太湖流域片土壤侵蚀现状与变化

张玉刚，卢慧中，曹龙熹，梁音†(．太湖流域水土保持监测中心站，00434，上海;．中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室，0008，南京;3．中国科学院大学，00049，北京)



太湖流域片土壤侵蚀现状与变化

张玉刚1，卢慧中2，3，曹龙熹2，梁音2†
(1．太湖流域水土保持监测中心站，200434，上海;2．中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室，210008，南京;3．中国科学院大学，100049，北京)

摘要:为研究近10年来太湖流域片土壤侵蚀情况，借助2次水利部土壤侵蚀调查数据，统计分析太湖流域片土壤侵蚀现状及其面积在空间上的分布，得出2002—2011年间土壤侵蚀的变化趋势，并利用土壤侵蚀综合指数 EI，对流域片的土壤侵蚀情况进行定量评价。结果表明:2011年太湖流域片土壤侵蚀总面积为2.3万km2。其中太湖流域侵蚀面积0.1万km2，东南诸河地区侵蚀面积2.2万 km2，侵蚀等级均以轻度侵蚀为主;但太湖流域的轻度侵蚀面积所占比例更大，而东南诸河中度侵蚀及其以上的侵蚀等级面积所占比例更大。2002—2011年间，太湖流域片土壤侵蚀面积整体上呈逐步减小的趋势，共减少1.08万km2，年均减少1 201.24 km2;其中，轻度、中度和强烈侵蚀面积减小，而极强烈侵蚀和剧烈侵蚀面积增加。太湖流域地区 EI值远小于东南诸河地区 EI值(1.65)，表明东南诸河土壤侵蚀总体情况更严重。2002—2011年太湖流域片EI值减小，但少数区域EI值增加明显。建议将其列为重点治理区，进行有针对性的治理。

关键词:太湖流域及东南诸河;水土流失;变化趋势;土壤侵蚀综合指数;侵蚀强度

项目名称:国家自然科学基金“红壤丘陵区小流域路网的水沙效应作用机理与模拟”(41571273);国家科技支撑计划“大型崩岗的农业综合开发技术与示范”(2014BAD15B0302)

太湖流域及东南诸河简称“太湖流域片”，因经济发达，城镇化程度高，不合理的土地利用和开发建设项目多，使得水土流失问题近年来逐渐受到关注［1 2］。前人已分别对流域片内太湖流域平原河网地区［3 6］、上海［7 8］、江苏［9 11］、浙江［12 15］、福建［16 19］和安徽［21 23］的水土流失情况、主导因素及防治措施进行研究;但在进行多年的水土保持工作后，近10年来，流域片内的土壤侵蚀情况及其动态变化尚不清楚。开展太湖流域片土壤侵蚀研究，全面查清土壤侵蚀现状，分析在流域片土壤侵蚀的分布、面积和强度，掌握土壤侵蚀动态变化情况，并对其进行科学的定量评价，可为流域片水土保持科研、管理和综合治理服务，为科学制定流域片可持续发展方案提供依据，从而推进水土资源合理配置和高效利用。

1　研究区概况

太湖流域片地跨苏、浙、沪、闽、皖(E 112°25'50″～119°40'58″，N 23°35'47″～32°17'03″)。其中，太湖流域包括江苏省苏南地区、浙江省杭嘉湖地区、上海市(除崇明县)，东南诸河包括浙江省大部分地区、福建省(除韩江流域)以及安徽省黄山市和宣城市部分地区。流域片土地总面积24.50万km2。其中，太湖流域部分3.69万km2，东南诸河部分20.81万km2［1］。太湖流域河流纵横交错，水网如织，是典型的平原水网地区，素有“江南水乡”之称;流域内以平原为主，其占总面积的80%。东南诸河区内以山地、丘陵为主，山丘区面积占全区面积的90%。流域片属亚热带季风气候区，降雨集中在4—9月，雨量充沛，且常以台风、暴雨出现，年平均降雨量1 100～2 200 mm;植被多为中亚热带常绿阔叶林［1］;主要土壤类型为红壤和黄壤，土壤可蚀性较大，易发生侵蚀。

2　材料与方法

2.1数据来源

原始数据来自第1次全国水利普查中水土保持情况数据(2011年)，以及第3次全国土壤侵蚀遥感普查数据(2002年)。

2.2土壤侵蚀综合指数计算方法

梁音等［24］2009年提出，土壤侵蚀综合指数的概念与计算方法，本文利用其所得成果的基础上进行计算。土壤侵蚀综合指数EI(Erosion Index)是评价一个单元内，土壤侵蚀整体情况的综合指标，将一个单元内各级土壤侵蚀面积和土地总面积量化分级，进行权重变换后，形成的一个综合指标数值。其表达式为

