1980—2010年间安徽省土壤侵蚀动态演变及预测①

赵明松，李德成，张甘霖*（1 安徽理工大学测绘学院，安徽淮南 3001； 土壤与农业可持续发展国家重点实验室（中国科学院南京土壤研究所），南京 10008）



1980
—2010年间安徽省土壤侵蚀动态演变及预测①

赵明松1，2，李德成2，张甘霖2*
（1 安徽理工大学测绘学院，安徽淮南 232001；2 土壤与农业可持续发展国家重点实验室（中国科学院南京土壤研究所），南京 210008）

摘 要：基于修正的通用土壤流失方程（RUSLE）和GIS技术，定量分析了1980年、2000年、2010年安徽省土壤侵蚀空间分布及动态变化特征，并利用马尔柯夫模型预测了未来30年土壤侵蚀变化趋势。利用GIS空间分析方法进一步探讨了土壤侵蚀强度空间变化与高程、坡度等地形因子间的关系。结果表明：1）1980—2010年安徽省土壤侵蚀状况明显改善，平均土壤侵蚀模数由1980年的461.09 t/（km2·a）减少为2010年的245.26 t/（km2·a）；相应的侵蚀总量由6 199.92万t/a减少为3 297.84万t/a。全省微度侵蚀面积增加了8 188.65 km2；强度以上侵蚀面积减少了1 576.93 km2。2）安徽省3个时期的土壤侵蚀强度空间分布规律一致，侵蚀强度由北向南逐渐加剧。淮北与沿淮平原、江淮丘陵岗地以微度土壤侵蚀为主，皖南丘陵山区和皖西大别山区以强度侵蚀为主。3）1980—2010年全省土壤侵蚀等级减弱面积达11 762.83 km2，侵蚀等级加剧面积仅811.21 km2。土壤侵蚀空间变化主要分布在200 ～ 500 m和15° ～ 25°区域。土壤侵蚀等级转化逐级进行，主要以向侵蚀程度较弱等级转化为主，仅有少量微度侵蚀向侵蚀强度较强等级转化。4）根据马尔柯夫方法预测，未来 30年安徽省土壤侵蚀状况逐渐减轻，微度土壤侵蚀面积逐渐增加，其他侵蚀等级的面积持续减少。

关键词：RUSLE；土壤侵蚀；马尔柯夫模型；动态演变；安徽省

土壤侵蚀是土壤及其母质在水力、风力、冻融、重力等外力作用下，被破坏、剥蚀、搬运和沉积的过程，是当今人类面临的一种最普遍、持续性最强的地质灾害［1］。它不仅破坏土地资源，造成河床淤积，加剧旱涝等灾害，还污染水体，导致土壤肥力降低、农作物减产。土壤侵蚀制约了区域的农业发展、社会、经济发展和生态环境保护。定量评估区域土壤侵蚀、揭示其空间动态演变特征是防治区域水土流失的基础。

土壤侵蚀时空变化研究主要有两类常用的方法。一类主要利用RS技术、地形数据结合野外调查，提取不同土壤侵蚀类型及强度与遥感、地形等数据的知识规则，推测土壤侵蚀强度空间分布，研究不同侵蚀强度区域的演变规律。McHugh［2］通过野外调查研究了1999—2002年英格兰和威尔士的旱地土壤侵蚀变化概况。Nigel和Rughooputh［3］利用研究区土壤侵蚀与环境因子间的知识规则，通过决策树方法评价了毛里求斯岛逐月土壤侵蚀风险和敏感性。Prasuhn［4］利用10年野外实地调查数据分析了瑞士中部地区土壤侵蚀变化。国内研究主要集中在小流域和县级尺度上，如山西晋西洪水沟小流域［5］、四川省李子溪流域［6］、三峡库区紫色岩小流域［7］等地的土壤侵蚀动态变化。县级尺度上，如安徽省岳西县［8-9］、江西省兴国县和余江县［10-11］、西藏中部地区［12］等地土壤侵蚀动态变化。该类方法中调查者的专业知识、经验和选择的不同时段的遥感影像等都会影响侵蚀强度判别规则的建立以及评价结果，且该方法只能确定土壤侵蚀强度的面积及变化，无法研究侵蚀模数和总量的变化。

