喀斯特山區(qū)土地利用變化與土壤侵蝕耦合關(guān)系研究
——以畢節(jié)試驗(yàn)區(qū)為例

謝穎穎, 邵 爭(zhēng), 蘭小機(jī), 李付偉, 曾凡華

(1.江西理工大學(xué) 建筑與測(cè)繪工程學(xué)院, 江西 贛州 341000; 2.畢節(jié)市防震減災(zāi)局, 貴州 畢節(jié) 551700)

喀斯特山區(qū)土地利用變化與土壤侵蝕耦合關(guān)系研究
——以畢節(jié)試驗(yàn)區(qū)為例

謝穎穎1, 邵 爭(zhēng)2, 蘭小機(jī)1, 李付偉2, 曾凡華2

(1.江西理工大學(xué) 建筑與測(cè)繪工程學(xué)院, 江西 贛州 341000; 2.畢節(jié)市防震減災(zāi)局, 貴州 畢節(jié) 551700)

利用RS與GIS技術(shù)，提取地類(lèi)、坡度和植被等3個(gè)因子的數(shù)據(jù)信息，模擬1990—2010年畢節(jié)試驗(yàn)區(qū)的土地利用過(guò)程和土壤侵蝕變化過(guò)程，并運(yùn)用疊置分析和轉(zhuǎn)移矩陣分析的方法，分析了土地利用變化過(guò)程中土壤侵蝕的響應(yīng)特征，揭示土地利用變化及土壤侵蝕變化的關(guān)系。結(jié)果表明：畢節(jié)試驗(yàn)區(qū)土地以林地、耕地、草地為主，耕地面積不斷減少，林地和建設(shè)用地面積不斷增加；土壤侵蝕以輕度、中度侵蝕為主，整體呈現(xiàn)改善的趨勢(shì)，尤其是退耕還林后，土壤侵蝕的面積與強(qiáng)度均不斷降低；土地利用變化與土壤侵蝕具有密切的聯(lián)系，耕地是土壤侵蝕發(fā)生的主要土地類(lèi)型，耕地的減少與土壤侵蝕呈正相關(guān)關(guān)系，林地面積變化與土壤侵蝕具有較好的相關(guān)性，但在退耕還林的初期，土壤侵蝕的強(qiáng)度略有增加，草地增加與土壤侵蝕負(fù)相關(guān)，增加草地有利于土壤抗侵蝕能力的增強(qiáng)。研究喀斯特山區(qū)土地利用與土壤侵蝕的耦合關(guān)系，有利于有限的土地資源的合理配置和喀斯特地區(qū)的生態(tài)保護(hù)，為區(qū)域土地規(guī)劃及水土保持等宏觀決策部門(mén)提供理論支撐。

土地利用變化; 土壤侵蝕; 疊置分析; 轉(zhuǎn)移矩陣; 畢節(jié)試驗(yàn)區(qū)

