祁連山南坡土壤侵蝕時空變化及遷移特征分析

童 珊, 曹廣超, 張 卓, 閆 欣, 刁二龍

(1.青海師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院, 西寧 810008; 2.青海省自然地理與環(huán)境過程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,西寧 810008; 3.青藏高原地表過程與生態(tài)保育教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 西寧 810008)

土壤侵蝕是世界性的環(huán)境災(zāi)害之一[1-2]，不僅會引起土壤退化，土壤肥力下降，更能將土壤中的氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素及有害物質(zhì)進(jìn)入河道，進(jìn)而造成水體污染[3]，且土壤一旦遭受破壞在短時間內(nèi)難以修復(fù)，因此加強(qiáng)地區(qū)水土保持工作，降低土壤侵蝕對人類生產(chǎn)生活造成危害，成為相關(guān)學(xué)者關(guān)注的重要問題。修正后的水土流失方程(RUSLE)是現(xiàn)今應(yīng)用最廣泛的土壤侵蝕模型，模型結(jié)構(gòu)清晰、簡單易懂。隨著GIS與RS技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)外許多學(xué)者將土壤侵蝕模型與地理信息系統(tǒng)相結(jié)合，對土壤侵蝕進(jìn)行定量化研究[4-6]。Borrelli等[7]利用RUSLE模型對意大利山間盆地的土壤侵蝕進(jìn)行研究；陳峰等[8]基于RUSLE模型和GIS/RS空間信息技術(shù)，對滇南山區(qū)土壤侵蝕時空變化進(jìn)項(xiàng)研究；林錦闊[9]基于RUSLE和TLSD模型，構(gòu)建適用于河西地區(qū)的水蝕過程模型；康琳琦等[10]采用RUSLE模型分析青藏高原1984—2013年的土壤侵蝕情況；林慧龍等[11]采用RUSLE模型結(jié)合137Cs示蹤法對三江源土壤侵蝕空間分布及影響因子進(jìn)行研究。

隨機(jī)森林對異常值的容忍性較強(qiáng)[12]，且具備較強(qiáng)的非線性挖掘能力[13]，同時解決了因子共線性問題，可以較好地刻畫變量之間的非線性關(guān)系，因此被廣泛應(yīng)用。鄭利林等[14]利用隨機(jī)森林模型預(yù)測虉草和南荻植被分布，預(yù)測精度達(dá)89.6%，89.3%；包青嶺等[15]利用隨機(jī)森林模型對土壤有機(jī)質(zhì)進(jìn)行反演，得出隨機(jī)森林在預(yù)測上相較于灰色關(guān)聯(lián)分析表現(xiàn)出更優(yōu)的可靠性與穩(wěn)定性；盧宏亮等[16]利用隨機(jī)森林模型對安徽省的土壤屬性分布進(jìn)行預(yù)測，得出利用該模型能夠反映大尺度區(qū)域上土壤屬性的空間分布；重心遷移模型最早應(yīng)用于人口及經(jīng)濟(jì)方面，指事物的集中點(diǎn)或平衡點(diǎn)[17]，或指某事物的發(fā)展方向，本文利用重心遷移模型探究土壤侵蝕的變化及移動方向。趙珍珍等[18]利用重心遷移模型對科爾沁沙地土地利用變化進(jìn)行研究，范俊甫等[19]利用重心遷移模型對黃河流域1980—2015年降雨侵蝕力變化進(jìn)行研究。

祁連山南坡氣候獨(dú)特，生態(tài)環(huán)境脆弱且主要以山地地貌為主，是青海省主要的原始森林分布區(qū)和水源涵養(yǎng)區(qū)，維系著青藏高原生態(tài)平衡和西部區(qū)域生態(tài)安全[20-21]。然而根據(jù)青海省2019年水土保持公報(bào)，祁連山—黑河國家級水土流失預(yù)防區(qū)水土流面積為4 422.12 km2，約占全省的土壤總面積的21.68%，全部為水力侵蝕，水土流失較為嚴(yán)重，因此對水土流失的保護(hù)已刻不容緩。本文通過對研究區(qū)近20 a來土壤侵蝕時空變化及侵蝕重心遷移的定量研究，為研究區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