另一类方法，主要基于土壤侵蚀预报模型和GIS、RS技术，获取土壤侵蚀各因子，评价不同时期的土壤侵蚀模数、侵蚀量和侵蚀强度分布，研究土壤侵蚀模数、侵蚀量和侵蚀强度的空间演变特征。通用土壤流失方程（universal soil loss equation，USLE）、修正的通用土壤流失方程（revised universal soil loss equation，RUSLE）等是常用的土壤侵蚀预报模型，在近期的土壤侵蚀时空变化研究中应用较多。Park等［13］基于RUSLE模型研究了1985—2005年韩国土壤侵蚀危害变化。Meshesha等［14］基于USLE模型研究了1973—2006年埃塞俄比亚南部的Central Rift Valley地区土壤侵蚀变化。Alkharabsheh等［15］基于RUSLE模型研究了1992—2009年约旦北部某农业区的土壤侵蚀变化对土地覆盖变化的响应。国内研究主要集中在流域或省域尺度上，如三江平原［16］、鄱阳湖流域［17］、延河流域［18］、岷江上游［19］、江西省［20］等地的土壤侵蚀动态演变。该类方法的可靠性主要取决于土壤侵蚀预报模型在研究区域的适用性。

据全国第一、二次水土流失遥感调查，安徽省水土流失面积占总面积的 20.67% 和 13.45%［21］。有关安徽省土壤侵蚀空间动态变化的研究报道较少。李德成等［8］利用RS资料研究了安徽省岳西县1958—1992年土壤侵蚀变化。郝李霞等［9］利用岳西县 1958年、1982年、1992年水土流失调查图和2004年遥感影像分析了该区域近50年土壤空间侵蚀变化特征。张乃夫［22］利用“3S”技术和 ULSE研究了安徽省新安江流域2000—2010年的土壤侵蚀强度动态变化。随着“中部崛起”战略实施，安徽省近年来城镇化和交通建设发展迅猛，不可避免地引起或破坏地表植被，引起新的水土流失。程先富和余芬［23］、赵明松等［24］研究均表明RULSE模型在安徽省土壤侵蚀研究的预测精度较可靠。因此，本研究利用1980年、2000年、2010年的降雨、土壤、地形、土地利用等数据，借助RUSLE和GIS空间分析方法，定量评价1980年、2000年和2010年安徽省土壤侵蚀的空间分布特征，揭示近30年来土壤侵蚀动态变化特征，预测土壤侵蚀演变趋势，为水土流失防治和生态环境恢复与保护提供决策依据。

1 材料与方法

1.1 区域概况

安徽省地跨长江、淮河中下游，介于 114°54′ ～119°37′E，29°41′ ～ 34°38′N，总面积为13.96万km2。全省地处亚热带与暖温带的过渡地区，年均气温14 ～

16°C，年均降水量800 ～ 1 800 mm，总体上由北向南增加。全省地势西南高、东北低，海拔6 ～ 1 864 m，地形地貌南北迥异，分为淮北与沿淮平原、江淮丘陵岗地、皖西大别山区、沿江平原区和皖南丘陵山区5个地理区域。省内主要分布着潮湿雏形土、水耕人为土、湿润淋溶土、正常新成土、正常有机土等。省内淮河以北以小麦-玉米（大豆）为主，淮河、长江流域以小麦（油菜）-晚稻轮作为主，皖西和皖南山区为林、茶为主。