西南喀斯特山區(qū)具有山高坡陡、雨熱同期、大面積碳酸鹽巖發(fā)育、成土過(guò)程緩慢而復(fù)雜的特點(diǎn)，加之人多地少，人地矛盾突出，不合理的土地利用結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)生活方式造成了生態(tài)環(huán)境和土地資源破壞，植被破壞和土壤保肥性能減弱，使西南喀斯特山區(qū)土壤侵蝕更加嚴(yán)重[1-2]。土地利用與土壤侵蝕具有密切的相互關(guān)系，在土壤侵蝕監(jiān)測(cè)方面，應(yīng)用廣泛的美國(guó)修正的通用土壤流失方程(RUSLE)，將植被、管理措施、水土保持措施等參數(shù)作為土壤侵蝕測(cè)定的重要指標(biāo)[3-4]；國(guó)內(nèi)的中國(guó)水土流失方程(CSLE)，也將生物、工程、耕作等土地利用因子作為土壤侵蝕測(cè)定的重要指標(biāo)[5]。運(yùn)用RS和GIS結(jié)合研究?jī)烧叩年P(guān)系主要有兩種方式：一種是計(jì)算不同土地利用類(lèi)型的面積與土壤侵蝕分布面積的相關(guān)性，探討土地利用結(jié)構(gòu)與土壤侵蝕的關(guān)系，如喻權(quán)剛研究黃土丘陵區(qū)發(fā)現(xiàn)坡耕地占比越大，年土壤侵蝕量越大[6]；另一種方式是土地利用現(xiàn)狀圖與土壤侵蝕圖在GIS空間分析模塊下疊置而發(fā)現(xiàn)不同地類(lèi)的土壤侵蝕程度，如鄒亞榮等以廣東惠東區(qū)為例得出土壤侵蝕分布與地類(lèi)類(lèi)型分布是相關(guān)聯(lián)的[7]。然而，以往的研究多以某一年份探討土地利用類(lèi)型與土壤侵蝕之間的耦合關(guān)系，長(zhǎng)時(shí)間序列的土地利用類(lèi)型變化與土壤侵蝕變化之間相互關(guān)系的研究還較為薄弱。研究喀斯特山區(qū)土地利用類(lèi)型變化與土壤侵蝕變化的耦合關(guān)系，豐富了喀斯特山區(qū)土地利用與土壤侵蝕關(guān)系研究的理論，有利于有限的土地資源的合理配置和喀斯特地區(qū)的生態(tài)保護(hù)，為區(qū)域土地規(guī)劃及水土保持等宏觀決策提供理論支撐。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來(lái)源

畢節(jié)試驗(yàn)區(qū)是國(guó)務(wù)院于1988年6月批準(zhǔn)建立的全國(guó)唯一用“扶貧開(kāi)發(fā)、生態(tài)建設(shè)、人口控制”為主題的試驗(yàn)區(qū)。位于東經(jīng)103°36′—106°44′到北緯26°21′—27°47′之間，地處中國(guó)貴州省西北部即烏蒙山的中心位置，靠近川、滇、黔三省交匯處，管轄1區(qū)7縣，總面積為26 853 km2，占貴州省總面積的15.25%[8]。本研究所用的遙感影像來(lái)源于地理空間數(shù)據(jù)云(www.gscloud.com)，包含1990年8月和9月Landsat5 TM影像5景及1989年9月的Landsat5 TM影像1景，2000年5月和6月的Landsat 7 ETM+影像6景，2010年8月的Landsat5 TM影像6景，成像時(shí)間盡量選擇各年份相同時(shí)間，以便于植被覆蓋度及土地利用類(lèi)型解譯。除此之外，還收集了畢節(jié)試驗(yàn)區(qū)DEM數(shù)據(jù)以便于坡度專(zhuān)題圖制作；矢量格式的行政區(qū)劃范圍數(shù)據(jù)用來(lái)裁剪遙感影像圖。

1.2 研究方法

1.2.1 土地利用信息提取 結(jié)合《全國(guó)土地利用動(dòng)態(tài)遙感監(jiān)測(cè)規(guī)程》土地利用分類(lèi)，參考中科院資源環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)的劃分系統(tǒng)，結(jié)合遙感影像紋理色彩及畢節(jié)試驗(yàn)區(qū)實(shí)際土地利用情況，將畢節(jié)試驗(yàn)區(qū)土地利用類(lèi)型劃分成為耕地、林地、草地、水域、城鄉(xiāng)工礦居民、未利用地6個(gè)一級(jí)地類(lèi)，水田、旱地、灌木林地等9個(gè)二級(jí)地類(lèi)[9]。根據(jù)遙感影像的紋理、色彩、形狀，結(jié)合相關(guān)專(zhuān)業(yè)圖件和地理圖件及畢節(jié)試驗(yàn)區(qū)土地利用分類(lèi)系統(tǒng)建立畢節(jié)試驗(yàn)區(qū)遙感影像解譯標(biāo)志后根據(jù)解譯標(biāo)志采用人機(jī)交互解譯方法分別對(duì)3期的遙感影像進(jìn)行解譯獲得三期相應(yīng)的土地利用類(lèi)型和結(jié)構(gòu)分布圖(圖1)及面積(表1)。