祁連山南坡研究區(qū)地處祁連山中段腹地，位于青藏高原東北緣，黃土高原西緣，為黃土高原向青藏高原的過渡地帶，是青藏高原特征和黃土高原特征的綜合體。地理位置處于東經(jīng) 98°08′13″—102°38′16″，北緯37°03′17″—39°05′56″，總面積2.4萬km2，研究區(qū)分布著黑河、大通河、石羊河等河流，山地由丘陵、低山、中山和高山4大類型共同組成。研究區(qū)行政區(qū)分為祁連縣、門源縣、剛察縣、天峻縣及海晏縣。年均溫為-5.9℃，年極端最高氣溫30.5℃，極端最低氣溫-37.1℃，年平均降水在400 mm左右，研究區(qū)主要以草地為主，林地與耕地面積較小，不同土地利用類型空間分布見圖1。

圖1 土地利用類型

1.2 數(shù)據(jù)與方法

1.2.1 數(shù)據(jù)來源 氣象數(shù)據(jù)來源于中國氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)(http:∥cdc.cma.gov.cn)下載國家臺站監(jiān)測數(shù)據(jù)，包括祁連山及周邊氣象站點(diǎn)的日降雨資料，共33個站點(diǎn)，整理后得到站點(diǎn)的月降雨量及年降雨量數(shù)據(jù)。

本文使用2000—2019年的植被遙感數(shù)據(jù)MOD13Q1，來源于NASA網(wǎng)站(https:∥ladsweb.modaps.eosdis.nasa.gov/)，空間分辨率為250 m×250 m，時間分辨率為16 d，經(jīng)過拼接、裁剪及最大合成法形成年NDVI數(shù)據(jù)。

DEM數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云平臺(http:∥www.gscloud.cn)，空間分辨率為90 m×90 m。

土地利用類型數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所(http:∥www.resdc.cn/)，時間為2000年、2005年、2010年、2015年及2020年，空間分辨率為30 m×30 m。

1.2.2 研究方法

(1) 本文使用RUSLE土壤流失方程，對研究區(qū)長時期土壤侵蝕進(jìn)行量化評估，表征降雨和下墊面共同作用下的單位面積潛在土壤流失速率[22]:

A=R·K·LS·C·P

(1)

式中:A為土壤侵蝕模數(shù)[t/(hm2·a)]；R為降雨侵蝕力因子[(MJ·mm)/(hm2·a)]；K為土壤可蝕性因子[(t·hm2·h)/(hm2·hm2)]；LS為坡長坡度因子,無量綱；C為植被覆蓋管理因子,無量綱,值域范圍0～1；水土保持措施因子P與土地利用類型相關(guān)，無量綱，值域范圍0～1[2,10,23]，最終將結(jié)果劃分為5個等級[23]。

本文運(yùn)用蔡崇法等建立的植被覆蓋管理因子(C)與植被覆蓋度的關(guān)系計(jì)算公式得到各個時期的植被覆蓋管理因子?xùn)鸥駭?shù)據(jù)。修正后的公式如下[24]：

(2)

(3)

式中:C為植被蓋度因子;c為植被覆蓋度。

R反映降雨對土壤侵蝕的影響，利用青海省分布的氣象站點(diǎn)降雨觀測數(shù)據(jù)，整理得到研究區(qū)月平均降雨量和年平均降雨量，計(jì)算出各站點(diǎn)降雨侵蝕力后再通過隨機(jī)森林插值得到整個研究區(qū)降雨侵蝕力因子。

(4)

