喀斯特槽谷區(qū)土壤侵蝕時空演變及未來情景模擬

操 玥,王世杰,白曉永,李匯文,陳 飛,王明明,吳路華,許 燕,李 琴,田詩琪,楊鈺杰,李朝君,胡澤銀,鄧元紅,路 茜,習慧鵬,陳 歡,王金鳳,冉 晨,羅旭玲

1 中國科學院地球化學研究所 環(huán)境地球化學國家重點實驗室,貴陽 550081 2 中國科學院大學,北京 100049 3 中國科學院第四紀科學與全球變化卓越創(chuàng)新中心,西安 710061 4 中國科學院普定喀斯特生態(tài)系統(tǒng)觀測研究站,安順 562100 5 貴州師范學院貴州省流域地理國情監(jiān)測重點實驗室,貴陽 550018

土壤侵蝕是陸地生態(tài)系統(tǒng)普遍存在的主要環(huán)境威脅之一[1- 2],土壤侵蝕直接導致土地退化,破壞土地資源,降低土壤質(zhì)量,可能會對農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展造成一系列威脅[3- 5]。而在我國南方喀斯特地區(qū),巖溶作用強烈,地質(zhì)背景特殊,水土流失后,常常會出現(xiàn)土地石漠化[6- 7],嚴重制約區(qū)域的社會經(jīng)濟發(fā)展。因此,定量評估喀斯特地區(qū)土壤侵蝕狀況,揭示其時空演變特征是防治區(qū)域水土流失的基礎(chǔ)。

目前國內(nèi)外已經(jīng)有很多學者針對喀斯特地區(qū)特殊的地貌特征開展研究。Vigiak等利用SWAT模型對多瑙河流域年輸沙量的估算,認為該模型在高山和喀斯特地區(qū)存在低估[8]；Zeng等基于RUSLE模型分析了典型喀斯特地區(qū)土壤侵蝕的時空演化及其與空間要素的相關(guān)性[9]；Aksoy等利用室內(nèi)試驗裝置模擬了喀斯特石漠化地區(qū)降雨和侵蝕情況,并建立了經(jīng)驗模型[10]；López-Vicente等通過對西班牙比利牛斯山脈內(nèi)陸河流域準確DEM的獲取,提供了一個新的DEM以計算RUSLE模型中的LS因子來準確評估喀斯特環(huán)境的地形地貌特征[11]；錢慶歡等根據(jù)喀斯特地區(qū)特殊的地質(zhì)背景,對傳統(tǒng)的RUSLE模型進行改進,建立了一套適用于喀斯特地區(qū)土壤侵蝕估算的模型[12]以上研究,為喀斯特地區(qū)的土壤侵蝕研究以及可持續(xù)發(fā)展提供了相應的參考。然而,以往的研究大多側(cè)重于傳統(tǒng)經(jīng)典模型在喀斯特地區(qū)的直接使用,或是側(cè)重估算方法的探討,而有關(guān)精確模擬喀斯特地區(qū)土壤侵蝕的時空演變過程,尤其是未來的演變趨勢分析和模擬研究較少,而這對于下一步針對性的土壤侵蝕防治工作十分必要。因此,本研究基于改進的喀斯特地區(qū)土壤侵蝕計算方法,對槽谷區(qū)的土壤侵蝕時空演變過程進行定量分析,并對土壤侵蝕等級的未來演變方向進行預測,以期對喀斯特槽谷區(qū)土壤侵蝕治理與防治提供理論依據(jù)和科學參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