在ENVI中參考地面資料建立感興趣區(qū)對(duì)地類(lèi)解譯結(jié)果進(jìn)行精度評(píng)價(jià)，得到總體分類(lèi)精度(Overall Accuracy)，制圖精度(Producer′s Accuracy)，用戶(hù)精度(User′s Accuracy)Kappa系數(shù)(Kappa Coefficient)，分類(lèi)混淆矩陣(confusion matrix)，錯(cuò)分和漏分誤差等，最終得到Overall Accuracy>80%，Kappa Coefficient高于最低精度0.7即符合要求。

圖1 畢節(jié)試驗(yàn)區(qū)土地利用類(lèi)型分布

1.2.2 土壤侵蝕信息提取 (1) 植被覆蓋度提取。選用李苗苗改進(jìn)后的像元二分模型[10]，結(jié)合歸一化植被指數(shù)(NDVI)，對(duì)畢節(jié)試驗(yàn)區(qū)植被覆蓋度進(jìn)行提取。首先，在ENVI軟件中分別對(duì)畢節(jié)試驗(yàn)區(qū)1990年、2000年、2010年計(jì)算得到的影像像元的NDVI，然后提取NDVIsoil，NDVIveg來(lái)計(jì)算各年份的植被覆蓋度。同時(shí)，參照《土壤侵蝕分類(lèi)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》(SL190—2007)[11]，在ArcGIS中按≤30%，30%～45%，45%～60%，60%～75%，>75%的標(biāo)準(zhǔn)，將植被覆蓋度分為低、中低、中、中高、高度植被覆蓋5大類(lèi)，對(duì)應(yīng)屬性編碼為1，2，3，4，5，最后，得到1990—2010年3個(gè)時(shí)間點(diǎn)的畢節(jié)試驗(yàn)區(qū)植被覆蓋圖。

考慮到植被覆蓋度的現(xiàn)實(shí)意義，本研究以收集到的已進(jìn)行數(shù)據(jù)驗(yàn)證的1∶10萬(wàn)土地利用數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)做精度驗(yàn)證。驗(yàn)證結(jié)果表明：1990年、2000年、2010年植被覆蓋度空間分布數(shù)據(jù)的總體精度為74.7%，61.9%，65.5%，所得植被覆蓋度與用于精度驗(yàn)證的植被覆蓋數(shù)據(jù)間有一定的差距。究其原因，一方面對(duì)影像陰影處理方式不同對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響；另一方面，2000年獲取ETM+數(shù)據(jù)與1990年和2010年的TM數(shù)據(jù)不同，由于云層原因，遙感影像季相上的選擇有所差別，這在一定程度上影響到最終結(jié)果。不過(guò)由于本研究中所用的人機(jī)交互解譯，只要總體精度大于60%即滿(mǎn)足要求。

(2) 高程及坡度信息提取。DEM是數(shù)字高程模型(Digital Terrain Model)的簡(jiǎn)稱(chēng)，按≤5°，5°～8°，8°～15°，15°～25°，25°～35°，>35°的標(biāo)準(zhǔn)，將坡度分為平緩坡、中等坡、斜坡、陡坡、急坡、急陡坡等6大類(lèi)，對(duì)應(yīng)屬性編碼為1，2，3，4，5，6，在ArcGIS空間分析模塊(Spatial Analyst)的支持下，對(duì)各DEM進(jìn)行坡度提取及重分類(lèi)等操作，生成高程及坡度專(zhuān)題圖。

