锦州市土壤侵蚀特征及土地利用类型变化分析

贾鹏天

（凌海市水利事业服务中心，辽宁 凌海 121200）

土壤侵蚀会导致土地生产能力下降、洪涝灾害加剧及土地资源破坏等[1]。调查显示，我国面临着严重的土壤侵蚀问题，每年土壤流失量达到49.80亿t，对区域生态安全已构成潜在威胁，研究分析土壤侵蚀特征显得非常重要[2]。目前，我国相关研究大多侧重于土壤侵蚀驱动力、养分流失与土壤侵蚀特征以及时空动态变化趋势等方面[3-6]。锦州市地处“辽西走廊”东端，这是凌河流域的生态保护屏障。随着城市规模的扩大和经济的发展，森林覆被土地利用发生显著改变，研究锦州市土地利用类型变化及土壤侵蚀特征对修复和保护凌河流域生态环境具有现实意义。鉴于此，文章以锦州市为例，采用GIS 技术与RUSLE 方程，从县域和市域尺度上研究锦州市2020 年土壤侵蚀及其变化特征，并进一步揭示不同用地类型的侵蚀状况，旨在为凌河流域生态安全级锦州市生态经济协调发展提供参考。

1 研究区概况

锦州市地处辽宁省西南部，介于E120° 43' ～122° 36'，N40° 48'～42° 08'之间，总面积1 0301km2，这是连接渤海与东北内陆的黄金走廊。地势西北高、东南低，从东南向西北分别平原区、丘陵区和低山区，海岸线总长97.7km，近海水域12万hm2。境内属暖温带半湿润气候，年均气温7.8～9.0℃，年降水量567mm，降水分布四季不均，其中60%～70%集中于夏季。锦州市主要绕阳河、大小凌河、女儿河、二郎洞水和观音洞水等河流，其特点是流量小变化大，冰期长，含沙量高，利用率低，地区差异明显等。全市森林覆盖率从最初的20%逐年增大到2020年的42%，林草植被生长状况和生态环境明显改善。

2 数据与方法

2.1 数据来源

由地理空间数据云下载分辨率30m 的2020 年Landsat 遥感影像数据和DEM 数字高程模型，在ENVI 中对影像校正、裁剪拼接，以确保解译数据不低于85%的精度要求。将土地划分成未利用地、建设用地、水域、草地、林地和耕地等6 类。土壤数据来源于世界和谐土壤库，分辨率1km，从锦州市气象站2005—2020 年逐月降水资料提取降雨数据。

2.2 研究方法

锦州市土壤侵蚀空间分布特征利用GIS 技术与RUSLE 方程进行研究，其表达式为：

式中：A表示土壤侵蚀量，t/(hm2·a)；R表示降雨侵蚀力因子，MJ·mm/(hm2·h·a)；K表示土壤可蚀性因子t·hm2·h/(hm2·MJ·mm)；LS表示坡长、坡度因子，无量纲；C表示植被覆盖与管理因子，无量纲；P表示水保措施因子，无量纲。

1）降雨侵蚀力因子R。它反映了降雨对土壤的潜在侵蚀能力，通常利用简易公式确定[7]。参考史冬梅等研究成果，考虑利用下式计算锦州市降雨侵蚀力：

式中：P表示年降雨量，mm。

2）土壤可蚀性因子K。该因子体现了侵蚀动力对土壤的搬运和剥蚀的敏感程度，其计算方法如下：

式中：SAN、SIL、CLA代表土壤中砂粒、粉粒和黏粒含量，%；C表示土壤有机碳含量，%。CLA代表＜0.002mm黏粒质量分数（%）。其中：SN1=1-SAN/100

3）坡度坡长因子S和L。它反映了土壤侵蚀受地形特征的影响作用，对缓坡、陡坡和坡长因子分别利用Mc Cool、刘保元等提出公式计算，即：

式中：θ、n代表坡度(°)和坡长指数；λ代表坡长，m。

4）植被覆盖与管理因子C。该因子体现了土壤侵蚀受植被覆盖的阻碍程度，其取值范围0～1，应用赋值法确定草地、林地、旱地、水田及其它地类的C因子值为0.03、0.02、0.32、0.12 和0[8-10]。

5）水保措施因子P。它反映了水保措施对减轻土壤侵蚀的作用，其取值范围0～1，应用赋值法对草地、林地、旱地、水田及其它地类的P因子值为0.8、1.0、0.5、0.01 和0。

将锦州市土壤侵蚀量按照《土壤侵蚀分级分类标准》合理划分等级，如表2 所示。由于锦州市属东北黑土区，微度侵蚀模数与土壤容许流失量200t/(km2·a)相当，故微度侵蚀基本不会引起水土流失。