1.2 数据来源

本研究主要使用以下数据：①1980年、2000年、2010年安徽省78个市县级气象站降雨量数据，来源于安徽省气象信息中心；②安徽省1︰50万土壤图及《安徽土种》，来源于安徽省土壤普查办公室；③数字高程模型 SRTM DEM，90 m空间分辨率（http://srtm.csi.cgiar.org/SELECTION/inputCoord.asp）；④1980年、2000年、2010年全省土地利用图，由Landsat TM影像监督分类获得；⑤2010年全省典型土壤类型理化性质，来源于国家科技基础性工作专项“我国土系调查与《中国土系志》编制”中安徽省土系调查的206个典型样点数据集，采样时间为2010 —2011年。

1.3 RUSLE模型及因子确定

本研究采用RUSLE模型评价安徽省3个时期土壤侵蚀空间分布特征：

式中：A 为土壤侵蚀量，单位 t/（km2·a）；R 为降雨侵蚀力因子，单位 MJ mm/（hm2·h·a）；K 为土壤可蚀性因子，单位 t·hm2·h/（MJ·hm2·mm）；LS 为坡长坡度因子，无量纲；C 为植被覆盖与管理因子，无量纲；P 为水土保持措施因子，无量纲。

1.3.1 R因子 安徽省和福建省同属于亚热带季风湿润区，气候条件较相似，本研究采用周伏建等［25］提出公式计算R值。利用全省气象站点的年降雨量，计算各站点3个时期的R值，再用ArcGIS插值生成各时期R值的空间分布。1980年、2000年、2010年全省R值平均为445.42 ± 137.68、379.61 ± 52.84、362.30 ± 118.48 MJ·mm/（hm2·h·a）。

1.3.2 K因子 采用Williams等在EPIC模型中的估算方法，并根据文献［26-27］的研究成果，进行修订。本研究利用《安徽土种》中记录的第二次土壤普查时期典型剖面的属性数据计算1980年的K值，利用安徽省土系调查数据计算2010年的K值。在ArcGIS中与土壤类型图斑链接生成K值空间分布图，并转为栅格形式。在ArcGIS中将1980年和2010年的K值分布图取均值代替2000年的K值。1980年和2010年全省土壤K值平均为0.1154 ± 0.0298 t·hm2·h/（MJ·hm2·mm）和0.0761 ± 0.0427 t·hm2·h/（MJ·hm2·mm）。

1.3.3 LS因子 在流域尺度上，LS因子可利用DEM 提取。本研究中 L因子采用 Wischmeier和Smith［28］提出的公式计算。S因子采用分段计算：缓坡（＜ 14°）采用McCool等［29］提出的公式，陡坡（≥14°）采用Liu等［30］提出的公式。详细公式参见文献［28-30］。1.3.4 C因子和 P因子 区域尺度上常根据对土地利用图进行赋值获取 C和 P因子。参考以往研究［23， 31］，根据安徽省土地利用情况，确定各土地利用类型平均C值：旱地为0.31，居民地为0.2，水田为0.18，草地为0.06，疏林地为0.017，林地为0.006，裸岩为0。P因子赋值如下：林地、疏林地和草地为1，旱地为0.35，水田为0.15，居民用地和裸岩均为0。

本研究中土壤侵蚀各因子的空间分辨率统一为100 m。利用RUSLE模型和ArcGIS空间分析功能，生成安徽省1980年、2000年和2010年土壤侵蚀空间分布图，统计全省和各地理区域的土壤侵蚀状况。参考水利部《土壤侵蚀分类分级标准》（SL190—2007）进行重分类，得到3个时期全省土壤侵蚀强度空间分布图，利用ArcGIS空间分析功能研究不同时期土壤侵蚀强度的动态演变特征，进一步探讨土壤侵蚀空间变化与高程、坡度的关系。本研究中假定30年间安徽省水域面积不变，未纳入研究范围。

