基于CSLE的湖北省土壤侵蝕時空變化特征

李嘉麟，陳家慧，華 麗，韓兆君，蔡崇法

(華中農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院，武漢 430070)

土壤侵蝕(soil erosion)是指在風力、水力和重力等外力作用下，土壤及母質(zhì)被剝蝕、搬運和沉積的自然現(xiàn)象。人類對自然資源不合理的開發(fā)利用導致土壤侵蝕加劇，生態(tài)環(huán)境問題日益突出，給經(jīng)濟和社會發(fā)展帶來了極大危害，嚴重影響我國的可持續(xù)發(fā)展。中國是世界上受土壤侵蝕影響最嚴重的國家之一，目前水土流失問題已成為我國急需解決的環(huán)境問題。

土壤侵蝕預(yù)報模型是分析土壤侵蝕過程的重要依托工具，更是土壤侵蝕研究的熱門領(lǐng)域。目前計算土壤侵蝕模數(shù)的主要模型有USLE模型、WEEP模型、EUROSEM模型、LISEM模型、RUSLE模型等。我國土壤侵蝕定量觀測始于20世紀中期，主要工作為在各地建立徑流小區(qū)從而獲取大量觀測數(shù)據(jù)。1980年以來，隨著USLE模型的廣泛應(yīng)用，我國學者通過大量系統(tǒng)科學的試驗，針對不同侵蝕類型，對USLE模型進行修正。江忠善等修正淺溝侵蝕影響系數(shù)，建立計算溝間地次降雨的土壤流失模型；蔡強國等建立次降雨侵蝕產(chǎn)沙模型，模型綜合考慮降雨入滲、徑流分散、重力侵蝕及泥沙輸移過程，從而對影響侵蝕過程的因子做出定量分析，建立黃土丘陵區(qū)侵蝕產(chǎn)沙過程模型；蔡崇法等建立典型小流域地理數(shù)據(jù)庫，運用USLE模型對小流域土壤侵蝕量進行預(yù)測；劉寶元等以USLE模型為原型根據(jù)國內(nèi)水土流失情況和水保措施情況提出中國土壤侵蝕模型(Chinese Soil Loss Equation, CSLE)，通過分析大量觀測小區(qū)規(guī)格，綜合考慮地形、植被、降雨、水土保持措施等因子，提出我國標準小區(qū)規(guī)格，其中水保措施根據(jù)國內(nèi)具體實施情況進行修改，分為耕作措施因子()、工程措施因子()和生物措施因子()。國內(nèi)學者經(jīng)過大量試驗驗證，對模型或因子進行修正，能夠使其更好地應(yīng)用于國內(nèi)各區(qū)域。江忠善等基于黃土高原的研究數(shù)據(jù)對坡長坡度因子進行修改，并引入淺溝侵蝕因子，建立水蝕坡面土壤侵蝕預(yù)報模型；劉寶元等對地形因子計算進行修改，得出符合我國土壤侵蝕特點的坡長坡度因子計算公式；周伏建等提出福建省以為降雨侵蝕力指標；郭繼成等、范建榮等分別利用CSLE方程對我國西南喀斯特地區(qū)和東北地區(qū)的因子值進行了研究。同時，隨著GIS與RS的發(fā)展，越來越多的學者綜合利用GIS、RS與土壤侵蝕預(yù)報模型理論技術(shù)對土壤侵蝕進行定量化分析，史彥林利用TM影像和通用土壤流失方程(USLE)分析了饒河縣1995年、2005年土壤侵蝕變化情況；齊曉君等利用遙感數(shù)據(jù)和修正的通用土壤侵蝕方程(RUSLE)動態(tài)研究了渾河上游撫順地區(qū)的土壤侵蝕；陸建忠等利用GIS與通用土壤流失方程(USLE)相結(jié)合對鄱陽湖流域1990年、2000年土壤侵蝕量進行計算。目前大部分研究著眼于特定時期縣域、市域、流域等范圍的土壤侵蝕空間分布特征分析，已有的不同時期的土壤侵蝕動態(tài)變化研究也多集中于市域、流域范圍，對省域范圍長時間序列多期土壤侵蝕時空變化特征的研究較少。