表1 土壤侵蚀等级划分

表2 锦州市土壤侵蚀分级特征

3 结果与分析

3.1 土壤侵蚀空间分布

锦州市2020 年土壤侵蚀量达到642.85 万t，全市土壤侵蚀面积2 649.86km2，土壤侵蚀模数2 425.98t/(km2·a)，如表2 所示。

从表2 可以看出，锦州市微度侵蚀（1 136.70km2）占总侵蚀面积比例最高达到42.90%，年侵蚀量（20.06 万t）所占比例3.21%，相应的侵蚀模数176.48t/（km2·a）；轻度侵蚀（712.34km2）占总侵蚀面积比例较高为26.88%，年侵蚀量（121.96 万t）所占比例19.52%，相应的侵蚀模数1 712.10t/(km2·a)；中度侵蚀（355.52km2）占总侵蚀面积比例较低为13.42%，年侵蚀量（160.42 万t）所占比例25.67%，相应的侵蚀模数4 512.26t/（km2·a）；剧烈、极强烈和强烈侵蚀面积占比较小分别为0.49%、3.33%、12.99%，但年侵蚀量较高为23.21、98.95和218.25 万t，占总侵蚀量比例为3.71%、15.84%和34.93%，相应的侵蚀模数较高，三者分别达到17 978.31、11 223.91 和6 339.50t/（km2·a）。其中，剧烈侵蚀面积占比只有0.49%，但侵蚀量占比高达3.71%。总体而言，锦州市以轻度和微度侵蚀为主，剧烈和极强烈侵蚀量所占比例较高，应特别注意对剧烈、极强烈等较高侵蚀等级的土壤侵蚀防治。

3.2 县域尺度土壤侵蚀

锦州市不同分区的土壤侵蚀量和侵蚀模数具有明显差异，如表3 所示。

由表3 可知，义县、凌海市和黑山县的侵蚀面积较大分别为1 020.64、644.81、499.44km2，所占比例为38.52%、24.33%和18.85%。其中，义县以微度为主，其次是轻度，无剧烈侵蚀，义县微度侵蚀占比达到41.03%。

从侵蚀强度上，凌海市、义县、黑山县的微度侵蚀面积均明显较大分别为299.04、418.73 和231.15km2，轻度侵蚀面积也明显较高为179.58、235.41、160.84km2， 中度侵蚀面积为112.22、152.26、62.74km2；义县和北镇市的强烈侵蚀面积明显较大为155.28、100.81km2，而义县的极强烈侵蚀面积明显较高为58.97km2。从侵蚀量占比上，义县、凌海市的侵蚀量占比较高为40.26%和25.15%，其次是黑山县的16.45%和北镇市的14.33%，而太和区侵蚀量占比较低为3.86%。从侵蚀模数上，义县和凌海市的侵蚀模数较高达到3 228.61、2 507.36t/(km2·a)，这是因为以上地区的地形高差和降雨侵蚀力较高，固土保水能力较差。总体而言，锦州市太和区、黑山县、北镇市达到轻度侵蚀，凌海市和义县达到中度侵蚀，且各分区的微度和轻度侵蚀面积占比较高均在60%以上[11-12]。

3.3 不同用地类型土壤侵蚀

受人类活动干扰不同用地类型的土壤侵蚀特征具有明显差异，如表4 所示。

表4 锦州市不同用地类型土壤侵蚀

从表4 可以看出，不同用地类型的侵蚀量、面积以及强度存在明显差异[13-15]。具体而言，林地和旱地的侵蚀面积占比较大为41.56%、33.00%，其中旱地主要是微度侵蚀达到292.39km2，其次是轻度侵蚀的253.01km2；林地以轻度侵蚀为主达到497.92km2，微度侵蚀次之为279.64km2；未利用地、建设用地和水域侵蚀面积较小，所占比例为0.01%、3.48%、1.62%，并且主要是微度侵蚀，剧烈、极强烈和强烈侵蚀较少，剧烈侵蚀面积最小分别为0.01km2、2.10km2、0.91km2。从侵蚀量占比的角度上，水田、林地和旱地的侵蚀量占比较高分别为18.26%、27.62%、45.31%，未利用地、水域的侵蚀量占比较低为0.01%和1.25%。总体而言，北镇市、黑山县和太和区侵蚀产沙大多来源于水田、旱地和林地，其它地类具有较少侵蚀量。

4 结 论

1）锦州市2020 年土壤侵蚀量达到642.85 万t，全市土壤侵蚀面积2 649.86km2，土壤侵蚀模数2 425.98t/（km2·a）；其中，锦州市微度侵蚀面积最广达到1 136.70km2，占总侵蚀面积的42.90%，其次是中度和轻度侵蚀，强烈及以上侵蚀面积较小。

2）从县域上，义县、凌海市和黑山县的侵蚀面积较大分别为1 020.64、644.81、499.44km2，所占比例为38.52%、24.33%和18.85%。从侵蚀量占比上，义县、凌海市的侵蚀量占比较高为40.26%和25.15%，其次是黑山县的16.45%和北镇市的14.33%，而太和区侵蚀量占比较低为3.86%，各分区的微度和轻度侵蚀面积占比较高均在60%以上。

3）不同用地类型的土壤侵蚀量、侵蚀面积以及强度存在明显差异，林地和旱地的侵蚀面积占比较大为41.56%、33.00%，未利用地、建设用地和水域侵蚀面积较小，所占比例为0.01%、3.48%、1.62%，锦州市侵蚀产沙大多来源于水田、旱地和林地，其它地类具有较少侵蚀量。