基于PSR的水土流失區(qū)的土地質(zhì)量評價
——以貴州省畢節(jié)市七星關(guān)區(qū)為例

徐嬌嬌，陳俊華*，左太安

（1.西南大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，重慶400700；2.貴州工程應(yīng)用技術(shù)學(xué)院生態(tài)工程學(xué)院，貴州畢節(jié)551700）

基于PSR的水土流失區(qū)的土地質(zhì)量評價
——以貴州省畢節(jié)市七星關(guān)區(qū)為例

徐嬌嬌1，陳俊華1*，左太安2

（1.西南大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，重慶400700；2.貴州工程應(yīng)用技術(shù)學(xué)院生態(tài)工程學(xué)院，貴州畢節(jié)551700）

七星關(guān)區(qū)處于石漠化嚴(yán)重的云、貴、川喀斯特區(qū)交界處。生態(tài)環(huán)境脆弱，加之人為因子的干擾，導(dǎo)致大面積水土流失，對土地利用造成嚴(yán)重威脅。本研究以七星關(guān)區(qū)的土地質(zhì)量為評價對象，在P-S-R框架下，針對水土流失構(gòu)建土地質(zhì)量評價體系，并對各指標(biāo)進(jìn)行分級賦值，對七星關(guān)區(qū)的土地質(zhì)量進(jìn)行評價。經(jīng)評價結(jié)果得出七星關(guān)區(qū)的土地質(zhì)量最終得分為2.276分，土地質(zhì)量較差，評為4等。其中壓力指標(biāo)得分最低，表明七星關(guān)區(qū)生態(tài)受人為干擾明顯，需要采取復(fù)墾、退耕還林等利用措施和石漠化治理、小流域治理等技術(shù)措施對其加以防治。

七星關(guān)區(qū)；P-S-R模型；水土流失；土地質(zhì)量評價

引言

水土流失是當(dāng)前最嚴(yán)重的世界性環(huán)境問題之一，我國水土流失總面積大約為356.92萬km2，占總面積的37.18%[1]。而貴州喀斯特典型發(fā)育，生態(tài)環(huán)境脆弱惡化，土壤層較薄易受侵蝕，地表漏水現(xiàn)象普遍，旱澇等自然災(zāi)害頻繁發(fā)生，水土流失日益加劇，這一系列因素致使土地退化日趨嚴(yán)重，防治極其困難[2]。七星關(guān)區(qū)位于喀斯特地貌發(fā)育典型的貴州西北，碳酸巖出露地表面積已經(jīng)超過60%，常住人口六百多萬，人為、自然因子的破環(huán)下，生態(tài)惡化、水土流失加劇土地退化，土地資源的短缺顯而易見，對其土地質(zhì)量評價的研究也就具有其迫切性與必要性。

巖溶區(qū)生態(tài)環(huán)境退化嚴(yán)重表現(xiàn)形式之一的水土流失，一直是相關(guān)領(lǐng)域的重要研究對象，在國際上已經(jīng)建立起具體的針對土地退化問題的土地質(zhì)量指標(biāo)體系[3]。我國喀斯特環(huán)境下的水土流失有關(guān)研究始于20世紀(jì)90年代，尤其以貴州喀斯特地區(qū)的水土流失成因及其后果的研究較多[4]，對水土流失的空間研究多趨向于RS與GIS相結(jié)合的非側(cè)重于巖溶區(qū)的綜合評價，而巖溶環(huán)境下的水土流失評價研究等相關(guān)工作還比較少[5]。對水土流失區(qū)的土地質(zhì)量評價的相關(guān)研究，有左太安等以三峽重慶庫區(qū)為研究對象對其做了相關(guān)研究評價。七星關(guān)區(qū)來已經(jīng)有左太安、陳群利等采用集對分析（SPA）方法構(gòu)建畢節(jié)水土流失區(qū)生態(tài)脆弱性評價指標(biāo)體系，再對畢節(jié)地區(qū)8個縣市進(jìn)行了生態(tài)環(huán)境脆弱評價[6]，但具體針對水土流失問題的土地質(zhì)量評價方面，還未建立自己的研究指標(biāo)體系，未作相應(yīng)的評價研究。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)的地理位置及概況