式中:IE为评价单元土壤侵蚀综合指数;Wi为评价单元土壤侵蚀等级权重分值;Ai为评价单元第 i等级侵蚀的面积，km2;S为评价单元的土地总面积，km2;i为土壤侵蚀等级数，其取值范围为1～5之间的整数。关于权重分值 Wi的确定，依据 SL190—2007《土壤侵蚀分类分级标准》，土壤侵蚀等级与其对应侵蚀模数中值，采用多项式方程模拟法，确定剧烈侵蚀中值。将剧烈侵蚀的权重分值设为100%，计算各自级别中值所占剧烈侵蚀预测中值的比例，作为其权重分值Wi，其结果见表1［24］。土壤侵蚀综合指数 IE的取值范围，理论上是0～100之间，IE值大，表示某一单元的土壤侵蚀严重，反之，IE值小，表示另一单元土壤侵蚀轻微。

表1　土壤侵蚀综合指数权重值Tab．1　Weight of integrated erosion index

3　结果与分析

3.1太湖流域及东南诸河土壤侵蚀面积现状及其空间分布

2011年太湖流域片土壤侵蚀面积的总体情况见表2，侵蚀总面积为2万2 872.59 km2，东南诸河的侵蚀面积要远远大于太湖流域的侵蚀面积，其面积占流域片侵蚀总面积的95.35%，而太湖流域的侵蚀面积仅占流域片侵蚀总面积的4.65%。从土壤侵蚀面积占流域土地面积来分析(表3)，太湖流域的土壤侵蚀面积只占其土地面积的3.96%，而东南诸河所占其土地面积的比例为10.43%。二者均说明东南诸河较之太湖流域土壤侵蚀面积更大。

从侵蚀强烈程度的情况(表2和表3)可见，轻度侵蚀是流域片侵蚀的主要等级，为流域土壤侵蚀总面积的61.10%，强烈侵蚀及其以上的侵蚀面积很少。太湖流域与东南诸河相比，轻度侵蚀面积所占比例较大，而中度、强烈、极强烈及剧烈侵蚀的面积所占比例均较小。这说明虽然太湖流域和东南诸河的侵蚀等级均以轻度侵蚀为主;但太湖流域的轻度侵蚀面积所占比例更大，而东南诸河中度侵蚀及其以上的侵蚀等级面积所占比例更大，尤其在中度、强烈侵蚀的侵蚀等级上表现的更加明显。

表2　太湖流域片土壤侵蚀面积现状Tab．2　Situation of soil erosion area in Taihu Lake basin

表3　太湖流域片土壤侵蚀面积占土地面积比例Tab．3　Soil erosion percentage of land area in Taihu Lake basin　%

太湖流域片行政区划各省区土壤侵蚀面积见表4。福建省侵蚀面积最大为1万989.40 km2，且强烈侵蚀以上侵蚀等级面积所占比例很大，占侵蚀总面积的19.16%;浙江省土壤侵蚀面积次之，但其侵蚀面积以轻度侵蚀和中度侵蚀为主(90.74%);流域内安徽省强烈侵蚀以上侵蚀等级面积占总流失面积的23.42%;江苏省土壤侵蚀面积为503.83 km2，侵蚀面积同样以轻度侵蚀和中度侵蚀为主(91.40%);上海市土壤侵蚀面积仅为2.06 km2，只有轻度侵蚀和中度侵蚀。

表4　太湖流域片行政区划范围内各省区土壤侵蚀面积Tab．4　Soil erosion area in each administrative division of Taihu Lake basin

从行政区划的空间分布(图1a)来看，流域片中，侵蚀面积在0～100 km2的地区，包括太湖流域大多数地区以及东南诸河少数地区。主要有江苏省南部、上海全部、安徽省东南部地区、浙江省东北沿海地区和南部的市县以及福建省南部、西部和东南沿海的小部分地区。侵蚀面积在100～300 km2的地区，主要分布在东南诸河的大部分地区，包括浙江省西部、中部和大部分沿海地区以及福建省中部、西部大部分地区和南部的部分县市。而侵蚀面积在300～690.34 km2的地区，所占面积较少，主要零星地分布在歙县、临安市、青田县、安溪县和建瓯市等地。

