土地利用和植被覆盖变化对长汀县30多年土壤侵蚀变化的定量影响_

2024年3月26日发(作者：语文中考满分作文)

第

37

卷第

5

期

2023

年

10

月

水土保持学报

JournalofSoilandWaterConrvation

Vol.37No.5

,

Oct.2023

土地利用和植被覆盖变化对长汀县

30

多年

土壤侵蚀变化的定量影响

(

福州大学空间数据挖掘与信息共享教育部重点实验室

,

卫星空间信息技术综合应用国家地方联合工程研究中心

,

1.

)

福建省长汀县水土保持中心

,

福建长汀

3

福建省数字经济发展促进中心

,

福州

33.66300

;

4.50003

摘要

:

土地利用和植被覆盖是人类活动对大自然改造的直接体现

,

为研究人类活动对土壤侵蚀的定量影

——

福建省长汀县为研究区

,

响

,

以中国南方红壤典型水土流失区

—

利用每间隔

3~4

年的

11

个年份的遥感

影像

,

基于

U

定量分析不同土地利

SLE

模型评估该县

1988

—

2020

年

30

多年来的土壤侵蚀时空变化特征

,

,(

用和植被覆盖度

(

变化对土壤侵蚀的影响

。

结果表明

:

长汀县土壤侵

fractionalveetationcoverFVC

)

1

)

g

蚀严重区域主要集中于县域中部河田镇

、

三洲镇和策武镇等地

,

土壤侵蚀强度呈先增后减的趋

30

多年来

,

势

,

1988

—

1994

年土壤侵蚀状况逐渐严重

,

1994

年的水土流失率高达

30.49%

,

90

年代中期后开始逐渐好

转

,

至

2

林地转化成裸地的

020

年水土流失率降为

6.22%

。(

2

)

1988

—

1994

年和

1994

—

2001

年

2

个时期

,

面积最大

,

导致土壤侵蚀增加量平均约占每个时期增加量的

93%

;

2001

—

2010

年和

2010

—

2020

年

2

个时

期

,

裸地转化成林地的面积最大

,

引起的土壤侵蚀减少量平均约占每个时期减少量的

73%

。(

3

)

30

多年来

年

,

土壤侵蚀量与

FFVC

增加至

79%

;

VC

呈反比

,

FVC

减少对土壤侵蚀量的影响更大

,

FVC

平均每降低

的敏感性与坡度呈正比

,

低坡度下土壤侵蚀随

F

高坡度等级下

,

对土壤

VC

变化较均匀

,

FVC

低于

60%

时

,

2

/(·

a

)。

研究结果有助于分析长

侵蚀的敏感性高

,

土壤侵蚀模数平均减少

2FVC

每增加

10%

,

62.73tkm

陈淼

1

,

汪小钦

1

,

林敬兰

2

,

岳辉

3

,

周伟东

4

,

江洪

1

,

数字中国研究院

(

福建

)

福州

3

福建省水土保持试验站

,

福州

350108

;

2.50001

;

长汀县

F

随后开始增加

,

至

2VC

呈先减少后增加的趋势

,

1988

—

1994

年平均

FVC

从

44%

减少到

35%

,

020

;。(

土壤侵蚀量增加

7.

而

F

土壤侵蚀量减少

3.1%

,

49

万

tVC

平均每增加

1%

,

75

万

t4

)

FVC

对土壤侵蚀

汀县土壤侵蚀在长时间序列上的时空变化及人类活动对土壤侵蚀的影响

,

为长汀县未来的土地利用规划

和生态保护提供重要的科学支持

。

关键词

:

长汀县

;

土壤侵蚀

;

时空分析

;

土地利用变化

;

植被覆盖变化

:/

..

DOI

10.138702023.05.021

j

()

中图分类号

:

S157.1

文献标识码

:

A

文章编号

:

105-0168-10

112341

,

WANGX

,,,

CHENMiaoiaoinLINJinlanYUEHuiZHOUWeidonJIANGHon

qgg

,

g

uantitativeEffectsofLandUandVeetationCoverChaneson

Qgg

SoilErosioninChantinountinRecent30Years

gg

C

y

(

1.

KeaboratoratialDataMininnormationSharin

FuzhouUniversitNational&

y

L

y

o

f

S

pg

&I

fg

,

y

,

,

oiitalChina

(

Fuian

)

Fuzhou

350108

;

2.

SoilConrvationExerimentalStationouianProvince

,

f

D

gj

pf

F

j

LocalJointEnineerinearchCenteroatelliteGeosatialInormationTechnoloTheAcadem

gg

R

f

S

pfgy

,

y

Fuzhou

350001

;

3.

SoilandWaterConrvationStationohantinount

ChantinFuian

366300

;

f

C

gg

C

y

,

gg

,

j

)

4.