本文以湖北省為研究區(qū)，綜合地理信息系統(tǒng)和遙感學科理論與技術(shù)，通過CSLE模型計算全省6期(5年1期)土壤侵蝕量，得出湖北省1990—2015年土壤侵蝕模數(shù)。根據(jù)湖北省25年間土壤侵蝕的變化，分析其變化特征和各等級侵蝕轉(zhuǎn)移特點，從不同土地利用類型和不同坡度條件下對土壤侵蝕的分布特征和變化規(guī)律進行總結(jié)。

1 研究區(qū)概況

湖北省位于我國中部，東接安徽，西鄰重慶，南接江西、湖南，北與河南毗鄰，西北與陜西接壤。介于北緯29°01′53″—33°6′47″，東經(jīng)108°21′42″—116°07′50″。總面積185 900 km，占中國總面積的1.94%。湖北省處于中國地勢第二級階梯至第三級階梯過渡地帶，其北、西、東三面環(huán)山，中間低平，擁有多種地貌類型，山地、丘陵和平原兼?zhèn)?。地勢高低相差懸殊，呈現(xiàn)由西北向東南傾斜的趨勢。湖北省地處亞熱帶，位于典型的季風區(qū)內(nèi)。全省除高山地區(qū)外，大部分為亞熱帶季風性濕潤氣候，光能充足，熱量豐富，無霜期長，降水充沛，雨熱同季。溫度空間分布呈現(xiàn)東高西低的態(tài)勢，多年降水量自北向南逐漸增加，鄂西南和鄂東地區(qū)為降水量高值區(qū)，鄂西北為降水量低值區(qū)。根據(jù)第一次全國水利普查結(jié)果,湖北省共有水土流失面積36 900 km，占全省總面積的19.85%，是全國水土流失嚴重的省份之一。

2 材料與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源與預(yù)處理

本文所用數(shù)據(jù)來源及預(yù)處理方法見表1。

表1 數(shù)據(jù)來源與預(yù)處理

2.2 研究方法

2.2.1 中國土壤侵蝕預(yù)報模型(CSLE) 選用的中國土壤侵蝕預(yù)報模型(CSLE)是劉寶元等參考美國通用土壤流失方程(USLE)和修正通用土壤流失方程(RUSLE)進行本土化修改后提出的。該模型在不同地區(qū)參數(shù)選取不同，其表達式為：

=××××××

(1)

式中：為土壤侵蝕模數(shù)(t/(hm·a))；為降雨侵蝕力因子((MJ·mm)/(hm·h·a))；為土壤可蝕性因子((t·hm·h)/(hm·MJ·mm))；為坡長因子；為坡度因子；為生物措施因子；為工程措施因子；為耕作措施因子。

2.2.2 降雨侵蝕力因子() 降雨量數(shù)據(jù)統(tǒng)計自1951年以來全國八百多個氣象站點日觀測數(shù)據(jù)，搜集湖北省及周邊共41個站點日降雨量數(shù)據(jù)，并按月統(tǒng)計匯總。利用地統(tǒng)計插值方法建立降雨量的空間分布推算模型。

本文利用周伏建等建立的降雨侵蝕力模型，分別利用1975—1990年、1980—1995年、1985—2000年、1990—2005年、1995—2010年和2000—2015年的年平均降雨侵蝕力估算1990—2015共6期的降雨侵蝕力(圖1)。

注：降雨侵蝕力單位為(MJ·mm)/(hm2·h·a)。

(2)

式中：為年降雨侵蝕力((MJ·mm)/(hm·h·a))；為月降雨量(mm)。

2.2.3 土壤可蝕性因子() 土壤可蝕性因子是用來衡量土壤侵蝕本體敏感性的一個重要因子，是基于土壤類型圖計算所得。湖北省土壤類型多樣，共計39種，主要有水稻土、潮土、黃棕壤、黃褐土、石灰土、紅壤、黃壤和紫色土等。本文采用Williams的EPIC模型中的計算方法，其具體計算公式為：