七星關(guān)區(qū)位于我國西南云貴高原喀斯特地貌廣泛發(fā)育、石漠化廣布的貴州省畢節(jié)市西北部烏蒙山腹地，處于云、貴、川三省交接地帶，整體地勢西高東低，地貌屬中山山地類型。其輪廓近似于西部內(nèi)凹的平行四邊形，總面積約為341491 hm2。七星關(guān)區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，物種豐富，植被覆蓋率約為43%，氣候整體溫和濕潤。經(jīng)統(tǒng)計，多年年均氣溫12.8℃，年平均降水量約954毫米。據(jù)全國第六次人口普查數(shù)據(jù)公報（2010年），七星關(guān)區(qū)人口數(shù)為1136905人，人口密度為約為333人/km2。全區(qū)土地總面積為341097.61 hm2。

1.2 研究方法與指標(biāo)體系的建立

1.2.1 研究方法

本文主要以P-S-R（壓力pressure-狀態(tài)state-響應(yīng)response）模型作為七星關(guān)區(qū)針對水土流失的土地質(zhì)量評價指標(biāo)體系的基本框架。通過數(shù)據(jù)的搜集整理，運(yùn)用ArcGIS提取七星關(guān)區(qū)的DEM圖，再根據(jù)所需指標(biāo)對數(shù)據(jù)進(jìn)行3D分析和空間分析，得到各坡度段的地表面積分布、耕地分布等數(shù)據(jù)。同時采用定性研究、定量分析結(jié)合的研究方法，通過所獲得的相關(guān)數(shù)據(jù)及資料的整理和分析，參考前人的研究方案并借鑒土地評價原則和方法等，建立七星關(guān)區(qū)PSR模型的土地質(zhì)量評價指標(biāo)體系。基于以上建立的土地質(zhì)量評價指標(biāo)體系，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)收集、整理、提取等準(zhǔn)備工作，對七星關(guān)區(qū)的土地質(zhì)量進(jìn)行壓力、狀態(tài)和響應(yīng)的各項指標(biāo)進(jìn)行賦值評分，并對評價結(jié)果進(jìn)行綜合分析。

根據(jù)七星關(guān)區(qū)的地形地貌、降水、人口等特征情況，主要選取壓力指標(biāo)：降雨壓力、土地壓力、可蝕性壓力、地形壓力、人口壓力、收入壓力等；狀態(tài)指標(biāo)包括：侵蝕狀態(tài)和格局狀態(tài)；響應(yīng)指標(biāo)包括：利用響應(yīng)和政策響應(yīng)?；谥笜?biāo)的建立，分別對各級指標(biāo)進(jìn)行賦值，然后再對各個指標(biāo)進(jìn)行綜合評價的方法給七星關(guān)區(qū)進(jìn)行土地質(zhì)量評價。再根據(jù)所建立的評分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行加權(quán)計算得出七星關(guān)區(qū)各指標(biāo)數(shù)據(jù)分值，根據(jù)得分對土地質(zhì)量進(jìn)行等級劃分，參照國家土地質(zhì)量等級劃分標(biāo)準(zhǔn)，將七星關(guān)區(qū)的土地質(zhì)量評價等級劃分為5個等級，如表1。

1.2.2 七星關(guān)區(qū)土地質(zhì)量評價指標(biāo)的選取與建立

據(jù)已有數(shù)據(jù)的整理分析七星關(guān)區(qū)坡地占比多，喀斯特地貌廣布，石漠化嚴(yán)重，適宜耕種面積相對少，氣候條件較為特殊，降雨量集中程度高，大大增加了地表土壤的侵蝕力度。而七星關(guān)區(qū)，植被覆蓋率低，碳酸巖出露地表面積廣布，土壤肥力下降在一定程度上限制當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展；土地壓力大，農(nóng)業(yè)人口比重高，陡坡種植和開荒、放牧等不合理的利用，加劇了土地壓力。