DiitalEconomeveloentPromotionCenterouianProvince

,

Fuzhou

350003

gy

D

p

m

f

F

j

,

tInorderto

q

uantitativelssstheimactofhumanactivitiesonsoilerosionhisstudocuson

y

a

py

f

,

motensinimaesfrom

gg

C

yyppggg

:

Abstract

Landuandveetationcoveraredirectmanifestationsofhumanactivitiesintransforminature.

gg

n

,

satiotemoralcharacteristicsofsoilerosioninthecountverthe

p

ast30

y

earsandthe

q

uantitativeimact

ppy

o

p

ofdifferentlanduandFractionalVeetationCover

(

FVC

)

ggy

收稿日期

:

2023-02-27

);)

福建省高校产学研重点项目

(

福建省水利科技项目

(

资助项目

:

2017Y4010MSK202301

,

MSK202214

:(

—),,,,。:

男江西瑞金人硕士研究生主要从事水土保持研究

E

第一作者陈淼

1998-mail1249343573@

q

q

:(

—),,,,,。:

通信作者汪小钦

女福建古田人博士研究员主要从事资源环境遥感研究

1972E-mailwanx@

gq

,

11

y

earsbetween1988and2020with3-or4-earsintervaltheUSLEmodelwasaliedtoevaluatethe

ypp

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第

5

期土地利用和植被覆盖变化对长汀县

3

陈淼等

:

0

多年土壤侵蚀变化的定量影响

169

:(

resultsshowedthat1

)

TheveresoilerosioninChantinountsmainloncentratedinthecentral

gg

C

y

i

y

c

,,,

e

p

ast30

yg

H

pp

,

earsth1988to

yy

o

g

t

y

ad

g

t

,

w1994

,

thesituationofsoilerosionbecameincreasinlevereithasoilerosionrateashihas30.49%in

gy

s

g

()

to6.22%.2Durinhetwo

p

eriodsof1988-1994and1994

—

2001

,

theareaofforestlandconvertedto

g

t

,,

hemid-1990sthesituation

g

raduallimrovedandb020

,

thesoilerosionratehaddecread

ypy

2

,

barelandwasthelarestresultinnanaveraeincreainsoilerosionofabout93%foreach

p

eriod.

gg

i

g

Durinhetwo

p

eriodsof2001

—

2010and2010

—

2020

,

theareaofbarelandconvertedtoforestlandwasthe

g

t

,(),

larestresultininanaveraereductioninsoilerosionofabout73%foreach

p

eriod.3Forover30

y

ears

ggg

rae

gg

C

y

h

g

t

y

a

g

t

g

,

ofFVCreductiononsoilerosionwas

g

aeforeverecreainFVC

,

thesoilerosion

gy

1%d

FVCdecreadfrom44%to35%between1988and1994

,

2020

,

the

g

FVChasincreadto79%.ThesoilerosionamountwasinverlroortionaltotheFVC

,

andtheimact

yppp

(),

4TheFVCinChantinountasneativelorrelatedwithsoilerosionintensitandthensitivit

gg

C

y

w

gy

c

yy

,

wincreadb4900tonshileforeverncreainFVC

,

thesoilerosiondecreadb7500tons.

y

7

y

1%i

y

3

,

tosoilerosionwas

p

owsloeconditionssoilerosionchanedmore

y

c

ppg

h10%increainFVC

,

theaveraesoilerosionmodulusinareaswithasloereaterthan

ggpg

2

/(·

a

)

15°udelstoanalzethesatiotemoralchanesofsoilerosionin

y

2

y

h

pyppg

,

uniformlithFVC

,

butunderhihsloeconditionswhenFVCwaslessthan60%

,

thensitivitosoil

y

w

gpy

t

,

Chantinountveralontimeriesandtheimactofhumanactivitiesonsoilerosionrovidinimortant

gg

C

y

o

gppgp

:

C

;

s

;

s

;;

v

Kewords

hantinountoilerosionatiotemoralanalsislanduchaneeetationcover

gg

C

yppygg

y

chane

g

降低土地生产力

,

土壤侵蚀破坏地表土壤结构

,

威胁粮食安全

,

是限制当今人类生存与发展的全球性

]

1-2

。

土壤侵蚀的形成包括多方面原因

,

环境灾害

[

降

]]

345

]

、

雨量的增加

[

土地利用的改变

[

和植被覆盖度低

[

scientificsuortforfuturelandu

p

lanninndecoloicalrotectioninChantinount.

ppg

a

gpgg

C

y

的县域之一

,

土壤侵蚀严重制约该区域的经济发展

,

破

]

13-14

。

坏耕地资源

,

影响水质状况

,

危害当地的生态系统

[

从

2

国家和福建省政府颁布一系列

0

世纪

80

年代开始

,

措施

,

从小流域示范治理到大规模治理

,

不断改善长汀

县的土壤侵蚀状况

,

长汀县水土流失治理案例在

2021

年

入选联合国

《

生物多样性公约

》

的生态修复典型案例

,

长

汀经验被推向世界

。

围绕着长汀的土壤侵蚀问题

,

许多

15-16

]

学者对其开展大量的研究

,

如有学者

[

探究长汀土

等都是造成土壤侵蚀的重要因素

。

中国是受土壤侵

蚀影响最严重的国家之一

,

其中南方红壤丘陵区的土

6-7

]

壤侵蚀因其具有隐蔽性强和不易治理

[

等特点

,

严

重危害到该区域的社会经济发展和生态安全

。

因此

,

及时有效地对土壤侵蚀进行定量监测和分析显得尤

为迫切与重要

。

土地利用和植被覆盖的改变对土壤侵蚀具有重

[]

要的影响

。

S

土地利用变化是

eutloali

等

8

研究发现

,

]

9

发展中国家土壤侵蚀的主要原因

;

张洋等

[

对黄河上

壤侵蚀与生态之间的关系发现

,

在土壤侵蚀严重区

域

,

生态服务价值偏低

,

生态脆弱性程度较高

;

还有学

17

]

者

[

在探究长汀土壤侵蚀与森林碳汇之间的关系时

发现

,

在遭受土壤侵蚀的区域

,

森林的碳汇功能较弱

。

18

]

