云南省土壤侵蚀分布特征及动态变化

丁剑宏，陈奇伯，陶余铨，黎建强

(1.云南省水利水电科学研究院，云南 昆明 650228；2.西南林业大学，云南 昆明 650224)

云南省位于中国西南边陲，地处长江、珠江、红河、澜沧江、怒江、伊洛瓦底江六大水系的上游或源头地区，地质构造复杂，切割剧烈，山高坡陡谷深，坡耕地分布广泛，气候条件变化多样，生态环境敏感脆弱，是全国水土流失最为严重的省份之一。宏观上把握全省及重要区域的土壤侵蚀和治理现状及其分布特征，对云南省水土保持工作的科学决策具有十分重要的意义。

1 云南省土壤侵蚀影响因素

1.1 地形地貌

云南省地形地貌呈现山高、谷深，坡长、坡陡的态势，平均海拔2 000m左右，整体地势从西北向东南倾斜，海拔相差较大，垂直地带性明显[1]。全省地形坡度<5°的平地仅占9.11%，地形坡度以>15°的坡地占74.81%，>35°的极陡坡地占19.69%，坡长>50m的山地占51.04%，>90m的长坡山地占32.17%。长坡、陡坡的不利地形地貌为加速地表径流汇集提供了有利条件，为土壤侵蚀、流失、输移的发生发展提供了极大的内动力，是造成水土流失的根源。

1.2 气候

云南地处低纬高原季风气候区，冬季受干燥的大陆季风控制，夏季盛行湿润的海洋季风，气候主要属低纬山原季风气候。全省气候类型丰富多样，立体气候特点显著。年温差小，日温差大，降水较多，干湿分明，分布不均。全省总体降水丰沛，是我国降水较多的省份之一，大部分地区多年平均降水量在1 000mm以上，但由于冬夏两季受不同大气环流的控制和地形纬度的影响，降水量在时空分布上极为不均，降水量最多是6-8月的雨季，约占全年降水量的60%，且短历时局地强降雨较多，11月至次年4月的冬春季节为旱季，降水量只占全年的10%-20%[1]。

1.3 土壤

云南省的土壤分属7个土纲、19个土类、41个亚类、175个土属，各土类所占土地面积大小不等，其中，红壤是全省面积最大、分布最广的土类，占全省土地面积的30.22%，其次为赤红壤，占13.93%，紫色土占12.87%，占比最小的是火山灰土和沼泽土，分别仅占全省土地面积的0.04%和0.03%[1]。构成云南省土壤的母质主要是基性结晶岩类风化残积坡积的玄武岩、花岗岩、砂页岩类，紫色岩类残积坡积物以及古红壤风化物，形成的土壤以(赤)红壤、紫色土和黄(棕)壤为主，占全省土地面积的74.94%，占耕地面积的50%以上，非耕地的红、黄壤多数为荒山荒坡。这几类土壤在高湿多雨的气候条件下易风化，遇水易分解，肥力弱，抗冲抗蚀能力差，表层土壤流失严重，露出板结而无结构的土层，透水性差，易形成地表径流。

1.4 植被

云南地处泛北极植物区系和古热带植物区系的交换地带，植物组成成分复杂，寒、温、热三带的植物均有分布，其植被分布的一般规律为从南到北随纬度的增加和海拔的升高，依次分布着热带雨林季雨林、热带稀树草原旱生植被；亚热带常绿阔叶林、混交林和针叶林；温带、寒温带针叶林[2]。

历史上大量的乱砍滥伐、毁林开荒等不合理行为导致云南原本很好的森林植被遭受严重破坏，虽然近20年持续进行植树造林、封山育林，但截至目前，云南省林地面积中，疏林地、未成林幼林地和迹地等残次林地面积还比较大，约占林地面积的30%，林地资源的质量不高；草地放牧强度过大，退化严重，大多成为荒草地。植被覆盖度不高的地表，受雨滴强力击溅容易顺着山坡下泻造成土壤流失。

2 研究方法

2.1 土壤侵蚀现状调查方法

通过野外调查、资料收集、遥感影像解译等手段，获取云南省降水、土壤、地形、植被、土地利用和水土保持措施等土壤侵蚀影响因子数据，在地理信息系统中进行叠加计算分析，利用中国土壤流失方程(Chinese Soil Loss Equation，CSLE)[3]计算土壤侵蚀模数，依据《土壤侵蚀分类分级标准(SL190-2007)》分析土壤侵蚀强度、面积和空间分布。具体技术路线见图1。

中国土壤流失方程是在美国通用土壤流失方程式(USLE)[4]基础上，由我国水土保持专家经过修正建立的[5]，近年普遍用于我国土壤侵蚀遥感调查，具体表达式见公式①。

