廣東省汕尾市土壤侵蝕動(dòng)態(tài)變化分析

黃 明

(廣東省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東 廣州 510635)

土壤侵蝕破壞生態(tài)環(huán)境、淤積河道、產(chǎn)生滑坡泥石流等災(zāi)害，嚴(yán)重制約了人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展[1-2]。開(kāi)展土壤侵蝕動(dòng)態(tài)變化分析對(duì)區(qū)域土壤侵蝕特點(diǎn)、引發(fā)因素及水土流失治理具有重要意義。汕尾市經(jīng)濟(jì)處于高速發(fā)展階段，造成全市水土流失速度加劇且情況復(fù)雜，但目前該市上一次土壤侵蝕調(diào)查為2013年，所用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)為2010年，已不能反映現(xiàn)在的情況，尤其是對(duì)于侵蝕危害大、變化速度快的人為侵蝕問(wèn)題[3-4]，需要進(jìn)行土壤侵蝕數(shù)據(jù)更新。

本研究以汕尾市為研究對(duì)象，基于通用土壤流失方程(USLE)計(jì)算并結(jié)合衛(wèi)星遙感圖像數(shù)據(jù)信息提取、目視解譯等方法對(duì)全市土壤侵蝕現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查。為查清全市水土流失的類型、強(qiáng)度、空間分布狀況及發(fā)展趨勢(shì)，研究全市土壤侵蝕特點(diǎn)、引發(fā)的因素及其發(fā)展規(guī)律提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況及土壤侵蝕調(diào)查基本情況

1.1 研究區(qū)概況

汕尾市位于廣東省東南沿海地區(qū)，陸域(不含深汕特別合作區(qū))總土地面積為4 396.52 km2，位于E114°54′～116°13′，N20°27′～23°28′之間，屬熱帶季風(fēng)氣候區(qū)或海洋性亞熱帶季風(fēng)氣候，多年年平均降雨量為2 146 mm，降雨時(shí)空分布不均，從西北山區(qū)向東南沿海區(qū)遞減，汛期雨量占全年雨量85%～90%，年日照時(shí)數(shù)平均為2 179.1 h，日照率為49%，年平均氣溫為21.9℃，南北略有差異。依據(jù)汕尾市最新的土地資源調(diào)查結(jié)果(2016年底)，汕尾市農(nóng)用地為3 670.26 km2，占總土地面積的83.48%；建設(shè)用地為427.03 km2，占總土地面積的9.71%；未利用地為299.23 km2，占總土地面積的6.81%。汕尾市2016年土地利用現(xiàn)狀分布見(jiàn)圖1。

圖1 汕尾市2016年土地利用現(xiàn)狀分布示意

1.2 土壤侵蝕調(diào)查基本情況

自2000年來(lái)，汕尾市先后進(jìn)行3次水土流失普查工作。

第1次為2007年6月廣東省水利廳和中山大學(xué)調(diào)查發(fā)布的《2006年廣東省土壤侵蝕遙感調(diào)查項(xiàng)目報(bào)告》，普查結(jié)果為：全市土壤侵蝕面積為602.25 km2，占總面積的11.43%。其中：自然侵蝕為433.25 km2，人為侵蝕168.99 km2。

第2次為2010年至2012年的廣東省水利普查工作，普查結(jié)果為：全市土壤侵蝕總面積為709.81 km2，占總面積的13.47%。2012年水利普查數(shù)據(jù)(非遙感調(diào)查數(shù)據(jù))中水土流失未按侵蝕類型劃分，且未落實(shí)到圖斑，報(bào)告中僅對(duì)總侵蝕量做以簡(jiǎn)單對(duì)比。

第3次為2013年8月廣東省水利廳和珠江水利科學(xué)研究院調(diào)查發(fā)布的《廣東省第四次水土流失遙感普查成果報(bào)告》，普查結(jié)果為：全市總侵蝕面積為581.31 km2，占總面積的11.03%。其中：自然侵蝕面積446.30 km2，人為侵蝕面積135.01 km2。

2 研究數(shù)據(jù)及研究方法

2.1 研究數(shù)據(jù)

研究收集數(shù)據(jù)資料如下[5]：

1)行政區(qū)劃數(shù)據(jù)，收集汕尾市、縣(市、區(qū))級(jí)及鎮(zhèn)級(jí)行政區(qū)劃數(shù)據(jù)。

2)遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)：全市范圍內(nèi)的高分1號(hào)(GF1)成像時(shí)間2018年2月6日、2018年3月11日、2018年3月31日，高分2號(hào)(GF2)遙感影像，成像時(shí)間2018年3月31日。用于提取植被覆蓋度，計(jì)算植被覆蓋因子，同時(shí)目視解譯各類圖斑。