基于以上因素，選定了降雨集中于6、7、8月份的比例、人均耕地面積、土壤可蝕性、坡度、人口密度、農(nóng)業(yè)人口數(shù)、人均純收入等壓力指標(biāo)；狀態(tài)指標(biāo)包括：石漠化面積、碳酸巖出露面積森林覆蓋率、林業(yè)用地面積、25度以上耕地占比等；響應(yīng)指標(biāo)包括：坡地利用占比、耕地利用占比、水土保持治理比、退耕還林面積比、人工造成林面積等各項指標(biāo)。同時參考國家相關(guān)數(shù)據(jù)，分別對其分級賦值。根據(jù)已經(jīng)選取的各項指標(biāo)并參考和借鑒土地質(zhì)量評價的原則、方法，考慮其適宜性和合理性，參照國家整體數(shù)據(jù)的平均值，在已整理得出的各項指標(biāo)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，建立了七星關(guān)區(qū)的土地質(zhì)量評價指標(biāo)體系（見表2）。

2 結(jié)果與分析

2.1 七星關(guān)區(qū)土地質(zhì)量評價壓力評價

七星關(guān)區(qū)處于我國亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，受季風(fēng)氣候影響較明顯，多年年均降水量約為950 mm。據(jù)相關(guān)部門統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2014年七星關(guān)區(qū)年降雨量為741.3 mm，集中于6、7、8月份降雨量分別為150.8 mm、178.3 mm、89.1 mm，占全年降雨量的56.41%，賦值為2分。

地形地貌是決定一個地區(qū)發(fā)展的重要因素，七星關(guān)區(qū)以山地丘陵為主，地表崎嶇破碎，起伏大。運(yùn)用3D分析工具對DEM圖進(jìn)行柵格面的坡度提取與重分類（見圖1），全區(qū)面積為360972.81 hm2，坡度在0-5度的地表面積占比為6.31%；5-10度的坡地面積占比15.40%；10-15度的坡地面積占全區(qū)坡地面積的19.08%；而在15-25度的地表面積占比最大，約為32.17%；在25-90度之間的地表面積為95648.67 hm2，占全區(qū)地表面積僅為26.50%。通過對各坡度段的加權(quán)計算得2.41分。

表1 七星關(guān)區(qū)土地質(zhì)量評價等級劃分

圖1 七星關(guān)區(qū)坡度分類分布圖

表2 土地質(zhì)量評價指標(biāo)分級及相對評分

土壤是水土流失的的一個重要因子，土壤性質(zhì)的綜合特征可以用土壤可蝕性的K值來體現(xiàn)。我國土壤可蝕性K值約在0.0235-0.0460 t·hm2·h/(hm2·MJ·mm)之間[7]。七星關(guān)區(qū)土壤包括黃壤、黃棕壤、石灰土、紫色土、潮土、沼澤土、水稻土等7個土類[8]，各土壤侵蝕性不一，此處就以貴州省的土壤可侵蝕值作為評價值，貴州省的土壤可蝕性平均值為0.0265，賦值為2分。

七星關(guān)區(qū)由于人口稠密，超過全國人口的平均密度，耕地面積少，且農(nóng)業(yè)人口比重大，農(nóng)業(yè)人口比重達(dá)87.43%，為其賦值為1分；人口密度為334人/km2，根據(jù)所建立的指標(biāo)體系，賦值為2分。人口壓力最終得1.5分。在收入壓力中，七星關(guān)區(qū)的城鎮(zhèn)居民人均可支配收入22747元，農(nóng)村居民人均純收入6382元（2014），得分為2分。土地作為生產(chǎn)生活的基本資料，是人類得以生存發(fā)展和進(jìn)行生產(chǎn)勞動的基礎(chǔ)。受地形等因素制約，七星關(guān)區(qū)耕地面積僅為59055.30 hm2，而畢節(jié)市人口眾多，七星關(guān)區(qū)人口就達(dá)113.6萬，人均耕地面積僅為397.95 m2。遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于全國人均耕地水平，據(jù)所建立的指標(biāo)體系賦值為2。

