摘要:摘要以青藏高原、黃土高原和秦巴山區三大地形交匯過渡帶水土流失的典型流域甘肅白龍江流域為研究區,結合RUSLE模型和生態風險評價方法,定量分析流域尺度的水土流失景觀生態風
摘要以青藏高原、黃土高原和秦巴山區三大地形交匯過渡帶水土流失的典型流域———甘肅白龍江流域為研究區,結合RUSLE模型和生態風險評價方法,定量分析流域尺度的水土流失景觀生態風險時空分異特征。結果表明:(1)白龍江流域水土流失景觀生態風險較高,中等風險區以上面積占研究區總面積的48%;在空間上,白龍江兩岸及其以北區域、岷江沿岸和迭部縣西北部地區的景觀生態風險高于其他地區。(2)景觀生態風險格局變化不大,呈先增加后減弱的趨勢,尤其在2002年后,低風險區迅速增加,其面積達280.89km2,表明研究區水土流失治理效果顯著。(3)水土流失的景觀生態風險主要集中在未利用地和耕地(尤其是坡耕地),而林地的生態風險最低;武都區水土流失景觀生態風險面積最大。今后重點治理的區域應集中在馬街鄉、洛塘鎮、安化鎮、漢王鎮、魚龍鄉、浦田鄉、熊池鄉、桔柑鄉和兩水鎮北部等區域。
關鍵詞水土流失;RUSLE;景觀損失指數;生態風險;白龍江流域
水土流失及其造成的生態環境問題,包括農業減產、土地資源減少、旱澇和地質災害(滑坡、崩塌、泥石流等)加劇、生態環境退化等,正嚴重威脅著人類生活和社會經濟的可持續發展,不僅是當今世界面臨的一個嚴峻的環境問題,也是各國普遍關注的熱點問題之一(Lal,1990;史德明,1996;張志國等,2007)。開展區域水土流失及其生態風險評價研究,不僅可以加深對水土流失影響及危害的認知和理解,而且對水土流失防治效果評價、實施水土保持建設具有重要的意義(張志國等,2007;Nyakatawaetal.,2007;李曉松等,2009)。目前,國內外學者對水土流失過程及其規律進行了大量研究,其中通用水土流失方程(USLE)及其改進版的通用水土流失方程(RUSLE)形式簡單、使用方便,已被世界各地廣泛地應用(Renardetal.,1997)。

1研究區概況
白龍江流域甘肅段(32°36'N—34°24'N,103°0'E—105°30'E)是嘉陵江上游最大支流,不僅是青藏高原向黃土高原、秦巴山區過渡的斜坡急劇變形帶,而且是我國主要滑坡和泥石流災害高發區之一(王得楷,1997)。流域內山巒疊嶂、溝壑縱橫、坡陡流急,地勢自西北向東南傾伏,有山地、河谷、黃土等多種地貌景觀。白龍江流域屬于暖溫帶向北亞熱帶過渡地帶,夏季高溫多雨,冬季溫暖少雨,海拔586~4950m,氣候垂直分異明顯。年平均氣溫6~14.9°C,年平均降水量400~800mm,且集中在5~10月。甘肅白龍江流域主要包括了迭部縣、舟曲縣、文縣、宕昌縣和武都區的大部分地區(圖1),總人口約130萬人,有漢、藏、回、彝、東鄉等16個民族(趙彩霞,2013),是多民族聚居區。
2數據源與研究方法
2.1數據來源
本研究采用的數據主要有:流域涉及的縣級行政區圖,DEM,1∶10萬土壤類型圖,2001—2010年的月降雨量數據,1990、2002、2010年3期LandsatTM遙感影像及其對應的土地利用圖,土壤志等。主要處理軟件是ENVI4.8和ArcGIS9.3。
2.2水土流失評價模型及其敏感性分析
2.2.1RUSLE模型及其水土流失評價指標RU-SLE是目前應用最廣泛的土壤侵蝕模型(Renardetal.,1997),其數學表達式為:A=R×K×LS×C×P(1)式中,A為土壤流失量,R為降雨侵蝕力指標,K為土壤可蝕性因子,LS為坡度坡長因子,C為地表覆蓋因子,P為水土保持措施因子。
2.2.2RUSLE模型各因子值的確定(1)降雨侵蝕力因子(R)。是降雨引起土壤侵蝕的潛在能力的反映,也是降雨物理特征的函數,難以直接測定(Wischmeieretal.,1971)。由于研究區缺乏短歷時的降雨資料,故借鑒周伏建等(1995)改進的R值計算公式,利用白龍江流域及周邊各市縣9個氣象站點的月降雨數據計算降雨侵蝕力,運用Kriging插值法得到整個白龍江流域R值分布圖。
3結果與分析
3.1水土流失景觀生態風險分布現狀
總的來說,2010年白龍江流域水土流失景觀生態風險以低和較低風險區占主導地位,其面積約占研究區總面積的52%。但高風險區面積也廣泛存在,其中較高和高風險區面積達4486.45km2,且主要分布在武都區的白龍江近岸地區,宕昌岷江近岸地區江兩岸以及宕昌西北部地區,迭部西北部地區等。較低風險和低風險區面積則主要分布在文縣南部和西部地區、攔壩河中上游區域、宕昌和迭部縣境內夾雜分布且分散。可見,空間分布格局上,白龍江兩岸及其以北區域的景觀生態風險高于白龍江以南507謝余初等:甘肅白龍江流域水土流失的景觀生態風險評價地區(圖2c)。從縣域尺度上來看,按高風險區和較高風險區所占面積的比重排序依次為(圖3):武都區>宕昌縣>迭部縣>文縣>舟曲縣;低風險區和較低風險區所占面積的比重為:舟曲縣>文縣>迭部縣>宕昌縣>武都區;中等風險區所占面積的比重以武都區為最大,迭部縣次之,舟曲縣最少。
3.2水土流失景觀生態風險與土地利用變化的關系
以2010年的水土流失潛在的景觀生態風險現狀為例,利用ArcGIS軟件對景觀生態風險分布圖和土地利用圖進行疊置分析,獲取研究區不同土地利用類型的生態風險程度信息(圖4)。由圖4可知,不同土地利用類型的水土流失潛在景觀生態風險差異較大。景觀生態高風險區和較高風險區主要發生在未利用地和耕地,且在裸土地、河漫灘的沙地和坡耕地尤為突出,分別占這兩類土地利用類型面積的51%和47%。中等風險區在各土地利用類型上的分布面積均勻。低風險區和較低風險區主要分布在林地(68%)。因此,裸土地、沙地、坡耕地應是今后防治水土流失重點關注的對象。
4結論與討論
本研究利用RS、GIS技術以及對RUSLE模型參數的“本地化”和景觀生態風險指數探討白龍江流域水土流失的景觀生態風險。研究表明,1990—2010年間甘肅白龍江流域水土流失潛在的景觀生態風險普遍較高,中等風險區以上面積約占研究區總面積的48%,且白龍江兩岸及其以北區域、岷江沿岸和迭部縣迭山地區的景觀生態風險高于其他地區。
參考文獻
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謝余初鞏杰趙彩霞