喀斯特槽谷區(qū)是中國南方喀斯特分布面積最大的“老、少、邊、山、窮”地區(qū)[13],行政區(qū)劃上橫跨湖北、湖南、重慶、四川和貴州五個省市,其地理坐標為北緯105°31′到13°47′,東經(jīng)26°23′到33°37′,面積約為28.6萬km2,占到了整個中國南方的14.77%,是南方喀斯特的重要組成部分。氣候類型為亞熱帶季風性氣候,年平均降雨在800 mm以上,土壤以黃壤、石灰土為主。區(qū)域內(nèi)裸露型喀斯特占到了總面積的46.06%,巖溶作用強烈,土被不連續(xù),且地下溶洞及裂隙發(fā)育,廣泛分布的土壤侵蝕導致了研究區(qū)的土層變薄,生態(tài)系統(tǒng)脆弱。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究主要使用了氣象數(shù)據(jù)(基于國家氣象站點觀測的日值數(shù)據(jù)累加至全年)、地形數(shù)據(jù)、土地利用與土壤類型數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)及地理區(qū)劃數(shù)據(jù)。為了準確計算研究區(qū)的土壤侵蝕狀況,本研究利用克里格插值法對以上數(shù)據(jù)進行重采樣,使其空間分辨率均為100m。數(shù)據(jù)具體來源如表1所示。

表1 數(shù)據(jù)來源

本研究采用的日氣象數(shù)據(jù)包括研究區(qū)內(nèi)及周邊區(qū)域90個站點的降雨(P, mm)、蒸發(fā)(E, mm)及平均溫度(T, ℃)數(shù)據(jù)

1.3 土壤侵蝕的估算

本研究基于目前廣泛應用的修正的通用土壤流失模型[14],其計算公式為：

A=R×K×L×S×C×P

(1)

式中,A為年平均土壤流失量(t hm-2a-1)；R為降雨及徑流因子((MJ mm)/(hm2h))；K為土壤可蝕性因子((t hm2h)/(hm2MJ mm))；L、S為坡長、坡度因子；C表示植被與經(jīng)營管理因子；P表示水土保持措施因子。

根據(jù)喀斯特地區(qū)特殊的地質(zhì)背景,對以上模型中的降雨侵蝕力因子進行改進,并結(jié)合土壤允許流失量對計算結(jié)果進行校正,具體參數(shù)及其計算方法與過程見文獻[12]。依據(jù)SL190—2007《土壤侵蝕分類分級中的水力侵蝕強度分級標準》將槽谷區(qū)的土壤侵蝕進行分級。

1.4 CA-Markov模型

CA-Markov模型是基于馬爾科夫鏈,根據(jù)事件目前的狀態(tài)預測其將來變動狀況的一種預測方法,作為一種具有時空計算特征的動力學模型,被廣泛用于土壤侵蝕等領(lǐng)域[15- 16]。將土壤侵蝕等級分布格局中的每一個柵格模擬為一個元胞,每個元胞的土壤侵蝕等級類型為元胞的狀態(tài)?；谟绊懲寥狼治g等級的年均降水、土壤可蝕性、海拔、坡度、植被與經(jīng)營管理因子、水土保持措施因子以及巖性等影響土壤侵蝕等級的因子數(shù)據(jù),并應用IDRISI軟件中的 Logistic模塊獲取適宜性分布圖集,在 CA-Markov模塊下完成模擬運算,從而模擬土壤侵蝕等級空間格局的變化。

1.5 精度驗證

模擬預測的關(guān)鍵在于其預測結(jié)果的正確性。本研究采用Kappa系數(shù)作為模型精度的評價標準,來評價計算結(jié)果與預測結(jié)果之間的一致性,其評價標準如表2所示[17- 18]。