(3)

(4)

式中：、、、分別是指砂礫、粉粒、黏粒和有機碳含量(%)。運用EPIC模型進行計算結(jié)果可得到湖北省土壤可蝕性因子(圖2)。

圖2 土壤可蝕性因子值

2.2.4 坡度坡長因子() 地形對土壤侵蝕有著重要的影響作用。坡長坡度是根據(jù)DEM衍生出來的2個因子，其中坡度因子采用Foster等的分段坡長因子公式：

(5)

式中：為第個柵格坡長因子；、為柵格出口及入口坡長；為坡長指數(shù)，其中的值根據(jù)劉寶元等的修改取值為=0.2，<0.5°；=0.3，0.5°≤<1.5°；=0.4，1.5°≤<3°；=0.5，≥3°。

坡度因子的提取分為10°以上和10°以下，分別參考McCool等與Liu等的公式：

(6)

式中：為坡長因子；為坡度(°)。

2.2.5 水土保持措施因子(BET) 水土保持因子可以衡量水土保持措施對土壤侵蝕的抑制程度。CSLE模型將RUSLE模型中的水土保持因子分為3個因子：植被覆蓋與生物措施因子、工程措施因子和耕作措施因子。

土地利用數(shù)據(jù)來源于美國地質(zhì)勘探局(USGS)Landsat 5衛(wèi)星上TM傳感器的影像。經(jīng)過人機交互目視解譯獲得1990—2015年(共6期，5年1期)研究30 m分辨率土地利用圖，將土地利用類型分為耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地(含城鄉(xiāng)用地及工礦用地)和未利用地(含裸土地和其他未利用地)。

利用MODIS影像的8天合成的地表反射率MOD09Q1產(chǎn)品，選取1990—2015年(共6期，5年1期)每年5—9月的數(shù)據(jù)計算歸一化植被指數(shù)(NDVI)，其公式為：

(7)

式中：NIR為近紅外波段；為紅外波段。

取每月4期NDVI的最大值作為月NDVI值，取5個月的均值計算年NDVI值。采取融合修訂的方式，利用年NDVI值計算植被覆蓋度，計算公式為：

(8)

式中：NDVI為裸土或無植被覆蓋區(qū)域的NDVI值；而NDVI則表示完全被植被覆蓋區(qū)域的NDVI值。關(guān)于NDVI和NDVI值的選取，根據(jù)張亮等的選取方法進行調(diào)整，統(tǒng)計圖像中不同NDVI值對應(yīng)的柵格數(shù)，根據(jù)NDVI的概率分布表，尋找其累計概率在1%和99%附近的值，即作為NDVI和NDVI的值，以此得到各年份植被覆蓋度均值。

結(jié)合湖北省土地利用數(shù)據(jù)，根據(jù)RUSLE手冊和劉寶元等、王萬忠等的研究，由表2對不同土地利用類型賦值，最終得到因子。

表2 B因子賦值依據(jù)

工程措施因子采用水保工程數(shù)據(jù)結(jié)合水保投入數(shù)據(jù)進行估算。其中水保工程數(shù)據(jù)以湖北省的水土保持公告數(shù)據(jù)作為計算基礎(chǔ)。其中1990年和1995年的梯田面積因數(shù)據(jù)缺失，通過時間序列分析推算，并結(jié)合《水土保持公報》中的水保投入數(shù)據(jù)進行合理地修改外推。根據(jù)上述數(shù)據(jù)，采用加權(quán)平均算法，通過公式得出工程因子值：

(9)

式中：ESL是指將梯田面積按照權(quán)重平均至坡耕地上后坡耕地處的工程措施因子；ETL為梯田的工程措施因子值，這里的ETL采用水土保持工程措施因子賦值表中的石坎水平梯田的工程因子值0.121；STL與SSL分別為梯田和坡耕地的面積。