式中：R為降雨侵蝕力；pi為月均降雨量(mm)；p為年平均降雨量(mm)。

土壤可蝕性K值大小表示土壤是否受侵蝕破壞的性能，是控制土壤承受降雨和徑流分離及輸移等過程的綜合效應(yīng)[25]，其計(jì)算公式如下：

SN=1-SAN/100

(5)

(6)

式中：SAN,SIL,CLA和C分別為砂粒含量(%)、粉粒含量(%)、黏粒含量(%)和有機(jī)碳含量(%)。

坡長坡度因子LS以DEM為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，采用從國家科技基礎(chǔ)條件平臺—國家地球系統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺—黃土高原科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http:∥loess. geodata.cn)申請得到的LaunchLS工具計(jì)算研究區(qū)LS因子[26]。

(2) 土壤侵蝕量計(jì)算。

(7)

式中:A為單位面積上土壤侵蝕量;mi為第i個像元的面積；i為像元。

(3) 重心遷移模型。為了解土壤侵蝕的空間聚集及遷移特征，本研究采用重心遷移模型對土壤侵蝕進(jìn)行定量化表達(dá)，其公式如下[27-28]：

(8)

(9)

式中:X和Y分別為重心經(jīng)、緯度;n為研究區(qū)柵格數(shù)量;i為柵格序號;Xi,Yi分別為第i個柵格的中心經(jīng)、緯度;Ai為第i個柵格的面積;Wi為第i個柵格的植被覆蓋度值。

重心移動距離公式如下：

(10)

式中:d為第t+1年相對于第t年重心移動的距離;常數(shù)C為由地球表面的坐標(biāo)(°)轉(zhuǎn)化為平面距離(km)的系數(shù),其值為111.111[29-30]。

(4) 隨機(jī)森林。隨機(jī)森林(RF)是一種統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)理論，該算法是由Breiman[31]在2001年提出的用于分類和回歸的一種機(jī)器學(xué)習(xí)方法，大多數(shù)應(yīng)用于處理非線性問題[32]。RF算法通過R語言中的Random Forest包實(shí)現(xiàn)。RF是由決策樹構(gòu)成的森林[33]。有2個關(guān)鍵參數(shù)：ntree和mtry，ntree代表決策樹數(shù)量，mtry代表隨機(jī)變量的數(shù)量。利用RF進(jìn)行回歸運(yùn)算時，最終的結(jié)果為所有決策樹預(yù)測結(jié)果的平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 降雨侵蝕力插值結(jié)果驗(yàn)證

運(yùn)用隨機(jī)森林方法，以海拔作為影響因子，對青海省33個氣象站點(diǎn)的降雨侵蝕力進(jìn)行插值，得到的插值驗(yàn)證結(jié)果如圖2所示，精度均在0.8以上，插值結(jié)果較好。

圖2 降雨侵蝕力插值結(jié)果驗(yàn)證

2.2 祁連山南坡土壤侵蝕時空變化特征

研究區(qū)整體上土壤侵蝕模數(shù)呈現(xiàn)出西北向東南遞減的趨勢，平均值為2 598.53 t/(km2·a)，從不同年份看，土壤侵蝕模數(shù)的平均值由2000年的1 966.63 t/(km2·a)增加至2005年3 228.51 t/(km2·a)，最后下降至2019年的2 299.06 t/(km2·a)。根據(jù)《土壤侵蝕強(qiáng)度分類分級標(biāo)準(zhǔn)(SL190—2007)》，將祁連山南坡土壤侵蝕強(qiáng)度劃分為微度、輕度、中度、強(qiáng)度、極強(qiáng)度及劇烈6個級別，見圖3。2000—2005年侵蝕變化明顯，極強(qiáng)度侵蝕突顯，2010—2015年微度、輕度侵蝕逐漸向中度侵蝕轉(zhuǎn)變。劇烈侵蝕與極強(qiáng)度侵蝕零散分布在研究區(qū)海拔4 500 m左右的裸土裸巖區(qū)，強(qiáng)度、中度及輕度侵蝕主要分布在祁連縣、門源縣西北部及天峻縣西部，微度侵蝕主要分布在門源縣、海晏縣及剛察縣海拔3 500 m以下的區(qū)域內(nèi)。