尽管一些学者

[

针对长汀的植被覆盖变化或不同土

19

]

地利用下的土壤侵蚀

[

进行过研究

,

但在植被覆盖

游西柳沟流域土壤侵蚀研究发现

,

草地转化为林地或

耕地是土壤侵蚀程度降低的主要土地利用变化类型

。

土地利用变化不仅影响局部地区的气候和地形

,

更影

响该地区的植被覆盖

,

而植被覆盖与土壤侵蚀具有较

[

10

]

11

]

。

W

大相关性

[

研究发现

,

植被覆盖是土

an

g

等

[

12

]

壤侵蚀的最大影响因素之一

;

研究发现

,

Ten

g

等

和土地利用的变化对土壤侵蚀影响的定量分析方面

却不多

。

而植被覆盖和土地利用的改变是影响土壤

侵蚀的关键因素

,

因此定量分析植被覆盖和土地利用

的变化对土壤侵蚀的影响对分析长汀县土壤侵蚀的

治理历程具有重要意义

。

本文以长汀县为研究区

,

借助通用土壤流失方程

[]

20-21

)—

对该县

1USLE

(

universalsoillosuation988

q

随着植被覆盖的增加

,

土壤侵蚀明显减少

。

长汀县曾经是南方红壤丘陵区中土壤侵蚀最严重

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170

水土保持学报

第

37

卷

2020

年

30

多年的土壤侵蚀状况进行动态监测及时空分

析

,

并从土地利用和植被覆盖变化等角度对长汀县

30

多年土壤侵蚀变化进行较深入和全面的定量分析

,

为该

区域提出科学水土保持政策提供合理依据

。

断治理下

,

长汀县土壤侵蚀现象得以遏制

,

情况逐渐

好转

。

进入

2

福建省政府把长汀县水土流

1

世纪后

,

失治理列为为民办实事项目

,

每年拨款

1000

万用于

水土流失治理

,

土壤侵蚀现象得到较大改善

。

1.2

数据来源

(

)

本文使用的数据包括

:

长汀县

11988

年

、

1991

年

、

1994

年

、

1998

年

、

2001

年

、

2003

年

、

2007

年

、

2010

年和

植被覆盖度和土地利用数据

2013

年的土壤侵蚀数据

、

]

24

;()

等

[

22017

年

10

月份和

2020

年

10

月份的

Landsat8

1

材料与方法

1.1

研究区概况

—

2

—

长汀县

(

25°18'40″6°02'05″N

,

116°00'45″

位于福建省龙岩市西北部

,

地处武夷山

116°39'20″E

)

,

脉南端

,

南面与广东相邻

,

西面与江西相接

(

图

1

)

该

县总面积约

31

包含

1

水土流失较

00km

2

,

8

个乡镇

,

严重的为中部的河田镇

、

策武镇和三洲镇

。

地形以丘

。

依据水利部颁发的

《

约为

1

水利水电工程水土保

2°

陵为主

,

汀江纵贯县境

,

平均海拔约

5

平均坡度

18m

,

22

]

,,

持技术规范

》

标准

[

将长汀县坡度分为

0~5°5°~

用于土地利用分类

、

植被覆盖度估算和

C

因

OLI

数据

,

(

)

子计算

;

降雨数据从国家气象局公布的站点获取

,

3

()

地形数据为

A4STERGDEM

的

30m

空间分辨率

(

用于计算

L

土壤类型

DEM

数据

,

S

因子和坡度

;

5

)

万土壤类型图

,

用于计算

K

因子

。

1.3

研究方法

再利用克里金插值法生成栅格图

,

用于计算

R

因子

;

,,,,

各坡

8°8°~15°15°~25°25°~35°>35°6

个等级

,

数据为国家地球系统科学数据中心的福建省

1∶100

[]

20-21

采用通用土壤流失方程

(

计算长汀

USLE

)

度等级面积占比分别为

5.93%

,

10.38%

,

30.43%

,

35.94%

,

14.60%

和

2.72%

。

面积占比最大的坡度等

,,

级为

1

其次为

8

两者面积占比超过总面积

5°~25°°~15°

的

6

和

>

区域面积较小

,

占比均小于

65%

,

<5°35°.00%

。

该县多年平均气温

1

平均降水量为

178.3℃

,

00mm

,

属亚热带湿润季风气候

;

土壤类型以红壤为主

,

有机

质含量较少

,

植物生长困难

,

易受侵蚀

。

县域内植被

以马尾松为主

[

23

]

县的土壤侵蚀模数

。

其数学表达式为

:

高

,

使得林下水土流失严重

。

,

林分结构单一

,

土壤表面裸露程度

[(·

mm

)/()];

MJkm

2

·

h

·

a

K

为土壤可蚀性因子

A

=

R

·

K

·

L

·

S

·

C

·

P

式中

:

表示年每平方公里的平均

A

为土壤侵蚀模数

,

/()];

土壤流失量

[

tkm

2

·

a

R

为年降雨侵蚀力因子

[(·

h

)/(·

mm

)];

无

tMJ

L

和

S

为坡长和坡度因子

,

量纲

;

无量纲

;

C

为植被覆盖度因子

,

P

为水土保持

措施因子

,

无量纲

。

各因子具体计算方法参考周伟东

24

]

等

[

的研究论文

。

2

结果与分析

2.1

土壤侵蚀的时空变化

2.1.1

土壤侵蚀强度的时空变化

利用

USLE

模型

计算长汀县

1988

—

2020

年共

11

个年份的土壤侵蚀

模数

,

并根据水利部发布的

《

土壤侵蚀分类分级标准

》

[

25

]