进一步分析不同侵蚀强度所占水土流失面积比例的空间分布(图1)发现，每从轻度侵蚀强度逐渐到极强烈及剧烈侵蚀都有其分布特点。从轻度侵蚀的分布(图1b)来看，江苏省和浙江省的大部分地区，轻度侵蚀面积相对较大，其所占总面积比例较高(＞70%)，甚至有很多地方达到95%以上，而福建省的大部分地区，轻度侵蚀面积相对较小(＜50%)，甚至有些地方 ＜30%。浙江省北部和东南部小部分地区、东南诸河的安徽省地区以及福建省东南和西北部分地区，中度侵蚀所占面积比例较大(＞30%)，江苏省、浙江省中部地区和福建省中部地区，中度侵蚀面积相对较小(图1c)。程度更高的侵蚀等级(图1d，图1e，图1f)，包括强烈侵蚀、极强烈侵蚀和剧烈侵蚀面积比例较大的地区(＞30%)，主要集中在福建省的大部分地区、浙江省的西部和东南部的小部分地区及东南诸河的安徽省地区，而江苏省和浙江省的中部地区很少有强烈侵蚀，甚至没有强烈侵蚀。而东南诸河的安徽省地区、浙江省部分地区和福建省大部分地区的侵蚀等级，虽然也以轻度侵蚀和中度侵蚀为主，但是强烈侵蚀、极强烈侵蚀和剧烈侵蚀的面积比例很高，在空间上表现的十分明显。

3.2太湖流域及东南诸河2002—2011年水土流失演变趋势

从2002—2011年，太湖流域片土壤侵蚀面积呈逐步减小的趋势，共减少1万811.14 km2，年均减少1 201.24 km2(表5)。其中，轻度侵蚀、中度侵蚀和强烈侵蚀的面积减小，而极强烈侵蚀和剧烈侵蚀的面积增加。侵蚀面积减小，主要集中在轻度侵蚀和中度侵蚀上，但极强烈侵蚀和剧烈侵蚀的面积增加量很多。

图1　太湖流域片2011年各县土壤侵蚀面积图Fig．1　Soil erosion areas in the counties of Taihu Lake basin in 2011

表5　太湖流域片2002—2011年土壤侵蚀面积变化量Tab．5　Changes of soil erosion area during 2002 to 2011 in Taihu Lake basin　km2

图2　太湖流域片2002—2011年各县土壤侵蚀面积变化图Fig．2　Changes of soil erosion areas in the counties of Taihu Lake basin from 2002 to 2011

从空间分布分析2002—2011年的土壤侵蚀面积变化量，同样可以明显看出流域的大部分地区，侵蚀面积是减小的(图2a)。面积减小量较多的地区(－911.97～－150 km2)，主要集中在安徽省东南部、浙江省的西北部和中南部以及福建省的长汀县等地也有零星分布。浙江省北部和南部以及福建省北部，侵蚀减小的面积较小(－75～0 km2)，侵蚀增加面积较小的地区(0～75 km2)，零星分布在浙江省和福建省。侵蚀面积增加明显的地区(75～250.49 km2)，主要集中在福建省西北部和中部、浙江省的小部分地区。图2b示出轻度侵蚀面积变化的空间分布，安徽省、浙江省大部分地区、福建省东部和西南部分地区，轻度侵蚀面积是减小的，浙江省西北部和安徽省轻度侵蚀减小的面积较大(＜－150 km2)，浙江省北部和东南部地区、福建省中部的一些地区，轻度侵蚀的面积没有明显减小(－50～0 km2)，而福建省北部和东南部、浙江省小部分地区，轻度侵蚀的面积是明显增加的(＞50 km2)。中度侵蚀面积变化的空间分布如图2c所示，只有少数地区中度侵蚀面积是明显增加的(＞25 km2)，如台州市、诸暨市，邵武市、建瓯市和宁化县等地，浙江省北部和福建省北部部分地区，中度侵蚀面积减小的较少(－25～0 km2)，减小的面积较多(＞75 km2)的地区，主要集中在浙江省中部。强烈侵蚀面积变化如图2d所示，面积减小较多的地区(＜－30 km2)，主要集中在福建省中西部的大部分地区、浙江省杭州和温州地区，而强烈侵蚀面积增加较明显的地区(＞15 km2)，分布在浙江省的台州地区、流域安徽省部分及福建省建瓯市、光泽县、将乐县和建安市等地，浙江省东北和西南一些地区、福建省东南沿海地区及西北地区，强烈侵蚀面积增加量不大(0～15 km2)。极强烈侵蚀面积的变化如图2e所示，只有福建省长汀县极强烈侵蚀面积是明显减小(－85.86 km2)，而流域中大部分地区，极强烈侵蚀面积增加量不明显(0～10 km2)。福建省的中部、安徽黄山市和浙江临安市增加面积较多(＞10 km2)。图3f示出剧烈侵蚀面积变化的空间分布，只有极小部分地区，剧烈侵蚀面积变化是减小的(＜0 km2)，如福建的长汀县、连城县，建宁县、武夷山市和宁德市等地区，其余地区剧烈侵蚀的面积都是增加的。其中台州地区和泉州地区剧烈侵蚀增加量较大(＞5 km2)。