研究區(qū)2000—2005年期間土壤侵蝕變化明顯，微度、輕度及中度侵蝕面積均有不同程度的減少，微度侵蝕面積減少最大，面積減少662.69 km2，占比減少2.76%，劇烈侵蝕面積增加最大，面積增加544.99 km2，占比增加2.27%；2005—2010年及2015—2019年，除微度侵蝕面積增加，其余侵蝕等級面積均是減少；而2010—2015年，微度、輕度及中度侵蝕面積增加，其余侵蝕等級面積減少。從強(qiáng)度、極強(qiáng)度及劇烈侵蝕在2005年侵蝕面積增大外，其余年份均在減少，而微度、輕度及中度侵蝕面積變化不穩(wěn)定(表1)。

2.3 不同行政單元土壤侵蝕變化特征

總體上看，2015—2019年研究區(qū)土壤侵蝕程度相對減輕，2005年土壤侵蝕最為嚴(yán)重，祁連縣、天峻縣、剛察縣、海晏縣及門源縣平均侵蝕模數(shù)分別為35.22，18.95，21.53，25.09，26.92 t/(km2·a)，其次是2010年、2015年、2019年，最后為2000年，整體上呈現(xiàn)出增加再減少的趨勢；從表2—3來看，2000年與2015年平均侵蝕模數(shù)各縣大小為祁連縣>門源縣>天峻縣>剛察縣>海晏縣；2005年各縣土壤侵蝕量較2000年均有不同程度的增加，2005年、2010年與2019年平均侵蝕模數(shù)大小為祁連縣>門源縣>海晏縣>剛察縣>天峻縣。土壤侵蝕量的排序?yàn)槠钸B縣>門源縣>剛察縣>天峻縣>海晏縣，相較于2005年，研究區(qū)土壤侵蝕改善明顯(表2—3)。

圖3 土壤侵蝕分級強(qiáng)度

表1 祁連山南坡 2000-2019年各侵蝕強(qiáng)度等級的侵蝕面積及比例

表2 祁連山南坡不同行政單元2000-2019年土壤侵蝕模數(shù) t/(km2·a)

表3 祁連山南坡不同行政單元2000-2019年土壤侵蝕量 t/a

從圖4來看，5縣整體上主要以微度及輕度侵蝕為主，除劇烈侵蝕外，隨著侵蝕程度的增加侵蝕模數(shù)逐漸下降，5縣中海晏縣土壤侵蝕面積波動最大，微度侵蝕在不同侵蝕程度中面積變化最大，由2005年的57.67%上升至2015年71.67%，其余侵蝕面積均在下降，說明海晏縣政府在土壤侵蝕防治方面取得一定成績；剛察縣2005年土壤侵蝕達(dá)到最大值，是土壤侵蝕最為嚴(yán)重一年、2010年土壤侵蝕得到有效改善，海晏縣與剛察縣2015年之后土壤侵蝕有加重趨勢；天峻縣土壤侵蝕在2005年與2010年相對較大，2010年之后有所減小，但各等級土壤侵蝕面積變化較小，面積變化在1%以下，說明天峻縣在土壤侵蝕預(yù)防方面實(shí)施了有效的措施，但在治理上稍有欠缺；祁連縣的土壤侵蝕在2005年達(dá)到最大，但其強(qiáng)度、極強(qiáng)度及強(qiáng)烈侵蝕在2010年、2015年及2019年土壤侵蝕面積的基本為連續(xù)減少，說明土壤侵蝕得到了一定程度的改善；門源縣2005年各等級土壤侵蝕達(dá)到最大，微度侵蝕面積有2005年的76.84%增加至2019年的78.22%，強(qiáng)度，極強(qiáng)及劇烈侵蝕面積也由4.11%，4.57%及4.68%降至3.87%，4.57%及2.76%，門源縣政府在水土保持方面做了巨大的貢獻(xiàn)。