图1 云南省土壤侵蚀现状调查技术路线图

M=R·K·LS·B·E·T①,式中：M为土壤侵蚀模数，单位为t/(hm2·a)；R为降雨侵蚀力因子，单位为MJ·mm/(hm2·h·a)；K为土壤可蚀性因子，单位为t·hm2·h/(hm2·MJ·mm)；LS为坡长坡度因子，无量纲；B为生物措施因子，无量纲；E为工程措施因子，无量纲；T为耕作措施因子，无量纲。

2.2 土壤侵蚀现状数据源

2.2.1 气候资料

收集云南省126个气象站1950-2012年共63年的逐日降水数据，用于计算全省降雨侵蚀力因子R。

2.2.2 土壤资料

收集云南省1︰75万比例尺土壤图，从《中国土种志》《云南省土种志》和《云南省第二次土壤普查数据资料集》中收集到涵盖云南省所有土类的土种资料347个，分属19个土类、51个亚类、209个土属，审核剔除其中同土异名、同位异土等73个，对剩余274个土壤剖面资料中缺失理化性质资料的222个典型土种进行野外调查，取样测定其理化性质参数，用于计算全省土壤可蚀性因子。同时从云南省水土保持生态环境监测总站收集了14个径流场、54个径流小区2014-2015两年间所有径流泥沙监测资料，用于验证和修订土壤可蚀性因子K值。

2.2.3 地形数据

收集云南省1︰1万数字高程模型(DEM)地形数据10 188幅，占全省13 878幅的73.4%，其中5m分辨率的9 379幅，12.5m分辨率的809幅；收集云南省1︰5万数字高程模型(DEM)地形数据976幅，占全省976幅的100%，分辨率为10m。用于计算全省坡长坡度因子LS值[6]。

2.2.4 遥感影像

收集云南省2010-2014年间250m分辨率的24期MODIS遥感影像和2013-2015年间2季30m分辨率的TM遥感影像，对其进行地面几何精纠正和大气辐射校正、单景数据波段间的配准、纵横向随机条纹的基本滤除和CCD影像色调的平衡归一化校正以及去噪声处理等措施后，融合生成高时空分辨率植被盖度数据，用于计算云南省生物措施因子B值。

收集云南省2011-2014年间0.5m分辨率的WorldView遥感影像3 570幅，其中2011年733幅、2012年1 385幅、2013年1 198幅、2014年254幅，经过地面几何精纠正和大气校正后，用于解译水土保持工程措施E值。

2.2.5 其他资料

从云南省水利普查数据中收集整理与水土保持工程措施和耕作措施赋值相关的资料，收集流域径流泥沙测验资料、省市水土保持试验观测成果、野外径流小区实测资料和有关著作等纸质监测数据汇编资料，计算全省工程措施因子E值和耕作措施因子T值。

2.3 土壤侵蚀动态变化分析方法

以云南省水利厅、云南省水利水电科学研究所完成的《云南省2004年土壤侵蚀现状遥感调查报告》为基础，用于对比分析10年间全省、六大江河流域及各地州(市)的土壤侵蚀动态变化。

3 结果与分析

3.1 云南省土壤侵蚀强度分级特征

计算和统计结果显示，截至2015年，云南省土壤侵蚀总面积104 727.74km2，占全省土地总面积的27.33%，其中轻度、中度、强烈、极强烈和剧烈侵蚀面积分别为63 078.39km2、17 617.13km2、11 422.68km2、8 056.56km2和4 552.98km2，分别占全省土壤侵蚀面积的60.23%、16.82%、10.91%、7.69%和4.35%，占全省国土面积的16.46%、4.60%、2.98%、2.10%和1.19%。

3.2 主要江河流域土壤侵蚀分布特征

由表1可知，云南省金沙江、珠江、红河、澜沧江、怒江和伊诺瓦底江六大流域的土壤侵蚀面积分别为32 133.61km2、18 160.03km2、22 761.33km2、19 308.58km2、8 846.46km2和3 717.73km2，分别占流域面积的29.29%、30.97%、30.74%、21.83%、25.90%和19.58%。

表1 云南省六大流域土壤侵蚀强度分级表

3.3 各州市土壤侵蚀分布特征

全省16个州(市)均存在不同强度等级的土壤侵蚀，从空间分布上看，土壤侵蚀强度等级较高、面积分布较广的是昭通、文山、红河、临沧和普洱局部等地，迪庆、西双版纳和德宏侵蚀相对较轻，见表2。