根據(jù)《區(qū)域水土流失動態(tài)監(jiān)測技術(shù)規(guī)定(試行)》中全國輪作區(qū)因子賦值表，結(jié)合郭乾坤等的研究將對應(yīng)耕作措施因子值賦值到湖北省不同耕作制度區(qū)域旱地的柵格上，得到不同年份的湖北省耕作措施因子。

3 結(jié)果與分析

3.1 土壤侵蝕空間分布

運用CSLE模型對1990—2015年各個因子進行計算，得到湖北省近25年間共6期的土壤侵蝕模數(shù)(圖3)。其中根據(jù)《土壤侵蝕分類分級標準》(SL 190—2007)，將湖北省土壤侵蝕劃分為6個等級，0～500 t/(km·a)為微度，500～2 500 t/(km·a)為輕度，2 500～5 000 t/(km·a)為中度，5 000～8 000 t/(km·a)為強烈，8 000～15 000 t/(km·a)為極強烈，>15 000 t/(km·a)為劇烈侵蝕。從空間上可知，土壤侵蝕較為嚴重區(qū)域分布在鄂西南、鄂西北、鄂東區(qū)域，其中位于鄂西南區(qū)域的鄂渝山地侵蝕面積最大，且侵蝕更嚴重。由圖3可以看出，1990—1995年土壤侵蝕等級降低集中在恩施、咸寧，1995—2000年土壤侵蝕等級降低集中在恩施、十堰，2000—2005年土壤侵蝕等級降低集中在神農(nóng)架林區(qū)和宜昌市秭歸縣周邊，2005—2010年土壤侵蝕等級降低集中在黃岡和黃石市，2010—2015年土壤侵蝕等級降低集中在神農(nóng)架林區(qū)和宜昌市。

圖3 不同時期土壤侵蝕等級

3.2 土壤侵蝕動態(tài)變化

3.2.1 土壤侵蝕總體變化分析 微度侵蝕被定義為土壤侵蝕小于土壤容許流失量，在統(tǒng)計土壤總侵蝕面積時應(yīng)統(tǒng)計輕度及以上侵蝕等級的侵蝕面積。利用ArcGIS對湖北省25年間各等級土壤侵蝕面積進行匯總。由表3可知，總侵蝕面積由1990年的48 023.0 km減至1995年約41 977.9 km，后增至2000年44 398.8 km，2000年后持續(xù)減少，1995—2000年總侵蝕面積增加是受“九五”規(guī)劃影響，湖北省林地被破壞，部分林地植被覆蓋度下降，輕度侵蝕面積在林地區(qū)域增加11.13%。25年侵蝕面積共減少12 562.9 km，相對1990年侵蝕面積下降26.16%。而輕度侵蝕、中度侵蝕、強烈侵蝕、極強烈侵蝕和劇烈侵蝕面積25年間分別減少11 267.0，497.6，176.9，307.7，313.7 km，減幅分別為27.39%，13.85%，11.79%，24.88%和56.04%，說明經(jīng)過多年的水土保持治理，湖北省土壤侵蝕狀況得到較好的改善。

輕度侵蝕及以上等級侵蝕需著重關(guān)注，由表3可知，輕度侵蝕約占總侵蝕面積的85%，且25年間減少1.67%，中度侵蝕和強烈侵蝕占比分別增加16.67%和19.46%，劇烈侵蝕占比變化最為明顯，占比減少40.47%。

表3 湖北省25年間土壤侵蝕各等級情況

中度侵蝕以上侵蝕等級1990—2015年變化見圖4。1990—1995年各侵蝕等級的面積均有下降，1995—2000年間維持穩(wěn)定，后至2015年持續(xù)緩慢減少，其中極劇烈和劇烈侵蝕面積減少相對明顯，強烈侵蝕則變化較少，這表明強烈侵蝕區(qū)域的治理需得到更多關(guān)注。

圖4 中度侵蝕以上侵蝕等級面積變化

3.2.2 侵蝕強度變化分析 利用ArcGIS的Tabulate Area工具對25年的土壤侵蝕各強度面積轉(zhuǎn)移矩陣、不同土地利用類型的土壤侵蝕強度、不同坡度等級的土壤侵蝕強度進行統(tǒng)計分析。不同土地利用類型的侵蝕強度面積見表4。

