赣州市崩岗侵蚀分布特征与影响因子分析

廖凯涛,刘 艳,刘 荃,宋月君,黄宏胜

(1.江西师范大学 地理与环境学院,南昌 330022;2.江西省水利科学院 江西省土壤侵蚀与防治重点实验室,南昌 330029;3.江西农业大学 国土资源与环境学院,南昌 330045)

江西省的崩岗数量与面积位居南方红壤丘陵区第2位[1]，其中赣州市崩岗数量32 923个，面积12 856.1 hm2，均为江西省各市之首[2]，是我国南方红壤丘陵区崩岗侵蚀的典型区域[3]。当地生态安全、粮食安全以及人民生命安全一直受到崩岗侵蚀的威胁，“兴国要亡国，宁都要迁都”，“龙回千百家，家家米淘沙，一家不淘沙，就不成人家”，这些都是赣州崩岗侵蚀区“沙进、田毁、人退”的真实写照[4]。赣州市是全国水土保持改革试验区，有必要对赣州市的崩岗分布特征和影响因子进行分析，为当地崩岗侵蚀防治工作提供数据参考与依据。

灰色关联度是一种可以明确系统中各因素之间的主要关系，并定量描述和比较各因素的影响力的方法[5-6]，在泥石流[7]、滑坡等[8-9]灾害影响因子分析评价运用广泛。吴钟腾等[10]基于野外详细调查，采用灰色关联度法分析了安溪县崩岗的降雨持续时间、降雨量、植被覆盖率和孔隙度4个影响因子的权重，结果表明该方法也能用于崩岗侵蚀因子的定量判断，但未对崩岗侵蚀发生造成影响的其他影响因素，如地形[11]、土壤[12]与人为活动等[13]进行分析。

基于此，本文以2015年赣州市崩岗普查数据为数据源，分析各县(市、区)的崩岗分布特征；采用灰色关联度法分析各县市区崩岗与海拔高度、坡度、坡向、坡型、成土母质、土壤类型、降雨侵蚀力、距河流距离、植被覆盖度与土地利用类型共10个影响因子关联度，探究影响崩岗侵蚀规模的关键影响因子及其作用强度，为赣州市崩岗形成机理研究以及崩岗水土流失防治工作提供数据参考与依据。

1 研究区概况

赣州市位于江西省南部，地处赣江上游，位于北纬24°29′—27°09′，东经113°54′—116°38′。赣州市下辖赣县区、兴国县、瑞金市等18个县市区，总面积3.94万km2，占江西省总面积的23.6%。研究区地貌以山地、丘陵和盆地为主；水系众多，是赣江和东江的发源地；岩层以火成岩和变质岩为主；气候为亚热带湿润季风气候区，降雨多集中于春夏季，多年平均降雨量为1 080 mm，多年平均气温为19.2℃；土地利用类型以林地为主，耕地次之；自然土壤类型主要包括红壤、紫色土、山地黄壤等；森林树种垂直分布比较明显，海拔1 000 m以下马尾松、杉木、油茶等为主，海拔1 000 m以上多为天然灌木类。

2 数据与方法

2.1 数据来源与因子选取

赣州市崩岗分布数据主要来源于2015年江西省水土保持规划崩岗调查更新数据成果，包括崩岗点位坐标、面积、形态和稳定程度等信息。

综合分析学者已有的研究成果[12,14]，选取对崩岗侵蚀发育影响较大的10个影响因子(海拔高度、坡度、坡向、坡型、成土母质、土壤类型、降雨侵蚀力、距河流距离、植被覆盖度及土地利用类型)。海拔高度(m)、坡度(0°～90°)、坡向(0°～360°)以及坡型(地表曲率)，利用高程数据ASTER GDEM数据通过ArcGIS的空间分析功能提取；距河流距离(m)因子为崩岗点距其周边河流最短的距离；土壤类型来源于1∶100万中华人民共和国的土壤图，包括红壤、黄壤、紫色土、潮土和石灰土；成土母质来源于1∶250万的中国地质图，包括第四纪红黏土、河湖沉积物、红砂岩、花岗岩、泥质岩、石灰岩、石英岩、紫色页岩；降雨侵蚀力因子通过中国气象数据共享网(https:∥data.cma.cn/)获取赣州市及其周边25个气象站点的1986—2015年日降雨量采用章文波等[15]方法计算获得；植被覆盖度由2015年Landsat数据提取的NDVI计算获得；土地利用数据采用2015年1∶10万的江西省土地利用数据，来源于地理国情监测云平台(http:∥www.dsac.cn/)[16]，包括耕地、林地、草地、水域、城镇居民建设用地和未利用地。

2.2 灰色关联度

灰色关联度研究法通过比较序列(子序列)与参考序列(母序列)之间的曲线相似性来确定比较序列与参考序列之间的相关性[17]。为同一系统内各影响因素的变量量化提供了标准，并能有效地处理不确定变量之间的相关性，通常包括以下4个步骤：确定分析数列、原始数据变换、计算关联系数、求关联度、排关联序。

