基于RS和GIS的若尔盖土壤侵蚀强度研究

韩继冲+郭梦迪

摘 要：土壤侵蚀包括水力侵蚀，冻融侵蚀和风力侵蚀[2]。由于全球变暖和人类活动的影响，若尔盖的土壤侵蚀日益严重，生态环境脆弱性增强。若尔盖东部高山区主要发生冻融侵蚀，而文章主要针对若尔盖非冻融侵蚀区开展土壤侵蚀强度综合评价分析。基于RS和GIS技术，利用若尔盖DEM数据提取坡度因子，借助像元二分法由NDVI数据获得植被覆盖度，通过GIS空间分析技术，依据《土壤侵蚀分类分级标准》SL190-2007（2008.4.4）中的土壤侵蚀强度面蚀（片蚀）分级指标对若尔盖土壤侵蚀强度进行分级评价。结果表明：若尔盖非冻融侵蚀地区的土壤侵蚀面积达4300km2，主要以非耕地林草地区的侵蚀为主，少部分地区（东部和东北部）发生坡耕地侵蚀，侵蚀强度以轻度和中度为主。

关键词：土壤侵蚀；RS；GIS；空间分析；分级评价

引言

土壤侵蚀是指地球表面的土壤及其母质受水力、风力、冻融、重力等外力的作用，在各种自然因素和人为因素的影响下发生的各种破坏、分离、搬运和沉积的现象[1]。若尔盖具有海拔高，温度低，部分地区地形起伏较大的自然特点，在一定程度上造成了若尔盖部分高海拔地区发生冻融侵蚀，其他地区因含水量丰富，降雨量充足，加之全球气候变暖导致冰川融化加剧，该地区土壤水力侵蚀越发严重。较为严重的土壤侵蚀威胁着当地的生态环境，位于川西山原屏障带的若尔盖，其生态环境的安全对于整个川西高原都具有重要意义，因此开展若尔盖地区的土壤侵蚀强度研究迫在眉睫。本研究在RS和GIS的支持下针对若尔盖的土壤水力侵蚀强度进行研究和评价，为该地区的生态环境建设和政府决策提供科学的依据。

1 研究区概况

若尔盖地区是典型的高原寒区，其位于四川省北部，青藏高原东部。地理坐标位于东经102°08′至103°39′、北纬32°56′至34°19′之间，海拔在2400m-4200m，面积约10436.58km2。属于高原寒温带湿润季风气候，年均温在1°C左右，年平均降水量为640mm左右。若尔盖是我国著名的五大牧场之一，自然资源丰富。但是随着全球变暖，过度放牧等人类活动加剧，若尔盖的生态环境遭到破坏，土壤侵蚀强度加剧。

2 研究方法

本文通过借助像元二分法由NDVI数据计算得到植被覆盖度。并将土地覆被数据重分类为坡耕地、非耕地林草（包括林地、疏林地、草地和各类园地）、非侵蚀地类（包括水田、城镇用地、村庄、交通运输、河水流域等）。通过若尔盖DEM获取地形坡度因子，再根据《土壤侵蚀分类分级标准》（表1）将植被覆盖度和坡度数据进行分级赋值。基于ArcGIS的空间分析模块，对坡度、植被覆盖度等数据进行空间分析，然后剔除若尔盖冻融侵蚀区（冻融侵蚀采用第一次水利普查调查成果数据），计算得到非冻融地区土壤侵蚀强度等级。

3 评价指标

3.1 植被覆盖度

植被的根系可以提高土壤的稳定性。朱显漠[3]指出生物措施是水土保持中最有效和最根本的方法。降水或河流的流动会对土壤产生侵蚀，而植被的根系能够起到固节土壤的作用，防止机械搬运造成的水力侵蚀。植被覆盖度能够反映植被覆盖量的多少，植被覆盖度越大，土壤侵蚀发生的可能性越小。

3.2 坡度

土壤的抗冲蚀能力一般随着坡度的增大而减小[4]。相同条件下坡度越大，土壤受到的重力越大，再加上径流和降水的影响，水力侵蚀越容易发生。因此坡度是衡量土壤水力侵蚀强度的一个重要指标。

4 数据与处理

本研究采用2015年Landsat8卫星OLI影像，空间分辨率30m*30m，来自地理空间数据云。在ArcGIS平台支持下，对获取的遥感影像数据，进行波段合成、大气校正、投影变换等一系列处理；并利用ENVI计算得到研究区NDVI数据；根据非监督分类得到土地利用数据，并将其重分类为坡耕地、非耕地林草和非侵蚀地类。分析研究区DEM 数据提取坡度因子，结合植被覆盖度数据进行叠加统计分析，得到坡耕地和非耕地林草的土壤侵蚀强度分级图。

5 结果与分析

（1）若尔盖非冻融侵蚀区坡耕地侵蚀面积约55.89km2，主要分布在研究区东北部和东部，侵蚀强度主要为中度和强烈侵蚀，基本不存在剧烈侵蚀，坡耕地侵蚀面积较小。

（2）非冻融侵蚀区非耕地林草侵蚀面积约4244.02km2，研究区中部和中西部地区侵蚀范围虽然广泛，但不集中，分布零散且侵蝕强度主要为轻度侵蚀和中度侵蚀，约占非耕地林草侵蚀面积总和的95%；东部地区侵蚀分布相对集中，且侵蚀强度以强烈和极强烈为主，其主要原因为若尔盖东部地区多为高山峡谷地貌，地形起伏明显，坡度变化率较大。

（3）非侵蚀区主要分布在若尔盖中西部地区。其原因主要为该区域草资源丰富，植被覆盖度大，地形起伏变化小，地势较为平坦，因此土壤侵蚀作用并不明显。

参考文献

[1]Meyer LD. Evaluation of the universal soil loss equation [J]. Journal of Soil and Water Conservation.1984.39：99-104.

[2]中国科学院水利部水土保持研究所.冻融侵蚀区；风力侵蚀区；水力侵蚀区|全国分为三大土壤侵蚀类型区，即水力侵蚀为主的类型区、风力侵蚀为主的类型区和冻融侵蚀为主的类型区[J].

[3]朱显漠.黄土高原地区植被因素对于水土流的影响[J].土壤学报，1996，16：5.

[4]刘青泉，陈力，李家春.坡度对坡面土壤侵蚀的影响分析[J].应用数学和力学，2001，22（5）：449-457.