土地利用和植被覆蓋變化對長汀縣30多年土壤侵蝕變化的定量影響_

2024年3月26日發(作者：語文中考滿分作文)

第

37

卷第

5

期

2023

年

10

月

水土保持學報

JournalofSoilandWaterConrvation

Vol.37No.5

,

Oct.2023

土地利用和植被覆蓋變化對長汀縣

30

多年

土壤侵蝕變化的定量影響

(

福州大學空間數據挖掘與信息共享教育部重點實驗室

,

衛星空間信息技術綜合應用國家地方聯合工程研究中心

,

1.

)

福建省長汀縣水土保持中心

,

福建長汀

3

福建省數字經濟發展促進中心

,

福州

33.66300

;

4.50003

摘要

:

土地利用和植被覆蓋是人類活動對大自然改造的直接體現

,

為研究人類活動對土壤侵蝕的定量影

——

福建省長汀縣為研究區

,

響

,

以中國南方紅壤典型水土流失區

—

利用每間隔

3~4

年的

11

個年份的遙感

影像

,

基于

U

定量分析不同土地利

SLE

模型評估該縣

1988

—

2020

年

30

多年來的土壤侵蝕時空變化特征

,

,(

用和植被覆蓋度

(

變化對土壤侵蝕的影響

。

結果表明

:

長汀縣土壤侵

fractionalveetationcoverFVC

)

1

)

g

蝕嚴重區域主要集中于縣域中部河田鎮

、

三洲鎮和策武鎮等地

,

土壤侵蝕強度呈先增后減的趨

30

多年來

,

勢

,

1988

—

1994

年土壤侵蝕狀況逐漸嚴重

,

1994

年的水土流失率高達

30.49%

,

90

年代中期后開始逐漸好

轉

,

至

2

林地轉化成裸地的

020

年水土流失率降為

6.22%

。(

2

)

1988

—

1994

年和

1994

—

2001

年

2

個時期

,

面積最大

,

導致土壤侵蝕增加量平均約占每個時期增加量的

93%

;

2001

—

2010

年和

2010

—

2020

年

2

個時

期

,

裸地轉化成林地的面積最大

,

引起的土壤侵蝕減少量平均約占每個時期減少量的

73%

。(

3

)

30

多年來

年

,

土壤侵蝕量與

FFVC

增加至

79%

;

VC

呈反比

,

FVC

減少對土壤侵蝕量的影響更大

,

FVC

平均每降低

的敏感性與坡度呈正比

,

低坡度下土壤侵蝕隨

F

高坡度等級下

,

對土壤

VC

變化較均勻

,

FVC

低于

60%

時

,

2

/(·

a

)。

研究結果有助于分析長

侵蝕的敏感性高

,

土壤侵蝕模數平均減少

2FVC

每增加

10%

,

62.73tkm

陳淼

1

,

汪小欽

1

,

林敬蘭

2

,

岳輝

3

,

周偉東

4

,

江洪

1

,

數字中國研究院

(

福建

)

福州

3

福建省水土保持試驗站

,

福州

350108

;

2.50001

;

長汀縣

F

隨后開始增加

,

至

2VC

呈先減少后增加的趨勢

,

1988

—

1994

年平均

FVC

從

44%

減少到

35%

,

020

;。(

土壤侵蝕量增加

7.

而

F

土壤侵蝕量減少

3.1%

,

49

萬

tVC

平均每增加

1%

,

75

萬

t4

)

FVC

對土壤侵蝕

汀縣土壤侵蝕在長時間序列上的時空變化及人類活動對土壤侵蝕的影響

,

為長汀縣未來的土地利用規劃

和生態保護提供重要的科學支持

。

關鍵詞

:

長汀縣

;

土壤侵蝕

;

時空分析

;

土地利用變化

;

植被覆蓋變化

:/

..

DOI

10.138702023.05.021

j

()

中圖分類號

:

S157.1

文獻標識碼

:

A

文章編號

:

105-0168-10

112341

,

WANGX

,,,

CHENMiaoiaoinLINJinlanYUEHuiZHOUWeidonJIANGHon

qgg

,

g

uantitativeEffectsofLandUandVeetationCoverChaneson

Qgg

SoilErosioninChantinountinRecent30Years

gg

C

y

(

1.

KeaboratoratialDataMininnormationSharin

FuzhouUniversitNational&

y

L

y

o

f

S

pg

&I

fg

,

y

,

,

oiitalChina

(

Fuian

)

Fuzhou

350108

;

2.

SoilConrvationExerimentalStationouianProvince

,

f

D

gj

pf

F

j

LocalJointEnineerinearchCenteroatelliteGeosatialInormationTechnoloTheAcadem

gg

R

f

S

pfgy

,

y

Fuzhou

350001

;

3.

SoilandWaterConrvationStationohantinount

ChantinFuian

366300

;

f

C

gg

C

y

,

gg

,

j

)

4.

