2004—2016年南小河溝流域土壤侵蝕動態變化

許小梅，王鴻斌，趙嘉瑩，劉曉靜

(黃河水土保持西峰治理監督局，甘肅 西峰 745000)

1 研究區概況

南小河溝地處黃河中游黃土高塬溝壑區，系涇河的一級支流蒲河左岸的一級支溝，位于E107°30′15″～107°37′30″、N35°40′50″～35°44′25″，流域總面積36.3 km2，海拔1 050～1 423 m，相對高差373 m。流域內地質構造較為單一，地表基本為黃土覆蓋，年均降水量552.1 mm。地貌主要有塬、坡、溝三大類型，其中塬面占57.0%、溝坡占15.7%、溝谷占27.3%。塬面寬廣平坦，土壤肥沃，主要為農田；坡面是連接塬面和溝谷的緩坡地帶，大部分已形成坡式梯田；坡面以下是溝谷，通常主溝呈U形、支溝呈V形，水土流失類型以水力侵蝕為主。

2 數據來源及研究方法

本研究選用2004年6月分辨率為0.61 m的Quickbird衛星影像，DEM格網間距3 m。2016年6月采用無人機進行航空攝影，獲取小流域地表航空影像數據，制作小流域DEM，分辨率為0.1 m，DEM格網間距1 m。基于DEM進行影像解譯，采用ArcMap 10.2軟件提取南小河溝流域土地利用圖及植被覆蓋度圖，以DEM提取流域坡度圖。在此基礎上，依據《土壤侵蝕分類分級標準》(SL 190—2007)，考慮坡度、植被覆蓋度、土地利用方式等指標綜合判定得到南小河溝流域土壤侵蝕強度分級結果。

3 結果分析

3.1 土壤侵蝕強度動態變化

南小河溝流域土壤侵蝕空間分布差異明顯(圖1)。從土壤侵蝕強度的空間分布來看，輕度及以下侵蝕主要分布于塬面和溝道，其中塬面雖多為耕地，但坡度較緩，多在5%以下，而溝道部分地區雖坡度較陡，但以林地為主，植被覆蓋度較高，因此土壤侵蝕程度較輕；中度和強烈侵蝕主要分布于溝道，土地利用類型以草地為主；極強烈和劇烈侵蝕主要分布于溝沿線和壩地邊緣附近，坡度陡，植被覆蓋度低。

圖1 2004、2016年南小河溝流域土壤侵蝕強度空間分布

表1為2004、2016年南小河溝流域土壤侵蝕強度分級結果。由表1知, 南小河溝流域土壤侵蝕以微度侵蝕為主，2004—2016年微度侵蝕面積呈增加趨勢,而輕度及其以上侵蝕面積則呈減少趨勢,從2004年的11.95 km2減小到2016年的8.06 km2，減少了32.55%，其中強烈、極強烈、劇烈侵蝕面積減少明顯，分別減少了35.69%、42.96%和62.98%。

3.2 土壤侵蝕強度變化原因

影響土壤侵蝕的因素包括自然因素和人為因素。自然因素是水土流失發生、發展的先決條件，或者叫潛在因素，包括氣候、地形、土壤、植被等，而人為因素則通常是加劇水土流失的主要原因。

表1 2004、2016年南小河溝流域土壤侵蝕強度變化

(1) 土地利用類型。土地利用是人類根據土地的自然特征，按一定的社會經濟目的，通過特定手段，對土地進行的長期或周期性的治理改造。土地利用可以通過改變植被覆蓋度和土壤性質等來影響土壤侵蝕[1]。土壤侵蝕強度的變化與土地利用類型的變化有著密切的聯系，但其并非向單一方向變化，而是呈現出波動性的變化過程。2004—2016年南小河溝流域土地利用類型變化顯著。2004年南小河溝流域土地利用類型主要為旱地、有林地、荒草地和居民點及工礦交通用地。2016年土地利用類型增加了水澆地、果園，并且梯田、有林地、居民點及工礦交通用地、水域及水利設施用地面積增加明顯。由表2知，2004—2016年南小河溝流域梯田、有林地分別增加了3.68和1.21倍，荒草地和裸地面積分別減少了16.78%和46.74%。實地調查顯示，有林地、梯田、居民點及工礦交通用地、水域及水利設施用地多為微度侵蝕區，而荒草地和裸地是水力侵蝕的主要區域。

2004—2016年依托黃河水土保持生態工程齊家川示范區項目、南小河溝科技示范園建設項目對南小河溝流域進行綜合治理，增加了果園、有林地、居民點及工礦交通用地、水域及水利設施用地面積，減少了裸地面積，綜合土地利用動態度呈增加趨勢。南小河溝流域正從單一的農業生產結構向新型農村經濟結構轉變，土地利用結構逐步向均衡化方向發展。

表2 2004、2016年南小河溝流域土地利用類型

(2)植被覆蓋度。植被作為大氣與土壤間的保護層，既影響坡面水文過程，又改良土壤，能夠減輕降雨侵蝕并提高土壤的抗蝕性，具有侵蝕控制和坡面保護的潛能[2]。南小河溝流域林草植被覆蓋度變化顯著(圖2)。由圖2、表3知，流域內林草植被主要分布在溝坡；2004—2016年高覆蓋度(75%～100%)和中高覆蓋度(60%～75%)面積增加明顯，分別增加了44.87%和123.01%，而中覆蓋度(45%～60%)、中低覆蓋度(30%～45%)和低覆蓋度(0～30%)面積有所減少，尤其是中低覆蓋度面積減少了45.59%，低覆蓋度面積減少了72.11%。

圖2 2004、2016年南小河溝流域林草植被覆蓋度變化

林草植被覆蓋度/%面積/km22004年2016年變化面積/km2比例/%75～1004.486.492.0144.8760～751.132.521.39123.0145～602.782.51-0.27-9.7130～454.652.53-2.12-45.590～304.411.23-3.18-72.11

(3)坡度。坡度是最重要的地形因子之一，直接影響著地表的物質流和能量的再分配，影響著土壤的發育、植被的種類與分布，制約著土地利用的類型與方式。在其他條件相同的情況下，一定范圍內坡度越大，土壤侵蝕越劇烈。2004—2016年，坡面和溝道在降水沖刷作用下形成紅土瀉溜、滑塌等，引起地形發生微變化，導致南小河溝流域坡度發生微變化，但整體變化不大，因此對土壤侵蝕影響相對較小。

4 結 論

本研究結果揭示了南小河溝流域土壤侵蝕動態變化特征，可為當地水土流失治理和生態環境保護提供參考。由于影響土壤侵蝕的因素眾多，有氣候、植被、土壤物理化學性質、地形等，本次研究只考慮了土地利用、植被、坡度三個方面的因素，采集數據的完整性不足，因此未來還需要做進一步研究。