表2 Kappa系數(shù)分類標準

2 結(jié)果與分析

2.1 槽谷區(qū)土壤侵蝕的空間分布特征

槽谷區(qū)2000年土壤侵蝕總量約為61.86×107t/a,年平均侵蝕模數(shù)約為21.61 t hm-2a-1；2005年土壤侵蝕總量約為16.48×107t/a,年平均侵蝕模數(shù)約為5.76 t hm-2a-1；2010年土壤侵蝕總量約為15.93×107t/a,年平均侵蝕模數(shù)約為5.57 t hm-2a-1；2015年土壤侵蝕總量約為2.97×107t/a,年平均侵蝕模數(shù)約為1.04 t hm-2a-1。與2000年相比,2005年、2010年以及2015年整個區(qū)域土壤侵蝕總量和平均侵蝕模數(shù)分別降低了73.36%、74.25%及95.20%；2000至2015年間,槽谷區(qū)的土壤侵蝕總量逐年減少,平均侵蝕模數(shù)逐年降低,侵蝕狀況整體在減輕。此外,根據(jù)中國科學院資源環(huán)境科學數(shù)據(jù)云平臺提供的地貌分區(qū)依據(jù),本研究對喀斯特槽谷區(qū)不同地貌類型下的土壤侵蝕狀況進行分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)：不同地貌類型之間的土壤侵蝕狀況存在較大差異。其中,淮南與長江中下游平原年平均侵蝕模數(shù)最小,為3.34 t hm-2a-1；其次為江南與南嶺山地和貴州高原,分別為7.52 t hm-2a-1、7 t hm-2a-1,約為平原地區(qū)侵蝕模數(shù)的兩倍；而四川盆地與漢中盆地區(qū)土壤侵蝕模數(shù)較大,分別為12.81 t hm-2a-1、11.82 t hm-2a-1,達到平原地區(qū)侵蝕模數(shù)的近四倍。

圖1 喀斯特槽谷區(qū)土壤侵蝕等級空間分布圖Fig.1 Spatial distribution of soil erosion intensity in karst valley圖中A—E為地貌單元分區(qū),依次代表淮南與長江中下游平原、漢中盆地、四川盆地、江南與南嶺山地以及貴州高原

由圖1可以看出,4個時期槽谷區(qū)土壤侵蝕等級空間分布相似,均以微度侵蝕為主。2000年時重度以上侵蝕主要發(fā)生在四川盆地以及漢中盆地,而其他地區(qū)均有微度以上的侵蝕狀況；2005—2010年,淮南與長江中下游平原、江南與南嶺山地以及貴州高原地區(qū)的侵蝕都逐漸降低到微度或輕度侵蝕,與此同時漢中盆地以及四川盆地也由重度以上侵蝕轉(zhuǎn)為中度以下侵蝕；到2015年,整個區(qū)域以微度侵蝕為主,土壤侵蝕狀況進一步好轉(zhuǎn)。

在計算出槽谷區(qū)各像元的土壤侵蝕等級圖后,對四個時期的土壤侵蝕總量和侵蝕面積進行統(tǒng)計,結(jié)果如表3所示。

由表3為可以看出,輕度及輕度以下侵蝕等級的面積在不斷增加,分別為209.59×105hm2、270.91×105hm2、272.26×105hm2以及285.72×105hm2,占研究區(qū)總面積的73.21%、94.64%、95.10%以及99.81%；而其他侵蝕等級的面積逐年減少,其中重度及重度以上侵蝕面積在四個時期分別為46.97×105hm2、5.84×105hm2、2.09×105hm2以及0.07×105hm2,占區(qū)域總面積的16.4%、2.04%、0.73%以及0.02%。15年來輕度及輕度以下侵蝕等級的面積增加了76.13×105hm2,增幅達36.32%；重度及重度以上侵蝕面積減少了46.90×105hm2,降幅達到99.85%。從侵蝕面積來看,槽谷區(qū)2000—2015年侵蝕等級總體上由高等級在向低等級轉(zhuǎn)移。