可見，壓力指標(biāo)中，降雨壓力得分為2分，土壤可蝕性壓力為2分，人口壓力得1.5分，土地壓力賦值為2分，收入壓力和地形壓力分別為2分和2.41分。綜合計算得出七星關(guān)區(qū)壓力指標(biāo)最終得分為1.985分。

2.2 七星關(guān)區(qū)土地質(zhì)量評價狀態(tài)評價

喀斯特石漠化加劇了七星關(guān)區(qū)的水土流失程度，人文因子的干擾下在生態(tài)脆弱的基礎(chǔ)上加劇土地貧瘠、退化與土地利用面積的減少。據(jù)統(tǒng)計（見表3），七星關(guān)區(qū)石漠化面積為66135.1 hm2，占全區(qū)面積的19.38%，可得2分。其中非石漠化面積為196428.9 hm2，占比最高，為57.57%；潛在石漠化面積為74928.6 hm2，約占全區(qū)面積的21.96%，潛在石漠化和非石漠化可得分為3.98分，中度石漠化面積約為64575.50 hm2，大致占比18.92%，輕度石漠化為1552.20 hm2，占比0.45%，兩項得分約為0.59分；而重度石漠化和極度石漠化面積比較少，僅有7.2 hm2。加權(quán)計算結(jié)果，石漠化等級占比得分為4.16分。石漠化狀態(tài)指標(biāo)最終得分為3.08分。

土壤侵蝕量也是水土流失的重要影響因子，七星關(guān)區(qū)土壤普遍受到侵蝕，其中微度侵蝕和輕度侵蝕的面積比分別為37.28%、30.72%，但侵蝕量分別為1702806.25t、10317812.5t，微度侵蝕量百分比僅占2.09%，而輕度侵蝕量百分比為12.64%；中度和強(qiáng)度侵蝕面積比分別為12.48%、8.16%，但侵蝕量相當(dāng)，分別為12001875t、13973625t，占比分別為14.7%和17.12%；極強(qiáng)度和劇烈面積比僅占7.91%、3.45%，但是侵蝕量分別達(dá)到22783062.5t、20844687.5t，侵蝕量占比分別達(dá)到最高27.91%和25.54%。根據(jù)之前所建立的指標(biāo)體系，通過加權(quán)計算，得到土壤侵蝕強(qiáng)度得分為1.928分，土壤侵蝕面積比得分為3.744分（表4）。

七星關(guān)區(qū)大部分為石灰?guī)r，在長期濕熱氣候影響下碳酸巖廣泛發(fā)育，使該地區(qū)碳酸鹽裸露面積占比達(dá)到61%，根據(jù)所建立指標(biāo)體系，賦值為2分。植被狀態(tài)中，在亞熱帶季風(fēng)氣候條件下，七星關(guān)區(qū)的植被屬于亞熱帶常綠闊葉林，植被類型豐富，全區(qū)的森林面積約為151040.35 hm2，其覆蓋率為43.03%，賦值為3分。

地形崎嶇，地表坡度起伏大，坡地多，平地少，加之人口密度大、人均耕地面積不足、農(nóng)業(yè)人口比重大等壓力因素的影響下，土地利用過程中也就難免存在陡坡開墾、種植等對生態(tài)建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展不合理的問題。運(yùn)用ArcMAP數(shù)據(jù)提取結(jié)果表明，坡度在25°以上的耕地面積（見圖2）約為35678.47 hm2，占全區(qū)耕地面積的25.69%，得3分。

綜合狀態(tài)評價的侵蝕狀態(tài)，包括土壤侵蝕強(qiáng)度、土壤侵蝕面積比、碳酸鹽裸露面積比和石漠化面積比例，得分為2.688分。植被狀態(tài)中，森林覆蓋率得分為3分，25度以上坡度耕地占比3分。因此，七星關(guān)區(qū)狀態(tài)評價的最終得分為2.844分。

