2004—2016年南小河沟流域土壤侵蚀动态变化

许小梅，王鸿斌，赵嘉莹，刘晓静

(黄河水土保持西峰治理监督局，甘肃 西峰 745000)

1 研究区概况

南小河沟地处黄河中游黄土高塬沟壑区，系泾河的一级支流蒲河左岸的一级支沟，位于E107°30′15″～107°37′30″、N35°40′50″～35°44′25″，流域总面积36.3 km2，海拔1 050～1 423 m，相对高差373 m。流域内地质构造较为单一，地表基本为黄土覆盖，年均降水量552.1 mm。地貌主要有塬、坡、沟三大类型，其中塬面占57.0%、沟坡占15.7%、沟谷占27.3%。塬面宽广平坦，土壤肥沃，主要为农田；坡面是连接塬面和沟谷的缓坡地带，大部分已形成坡式梯田；坡面以下是沟谷，通常主沟呈U形、支沟呈V形，水土流失类型以水力侵蚀为主。

2 数据来源及研究方法

本研究选用2004年6月分辨率为0.61 m的Quickbird卫星影像，DEM格网间距3 m。2016年6月采用无人机进行航空摄影，获取小流域地表航空影像数据，制作小流域DEM，分辨率为0.1 m，DEM格网间距1 m。基于DEM进行影像解译，采用ArcMap 10.2软件提取南小河沟流域土地利用图及植被覆盖度图，以DEM提取流域坡度图。在此基础上，依据《土壤侵蚀分类分级标准》(SL 190—2007)，考虑坡度、植被覆盖度、土地利用方式等指标综合判定得到南小河沟流域土壤侵蚀强度分级结果。

3 结果分析

3.1 土壤侵蚀强度动态变化

南小河沟流域土壤侵蚀空间分布差异明显(图1)。从土壤侵蚀强度的空间分布来看，轻度及以下侵蚀主要分布于塬面和沟道，其中塬面虽多为耕地，但坡度较缓，多在5%以下，而沟道部分地区虽坡度较陡，但以林地为主，植被覆盖度较高，因此土壤侵蚀程度较轻；中度和强烈侵蚀主要分布于沟道，土地利用类型以草地为主；极强烈和剧烈侵蚀主要分布于沟沿线和坝地边缘附近，坡度陡，植被覆盖度低。

图1 2004、2016年南小河沟流域土壤侵蚀强度空间分布

表1为2004、2016年南小河沟流域土壤侵蚀强度分级结果。由表1知, 南小河沟流域土壤侵蚀以微度侵蚀为主，2004—2016年微度侵蚀面积呈增加趋势,而轻度及其以上侵蚀面积则呈减少趋势,从2004年的11.95 km2减小到2016年的8.06 km2，减少了32.55%，其中强烈、极强烈、剧烈侵蚀面积减少明显，分别减少了35.69%、42.96%和62.98%。

3.2 土壤侵蚀强度变化原因

影响土壤侵蚀的因素包括自然因素和人为因素。自然因素是水土流失发生、发展的先决条件，或者叫潜在因素，包括气候、地形、土壤、植被等，而人为因素则通常是加剧水土流失的主要原因。

表1 2004、2016年南小河沟流域土壤侵蚀强度变化

(1) 土地利用类型。土地利用是人类根据土地的自然特征，按一定的社会经济目的，通过特定手段，对土地进行的长期或周期性的治理改造。土地利用可以通过改变植被覆盖度和土壤性质等来影响土壤侵蚀[1]。土壤侵蚀强度的变化与土地利用类型的变化有着密切的联系，但其并非向单一方向变化，而是呈现出波动性的变化过程。2004—2016年南小河沟流域土地利用类型变化显著。2004年南小河沟流域土地利用类型主要为旱地、有林地、荒草地和居民点及工矿交通用地。2016年土地利用类型增加了水浇地、果园，并且梯田、有林地、居民点及工矿交通用地、水域及水利设施用地面积增加明显。由表2知，2004—2016年南小河沟流域梯田、有林地分别增加了3.68和1.21倍，荒草地和裸地面积分别减少了16.78%和46.74%。实地调查显示，有林地、梯田、居民点及工矿交通用地、水域及水利设施用地多为微度侵蚀区，而荒草地和裸地是水力侵蚀的主要区域。

2004—2016年依托黄河水土保持生态工程齐家川示范区项目、南小河沟科技示范园建设项目对南小河沟流域进行综合治理，增加了果园、有林地、居民点及工矿交通用地、水域及水利设施用地面积，减少了裸地面积，综合土地利用动态度呈增加趋势。南小河沟流域正从单一的农业生产结构向新型农村经济结构转变，土地利用结构逐步向均衡化方向发展。

表2 2004、2016年南小河沟流域土地利用类型

(2)植被覆盖度。植被作为大气与土壤间的保护层，既影响坡面水文过程，又改良土壤，能够减轻降雨侵蚀并提高土壤的抗蚀性，具有侵蚀控制和坡面保护的潜能[2]。南小河沟流域林草植被覆盖度变化显著(图2)。由图2、表3知，流域内林草植被主要分布在沟坡；2004—2016年高覆盖度(75%～100%)和中高覆盖度(60%～75%)面积增加明显，分别增加了44.87%和123.01%，而中覆盖度(45%～60%)、中低覆盖度(30%～45%)和低覆盖度(0～30%)面积有所减少，尤其是中低覆盖度面积减少了45.59%，低覆盖度面积减少了72.11%。

图2 2004、2016年南小河沟流域林草植被覆盖度变化

林草植被覆盖度/%面积/km22004年2016年变化面积/km2比例/%75～1004.486.492.0144.8760～751.132.521.39123.0145～602.782.51-0.27-9.7130～454.652.53-2.12-45.590～304.411.23-3.18-72.11

(3)坡度。坡度是最重要的地形因子之一，直接影响着地表的物质流和能量的再分配，影响着土壤的发育、植被的种类与分布，制约着土地利用的类型与方式。在其他条件相同的情况下，一定范围内坡度越大，土壤侵蚀越剧烈。2004—2016年，坡面和沟道在降水冲刷作用下形成红土泻溜、滑塌等，引起地形发生微变化，导致南小河沟流域坡度发生微变化，但整体变化不大，因此对土壤侵蚀影响相对较小。

4 结 论

本研究结果揭示了南小河沟流域土壤侵蚀动态变化特征，可为当地水土流失治理和生态环境保护提供参考。由于影响土壤侵蚀的因素众多，有气候、植被、土壤物理化学性质、地形等，本次研究只考虑了土地利用、植被、坡度三个方面的因素，采集数据的完整性不足，因此未来还需要做进一步研究。