3)降雨數(shù)據(jù)：收集了汕尾市及其周邊河源、惠州、揭陽(yáng)等市雨量站自2000至2016年的月平均降水?dāng)?shù)據(jù)，用于計(jì)算降雨侵蝕力。

4)土地利用數(shù)據(jù)：2016年汕尾市國(guó)土二調(diào)數(shù)據(jù)，用于水土保持因子計(jì)算。

5)地形地貌數(shù)據(jù)：覆蓋全市范圍內(nèi)的DEM數(shù)據(jù)，用于計(jì)算坡長(zhǎng)和坡度。

6)土壤數(shù)據(jù)：廣東省土壤分布圖，用于提取汕尾市土壤類型，計(jì)算土壤可蝕性因子等數(shù)據(jù)。

7)其他水土流失相關(guān)數(shù)據(jù)。

2.2 研究方法

通用土壤流失方程(USLE)是依據(jù)大量觀測(cè)資料建立，且在多個(gè)國(guó)家和地區(qū)已經(jīng)驗(yàn)證的土壤侵蝕模型[6]，其表達(dá)式為：

A=R·K·L·S·C·P

(1)

式中A為單位面積年平均土壤侵蝕量；R為降雨/徑流侵蝕力因子；K為土壤可蝕性因子；L為坡長(zhǎng)因子；S為坡度因子；C為植被覆蓋與管理因子；P為水土保持措施因子。各土壤侵蝕因子的具體計(jì)算方法參考相關(guān)文獻(xiàn)[7-12]。

根據(jù)計(jì)算的坡長(zhǎng)、坡度、降雨、植被蓋度、土壤及水土保持措施等因子，利用USLE表述的關(guān)系疊加，得到初步的土壤侵蝕量分布圖，再根據(jù)土壤侵蝕分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(SL 190—2007)，對(duì)土壤侵蝕強(qiáng)度分類分級(jí)。

結(jié)合野外實(shí)地驗(yàn)證，采用無(wú)人機(jī)與人工現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查相結(jié)合，對(duì)汕尾市全境內(nèi)初步解譯的土壤侵蝕圖斑進(jìn)行對(duì)比和驗(yàn)證，將復(fù)核驗(yàn)證結(jié)果作為本項(xiàng)目最終成果。

3 結(jié)果與分析

3.1 土壤侵蝕現(xiàn)狀分析

根據(jù)土壤侵蝕分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(SL 190—2007)，對(duì)土壤侵蝕強(qiáng)度分類分級(jí)得到土壤侵蝕強(qiáng)度分布示意(見(jiàn)圖2)，統(tǒng)計(jì)了汕尾市2018年水土流失遙感調(diào)查情況(見(jiàn)表1)，結(jié)果可以看出，汕尾市總侵蝕面積為461.25 km2，主要侵蝕類型為自然侵蝕和人為侵蝕，面積分別為346.13 km2、115.12 km2，分別占總侵蝕面積的75.04%、24.96%。自然侵蝕中以輕度侵蝕為主，占總侵蝕面積的52.86%；中度侵蝕次之，占總侵蝕面積的17.09%；隨著土壤侵蝕強(qiáng)度等級(jí)的增強(qiáng)，相應(yīng)的侵蝕占比大幅度減小，強(qiáng)烈、極強(qiáng)烈和劇烈分別占總侵蝕面積的3.97%、0.85%、0.27%。人為侵蝕以火燒跡地為主，占總侵蝕面積的9.65%；坡耕地次之，占總侵蝕面積的5.85%；園區(qū)建設(shè)、其他侵蝕、采石取土、交通運(yùn)輸、采礦分別占總侵蝕面積的4.26%、2.49%、1.11%、1.06%、0.54%。

汕尾市各區(qū)縣中，海豐縣侵蝕面積為135.04 km2，占總侵蝕面積的29.28%，自然侵蝕中以輕度侵蝕為主，侵蝕面積為91.10 km2，占海豐縣侵蝕面積的67.46%，人為侵蝕以火燒跡地為主，侵蝕面積為14.95 km2，占海豐縣侵蝕面積的11.07%；城區(qū)侵蝕面積為89.77 km2，占總侵蝕面積的19.46%，自然侵蝕中以輕度侵蝕為主，侵蝕面積為45.72 km2，占城區(qū)侵蝕面積的50.93%，人為侵蝕以園區(qū)建設(shè)為主，侵蝕面積為5.87 km2，占城區(qū)侵蝕面積的6.54%；陸豐市侵蝕面積為153.92 km2，占總侵蝕面積的33.37%，自然侵蝕中以輕度侵蝕為主，侵蝕面積為74.18 km2，占陸豐市侵蝕面積的48.19%，人為侵蝕以火燒跡地為主，侵蝕面積為13.73 km2，占陸豐市侵蝕面積的8.92%；陸河縣侵蝕面積為82.52 km2，占總侵蝕面積的17.89%，自然侵蝕中以輕度侵蝕為主，侵蝕面積為32.81 km2，占陸河縣侵蝕面積的39.76%，人為侵蝕以火燒跡地為主，侵蝕面積為15.60 km2，占陸河縣侵蝕面積的18.90%。總體上，汕尾市各區(qū)縣的自然侵蝕以輕度侵蝕為主，人為侵蝕以火燒跡地為主。