表3 畢節(jié)市七星關(guān)區(qū)石漠化狀況

表4 七星關(guān)區(qū)土壤侵蝕等級分布（2010）

圖2 七星關(guān)區(qū)25度以上耕地分布圖

2.3 七星關(guān)區(qū)土地質(zhì)量評價響應(yīng)評價

本著生態(tài)建設(shè)發(fā)展理念，七星關(guān)區(qū)政府及有關(guān)部門在利用響應(yīng)方面做了大量工作，開展了大規(guī)模的水土流失綜合治理，水土流失現(xiàn)象得到有效緩解。其中，治理石漠化面積約為6616 hm2，石漠化治理面積占石漠化面積的10.0%，可賦值為2分。林業(yè)用地面積增加，達(dá)到了15.47 hm2，可賦值為2分。退耕還林面積為667 hm2，僅占七星關(guān)區(qū)總耕地面積的1.13%，根據(jù)指標(biāo)評分體系，可賦值為2分，而人工造成林面積為8527 hm2，占森林面積的5.64%，可得2分。

綜合以上統(tǒng)計數(shù)據(jù)及計算，響應(yīng)指標(biāo)中，林業(yè)用地增加面積、石漠化治理比、退耕還林面積和人工造成林占比均為2分，最終七星關(guān)區(qū)的狀態(tài)指標(biāo)也得2分。

3 結(jié)論

基于以上評價結(jié)果，通過加權(quán)計算，壓力指標(biāo)得1.985分，狀態(tài)指標(biāo)為2.844分，響應(yīng)指標(biāo)為2分，七星關(guān)區(qū)土地質(zhì)量綜合評價的最終得分為2.276分。再根據(jù)所建立的七星關(guān)區(qū)土地質(zhì)量評價等級劃分，七星關(guān)區(qū)的土地質(zhì)量等級為4等。從壓力、狀態(tài)和響應(yīng)三個指標(biāo)的最終得分情況來看，壓力指標(biāo)得分最低，只有1.985分。在壓力狀態(tài)下，雖然政府做了大量響應(yīng)，但對土地質(zhì)量的改善較小。

從整體客觀因素看，人口密度高，環(huán)境承載能力低等，加劇了七星關(guān)區(qū)人地關(guān)系矛盾，極為脆弱的生態(tài)環(huán)境，土地利用方式的極不合理，造成七星關(guān)區(qū)的貧困積重難返，同時也加劇該區(qū)的水土流失和石漠化程度[9]，從評分結(jié)果分析，造成七星關(guān)區(qū)的土地質(zhì)量低下的原因主要有以下幾點(diǎn)。

3.1 人口多，且農(nóng)業(yè)人口比重大，收入來源少，后備資源不足，人均占有量相當(dāng)于全國平均水平的三分之一，人地關(guān)系極不協(xié)調(diào)，積貧積弱循環(huán)發(fā)展模式顯著。

3.2 土地利用方式與分布格局不合理。從土地利用結(jié)構(gòu)來看，種植業(yè)用地比重大，耕地面積占七星關(guān)區(qū)土地總面積的91.27%，第一產(chǎn)業(yè)比重大，且水田、旱地所占比重大，經(jīng)濟(jì)林等占比小，生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益比較低。閑置土地和未利用土地占有一定比例。

3.3 土地退化嚴(yán)重，生態(tài)脆弱。七星關(guān)區(qū)的坡耕面積大，25度坡度以上面積超過全區(qū)耕地面積的1/4。在季風(fēng)氣候影響下，降水集中，且土壤可侵蝕性強(qiáng)，致使水土流失嚴(yán)重，土壤有機(jī)質(zhì)及養(yǎng)分流失，土地肥力下降。

3.4 生態(tài)環(huán)境治理與保護(hù)力度不足。雖然在生態(tài)建設(shè)理念指導(dǎo)下，政府采取了大量措施對生態(tài)環(huán)境進(jìn)行治理，但治理力度及面積較小，且管理機(jī)制不成熟，管理力度不足。