DiitalEconomeveloentPromotionCenterouianProvince

,

Fuzhou

350003

gy

D

p

m

f

F

j

,

tInorderto

q

uantitativelssstheimactofhumanactivitiesonsoilerosionhisstudocuson

y

a

py

f

,

motensinimaesfrom

gg

C

yyppggg

:

Abstract

Landuandveetationcoveraredirectmanifestationsofhumanactivitiesintransforminature.

gg

n

,

satiotemoralcharacteristicsofsoilerosioninthecountverthe

p

ast30

y

earsandthe

q

uantitativeimact

ppy

o

p

ofdifferentlanduandFractionalVeetationCover

(

FVC

)

ggy

收稿日期

:

2023-02-27

);)

福建省高校產學研重點項目

(

福建省水利科技項目

(

資助項目

:

2017Y4010MSK202301

,

MSK202214

:(

—),,,,。:

男江西瑞金人碩士研究生主要從事水土保持研究

E

第一作者陳淼

1998-mail1249343573@

q

q

:(

—),,,,,。:

通信作者汪小欽

女福建古田人博士研究員主要從事資源環境遙感研究

1972E-mailwanx@

gq

,

11

y

earsbetween1988and2020with3-or4-earsintervaltheUSLEmodelwasaliedtoevaluatethe

ypp

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第

5

期土地利用和植被覆蓋變化對長汀縣

3

陳淼等

:

0

多年土壤侵蝕變化的定量影響

169

:(

resultsshowedthat1

)

TheveresoilerosioninChantinountsmainloncentratedinthecentral

gg

C

y

i

y

c

,,,

e

p

ast30

yg

H

pp

,

earsth1988to

yy

o

g

t

y

ad

g

t

,

w1994

,

thesituationofsoilerosionbecameincreasinlevereithasoilerosionrateashihas30.49%in

gy

s

g

()

to6.22%.2Durinhetwo

p

eriodsof1988-1994and1994

—

2001

,

theareaofforestlandconvertedto

g

t

,,

hemid-1990sthesituation

g

raduallimrovedandb020

,

thesoilerosionratehaddecread

ypy

2

,

barelandwasthelarestresultinnanaveraeincreainsoilerosionofabout93%foreach

p

eriod.

gg

i

g

Durinhetwo

p

eriodsof2001

—

2010and2010

—

2020

,

theareaofbarelandconvertedtoforestlandwasthe

g

t

,(),

larestresultininanaveraereductioninsoilerosionofabout73%foreach

p

eriod.3Forover30

y

ears

ggg

rae

gg

C

y

h

g

t

y

a

g

t

g

,

ofFVCreductiononsoilerosionwas

g

aeforeverecreainFVC

,

thesoilerosion

gy

1%d

FVCdecreadfrom44%to35%between1988and1994

,

2020

,

the

g

FVChasincreadto79%.ThesoilerosionamountwasinverlroortionaltotheFVC

,

andtheimact

yppp

(),

4TheFVCinChantinountasneativelorrelatedwithsoilerosionintensitandthensitivit

gg

C

y

w

gy

c

yy

,

wincreadb4900tonshileforeverncreainFVC

,

thesoilerosiondecreadb7500tons.

y

7

y

1%i

y

3

,

tosoilerosionwas

p

owsloeconditionssoilerosionchanedmore

y

c

ppg

h10%increainFVC

,

theaveraesoilerosionmodulusinareaswithasloereaterthan

ggpg

2

/(·

a

)

15°udelstoanalzethesatiotemoralchanesofsoilerosionin

y

2

y

h

pyppg

,

uniformlithFVC

,

butunderhihsloeconditionswhenFVCwaslessthan60%

,

thensitivitosoil

y

w

gpy

t

,

Chantinountveralontimeriesandtheimactofhumanactivitiesonsoilerosionrovidinimortant

gg

C

y

o

gppgp

:

C

;

s

;

s

;;

v

Kewords

hantinountoilerosionatiotemoralanalsislanduchaneeetationcover

gg

C

yppygg

y

chane

g

降低土地生產力

,

土壤侵蝕破壞地表土壤結構

,

威脅糧食安全

,

是限制當今人類生存與發展的全球性

]

1-2

。

土壤侵蝕的形成包括多方面原因

,

環境災害

[

降

]]

345

]

、

雨量的增加

[

土地利用的改變

[

和植被覆蓋度低

[

scientificsuortforfuturelandu

p

lanninndecoloicalrotectioninChantinount.

ppg

a

gpgg

C

y

的縣域之一

,

土壤侵蝕嚴重制約該區域的經濟發展

,

破

]

13-14

。

壞耕地資源

,

影響水質狀況

,

危害當地的生態系統

[

從

2

國家和福建省政府頒布一系列

0

世紀

80

年代開始

,

措施

,

從小流域示范治理到大規模治理

,

不斷改善長汀

縣的土壤侵蝕狀況

,

長汀縣水土流失治理案例在

2021

年

入選聯合國

《

生物多樣性公約

》

的生態修復典型案例

,

長

汀經驗被推向世界

。

圍繞著長汀的土壤侵蝕問題

,

許多

15-16

]

學者對其開展大量的研究

,

如有學者

[

探究長汀土

等都是造成土壤侵蝕的重要因素

。

中國是受土壤侵

蝕影響最嚴重的國家之一

,

其中南方紅壤丘陵區的土

6-7

]

壤侵蝕因其具有隱蔽性強和不易治理

[

等特點

,

嚴

重危害到該區域的社會經濟發展和生態安全

。

因此

,

及時有效地對土壤侵蝕進行定量監測和分析顯得尤

為迫切與重要

。

土地利用和植被覆蓋的改變對土壤侵蝕具有重

[]

要的影響

。

S

土地利用變化是

eutloali

等

8

研究發現

,

]

9

發展中國家土壤侵蝕的主要原因

;

張洋等

[

對黃河上

壤侵蝕與生態之間的關系發現

,

在土壤侵蝕嚴重區

域

,

生態服務價值偏低

,

生態脆弱性程度較高

;

還有學

17

]

者

[

在探究長汀土壤侵蝕與森林碳匯之間的關系時

發現

,

在遭受土壤侵蝕的區域

,

森林的碳匯功能較弱

。

18

]

盡管一些學者

[

針對長汀的植被覆蓋變化或不同土

19

]

