基于土壤侵蚀控制度的黄土高原水土流失治理潜

分类：论文范文 发表时间：2021-05-06 08:29

　　摘要：以整个黄土高原为研究对象，首先将水土保持措施容量定义为某一区域能容纳的最大适宜水土保持措施量。根据梯田、林地和草地的适宜布设区域，在地理信息系统（GIS）软件的支持下，确定了黄土高原的水土保持措施容量。使用修正通用土壤流失方程（RUSLE），计算了最小可能土壤侵蚀模数和2010年现状土壤侵蚀模数，并将水土保持措施容量下的最小可能土壤侵蚀模数与现状土壤侵蚀模数之比定义为土壤侵蚀控制度。随后使用土壤侵蚀控制度，对黄土高原水土流失治理潜力进行了研究。结果显示：黄土高原2010年现状土壤侵蚀模数为3355t·km-2·a-1，最小可能土壤侵蚀模数为1921t·km-2·a-1，土壤侵蚀控制度为0.57，属于中等水平。相比于现状条件，在水土保持措施容量条件下，微度侵蚀区比例从50.48%提高至57.71%，林草覆盖率从56.74%增加至69.15%，梯田所占比例由4.36%增加到19.03%，人均粮食产量可从418kg·a-1提高至459kg·a-1。研究成果对于黄土高原生态文明建设具有一定的指导意义。

　　关键词：黄土高原；土壤侵蚀控制度；治理潜力；修正通用土壤流失方程

　　1引言

　　黄土高原是黄河流域的主要组成部分。黄土高原的主要环境问题是严重的水土流失。根据“水土流失与生态安全综合科学考察”，总面积64万km2的黄土高原，土壤侵蚀面积达39万km2，土壤侵蚀模数≥15000t·km-2·a-1的剧烈水蚀面积3.67万km2，占全国同类面积的89%[1]。黄土高原严重的水土流失，制约了当地社会经济发展并对下游河道行洪安全造成严重威胁，受到了国内外学者的广泛关注，暴雨集中、黄土土质疏松、植被覆盖度低以及不合理的人类活动是造成黄土高原土壤侵蚀严重的主要原因[2-6]。

　　材料与方法

　　2.1研究区概况

　　黄土高原处于东经100°52′~114°33′，北纬33°41′~41°16′范围内，包括青海、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西、河南7个省区，总面积64.62万km2。黄土高原水土流失面积达39.08万km2，其中水力侵蚀面积33.41万km2、风力侵蚀面积5.62万km2、冻融侵蚀0.05万km2，是黄河泥沙的主要来源区，多年平均入黄泥沙达14亿t。

　　2.2数据来源

　　数字高程模型（DEM）数据来源于科学院计算机网络信息中心国际科学数据镜像网站（http://www.gscloud.cn）。该数据集由ASTERGDEM第一版本（V1）的数据进行加工得来，投影类型为UTM/WGS84，空间分辨率为30m。

　　3结果与分析

　　3.1黄土高原现状

　　土壤侵蚀模数与最小可能土壤侵蚀模数从黄土高原现状土壤侵蚀模数和最小可能土壤侵蚀模数的空间分布上看（图3），现状土壤侵蚀模数和最小可能土壤侵蚀模数最大的区域集中在黄土高原腹地的丘陵沟壑区和高塬沟壑区。

　　3.2黄土高原土壤侵蚀控制度

　　根据土壤侵蚀控制度的概念，计算出整个黄土高原的土壤侵蚀控制度（图4），黄土高原土壤侵蚀控制度平均值为0.57，处于中等治理水平。治理度较高的是河谷平原区、土石山区以及风沙区，土壤侵蚀控制度分别为0.71、0.69和0.67。土石丘陵林区和丘陵沟壑区土壤侵蚀控制度分别为0.54和0.50，处于中等治理水平。而高塬沟壑区治理程度较低，土壤侵蚀控制度为0.48。

　　4讨论与结论

　　4.1讨论

　　相比于水土流失治理度，土壤侵蚀控制度更能反映出流域的实际治理水平，土壤侵蚀控制度适用于坡面尺度、流域尺度以及区域尺度。在坡面尺度下，通过建立的坡面几何模型[16]，模拟不同坡面治理条件下的土壤侵蚀量变化，进而确定出最小可能土壤侵蚀模数下的坡面治理方式，结合坡面现状治理，可确定坡面的治理程度。在小流域尺度上，可以获得更精细的土地利用分类结果。例如，可以使用快鸟影像准确分辨出梯田和坡耕地的分布[41]，甚至可以获得水土保持措施对地形的改变，而水土措施对地形的改变会导致LS因子变化[22]。同时，在坡面和小流域尺度下，水土保持措施容量的确定更简单准确。因此，可以用来快速评价坡面和小流域的治理程度。在大流域和区域尺度上，土壤侵蚀控制度的计算关键是水土保持措施容量的合理确定。对于整个黄土高原，科学鉴定林地的适宜区域，能提高土壤侵蚀控制度的计算精度。

　　4.2结论

　　整个黄土高原现状土壤侵蚀模数平均为3355t·km-2·a-1，最小可能土壤侵蚀模数平均为1921t·km-2·a-1，土壤侵蚀控制度为0.57，处于中等水平。从分区看，治理度较高的是河谷平原区、土石山区以及风沙区，而土石丘陵林区、丘陵沟壑区以及高塬沟壑区治理程度较低。从流域来看，大黑河、皇甫川、清水河、窟野河以及偏关河土壤侵蚀控制度较高，而清涧河、无定河、佳芦河以及延河土壤侵蚀控制度较低。

　　相比于现状条件下，在水土保持措施容量条件下，整个黄土高原微度侵蚀区比例由50.48%提高至57.71%。林草覆盖率由现状下的56.74%，提高至水土保持措施容量下的69.15%。人均粮食产量由现状条件下的418kg·a-1提高至水土保持措施容量下的459kg·a-1。

　　参考文献(References)

　　[1]TheMinistryofWaterResourcesofthePeople'sRepublicofChina,ChineseAcademyofSciences,ChineseAcademyofEngineering.WaterLossandSoilErosionandEcologicalSecurityofChina:TheLoessPlateau.Beijing:SciencePress,2010:28-59.[水利部,科学院,工程院.水土流失防治与生态安全(西北黄土高原区卷).北京:科学出版社,2010:28-59.]

　　[2]FuBojie,LiuYu,LuYihe,etal.AssessingthesoilerosioncontrolserviceofecosystemschangeintheLoessPlateauofChina.EcologicalComplexity,2011,8:284-293.

　　[3]MarkusDotterweich.Thehistoryofhuman-inducedsoilerosion:Geomorphiclegacies,earlydescriptionsandresearch,andthedevelopmentofsoilconservation:Aglobalsynopsis.Geomorphology,2013,201:1-34

　　高海东1，李占斌1，2，李鹏1，贾莲莲3，徐国策1，任宗萍1，庞国伟4，赵宾华1

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