4 討論

七星關(guān)區(qū)土質(zhì)成土較緩慢，并且土層薄，土壤侵蝕性K值相對較高，地層裂隙、溶洞發(fā)育等導(dǎo)致土壤持水性差，加之基巖出露面積廣布，鈣生性環(huán)境下植物生長緩慢，因而生態(tài)系統(tǒng)非常脆弱，一旦植被遭到破壞，或者不合理的土地利用方式，造成水土流失后恢復(fù)治理和利用極其困難[10，11]，人文因素的破壞，對生態(tài)環(huán)境問題更是雪上加霜。水土流失是造成七星關(guān)區(qū)生態(tài)環(huán)境退化、土地質(zhì)量下降的一個重要因素，嚴(yán)重威脅著該區(qū)的農(nóng)業(yè)土地可持續(xù)發(fā)展，坡地資源的有效合理利用，是控制水土流失并改善其生態(tài)水平的重要條件[12]。針對以上土地面臨問題，在今后土地利用方面必須采取相應(yīng)對策，使其能得以健康可持續(xù)發(fā)展。

4.1 嚴(yán)格控制人口增長。人口是七星關(guān)區(qū)土地問題的最大壓力因子之一。七星關(guān)區(qū)人口多且早婚早育及多育現(xiàn)象普遍，控制人口數(shù)量就成為減小土地壓力、緩解人地矛盾的一個重要手段。

4.2 坡度25度以上坡耕進(jìn)行整治。施行休耕或退耕，改坡為梯，并變耕為林，據(jù)本區(qū)條件，選取或者培育適合該環(huán)境生長的植物。采用糧食套作模式，發(fā)展立體農(nóng)業(yè)，同時改造中低產(chǎn)田，高效合理利用土地。

4.3 石漠化極端嚴(yán)重及重度石漠化區(qū)實(shí)行退耕禁牧辦法，采取分區(qū)規(guī)劃，恢復(fù)與防治相結(jié)合，人工培育移植耐旱、耐瘠、根系發(fā)達(dá)植物，移植草圃增加地表覆蓋度，減少地表土壤沖刷，控制水土流失。

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[11]韋復(fù)才，周游游.西南巖溶區(qū)生態(tài)地質(zhì)環(huán)境特點(diǎn)及生態(tài)恢復(fù)重建策略[J].中國巖溶，2005，24（4）：282-287.

[12]梅再美，熊康寧.喀斯特地區(qū)水土流失動態(tài)特征及生態(tài)效益評價—以貴州清鎮(zhèn)退耕還林（草）示范區(qū)為例[J].中國巖溶，2013，22（2）：136-143.

Land quality evaluation based on PSR Model for Soil and Water loss——A case of Qixingguan District

XU Jiao-jiao et al
(School of Geographical Sciences of Southwest University, Chongqing 400700,China)

QixingguanDistrictbelocatedtothejunctionof Yunnan,Guizhou,and Sichuan province that the karst rocky desertification serious area.The ecological env-ironment is fragile, and the interference of human factors,resulting in a large area of soil and water loss,a serious threat to the land use.In this paper, TakingQixingguanDistrictastheresearchbase,underthe framework of Press-State-Response,to build the system of land quality evaluation of soil and water loss,and make classification a-ssigned to each index,finished the evaluation of land quality in Qixingguan District.The final score of land quality evaluation results of Qixingguan District is 2.276,land quality is poor.Is defined as the level of 4.The pressure index score is lowest, showed that the Qixingguan Distric ecological disturbed obviously, need to take the reclamation,the conversion of cropland to forest andutilizationmeasuresandrockydesertification,watershed management and technical measures to control.

Qixingguan District;P-S-R model; Soil and water loss;Land quality evaluation

S157.1

A

徐嬌嬌（1992-），女，貴州威寧人，碩士研究生，研究方向為學(xué)科教學(xué)（地理）。

陳俊華（1973-），男，重慶合川人，博士，副教授，主要從事中東政治經(jīng)濟(jì)地理、教師教育等領(lǐng)域的研究工作。

（2016-09-20收稿劉曉佳編輯）

1003-7853（2016）05-0059-05