根据选取的影响因子：海拔高程、坡型、坡度、坡向、土地利用类型、成土母质、土壤类型、距河流距离、降雨侵蚀力、植被覆盖度以及崩岗侵蚀面积组成数列Xi={X1，X2，X3，X4，X5，X6，X7，X8，X9，X10，X11}(i=1，…，11)，其中X1—X10作为子序列，X11为母序列。选取赣州地区18个县市区作为研究对象，它们组成数列Yj={赣县，龙南，于都，安远，崇义，大余，定南，会昌，南康，宁都，全南，瑞金，上犹，石城，信丰，兴国，寻乌，章贡}(j=1，…，18)。

部分影响因子是定性数据，需对其进行赋值，其中成图母质共有第四纪红黏土、河湖沉积物、红砂岩、花岗岩、泥质岩、石灰岩、石英岩、紫色页岩8类，分别将它们赋值为1～8；土壤类型有红壤、黄壤、紫色土、潮土、石灰土5类，分别将它们赋值为1～5；土地利用类型有耕地、林地、草地、水域、城镇居民建设用地和未利用地6类，分别将它们赋值为1～6。通过ArcGIS空间分析功能将影响因子栅格图的属性值提取到崩岗点图层，然后根据不同的行政区，对数据进行无量纲并计算关联系数，根据关联系数排出关联序。

3 结果与分析

3.1 赣州市崩岗分布特征

由表1可知，从崩岗分布数量来看，排在前5位的分别为龙南县、赣县区、于都县、兴国县和石城县，总数达到17 917个，占到总数量的55.34%；其中龙南县的崩岗数量最多，4 354个，占到总数的13.48%；剩余各行政区内的崩岗数量较少，均不超过2 500个，占比均在8%以下，其中章贡区最少为42个。从崩岗分布面积来看，排在前5位的分别为赣县区、于都县、兴国县、信丰县和龙南县，总面积为8 951.40 hm2，占总面积的69.63%；特别是分布在赣县区的崩岗面积最大，为3 860.52 hm2，占总面积的30.03%，剩下的各县(市、区)崩岗面积较少，占比在0.13%～7.65%。从各县(市、区)人口密度来看，除章贡区外，排在前五位的南康区、赣县区、兴国县、信丰县和于都县的崩岗数量为15 096个，占到崩岗总数的45.85%；面积为8 499.93 hm2，占崩岗总面积的66.12%，人口密度的大小，可能对崩岗侵蚀的发生发育具有一定的贡献性[4]。从崩岗分布密度来看，排在前五位的分别为龙南县、石城县、于都县、赣县区和上犹县，其中密度最大的为龙南县2.64个/km2，最小的为章贡区0.09个/km2。从崩岗数量空间分布看(图1)，崩岗主要分布在赣县、兴国、于都为主的赣州市北部区域，赣州市东部与西部分布较少，总体特点是由北向南减少，由东北向西南先增多再减少。

表1 赣州市各行政区崩岗统计

图1 赣州市各县(市区)崩岗分布

3.2 各县(市、区)崩岗侵蚀影响因子分析

崩岗的面积能直接反映崩岗侵蚀范围的大小，本文选取崩岗面积作为参考变量，其他影响因子作为比较变量，两种变量进行对比分析崩岗侵蚀与各影响因子之间的关联度。

由表2可知，赣州市各县(市、区)的崩岗侵蚀与10个影响因子均存在密切的相关性，但不同县(市、区)的影响因子关联系数还存在一定的差异。赣县区、龙南县、于都县、安远县、大余县、定南县、会昌县、南康区、上犹县、石城县、信丰县和寻乌县12个县区的崩岗侵蚀与10个影响因子的关联系数均在0.9以上，其中平均关联系数排名前3的是石城县、寻乌县和信丰县；章贡区的关联系数最小，在0.66～0.75，其次崇义县，在0.75～0.82；其余的县市区均在0.8以上。