1.4 马尔柯夫预测方法

马尔柯夫方预测方法通过对各个时刻事件不同状态的初始概率及状态之间的转移关系，来研究不同状态的变化趋势［32］。该方法在土壤侵蚀演变、土地利用变化等领域中应用较多［8-9］。该方法预测土壤侵蚀演变的关键在于确定各侵蚀等级间的相互转移的概率矩阵T。计算转移概率矩阵T，就是求出从状态Ei转为其他状态Ej的转移概率Tij（i，j=1，2，……，n）。一般采用频率近似概率的思想求出每个 Tij。具体计算过程参见文献［32］。

2 结果与分析

2.1 土壤侵蚀强度动态变化

2.1.1 全省 安徽省 1980年土壤侵蚀总量为6 199.92万t/a，平均土壤侵蚀模数为461.09 t/（km2·a）；2000年侵蚀总量为4 773.54万t/a，平均土壤侵蚀模数为355.01 t/（km2·a）；2010年侵蚀总量为3 297.84 万t/a，平均土壤侵蚀模数为245.26 t/（km2·a）。与1980年相比，2000年和2010年全省平均侵蚀模数和侵蚀总量分别减少了23.01% 和46.81%。自1980年以来全省土壤侵蚀状况好转，侵蚀总量和平均侵蚀模数均呈降低趋势。

图1为安徽省1980年、2000年和2010年土壤侵蚀强度等级图。3个时期全省土壤侵蚀强度空间分布格局相似，以微度侵蚀为主，侵蚀强度由北至南逐渐加剧。中度及强度侵蚀主要分布在皖南丘陵山区和皖西大别山区，微度侵蚀主要分布在淮北与沿淮平原、江淮丘陵和沿江平原，这与程先富和余芬［23］的研究结果一致。全省土壤侵蚀空间格局主要受地形特征主导，南部和西部多为山区丘陵，地形起伏较大；北部多为平原地势平坦。此外，全省降雨量南多北少的空间格局，一定程度上也加剧了土壤侵蚀的空间分布格局。

表1为不同时期土壤侵蚀概况统计。从侵蚀面积来看，1980年、2000年和2010年全省微度侵蚀面积不断增加，分别占全省陆地总面积的84.01%、87.20% 和90.10%。全省其他侵蚀强度等级的面积逐渐减少，其中强度及强度侵蚀以上的面积在 3个时期分别为3 097.81、2 332.25 km2和1 520.88 km2，占总面积的2.29%、1.73% 和1.13%。30年以来全省微度侵蚀面积增加了8 188.65 km2，增幅达7.25%；强度以上侵蚀面积减少了1 576.93 km2，减幅达50% 以上。1980—2010年全省不同侵蚀强度的面积，总体上由高等级侵蚀向低等级侵蚀转移。

从侵蚀量上看，自1980年以来各侵蚀等级的侵蚀量总体上呈减少趋势，其中微度和中度侵蚀量先增加后减小。剧烈、极强度和轻度侵蚀量减少较多，分别为784.63、755.93和677.70万t/a，减幅达86.77%、56.35%和 41.13%。强度侵蚀面积虽然较小，但其侵蚀模数较大，进而使其对全省侵蚀量的贡献也较大。1980年全省土壤侵蚀量主要贡献是轻度和极强度侵蚀，其侵蚀量占全省侵蚀总量的25.68% 和21.64%。到2000年和2010年，全省土壤侵蚀量的主要贡献转为微度和轻度侵蚀，二者之和均占侵蚀总量的 40%以上。剧烈和极强度侵蚀量对全省侵蚀量的贡献逐渐减小，所占比例由1980年的14.58% 和21.64% 减少为3.63% 和17.76%。上述结果表明，近30年来安徽省土壤侵蚀逐渐减弱，水土保持成效显著。