(3) 土壤侵蝕專(zhuān)題圖制作。參考時(shí)新玲等的水蝕強(qiáng)度分級(jí)指標(biāo)[12]和水利行業(yè)《土壤侵蝕分類(lèi)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》(SL190—2007)中水力侵蝕強(qiáng)度判別模型而建立畢節(jié)試驗(yàn)區(qū)土壤侵蝕強(qiáng)度的分級(jí)模型，根據(jù)該指標(biāo)采用地類(lèi)、植被覆蓋度、坡度3個(gè)因子綜合判讀法制定土壤侵蝕專(zhuān)題圖[13-14]，將畢節(jié)試驗(yàn)區(qū)的土壤侵蝕強(qiáng)度分為微度侵蝕、輕度侵蝕、中度侵蝕、強(qiáng)度侵蝕、極強(qiáng)度侵蝕、劇烈侵蝕等6個(gè)等級(jí)。分別將提取出各年份的土地利用圖、植被覆蓋度圖、坡度圖做疊置分析，在其屬性表中進(jìn)行邏輯判斷，確定各斑塊的土壤侵蝕強(qiáng)度等級(jí)，之后將同一屬性的斑塊間進(jìn)行合并而最終得到研究區(qū)土壤侵蝕強(qiáng)度等級(jí)圖(圖2)，并對(duì)土壤侵蝕面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)(表2)后結(jié)合土地利用統(tǒng)計(jì)出不同地類(lèi)中土壤侵蝕強(qiáng)度指數(shù)(表3)。

圖2 畢節(jié)試驗(yàn)區(qū)土壤侵蝕強(qiáng)度等級(jí)分布

2 結(jié)果與分析

2.1 土地利用類(lèi)型變化狀況分析

從土地利用類(lèi)型分布來(lái)看，畢節(jié)試驗(yàn)區(qū)土地利用類(lèi)型以林地、耕地和草地為主，總面積達(dá)到研究區(qū)的99%以上，耕地面積達(dá)到了33%以上。從土地利用類(lèi)型變化過(guò)程來(lái)看，1990—2010年，畢節(jié)試驗(yàn)區(qū)土地利用變化較為強(qiáng)烈，其中耕地面積持續(xù)減少，由1990年的9 445.48 km2減少為2010年的9 119.76 km2，年均減少32.57 km2，側(cè)面反映了試驗(yàn)區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的成效，種植業(yè)在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中的比重正在不斷減少；林地與城鄉(xiāng)工礦居民用地面積持續(xù)增加，其中林地面積由1990年的11 296.28 km2增加為2010年的11 521.22 km2，年均增加22.49 km2，說(shuō)明生態(tài)環(huán)境水平不斷提升，尤其是退耕還林工程實(shí)施后，林地面積增加顯著；草地和水域面積先減少后增加，說(shuō)明人們對(duì)生態(tài)環(huán)境的重視程度正在不斷提升；城鄉(xiāng)工礦居民用地面積持續(xù)增加，由1990年的36.20 km2增加為2010年的93.56 km2，年均增加22.49 km2，20 a間增加了近2倍，說(shuō)明試驗(yàn)區(qū)城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷加快。