()

将土壤侵蚀强度划分为微度

、

轻

SL190

—

2007

)。

度

、

中度

、

强烈

、

极强烈和剧烈

6

个侵蚀等级

(

图

2

要表现为轻度侵蚀

,

遍布于全县各区域

,

中度及以上

侵蚀主要分布于植被覆盖低及坡度较陡区域

,

整体呈

“

先增后减

”

的趋势

。

1

土壤侵蚀逐

988

—

1994

年间

,

其中

20

纪

90

年代中期土壤侵蚀面积达

976.19km

2

,

中度侵蚀及以上面积约有

1

约占侵蚀面

62.13km

2

,

积的

1

三

6.60%

。

侵蚀现象主要发生在中部河田镇

、

洲镇

、

策武镇附近

,

这些地区由于被丘陵山脉环绕

,

且

处于河谷盆地

,

降雨充足

,

因此土壤侵蚀现象格外严

重

。

土壤侵蚀现象开始好转

,

1994

—

2001

年间

,

2001

渐加重

,

至

1988

年土壤侵蚀面积约为

681.07km

2

,

由图

2

可知

,

从

1

土壤侵蚀强度主

988

—

2020

年

,

图

1

研究区地理位置与坡度分布

年代起

,

水利部将和田镇设立为南方小流域治理示范

长汀县水土流失问题历史悠久

,

虽从

20

世纪

80

区

,

但由于政策落实不到位

,

民众治理意识薄弱

,

土壤

侵蚀现象不减反增

。

2

在政府的不

0

世纪

90

年代末

,

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第

5

期土地利用和植被覆盖变化对长汀县

3

陈淼等

:

0

多年土壤侵蚀变化的定量影响

171

年土壤侵蚀面积为

6

侵蚀整体呈现减轻

41.39km

2

,

趋势

,

中部区域的改善效果明显

,

这期间土壤侵蚀治理

措施逐渐完善

,

之前的治理成果逐渐见效

,

但土壤侵蚀

—

2

面积占总面积的比例仍超过

20.00%

。

2001010

年

间

,

土壤侵蚀现象持续减少

,

至

2

土壤侵蚀面

010

年

,

积为

3

除中部区域外

,

其余地区侵蚀现象

52.16km

2

,

整体处于较低水平

,

这与

2000

年后福建将长汀水土

中部区域土壤侵蚀现象减少明显

,

2010

—

2020

年间

,

其余区域由于土壤侵蚀已处于较低水平

,

改变不大

,

土壤侵蚀现象较少再大片出现

,

且主要发生于土地扰

动区域

,

2020

年土壤侵蚀面积下降为

192.82km

2

。

流失治理列为全省为民办实事项目之一密切相关

。

图

2 1988-2020

年长汀县土壤侵蚀强度分布

)。

从图

3

可以看出

,

31988

—

2020

年轻度侵蚀的面

积占全县土地面积的比例最多

。

其中

,

1994

年轻度

侵蚀占比最多

,

为

25.26%

;

2020

年轻度侵蚀占比最

少

,

为

4.

而强烈

49%

。

其次占比最多的为中度侵蚀

,

强度土壤侵蚀面积均表现出增加的趋势

,

表明土壤侵

及以上程度侵蚀占比较少

。

1

各

988

—

1994

年期间

,

蚀状况逐渐严重

。

而

1

轻度侵蚀

994

—

2020

年期间

,

占比呈现逐渐减小的趋势

,

中度侵蚀占比呈波浪式减

小

,

而强烈以上侵蚀则呈现小幅波动

。

同时

,

从图

3

可以看出

,

1988

—

2020

年间长汀县土壤侵蚀轻度及

以上侵蚀面积减少

15.75%

。

根据土

为更好地分析土壤侵蚀强度的变化情况

,

壤侵蚀强度的动态变化绘制土壤侵蚀强度变化图

(

图

从侵蚀的增减趋势来看

,

在

1988

—

1994

年土壤

侵蚀增加期间

,

轻度侵蚀向其他各类侵蚀转变的面积

的侵蚀面积是从微度侵蚀转化而来

。

其中变化最大

/

小于其他各类侵蚀向轻度侵蚀转变的面积

,

接近

12

的时间段为

1

轻度侵蚀面积占比增加

991

—

1994

年

,

3.97%

。

这些结果进一步表明

,

1988

—

1994

年土壤

侵蚀情况恶化

。

而在

1

土壤侵蚀治理效果

994

年后

,

逐渐得到体现

,

轻度及以上侵蚀面积占比减小

,

至

2020

年共减少

20.77%

。

土壤侵蚀状况改善最明显

的时间段为

1

这期间轻度及以上侵蚀

998

—

2001

年

,

面积占比减少

6.