表2 云南省各州(市)土壤侵蚀强度分级表

续表2

州(市)侵蚀强度分级 轻度 中度 强烈 极强烈 剧烈 面积/km2%面积/km2%面积/km2%面积/km2%面积/km2%云南省 63 078.3960.2317 617.1316.8211 422.6810.928 056.567.694 552.984.35昆明市 4 042.2260.721 063.4515.97801.1412.03595.148.94155.492.34曲靖市 6 357.4465.811 641.8917.00920.369.54542.105.61198.742.06玉溪市 2 002.7356.61682.6219.30366.2310.35352.769.97133.283.77保山市 3 275.9161.64994.7218.72517.889.75410.417.72115.952.18昭通市 4 481.3251.161 496.0217.08951.0310.861 261.4214.40568.096.49丽江市 2 937.5868.21629.9214.63307.557.14296.876.89134.003.11普洱市 4 344.4652.161 266.4115.211 126.4313.52954.0711.46637.327.65临沧市 3 042.4244.871 320.4519.471 242.1118.32720.7610.63454.866.71楚雄州 6 894.5868.171 706.5216.87693.356.86445.504.40374.083.70红河州 5 941.1259.741 515.3715.241 079.4710.85694.486.98714.047.18文山州 6 731.7259.021 748.5415.331 759.8115.43655.525.75509.404.47西双版纳州2 096.7963.76760.4323.12147.154.47172.535.25111.473.39大理州 5 268.8768.82987.0312.88734.659.60400.955.24264.443.45德宏州 1 416.3665.70353.5916.40150.927.00129.426.00105.434.89怒江州 1 661.1156.54615.2020.94380.1712.94232.937.9348.701.66迪庆州 2 583.7666.56834.9721.51244.436.30191.704.9427.690.71

各州(市)中，土壤侵蚀面积占全省土壤侵蚀总面积比例较高的是文山、楚雄和红河，分别占全省土壤侵蚀面积的10.89%、9.66%和9.50%，西双版纳、怒江和德宏的侵蚀面积占比相对较低，分别占全省土壤侵蚀面积的3.14%、2.81%和2.06%。

土壤侵蚀面积占其土地面积比例较高的是昭通、文山和楚雄，分别占其土地面积的39.05%、36.32%和35.55%，较低的是普洱、西双版纳和迪庆，分别占其土地面积的18.78%、17.31%和16.71%。

3.4 土壤侵蚀动态变化

3.4.1 全省土壤侵蚀强度动态变化

2004年与2015年云南省两期土壤侵蚀调查结果见表3。

表3 2004与2015年两次调查土壤侵蚀面积变化表

全省土壤侵蚀面积总体呈减少趋势，其中轻度和中度侵蚀面积减少，其余强度侵蚀面积增加趋势明显。全省土壤侵蚀总面积减少29 534.04km2，减少22.00%。轻度、中度侵蚀面积分别减少12 971.09km2和29 025.07km2，分别减少17.06%和62.23%；强烈、极强烈、剧烈侵蚀面积分别增加1 436.38km2、6 627.05km2和4 398.69km2，分别增加14.38%、463.59%和2 850.87%。

3.4.2 各州市土壤侵蚀强度动态变化

2004年与2015年云南省土壤侵蚀调查结果表明，全省16个州(市)的土壤侵蚀面积均有不同程度的减少。各州(市)土壤侵蚀面积动态变化趋势主要体现在3个方面。

一是土壤侵蚀面积总体减少。除镇沅、福贡、双江等10个县(市)的土壤侵蚀面积较2004年略有增加外，其余119个县(市、区)的土壤侵蚀面积都小于2004年调查值，全省土壤侵蚀减少总面积为29 534.04km2。分州(市)看，全省16个州(市)的土壤侵蚀面积均有不同程度的减少，减少最大的是红河，减少面积3 399.83km2，其次是曲靖，减少面积3 163.22km2，大理、文山和楚雄3州(市)的减少面积也在2 000km2以上。

二是轻、中级别的侵蚀面积显著降低。中度侵蚀面积减少最为显著，减少总面积29 025.07km2，所有州(市)中度侵蚀面积都减少，减少面积最多的是文山，减少3 338.48km2，最少的是西双版纳，减少140.77km2。大部分州(市)中度侵蚀面积减少量都在1 000km2以上。

三是强烈以上等级的侵蚀面积增加。全省强烈侵蚀面积共增加1 436.38km2，昆明、昭通、丽江等7州(市)面积减少，减少最大的是昭通，减少901.07km2，减少最小的是迪庆，减少82.22km2；曲靖、玉溪、保山等9州(市)面积增加，增加最大的是文山，增加1 149.49km2，增加最小的是曲靖，增加31.34km2；全省极强烈侵蚀面积共增加6 627.05km2，所有州(市)都增加，增加面积最大的是昭通，增加972.12km2，增加最小的为迪庆，增加51.81km2；全省剧烈侵蚀面积共增加4 398.69km2，所有州(市)都增加，增加面积最大的是红河，增加708.35km2，增加最小的为迪庆，增加19.52km2。