表1 1990-2010年畢節(jié)試驗(yàn)區(qū)土地利用類(lèi)型變化情況

2.2 土壤侵蝕變化狀況分析

1990—2010年，畢節(jié)試驗(yàn)區(qū)的土壤侵蝕強(qiáng)度以輕度和中度侵蝕為主，發(fā)生土壤侵蝕的面積比例分別為70.22%，71.79%，64.49%，年平均侵蝕模數(shù)為221.51 t/(km2·a)，228.83 t/(km2·a)，190.75 t/(km2·a)，土壤侵蝕強(qiáng)度總體呈現(xiàn)先惡化后改善的趨勢(shì)。不同強(qiáng)度等級(jí)的水土流失面積來(lái)看，輕度侵蝕變化呈現(xiàn)先減少后增加趨勢(shì)，其他侵蝕等級(jí)則相反，均為先增加后減少趨勢(shì)。對(duì)3期土壤侵蝕分布圖進(jìn)行不同強(qiáng)度土壤侵蝕面積轉(zhuǎn)移矩陣換算發(fā)現(xiàn)：1990—2000年，土壤侵蝕變化過(guò)程較為平緩，土壤侵蝕狀況惡化的總面積(即低等級(jí)土壤侵蝕強(qiáng)度轉(zhuǎn)變?yōu)楦叩燃?jí)土壤侵蝕強(qiáng)度，如輕度土壤侵蝕強(qiáng)度轉(zhuǎn)化為中度土壤侵蝕強(qiáng)度)為2 932.97 km2，土壤侵蝕狀況改善的總面積(即高等級(jí)土壤侵蝕強(qiáng)度轉(zhuǎn)變?yōu)榈偷燃?jí)土壤侵蝕強(qiáng)度，如中度土壤侵蝕強(qiáng)度轉(zhuǎn)化為輕度土壤侵蝕強(qiáng)度)為2 055.65 km2，總體侵蝕強(qiáng)度狀況略有惡化；2000—2010年，土壤侵蝕變化過(guò)程較為劇烈，土壤侵蝕狀況惡化的總面積為6 866.89 km2，土壤侵蝕狀況改善的總面積為10 772.25 km2，土壤侵蝕強(qiáng)度在此階段出現(xiàn)減弱趨向，土壤侵蝕狀況得到改善。土壤侵蝕強(qiáng)度在2000—2010年有所減輕，得益于2000年后畢節(jié)試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行退耕還林、封山育林等生態(tài)工程措施的開(kāi)展。

表2 1990-2010年畢節(jié)試驗(yàn)區(qū)各土壤侵蝕強(qiáng)度分布面積

2.3 畢節(jié)試驗(yàn)區(qū)土地利用變化與土壤侵蝕耦合關(guān)系

2.3.1 不同地類(lèi)的土壤侵蝕強(qiáng)度綜合指數(shù) 土壤侵蝕率反映侵蝕程度但無(wú)法反映出侵蝕強(qiáng)烈度，為此引入土壤侵蝕強(qiáng)度綜合指數(shù)(無(wú)量綱，為計(jì)算方便放大100倍)，對(duì)不同地類(lèi)不同侵蝕情況定量分析，該指標(biāo)大小反映出不同地類(lèi)中土壤侵蝕的侵蝕強(qiáng)度[15]，由于篇幅影響，計(jì)算過(guò)程略。由于水域、城鄉(xiāng)工礦居民用地、未利用地在土壤侵蝕判讀時(shí)定微度侵蝕即不發(fā)生侵蝕，故僅列出耕地、林地、草地土地動(dòng)態(tài)區(qū)與土壤侵蝕強(qiáng)度變化關(guān)系(見(jiàn)表3)。結(jié)果顯示：一級(jí)地類(lèi)中耕地侵蝕最顯著，土壤侵蝕強(qiáng)度綜合指數(shù)最大，其次是草地，再次是林地。二級(jí)地類(lèi)土壤侵蝕強(qiáng)度綜合指數(shù)由大到小是：旱地>中覆蓋草地>灌木林>疏林>有林地>水田>高覆蓋草地>低覆蓋草地>其他林地。旱地不論是侵蝕程度或者是強(qiáng)度，其土壤侵蝕發(fā)生率都最大；中覆蓋草地的侵蝕強(qiáng)度大于灌木林地，但是灌木林地的土壤侵蝕程度大于中覆蓋草地，因此要加強(qiáng)水土流失防治，應(yīng)該更注重坡改梯、減少坡地耕種而多增加林草地等生態(tài)措施的實(shí)行，以防林草地衰退，應(yīng)提升植被覆蓋度。