地利用下的土壤侵蝕

[

進行過研究

,

但在植被覆蓋

游西柳溝流域土壤侵蝕研究發現

,

草地轉化為林地或

耕地是土壤侵蝕程度降低的主要土地利用變化類型

。

土地利用變化不僅影響局部地區的氣候和地形

,

更影

響該地區的植被覆蓋

,

而植被覆蓋與土壤侵蝕具有較

[

10

]

11

]

。

W

大相關性

[

研究發現

,

植被覆蓋是土

an

g

等

[

12

]

壤侵蝕的最大影響因素之一

;

研究發現

,

Ten

g

等

和土地利用的變化對土壤侵蝕影響的定量分析方面

卻不多

。

而植被覆蓋和土地利用的改變是影響土壤

侵蝕的關鍵因素

,

因此定量分析植被覆蓋和土地利用

的變化對土壤侵蝕的影響對分析長汀縣土壤侵蝕的

治理歷程具有重要意義

。

本文以長汀縣為研究區

,

借助通用土壤流失方程

[]

20-21

)—

對該縣

1USLE

(

universalsoillosuation988

q

隨著植被覆蓋的增加

,

土壤侵蝕明顯減少

。

長汀縣曾經是南方紅壤丘陵區中土壤侵蝕最嚴重

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170

水土保持學報

第

37

卷

2020

年

30

多年的土壤侵蝕狀況進行動態監測及時空分

析

,

并從土地利用和植被覆蓋變化等角度對長汀縣

30

多年土壤侵蝕變化進行較深入和全面的定量分析

,

為該

區域提出科學水土保持政策提供合理依據

。

斷治理下

,

長汀縣土壤侵蝕現象得以遏制

,

情況逐漸

好轉

。

進入

2

福建省政府把長汀縣水土流

1

世紀后

,

失治理列為為民辦實事項目

,

每年撥款

1000

萬用于

水土流失治理

,

土壤侵蝕現象得到較大改善

。

1.2

數據來源

(

)

本文使用的數據包括

:

長汀縣

11988

年

、

1991

年

、

1994

年

、

1998

年

、

2001

年

、

2003

年

、

2007

年

、

2010

年和

植被覆蓋度和土地利用數據

2013

年的土壤侵蝕數據

、

]

24

;()

等

[

22017

年

10

月份和

2020

年

10

月份的

Landsat8

1

材料與方法

1.1

研究區概況

—

2

—

長汀縣

(

25°18'40″6°02'05″N

,

116°00'45″

位于福建省龍巖市西北部

,

地處武夷山

116°39'20″E

)

,

脈南端

,

南面與廣東相鄰

,

西面與江西相接

(

圖

1

)

該

縣總面積約

31

包含

1

水土流失較

00km

2

,

8

個鄉鎮

,

嚴重的為中部的河田鎮

、

策武鎮和三洲鎮

。

地形以丘

。

依據水利部頒發的

《

約為

1

水利水電工程水土保

2°

陵為主

,

汀江縱貫縣境

,

平均海拔約

5

平均坡度

18m

,

22

]

,,

持技術規范

》

標準

[

將長汀縣坡度分為

0~5°5°~

用于土地利用分類

、

植被覆蓋度估算和

C

因

OLI

數據

,

(

)

子計算

;

降雨數據從國家氣象局公布的站點獲取

,

3

()

地形數據為

A4STERGDEM

的

30m

空間分辨率

(

用于計算

L

土壤類型

DEM

數據

,

S

因子和坡度

;

5

)

萬土壤類型圖

,

用于計算

K

因子

。

1.3

研究方法

再利用克里金插值法生成柵格圖

,

用于計算

R

因子

;

,,,,

各坡

8°8°~15°15°~25°25°~35°>35°6

個等級

,

數據為國家地球系統科學數據中心的福建省

1∶100

[]

20-21

采用通用土壤流失方程

(

計算長汀

USLE

)

度等級面積占比分別為

5.93%

,

10.38%

,

30.43%

,

35.94%

,

14.60%

和

2.72%

。

面積占比最大的坡度等

,,

級為

1

其次為

8

兩者面積占比超過總面積

5°~25°°~15°

的

6

和

>

區域面積較小

,

占比均小于

65%

,

<5°35°.00%

。

該縣多年平均氣溫

1

平均降水量為

178.3℃

,

00mm

,

屬亞熱帶濕潤季風氣候

;

土壤類型以紅壤為主

,

有機

質含量較少

,

植物生長困難

,

易受侵蝕

。

縣域內植被

以馬尾松為主

[

23

]

縣的土壤侵蝕模數

。

其數學表達式為

:

高

,

使得林下水土流失嚴重

。

,

林分結構單一

,

土壤表面裸露程度

[(·

mm

)/()];

MJkm

2

·

h

·

a

K

為土壤可蝕性因子

A

=

R

·

K

·

L

·

S

·

C

·

P

式中

:

表示年每平方公里的平均

A

為土壤侵蝕模數

,

/()];

土壤流失量

[

tkm

2

·

a

R

為年降雨侵蝕力因子

[(·

h

)/(·

mm

)];

無

tMJ

L

和

S

為坡長和坡度因子

,

量綱

;

無量綱

;

C

為植被覆蓋度因子

,

P

為水土保持

措施因子

,

無量綱

。

各因子具體計算方法參考周偉東

24

]

等

[

的研究論文

。

2

結果與分析

2.1

土壤侵蝕的時空變化

2.1.1

土壤侵蝕強度的時空變化

利用

USLE

模型

計算長汀縣

1988

—

2020

年共

11

個年份的土壤侵蝕

模數

,

并根據水利部發布的

《

土壤侵蝕分類分級標準

》

[

25

]