表3 喀斯特槽谷區(qū)不同侵蝕等級統(tǒng)計

從侵蝕總量上來看,21世紀以來槽谷區(qū)各侵蝕等級的侵蝕總量總體上都呈減少趨勢。其中微度侵蝕和輕度侵蝕量先增加后減少,中度侵蝕量先減少再增加又減少,而重度及重度以上侵蝕量在不斷減少。15年間,重度侵蝕、極重度侵蝕以及劇烈侵蝕分別減少了1465.03×105t/a、2051.37×105t/a以及851.09×105t/a,降幅達到了99.95%、99.87%及99.89%。2000年時,雖然重度及重度以上侵蝕面積僅占研究區(qū)面積的15%左右,但其侵蝕模數(shù)大,進而貢獻了超過70%的土壤侵蝕量；而到了2015年,重度及重度以上侵蝕面積銳減,其貢獻率也降低至3.49%,此時土壤侵蝕總量的主要來源轉(zhuǎn)移至微度及輕度侵蝕等級,其貢獻率超過了85%。以上結(jié)果表明,自2000年以來槽谷區(qū)土壤侵蝕程度逐漸降低,水土保持措施成效明顯。

2.2 土壤侵蝕等級的動態(tài)變化

圖2 槽谷區(qū)土壤侵蝕等級變化空間分布圖Fig.2 Spatial distribution of changes in soil erosion intensity in karst valley

為了進一步了解喀斯特槽谷區(qū)土壤侵蝕的定量變化,對四個時期的不同土壤侵蝕等級進行兩兩對比,計算研究區(qū)2000—2005年、2005—2010年、2010—2015年以及2000—2015年四個時間段土壤侵蝕變化的轉(zhuǎn)移矩陣表(表4—表7)和轉(zhuǎn)移矩陣圖(圖2),并根據(jù)土壤侵蝕等級轉(zhuǎn)移的方向,將其變化程度分為九個等級,分別為劇烈好轉(zhuǎn)(土壤侵蝕等級降低5個等級)、重度好轉(zhuǎn)(土壤侵蝕等級降低4個等級)、中度好轉(zhuǎn)(土壤侵蝕等級降低3個等級)、輕度好轉(zhuǎn)(土壤侵蝕等級降低2個等級)、微度好轉(zhuǎn)(土壤侵蝕等級降低1個等級)、保持穩(wěn)定(土壤侵蝕等級不變)、微度惡化(土壤侵蝕等級升高1個等級)、輕度惡化(土壤侵蝕等級升高2個等級)、中度惡化(土壤侵蝕等級升高3個等級)、重度惡化(土壤侵蝕等級升高4個等級)以及劇烈惡化(土壤侵蝕等級升高5個等級)。

由圖2可以看出,4個時段槽谷區(qū)土壤侵蝕等級轉(zhuǎn)移方向相似,均有超過60%的地區(qū)土壤侵蝕等級保持穩(wěn)定。研究時段內(nèi)(2000—2015年)有39.80%的區(qū)域土壤侵蝕等級降低,僅有0.03%的區(qū)域土壤侵蝕等級升高,總體呈現(xiàn)出好轉(zhuǎn)的趨勢。其中,2000年—2005年好轉(zhuǎn)的面積最大,占到了研究區(qū)面積的32.49%,2005—2010年好轉(zhuǎn)面積最小,僅占研究區(qū)面積的9.47%。此外,在2005—2010年這一時期,土壤侵蝕等級惡化的區(qū)域(14.29%)超過了好轉(zhuǎn)的區(qū)域(9.47%),這是由于2010年該地區(qū)降雨量較2005年增加了近10%[19],降雨侵蝕力增加從而導致土壤侵蝕更加嚴重。但總體而言,槽谷區(qū)的土壤侵蝕在向好轉(zhuǎn)的方向發(fā)展。

由表4可以看出,在2000—2005年這一時段,輕度侵蝕、中度侵蝕以及重度侵蝕以向微度侵蝕等級轉(zhuǎn)移為主,極重度侵蝕以及劇烈侵蝕都以向輕度侵蝕等級轉(zhuǎn)移為主。其中,微度侵蝕等級的面積基本保持穩(wěn)定；輕度侵蝕等級主要向微度侵蝕轉(zhuǎn)移為主,其轉(zhuǎn)移率為61.25%；中度侵蝕向微度及輕度侵蝕等級轉(zhuǎn)移為主,其轉(zhuǎn)移率分別為48.35%和36.03%；重度、極重度以及劇烈侵蝕同樣以向微度及輕度侵蝕等級轉(zhuǎn)移為主,其轉(zhuǎn)移率為43.65%和41.34%、36.89%和45.36%以及26.32%和46.23%。重度及重度以上侵蝕等級向低侵蝕等級的轉(zhuǎn)移率都達到了90%以上,表明在2000—2005年這一時段槽谷區(qū)的土壤侵蝕狀況顯著好轉(zhuǎn)。

