朝阳县土地利用空间格局及土壤侵蚀时空特征研究

2023-02-26柳金库李凤鸣丁宏宇

中国科技纵横 2023年24期

柳金库李凤鸣霍研丁宏宇

（辽宁省旱地农林研究所，辽宁朝阳 122000）

1 研究方法

1.1 区域概况

经过长期治理，2001—2020 年间朝阳县累计完成水土流失治理1086.37km2，包括保土耕作102.35km2，土坎梯田工程120.62km2，地埂植物带0.64km2，水土保持林349.36km2，经济林173.48km2，种草36.35km2，封禁治理303.58km2，谷坊461 座，田间道路309.5km。朝阳县生态环境得到明显改善，原来的坡耕地和荒山荒坡转变成节水农田及经果林，大大降低了入河泥沙淤积程度。

1.2 计算方法

1.2.1 土地转移矩阵

通过叠加计算不同时期的土地覆被图研究各土地利用类型转移去向来源比率及其面积变化情况，其数学表达式：

式中，n、S表示不同用地类型数及其面积；i、j表示期初、期末的地类序号。

1.2.2 土壤侵蚀方程

研究选用RUSLE 模型进行土壤侵蚀模数的计算，其数学表达式[1-2]：

式中，A—土壤侵蚀模数，t/(hm2·a)；R—降雨侵蚀力因子，MJ·mm/(hm2·h·a)；K—土壤可蚀性因子t·hm2·h/(hm2·MJ·mm)；L、S、C、P—坡长、坡度、植被覆盖与管理因子及水土保持措施因子，无量纲。

1.3 数据来源

土地利用、降雨、土壤属性及DEM 数据来源于资源环境数据中心、气象数据网、地球系统科学和地理空间数据云等。

2 结果与分析

2.1 土地利用空间格局分析

朝阳县土地类型以耕地和草地为主，两者所占比例达到67%以上，主要分布在沿河缓平的冲积平原；林地面积相对较少，主要分布在丘陵和中低山区，2005—2020年朝阳县土地利用转移矩阵如表1 ～表3。

从表1 可以看出，2005—2010 年朝阳县土地利用变化最明显的是耕地和草地，转入量最大的是草地，其转入来源以未利用地15.52km2和耕地97.49km2为主；耕地的转入量64.24km2远小于转出量131.86km2，其中97.49km2转向草地，所占比例达到73.93%；林地转入量为39.27km2，其中由耕地转入25.62km2，由草地转入13.04km2。这是因为自2005 年朝阳县逐渐实施退耕还林草和封育治理工程，许多耕地被转变成林地和草地。

从表2 可以看出，2010—2015 年朝阳县土地利用变化最明显的是建设用地和草地。其中转出量最大的是草地79.60km2，转向耕地34.47km2，转向建设用地30.95km2；转入量最大的是建设用地62.47km2，从草地转入30.95km2，从耕地转入15.68km2，这主要与该时段城镇化快速发展和城市规模不断扩张有关；耕地的转入量为53.76km2，与其转出量54.99km2相差不大。

从表3 可以看出，2015—2020 年朝阳县各用地类型均出现一定的改变，草地的转入量为128.48km2略低于转出量130.97km2，耕地的转出量较高为160.65km2，其中有109.62km2转向了草地，有27.17km2转向了林地；建设用地转入量较高为78.01km2，其中从草地转入37.51km2，从耕地转入19.93km2，从未利用地转入15.97km2。

表3 2015—2020年朝阳县土地利用转移矩阵（km2）

2.2 土壤侵蚀时空变化特征

将朝阳县土壤侵蚀强度按照《土壤侵蚀分级分类标准》划分成6 类，如表4 所示。结果表明，2005—2020 年朝阳县土壤侵蚀强度总体呈波动下降趋势，从2005 年的中度侵蚀逐渐下降到2020 年的轻度侵蚀。从空间上看，朝阳县土壤侵蚀区大多集中于中低山和丘陵区，强烈侵蚀区大豆位于植被覆盖度低且地形坡度较陡的西北部区域[3-4]。

表4 朝阳县土壤侵蚀等级划分

计算分析2005 年、2015 年和2020 年各用地类型的土壤侵蚀强度变化特征，如表5 所示。结果表明，2015—2015 年朝阳县草地、林地、耕地的强烈和剧烈侵蚀面积占比均明显减小，林地的极强烈侵蚀面积从2005 年的27.02%明显下降到2015 年的8.71%，其剧烈侵蚀面积占比从16.71%明显下降到12.68%；2005—2015 年耕地的中度侵蚀面积有所增加，从25.35%增大到38.22%，其他用地类型变化较小；2005—2015 年未利用地的极强烈和强烈侵蚀面积占比有所增加，而剧烈侵蚀面积有所减少。总体来看，2020 年耕地、草地、林地和未利用地的微度、轻度和中度侵蚀面积占比与2005 年整体有所增大，强烈及以上侵蚀面积占比整体呈波动减少趋势[5-7]。