2.4 主要土地利用類型土壤侵蝕變化特征

不同土地利用類型的土壤侵蝕模數(shù)存在差異，而2015年與其余年份不同的是裸巖的土壤侵蝕模數(shù)小于草地的土壤侵蝕模數(shù)，其余年份土壤侵蝕模數(shù)大小排序?yàn)橛谰帽?裸巖>草地>林地>鹽堿地、沙地>裸土>沼澤>耕地；土壤侵蝕量排序?yàn)椋翰莸?裸巖>林地>永久冰川>沼澤>鹽堿地、沙地>耕地>裸土(表4—5)。

圖4 不同行政單元各侵蝕等級面積變化

表4 祁連山南坡不同土地利用類型2000-2019年土壤侵蝕模數(shù) t/(km2·a)

土壤侵蝕量與土地利用類型面積有很大關(guān)系，草地是研究區(qū)最大的土地利用類型，面積占比為50%以上，其次為裸巖，面積占比為19.40%，再次為林地面積占比為17.61%，沼澤占比為8.93%；最后耕地、裸土、未利用土地面積僅占比為2.81%，永久冰川面積僅占0.29%，通過土壤侵蝕量與面積的大小，本文主要選用林地、草地、永久冰川及裸巖進(jìn)行深入研究。

如圖5所示，草地與林地整體上呈增加—減少—增加—減少趨勢，兩者均主要以微度侵蝕為主，且強(qiáng)烈侵蝕所占面積大于極強(qiáng)度及強(qiáng)度侵蝕。2005—2015年土壤侵蝕強(qiáng)度及以上等級面積變化較小，起伏不定，可見對土壤侵蝕的治理效果不顯著。2015—2019年劇烈侵蝕面積下降明顯，強(qiáng)度及極強(qiáng)度侵蝕也有所下降，土壤侵蝕得到改善。

表5 祁連山南坡不同土地利用類型 2000-2019年土壤侵蝕量 t/a

以2010年為界，裸巖微度、輕度、中度侵蝕總體上先減少后增加，而強(qiáng)度、極強(qiáng)及劇烈侵蝕先增加后減少，說明后10 a裸巖土壤侵蝕得到了緩解，且裸巖是微度、輕度、中度侵蝕共同作用，不同侵蝕強(qiáng)度所占的面積隨侵蝕等級強(qiáng)度的增加而減少，輕度侵蝕面積變化最大，由2005年的14.19%上升至2015年的19.93%，其次為極強(qiáng)度侵蝕，侵蝕面積變化由2005年的10.29%下降至2015年的5.01%，強(qiáng)度與強(qiáng)烈侵蝕面積也有一定程度的下降，說明在此時間段內(nèi)裸巖的土壤侵蝕有所改善。

圖5 主要土地利用類型各侵蝕等級面積變化

永久冰川在2005年土壤侵蝕得到有效控制，在2015年土壤侵蝕有所加重。主要以微度侵蝕及強(qiáng)烈侵蝕共同作用，兩級分化較為嚴(yán)重，強(qiáng)烈侵蝕面積占50%以上，除微度侵蝕外，隨侵蝕的強(qiáng)度增加，侵蝕面積增加。劇烈侵蝕面積變化最大，由2005年的最大值59.39%下降至2015年的53.89%，其余侵蝕面積均有不同程度的增加，說明永久冰川土壤劇烈侵蝕有所改善。

2.5 土壤侵蝕重心轉(zhuǎn)移特征

2.5.1 祁連山南坡土壤侵蝕重心轉(zhuǎn)移特征 基于物理中心遷移模型，以5 a為間隔統(tǒng)計(jì)土壤侵蝕，探究土壤侵蝕的空間遷移特征。從圖6可知，2000—2019年整體土壤侵蝕重心總共遷移263.09 m，遷移方向?yàn)闁|南—西北—東南，遷移速率為13.15 m/a，2010年之前，土壤侵蝕重心整體向東南遷移，2010—2015年土壤侵蝕重心由東南向西北遷移，2015—2019年土壤侵蝕重心又由西北向東南遷移。