從圖5可以看出，1990—2015年土壤侵蝕強度中微度侵蝕最為穩(wěn)定，其次為輕度侵蝕；強烈侵蝕和劇烈侵蝕相對而言更易轉(zhuǎn)移為別的侵蝕強度；大部分侵蝕等級主要向更低侵蝕等級轉(zhuǎn)移。流向劇烈侵蝕的主要為輕度侵蝕，其次為微度侵蝕與極強烈侵蝕，1990—2015年湖北省林地面積減少628.81 km，草地面積減少46.81 km，這些主要是因基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、房地產(chǎn)開發(fā)、農(nóng)林生產(chǎn)開發(fā)等人為擾動造成的土地利用發(fā)生變化，進而導致短期局部區(qū)域侵蝕強度發(fā)生的變化。從長時間序列來看，湖北省土壤侵蝕總體呈現(xiàn)好轉(zhuǎn)趨勢。

圖5 1990-2015年湖北省各時期土壤侵蝕強度等級變化轉(zhuǎn)移情況

從表4和圖6可以看出，在土地利用類型方面，旱地中微度侵蝕面積由1990年14 255.6 km下降至2015年14 132.3 km，主要是旱地轉(zhuǎn)換為其他地類，面積有所減少導致。旱地侵蝕等級分布均勻，面積占比隨侵蝕等級增加而減少，旱地中強烈侵蝕及以上等級的占比由10.33%逐年減少至7.22%，劇烈侵蝕面積25年間減少377.4 km，減少68.72%。

圖6 不同變化等級下土地利用分布情況

表4 湖北省25年間不同土地利用土壤侵蝕各等級情況

林地微度侵蝕面積由1990年的66 778.7 km增至2015年的78 586.2 km，占比由1990年的71.95%增至2015年的85.21%，林地中輕度侵蝕及以上等級的侵蝕面積占比由26 035.0 km減少至13 637.2 km，減少47.62%。林地能使土壤理化性質(zhì)有所變化，有效減少水土流失并提高植被覆蓋度，對土壤侵蝕的控制起到積極作用，所以林地的土壤侵蝕集中在輕度侵蝕，土壤侵蝕強度低。但在1995—2000年和2005—2010年湖北省林地土壤加劇較為嚴重，主要與林地植被覆蓋度降低有關(guān)，1995—2000年林地植被覆蓋度下降區(qū)域占林地加劇和明顯加劇面積的78.6%，2005—2010年林地植被覆蓋度下降區(qū)域占林地加劇和明顯加劇面積的65.7%。

草地土壤侵蝕等級主要為輕度侵蝕，其次為微度侵蝕，輕度侵蝕占比由1990年的61.90%上升至2015年的67.20%，強烈及以上等級侵蝕面積由1990年的91.1 km減少至2015年的13.3 km，下降85.38%，說明在草地侵蝕強度高的區(qū)域得到有效治理，這與種草及退耕還草等水保措施有著密切關(guān)系。

居民點用地土壤侵蝕等級主要為微度侵蝕，其次為輕度侵蝕，輕度及以上等級侵蝕面積由1990年的420.0 km增至2015年的1 374.5 km。居民點用地土壤侵蝕面積逐年增加，在25年間增加2 516.53 km，這是由于社會經(jīng)濟飛速發(fā)展，以及人口增加、遷移和城鎮(zhèn)化建設(shè)引起的城市擴張所導致的。裸地輕度及以上等級侵蝕面積由1990年的16.8 km減少至2015年的13.9 km，減少17.10%，強烈及以上侵蝕等級約占30%，侵蝕強度較高。裸地各侵蝕等級在各年間變化差異不大，25年間侵蝕變化區(qū)域主要以好轉(zhuǎn)為主。