()

將土壤侵蝕強度劃分為微度

、

輕

SL190

—

2007

)。

度

、

中度

、

強烈

、

極強烈和劇烈

6

個侵蝕等級

(

圖

2

要表現為輕度侵蝕

,

遍布于全縣各區域

,

中度及以上

侵蝕主要分布于植被覆蓋低及坡度較陡區域

,

整體呈

“

先增后減

”

的趨勢

。

1

土壤侵蝕逐

988

—

1994

年間

,

其中

20

紀

90

年代中期土壤侵蝕面積達

976.19km

2

,

中度侵蝕及以上面積約有

1

約占侵蝕面

62.13km

2

,

積的

1

三

6.60%

。

侵蝕現象主要發生在中部河田鎮

、

洲鎮

、

策武鎮附近

,

這些地區由于被丘陵山脈環繞

,

且

處于河谷盆地

,

降雨充足

,

因此土壤侵蝕現象格外嚴

重

。

土壤侵蝕現象開始好轉

,

1994

—

2001

年間

,

2001

漸加重

,

至

1988

年土壤侵蝕面積約為

681.07km

2

,

由圖

2

可知

,

從

1

土壤侵蝕強度主

988

—

2020

年

,

圖

1

研究區地理位置與坡度分布

年代起

,

水利部將和田鎮設立為南方小流域治理示范

長汀縣水土流失問題歷史悠久

,

雖從

20

世紀

80

區

,

但由于政策落實不到位

,

民眾治理意識薄弱

,

土壤

侵蝕現象不減反增

。

2

在政府的不

0

世紀

90

年代末

,

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第

5

期土地利用和植被覆蓋變化對長汀縣

3

陳淼等

:

0

多年土壤侵蝕變化的定量影響

171

年土壤侵蝕面積為

6

侵蝕整體呈現減輕

41.39km

2

,

趨勢

,

中部區域的改善效果明顯

,

這期間土壤侵蝕治理

措施逐漸完善

,

之前的治理成果逐漸見效

,

但土壤侵蝕

—

2

面積占總面積的比例仍超過

20.00%

。

2001010

年

間

,

土壤侵蝕現象持續減少

,

至

2

土壤侵蝕面

010

年

,

積為

3

除中部區域外

,

其余地區侵蝕現象

52.16km

2

,

整體處于較低水平

,

這與

2000

年后福建將長汀水土

中部區域土壤侵蝕現象減少明顯

,

2010

—

2020

年間

,

其余區域由于土壤侵蝕已處于較低水平

,

改變不大

,

土壤侵蝕現象較少再大片出現

,

且主要發生于土地擾

動區域

,

2020

年土壤侵蝕面積下降為

192.82km

2

。

流失治理列為全省為民辦實事項目之一密切相關

。

圖

2 1988-2020

年長汀縣土壤侵蝕強度分布

)。

從圖

3

可以看出

,

31988

—

2020

年輕度侵蝕的面

積占全縣土地面積的比例最多

。

其中

,

1994

年輕度

侵蝕占比最多

,

為

25.26%

;

2020

年輕度侵蝕占比最

少

,

為

4.

而強烈

49%

。

其次占比最多的為中度侵蝕

,

強度土壤侵蝕面積均表現出增加的趨勢

,

表明土壤侵

及以上程度侵蝕占比較少

。

1

各

988

—

1994

年期間

,

蝕狀況逐漸嚴重

。

而

1

輕度侵蝕

994

—

2020

年期間

,

占比呈現逐漸減小的趨勢

,

中度侵蝕占比呈波浪式減

小

,

而強烈以上侵蝕則呈現小幅波動

。

同時

,

從圖

3

可以看出

,

1988

—

2020

年間長汀縣土壤侵蝕輕度及

以上侵蝕面積減少

15.75%

。

根據土

為更好地分析土壤侵蝕強度的變化情況

,

壤侵蝕強度的動態變化繪制土壤侵蝕強度變化圖

(

圖

從侵蝕的增減趨勢來看

,

在

1988

—

1994

年土壤

侵蝕增加期間

,

輕度侵蝕向其他各類侵蝕轉變的面積

的侵蝕面積是從微度侵蝕轉化而來

。

其中變化最大

/

小于其他各類侵蝕向輕度侵蝕轉變的面積

,

接近

12

的時間段為

1

輕度侵蝕面積占比增加

991

—

1994

年

,

3.97%

。

這些結果進一步表明

,

1988

—

1994

年土壤

侵蝕情況惡化

。

而在

1

土壤侵蝕治理效果

994

年后

,

逐漸得到體現

,

輕度及以上侵蝕面積占比減小

,

至

2020

年共減少

20.77%

。

土壤侵蝕狀況改善最明顯

的時間段為

1

這期間輕度及以上侵蝕

998

—

2001

年

,

面積占比減少

6.