2.5.2 不同行政單元土壤侵蝕重心轉(zhuǎn)移特征 從圖7可以看出，祁連縣土壤侵蝕重心位移最大，為351.89 m，遷移方向?yàn)闁|南—西北—東南，遷移速率為17.59 m/a，其次為剛察縣與門源縣，土壤侵蝕重心分別遷移25.28，21.19 m，遷移方向分別為東南—西南—西北及西北—西南—東南，遷移速率分別為1.26，1.06 m/a，最后為天峻縣與海晏縣，土壤侵蝕重心分別遷移13.05，3.84 m，遷移方向分別為東北—西南—東北及東南—西南—西北，遷移速率分別為0.65，0.19 m/a。相比之下得出海晏縣土壤侵蝕得到有效的控制，祁連縣的水土保持措施有待加強(qiáng)。

圖6 祁連山南坡土壤侵蝕重心轉(zhuǎn)移

2.5.3 主要土地利用類型土壤侵蝕重心轉(zhuǎn)移特征 從圖8中可以看出，主要土地利用類型中，永久冰川土壤侵蝕重心總遷移量最大，為367.78 m，尤其在2005—2010年，土壤侵蝕重心向西北遷移358.76 m，整體遷移方向?yàn)槲鞅薄獤|，遷移速率為18.39 m/a，其次為草地，土壤侵蝕重心遷移量為169.11 m，遷移方向?yàn)闁|南—西北—東南，遷移速率為8.46 m/a，最后為裸巖、林地，遷移速率分別為1.19，0.18 m/a。

3 討 論

祁連山南坡土壤侵蝕由西北向東南遞減，這與降雨的趨勢正好相反[34]，主要原因?yàn)榻邓康脑黾优c侵蝕強(qiáng)度的上升之間并沒有顯著的線性關(guān)系，雨滴濺蝕與徑流剝蝕會受到其他因素的綜合影響[35]，且研究區(qū)主要以微度侵蝕為主，強(qiáng)度及以上的侵蝕主要發(fā)生在高海拔區(qū)域，大都分布在水域及裸巖周圍，發(fā)生強(qiáng)度降雨時，容易發(fā)生土壤侵蝕，這與康琳琦等[10]對青藏高原的研究結(jié)果一致。研究區(qū)土壤侵蝕在2005年達(dá)到最大值，可能是2000—2005年祁連山地區(qū)降雨量的增加，人類保護(hù)環(huán)境的觀念較弱，導(dǎo)致祁連山在2005年土壤侵蝕最大。微度侵蝕主要在海拔3 500 m以下是由于低海拔區(qū)主要為建筑用地、耕地及林地，土壤侵蝕相對較小。近5 a祁連山南坡的土壤侵蝕得到改善與祁連山實(shí)施的封禁治理及修建坡改梯等生態(tài)保護(hù)與建設(shè)綜合治理工程有關(guān)。不同土地利用類型及不同行政單元土壤侵蝕量的大小由各單元面積及侵蝕強(qiáng)度共同決定，因此與平均土壤侵蝕模數(shù)排序不一致。

圖7 各縣土壤侵蝕重心轉(zhuǎn)移

圖8 主要土地利用類型土壤侵蝕重心轉(zhuǎn)移

從各縣看祁連縣土壤侵蝕量最大，這與祁連縣面積及位置有一定的關(guān)系， 2005年、2010年、2019年海晏縣的土壤侵蝕超過天峻縣，這是由于海晏縣降雨一直遠(yuǎn)大于天峻縣(表6)，土壤侵蝕加重的風(fēng)險大于天峻縣。祁連縣2000—2005年及2010—2015年土壤侵蝕重心遷移距離最大，分析原因可能是2000—2005年由于城鎮(zhèn)化的發(fā)展，植被破壞土壤侵蝕增強(qiáng)，重心南移；2010—2015年由于人類活動穩(wěn)定后，海拔高、植被覆蓋低，侵蝕嚴(yán)重，進(jìn)而重心向西北移動。其余4縣土壤侵蝕重心移動相對較弱，說明了土壤侵蝕得到了一定的控制。