表2 崩岗影响因子灰色关联度分析结果

安远县崩岗侵蚀影响因子关联度排序前3的为降雨侵蚀力、海拔高度、土壤类型，最小的为坡度；大余县崩岗侵蚀影响因子关联度排序前3的为降雨侵蚀力、坡型、土地利用类型，最小的为植被覆盖度；定南县崩岗侵蚀影响因子关联度排序前3的为降雨侵蚀力、海拔高度、成土母质，最小的为土壤类型；南康县崩岗侵蚀影响因子关联度排序前3的为降雨侵蚀力、坡型、坡度，最小的为海拔高度；瑞金市崩岗侵蚀影响因子关联度排序前3的为降雨侵蚀力、海拔高度、坡型，最小的为植被覆盖度；寻乌县崩岗侵蚀影响因子关联度排序前3的为降雨侵蚀力、海拔高度、坡型，最小的为植被覆盖度；上犹县崩岗侵蚀影响因子关联度排序前3的为降雨侵蚀力、坡型、海拔高度，最小的为植被覆盖度；信丰县崩岗侵蚀影响因子关联度排序前3的为降雨侵蚀力、海拔高度、坡度，最小的为成土母质；会昌县崩岗侵蚀影响因子关联度排序前3的为海拔高度、土地利用类型、坡型，最小的为降雨侵蚀力；兴国县崩岗侵蚀影响因子关联度排序前3的为海拔高度、降雨侵蚀力、坡度，最小的为土壤类型；赣县区崩岗侵蚀影响因子关联度排序前3的为海拔高度、土地利用类型、坡型，最小的为降雨侵蚀力；于都县崩岗侵蚀影响因子关联度排序前3的为海拔高度、坡度、坡型，最小的为土壤类型；崇义县崩岗侵蚀影响因子关联度排序前3的为坡型、海拔高度、降雨侵蚀力，最小的为植被覆盖度；石城县崩岗侵蚀影响因子关联度排序前3的为坡型、坡度、海拔高度，最小的为土地利用类型；章贡区崩岗侵蚀影响因子关联度排序前3的为坡型、坡度、成图母质，最小的为土壤类型；龙南县崩岗侵蚀影响因子关联度排序前3的为坡型、海拔高度、降雨侵蚀力，最小的为植被覆盖度；宁都县崩岗侵蚀影响因子关联度排序前3的为坡度、坡型、植被覆盖度，最小的为坡向；全南县崩岗侵蚀影响因子关联度排序前3的为坡度、坡型、土地利用类型，最小的为降雨侵蚀力。

降雨侵蚀力因子关联度排序为第一位的县(市、区)有8个，除崇义县、宁都县、瑞金市和章贡区的关联系数在0.9以下，其他各县(市、区)均在0.9以上；海拔高度因子关联度排序为第一位的县(市、区)有4个，除崇义县、宁都县、全南县和章贡区的关联系数在0.9以下，其他各县(市、区)的均在0.9以上；坡型因子关联度排序为第一位的县(市、区)有4个，坡度因子关联度排序为第一位的县(市、区)有2个。降雨侵蚀力、海拔高度或坡度关联度排名前3的县(市、区)有11个，分别是龙南县、安远县、大余县、定南县、南康区、瑞金市、上犹县、信丰县、兴国县、崇义县以及寻乌县，表明崩岗侵蚀与水力因子及地形因子关联度最大；赣县区、崇义县、石城县及于都县4县区与地形因子关联度最大；其余各县(市、区)中与崩岗侵蚀关联度最大的影响因子中也均有地形因子的存在，表明包括海拔高度、坡型曲率、坡度以及坡向的地形因子对崩岗侵蚀的关联性最高，海拔高度会影响到地形地貌的发育，海拔的高低与风化岩体的剥蚀、沉积具有紧密联系，直接影响到风化壳厚度，海拔较低时风化物较深厚，并且受人为不当影响也较多；坡型上凹形坡中部侵蚀剧烈，易在下部形成堆积，多活动型崩岗；随着坡度增加土壤侵蚀量也会逐渐增加，而坡向选择上阳坡的崩岗更多，因为光照不同使得气温、土温以及降水蒸发都会不同，形成小气候，造成崩岗侵蚀。

4 讨论与结论

(1)赣州崩岗侵蚀地貌分布特征为中间多，两边少，主要在龙南县、赣县区、于都县、兴国县和石城县，总数达到17 917个，占到全市崩岗总数量的55.34%。

(2)赣州市各县(市、区)的崩岗侵蚀与10个影响因子均存在密切的相关性，但不同县(市、区)的影响因子关联系数存在一定差异。地形因子关联排序第一的县(市、区)有10个，水力因子关联排序第一的县(市、区)有8个，崩岗侵蚀主要受地形因子影响，其次是水力因子，崩岗侵蚀是一种在重力和水力侵蚀双重驱动下的复杂土壤侵蚀类型，由于各县(市、区)所处的自然区位以及不同的人类活动影响，其崩岗侵蚀影响因子存在一定的区位特殊性，因此在崩岗侵蚀防治过程中，应采取针对性防治措施，开展有的放矢的综合治理。

在赣县区、崇义县等以地形因子影响最大的地区，地形破碎不稳定，坡度大，应当根据实际地形、海拔等因素，重点进行削坡整地来达到降坡、稳坡、创造适宜的地形，并辅以其他治理措施；在寻乌县、上犹县等以水力因子(降雨侵蚀力)影响最大的地区，重点通过设置坡面的截流排水沟，实施乔灌草的植物水保防护措施体系，降低水力因子在崩岗发育前期的作用，并辅以其他治理措施。在龙南县、安远县等以两种因子交互作用的地区，可以通过建立水土保持林以及开发经果林，修建谷坊等工程措施来预防地表土壤流失。