东江源区土壤侵蚀与土地利用变化间的关系分析,农业工程论文

东江源区土壤侵蚀与土地利用变化间的关系分析,农业工程论文土壤侵蚀是土地退化与水土流失等生态环境恶化的重要因素之一。它不仅受地形、土壤类型等自然因素的影响，而且还遭到土地不合理利用等人类活动的影响。过度的人类活动直接造成土地利用构造的转变，甚至能够人为制造并加重这一变化经过，成为土壤侵蚀最重要的影响因素。因而，土地利用的变化能够间接反映土壤侵蚀的现在状况，二者有着特别严密的关联。本文采用ＲS/GIS技术，通过定量方式方法研究、分析东江源区土壤侵蚀与土地利用变化之间的关系，为东江源区的水土流失治理和生态系统恢复提供科学根据。1研究区大概情况与研究方式方法1．1研究区大概情况江西三百山是广东东江的源头，简称东江源区。东江源区位于江西省赣州市东南端，包括寻乌、安远、定南3县。地理位置:2420N～2513N，11447E～11553E。流域面积3495．79km2，地形地貌以山地、丘陵为主;地势北高南低，东西岭谷相间，被形象地称之为八山半水一分田，半分道路与庄园。该区属典型亚热带湿润季风气候，热量丰富，雨量充沛，年平均气温18．8℃，年降雨量1526～1700mm。1．2数据来源和分类东江源区1995年和2000年2期土壤侵蚀强度图，为TM影像数据解译获得的江西省1995年和2000年全省水土流失遥感调查成果，由江西省水土保持研究所提供;1995年和2000年土地利用数据源于中国科学院地理所的LANDSATTM卫星数据解译结果;以及数字化的江西省测绘局1∶100000地形图数据。按规程，土壤侵蚀强度划分为微度侵蚀、轻度侵蚀、中度侵蚀、强度侵蚀、极强度侵蚀及剧烈侵蚀6个等级，土地利用分为二级，即耕地、草地、林地、水域和建设用地5个一级类，有林地、灌木林、疏林地、其他林地和高、中、低覆盖度草地等15个二级类。1．3研究方式方法土壤侵蚀的定量分析基于1995年和2000年2期土壤侵蚀等级图土地利用类型图(GＲID形式)。首先，在ArcGIS软件下将各类图件数字化，通过定义投影、坐标、配准、编辑等操作，生成矢量数据，再栅格化成30m30m的Grid图。然后，利用ArcGIS的叠加分析(OverlayAnalysis)功能，采用转移矩阵算法，得到土地利用变化转移矩阵和土壤侵蚀强度指数(Ei)，求得1995－2000年土地利用和土壤侵蚀强度的相关数据。2结果与分析2．1土地利用方式时空变化结果表示清楚，东江源区土地利用类型变化的主要趋势是林地和草地大量减少，水域和耕地增加(见表1)。各种土地利用类型的面积总量增减特点如下。【表略】1)耕地面积总量增加，增加面积为6．89km2，华而不实旱地增加了6．10km2。2)林地面积总量急剧减少，华而不实有林地和疏林地面积大幅减少，分别减少了17．74km2和21．12km2，而其他林地(主要是果园)面积增加了22．50km2。从中可反映出林地之间互相转化的面积较大。3)草地面积总量减小了2．68km2，主要是高覆盖度草地面积减少了4．09km2，与之相反的低覆盖度草地面积有所增加。4)水域面积总量相应的增加了1．59km2。5)工矿居民用地面积基本持平，略有增加。利用ArcGIS中栅格数据叠加分析功能，直接或间接计算得出研究时期的土地利用转移矩阵(见表2)。各种土地利用类型的转换特点如下。1)林地。特点是土地利用方式转换频繁。原有林地有99．53%，仍为2000年的林地;转出最多的是耕地，面积为8．68km2，占原林地的0．29%;其次是转换为水域和草地，各占原有林地的0．12%和0．07%。同时，有4．2km2的草地、2．04km2的耕地、0．06km2的工矿居民用地和0．01km2的水域转换为林地，分别占2000年林地的0．14%、0．07%。转移的结果，5年间林地总量减少7．86km2，约占1995年林地总量的0．26%。2)草地。5年间，原有草地只要94．30%，仍为2000年的草地;其余主要转换为林地，转换了4．2km2，占1995年草地总量的4．82%;其次为耕地，转换了0．77km2，占0．88%。同期，林地向草地转换了1．97km2，占2000年草地总量的2．34%;耕地向草地转换了0．02km2。转移的结果是草地面积相对减少2．98km2，约占1995年草地总量的3．42%。3)水域。1995－2000年水域面积有所增加，主要为林地向水域转换了3．52km2，占2000年水域面积的51．01%。其次是耕地向水域转换了0．42km2，占2000年水域总量的6．09%。与此同时，水域仅向林地转换了0．01km2。转换的结果是水域面积相对增加了133．