輕度侵蝕面積

35%

。

在

2010

年后

,

向微度侵蝕面積轉化的比例進一步增大

,

而下一年份

的輕度侵蝕面積大部分是由上一年份的微度侵蝕轉

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172

水土保持學報

第

37

卷

換而來

。

這表明

,

雖然長汀縣水土流失區域的治理有

一定成效

,

但沒注意鞏固已有水土流失治理成果

,

使

得原本侵蝕較少或無侵蝕區域轉為輕度侵蝕區域或

其他程度侵蝕區域

。

值得注意的是

,

1988

—

2020

年

間

,

強烈及強烈以上的侵蝕區域面積雖呈現小幅波動

變化

,

但面積占比都保持在

2%

以下

。

圖

3 1988-2020

土壤侵蝕強度等級面積比例及變化

[

6

]

從一

2.1.2

水土流失率的時空變化

水土流失率

2

定程度上反映一個地區的土壤侵蝕狀況

,

它的計算為

輕度及以上土壤侵蝕面積占總面積的百分比

。

從圖

長汀縣

33

可以看出

,

0

余年的水土流失率變化狀況

。

長汀縣水土流失率呈現先升后降的

1988

—

2020

年

,

趨勢

,

水土流失率均超過

2

其中

92001

年前

,

0%

,

0

年

代中期最高

,

水土流失率高達

30.49%

。

近

20

年逐漸

降低

,

水土流失率從

2

降到

2001

年的

20.69%

,

010

年

的

1

至

21.36%

,

020

年降為

6.22%

。

。

分布狀況

,

計算各年份各鄉鎮的水土流失率

(

圖

4

)

總體來看

,

各鄉鎮水土流失率呈現先增后減的趨勢

。

—

1

在

1

長汀縣各鄉鎮水土流失率均呈現增

988994

年間

,

加趨勢

,

在

1

共有

1994

年達到峰值

,

6

個鄉鎮水土流失率

(

如四都鎮

)

為長汀縣重點林區

,

植被覆蓋相對較好

,

侵

蝕程度也較輕

。

到

2

各鄉鎮水土流失率均降低

003

年

,

至

2

各鄉鎮水土流失率均降低

5%

以下

。

到

2013

年

,

至

1

西部各鄉鎮更是降低至

15%

以下

,

0%

以下

。

而

而同年福建省水土流失率為

7.

長汀縣水土流失

52%

,

率已低于福建省水土流失率

。

局部來看

,

中部區域尤其是河田鎮一直是長汀縣

水土流失最嚴重的鄉鎮之一

,

特別是在

2001

年之前

河田鎮的水土流失率均大于

2

河田

5%

。

2001

年后

,

鎮水土流失率逐漸下降

,

至

2

已降至

1020

年

,

0%

以

下

。

而西部鄉鎮如紅山鄉和四都鎮等在

1988

—

1994

年期間水土流失率增加約

10%

,

1994

年后逐步下降

,

到

2

各鄉鎮水土流失率均降低至

1020

年

,

0%

以下

,

年之后

,

西部幾個鄉鎮水土流失率率先降低

,

西部鄉鎮

為更直觀研究長汀縣近

30

年來土壤侵蝕的空間

2.2

土地利用變化對土壤侵蝕的影響

2.2.1

不同時期土地利用變化面積分析

本文的土

地利用變化只考慮林地向裸地和耕地的變化

、

裸地向

林地和耕地的變化以及耕地向林地和裸地的變化

。

—

2

對

1988020

年的土地利用變化狀況分為

4

個時期進

),—

2

行統計

(

圖

5

其中

2a001010

年期間土地利用變化面

積最多

,

約占全縣總面積的

1

其他

3

個時期土地

6.81%

,

利用變化的總面積皆超過全縣總面積的

100.0%

。

—

1

異

。

占同時期總

1988994

年林地轉裸地的面積最多

,

—

變化面積的

7

遠超其他土地變化類型

。

2.55%

,

1994

不同時期

,

不同土地利用變化類型有明顯的差

至

2020

年水土流失率已低于

5%

。

在

2

分布于長汀中部

、

東部

、

北部和南部

。

5%

以上

,

1994

裸地轉林地的面積急劇增加

,

幾乎接近林地轉

2001

年

,

—

裸地的面積

,

占同時期總變化面積的

34.55%

。

2001

—

積變化最大的類型

,

其次為裸地轉耕地類型

。

2010

裸地轉林地的面積超過林地轉裸地面積

,

占同

2010

年

,

時期總變化面積的

3

裸地轉林地成為土地利用面

53.1%

,

裸地轉林地面積依舊最大

,

占同時期總變化面

2020

年

,

積的

3

耕地轉林地超越裸地轉耕地成為第

2

大土

46.6%

,

地利用變化類型

,

而林地轉裸地的面積處于相對較低

水平

,

林地轉耕地面積超過林地轉裸地成為土壤侵蝕

增加類型中變化面積最大的類型

。

林地轉裸地的面積呈現遞減的趨勢

,

30

多年來

,

林地轉耕地表現出遞增的趨勢

,

耕地轉裸地

、

裸地轉

林地和裸地轉耕地呈現先增后減的趨勢

,

而耕地轉林

地則呈現先減后增的趨勢

。

2.2.2

不同土地利用變化對土壤侵蝕量的影響分析

根據

1988

—

2020

年不同土地利用變化情況分析其對

。

總體來看

,

土壤侵蝕量的影響

(

圖

5

裸地轉林地

b

)

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第

5

期土地利用和植被覆蓋變化對長汀縣

3

陳淼等

:

0

多年土壤侵蝕變化的定量影響

173

和林地轉裸地分別是侵蝕量減少和增加最大的土地

利用變化類型

,

平均每個時期分別減少和增加約

6.1

,

萬

t

和

6.