轻度侵蚀面积

35%

。

在

2010

年后

,

向微度侵蚀面积转化的比例进一步增大

,

而下一年份

的轻度侵蚀面积大部分是由上一年份的微度侵蚀转

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172

水土保持学报

第

37

卷

换而来

。

这表明

,

虽然长汀县水土流失区域的治理有

一定成效

,

但没注意巩固已有水土流失治理成果

,

使

得原本侵蚀较少或无侵蚀区域转为轻度侵蚀区域或

其他程度侵蚀区域

。

值得注意的是

,

1988

—

2020

年

间

,

强烈及强烈以上的侵蚀区域面积虽呈现小幅波动

变化

,

但面积占比都保持在

2%

以下

。

图

3 1988-2020

土壤侵蚀强度等级面积比例及变化

[

6

]

从一

2.1.2

水土流失率的时空变化

水土流失率

2

定程度上反映一个地区的土壤侵蚀状况

,

它的计算为

轻度及以上土壤侵蚀面积占总面积的百分比

。

从图

长汀县

33

可以看出

,

0

余年的水土流失率变化状况

。

长汀县水土流失率呈现先升后降的

1988

—

2020

年

,

趋势

,

水土流失率均超过

2

其中

92001

年前

,

0%

,

0

年

代中期最高

,

水土流失率高达

30.49%

。

近

20

年逐渐

降低

,

水土流失率从

2

降到

2001

年的

20.69%

,

010

年

的

1

至

21.36%

,

020

年降为

6.22%

。

。

分布状况

,

计算各年份各乡镇的水土流失率

(

图

4

)

总体来看

,

各乡镇水土流失率呈现先增后减的趋势

。

—

1

在

1

长汀县各乡镇水土流失率均呈现增

988994

年间

,

加趋势

,

在

1

共有

1994

年达到峰值

,

6

个乡镇水土流失率

(

如四都镇

)

为长汀县重点林区

,

植被覆盖相对较好

,

侵

蚀程度也较轻

。

到

2

各乡镇水土流失率均降低

003

年

,

至

2

各乡镇水土流失率均降低

5%

以下

。

到

2013

年

,

至

1

西部各乡镇更是降低至

15%

以下

,

0%

以下

。

而

而同年福建省水土流失率为

7.

长汀县水土流失

52%

,

率已低于福建省水土流失率

。

局部来看

,

中部区域尤其是河田镇一直是长汀县

水土流失最严重的乡镇之一

,

特别是在

2001

年之前

河田镇的水土流失率均大于

2

河田

5%

。

2001

年后

,

镇水土流失率逐渐下降

,

至

2

已降至

1020

年

,

0%

以

下

。

而西部乡镇如红山乡和四都镇等在

1988

—

1994

年期间水土流失率增加约

10%

,

1994

年后逐步下降

,

到

2

各乡镇水土流失率均降低至

1020

年

,

0%

以下

,

年之后

,

西部几个乡镇水土流失率率先降低

,

西部乡镇

为更直观研究长汀县近

30

年来土壤侵蚀的空间

2.2

土地利用变化对土壤侵蚀的影响

2.2.1

不同时期土地利用变化面积分析

本文的土

地利用变化只考虑林地向裸地和耕地的变化

、

裸地向

林地和耕地的变化以及耕地向林地和裸地的变化

。

—

2

对

1988020

年的土地利用变化状况分为

4

个时期进

),—

2

行统计

(

图

5

其中

2a001010

年期间土地利用变化面

积最多

,

约占全县总面积的

1

其他

3

个时期土地

6.81%

,

利用变化的总面积皆超过全县总面积的

100.0%

。

—

1

异

。

占同时期总

1988994

年林地转裸地的面积最多

,

—

变化面积的

7

远超其他土地变化类型

。

2.55%

,

1994

不同时期

,

不同土地利用变化类型有明显的差

至

2020

年水土流失率已低于

5%

。

在

2

分布于长汀中部

、

东部

、

北部和南部

。

5%

以上

,

1994

裸地转林地的面积急剧增加

,

几乎接近林地转

2001

年

,

—

裸地的面积

,

占同时期总变化面积的

34.55%

。

2001

—

积变化最大的类型

,

其次为裸地转耕地类型

。

2010

裸地转林地的面积超过林地转裸地面积

,

占同

2010

年

,

时期总变化面积的

3

裸地转林地成为土地利用面

53.1%

,

裸地转林地面积依旧最大

,

占同时期总变化面

2020

年

,

积的

3

耕地转林地超越裸地转耕地成为第

2

大土

46.6%

,

地利用变化类型

,

而林地转裸地的面积处于相对较低

水平

,

林地转耕地面积超过林地转裸地成为土壤侵蚀

增加类型中变化面积最大的类型

。

林地转裸地的面积呈现递减的趋势

,

30

多年来

,

林地转耕地表现出递增的趋势

,

耕地转裸地

、

裸地转

林地和裸地转耕地呈现先增后减的趋势

,

而耕地转林

地则呈现先减后增的趋势

。

2.2.2

不同土地利用变化对土壤侵蚀量的影响分析

根据

1988

—

2020

年不同土地利用变化情况分析其对

。

总体来看

,

土壤侵蚀量的影响

(

图

5

裸地转林地

b

)

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第

5

期土地利用和植被覆盖变化对长汀县

3

陈淼等

:

0

多年土壤侵蚀变化的定量影响

173

和林地转裸地分别是侵蚀量减少和增加最大的土地

利用变化类型

,

平均每个时期分别减少和增加约

6.1

,

万

t

和

6.