表4 槽谷區(qū)2000—2005年土壤侵蝕面積轉(zhuǎn)移矩陣/×102hm2

由表5可以看出,在2005—2010年這一時段,輕度侵蝕以向微度侵蝕等級轉(zhuǎn)移為主,中度及中度以上侵蝕等級都以向輕度侵蝕等級轉(zhuǎn)移為主。其中,微度侵蝕等級的面積依然保持基本穩(wěn)定；輕度侵蝕等級主要向微度侵蝕轉(zhuǎn)移為主,其轉(zhuǎn)移率為29.48%；中度侵蝕向輕度及微度侵蝕等級轉(zhuǎn)移為主,其轉(zhuǎn)移率分別為61.29%和16.72%；重度、極重度以及劇烈侵蝕以向輕度及中度侵蝕等級轉(zhuǎn)移為主,其轉(zhuǎn)移率為62.18%和20.32%、57.98%和25.26%以及46.52%和33.68%。重度及重度以上侵蝕等級向低侵蝕等級的轉(zhuǎn)移率依然在93%以上,較上一時段而言,高等級侵蝕從以向微度侵蝕轉(zhuǎn)移為主轉(zhuǎn)變?yōu)橄蜉p度侵蝕等級為主,轉(zhuǎn)移強度較上一個五年稍有降低,但仍然呈現(xiàn)出高侵蝕等級向低侵蝕等級轉(zhuǎn)變的趨勢,表明在2005—2010年這一時段槽谷區(qū)的土壤侵蝕狀況持續(xù)好轉(zhuǎn)。

表5 槽谷區(qū)2005—2010年土壤侵蝕面積轉(zhuǎn)移矩陣/×102hm2

由表6可以看出,在2010—2015年這一時段,極重度及極重度以下侵蝕以向微度侵蝕等級轉(zhuǎn)移為主,劇烈侵蝕持續(xù)向重度及重度以下侵蝕等級轉(zhuǎn)移。其中,微度侵蝕等級的面積繼續(xù)保持基本穩(wěn)定；輕度、中度、重度以及極重度侵蝕等級主要向微度侵蝕轉(zhuǎn)移為主,其轉(zhuǎn)移率為88.64%、86.18%、77.74%以及69.81%；劇烈侵蝕持續(xù)向重度、中度以及微度等更低侵蝕等級轉(zhuǎn)移,其轉(zhuǎn)移率分別為27.83%、25.29%以及24.90%。中度及中度以上侵蝕等級向低侵蝕等級的轉(zhuǎn)移率都達到了97%以上,表明在2010—2015年這一時段槽谷區(qū)的土壤侵蝕狀況明顯好轉(zhuǎn)。

表6 槽谷區(qū)2010—2015年土壤侵蝕面積轉(zhuǎn)移矩陣/×102hm2

由表7可以看出,在2000—2015年這一時段,微度侵蝕等級的面積基本保持穩(wěn)定,輕度、中度、重度、極重度以及劇烈侵蝕都以向微度侵蝕等級轉(zhuǎn)移為主,其轉(zhuǎn)移率分別為98.30%、93.76%、87.74%、77.99%以及62.16%。2000至2015這15年間,槽谷區(qū)土壤侵蝕等級由高等級向低等級轉(zhuǎn)移率達到了98%以上,表明在2000—2015年這一時段槽谷區(qū)的土壤侵蝕狀況好轉(zhuǎn)十分顯著。

