三峽庫區(qū)腹地土壤侵蝕演變與關(guān)鍵源區(qū)時空變化——以奉節(jié)和巫山縣為例.pdf

1、土地是人類賴以生存的基礎(chǔ)，土地日益退化嚴(yán)重制約人類社會發(fā)展。三峽庫區(qū)腹地地形復(fù)雜，生態(tài)環(huán)境脆弱，是庫區(qū)土壤侵蝕研究的熱點(diǎn)區(qū)域。本文選取三峽庫區(qū)腹地奉節(jié)縣和巫山縣為研究對象，以3S為研究手段，提取研究區(qū)DEM數(shù)據(jù)、降雨數(shù)據(jù)、土壤屬性數(shù)據(jù)、巖性、土地利用數(shù)據(jù)等專題信息，分析研究區(qū)1988-2015年期間土壤侵蝕產(chǎn)沙變化規(guī)律。并基于土壤侵蝕與泥沙輸移確定研究區(qū)土壤侵蝕產(chǎn)沙關(guān)鍵源區(qū)，探討關(guān)鍵源區(qū)時空變化及內(nèi)在機(jī)理，為三峽庫區(qū)土壤侵蝕防治提供可靠

2、理論依據(jù)和科學(xué)指導(dǎo)。研究表明：
　?、傺芯繀^(qū)土壤侵蝕時序變化
　　研究區(qū)平均土壤侵蝕模數(shù)變化表現(xiàn)為1988年437.88t·km-2·a-1、2000年1385.75t·km-2·a-1、2010年1276.83t·km-2·a-1、和2015年1093.94t·km-2·a-1，根據(jù)土壤侵蝕強(qiáng)度分級標(biāo)準(zhǔn)，研究區(qū)土壤侵蝕處于輕度侵蝕階段。以2000年為界，前期12a土壤侵蝕顯著加重，微度和輕度侵蝕向高級別的土壤侵蝕轉(zhuǎn)移；后期

3、15a輕度至極強(qiáng)度侵蝕向低級別侵蝕轉(zhuǎn)移，整體土壤侵蝕狀況有所改善。27a尺度上，微度侵蝕面積先減后增，于2000年達(dá)到谷值1565.67km2；而輕度和中度侵蝕先增后減，均于2000年達(dá)到峰值，分別為4423.96km2和977.99km2；強(qiáng)度和極強(qiáng)度侵蝕變化反復(fù)但幅度不大。雖然輕度和中度侵蝕平均模數(shù)小于極強(qiáng)度侵蝕，但因1988-2000年輕度和中度侵蝕面積和侵蝕量驟增，說明不可忽視較低等級土壤侵蝕對研究區(qū)水土流失的貢獻(xiàn)。
　　

4、②研究區(qū)土壤侵蝕空間動態(tài)特征
　　1988-2015年研究區(qū)土壤侵蝕強(qiáng)度變化主要表現(xiàn)為微度侵蝕、輕度侵蝕和中度侵蝕間的此消彼長，以及強(qiáng)度和極強(qiáng)度侵蝕的增加。土壤侵蝕變化集聚特征具有時空差異性，27a尺度上研究區(qū)長江及其支流兩岸附近土壤侵蝕強(qiáng)度類型變化幅度高，微度和輕度侵蝕轉(zhuǎn)為中度侵蝕集中于長江以北區(qū)域，而微度、輕度和中度侵蝕向強(qiáng)度和極強(qiáng)度侵蝕轉(zhuǎn)移主要分布在長江以南區(qū)域，且變化熱點(diǎn)區(qū)域逐漸向長江兩岸附近鄉(xiāng)鎮(zhèn)集中，再向研究區(qū)西北部推移

5、。
　?、垩芯繀^(qū)泥沙輸移比估算
　　研究區(qū)動力系數(shù)集中于(0.2，0.3)，均值0.271，其中(0.104，0.3)分布最為廣泛，占總面積84.51％。阻力系數(shù)表現(xiàn)相對復(fù)雜，均值為0.090，長江及其支流沖積緩坡、臺地等地區(qū)坡度低，阻力系數(shù)值高，而坡陡的高山峽谷地帶偏低。研究區(qū)泥沙輸移比均值為0.245，呈“單峰”結(jié)構(gòu)，空間上高值區(qū)集中于長江及其支流的河道兩岸，以河道為中心向兩側(cè)呈遞減趨勢展布。在結(jié)果驗(yàn)證上，本文估算得到的