2015年裸巖，冰川的侵蝕量大幅減少，可能是降雨的減少及水土保持措施的實(shí)施相結(jié)合的結(jié)果，耕地土壤侵蝕最低，是由于耕地主要分布于門源縣海拔較低區(qū)域，有田埂保護(hù)。草地與林地土壤侵蝕較大是因?yàn)槠涿娣e占比大以及高寒草原與草甸分布于研究區(qū)高海拔區(qū)域，降水變化敏感，且鼠害猖獗[36-37]。而2015—2019年政府調(diào)控力度及人們保護(hù)環(huán)境意識加強(qiáng)，土壤侵蝕得到改善。永久冰川與裸巖由于植被覆蓋率小，地表徑流及降雨量較大，導(dǎo)致土壤侵蝕最高。而冰川土壤侵蝕重心遷移距離最大，尤其是2005—2010年，向西北方向轉(zhuǎn)移距離最大，原因可能是永久冰川與裸巖主要分布在高海拔區(qū)域內(nèi)，高海拔降雨增加導(dǎo)致土壤侵蝕加重，重心北移(表7)。

表6 各行政單元降雨量 mm

表7 不同土地利用類型降雨量 mm

本文利用RUSLE模型計(jì)算土壤侵蝕，但還尚有一些不足，本文的研究工作主要借助遙感技術(shù)，結(jié)果缺乏實(shí)際的調(diào)查與監(jiān)測數(shù)據(jù)，此外，土壤侵蝕量是土壤侵蝕模數(shù)與像元面積的乘積，土壤侵蝕時空分布及變化特征分析對于大尺度的土壤侵蝕研究仍然很重要。

4 結(jié) 論

(1) 祁連山南坡以微度侵蝕及輕度侵蝕為主，平均土壤侵蝕模數(shù)值為2 598.53 t/(km2·a)，整體呈現(xiàn)出由西北向東南遞減的趨勢，平均侵蝕模數(shù)由2000年的1 966.63 t/(km2·a)增加至2005年3 228.51 t/(km2·a)，最后下降至2019年的2 299.06 t/(km2·a)。

(2) 研究區(qū)2005年土壤侵蝕最為嚴(yán)重，2000年與2015年平均土壤侵蝕模數(shù)為祁連縣>門源縣>天峻縣>剛察縣>海晏縣；2005年、2010年與2019年平均土壤侵蝕模數(shù)為祁連縣>門源縣>海晏縣>剛察縣>天峻縣。土壤侵蝕量的大小排序?yàn)椋浩钸B縣>門源縣>剛察縣>天峻縣>海晏縣。

(3) 不同土地利用類型平均土壤侵蝕模數(shù)大小排序?yàn)橛谰帽?裸巖、苔原>草地>林地>鹽堿地、沙地>裸土>沼澤>耕地；土壤侵蝕量的大小排序?yàn)椋翰莸?裸巖>林地>永久冰川>沼澤>鹽堿地、沙地>耕地>裸土。

(4) 2000—2019年整體土壤侵蝕重心總共遷移263.09 m，不同縣土壤侵蝕重心遷移速率排序?yàn)椋浩钸B縣(17.59 m/a)>剛察縣(1.26 m/a)>門源縣(1.06 m/a)>天峻縣(0.65 m/a)>海晏縣(0.19 m/a)；主要土地利用類型土壤侵蝕重心遷移速率排序?yàn)椋河谰帽?18.39 m/a)>草地(8.46 m/a)>裸巖(1.19 m/a)>林地(0.18 m/a)。