侵蚀量增减最少的土地利用变化类

8

万

t

型则不唯一

。

裸地转林地或耕地和耕地转裸地变化

类型减少和增加的侵蚀量呈先增后减的趋势

,

林地转

耕地增加的侵蚀量呈先减后增的趋势

,

耕地转林地减

少的侵蚀量呈递增的趋势

,

而林地转裸地增加的侵蚀

量则呈现波浪式下降的趋势

。

从每个时间段来看

,

1988

—

1994

年土壤侵蚀状

况恶化明显

。

耕地转林地

、

裸地转耕地和裸地转林地

,

耕地转裸地

、

林地转耕地和林地转裸地的土壤侵

t

。

这

蚀增加量分别为

5473.44

,

609.12

,

137499.85t

段时期林地转裸地的面积远超其他变化类别

,

且林

/(),

土壤侵蚀的增加量也最大

;

而耕地转林

tkm

2

·

a

地的土壤侵蚀量出现小幅增长

,

这是由于

1994

年土

壤侵蚀较严重

,

使得这段时期耕地转林地变化区域

/(),

的土壤侵蚀量增加

1

因此土壤侵蚀

5tkm

2

·

a

量增加

。

1994

—

2001

年土壤侵蚀状况改善明显

。

耕地转

林地

、

裸地转耕地和裸地转林地的土壤侵蚀减少量分

图

4 1988-2020

各乡镇水土流失率状况

林地转耕地和林地转裸地的土壤侵蚀增加量分别

的土壤侵蚀减少量分别为

-205.8

,

2318.03

,

22042.6

。

土壤侵蚀减少

为

7641.62

,

-1609.5

,

56311.96t

量较上一时期增幅较大而土壤侵蚀增加量相对减少

,

特别是林地转裸地的增加量约为上一时期的

41.00%

,

/

与该时期林地转裸地的面积减小约

1

而裸

2

有关

;

/()

和裸地转林地面积的增加

,

使裸地转林

tkm

2

·

a

地引起的土壤侵蚀减少量约为上一时期的

1.82

倍

。

土壤侵蚀状况进一步改善

。

耕

2001

—

2010

年

,

地转林地

、

裸地转耕地和裸地转林地的土壤侵蚀减

,

少量分别为

63

耕地

77.28

,

38500.11

,

110383.26t

转裸地

、

林地转耕地和林地转裸地的土壤侵蚀增加

。

其间裸地

量分别为

10029.36

,

6022.5

,

63201.84t

(),

裸地转林地面积也有所增加

,

使减少量迅

km

2

·

a

/

向林地转化使变化区域土壤侵蚀模数减少

611t

地向林地转化使变化区域土壤侵蚀模数减少

342

地向裸地转化使变化区域土壤侵蚀模数增加

515

,

别为

22

耕地转裸地

、

71.47

,

19802.25

,

40017.42t

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174

水土保持学报

第

37

卷

速增加

,

约为上一时期的

2.

而林地向耕地转化

76

倍

;

/(),

使变化区域土壤侵蚀模数增加

1

加

46tkm

2

·

a

上林地转耕地的面积增加较多

,

使林地转耕地的土壤

侵蚀量增加较多

。

2010

—

2020

年土壤侵蚀状况持续改善

。

耕地转

林地

、

裸地转耕地和裸地转林地的土壤侵蚀减少量

。

裸地转林地和林地

4432.7

,

12081.48

,

15164.55t

转裸地的侵蚀量减少和增加量皆大幅减少

。

此外

,

裸

地转耕地侵蚀减少量减幅也较大

,

主要与裸地转耕地

面积减少较多有关

。

耕地转林地侵蚀减少量超过裸

地转耕地成为仅次于裸地转林地的侵蚀量减少类型

,

/(),

土壤侵蚀模数减少

1

而林地转耕地

66tkm

2

·

a

超过耕地转裸地成为仅次于林地转裸地的侵蚀量增

/()。

加类型

,

土壤侵蚀模数增加

148tkm

2

·

a

,

分别为

1

耕地转裸地

、

7976.14

,

5116.7

,

72426.06t

林地转耕地和林地转裸地的土壤侵蚀增加量分别为

图

5

土地利用变化面积情况及对土壤侵蚀量的影响

2.3

植被覆盖变化对土壤侵蚀的影响

2.3.1

长汀县

1988

—

2020

年植被覆盖变化

利用

),,

并绘制各年份

F

图

7

)

分析该地区

6VC

箱线图

(

FVC

变化

。

空间分布上中部区域

FVC

较四周更低

,

(,

而县域四周尤其是西部地区

,

FVC<30%

)

FVC

普

遍比其他区域高

,

且

FVC

变化程度较中部变化更小

。

长汀县

FVC

整体上呈现先减后增的趋势

。

1994

年

到

1994

年

FVC

均值仅为

35%

。

之后

FVC

开始逐

渐升高

,

1998

年箱体高度较高

,

FVC

值分布跨度较

大

,

位于

30%~70%

。

1998

年后箱体高度呈减小趋

2.3.2

植被覆盖变化对土壤侵蚀的影响

计算长汀

县

1988

—

2020

年

11

个年份的

FVC

均值及水土流失

1988

—

2020

年间

FVC

变化对土壤侵蚀变化有明显

影响

,

FVC

与水土流失率和土壤侵蚀量呈显著的负

相关关系

。

总体来看

,

FVC

的增减趋势与水土流失

率和土壤侵蚀量的增减趋势相反

,

水土流失率与土

壤侵蚀量的增减状况一致

。

1988

—

1994

年

,

FVC

减

少

9.

水土流失率增加

8.

土壤侵蚀量增加

00%

,

52%

,

,

约

6

土壤侵蚀量增加

74.4

万

tFVC

平均每降低

1.00%

,

;

约

7

水土

4.9

万

t1994

—

2001

年

,

FVC

增加

19.00%

,

土壤侵蚀量减少约

平均每增加

1.00%

,

44

,

流失率减少

9.