3.3太湖流域及东南诸河土壤侵蚀综合指数EI值状况及空间分布

应用方程(1)，对太湖流域和东南诸河的土壤侵蚀综合指数EI进行计算。2011年度太湖流域片各省市的EI值见表6，太湖流域总EI值为0.33，东南诸河总EI值为1.65。其中东南诸河浙江地区EI值最小为1.51，安徽省的 EI值最大为1.84。可以看出，太湖流域EI值要远远小于东南诸河EI值;从另一个侧面表明，东南诸河的土壤侵蚀总体状况要更严重。从EI值的空间分布(图3)来看，太湖地区的土壤侵蚀状况较好，大多数地区县市EI值＜0.5;东南诸河中安徽省休宁县、歙县和绩溪县的状况比较严重，其 EI值均 ＞3;浙江省西部 EI值大多 ＜ 1.5，而其东部土壤侵蚀比较严重，EI值均 ＞1.5，甚至温州市辖区、洞头县和苍南县等地，EI值均＞3，甚至＞4。福建省北部地区、东部部分地区、上杭县和长汀县，EI值较小(＜1)，而闽清县、莆田市等地，EI值均＞4，其余大部分地区EI值在1～2之间。

表6　太湖流域片2002—2011年EI值的变化Tab．6　Changes of EI values in Taihu Lake basin during 2002 to 2011

图3　太湖流域片2011年各县EI值图Fig．3　EI value in the counties of Taihu Lake basin in 2011

2002—2011年，太湖流域片 EI值变化如图4所示，大部分地区EI值都减小，说明太湖流域片土壤侵蚀状况整体上呈减小的趋势。在空间上，浙江省大部分地区、福建省南部零星地区和安徽部分地区的EI值是明显减小的(＞0.5)，说明这些地区在2002—2011年间，水土保持工作做得比较好，特别是浦江县、龙游县、永康市、平阳县和长汀县，EI值减小超过3个指数单位。浙江省的东北部和福建省部分地区，EI值略微减小(－0.5～0)，黟县、歙县、休宁县、衢州市、奉化县、绍兴市、武夷山市、三明市和漳平市等地区，EI值略微升高(0～0.5)。诸暨市、台州市辖区、温岭市、闽清县、闽侯县、莆田市和厦门市等地，EI值明显升高超过1.5个指数单位，这说明在2002—2011年，这些地区土壤侵蚀情况变得愈发严重。

图4　太湖流域片2002—2011各县EI值变化图Fig．4　Changes of EI values in the counties of Taihu Lake basin during 2002 to 2011

4　结论

1)太湖流域片土壤侵蚀总面积为2.3万 km2，东南诸河侵蚀面积远大于太湖流域侵蚀面积，侵蚀等级均以轻度侵蚀为主;但太湖流域的轻度侵蚀面积比例更多，而东南诸河中度侵蚀及其以上的侵蚀等级面积比例更多。

2)2002—2011年间，太湖流域片土壤侵蚀面积整体减小。其中，轻度侵蚀、中度侵蚀和强烈侵蚀的面积减小，而极强烈侵蚀和剧烈侵蚀的面积增加。强烈侵蚀及其以上侵蚀等级面积增加的地区，是今后治理的重点地区，应根据其特点，加强流域管理，配置不同的水土保持措施。

3)太湖流域地区的 EI值远小于东南诸河地区的EI值，表明东南诸河的土壤侵蚀总体状况更严重。2002—2011年，太湖流域片EI值减小，说明太湖流域片土壤侵蚀状况整体上呈好转趋势;但少数区域EI值增加明显，建议下一步将其列为重点治理区，进行有针对性的治理。