由圖7可知，在不同坡度等級方面，1990—1995年和2000—2005年間，極陡坡侵蝕情況好轉(zhuǎn)與加劇無太大差距，但在1995—2000年和2005—2015年間，侵蝕好轉(zhuǎn)面積明顯多于加劇面積，可知這些區(qū)域水土流失治理效果明顯。斜坡、陡坡和急坡區(qū)域中輕度以上等級侵蝕面積25年分別減少2 212.9，4 599.8，3 298.9 km，侵蝕占比分別減少24.8%，38.2%和33.2%，表明該區(qū)域治理效果較為明顯。

圖7 不同坡度等級下侵蝕面積變化情況

4 討 論

4.1 不同區(qū)域土壤侵蝕強度的變化

由6期土壤侵蝕模數(shù)可知，侵蝕分布及不同侵蝕強度的面積與《湖北省水土保持公報》數(shù)據(jù)較為一致。湖北省主要為輕度侵蝕，中度侵蝕及以上等級侵蝕所占面積較小。總侵蝕面積先減再增后持續(xù)減少，其中極劇烈和劇烈侵蝕面積下降明顯。1990—1995年土壤侵蝕等級降低集中在恩施、咸寧：咸寧開展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，結(jié)合1990年和1995年土地利用數(shù)據(jù)得出，咸寧耕地面積減少19.8 km，林地面積增加10.2 km，恩施實施長江防護林工程，共16.6 km坡耕地、裸地轉(zhuǎn)換成林地，在一定程度上減少土壤侵蝕；但同期神農(nóng)架地區(qū)由于局部地區(qū)砍伐嚴重，林地面積減少7.9 km，存在局部水土流失加劇的隱患。1995—2000年土壤侵蝕等級降低集中在恩施、十堰：根據(jù)恩施水土流失公報，恩施在水土流失方面資金投入不斷加大，實施坡改梯、經(jīng)果林、水保林、保土耕作等措施，治理力度不斷加強，5年共完成68.3 km的水土保持綜合防治；十堰“九五”期間加大土地改良投入，增強土壤蓄水能力，使得土壤侵蝕狀況有所緩減；但同期神農(nóng)架地區(qū)仍處于木頭經(jīng)濟轉(zhuǎn)為生態(tài)經(jīng)濟的階段，且主要能源為木材，土壤侵蝕加劇。2000—2005年土壤侵蝕等級降低集中在神農(nóng)架林區(qū)周邊：神農(nóng)架地區(qū)加大天然林保護力度，轉(zhuǎn)變能源使用方式，推動生態(tài)保護；但十堰市工業(yè)迅速發(fā)展，結(jié)合2000年和2005年土地利用數(shù)據(jù)得出，十堰市建設(shè)用地面積5年增加3.8 km，林地和草地向建設(shè)用地轉(zhuǎn)換導致短期土壤侵蝕加劇。2005—2010年土壤侵蝕等級降低集中在黃岡：“十一五”期間黃岡地區(qū)通過退耕還林、退田還湖、荒山造林等措施，給土壤侵蝕治理帶來積極影響；但“十一五”期間竹溪縣借助退耕還林政策，大面積對耕地、草地進行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)改造，在土地改造過程中因挖損、塌陷、壓占等造成土地破壞，結(jié)合土地利用數(shù)據(jù)，竹溪縣共2.4 km的草地和耕地轉(zhuǎn)化成建設(shè)用地，加劇了土壤侵蝕。2010—2015年土壤侵蝕等級降低集中在神農(nóng)架林區(qū)和宜昌市，神農(nóng)架林區(qū)因為多年的林區(qū)保護，木材采伐量驟減，生態(tài)恢復(fù)良好，宜昌市優(yōu)化種植模式，積極植樹造林，林地面積增加9.4 km，土壤侵蝕狀況持續(xù)好轉(zhuǎn)。