2.3.2 土地利用變化與土壤侵蝕變化關(guān)系分析 利用轉(zhuǎn)移矩陣分析的方法，能夠較好的模擬土地利用類(lèi)型變化過(guò)程中土壤侵蝕的響應(yīng)特征，揭示土地利用變化及土壤侵蝕變化的關(guān)系。首先，將1990—2010年3期土地利用類(lèi)型分布圖進(jìn)行疊置分析，分別獲得1990—2000年土地利用類(lèi)型變化圖和2000—2010年土地利用類(lèi)型變化圖，同理，獲得1990—2000年土壤侵蝕強(qiáng)度變化圖和2000—2010年土壤侵蝕強(qiáng)度變化圖；然后，將同期的土地利用類(lèi)型變化圖與同期土壤侵蝕變化圖進(jìn)行疊置分析后統(tǒng)計(jì)出具體轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)(土地利用動(dòng)態(tài)區(qū))及土壤侵蝕轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)，并根據(jù)此數(shù)據(jù)計(jì)算出各土地利用轉(zhuǎn)移方向下土壤侵蝕強(qiáng)度綜合指數(shù)，從而反映相應(yīng)土壤侵蝕的增減情況；最后，分別獲得1990—2000年的不同土地利用轉(zhuǎn)移過(guò)程中土壤侵蝕增減情況(圖3)，2000—2010年的不同土地利用轉(zhuǎn)移過(guò)程中土壤侵蝕增減情況(圖4)。

表3 畢節(jié)試驗(yàn)區(qū)土壤侵蝕強(qiáng)度指數(shù)

耕地是土壤侵蝕發(fā)生的主要地類(lèi)，坡地開(kāi)墾和坡地耕作是引起土壤侵蝕的主要原因。在耕地動(dòng)態(tài)區(qū)，耕地面積持續(xù)下降，過(guò)度開(kāi)墾狀況有所好轉(zhuǎn)，土壤侵蝕強(qiáng)度綜合指數(shù)顯著變小，表明耕地減少與土壤侵蝕呈正相關(guān)關(guān)系。在其林地動(dòng)態(tài)區(qū)，林地持續(xù)增加，土壤侵蝕強(qiáng)度綜合指數(shù)先增后降，林地增加與土壤侵蝕強(qiáng)度負(fù)相關(guān)，但由于退耕還林的初期，地表擾動(dòng)大，林木的覆蓋度還很低，土壤侵蝕略有增強(qiáng)，但隨著林木覆蓋度的增加，土壤侵蝕強(qiáng)度不斷降低，應(yīng)加強(qiáng)坡改梯、植樹(shù)造林、減少坡耕地增加林草地等生態(tài)工程措施實(shí)施。在草地動(dòng)態(tài)區(qū)，草地主要向林地轉(zhuǎn)移，在退耕還草工程下，部分草地來(lái)自于耕地，有部分林地退化為草地，面積先減后增，土壤侵蝕強(qiáng)度綜合指數(shù)先變大再變小，表明草地增加與土壤侵蝕負(fù)相關(guān)。增加草地有利于土壤抗蝕力的增強(qiáng)，但存在林地向草地退化現(xiàn)象會(huì)加重侵蝕程度，應(yīng)加強(qiáng)草地的保護(hù)。

圖3 1990-2000年畢節(jié)試驗(yàn)區(qū)土地利用動(dòng)態(tài)區(qū)土壤侵蝕強(qiáng)度增減情況

圖4 2000-2010年畢節(jié)試驗(yàn)區(qū)土地利用動(dòng)態(tài)區(qū)土壤侵蝕強(qiáng)度增減情況

3 結(jié) 論

(1) 畢節(jié)試驗(yàn)區(qū)主要土地利用類(lèi)型為林地、耕地、草地。1990—2010年，畢節(jié)試驗(yàn)區(qū)土地利用變化較為強(qiáng)烈，林地面積持續(xù)增加，生態(tài)環(huán)境水平不斷提升，尤其是退耕還林工程實(shí)施后，林地面積增加顯著；耕地面積持續(xù)減少，反映了試驗(yàn)區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的成效，種植業(yè)在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中的比重正在不斷減少；草地和水域面積先減少后增加，呈現(xiàn)了前期破壞后期整治的過(guò)程；城鄉(xiāng)工礦居民用地面積持續(xù)增加，20 a間增加了近2倍，尤其是近10 a城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷加快。