表7 槽谷區(qū)2000—2015年土壤侵蝕面積轉(zhuǎn)移矩陣/×102hm2

綜上分析可得,槽谷區(qū)近15年來土壤侵蝕狀況明顯改善,整個研究區(qū)內(nèi)有113924.8×102hm2的區(qū)域侵蝕程度減弱,僅有98.79×102hm2的區(qū)域侵蝕程度加劇。隨著土壤侵蝕等級的升高,由高等級向低等級發(fā)生轉(zhuǎn)移的比率逐漸增加；土壤侵蝕等級持續(xù)由高等級向低等級轉(zhuǎn)移,輕度及輕度以上侵蝕等級以向微度侵蝕轉(zhuǎn)移為主,表明當前的水土保持措施有效緩解了槽谷區(qū)的土壤侵蝕狀況。

2.3 槽谷區(qū)土壤侵蝕未來情景預測

基于Markov模型模擬的2010—2015年土壤侵蝕等級轉(zhuǎn)移矩陣建立的轉(zhuǎn)換規(guī)則,以2010年和2015年為起始年份,利用CA-Markov模型模擬2015和2020年的土壤侵蝕等級分布格局,得到2015年和2020年土壤侵蝕等級的預測圖。

圖3 槽谷區(qū)土壤侵蝕等級變化預測圖(圖中R(real calculation)表示實際計算結(jié)果,P(prediction)表示預測結(jié)果)Fig.3 Prediction map of changes in soil erosion intensity in karst valley(R in the figure is real calculation results and P is prediction results)

由圖3和表8可以看出,槽谷區(qū)2015年土壤侵蝕的實際計算值與預測值在各侵蝕等級的面積基本相當,其空間分布格局也很接近,表明預測結(jié)果具有一定的可靠性。到2020年,槽谷區(qū)土壤侵蝕等級基本為微度和輕度侵蝕,中度及中度以上侵蝕等級面積僅占研究區(qū)面積的0.03%,土壤侵蝕程度繼續(xù)向好轉(zhuǎn)的趨勢發(fā)展。

表9為槽谷區(qū)2015—2020年土壤不同侵蝕等級面積轉(zhuǎn)移矩陣。由表9可以看出,在2015—2020年這一時段,高侵蝕等級繼續(xù)向低侵蝕等級轉(zhuǎn)移。其中,微度侵蝕等級面積繼續(xù)以穩(wěn)定為主；輕度侵蝕等級以向微度侵蝕等級轉(zhuǎn)移為主,其轉(zhuǎn)移率為46.79%；中度及重度侵蝕等級以向微度侵蝕等級轉(zhuǎn)移為主,其轉(zhuǎn)移率為80.66%和58.26%；極重度及劇烈侵蝕等級逐漸向重度以下侵蝕等級轉(zhuǎn)移。以上模擬預測的結(jié)果表明,未來槽谷區(qū)土壤侵蝕狀況將進一步改善,這也是國家方針政策繼續(xù)支持和人們對土地的依附性減少是密切相關(guān)且符合經(jīng)濟社會發(fā)展趨勢的結(jié)果。

表8 槽谷區(qū)不同等級侵蝕面積實際值與預測值對比 /×102hm2

表9 槽谷區(qū)2015—2020年土壤侵蝕面積轉(zhuǎn)移矩陣/×102hm2

3 討論

為了定量驗證CA-Markov模型計算結(jié)果的精度,對2015年土壤侵蝕等級的計算值和模擬值進行Kappa系數(shù)檢驗,其總體Kappa系數(shù)為0.9788,各個等級的系數(shù)結(jié)果如表10所示。由表10可以看出,微度侵蝕、輕度侵蝕、中度侵蝕、重度侵蝕、極重度侵蝕和劇烈侵蝕等級對應的Kappa系數(shù)分別為0.9822、0.6586、0.8390、0.9112、0.8898和0.9353,根據(jù)表2的Kappa系數(shù)分類標準可得2015年土壤侵蝕等級的預測結(jié)果和計算結(jié)果表現(xiàn)為一致性顯著(微度侵蝕等級)甚至最佳(其他等級),表明模型的計算結(jié)果可信度很高。