2.1.2 各地理区域 表2为安徽省5大地理区域不同时期的土壤侵蚀量统计。1980—2010年，各地理区域土壤侵蚀强度差异较大，其中皖南丘陵山区和皖西大别山区土壤侵蚀最严重，3个时期的平均土壤侵蚀强度均远高于全省平均水平；淮北与沿淮平原侵蚀最弱，平均土壤侵蚀强度均远低于全省平均水平，平均侵蚀模数均不足 100 t/（km2·a）（表 2）。不同地理区域的平均土壤侵蚀模数最大相差约 10 ～ 30倍。皖南丘陵山区和皖西大别山区的土壤侵蚀总量最大，二者之和占全省侵蚀总量的70% 以上。

图1 安徽省土壤侵蚀强度等级空间分布Fig.1 Spatial distribution of soil erosion intensity in Anhui Province

表1 安徽省土壤侵蚀统计Table 1 Statistics of soil erosion in Anhui Province

表2 1980—2010年各地理区域土壤侵蚀量统计Table 2 Statistics of soil erosion in various geographic areas from 1980 to 2010

从各地理区域的平均土壤侵蚀模数和侵蚀总量的变化来看，1980年以来各地理区域的土壤侵蚀强度总体上减弱。各地理区域减小的幅度存在明显差异，其中淮北与沿淮平原的土壤侵蚀先加剧再减弱，其他区域侵蚀强度逐渐减弱。从1980—2010年，皖西大别山区和皖南丘陵山区的平均土壤侵蚀模数变化较大，分别减少871.11 t/（km2·a）和420.57 t/（km2·a），侵蚀量分别减少1 155.68万t和1 227.07万t。淮北与沿淮平原和沿江平原的平均土壤侵蚀模数分别减少43.85 t/（km2·a）和65.50 t/（km2·a），侵蚀量分别减少208.11万t和98.62万t。

2.2 土壤侵蚀强度空间演变特征

2.2.1 1980—2000年土壤侵蚀空间变化特征 图2为安徽省土壤侵蚀强度空间变化分布图，表 3为1980—2000年土壤侵蚀面积转移矩阵。1980—2000年，全省土壤侵蚀状况总体上减轻，土壤侵蚀强度变化区域主要分布在皖西大别山区和皖南丘陵山地区。土壤侵蚀减弱的面积达7 416.13 km2，其中土壤侵蚀减弱一个等级（如轻度侵蚀转化为微度侵蚀）的面积为7 378.82 km2，减弱两个及两个等级以上的面积仅为37.31 km2。土壤侵蚀加剧的面积为446.56 km2，主要分布在皖南山区的地形起伏较大区域，其中侵蚀强度增加一个等级（如微度侵蚀转化为轻度侵蚀）的面积为285.25 km2，侵蚀强度增加两个及两个等级以上的面积为161.31 km2。

图2 安徽省土壤侵蚀强度变化空间分布Fig.2 Spatial distribution of changes in soil erosion intensity in Anhui Province

表3 安徽省1980—2000年土壤侵蚀面积转移矩阵（km2）Table 3 Transition matrixes of various soil erosion grade area from 1980 to 2000 in Anhui Province

从不同土壤侵蚀等级转移方向看，微度土壤侵蚀转移面积较少，不足自身面积的1%，仅有少量面积向轻度、中度侵蚀转移。轻度侵蚀转移面积占28.24%，主要向微度侵蚀转移，仅有少量面积转化为侵蚀程度较强的等级。中度及中度侵蚀等级以上的转移面积较大，且向各侵蚀等级均有转移。中度土壤侵蚀转移面积占48.83%，主要向轻度侵蚀转移，转移面积占45.98%。强度土壤侵蚀转移面积占69.41%，主要向中度侵蚀转移；仅有极少量面积转化为极强度侵蚀，不足12 km2。极强度土壤侵蚀转移面积占63.82%，主要向强度侵蚀转移；仅有极少量面积转化为剧烈侵蚀，不足1 km2。剧烈土壤侵蚀主要向极强度侵蚀转移，面积占69.58%。

