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太子河流域土壤侵蚀时空分异特征及驱动因素研究

李赛赛  
【摘要】:土壤侵蚀影响着生态环境和人们的生产生活,严重的土壤侵蚀会毁坏耕地,加重泥沙淤积,影响水环境和水安全。土壤侵蚀的空间分布及演变受到多种因素制约,利用土壤侵蚀模型对土壤侵蚀因子及土壤侵蚀过程进行分析,可以为制定水土保持措施提供理论依据。太子河流域地处辽宁省中部,是辽宁省重要的商品粮基地,也是辽宁乃至东北亚地区的经济核心区。随着人类活动的增加,区域土壤侵蚀受到影响。探究土壤侵蚀对太子河流域经济发展与生态平衡有着重要意义。本文对太子河流域1985-2018年土地利用与景观格局变化状况进行分析,并基于RUSLE模型对研究区1985-2018年土壤侵蚀动态变化及驱动机制进行研究。主要研究结果如下:(1)利用ENVI软件解译1985-2018年太子河流域Landsat数据,得到研究区四期土地利用,Kappa系数均在0.8以上,精度较大。按照国家标准确定六类土地利用。对流域土地利用进行分析可以看出,林地和耕地是流域的主要用地类型,面积变化具体表现为“五减一增”,即:建设用地面积增加(增长率为42.49%);其他用地类型面积总体减少;耕地和林地是研究区土地利用转入和转出的主要类型。研究时段内太子河流域土地利用变化逐渐稳定。(2)基于Fragstats计算流域景观指数,对各景观进行斑块整体特征与破碎化程度、景观斑块形状和景观多样化与均匀度分析。可以看出:耕地和建设用地的景观斑块数量较多,割裂程度严重;34年间各景观的破碎化程度呈现先增强后减轻的趋势。各景观斑块边缘密度增大,斑块越来越离散。景观多样性指数和均匀度指数增加,优势度降低,表明在不断改造土地利用的同时,人们也在进行土地利用的可持续发展。(3)基于Arc GIS对RUSLE模型中各侵蚀因子进行分析。结果如下:流域的降雨可蚀性因子在2874.2-5447.06(MJ·mm)/(hm2·h)之间,与降雨分布相关性极强,因此要注意东南部山区的土壤潜在可蚀性。此外还应注意防范夏季降雨对土壤侵蚀的影响。土壤可蚀性因子值介于0-0.43之间,普通淋溶土和石灰性粗骨土的可蚀性因子值为0.39,面积占比较大,是土壤侵蚀重点防治区域。流域东南部山地的地形因子值较大,需要注意土壤侵蚀的发生,做好水土保持防治。植被覆盖与管理因子在1985-1996年增加,1996年后因子值呈下降趋势,表明1996年后流域植被覆盖率增加。水土保持因子与C值负相关,东南部P值较大,表明流域东南部的措施优于西北地区。(4)基于RUSLE模型计算研究区1985-2018年的土壤侵蚀模数,对土壤侵蚀特征进行分析。太子河流域多为微度和轻度侵蚀,随着侵蚀强度增强,侵蚀面积减少。流域多年平均土壤侵蚀量为1447.01×104t;34年间土壤侵蚀量总体减少,表现出一个良性发展态势。空间上,太子河流域上游土壤侵蚀重于下游地区,空间分布不均。研究区的土壤侵蚀向低强度进行转移,1996-2007年的土壤侵蚀转移最为明显。上游抚顺和本溪等地受地形和降水影响,土壤潜在可蚀性较大,需要多加注意。(5)基于Arc GIS与SPSS对研究区各因子对土壤侵蚀的影响进行分析。结果如下:降雨量较大、海拔较高、坡度8°-25°的地区土壤流失量较大,是水土保持工作的重点区域。土壤类型中,石灰土和棕壤土的土壤侵蚀敏感性较高;但棕壤分布最广,是土壤流失的主要来源。土地利用中,未利用地的侵蚀模数为185.25 t/km2×a,占流域侵蚀模数的24.07%;耕地的土壤侵蚀量较大,年侵蚀量为138.36×104 t,二者是土壤侵蚀的重点区域。各景观指数中,斑块数量、斑块分维数、蔓延度与平均土壤侵蚀模数为正相关;边缘密度、平均斑块面积、香浓多样性和破碎度与平均土壤侵蚀模数为负相关。可以看出,人工对斑块形状的规则性进行干预有助于分散土壤侵蚀。


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