東江源區(qū)土壤侵蝕與土地利用變化間的關(guān)系分析,農(nóng)業(yè)工程論文

東江源區(qū)土壤侵蝕與土地利用變化間的關(guān)系分析,農(nóng)業(yè)工程論文土壤侵蝕是土地退化與水土流失等生態(tài)環(huán)境惡化的重要因素之一。它不僅受地形、土壤類型等自然因素的影響，而且還遭到土地不合理利用等人類活動(dòng)的影響。過度的人類活動(dòng)直接造成土地利用構(gòu)造的轉(zhuǎn)變，甚至能夠人為制造并加重這一變化經(jīng)過，成為土壤侵蝕最重要的影響因素。因而，土地利用的變化能夠間接反映土壤侵蝕的現(xiàn)在狀況，二者有著特別嚴(yán)密的關(guān)聯(lián)。本文采用ＲS/GIS技術(shù)，通過定量方式方法研究、分析東江源區(qū)土壤侵蝕與土地利用變化之間的關(guān)系，為東江源區(qū)的水土流失治理和生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)提供科學(xué)根據(jù)。1研究區(qū)大概情況與研究方式方法1．1研究區(qū)大概情況江西三百山是廣東東江的源頭，簡稱東江源區(qū)。東江源區(qū)位于江西省贛州市東南端，包括尋烏、安遠(yuǎn)、定南3縣。地理位置:2420N～2513N，11447E～11553E。流域面積3495．79km2，地形地貌以山地、丘陵為主;地勢北高南低，東西嶺谷相間，被形象地稱之為八山半水一分田，半分道路與莊園。該區(qū)屬典型亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，熱量豐富，雨量充沛，年平均氣溫18．8℃，年降雨量1526～1700mm。1．2數(shù)據(jù)來源和分類東江源區(qū)1995年和2000年2期土壤侵蝕強(qiáng)度圖，為TM影像數(shù)據(jù)解譯獲得的江西省1995年和2000年全省水土流失遙感調(diào)查成果，由江西省水土保持研究所提供;1995年和2000年土地利用數(shù)據(jù)源于中國科學(xué)院地理所的LANDSATTM衛(wèi)星數(shù)據(jù)解譯結(jié)果;以及數(shù)字化的江西省測繪局1∶100000地形圖數(shù)據(jù)。按規(guī)程，土壤侵蝕強(qiáng)度劃分為微度侵蝕、輕度侵蝕、中度侵蝕、強(qiáng)度侵蝕、極強(qiáng)度侵蝕及劇烈侵蝕6個(gè)等級(jí)，土地利用分為二級(jí)，即耕地、草地、林地、水域和建設(shè)用地5個(gè)一級(jí)類，有林地、灌木林、疏林地、其他林地和高、中、低覆蓋度草地等15個(gè)二級(jí)類。1．3研究方式方法土壤侵蝕的定量分析基于1995年和2000年2期土壤侵蝕等級(jí)圖土地利用類型圖(GＲID形式)。首先，在ArcGIS軟件下將各類圖件數(shù)字化，通過定義投影、坐標(biāo)、配準(zhǔn)、編輯等操作，生成矢量數(shù)據(jù)，再柵格化成30m30m的Grid圖。然后，利用ArcGIS的疊加分析(OverlayAnalysis)功能，采用轉(zhuǎn)移矩陣算法，得到土地利用變化轉(zhuǎn)移矩陣和土壤侵蝕強(qiáng)度指數(shù)(Ei)，求得1995－2000年土地利用和土壤侵蝕強(qiáng)度的相關(guān)數(shù)據(jù)。2結(jié)果與分析2．1土地利用方式時(shí)空變化結(jié)果表示清楚，東江源區(qū)土地利用類型變化的主要趨勢是林地和草地大量減少，水域和耕地增加(見表1)。各種土地利用類型的面積總量增減特點(diǎn)如下?！颈砺浴?)耕地面積總量增加，增加面積為6．89km2，華而不實(shí)旱地增加了6．10km2。2)林地面積總量急劇減少，華而不實(shí)有林地和疏林地面積大幅減少，分別減少了17．74km2和21．12km2，而其他林地(主要是果園)面積增加了22．50km2。從中可反映出林地之間互相轉(zhuǎn)化的面積較大。3)草地面積總量減小了2．68km2，主要是高覆蓋度草地面積減少了4．09km2，與之相反的低覆蓋度草地面積有所增加。4)水域面積總量相應(yīng)的增加了1．59km2。5)工礦居民用地面積基本持平，略有增加。