6、研究區(qū)泥沙輸移比均值符合已有研究成果范圍內(nèi)。
　?、苎芯繀^(qū)泥沙輸移強(qiáng)度與土壤侵蝕相關(guān)性分析
　　研究區(qū)產(chǎn)沙總量與均值同土壤侵蝕模數(shù)同比增減。1988-2015年產(chǎn)沙量總量年際變化趨勢為2000年(339.91萬t)>2010年(314.90萬t)>2015年(270.34萬t)>1988年(110.10萬t)。產(chǎn)沙模數(shù)、產(chǎn)沙量均值變化規(guī)律與產(chǎn)沙總量一致。空間上產(chǎn)沙量低值區(qū)廣泛分布，高值區(qū)聚集于長江及其支流兩岸區(qū)域以及研究區(qū)南

7、部中高山地區(qū)。時間上，研究區(qū)長江以北區(qū)域高值區(qū)大幅減少，以中低值區(qū)為主，長江以南地區(qū)高值區(qū)進(jìn)一步擴(kuò)大，聚集程度提高。研究區(qū)泥沙輸移強(qiáng)度與土壤侵蝕強(qiáng)度具有一定的相關(guān)性，隨土壤侵蝕強(qiáng)度遞增，且中度和強(qiáng)度侵蝕對輸沙產(chǎn)沙的影響效果顯著。
　　⑤研究區(qū)土壤侵蝕產(chǎn)沙關(guān)鍵源區(qū)時空變化
　　關(guān)鍵源區(qū)僅占總面積5%左右，由1988年337.81km2小幅增至2015年382.11km2，但侵蝕產(chǎn)沙量貢獻(xiàn)率高達(dá)50%左右，呈先減后增變化趨勢。空

8、間上關(guān)鍵源區(qū)逐漸向長江及其支流兩岸區(qū)域靠攏，沿東北-西南走向分布。時間上關(guān)鍵源區(qū)位于巫奉南部鄉(xiāng)鎮(zhèn)大面積持續(xù)增長，中部減少，北部波動降低。1988-2015年間前12a研究區(qū)關(guān)鍵源區(qū)與其它風(fēng)險等級間的轉(zhuǎn)換程度明顯大于后15a，較低風(fēng)險區(qū)逐漸向關(guān)鍵源區(qū)轉(zhuǎn)變，且研究區(qū)長江南北兩區(qū)域類型變化較為反復(fù)，其中巫奉兩縣永樂鎮(zhèn)、白帝鎮(zhèn)、鶴峰鄉(xiāng)、廟宇鎮(zhèn)、大溪鄉(xiāng)等18個鄉(xiāng)鎮(zhèn)長期存在較多的關(guān)鍵源區(qū)，需提高水土流失治理強(qiáng)度。
　?、扪芯繀^(qū)土壤侵蝕產(chǎn)沙關(guān)鍵

9、源區(qū)影響因素
　　關(guān)鍵源區(qū)的產(chǎn)生與發(fā)展受眾多因素共同驅(qū)動。自然因素中的高程、坡度、巖性、河道與關(guān)鍵源區(qū)的分布存在梯度效應(yīng)，關(guān)鍵源區(qū)集中分布于研究區(qū)500-1500m高程帶、25°-45°坡度帶、石灰?guī)r區(qū)和距河道1km范圍的區(qū)域內(nèi)。人為因素是加速關(guān)鍵源區(qū)變化的重要原因，關(guān)鍵源區(qū)在土地利用類型上的分布順序?yàn)槠赂?草地>灌木林地>有林地>未利用地>建設(shè)用地>果園>水體，其中關(guān)鍵源區(qū)在坡耕地和草地分布面積占比高達(dá)90%左右。優(yōu)化土地利用