圖2 土壤侵蝕強(qiáng)度分布示意

表1 汕尾市2018年水土流失遙感調(diào)查情況

3.2 土壤侵蝕動(dòng)態(tài)變化分析

根據(jù)2018年調(diào)查結(jié)果與2006年遙感普查成果、2012年水利普查成果、2013年遙感普查成果進(jìn)行對(duì)比分析(見(jiàn)表2)。從表2中可以看出，2006年總侵蝕面積為602.25 km2，2012年總侵蝕面積為709.81 km2，2013年總侵蝕面積為581.31 km2，2018年調(diào)查侵蝕面積為461.25 km2，比2006年、2012年、2013年分別減少141 km2、248.56 km2、120.06 km2。

表2 汕尾市不同年份普查結(jié)果 km2

表3 汕尾市2013年及2018年各區(qū)縣普查結(jié)果 km2

因2006年和2012年普查結(jié)果無(wú)各區(qū)縣數(shù)據(jù)，因此，各縣區(qū)侵蝕面積只對(duì)比2018年調(diào)查結(jié)果與2013年普查結(jié)果(見(jiàn)表3)。

海豐縣2018年總侵蝕面積比2013年減少70.38 km2；城區(qū)2018年總侵蝕面積比2013年減少12.45 km2；陸豐市2018年總侵蝕面積比2013年減少33.97 km2；陸河縣2018年總侵蝕面積比2013年減少3.27 km2。從總侵蝕面積和各縣區(qū)變化分析，汕尾市土壤侵蝕呈減少趨勢(shì)。

3.2.1自然侵蝕動(dòng)態(tài)變化及原因分析

因2006年遙感調(diào)查報(bào)告年較早，據(jù)今已有10多a時(shí)間，10余a來(lái)，全市水土流失侵蝕類型、侵蝕面積均有較大變化；2012年水利普查得出的普查數(shù)據(jù)(非遙感調(diào)查數(shù)據(jù))，未細(xì)分具體侵蝕類型，同時(shí)也落實(shí)到圖斑，對(duì)于市級(jí)行政區(qū)而言，精度不足，不能滿足市級(jí)水土保持規(guī)劃及治理的需要。因此，本論文對(duì)自然侵蝕和人為侵蝕的分析只對(duì)比2018年與2013年普查結(jié)果。

從自然侵蝕看，2018年自然侵蝕面積為346.13 km2，比2013年減少100.17 km2，2018年極強(qiáng)烈面積為3.92 km2，比2013年增加0.22 km2，其他侵蝕強(qiáng)度均有減少，2018年輕度、中度、強(qiáng)烈、劇烈面積分別為243.81 km2、78.85 km2、18.31 km2、1.24 km2，分別比2013年減少54.70 km2、38.37 km2、5.92 km2、1.40 km2。自然侵蝕總體呈減少趨勢(shì)，減少的面積以輕度侵蝕和中度侵蝕為主，強(qiáng)烈及以上侵蝕變化不大。

與2013年遙感普查相比，自然侵蝕減少的主要原因如下：

1)相比于2013年通過(guò)土地利用、坡度、植被三因子得到土壤侵蝕調(diào)查結(jié)果，2018年調(diào)查主要利用通用土壤流失方程，將降雨、坡長(zhǎng)、土壤等與水土流失相關(guān)的因子也考慮進(jìn)去，計(jì)算土壤侵蝕時(shí)考慮因素更全面。

2)汕尾市高度重視水土保持生態(tài)建設(shè)工作，積極在水土流失嚴(yán)重地區(qū)開(kāi)展了多項(xiàng)水土保持治理工作，有效減少了自然侵蝕的發(fā)生。