侵蝕量增減最少的土地利用變化類

8

萬

t

型則不唯一

。

裸地轉林地或耕地和耕地轉裸地變化

類型減少和增加的侵蝕量呈先增后減的趨勢

,

林地轉

耕地增加的侵蝕量呈先減后增的趨勢

,

耕地轉林地減

少的侵蝕量呈遞增的趨勢

,

而林地轉裸地增加的侵蝕

量則呈現波浪式下降的趨勢

。

從每個時間段來看

,

1988

—

1994

年土壤侵蝕狀

況惡化明顯

。

耕地轉林地

、

裸地轉耕地和裸地轉林地

,

耕地轉裸地

、

林地轉耕地和林地轉裸地的土壤侵

t

。

這

蝕增加量分別為

5473.44

,

609.12

,

137499.85t

段時期林地轉裸地的面積遠超其他變化類別

,

且林

/(),

土壤侵蝕的增加量也最大

;

而耕地轉林

tkm

2

·

a

地的土壤侵蝕量出現小幅增長

,

這是由于

1994

年土

壤侵蝕較嚴重

,

使得這段時期耕地轉林地變化區域

/(),

的土壤侵蝕量增加

1

因此土壤侵蝕

5tkm

2

·

a

量增加

。

1994

—

2001

年土壤侵蝕狀況改善明顯

。

耕地轉

林地

、

裸地轉耕地和裸地轉林地的土壤侵蝕減少量分

圖

4 1988-2020

各鄉鎮水土流失率狀況

林地轉耕地和林地轉裸地的土壤侵蝕增加量分別

的土壤侵蝕減少量分別為

-205.8

,

2318.03

,

22042.6

。

土壤侵蝕減少

為

7641.62

,

-1609.5

,

56311.96t

量較上一時期增幅較大而土壤侵蝕增加量相對減少

,

特別是林地轉裸地的增加量約為上一時期的

41.00%

,

/

與該時期林地轉裸地的面積減小約

1

而裸

2

有關

;

/()

和裸地轉林地面積的增加

,

使裸地轉林

tkm

2

·

a

地引起的土壤侵蝕減少量約為上一時期的

1.82

倍

。

土壤侵蝕狀況進一步改善

。

耕

2001

—

2010

年

,

地轉林地

、

裸地轉耕地和裸地轉林地的土壤侵蝕減

,

少量分別為

63

耕地

77.28

,

38500.11

,

110383.26t

轉裸地

、

林地轉耕地和林地轉裸地的土壤侵蝕增加

。

其間裸地

量分別為

10029.36

,

6022.5

,

63201.84t

(),

裸地轉林地面積也有所增加

,

使減少量迅

km

2

·

a

/

向林地轉化使變化區域土壤侵蝕模數減少

611t

地向林地轉化使變化區域土壤侵蝕模數減少

342

地向裸地轉化使變化區域土壤侵蝕模數增加

515

,

別為

22

耕地轉裸地

、

71.47

,

19802.25

,

40017.42t

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174

水土保持學報

第

37

卷

速增加

,

約為上一時期的

2.

而林地向耕地轉化

76

倍

;

/(),

使變化區域土壤侵蝕模數增加

1

加

46tkm

2

·

a

上林地轉耕地的面積增加較多

,

使林地轉耕地的土壤

侵蝕量增加較多

。

2010

—

2020

年土壤侵蝕狀況持續改善

。

耕地轉

林地

、

裸地轉耕地和裸地轉林地的土壤侵蝕減少量

。

裸地轉林地和林地

4432.7

,

12081.48

,

15164.55t

轉裸地的侵蝕量減少和增加量皆大幅減少

。

此外

,

裸

地轉耕地侵蝕減少量減幅也較大

,

主要與裸地轉耕地

面積減少較多有關

。

耕地轉林地侵蝕減少量超過裸

地轉耕地成為僅次于裸地轉林地的侵蝕量減少類型

,

/(),

土壤侵蝕模數減少

1

而林地轉耕地

66tkm

2

·

a

超過耕地轉裸地成為僅次于林地轉裸地的侵蝕量增

/()。

加類型

,

土壤侵蝕模數增加

148tkm

2

·

a

,

分別為

1

耕地轉裸地

、

7976.14

,

5116.7

,

72426.06t

林地轉耕地和林地轉裸地的土壤侵蝕增加量分別為

圖

5

土地利用變化面積情況及對土壤侵蝕量的影響

2.3

植被覆蓋變化對土壤侵蝕的影響

2.3.1

長汀縣

1988

—

2020

年植被覆蓋變化

利用

),,

并繪制各年份

F

圖

7

)

分析該地區

6VC

箱線圖

(

FVC

變化

。

空間分布上中部區域

FVC

較四周更低

,

(,

而縣域四周尤其是西部地區

,

FVC<30%

)

FVC

普

遍比其他區域高

,

且

FVC

變化程度較中部變化更小

。

長汀縣

FVC

整體上呈現先減后增的趨勢

。

1994

年

到

1994

年

FVC

均值僅為

35%

。

之后

FVC

開始逐

漸升高

,

1998

年箱體高度較高

,

FVC

值分布跨度較

大

,

位于

30%~70%

。

1998

年后箱體高度呈減小趨

2.3.2

植被覆蓋變化對土壤侵蝕的影響

計算長汀

縣

1988

—

2020

年

11

個年份的

FVC

均值及水土流失

1988

—

2020

年間

FVC

變化對土壤侵蝕變化有明顯

影響

,

FVC

與水土流失率和土壤侵蝕量呈顯著的負

相關關系

。

總體來看

,

FVC

的增減趨勢與水土流失

率和土壤侵蝕量的增減趨勢相反

,

水土流失率與土

壤侵蝕量的增減狀況一致

。

1988

—

1994

年

,

FVC

減

少

9.

水土流失率增加

8.

土壤侵蝕量增加

00%

,

52%

,

,

約

6

土壤侵蝕量增加

74.4

萬

tFVC

平均每降低

1.00%

,

;

約

7

水土

4.9

萬

t1994

—

2001

年

,

FVC

增加

19.00%

,

土壤侵蝕量減少約

平均每增加

1.00%

,

44

,

流失率減少

9.

