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      基于遙感和GIS的黃土高原西吉縣土壤侵蝕評價

      2017-02-21 19:34:45李雷蘇廣旭康廷祥周子淵
      科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2016年36期
      關(guān)鍵詞:西吉縣土壤侵蝕水土保持

      李雷++蘇廣旭++康廷祥++周子淵+++徐景東++蘇怡寧

      摘 要:以寧夏回族自治區(qū)固原市西吉縣為研究區(qū)域,使用通用水土流失方程計算了西吉縣土壤侵蝕強度,并分析了不同坡度和不同土地利用中的土壤侵蝕。結(jié)果表明,西吉縣土壤侵蝕多發(fā)在8~25°的坡地,坡耕地和草地是土壤侵蝕的主要發(fā)生區(qū)域,建議加大坡改梯建設(shè),維護舊梯田,在草地或有稀少灌木的荒坡草地中種植灌木。

      關(guān)鍵詞:水土保持;土壤侵蝕;通用水土流失方程;西吉縣

      我國是世界上水土流失最為嚴重的國家之一,嚴重的水土流失,不僅破壞水土資源,惡化生態(tài)環(huán)境,加劇自然災(zāi)害,而且嚴重制約我國經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展。通過RS、GIS技術(shù),可以在較短周期獲取現(xiàn)時性強的定性和定量區(qū)域土壤侵蝕強度信息,從而為水土流失治理工作提供決策依據(jù)。

      本研究基于全國水土流失動態(tài)監(jiān)測與公告項目,選取祖厲河渭河上游重點治理區(qū)寧夏回族自治區(qū)固原市西吉縣作為研究區(qū)域,通過RS、GIS結(jié)合外業(yè)實地調(diào)查,并利用通用水土流失方程對該區(qū)域土壤侵蝕強度進行了評價。

      1 研究區(qū)域概況

      西吉縣隸屬于寧夏回族自治區(qū)南部,六盤山西麓。地處東經(jīng)105°20′-106°04′,北緯35°35′-6°14′,屬黃土高原干旱丘陵區(qū),地勢南低北高,海拔1688-2633m,總面積3129平方公里。西吉縣地處黃土高原中心地帶,地勢南低,北、東、西漸次增高,東西長67km,南北寬74km。平均海拔2400m,分葫蘆河川道平原區(qū)、西南部黃土丘陵溝壑區(qū)和東北部土石山區(qū)三個地貌類型。境內(nèi)有葫蘆河、清水河、祖厲河三條水系,均屬季節(jié)性河流。地下水儲量估算為7564萬m3/年?,F(xiàn)轄3鎮(zhèn)16鄉(xiāng),296個行政村,4個居委會,總?cè)丝?1.1萬人,其中農(nóng)業(yè)人口46萬人,占90%,回族29萬人,占56.8%,是寧夏人口第一大縣、少數(shù)民族聚居縣和國家、自治區(qū)扶貧開發(fā)重點縣。

      2 研究方法

      2.1 模型選取

      研究選用經(jīng)驗土壤侵蝕強度評價模型通用水土流失方程USLE作為定量研究西吉縣土壤侵蝕的模型,具體表述為(式(1)):

      A=f·R·K·S·L·C·P(1)

      式中:A代表土壤侵蝕量(t/km2·a);R為降雨侵蝕力因子;K表征土壤的可蝕性因子;S和L分別為表征地形特征的坡度和坡長因子;C和P分別是作物覆蓋-管理因子及采取的控制侵蝕措施因子;f使A 的單位(因R、K 使用美制單位)轉(zhuǎn)換為的常數(shù),其值為224.2。

      2.2 降雨侵蝕力因子

      本研究采用Wischmeier經(jīng)驗公式(式(2)),該公式既考慮年降水總量,又考慮降水的年內(nèi)分布:

      (2)

      式中:Pi-各月平均降雨量;P-年平均降雨量。

      本研究中收集了西吉縣30年月平均降雨量,如表1所示:

      將表1數(shù)據(jù)代入公式進行計算,得出西吉縣R值為53.2921。

      2.3 土壤可侵蝕性因子

      通過查詢中國土壤數(shù)據(jù)庫,得到西吉縣各種土壤的成分含量,并通過計算得到土壤可侵蝕性K值,并將值賦至西吉縣土壤類型分布圖。

      2.4 地形因子

      2.5 植被覆蓋因子和水土保持因子

      研究中對采用2014年6-9月的資源3號測繪衛(wèi)星影像作為遙感信息源,通過人機交互解譯判讀了西吉縣的土地利用分類,并使用e-cognition軟件結(jié)合該區(qū)域多光譜影像和NDVI對植被圖層中不同植被覆蓋度進行劃分;之后將野外實地調(diào)查的500多個植被解譯標志點與NDVI建立回歸關(guān)系,得到研究區(qū)域的植被覆蓋度圖。

      植被覆蓋因子采用蔡崇法(2000)提出的植被覆蓋度與C因子的方程(式(10)),該方法簡單,含義明確,適合通過遙感手段在大范圍內(nèi)應(yīng)用:

      (10)

      式中:C-植被覆蓋因子,c-植被覆蓋度

      水土保持措施因子P,是指特定保持措施下的土壤流失量,與未實施保持措施之前,相應(yīng)地塊順坡耕作時的土壤流失量之比值。根據(jù)西吉縣土地利用及農(nóng)田經(jīng)營情況實際調(diào)查并結(jié)合已有研究結(jié)果確定研究區(qū)P值,對水土保持措施因子P賦值,如表2。

      3 結(jié)果與分析

      3.1 西吉縣土壤侵蝕強度分級統(tǒng)計表

      經(jīng)過地圖代數(shù)運算并按照中華人民共和國行業(yè)標準SL190-960《土壤侵蝕分類分級標準》對研究區(qū)域土壤侵蝕量分級,得到西吉縣土壤侵蝕強度圖(圖1)和分級侵蝕面積統(tǒng)計表(表3),結(jié)合圖表易知,微度侵蝕面積占53.03%,輕度及以上土壤侵蝕面積占47.97%,水土流失情況較為嚴重。土壤侵蝕強度空間分布由西南部黃土溝壑丘陵區(qū)、東北土石山區(qū)、葫蘆河川道平原區(qū)依次減弱。

      3.2 不同坡度下土壤侵蝕強度統(tǒng)計與分析

      按照土壤侵蝕分類分級標準,對西吉縣不同坡度的土壤侵蝕強度面積進行了統(tǒng)計,如表4,因微度侵蝕面積較大,影響柱狀對比圖示意效果,故予移除。結(jié)合圖表可以看出,除微度侵蝕外,8~25°的面積占土壤侵蝕面積的79.4%,屬于土壤侵蝕集中區(qū)域。

      3.3 不同土地利用下土壤侵蝕強度統(tǒng)計

      結(jié)合土地利用類型水土保持效力,將土地利用分類三級類歸并至二級類,如表5,并對不同土地利用類型的土壤侵蝕強度進行分類統(tǒng)計得到表5和圖??梢钥闯銎赂睾筒莸卣既h面積的32.25%,占所有土壤侵蝕的65%。

      4 結(jié)束語

      結(jié)合西吉縣土壤侵蝕強度、坡度、土地利用、實地調(diào)查等情況綜合分析,西吉縣土壤侵蝕較為嚴重,土壤侵蝕主要分布在8~25°的坡地上,土地利用類型中以坡耕地與草地所占的比重大。

      建議在水土保持治理工作中,重點治理西南部土壤侵蝕集中的區(qū)域,加大坡改梯建設(shè),維護舊梯田,在草地或有稀少灌木的荒坡草地中更多種植灌木。

      參考文獻

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      [3]符素華,劉寶元,周貴云,等.坡長坡度因子計算工具[J].中國水土保持科學(xué),2015,05:105-110.

      [4]解蕾,袁春,周偉,等.RS 和GIS 技術(shù)在汾河水庫上游土壤侵蝕動態(tài)監(jiān)測中的應(yīng)用[J].資源與產(chǎn)業(yè),2008,04:112-115.

      [5]蔡崇法,丁樹文,史志華,等.應(yīng)用USLE模型與地理信息系統(tǒng)IDRISI預(yù)測小流域土壤侵蝕量的研究[J].水土保持學(xué)報,2000,02:19-24.

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