67%。4)工矿居民用地。特点是转入转出基本保持平衡。流出的对象是耕地和林地，分别占1995年面积的1．25%和0．38%;同时有0．28km2的耕地流入，占2000年工矿居民用地总量的1．75%。5)耕地。特点是转入多，转出少。转入增加的部分主要来自林地、草地和工矿居民用地，转入面积分别占2000年耕地总面积的2．13%、0．19%和0．05%。而1995年的耕地向林地、草地、水域和工矿居民用地都有流出。转移的结果是，耕地总量增加了6．89km2，占1995年耕地总量的1．72%。2．2东江源区土壤侵蚀强度变化结合ArcGIS的Erase命令，叠加1995年和2000年土壤侵蚀强度等级图，得到动态变化图。再利用ArcGIS的ZonalStatistics命令和TabulateArea命令，得到土壤侵蚀类型和强度动态变化转移矩阵(见表3、图1)【表3】从各土壤侵蚀强度类型面积净变化来看，该区土壤侵蚀强度类型变化的主要趋势为(表3)。1)微度侵蚀面积有较大幅度减少。微度侵蚀面积总体上净增加了56．51km2，微度侵蚀与其他侵蚀强度类型出现转变。转出中，有33．03km2的面积转变成了轻度侵蚀，有26．53km2的面积转变成了中度侵蚀，有3．98km2的面积转变成了强度侵蚀，仅有1．35km2的面积转变成了极强度侵蚀，总共转出的面积为64．89km2。除了转出外，其他的5种侵蚀强度类型亦发生微度侵蚀的转入，华而不实以轻度、中度侵蚀转入的最多。由于转出的数量远大于转入的数量，微度侵蚀面积呈较大幅度减少的趋势。2)轻度侵蚀的面积大幅度增加。轻度侵蚀的面积净增加了24．28km2。总的转出量为11．25km2，华而不实主要转出为微度侵蚀的面积为4．34km2，转出为中度、强度侵蚀的面积也较大;而转入中以微度和剧烈侵蚀为主，转入量分别为33．03km2和1．44km2。可见转入面积较大，总体上面积在大幅增加。3)中度侵蚀面积增加。中度侵蚀面积净增加了12．55km2，总的转出量为22．05km2，而转入量为34．51km2。可见，总体上中度侵蚀面积有所增加。4)强度侵蚀面积呈大幅度增加。强度侵蚀面积增加了32．19km2。总的转出量仅为2．9km2，而转入量为35．09km2，主要有中度、极强度和微度侵蚀转入。由于转入的数量远大于转出的数量，强度侵蚀面积呈大幅度增加的趋势。5)极强度侵蚀有所减少。极强度侵蚀面积减少了10．06km2，减少的面积主要向强度侵蚀转出了11．49km2，占1995年极强度侵蚀面积的35．81%。6)剧烈侵蚀有所减少，但减少量不大。剧烈侵蚀面积仅减少了2．44km2。2．3土地利用变化和土壤侵蚀强度的关系通过对1995年和2000年2期东江源区土地利用变化图和土壤侵蚀强度变化图进行叠加，并计算出土壤侵蚀强度(Ei)，结果见表4、图2。由表4可知，土壤侵蚀强度增加主要发生在耕地、林地、草地这3种土地利用方式中，而工矿居民用地的土壤侵蚀强度有所减小。【表4】进一步研究该区土壤侵蚀强度变化的土地利用方式，结果如下(表5和表6)。1)林地内部之间的转换，尤其是在有林地向其他林地(主要是果园)的转换经过中，使得土壤侵蚀强度呈现加强的态势。详细表如今微度侵蚀转变为轻度、中度侵蚀的面积分别是28．98km2、22．94km2，而同期林地由轻度、中度侵蚀转变为微度侵蚀的面积分别是2．73km2、0．52km2。转换经过中，中度侵蚀转变为强度侵蚀的面积为11．51km2、极强度侵蚀转为强度侵蚀的面积为11．43km2。由表5、表6可知，有林地、疏林地面积减少，其他林地增加是导致林地土壤侵蚀强度增加的一个重要因素。【表5-6】2)不同土地利用方式之间的转化对土壤侵蚀变化的影响主要具体表现出在林地与草地、耕地的转变。林地向草地的转变经过中，土壤侵蚀强度增加的面积是1．43km2，而林地向耕地转变经过中土壤侵蚀强度增加的面积是0．99km2。这表示清楚该区毁林造田引起的水土流失情况比拟严重，应引起高度重视。3结论在研究时段内，东江源区的土壤侵蚀程度有所增加，尤其是林地、草地和耕地之间的转化对土壤侵蚀强度的变化影响很大。详细表现为，耕地向林地、林地内部之间的转换对土壤侵蚀强度起到减弱效果，而林地向草地、耕地之间的转换化加速了土壤侵蚀的恶化。从研究区的土壤侵蚀强度量上分析，轻度侵蚀和强度侵蚀增加最多，由此引发的水土流失程度变化须作进一步研究。以下为参考文献:［1］史志华，蔡崇法，丁树文，等．基于GIS和ＲUSLE的小流域农地水土保持规划研究［J］．农业工程学报，2002，18(4):172－175．［2］ShiH，ShaoMA．SoilandWater