土壤侵蝕量減少約

880%

,

4.43

萬

t

)。

從圖

8

可以看出

,

率和土壤侵蝕總量

(

圖

8

長汀縣

勢

,

至

2020

年

FVC

值集中分布于

70%~90%

。

前

FVC

逐漸降低

,

FVC

值集中分布于

30%~60%

,

至

2

縣域中心位置

F0

世紀初

,

VC

長期處于較低水平

27

]

像元二分模型

[

計算長汀縣

1

圖

988

—

2020

年

FVC

(

水土流失率減少

2001

—

2020

年

,

FVC

增加

25.00%

,

,

土壤侵蝕量減少約

814.47%

,

0.86

萬

tFVC

平均每

,

增加

1.

土壤侵蝕量減少約

3.

減少效率

00%

,

23

萬

t

低于上一時期

。

2.3.3

不同坡度下植被覆蓋變化對土壤侵蝕的影響

計算各坡度等級下各年份的平均

FVC

和平均土壤侵

可以看出

,

在不同坡度范圍下

,

土壤侵蝕模數皆隨

且隨著坡度的增加

,

FVC

的增大而減少

,

FVC

對土

壤侵蝕模數的敏感性增加

,

兩者相關性也增加

,

在

,

萬

tFVC

的增加對土壤侵蝕的減少有重要影響

;

。

蝕模數

,

繪制散點圖

(

圖

9

)

并計算擬合方程

(

表

1

)

以上區域

,

15°

R

2

>0.80

。

在

0~5

范圍下

,

°FVC

對土壤侵蝕模數的敏感性

較低

。

這是由于在該坡度等級下

,

各年份

FVC

普遍

/

較低

,

林地面積約占總面積的

1

水體和城鎮面積

2

,

占比在所有坡度等級中最大

,

而水體和城鎮不考慮土

壤侵蝕

,

故

F

擬合

VC

變化對土壤侵蝕模數較不敏感

,

方程的

R

2

較低也表明

,

土壤侵蝕模數與

FVC

相關

30%

,

FVC

對土壤侵蝕模數的敏感性也并不高

。

在

時

,

林地面積約占總面積的

8

林地面積占

8°~15°5%

,

比的提升

,

使

FVC

對土壤侵蝕模數的敏感性有所提

高

。

在

1

時

,

林地占比達到

95°~25°5%

,

FVC

對土壤

侵蝕模數的敏感性達到較高水平

。

在

2

以上時

,

林

5°

因此

,

對于坡度越大的區域

,

FVC

的增加對于土壤侵

蝕模數的減少作用更為顯著

。

地占比達到

99%

,

FVC

對土壤侵蝕模數的非常敏感

。

性較弱

。

在

5

時

,

除林地外其他地類占比高達

°~8°

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第

5

期土地利用和植被覆蓋變化對長汀縣

3

陳淼等

:

0

多年土壤侵蝕變化的定量影響

175

勻

,

而當坡度

>1

時

,

土壤侵蝕模數隨

F5°VC

變化出現

在

F

土壤侵蝕模數分別

VC<60%

時

,

FVC

每增加

10%

,

在

1

以下時

,

土壤侵蝕模數隨

F5°VC

變化比較均

,

階段性變化

。

當坡度為

1

和

>

范圍

,

5°~25°25°~35°35°

土壤侵蝕模數隨

FFVC>60%

時

,

VC

的增加而變化的幅

度很小

,

FVC

對土壤侵蝕模數不敏感

。

2

,,/(·),

降低

1

土壤侵蝕模數變

636.22530.43715.3tkma

化幅度較大

,

在

FVC

對土壤侵蝕模數的敏感性很高

;

圖

6

長汀縣

1988-2020

年植被覆蓋變化空間分布

]]

2829-30

。

現有研究

[

侵蝕產生重要影響

[

多集中于不同

土地利用類型的土壤侵蝕特征或定性研究土地利用

變化對土壤侵蝕的影響

,

而較少從定量角度對土地利

用變化對土壤侵蝕的影響進行分析

。

本文在

2.2

節

結果表明

,

長汀縣土壤侵蝕狀況與土地利用變化密切

相關

。

從圖

5

可以看出

,

引起土壤侵蝕量增加的土地

利用變化類型有林地轉裸地

、

林地轉耕地和耕地轉裸

圖中紅線為中位數

,

藍線為平均值

。

注

:

定量分析了長汀縣土地利用變化對土壤侵蝕的影響

,

地

,

而裸地轉林地

、

耕地轉林地和裸地轉耕地則使土

]

31

壤侵蝕量減少

,

這一結論在魏艷紅等

[

的研究中也

圖

7

長汀縣

1988

—

2020

年植被覆蓋變化箱線圖

3

討論

人類活動容易引起土地利用的改變

,

而不同土地

利用的水土保持能力不同

,

從而土地利用變化對土壤

有體現

;

土壤侵蝕對各土地利用變化的響應程度不一

樣

,

在土壤侵蝕增加量方面

,

林地轉裸地的土壤侵蝕

模數增加最大

,

其次是耕地轉裸地

,

最小的為林地轉

耕地

,

而土壤侵蝕減少量方面

,

裸地轉林地的土壤侵

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176

水土保持學報

第

37

卷

蝕模數減小最大

,

其次是裸地轉耕地

,

最小的為耕地

]