利用ArcGIS中柵格數(shù)據(jù)疊加分析功能，直接或間接計(jì)算得出研究時(shí)期的土地利用轉(zhuǎn)移矩陣(見表2)。各種土地利用類型的轉(zhuǎn)換特點(diǎn)如下。1)林地。特點(diǎn)是土地利用方式轉(zhuǎn)換頻繁。原有林地有99．53%，仍為2000年的林地;轉(zhuǎn)出最多的是耕地，面積為8．68km2，占原林地的0．29%;其次是轉(zhuǎn)換為水域和草地，各占原有林地的0．12%和0．07%。同時(shí)，有4．2km2的草地、2．04km2的耕地、0．06km2的工礦居民用地和0．01km2的水域轉(zhuǎn)換為林地，分別占2000年林地的0．14%、0．07%。轉(zhuǎn)移的結(jié)果，5年間林地總量減少7．86km2，約占1995年林地總量的0．26%。2)草地。5年間，原有草地只要94．30%，仍為2000年的草地;其余主要轉(zhuǎn)換為林地，轉(zhuǎn)換了4．2km2，占1995年草地總量的4．82%;其次為耕地，轉(zhuǎn)換了0．77km2，占0．88%。同期，林地向草地轉(zhuǎn)換了1．97km2，占2000年草地總量的2．34%;耕地向草地轉(zhuǎn)換了0．02km2。轉(zhuǎn)移的結(jié)果是草地面積相對(duì)減少2．98km2，約占1995年草地總量的3．42%。3)水域。1995－2000年水域面積有所增加，主要為林地向水域轉(zhuǎn)換了3．52km2，占2000年水域面積的51．01%。其次是耕地向水域轉(zhuǎn)換了0．42km2，占2000年水域總量的6．09%。與此同時(shí)，水域僅向林地轉(zhuǎn)換了0．01km2。轉(zhuǎn)換的結(jié)果是水域面積相對(duì)增加了133．67%。4)工礦居民用地。特點(diǎn)是轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)出基本保持平衡。流出的對(duì)象是耕地和林地，分別占1995年面積的1．25%和0．38%;同時(shí)有0．28km2的耕地流入，占2000年工礦居民用地總量的1．75%。5)耕地。特點(diǎn)是轉(zhuǎn)入多，轉(zhuǎn)出少。轉(zhuǎn)入增加的部分主要來自林地、草地和工礦居民用地，轉(zhuǎn)入面積分別占2000年耕地總面積的2．13%、0．19%和0．05%。而1995年的耕地向林地、草地、水域和工礦居民用地都有流出。轉(zhuǎn)移的結(jié)果是，耕地總量增加了6．89km2，占1995年耕地總量的1．72%。2．2東江源區(qū)土壤侵蝕強(qiáng)度變化結(jié)合ArcGIS的Erase命令，疊加1995年和2000年土壤侵蝕強(qiáng)度等級(jí)圖，得到動(dòng)態(tài)變化圖。再利用ArcGIS的ZonalStatistics命令和TabulateArea命令，得到土壤侵蝕類型和強(qiáng)度動(dòng)態(tài)變化轉(zhuǎn)移矩陣(見表3、圖1)【表3】從各土壤侵蝕強(qiáng)度類型面積凈變化來看，該區(qū)土壤侵蝕強(qiáng)度類型變化的主要趨勢為(表3)。1)微度侵蝕面積有較大幅度減少。微度侵蝕面積總體上凈增加了56．51km2，微度侵蝕與其他侵蝕強(qiáng)度類型出現(xiàn)轉(zhuǎn)變。轉(zhuǎn)出中，有33．03km2的面積轉(zhuǎn)變成了輕度侵蝕，有26．53km2的面積轉(zhuǎn)變成了中度侵蝕，有3．98km2的面積轉(zhuǎn)變成了強(qiáng)度侵蝕，僅有1．35km2的面積轉(zhuǎn)變成了極強(qiáng)度侵蝕，總共轉(zhuǎn)出的面積為64．89km2。除了轉(zhuǎn)出外，其他的5種侵蝕強(qiáng)度類型亦發(fā)生微度侵蝕的轉(zhuǎn)入，華而不實(shí)以輕度、中度侵蝕轉(zhuǎn)入的最多。由于轉(zhuǎn)出的數(shù)量遠(yuǎn)大于轉(zhuǎn)入的數(shù)量，微度侵蝕面積呈較大幅度減少的趨勢。2)輕度侵蝕的面積大幅度增加。輕度侵蝕的面積凈增加了24．28km2?？偟霓D(zhuǎn)出量為11．25km2，華而不實(shí)主要轉(zhuǎn)出為微度侵蝕的面積為4．