广东省汕尾市土壤侵蚀动态变化分析

黄 明

(广东省水利电力勘测设计研究院有限公司，广东 广州 510635)

土壤侵蚀破坏生态环境、淤积河道、产生滑坡泥石流等灾害，严重制约了人类经济社会的可持续发展[1-2]。开展土壤侵蚀动态变化分析对区域土壤侵蚀特点、引发因素及水土流失治理具有重要意义。汕尾市经济处于高速发展阶段，造成全市水土流失速度加剧且情况复杂，但目前该市上一次土壤侵蚀调查为2013年，所用卫星遥感数据为2010年，已不能反映现在的情况，尤其是对于侵蚀危害大、变化速度快的人为侵蚀问题[3-4]，需要进行土壤侵蚀数据更新。

本研究以汕尾市为研究对象，基于通用土壤流失方程(USLE)计算并结合卫星遥感图像数据信息提取、目视解译等方法对全市土壤侵蚀现状进行调查。为查清全市水土流失的类型、强度、空间分布状况及发展趋势，研究全市土壤侵蚀特点、引发的因素及其发展规律提供依据。

1 研究区概况及土壤侵蚀调查基本情况

1.1 研究区概况

汕尾市位于广东省东南沿海地区，陆域(不含深汕特别合作区)总土地面积为4 396.52 km2，位于E114°54′～116°13′，N20°27′～23°28′之间，属热带季风气候区或海洋性亚热带季风气候，多年年平均降雨量为2 146 mm，降雨时空分布不均，从西北山区向东南沿海区递减，汛期雨量占全年雨量85%～90%，年日照时数平均为2 179.1 h，日照率为49%，年平均气温为21.9℃，南北略有差异。依据汕尾市最新的土地资源调查结果(2016年底)，汕尾市农用地为3 670.26 km2，占总土地面积的83.48%；建设用地为427.03 km2，占总土地面积的9.71%；未利用地为299.23 km2，占总土地面积的6.81%。汕尾市2016年土地利用现状分布见图1。

图1 汕尾市2016年土地利用现状分布示意

1.2 土壤侵蚀调查基本情况

自2000年来，汕尾市先后进行3次水土流失普查工作。

第1次为2007年6月广东省水利厅和中山大学调查发布的《2006年广东省土壤侵蚀遥感调查项目报告》，普查结果为：全市土壤侵蚀面积为602.25 km2，占总面积的11.43%。其中：自然侵蚀为433.25 km2，人为侵蚀168.99 km2。

第2次为2010年至2012年的广东省水利普查工作，普查结果为：全市土壤侵蚀总面积为709.81 km2，占总面积的13.47%。2012年水利普查数据(非遥感调查数据)中水土流失未按侵蚀类型划分，且未落实到图斑，报告中仅对总侵蚀量做以简单对比。

第3次为2013年8月广东省水利厅和珠江水利科学研究院调查发布的《广东省第四次水土流失遥感普查成果报告》，普查结果为：全市总侵蚀面积为581.31 km2，占总面积的11.03%。其中：自然侵蚀面积446.30 km2，人为侵蚀面积135.01 km2。

2 研究数据及研究方法

2.1 研究数据

研究收集数据资料如下[5]：

1)行政区划数据，收集汕尾市、县(市、区)级及镇级行政区划数据。

2)遥感卫星数据：全市范围内的高分1号(GF1)成像时间2018年2月6日、2018年3月11日、2018年3月31日，高分2号(GF2)遥感影像，成像时间2018年3月31日。用于提取植被覆盖度，计算植被覆盖因子，同时目视解译各类图斑。

3)降雨数据：收集了汕尾市及其周边河源、惠州、揭阳等市雨量站自2000至2016年的月平均降水数据，用于计算降雨侵蚀力。

4)土地利用数据：2016年汕尾市国土二调数据，用于水土保持因子计算。

5)地形地貌数据：覆盖全市范围内的DEM数据，用于计算坡长和坡度。

6)土壤数据：广东省土壤分布图，用于提取汕尾市土壤类型，计算土壤可蚀性因子等数据。

7)其他水土流失相关数据。

2.2 研究方法

通用土壤流失方程(USLE)是依据大量观测资料建立，且在多个国家和地区已经验证的土壤侵蚀模型[6]，其表达式为：

A=R·K·L·S·C·P

(1)

式中A为单位面积年平均土壤侵蚀量；R为降雨/径流侵蚀力因子；K为土壤可蚀性因子；L为坡长因子；S为坡度因子；C为植被覆盖与管理因子；P为水土保持措施因子。各土壤侵蚀因子的具体计算方法参考相关文献[7-12]。

根据计算的坡长、坡度、降雨、植被盖度、土壤及水土保持措施等因子，利用USLE表述的关系叠加，得到初步的土壤侵蚀量分布图，再根据土壤侵蚀分类分级标准(SL 190—2007)，对土壤侵蚀强度分类分级。