3)2013年土壤侵蝕調(diào)查所采取的是10 m分辨率的ALOS遙感影像，2018年調(diào)查采取全色2 m、多光譜8 m空間分辨率的GF1、GF2高精度遙感影像，遙感數(shù)據(jù)精度要高，能識(shí)別和提取比2013年更為細(xì)小的侵蝕圖斑，導(dǎo)致了本次調(diào)查中自然侵蝕面積有所減少。

4)與2013年遙感普查相比，此次遙感調(diào)查中深汕特別合作區(qū)(位于汕尾市海豐縣西部，包括海豐縣鵝埠、小漠、鲘門、赤石四鎮(zhèn)，總面積為468.3 km2)行政區(qū)面積不納入本次汕尾市水土保持規(guī)劃范圍，導(dǎo)致了本次調(diào)查中自然侵蝕面積有所減少。

3.2.2人為侵蝕動(dòng)態(tài)變化及原因分析

2018年人為侵蝕面積為115.12 km2，比2013年減少19.89 km2，2018年生產(chǎn)建設(shè)面積為43.64 km2，比2013年增加4.09 km2，2018年火燒跡地、坡耕地面積為44.50 km2、26.98 km2，比2013年分別減少4.40 km2、19.58 km2。人為侵蝕總體呈減少趨勢(shì)，減少的面積以火燒跡地和坡耕地為主。

與2013年遙感普查相比，人為侵蝕變化的主要原因：

1)近年來(lái)，隨著廣東省促進(jìn)粵東地區(qū)發(fā)展戰(zhàn)略和粵東會(huì)議精神的進(jìn)一步深化落實(shí)，以及國(guó)務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步擴(kuò)大內(nèi)需促進(jìn)經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)較快發(fā)展的重大決策的實(shí)施，汕尾市全市大力發(fā)展新興工業(yè)，發(fā)展承接了大珠三角地區(qū)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的勞動(dòng)密集型加工制造工業(yè)，生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)力度較大，故而生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目產(chǎn)生的侵蝕面積較2013年略有增加。

2)深汕特別合作區(qū)行政區(qū)未納入本次汕尾市水土保持規(guī)劃范圍，導(dǎo)致本次調(diào)查中人為侵蝕面積有所減少。

3)針對(duì)清明祭奠用火活動(dòng)造成大面積的火燒跡地，汕尾市加強(qiáng)了對(duì)清明用火的管控，有效控制了該市火燒跡地的發(fā)生，以及近幾年原有火燒跡地區(qū)域的自然生態(tài)恢復(fù)，使得火燒跡地總面積有所減少，一定程度上減少了人為侵蝕面積。

4 結(jié)語(yǔ)

基于通用土壤流失方程計(jì)算并結(jié)合衛(wèi)星遙感圖像數(shù)據(jù)信息提取、目視解譯等方法對(duì)全市土壤侵蝕現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查，得出以下結(jié)論：

1)汕尾市土壤侵蝕面積為461.25 km2，自然侵蝕占總侵蝕面積的75.04%，以輕度侵蝕為主，占總侵蝕面積的52.86%，人為侵蝕占總侵蝕面積的24.96%，以火燒跡地為主，占總侵蝕面積的9.65%。

2)汕尾市各區(qū)縣的自然侵蝕以輕度侵蝕為主，分別占海豐縣、城區(qū)、陸豐市、陸河縣總侵蝕面積的67.46%、50.93%、48.19%、39.76%。人為侵蝕城區(qū)以園區(qū)建設(shè)為主，占城區(qū)總侵蝕面積的6.54%，其余區(qū)縣以火燒跡地為主，分別占海豐縣、陸豐市、陸河縣總侵蝕面積的11.07%、8.92%、18.90%。

3)汕尾市2018年調(diào)查結(jié)果相比2006年、2012年、2013年普查結(jié)果，侵蝕面積分別減少141 km2、248.56 km2、120.06 km2。海豐縣、城區(qū)、陸豐市、陸河縣等地侵蝕面積比2013年分別減少70.38 km2、12.45 km2、33.97 km2、3.27 km2?？傮w上，汕尾市土壤侵蝕呈減少趨勢(shì)。

4)從自然侵蝕面積來(lái)看，輕度、中度侵蝕面積減少較多，比2013年分別減少54.70 km2、38.37 km2，強(qiáng)烈、極強(qiáng)烈及劇烈侵蝕侵蝕強(qiáng)度的面積變化不大。整體上看，自然侵蝕下降較為明顯。

5)從人為侵蝕來(lái)看，生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目侵蝕面積比2013年略有增加，增加面積為4.09 km2，火燒跡地和坡耕地侵蝕面積比2013年有所減少，分別減少4.40 km2、19.58 km2。整體上看，人為侵蝕呈減少趨勢(shì)。