土壤侵蚀量减少约

880%

,

4.43

万

t

)。

从图

8

可以看出

,

率和土壤侵蚀总量

(

图

8

长汀县

势

,

至

2020

年

FVC

值集中分布于

70%~90%

。

前

FVC

逐渐降低

,

FVC

值集中分布于

30%~60%

,

至

2

县域中心位置

F0

世纪初

,

VC

长期处于较低水平

27

]

像元二分模型

[

计算长汀县

1

图

988

—

2020

年

FVC

(

水土流失率减少

2001

—

2020

年

,

FVC

增加

25.00%

,

,

土壤侵蚀量减少约

814.47%

,

0.86

万

tFVC

平均每

,

增加

1.

土壤侵蚀量减少约

3.

减少效率

00%

,

23

万

t

低于上一时期

。

2.3.3

不同坡度下植被覆盖变化对土壤侵蚀的影响

计算各坡度等级下各年份的平均

FVC

和平均土壤侵

可以看出

,

在不同坡度范围下

,

土壤侵蚀模数皆随

且随着坡度的增加

,

FVC

的增大而减少

,

FVC

对土

壤侵蚀模数的敏感性增加

,

两者相关性也增加

,

在

,

万

tFVC

的增加对土壤侵蚀的减少有重要影响

;

。

蚀模数

,

绘制散点图

(

图

9

)

并计算拟合方程

(

表

1

)

以上区域

,

15°

R

2

>0.80

。

在

0~5

范围下

,

°FVC

对土壤侵蚀模数的敏感性

较低

。

这是由于在该坡度等级下

,

各年份

FVC

普遍

/

较低

,

林地面积约占总面积的

1

水体和城镇面积

2

,

占比在所有坡度等级中最大

,

而水体和城镇不考虑土

壤侵蚀

,

故

F

拟合

VC

变化对土壤侵蚀模数较不敏感

,

方程的

R

2

较低也表明

,

土壤侵蚀模数与

FVC

相关

30%

,

FVC

对土壤侵蚀模数的敏感性也并不高

。

在

时

,

林地面积约占总面积的

8

林地面积占

8°~15°5%

,

比的提升

,

使

FVC

对土壤侵蚀模数的敏感性有所提

高

。

在

1

时

,

林地占比达到

95°~25°5%

,

FVC

对土壤

侵蚀模数的敏感性达到较高水平

。

在

2

以上时

,

林

5°

因此

,

对于坡度越大的区域

,

FVC

的增加对于土壤侵

蚀模数的减少作用更为显著

。

地占比达到

99%

,

FVC

对土壤侵蚀模数的非常敏感

。

性较弱

。

在

5

时

,

除林地外其他地类占比高达

°~8°

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第

5

期土地利用和植被覆盖变化对长汀县

3

陈淼等

:

0

多年土壤侵蚀变化的定量影响

175

匀

,

而当坡度

>1

时

,

土壤侵蚀模数随

F5°VC

变化出现

在

F

土壤侵蚀模数分别

VC<60%

时

,

FVC

每增加

10%

,

在

1

以下时

,

土壤侵蚀模数随

F5°VC

变化比较均

,

阶段性变化

。

当坡度为

1

和

>

范围

,

5°~25°25°~35°35°

土壤侵蚀模数随

FFVC>60%

时

,

VC

的增加而变化的幅

度很小

,

FVC

对土壤侵蚀模数不敏感

。

2

,,/(·),

降低

1

土壤侵蚀模数变

636.22530.43715.3tkma

化幅度较大

,

在

FVC

对土壤侵蚀模数的敏感性很高

;

图

6

长汀县

1988-2020

年植被覆盖变化空间分布

]]

2829-30

。

现有研究

[

侵蚀产生重要影响

[

多集中于不同

土地利用类型的土壤侵蚀特征或定性研究土地利用

变化对土壤侵蚀的影响

,

而较少从定量角度对土地利

用变化对土壤侵蚀的影响进行分析

。

本文在

2.2

节

结果表明

,

长汀县土壤侵蚀状况与土地利用变化密切

相关

。

从图

5

可以看出

,

引起土壤侵蚀量增加的土地

利用变化类型有林地转裸地

、

林地转耕地和耕地转裸

图中红线为中位数

,

蓝线为平均值

。

注

:

定量分析了长汀县土地利用变化对土壤侵蚀的影响

,

地

,

而裸地转林地

、

耕地转林地和裸地转耕地则使土

]

31

壤侵蚀量减少

,

这一结论在魏艳红等

[

的研究中也

图

7

长汀县

1988

—

2020

年植被覆盖变化箱线图

3

讨论

人类活动容易引起土地利用的改变

,

而不同土地

利用的水土保持能力不同

,

从而土地利用变化对土壤

有体现

;

土壤侵蚀对各土地利用变化的响应程度不一

样

,

在土壤侵蚀增加量方面

,

林地转裸地的土壤侵蚀

模数增加最大

,

其次是耕地转裸地

,

最小的为林地转

耕地

,

而土壤侵蚀减少量方面

,

裸地转林地的土壤侵

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176

水土保持学报

第

37

卷

蚀模数减小最大

,

其次是裸地转耕地

,

最小的为耕地

]

19

转林地

,

该结果与汪水前

[

的研究相符

。

根据其对

长汀县不同土地利用方式的土壤侵蚀量分析可得

,

相同条件下

,

裸地

、

耕地和林地侵蚀量大小排序为裸

地

>

耕地

>

林地

,

侧面验证本研究结果的可靠性

。

由

于土地利用变化对土壤侵蚀的影响

,

继续实施封山育

林及小流域治理等水土保持措施

,

维持土壤侵蚀量的

减少

,

同时加强对林地向裸地变化的管理

,

警惕林地

向耕地的转化

,

遏制土壤侵蚀量的增加

,

对长汀县土

壤侵蚀的治理具有重要意义

。

图

8

植被覆盖度与土壤侵蚀量变化

图

9

不同坡度下土壤侵蚀模数

(

随

F

A

)