34km2，轉(zhuǎn)出為中度、強(qiáng)度侵蝕的面積也較大;而轉(zhuǎn)入中以微度和劇烈侵蝕為主，轉(zhuǎn)入量分別為33．03km2和1．44km2?？梢娹D(zhuǎn)入面積較大，總體上面積在大幅增加。3)中度侵蝕面積增加。中度侵蝕面積凈增加了12．55km2，總的轉(zhuǎn)出量為22．05km2，而轉(zhuǎn)入量為34．51km2。可見，總體上中度侵蝕面積有所增加。4)強(qiáng)度侵蝕面積呈大幅度增加。強(qiáng)度侵蝕面積增加了32．19km2。總的轉(zhuǎn)出量僅為2．9km2，而轉(zhuǎn)入量為35．09km2，主要有中度、極強(qiáng)度和微度侵蝕轉(zhuǎn)入。由于轉(zhuǎn)入的數(shù)量遠(yuǎn)大于轉(zhuǎn)出的數(shù)量，強(qiáng)度侵蝕面積呈大幅度增加的趨勢。5)極強(qiáng)度侵蝕有所減少。極強(qiáng)度侵蝕面積減少了10．06km2，減少的面積主要向強(qiáng)度侵蝕轉(zhuǎn)出了11．49km2，占1995年極強(qiáng)度侵蝕面積的35．81%。6)劇烈侵蝕有所減少，但減少量不大。劇烈侵蝕面積僅減少了2．44km2。2．3土地利用變化和土壤侵蝕強(qiáng)度的關(guān)系通過對(duì)1995年和2000年2期東江源區(qū)土地利用變化圖和土壤侵蝕強(qiáng)度變化圖進(jìn)行疊加，并計(jì)算出土壤侵蝕強(qiáng)度(Ei)，結(jié)果見表4、圖2。由表4可知，土壤侵蝕強(qiáng)度增加主要發(fā)生在耕地、林地、草地這3種土地利用方式中，而工礦居民用地的土壤侵蝕強(qiáng)度有所減小。【表4】進(jìn)一步研究該區(qū)土壤侵蝕強(qiáng)度變化的土地利用方式，結(jié)果如下(表5和表6)。1)林地內(nèi)部之間的轉(zhuǎn)換，尤其是在有林地向其他林地(主要是果園)的轉(zhuǎn)換經(jīng)過中，使得土壤侵蝕強(qiáng)度呈現(xiàn)加強(qiáng)的態(tài)勢。詳細(xì)表如今微度侵蝕轉(zhuǎn)變?yōu)檩p度、中度侵蝕的面積分別是28．98km2、22．94km2，而同期林地由輕度、中度侵蝕轉(zhuǎn)變?yōu)槲⒍惹治g的面積分別是2．73km2、0．52km2。轉(zhuǎn)換經(jīng)過中，中度侵蝕轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)度侵蝕的面積為11．51km2、極強(qiáng)度侵蝕轉(zhuǎn)為強(qiáng)度侵蝕的面積為11．43km2。由表5、表6可知，有林地、疏林地面積減少，其他林地增加是導(dǎo)致林地土壤侵蝕強(qiáng)度增加的一個(gè)重要因素?！颈?-6】2)不同土地利用方式之間的轉(zhuǎn)化對(duì)土壤侵蝕變化的影響主要具體表現(xiàn)出在林地與草地、耕地的轉(zhuǎn)變。林地向草地的轉(zhuǎn)變經(jīng)過中，土壤侵蝕強(qiáng)度增加的面積是1．43km2，而林地向耕地轉(zhuǎn)變經(jīng)過中土壤侵蝕強(qiáng)度增加的面積是0．99km2。這表示清楚該區(qū)毀林造田引起的水土流失情況比擬嚴(yán)重，應(yīng)引起高度重視。3結(jié)論在研究時(shí)段內(nèi)，東江源區(qū)的土壤侵蝕程度有所增加，尤其是林地、草地和耕地之間的轉(zhuǎn)化對(duì)土壤侵蝕強(qiáng)度的變化影響很大。詳細(xì)表現(xiàn)為，耕地向林地、林地內(nèi)部之間的轉(zhuǎn)換對(duì)土壤侵蝕強(qiáng)度起到減弱效果，而林地向草地、耕地之間的轉(zhuǎn)換化加速了土壤侵蝕的惡化。從研究區(qū)的土壤侵蝕強(qiáng)度量上分析，輕度侵蝕和強(qiáng)度侵蝕增加最多，由此引發(fā)的水土流失程度變化須作進(jìn)一步研究。以下為參考文獻(xiàn):［1］史志華，蔡崇法，丁樹文，等．基于GIS和ＲUSLE的小流域農(nóng)地水土保持規(guī)劃研究［J］．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2002，18(4):172－175．［2］ShiH，ShaoMA．SoilandWater