结合野外实地验证，采用无人机与人工现场调查相结合，对汕尾市全境内初步解译的土壤侵蚀图斑进行对比和验证，将复核验证结果作为本项目最终成果。

3 结果与分析

3.1 土壤侵蚀现状分析

根据土壤侵蚀分类分级标准(SL 190—2007)，对土壤侵蚀强度分类分级得到土壤侵蚀强度分布示意(见图2)，统计了汕尾市2018年水土流失遥感调查情况(见表1)，结果可以看出，汕尾市总侵蚀面积为461.25 km2，主要侵蚀类型为自然侵蚀和人为侵蚀，面积分别为346.13 km2、115.12 km2，分别占总侵蚀面积的75.04%、24.96%。自然侵蚀中以轻度侵蚀为主，占总侵蚀面积的52.86%；中度侵蚀次之，占总侵蚀面积的17.09%；随着土壤侵蚀强度等级的增强，相应的侵蚀占比大幅度减小，强烈、极强烈和剧烈分别占总侵蚀面积的3.97%、0.85%、0.27%。人为侵蚀以火烧迹地为主，占总侵蚀面积的9.65%；坡耕地次之，占总侵蚀面积的5.85%；园区建设、其他侵蚀、采石取土、交通运输、采矿分别占总侵蚀面积的4.26%、2.49%、1.11%、1.06%、0.54%。

汕尾市各区县中，海丰县侵蚀面积为135.04 km2，占总侵蚀面积的29.28%，自然侵蚀中以轻度侵蚀为主，侵蚀面积为91.10 km2，占海丰县侵蚀面积的67.46%，人为侵蚀以火烧迹地为主，侵蚀面积为14.95 km2，占海丰县侵蚀面积的11.07%；城区侵蚀面积为89.77 km2，占总侵蚀面积的19.46%，自然侵蚀中以轻度侵蚀为主，侵蚀面积为45.72 km2，占城区侵蚀面积的50.93%，人为侵蚀以园区建设为主，侵蚀面积为5.87 km2，占城区侵蚀面积的6.54%；陆丰市侵蚀面积为153.92 km2，占总侵蚀面积的33.37%，自然侵蚀中以轻度侵蚀为主，侵蚀面积为74.18 km2，占陆丰市侵蚀面积的48.19%，人为侵蚀以火烧迹地为主，侵蚀面积为13.73 km2，占陆丰市侵蚀面积的8.92%；陆河县侵蚀面积为82.52 km2，占总侵蚀面积的17.89%，自然侵蚀中以轻度侵蚀为主，侵蚀面积为32.81 km2，占陆河县侵蚀面积的39.76%，人为侵蚀以火烧迹地为主，侵蚀面积为15.60 km2，占陆河县侵蚀面积的18.90%。总体上，汕尾市各区县的自然侵蚀以轻度侵蚀为主，人为侵蚀以火烧迹地为主。

图2 土壤侵蚀强度分布示意

表1 汕尾市2018年水土流失遥感调查情况

3.2 土壤侵蚀动态变化分析

根据2018年调查结果与2006年遥感普查成果、2012年水利普查成果、2013年遥感普查成果进行对比分析(见表2)。从表2中可以看出，2006年总侵蚀面积为602.25 km2，2012年总侵蚀面积为709.81 km2，2013年总侵蚀面积为581.31 km2，2018年调查侵蚀面积为461.25 km2，比2006年、2012年、2013年分别减少141 km2、248.56 km2、120.06 km2。

表2 汕尾市不同年份普查结果 km2

表3 汕尾市2013年及2018年各区县普查结果 km2

因2006年和2012年普查结果无各区县数据，因此，各县区侵蚀面积只对比2018年调查结果与2013年普查结果(见表3)。

海丰县2018年总侵蚀面积比2013年减少70.38 km2；城区2018年总侵蚀面积比2013年减少12.45 km2；陆丰市2018年总侵蚀面积比2013年减少33.97 km2；陆河县2018年总侵蚀面积比2013年减少3.27 km2。从总侵蚀面积和各县区变化分析，汕尾市土壤侵蚀呈减少趋势。

3.2.1自然侵蚀动态变化及原因分析

因2006年遥感调查报告年较早，据今已有10多a时间，10余a来，全市水土流失侵蚀类型、侵蚀面积均有较大变化；2012年水利普查得出的普查数据(非遥感调查数据)，未细分具体侵蚀类型，同时也落实到图斑，对于市级行政区而言，精度不足，不能满足市级水土保持规划及治理的需要。因此，本论文对自然侵蚀和人为侵蚀的分析只对比2018年与2013年普查结果。