3.4.3 云南省六大江河流域土壤侵蚀强度动态变化

与2004年相比，六大流域土壤侵蚀面积均呈下降趋势，面积减少最大的是金沙江流域，其次为红河流域、澜沧江流域、珠江流域、怒江流域和伊洛瓦底江流域；面积减少幅度最大的是红河流域，其次为澜沧江流域、伊洛瓦底江流域、金沙江流域、珠江流域和怒江流域。六大流域土壤侵蚀面积变化见表4。

表4 六大流域两次调查土壤侵蚀面积变化表

4 结论与讨论

云南省土壤侵蚀调查利用遥感解译和模型计算等技术手段[7]，全面考虑降水、土壤、地形、土地利用及水土保持工程、生物、耕作措施等土壤侵蚀的重要影响因素，定量计算土壤侵蚀模数，评价土壤侵蚀强度、面积及分布。调查方法和技术手段较以往有了较大改进，首次整合全省1︰1万地形数据计算坡长坡度因子；首次在全省尺度上利用0.5m高分辨率遥感影像解译水土保持工程措施，构建全省水土保持工程措施数据库；由以往目视解译的定性判读转变为利用土壤侵蚀模型的定量分析计算，土壤侵蚀强度判定依据更为科学和客观；高精度数据成果大幅提高了土壤侵蚀调查的准确度和可靠性，不仅克服了传统调查考虑因子不全，无法反映水土保持措施状况，不能定量计算等不足，也为开展土壤侵蚀调查提供了方法参考和经验借鉴。

4.1 土壤侵蚀成因

云南省的土壤侵蚀是在短历时局地强降雨、陡坡长坡的地形地貌、复杂的地质构造和岩性、郁闭度不高的植被、可蚀性大的土壤质地成分等不利的自然因素，以及大面积陡坡无工程措施耕地顺坡耕作、轮歇等不合理的粗放耕作方式和大量的生产建设活动等人为因素双重作用下，以面蚀、沟蚀、滑坡、泥石流等侵蚀形式为主，造成水土资源和土地生产能力的破坏和损失。

4.2 全省土壤侵蚀现状

调查结果表明，云南省土壤侵蚀以水力侵蚀为主，全省土壤侵蚀总面积104 727.74km2，占土地总面积的27.33%，其中轻度侵蚀面积63 078.39km2，中度侵蚀面积17 617.13km2，强烈侵蚀面积11 422.68km2，极强烈侵蚀面积8 056.56km2，剧烈侵蚀面积4 552.98km2。全省年均土壤侵蚀总量48 143×104t，平均侵蚀模数1 256t/(km2·a)，年均侵蚀深0.93mm。

调查结果显示，滇东北、滇东南和滇西南地区土壤侵蚀较为严重，滇西北、滇南土壤侵蚀较轻；六大流域中，金沙江、珠江和红河流域土壤侵蚀较为严重，伊洛瓦底江流域较轻，侵蚀较为严重的区域是金沙江、红河、澜沧江和怒江的中下游及珠江全流域地区，这与云南省地形、植被等自然条件及人类活动影响和社会经济发展程度较为相符。

4.3 土壤侵蚀治理成效

与公布的2004年土壤侵蚀调查结果相比，土壤侵蚀总面积减少了29 534.04km2，减少22.00%，总体呈现侵蚀总面积减少，轻度和中度侵蚀面积显著减少，强烈以上级别侵蚀面积增加的变化趋势，表明土壤侵蚀状况总体有明显好转。

4.4 成果是云南省开展水土保持生态建设的重要依据

调查结果表明，全省有3.44×104km2的坡耕地不具备水土保持工程措施，其中地形坡度25°以下的有2.22×104km2，25°以上的陡坡耕地有1.22×104km2，主要分布在昭通、普洱、临沧、文山、红河及曲靖等农业人口众多或者地形坡度较大的地区，这些无措施陡坡耕地是产生强烈土壤侵蚀的根源，全省强烈以上级别的土壤侵蚀主要发生在15°以上陡坡无措施耕地上，因此，这些区域是云南省将来开展水土保持生态建设应重点关注的对象。

同时，调查形成了全省地形、降水、土壤、水土保持措施等一系列土壤侵蚀影响因素分析成果，获得了全省、各州(市)、各县(市、区)、各流域土壤侵蚀强度分级及其空间分布成果，可广泛应用于各级水利部门指导水土保持规划、预防监督、综合治理和监测预报等。