表10 預測精度驗證表

基于RUSLE模型的計算結(jié)果主要估算了由降雨引起的土壤侵蝕,與降雨、地形、土壤性質(zhì)以及植被覆蓋和土地利用有關(guān)[14,20],因此對于水土流失變化的研究往往需要將降雨、土壤性質(zhì)、地形地貌、植被覆蓋以及土地利用結(jié)合起來考慮。土壤和地形對水蝕影響較大,但相對穩(wěn)定。因此,有學者將土壤侵蝕的變化主要歸因于暴雨、不當?shù)耐恋乩靡约巴嘶闹脖籟21]。而降雨是否產(chǎn)生侵蝕又往往取決于土地利用和植被條件,植被密度越大,對雨滴的截留作用越小,降雨對土壤表面顆粒的影響也就越小[21- 22],因此植被覆蓋和土地利用在某種程度上超過了降雨強度和地形因素的影響,而被認為是導致土壤侵蝕量發(fā)生變化的關(guān)鍵因素[23]。在過去的一個世紀里,人類活動加劇,自然植被大量減少。自2000年以來,喀斯特槽谷區(qū)開展了退耕還林還草、石漠化專項治理、天然林保護等一系列生態(tài)修復工程[24- 25],使得植被覆蓋度顯著增加[26],土地利用發(fā)生重大變化[27],生態(tài)環(huán)境明顯改善,土壤侵蝕狀況明顯好轉(zhuǎn),治理成效顯著。隨著生態(tài)修復/保護工程的進一步實施與加強,槽谷區(qū)的生態(tài)環(huán)境可能會得到進一步的改善,進而使得土壤侵蝕以及石漠化等生態(tài)環(huán)境問題能夠得到進一步的解決。

4 結(jié)論

喀斯特槽谷區(qū)2000—2015年土壤侵蝕分布以微度侵蝕為主,侵蝕總量由61.86×107t/a 減少至2.97×107t/a,區(qū)域年平均侵蝕模數(shù)由21.61 t hm-2a-1降低至1.04t hm-2a-1,侵蝕狀況整體在減輕。15年來輕度及輕度以下侵蝕等級的面積增加了76.13×105hm2,增幅達36.32%；重度及重度以上侵蝕面積減少了46.90×105hm2,降幅達到99.85%。不同地貌類型之間的土壤侵蝕狀況存在一定差異,平原地區(qū)侵蝕模數(shù)最小,盆地地區(qū)侵蝕模數(shù)最大,達到平原地區(qū)侵蝕模數(shù)的近四倍。

研究時段內(nèi)有39.80%的區(qū)域土壤侵蝕等級降低,侵蝕程度減弱,僅有0.03%的區(qū)域土壤侵蝕等級升高,侵蝕程度加劇,15年間槽谷區(qū)輕度及輕度以上侵蝕等級都逐漸向微度侵蝕等級轉(zhuǎn)移,土壤侵蝕等級由高等級向低等級轉(zhuǎn)移率達到了98%以上,總體呈現(xiàn)出好轉(zhuǎn)的趨勢。

基于CA-Markov模型模擬槽谷區(qū)土壤侵蝕等級的未來演變趨勢,總體Kappa系數(shù)達到了0.9788,且各土壤侵蝕等級的系數(shù)也在0.65以上,表明預測結(jié)果和計算結(jié)果的一致性顯著,能夠較為準確的反映未來槽谷區(qū)土壤侵蝕等級的分布狀況。到2020年,槽谷區(qū)土壤侵蝕等級基本為微度和輕度侵蝕,中度及中度以上侵蝕等級面積僅占研究區(qū)面積的0.03%,土壤侵蝕程度繼續(xù)好轉(zhuǎn),未來槽谷區(qū)土壤侵蝕狀況將進一步改善。