵蝕面積都有隨海拔的升高先增大后減小的趨勢。研究區(qū)500～2 000 m間的中低海拔地區(qū)，坡耕地分布廣，侵蝕模數(shù)和侵蝕面積較大，是控制流域水土流失應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的區(qū)域。

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Spatial and Temporal Variations of Soil Erosion in Nanting River Basin

GU Zhijia1, BAI Zhiwei3, DUAN Xingwu1,2, DING Jianhong3, FENG Detai1, SHI Xiaoning1, HAN Xu1

(1.InstituteofInternationalRiversandEco-security,YunnanUniversity,Kunming,Yunnan650091,China; 2.YunnanKeyLabofInternationalRiversandTransboundaryEco-security,Kunming,Yunnan650091,China; 3.YunnanInstituteofWaterResourcesandHydropowerResearch,Kunming,Yunnan650228,China)

[Objective] We aimed to analyze the spatial and temporal variations of soil erosion in Nanting river basin in order to provide the scientific basis for soil and water conservation and frontier ecological environment construction. [Methods] Based on the universal soil loss equation(USLE), RS and GIS technologies were applied to estimate the soil erosion modulus in Nanting river basin in 1990, 2000 and 2010. [Results] Erosion modulus showed an initial increasing trend and followed by a decreasing trend during the study period. The average annual erosion modulus increased from 24.75 t/(hm2·a) in 1990 to 30.05 t/(hm2·a) in 2000, and then decreased to 25.87 t/(hm2·a) in 2000. Although the intensive and extreme intensive erosions only accounted for 19.94% of the total erosion area, they contributed as much as 73.56% of the total amount of erosion in the study area. From 1990 to 2000, the moderate and light erosion areas were reduced by 1 059.85 km2, while the extreme intensive erosion areas were increased by 112.29 km2. From 2000 to 2010, the erosion areas for all erosion intensities were decreased, except for the light erosion. The erosion modulus increased with the increase of slope when the slope was less than 20°, while it decreased with the increase of slope when the slope was more than 20°. High erosion modulus was mainly distributed in 500～2 000 m. [Conclusion] Soil erosion control has achieved initial success in Nanting river basin, although intensified soil erosion still occurs in local areas.

soil erosion; spatial and temporal variation; USLE; international rivers; transboundary effects

2015-02-21

2015-04-24

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“元江干熱河谷區(qū)侵蝕對土壤生產(chǎn)力影響的定量研究”(41101267); 國家科技支撐計(jì)劃課題(2013BAB06B03); 云南省水利廳水利科技計(jì)劃項(xiàng)目“高原紅壤坡耕地容許土壤流失量計(jì)算方法的構(gòu)建及應(yīng)用”; 喜馬拉雅地區(qū)氣候變化適應(yīng)性研究計(jì)劃(HICAP)

顧治家(1987—),男(漢族),河南省洛陽市人,碩士研究生,研究方向?yàn)橥寥狼治g。 E-mail:guzhijia2008@163.com。

段興武(1981—),男(漢族),云南省玉溪市人,博士,副研究員,主要從事土壤侵蝕與土地退化研究。 E-mail:xwduan@ynu.edu.cn。

A

1000-288X(2015)05-0334-06

S157