(2) 土壤侵蝕以輕度侵蝕與中度侵蝕為主，總體呈現(xiàn)先惡化后改善的趨勢(shì)，尤其是退耕還林工程實(shí)施后，土壤侵蝕的面積和強(qiáng)度均不斷降低，應(yīng)該繼續(xù)實(shí)施退耕還林工程，實(shí)施天然林保護(hù)，強(qiáng)化封山育林，充分發(fā)揮喀斯特山區(qū)生態(tài)環(huán)境的自然修復(fù)能力。畢節(jié)試驗(yàn)區(qū)不同地類(lèi)的侵蝕大小為：旱地>灌木林地>中覆蓋度草地>疏林地>有林地>水田>高覆蓋度草地>低覆蓋度草地>其他林地。

(3) 耕地是土壤侵蝕發(fā)生的主要土地類(lèi)型，耕地面積持續(xù)下降，過(guò)度開(kāi)墾狀況有所好轉(zhuǎn)，土壤侵蝕強(qiáng)度指數(shù)顯著變小，侵蝕程度減弱，表明耕地的減少與土壤侵蝕呈正相關(guān)關(guān)系；在林地動(dòng)態(tài)區(qū)，林地持續(xù)增加，土壤侵蝕強(qiáng)度綜合指數(shù)先增后降，主要原因是退耕還林的初期，地表擾動(dòng)大，林木的覆蓋度還很低，土壤侵蝕略有增強(qiáng)，但隨著林木覆蓋度的增加，土壤侵蝕強(qiáng)度不斷降低；在草地動(dòng)態(tài)區(qū)，草地面積先減后增，土壤侵蝕強(qiáng)度綜合指數(shù)先變大再變小，表明草地增加與土壤侵蝕負(fù)相關(guān)，增加草地有利于土壤抗侵蝕能力的增強(qiáng)，但存在林地向草地退化現(xiàn)象會(huì)加重土壤侵蝕，應(yīng)加強(qiáng)草地的保護(hù)。

[1] 張魯,周躍,張麗彤.國(guó)內(nèi)外土地利用與土壤侵蝕關(guān)系的研究現(xiàn)狀與展望[J].水土保持研究,2008,15(3):43-48.

[2] 凡非得,王克林,熊鷹,等.西南喀斯特區(qū)域水土流失敏感性評(píng)價(jià)及其空間分異特征[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2011,31(21):6353-6362.

[3] 崔曉臨,雷剛,王濤,等.退耕還林還草工程實(shí)施對(duì)洛河流域土壤侵蝕的影響[J].水土保持研究,2016,23(5):69-73.

[4] 孫德亮,趙衛(wèi)權(quán),李威,等.基于GIS與RUSLE模型的喀斯特地區(qū)土壤侵蝕研究[J].水土保持通報(bào),2016,36(3):271-276.

[5] 俱戰(zhàn)省,文安邦,嚴(yán)冬春,等.基于137Cs,210Pb和CSLE的三峽庫(kù)區(qū)小流域土壤侵蝕評(píng)估[J].水土保持學(xué)報(bào),2015,29(3):75-80.

[6] 喻權(quán)剛.遙感信息研究黃土丘陵土地利用與水土流失[M].鄭州:黃河水利出版社,1998.

[7] 鄒亞榮,張?jiān)鱿?周全斌,等.基于GIS的土壤侵蝕與土地利用關(guān)系分析[J].水土保持研究,2002,9(1):67-69.

