基于遥感和GIS的黄土高原西吉县土壤侵蚀评价

李雷++苏广旭++康廷祥++周子渊+++徐景东++苏怡宁

摘 要：以宁夏回族自治区固原市西吉县为研究区域，使用通用水土流失方程计算了西吉县土壤侵蚀强度，并分析了不同坡度和不同土地利用中的土壤侵蚀。结果表明，西吉县土壤侵蚀多发在8～25°的坡地，坡耕地和草地是土壤侵蚀的主要发生区域，建议加大坡改梯建设，维护旧梯田，在草地或有稀少灌木的荒坡草地中种植灌木。

关键词：水土保持；土壤侵蚀；通用水土流失方程；西吉县

我国是世界上水土流失最为严重的国家之一，严重的水土流失，不仅破坏水土资源，恶化生态环境，加剧自然灾害，而且严重制约我国经济社会的可持续发展。通过RS、GIS技术，可以在较短周期获取现时性强的定性和定量区域土壤侵蚀强度信息，从而为水土流失治理工作提供决策依据。

本研究基于全国水土流失动态监测与公告项目，选取祖厉河渭河上游重点治理区宁夏回族自治区固原市西吉县作为研究区域，通过RS、GIS结合外业实地调查，并利用通用水土流失方程对该区域土壤侵蚀强度进行了评价。

1 研究区域概况

西吉县隶属于宁夏回族自治区南部，六盘山西麓。地處东经105°20′-106°04′，北纬35°35′-6°14′，属黄土高原干旱丘陵区，地势南低北高，海拔1688-2633m，总面积3129平方公里。西吉县地处黄土高原中心地带，地势南低，北、东、西渐次增高，东西长67km，南北宽74km。平均海拔2400m，分葫芦河川道平原区、西南部黄土丘陵沟壑区和东北部土石山区三个地貌类型。境内有葫芦河、清水河、祖厉河三条水系，均属季节性河流。地下水储量估算为7564万m3/年。现辖3镇16乡，296个行政村，4个居委会，总人口51.1万人，其中农业人口46万人，占90%，回族29万人，占56.8%，是宁夏人口第一大县、少数民族聚居县和国家、自治区扶贫开发重点县。

2 研究方法

2.1 模型选取

研究选用经验土壤侵蚀强度评价模型通用水土流失方程USLE作为定量研究西吉县土壤侵蚀的模型，具体表述为（式（1））：

A=f·R·K·S·L·C·P（1）

式中：A代表土壤侵蚀量（t/km2·a）；R为降雨侵蚀力因子；K表征土壤的可蚀性因子；S和L分别为表征地形特征的坡度和坡长因子；C和P分别是作物覆盖-管理因子及采取的控制侵蚀措施因子；f使A 的单位（因R、K 使用美制单位）转换为的常数，其值为224.2。

2.2 降雨侵蚀力因子

本研究采用Wischmeier经验公式（式（2）），该公式既考虑年降水总量，又考虑降水的年内分布：

（2）

式中：Pi-各月平均降雨量；P-年平均降雨量。

本研究中收集了西吉县30年月平均降雨量，如表1所示：

将表1数据代入公式进行计算，得出西吉县R值为53.2921。

2.3 土壤可侵蚀性因子

通过查询中国土壤数据库，得到西吉县各种土壤的成分含量，并通过计算得到土壤可侵蚀性K值，并将值赋至西吉县土壤类型分布图。

2.4 地形因子

2.5 植被覆盖因子和水土保持因子

研究中对采用2014年6-9月的资源3号测绘卫星影像作为遥感信息源，通过人机交互解译判读了西吉县的土地利用分类，并使用e-cognition软件结合该区域多光谱影像和NDVI对植被图层中不同植被覆盖度进行划分；之后将野外实地调查的500多个植被解译标志点与NDVI建立回归关系，得到研究区域的植被覆盖度图。

植被覆盖因子采用蔡崇法（2000）提出的植被覆盖度与C因子的方程（式（10）），该方法简单，含义明确，适合通过遥感手段在大范围内应用：

（10）

式中：C-植被覆盖因子，c-植被覆盖度

水土保持措施因子P，是指特定保持措施下的土壤流失量，与未实施保持措施之前，相应地块顺坡耕作时的土壤流失量之比值。根据西吉县土地利用及农田经营情况实际调查并结合已有研究结果确定研究区P值，对水土保持措施因子P赋值，如表2。

3 结果与分析

3.1 西吉县土壤侵蚀强度分级统计表

经过地图代数运算并按照中华人民共和国行业标准SL190-960《土壤侵蚀分类分级标准》对研究区域土壤侵蚀量分级，得到西吉县土壤侵蚀强度图（图1）和分级侵蚀面积统计表（表3），结合图表易知，微度侵蚀面积占53.03%，轻度及以上土壤侵蚀面积占47.97%，水土流失情况较为严重。土壤侵蚀强度空间分布由西南部黄土沟壑丘陵区、东北土石山区、葫芦河川道平原区依次减弱。

3.2 不同坡度下土壤侵蚀强度统计与分析

按照土壤侵蚀分类分级标准，对西吉县不同坡度的土壤侵蚀强度面积进行了统计，如表4，因微度侵蚀面积较大，影响柱状对比图示意效果，故予移除。结合图表可以看出，除微度侵蚀外，8～25°的面积占土壤侵蚀面积的79.4%，属于土壤侵蚀集中区域。

3.3 不同土地利用下土壤侵蚀强度统计

结合土地利用类型水土保持效力，将土地利用分类三级类归并至二级类，如表5，并对不同土地利用类型的土壤侵蚀强度进行分类统计得到表5和图。可以看出坡耕地和草地占全县面积的32.25%，占所有土壤侵蚀的65%。

4 结束语

结合西吉县土壤侵蚀强度、坡度、土地利用、实地调查等情况综合分析，西吉县土壤侵蚀较为严重，土壤侵蚀主要分布在8～25°的坡地上，土地利用类型中以坡耕地与草地所占的比重大。

建议在水土保持治理工作中，重点治理西南部土壤侵蚀集中的区域，加大坡改梯建设，维护旧梯田，在草地或有稀少灌木的荒坡草地中更多种植灌木。

参考文献

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