VC

改变的变化

表

1

长汀县各坡度等级下

A

(

与

F

拟合方程

VC

(

x

)

y

)

(

)

坡度

/

°

0~5

5~8

)

31.8

x

(

-0.416

y

=1

)

36.4

x

(

-0.755

y

=1

)

35.7

x

(

-1.190

y

=1

)

33.6

x

(

-1.726

y

=1

)

42.6

x

(

-2.048

y

=1

)

49.9

x

(

-2.371

y

=1

拟合公式

0.4048

0.5839

0.7407

0.8196

0.8490

0.8845

山林产权政策

,

加上之前种的速生林逐渐发育

,

植被

福建省政府向长汀补助大量资金用于土

2020

年间

,

壤侵蚀治理

,

由于前期对较好治理区域已采取措施

,

故后期植被覆盖土壤侵蚀量减小幅度相对变小

。

以

]

37-38

往研究

[

多关注于植被覆盖对土壤侵蚀的相关性

,

36

]

;

覆盖度迅速增加

,

土壤侵蚀量减少较多

[

2001

—

R

2

15~25

25~35

>35

8~15

较少从植被覆盖对土壤侵蚀的敏感性方面进一步分

析

。

本文

2.3

节不仅对植被覆盖变化对土壤侵蚀的

影响进行研究

,

而且对不同坡度下植被覆盖对土壤侵

蚀的敏感性进行分析

,

结果表明

,

植被覆盖对土壤侵

蚀的敏感性随坡度增加而变大

,

但当植被覆盖度超

过

60%

后对土壤侵蚀不再敏感

。

基于本文研究结

果

,

增加

1

以下植被覆盖度可能对长汀县土壤侵蚀

5°

的改善效果有限

,

此坡度下对土壤侵蚀的治理主要还

是以巩固现有治理成果为主

;

而

1

以上植被覆盖度

5°

变化对土壤侵蚀的敏感性较高

,

此时增加植被覆盖

度可有效减少土壤侵蚀量

,

但也应注意是否达到阈

值

,

以免降低治理效果

。

[

2

]

。

植

植被覆盖度是影响土壤侵蚀的主要因素

3

被冠层可通过减缓雨滴的降落速度和雨滴冲击裸露

土壤的能力

,

根系可以在土壤中形成稳定的土壤结

构

,

增加土壤的稳定性

,

从而减少土壤侵蚀的发

]

33

。

本文在

2.

生

[

3

节定量分析了长汀县

30

多年来植

被覆盖变化及与土壤侵蚀量变化的关系

,

结果表明

,

长汀县植被覆盖变化显著影响土壤侵蚀量的变化

。

在

1

政策不完善导致许多村民进

988

—

1994

年期间

,

山砍树

,

年均森林采伐超限

,

加上稀土矿的大规模开

长汀加大封山育林力度并改善

1994

—

2001

年期间

,

34-35

]

;

发

,

植被遭受严重破坏

,

土壤侵蚀量相应增加

[

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第

5

期土地利用和植被覆盖变化对长汀县

3

陈淼等

:

0

多年土壤侵蚀变化的定量影响

,():

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,

19173-80.

177

4

结论

()

长汀县土壤侵蚀强度以轻度为主

,

整体土壤

1

侵蚀状况呈先增后减的趋势

,

1994

年之前土壤侵蚀

逐渐恶化

,

土壤侵

1994

年后土壤侵蚀状况逐渐改善

,

蚀区域主要发生在中部地区

,

和田

、

策武等乡镇侵蚀

间水土流失率共减少

15.75%

。

最严重

,

西南和东北部土壤侵蚀较少

,

1988

—

2020

年

()

21988

—

2020

年土地利用变化对长汀县土壤

侵蚀影响较大

,

不同时期对土壤侵蚀影响最大的土地

利用变化类型不一样

,

林地转裸地的影

2001

年以前

,

响最大

,

平均每个时期对土壤侵蚀增加量贡献约

[]

李鹏

,

马文东

,

等

.

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i

:

nsitivitsssmentofsoilerosionbethod

y

a

y

AHPm

,

ences2020

,

194

:

裸地转林地的影响最大

,

平均每个

93%

,

2001

年后

,

时期对土壤侵蚀减少量贡献约

73%

。

()

长汀县植被覆盖度空间分布呈中间低四周高的

3

—

2

特征

,

植被覆盖度总体呈现先降低再

1988020

年间

,

增加的趋势

,

与土壤侵蚀量变化状况相反

,

土壤侵蚀量

随植被覆盖度的增加而减小

,

相较于植被覆盖度的增

加

,

植被覆盖度的降低对土壤侵蚀量的影响更加显著

。

()

不同坡度下植被覆盖度对土壤侵蚀模数的

4

敏感性不同

,

坡度越大

,

FVC

的变化对土壤侵蚀模数

[]

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8°~15°FVC

每增加

10%

,

/(),

于

80tkm

2

·

aFVC

对土壤侵蚀的敏感性略低

,

时

,

土壤侵蚀模数降低大

15°~25°FVC

每增加

10%

,

/(),

于

150tkm

2

·

aFVC

对土壤侵蚀的敏感性较高

。

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,

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