4.2 不同土地利用下土壤侵蝕強度的變化

不同土地利用類型植被覆蓋、微地貌特征、水土保持效應(yīng)存在差異性，從而影響地表徑流和土壤侵蝕過程。從本文研究結(jié)果來看，湖北省旱地的土壤侵蝕等級在長時間周期內(nèi)逐年減弱，侵蝕等級改善區(qū)域得益于坡改梯、退耕還林等水保工程措施的實施，治理成效顯著。但在1995—2000年和2005—2010年旱地土壤侵蝕加劇較為明顯，主要與降雨有關(guān)，1995—2000年降雨侵蝕力增加區(qū)域占旱地總面積的39.55%，2005—2010年降雨侵蝕力增加區(qū)域占旱地總面積的49.23%。1990—2015年林地侵蝕加劇和明顯加劇區(qū)域共772.0 km，其中植被覆蓋度下降面積達638.3 km，占林地加劇和明顯加劇面積的82.67%；降雨侵蝕力增加面積達278.1 km，占林地加劇和明顯加劇面積的36.02%，植被覆蓋度對林地侵蝕變化產(chǎn)生較大影響。1990—2015年草地侵蝕加劇和明顯加劇區(qū)域共672.9 km，其中植被覆蓋度下降面積達118.9 km，占草地加劇和明顯加劇面積的17.76%，降雨侵蝕力增加面積達402.3 km，占草地加劇和明顯加劇面積的59.79%，降雨對草地侵蝕變化產(chǎn)生較大影響；草地土壤侵蝕總體情況在25年間未有明顯改善，該類型土壤侵蝕治理需得到重視。

4.3 不同坡度下土壤侵蝕強度的變化

1990—2015年侵蝕加劇和明顯加劇區(qū)域面積為1 815.55 km，平緩坡和中等坡區(qū)適合人類生活，開發(fā)利用較多，其中平緩坡和中等坡25年間耕地有238.89 km轉(zhuǎn)成居民點用地，林地有72.88 km轉(zhuǎn)化成居民點用地，分別占侵蝕加劇和劇烈加劇區(qū)域的13.1%和6.6%，這導致該區(qū)域輕度以上等級侵蝕面積在1990—2015年間逐年增加。

5 結(jié) 論

(1)湖北省1990年、1995年、2000年、2005年、2010年、2015年侵蝕面積分別為48 023.0，41 977.8，44 98.8，40 301.4，39 720.0，35 460.1 km，分別占湖北省總面積的25.8%，22.6%，23.9%，21.7%，21.4%和19.1%。湖北省主要為微度侵蝕，其次為輕度侵蝕，中度侵蝕及以上強度的侵蝕所占面積較小。

(2)從土壤侵蝕等級轉(zhuǎn)移矩陣分析可知，微度侵蝕最為穩(wěn)定，其次為輕度侵蝕，強烈侵蝕和劇烈侵蝕容易發(fā)生轉(zhuǎn)移。大部分變化區(qū)域的侵蝕等級降低，微度侵蝕和輕度侵蝕中極少部分轉(zhuǎn)移為劇烈侵蝕，湖北省土壤侵蝕總體呈現(xiàn)好轉(zhuǎn)趨勢。

(3)在不同環(huán)境背景下對土壤侵蝕變化進行研究，使用疊置分析功能統(tǒng)計分析土壤侵蝕在不同土地利用類型和不同坡度等級下空間分布特征，可得1990—1995年、2000—2005年和2010—2015年間土壤侵蝕以好轉(zhuǎn)為主，其中旱地與裸地好轉(zhuǎn)情況最為明顯；在1995—2000年和2005—2010年土壤侵蝕變化區(qū)域中，侵蝕加劇情況不容小覷，其中林地與旱地表現(xiàn)最為明顯，林地土壤侵蝕加劇主要和林地植被覆蓋度降低有關(guān)，土壤侵蝕變化區(qū)域中平緩坡和中等坡區(qū)域25年間輕度以上等級侵蝕面積逐年增加，斜坡、陡坡和急坡區(qū)域輕度以上等級侵蝕面積明顯減少。

本文土壤侵蝕計算時因遙感影像數(shù)據(jù)源無法統(tǒng)一，2000年前計算生物措施使用的GIMMS NDVI3g數(shù)據(jù)受混合像元影響計算出的植被覆蓋度精度低，經(jīng)過簡單校正后仍然存在一定誤差，在以后的植被覆蓋度計算中使用更高分辨率影像進行統(tǒng)一計算來提高精度。