4)严格意义上讲，2期所用的调查方法并不相同，2011年的普查，是首次利用CSLE模型评价不同侵蚀类型的分布、面积和强度，而2002年的调查，还是利用因子叠加法，对土壤侵蚀进行估算，并且2期遥感影像信息源等精度也不尽相同。两者进行对比，在太湖流域片局部少数地区，有可能得出与实际情况不一样的结果;但是大体上，两者进行比较后，得到的土壤侵蚀变化趋势，应该是与实际变化趋势保持一致的。郭春香［25］曾以江西省潋水河流域为例，对我国土壤侵蚀普查中水蚀模型进行对比研究，结果表明，基于CSLE模型的抽样调查法，其估算结果最接近于真实的流域侵蚀量，因子叠加法次之。事实上，现有的全国范围内，4次土壤侵蚀调查的方法都不相同;但是，4次土壤侵蚀调查的数据也常被拿来对比，得到几十年来大体上我国土壤侵蚀情况的动态变化。

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Soil erosion situation and changing trend in the Taihu Lake basin，southeastern China

Zhang Yugang1，Lu Huizhong2，3，Cao Longxi2，Liang Yin2
(1．Taihu Basin Monitoring Central Station for Soil and Water Conservation，200434，Shanghai，China; 2．State Key Laboratory of Soil and Sustainable Agriculture，Institute of Soil Science，Chinese Academy of Sciences，210008，Nanjing，China; 3．University of Chinese Academy of Sciences，100049，Beijing，China)

Abstract:［Background］The Taihu Lake basin，covering the Taihu Lake watershed and the River Area of southeastern China，is the highly developed region in China，and the soil loss caused by intensive human activities have been received much attentions in recent years．［Methods］To study the soil erosion situation of the Taihu Lake basin in the last 10 years，this article analyzed the soil erosion situation and its spatial distribution based on the remote sensing survey data of two periods by the Ministry of Water Resources，acquired the change trend during 2002 to 2011，and evaluated quantitatively the soil erosion situation with erosion index(EI)in the Taihu Lake basin．［Results］The total soil erosion area of the Taihu Lake basin in 2011 was 22 872.59 km2，among it Taihu Lake watershed accounted for 1 064.58 km2and the River Area of southeastern China for 21 808.01 km2．The main erosion intensity was light erosion in the Taihu Lake basin．However，the Taihu Lake watershed had the more percentage ofslight erosion area，while the River Area of southeastern China had more percentage of strong，ultra strong and severe erosion area．From the administrative division perspective，Fujian Province had the most soil erosion area in the Taihu Lake basin．Zhejiang Province took the second place in soil erosion area and the main erosion was light and medium erosion．Anhui Province had the most erosion area of strong，ultra strong and severe relatively，which accounted for 23.42%of the soil erosion．Jiangsu Province and Shanghai had the least soil erosion area and there were nearly only light and medium erosion．From 2002 to 2011，the soil erosion area of the Taihu Lake basin had a decreasing trend in general．The total decrement area was 10 811.14 km2and annual average decrement area was 1 201.24 km2．However，the area of light，moderate and severe erosion decreased and the area of very severe and extremely severe erosion increased．EI is a comprehensive index to assess soil erosion degree．The larger index value indicates more serious erosion．The EI in Taihu Lake watershed was 0.33，while it in the River Area of southeastern China was 1.65 in 2011．The EI was much higher in the River Area of southeastern China，indicating that the soil erosion was more serious as a whole．From 2002 to 2011，EI in the Taihu Lake basin decreased，which explained the soil erosion situation improved in general．But the EI obviously increased in a few areas，such as Zhuji，Taizhou，Wenling of Zhejiang Province and Minqing，Minhou，Putian，Xiamen of Fujian Province，exceeding 1.5 units．［Conclusions］Taihu Lake watershed showed less serious erosion than the River Area of southeastern China．It was also obvious to know that in the most areas of the Taihu Lake basin，the soil erosion area decreased from 2002 to 2011．However，there still were some areas where the erosion area and degree increased．Therefore，we suggested that these areas should be key controlling regions and there should be the countermeasures to prevent further soil erosion．

Keywords:Taihu Lake watershed and River Area of southeastern China;soil erosion;change trend; erosion index;erosion intensity

中图分类号:S157.1

文献标志码:A

文章编号:1672-3007(2016)03-0026-09

DOI:10．16843/j．sswc．2016．03．004

收稿日期:2015 11 23修回日期:2016 04 26

第一作者简介:张玉刚(1963—)，男，高级工程师。主要研究方向:区域水土流失动态监测。E-mail:zhangyugang@tba．gov．cn

通信作者†简介:梁音(1963—)，男，博士，研究员。主要研究方向:土壤侵蚀与水土保持。E-mail:yliang@issas．ac．cn