[8] 張鳳太,蘇維詞,趙衛(wèi)權(quán),等.基于生態(tài)足跡模型的喀斯特高原山地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)研究[J].水土保持通報(bào),2011,31(1):256-261.

[9] 許月卿,蔡運(yùn)龍,彭建.土地利用變化的土壤侵蝕效應(yīng)評(píng)價(jià)[M].北京:科學(xué)出版社,2008.

[10] 李苗苗.植被覆蓋度的遙感估算方法研究[D].北京:中國(guó)科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所,2003.

[11] SL190-2007.土壤侵蝕分類(lèi)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:中國(guó)水利水電出版社,2008.

[12] 時(shí)新玲,李智廣.基于矢量和柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的土壤侵蝕強(qiáng)度判別方法研究[J].水土保持通報(bào),2002,22(1):34-38.

[13] 王志剛,涂人猛,孫佳佳,等.基于地類(lèi)、坡度與植被的小流域土壤侵蝕量估算方法:以畢節(jié)市毛家灣小流域?yàn)槔齕J].長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào),2013,30(5):22-26.

[14] 蔣忠誠(chéng),楊德生,曹建華,等.中國(guó)水土流失防治與生態(tài)安全、西南巖溶卷[M].北京:科學(xué)出版社,2010.

[15] 甘彩紅,趙巖潔,李陽(yáng)兵.三峽庫(kù)區(qū)腹地流域類(lèi)型與土壤侵蝕的關(guān)系[J].水土保持通報(bào),2015,35(6):291-295.

RelationshipBetweenLandUseandSoilErosioninKarstArea—ACaseStudyofBijieExperimentalArea

XIE Yingying1, SHAO Zheng2, LAN Xiaoji1, LI Fuwei2, ZENG Fanhua2

(1.SchoolofArchitecturalandSurveyEngineering,JiangxiUniversityofScienceandTechnology,Ganzhou,Jiangxi341000,China; 2.BijieSeismologicalBureau,Bijie,Guizhou551700,China)

The process of land use/cover change and soil erosion change in Bijie experimental area from 1990 to 2010 was simulated by analyzing the data of land use type, gradient and vegetation index based on RS and GIS. Then, through overlay analysis and transfer matrix analysis, the response characteristic of soil erosion during changing process of land utilization was analyzed. The relationship between land use change and soil erosion change was revealed finally. The results showed that: (1) the areas of forestland, cultivated land and grassland in Bijie experimental area were the largest, the area of cultivated land was decreasing gradually, the areas of forestland and building land were increasing gradually; (2) the main types of soil erosion were mild and moderate erosion, the degree of soil erosion was controlled to a better level over the past twenty years, especially after the implementation of Grain for Green Project; (3) the land use change process was closely associated with soil erosion; cultivated land was main land type for the occurrence of soil erosion, the decreased area of cultivated land was positively associated with soil erosion area; the change in area of forestland was interrelated to the soil erosion, while at the beginning of the Grain for Green Project, the intensity of soil erosion slightly increased; the increased area of grassland was negatively correlated to the soil erosion area; increase in grassland area is favorable for strengthening anti-erosion ability of the soil. The results of this research are helpful for rational configuration of land resources and ecological protection in karst area and also provide the decision-making support for organization such as land use planning bureau or water resources bureau.

land use/cover change; soil erosion; overlay analysis; transfer matrix; Bijie experimental area

S157；F301.24

A

1005-3409(2017)06-0001-05

2016-06-16

2016-11-08

國(guó)家自然科學(xué)基金(41561085,40971234);畢節(jié)市社會(huì)發(fā)展科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目(畢科合字[2012]48)

謝穎穎(1993—),女(白族),貴州納雍人,地圖學(xué)與地理信息系統(tǒng)碩士,GIS與RS應(yīng)用。E-mail:393731450@qq.com

蘭小機(jī)(1965—),男(畬族),江西高安人,地理信息系統(tǒng)博士,教授,GIS開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。E-mail:305333315@qq.com