从自然侵蚀看，2018年自然侵蚀面积为346.13 km2，比2013年减少100.17 km2，2018年极强烈面积为3.92 km2，比2013年增加0.22 km2，其他侵蚀强度均有减少，2018年轻度、中度、强烈、剧烈面积分别为243.81 km2、78.85 km2、18.31 km2、1.24 km2，分别比2013年减少54.70 km2、38.37 km2、5.92 km2、1.40 km2。自然侵蚀总体呈减少趋势，减少的面积以轻度侵蚀和中度侵蚀为主，强烈及以上侵蚀变化不大。

与2013年遥感普查相比，自然侵蚀减少的主要原因如下：

1)相比于2013年通过土地利用、坡度、植被三因子得到土壤侵蚀调查结果，2018年调查主要利用通用土壤流失方程，将降雨、坡长、土壤等与水土流失相关的因子也考虑进去，计算土壤侵蚀时考虑因素更全面。

2)汕尾市高度重视水土保持生态建设工作，积极在水土流失严重地区开展了多项水土保持治理工作，有效减少了自然侵蚀的发生。

3)2013年土壤侵蚀调查所采取的是10 m分辨率的ALOS遥感影像，2018年调查采取全色2 m、多光谱8 m空间分辨率的GF1、GF2高精度遥感影像，遥感数据精度要高，能识别和提取比2013年更为细小的侵蚀图斑，导致了本次调查中自然侵蚀面积有所减少。

4)与2013年遥感普查相比，此次遥感调查中深汕特别合作区(位于汕尾市海丰县西部，包括海丰县鹅埠、小漠、鲘门、赤石四镇，总面积为468.3 km2)行政区面积不纳入本次汕尾市水土保持规划范围，导致了本次调查中自然侵蚀面积有所减少。

3.2.2人为侵蚀动态变化及原因分析

2018年人为侵蚀面积为115.12 km2，比2013年减少19.89 km2，2018年生产建设面积为43.64 km2，比2013年增加4.09 km2，2018年火烧迹地、坡耕地面积为44.50 km2、26.98 km2，比2013年分别减少4.40 km2、19.58 km2。人为侵蚀总体呈减少趋势，减少的面积以火烧迹地和坡耕地为主。

与2013年遥感普查相比，人为侵蚀变化的主要原因：

1)近年来，随着广东省促进粤东地区发展战略和粤东会议精神的进一步深化落实，以及国务院关于进一步扩大内需促进经济平稳较快发展的重大决策的实施，汕尾市全市大力发展新兴工业，发展承接了大珠三角地区产业转移的劳动密集型加工制造工业，生产建设项目开发力度较大，故而生产建设项目产生的侵蚀面积较2013年略有增加。

2)深汕特别合作区行政区未纳入本次汕尾市水土保持规划范围，导致本次调查中人为侵蚀面积有所减少。

3)针对清明祭奠用火活动造成大面积的火烧迹地，汕尾市加强了对清明用火的管控，有效控制了该市火烧迹地的发生，以及近几年原有火烧迹地区域的自然生态恢复，使得火烧迹地总面积有所减少，一定程度上减少了人为侵蚀面积。

4 结语

基于通用土壤流失方程计算并结合卫星遥感图像数据信息提取、目视解译等方法对全市土壤侵蚀现状进行调查，得出以下结论：

1)汕尾市土壤侵蚀面积为461.25 km2，自然侵蚀占总侵蚀面积的75.04%，以轻度侵蚀为主，占总侵蚀面积的52.86%，人为侵蚀占总侵蚀面积的24.96%，以火烧迹地为主，占总侵蚀面积的9.65%。

2)汕尾市各区县的自然侵蚀以轻度侵蚀为主，分别占海丰县、城区、陆丰市、陆河县总侵蚀面积的67.46%、50.93%、48.19%、39.76%。人为侵蚀城区以园区建设为主，占城区总侵蚀面积的6.54%，其余区县以火烧迹地为主，分别占海丰县、陆丰市、陆河县总侵蚀面积的11.07%、8.92%、18.90%。

3)汕尾市2018年调查结果相比2006年、2012年、2013年普查结果，侵蚀面积分别减少141 km2、248.56 km2、120.06 km2。海丰县、城区、陆丰市、陆河县等地侵蚀面积比2013年分别减少70.38 km2、12.45 km2、33.97 km2、3.27 km2。总体上，汕尾市土壤侵蚀呈减少趋势。

4)从自然侵蚀面积来看，轻度、中度侵蚀面积减少较多，比2013年分别减少54.70 km2、38.37 km2，强烈、极强烈及剧烈侵蚀侵蚀强度的面积变化不大。整体上看，自然侵蚀下降较为明显。

5)从人为侵蚀来看，生产建设项目侵蚀面积比2013年略有增加，增加面积为4.09 km2，火烧迹地和坡耕地侵蚀面积比2013年有所减少，分别减少4.40 km2、19.58 km2。整体上看，人为侵蚀呈减少趋势。