19

轉林地

,

該結果與汪水前

[

的研究相符

。

根據其對

長汀縣不同土地利用方式的土壤侵蝕量分析可得

,

相同條件下

,

裸地

、

耕地和林地侵蝕量大小排序為裸

地

>

耕地

>

林地

,

側面驗證本研究結果的可靠性

。

由

于土地利用變化對土壤侵蝕的影響

,

繼續實施封山育

林及小流域治理等水土保持措施

,

維持土壤侵蝕量的

減少

,

同時加強對林地向裸地變化的管理

,

警惕林地

向耕地的轉化

,

遏制土壤侵蝕量的增加

,

對長汀縣土

壤侵蝕的治理具有重要意義

。

圖

8

植被覆蓋度與土壤侵蝕量變化

圖

9

不同坡度下土壤侵蝕模數

(

隨

F

A

)

VC

改變的變化

表

1

長汀縣各坡度等級下

A

(

與

F

擬合方程

VC

(

x

)

y

)

(

)

坡度

/

°

0~5

5~8

)

31.8

x

(

-0.416

y

=1

)

36.4

x

(

-0.755

y

=1

)

35.7

x

(

-1.190

y

=1

)

33.6

x

(

-1.726

y

=1

)

42.6

x

(

-2.048

y

=1

)

49.9

x

(

-2.371

y

=1

擬合公式

0.4048

0.5839

0.7407

0.8196

0.8490

0.8845

山林產權政策

,

加上之前種的速生林逐漸發育

,

植被

福建省政府向長汀補助大量資金用于土

2020

年間

,

壤侵蝕治理

,

由于前期對較好治理區域已采取措施

,

故后期植被覆蓋土壤侵蝕量減小幅度相對變小

。

以

]

37-38

往研究

[

多關注于植被覆蓋對土壤侵蝕的相關性

,

36

]

;

覆蓋度迅速增加

,

土壤侵蝕量減少較多

[

2001

—

R

2

15~25

25~35

>35

8~15

較少從植被覆蓋對土壤侵蝕的敏感性方面進一步分

析

。

本文

2.3

節不僅對植被覆蓋變化對土壤侵蝕的

影響進行研究

,

而且對不同坡度下植被覆蓋對土壤侵

蝕的敏感性進行分析

,

結果表明

,

植被覆蓋對土壤侵

蝕的敏感性隨坡度增加而變大

,

但當植被覆蓋度超

過

60%

后對土壤侵蝕不再敏感

。

基于本文研究結

果

,

增加

1

以下植被覆蓋度可能對長汀縣土壤侵蝕

5°

的改善效果有限

,

此坡度下對土壤侵蝕的治理主要還

是以鞏固現有治理成果為主

;

而

1

以上植被覆蓋度

5°

變化對土壤侵蝕的敏感性較高

,

此時增加植被覆蓋

度可有效減少土壤侵蝕量

,

但也應注意是否達到閾

值

,

以免降低治理效果

。

[

2

]

。

植

植被覆蓋度是影響土壤侵蝕的主要因素

3

被冠層可通過減緩雨滴的降落速度和雨滴沖擊裸露

土壤的能力

,

根系可以在土壤中形成穩定的土壤結

構

,

增加土壤的穩定性

,

從而減少土壤侵蝕的發

]

33

。

本文在

2.

生

[

3

節定量分析了長汀縣

30

多年來植

被覆蓋變化及與土壤侵蝕量變化的關系

,

結果表明

,

長汀縣植被覆蓋變化顯著影響土壤侵蝕量的變化

。

在

1

政策不完善導致許多村民進

988

—

1994

年期間

,

山砍樹

,

年均森林采伐超限

,

加上稀土礦的大規模開

長汀加大封山育林力度并改善

1994

—

2001

年期間

,

34-35

]

;

發

,

植被遭受嚴重破壞

,

土壤侵蝕量相應增加

[

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第

5

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3

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177

4

結論

()

長汀縣土壤侵蝕強度以輕度為主

,

整體土壤

1

侵蝕狀況呈先增后減的趨勢

,

1994

年之前土壤侵蝕

逐漸惡化

,

土壤侵

1994

年后土壤侵蝕狀況逐漸改善

,

蝕區域主要發生在中部地區

,

和田

、

策武等鄉鎮侵蝕

間水土流失率共減少

15.75%

。

最嚴重

,

西南和東北部土壤侵蝕較少

,

1988

—

2020

年

()

21988

—

2020

年土地利用變化對長汀縣土壤

侵蝕影響較大

,

不同時期對土壤侵蝕影響最大的土地

利用變化類型不一樣

,

林地轉裸地的影

2001

年以前

,

響最大

,

平均每個時期對土壤侵蝕增加量貢獻約

[]

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y

a

y

AHPm

,

ences2020

,

194

:

裸地轉林地的影響最大

,

平均每個

93%

,

2001

年后

,

時期對土壤侵蝕減少量貢獻約

73%

。

()

長汀縣植被覆蓋度空間分布呈中間低四周高的

3

—

2

特征

,

植被覆蓋度總體呈現先降低再

1988020

年間

,

增加的趨勢

,

與土壤侵蝕量變化狀況相反

,

土壤侵蝕量

隨植被覆蓋度的增加而減小

,

相較于植被覆蓋度的增

加

,

植被覆蓋度的降低對土壤侵蝕量的影響更加顯著

。

()

不同坡度下植被覆蓋度對土壤侵蝕模數的

4

敏感性不同

,

坡度越大

,

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每增加

10%

,

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于

80tkm

2

·

aFVC

對土壤侵蝕的敏感性略低

,

時

,

土壤侵蝕模數降低大

15°~25°FVC

每增加

10%

,

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于

150tkm

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·

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對土壤侵蝕的敏感性較高

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