2.2.2 2000—2010年土壤侵蚀空间变化特征 表4 为 2000—2010年的土壤侵蚀面积转移矩阵。与过去20年相比，2000—2010年全省土壤侵蚀状况总体上持续减轻，各侵蚀等级间均有相互转移；土壤侵蚀空间变化格局相似，变化区域主要分布在皖西和皖南山区（图2右）。全省土壤侵蚀减弱的面积达7 564.49 km2，其中侵蚀减弱一个等级的面积为6 262.07 km2，减弱两个及两个等级以上的面积仅为1 302.42 km2。土壤侵蚀加剧的面积为2 512.87 km2，主要分布在皖南山区的地形起伏较大区域，其中侵蚀强度增加一个等级的面积为2 424.36 km2，侵蚀强度增加两个及两个等级以上的面积仅为88.51 km2。这一时期全省土壤侵蚀空间变化范围较大，侵蚀减弱和加剧的面积均高于过去20年。这与张乃夫［22］的研究结果相一致，该研究表明 2000年以后安徽省新安江流域土壤侵蚀状况减轻，无论在面积和分布范围上侵蚀变化均较大，其中侵蚀面积总体减少14.65%，其中轻度、强度和极强度侵蚀面积减少较多分别为23.48%、81.04% 和42.44%。

表4 安徽省2000—2010年土壤侵蚀面积转移矩阵（km2）Table 4 Transition matrixes of various soil erosion grade area from 2000 to 2010 in Anhui Province

2000—2010年，全省微度土壤侵蚀转移面积较少，转移面积占 1.56%，主要转化为轻度侵蚀，面积达1 771.69 km2，仅有少量面积向中度和强度侵蚀转移。轻度侵蚀转移面积占40.52%，主要向微度土壤侵蚀转移，仅有少量面积转化为侵蚀程度较强的等级。中度侵蚀转移面积占 70.73%，向轻度和微度侵蚀转移的面积分别占 31.77% 和 26.70%。强度侵蚀转移面积占 73.20%，主要向中度侵蚀转移。极强度侵蚀转移面积占 62.57%，主要向强度侵蚀转移。剧烈土壤侵蚀转移面积占79.17%，主要向极强度侵蚀转移。

综上分析，安徽省近 30年土壤侵蚀总体上明显改善，侵蚀减弱的总面积达11 762.83 km2，侵蚀加剧的面积仅811.21 km2。土壤侵蚀变化呈现以下特点：微度侵蚀仅有少量面积向侵蚀强度较强等级转化，其他侵蚀等级主要向侵蚀程度较弱等级转化；随着土壤侵蚀强度的增加，侵蚀转移的面积占本侵蚀强度面积的比例逐渐增加；土壤侵蚀强度转移是逐级转化的。

2.3 土壤侵蚀动态演变预测

表5为2000—2010年全省土壤侵蚀等级转移概率矩阵。表 6为利用马尔柯夫模型预测的全省未来30年各土壤侵蚀等级的面积。结果表明，若按现在的土壤侵蚀状况和水土保持措施发展下去，未来 30年全省土壤侵蚀状况总体上逐渐减轻：微度土壤侵蚀面积逐渐增加，其他侵蚀等级的面积持续减少，其中轻度以上侵蚀面积变化较明显，说明目前的水土保持措施较得当。

表5 安徽省2000—2010年土壤侵蚀等级转移概率矩阵（%）Table 5 Transition probability matrixes of various soil erosion grades from 2000 to 2010 in Anhui Province

表6 安徽省不同土壤侵蚀等级面积的预测（km2）Table 6 Prediction of soil erosion areas at different levels in Anhui Province

全省微度土壤侵蚀面积，到 2020年增加到125 595.79 km2，占总面积的93.41%；预计到2040年增加到总面积的94.89%。轻度土壤侵蚀，到2020年减少到总面积的5.60%，比2010年减少2 934.23 km2；预计到2040年减少到总面积的4.57%。轻度以上土壤侵蚀面积总和，到2020年减少到总面积的1% 以下，预计到2040年减少到总面积的0.5% 以下。与2010年相比，2020年轻度以上土壤侵蚀面积减少幅度较大，均减少一半以上。

3 讨论

地形是影响土壤侵蚀的自然要素，它控制着地表物质和能量的再分配，决定着地表径流的运动状态和方向。陈明华等［33］在5° ～ 26°坡度范围的人工扰动土和5° ～ 37°坡度范围的自然原状土的试验表明不同坡度等级的土壤侵蚀量相差2 ～ 3倍。表7、表8为近30年土壤侵蚀强度变化区域在不同海拔、坡度带的分布面积。1980—2000年和2000—2010年全省土壤侵蚀变化面积在不同海拔带、坡度带存在明显差异。不同高程带上，土壤侵蚀加剧和减弱的面积均在200 ～500 m区域最大，以此为中心向上、向下递减。不同坡度带上，侵蚀加剧和减弱的面积均在15° ～ 25°区域最大，以此为中心向上、向下递减。该区域是全省土壤侵蚀变化的敏感区域，无论是侵蚀加剧还是减弱都极易发生。坡耕地开垦极易引发水土流失，特别在15°以上的顺坡开垦方式，25°以上开垦造成水土流失的概率为100%。因此＞ 25°区域严禁农业开垦，5° ～25°为保护性开垦，宜采用横坡耕作或梯田耕作，并辅助等高篱、田埂保护等植物措施。因此全省应在该区域加强水土保持政策的宣传和侵蚀治理工作。

表7 不同高程带土壤侵蚀变化面积Table 7 Area changes of soil erosion intensity at different elevation zones

表8 不同坡度带土壤侵蚀变化面积Table 8 Area changes of soil erosion intensity at different slope levels

近30年来，安徽省土壤侵蚀状况总体减弱，这主要与当地的水土保持治理工作密不可分。自 1980年以后，全省水土保持工作逐步恢复并走入正轨，尤其是近年来，在各级党委、政府的正确领导和大力支持下，水土保持工作进入快速发展时期。80年代以来全省累计治理水土流失面积112万hm2，其中建设水平梯田8.17万hm2，水保林28万hm2，经济林14.49万hm2，种草0.77万hm2，封禁治理57.03万hm2，其他措施3.57万hm2［21］。

在水土流失严重的皖西和皖南丘陵山区，地形因素主导着土壤侵蚀特征［23］。对于地形平缓的地区（如＜15°），可以通过相应的保护性开垦，减少水土流失同时解决山区人民的生活生产需求。如安徽黄山地区、岳西县等地的茶叶梯田，潜山县高标准石埂田。自1998年，通过国债项目，全省有2个市、3个县和23条小流域被命名为全国水土保持生态环境建设“十百千”示范城市、示范县和示范小流域［21］，这些地方主要分布在皖西和皖南山区。合理的水土保持措施、政策的大力支持是全省尤其是皖西和皖南山区土壤侵蚀减弱的主要原因。

马尔柯夫模型是利用某一变量的现状和动向预测未来状态的一种分析手段，主要关注变量的前后状态，忽略邻域变量的状态对其转移规律的影响。因此，该方法仅能预测变量的变化结果，无法预测变化结果的空间分布，但其计算结果可作为多种方法的一种对比。元胞自动机和元胞自动机-马尔柯夫模型是目前较流行的土壤侵蚀和土地利用空间变化模拟方法，今后的工作需在该领域继续深入研究。

4 结论

1980—2010年，安徽省土壤侵蚀状况好转，平均侵蚀模数和侵蚀总量均呈逐渐降低趋势。皖西大别山区和皖南丘陵山区的土壤侵蚀模数变化较大，淮北与沿淮平原和沿江平原的土壤侵蚀模数变化较小。30年来全省微度侵蚀面积增加了8 188.65 km2；强度以上侵蚀面积减少了1 576.93 km2。

1980年、2000年和2010年，全省以微度侵蚀为主，侵蚀强度空间分布规律一致，侵蚀强度由北向南逐渐加剧。1980—2010年，全省土壤侵蚀状况明显改善，侵蚀强度减弱面积达11 762.83 km2，侵蚀强度加剧面积仅 811.21 km2；变化区域主要分布在皖西大别山区和皖南丘陵山地区。土壤侵蚀空间变化呈现以下特点：微度侵蚀仅有少量面积向侵蚀强度较强等级转化，其他侵蚀等级主要向侵蚀程度较弱等级转化；随着土壤侵蚀强度的增加，土壤侵蚀转移面积占本侵蚀强度面积的比例逐渐增加；侵蚀强度转移是逐级转化的。若按当前的土壤侵蚀状况和水土保持措施发展下去，未来30年全省土壤侵蚀状况总体上逐渐减轻，微度土壤侵蚀面积逐渐增加，其他侵蚀等级的面积持续减少。

致谢：感谢长江三角洲科学数据共享平台（http://nnu.geodata.cn）为本研究提供了1980年和2000年安徽省土地利用图，中国科学院遥感与数字地球研究所陈良富研究员提供了2010年安徽省土地利用数据。

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中图分类号：S157.1

DOI:10.13758/j.cnki.tr.2016.03.026

基金项目：①国家自然科学基金项目（41501226）、土壤与农业可持续发展国家重点实验室开放基金项目（Y412201431）、中国科学院战略性先导科技专项子课题（XDA05050503）、国家科技基础性工作专项（2008FY110600）、安徽省高校自然科学研究项目（KJ2015A034）和安徽理工大学人才引进项目（ZY020）资助。

* 通讯作者（glzhang@issas.ac.cn）

作者简介：赵明松（1983—），男，安徽淮南人，博士，讲师，主要从事数字土壤制图、土壤侵蚀遥感调查研究。E-mail：zhaomingsonggis@163.com

Dynamic Evolution and Prediction of Soil Erosion in Anhui Province from 1980 to 2010

ZHAO Mingsong1，2， LI Decheng2， ZHANG Ganlin2*
（1 School of Surveying and Mapping， Anhui University of Science and Technology， Huainan， Anhui 232001， China； 2 State Key Laboratory of Soil and Sustainable Agriculture （Institute of Soil Science， Chinese Academy of Sciences）， Nanjing 210008， China）

Abstract:Based on revised universal soil loss equation （RUSLE） and GIS technique， this research analyzed the spatial distribution of soil erosion in 1980， 2000， and 2010， and its dynamic evolution in Anhui Province， and predicted soil erosion change over the next 30 years based on Markov model.Furthermore， this paper explored relationships of spatial change of soil erosion intensity with elevation and slope based on spatial analysis of GIS.The results showed: 1） soil erosion of Anhui Province obviously improved from 1980 to 2010， and mean soil erosive modulus decreased from 461.09 t/（km2·a） to 245.26 t/（km2·a）， the amount of soil erosion decreased from 6 199.92 × 104t/a to 3 297.84 × 104t/a.Slight soil erosion areas increased by 8 188.65 km2，and intensive soil erosion areas reduced by 1 576.93 km2.2） Spatially， soil erosion strengthened from north to south in three periods.Slight soil erosion mainly distributed in Huaibei Plain and Jianghuai Hilly Region， while intensive soil erosion mainly in hilly mountain of southern and western Anhui.3） From 1980 to 2010， area of soil erosion grade weakened was 11 762.83 km2，area of soil erosion strengthened only was only 811.21 km2.Soil erosion change mainly distributed in region of 200 ～ 500 m and 15° ～ 25°.Soil erosion grade transformed stepwise.Erosion grade mainly transformed into weaker grade， and only a few of slight erosion transformed into the stronger grade.4） According to the Markov prediction， soil erosion improved over the next 30 years，area of slight soil erosion gradually increased while areas of other erosion grades declined.

Key words:RUSLE； Soil erosion； Markov model； Spatial dynamic evolution； Anhui Province