基于CSLE模型评价江西省土壤侵蚀强度空间分布

廖元群，万小星，龚长春，李相玺，奚同行，齐述华

（1.江西师范大学 鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室/地理与环境学院，江西 南昌 330022；2.江西省水政监察总队，江西 南昌 330009；3.江西省水土保持科学研究院，江西 南昌 330029）

0 引言

土壤侵蚀指在外营力（水力、风力、重力、冻融张缩力等）作用下，土壤物质剥离、迁移或沉积的过程。目前，土壤侵蚀仍是全球性的生态环境问题，其形成和发生的过程主要是地形、土壤、降雨、植被以及土地利用方式等多因子共同作用的结果[1]。由Wischmeier[2]等建立的美国通用土壤流失方程USLE和Renard[3]等修正通用土壤流失方程RUSLE，以及刘宝元[4，5]等建立的中国土壤流失方程（CSLE），在土壤侵蚀估算评价中得到广泛运用。

USLE和RUSLE模型适用于坡度为3°～18°缓坡地的土壤侵蚀评价，并不完全符合我国地形地貌的实际情况，也没有考虑坡耕地水土保持措施的水土保持功能[6]。江西省位于我国南方红壤丘陵区，经果林种植开发历史由来已久，存在大量由陡坡地改造的经果林，并修建了水平阶（反坡梯田）等水土保持措施。因此在我国南方红壤丘陵区采用USLE和RUSLE模型来进行土壤侵蚀评价，会存在一定误差。刘宝元[4，5]等根据我国实际情况，对USLE模型进行修正，构建了中国水土流失方程（CSLE），该模型考虑了水土保持措施对土壤侵蚀评价影响。

本文按照水利部印发《区域水土流失动态监测技术规定（试行）》的要求，基于CSLE模型计算2019年江西省土壤侵蚀模数和土壤侵蚀强度，分析江西省土壤侵蚀现状及土地利用方式对土壤侵蚀的影响。

1 研究区概况

江西省位于北纬 24°29′14″～30°04′41″，东经 113°34′36″～118°28′58″之间。地处长江中下游南岸，东临浙江省、福建省，南连广东省，西接湖南省，北毗湖北省、安徽省。全省面积16.69万km2，属亚热带季风气候区，降雨季节性明显。地形以丘陵山地为主，地势南高北低，东、西、南三面环山，北部为鄱阳湖平原，中南部山地丘陵与河谷平原交错分布。土壤主要以红壤、黄壤为主，以红壤分布最广，占总面积的56%。由于红壤的保水保肥能力较差，透水性差，极易发生土壤侵蚀。2018年江西省水土保持公报数据显示江西省轻度以上土壤侵蚀面积为24 464.25km2，其中轻度侵蚀面积为20 736.3km2，中度侵蚀面积为2 127.57km2，强烈侵蚀面积为867.17km2，极强烈侵蚀面积为552.89km2和剧烈面积为180.32km2。江西省仍然是土壤侵蚀严重的省份之一，侵蚀治理任务依然艰巨。

2 数据与方法

2.1CSLE模型

按照水利部印发的《区域水土流失动态监测技术规定（试行）》的要求，采用刘宝元[4]等提出的中国土壤流失方程CSLE模型计算：

式中：A为土壤侵蚀模数，t/（hm2·a），表示单位面积坡面多年平均年土壤流失量；R为降雨侵蚀力因子，MJ·mm/（hm2·h·a），由水利部信息中心分发；K为土壤可蚀性因子，t·hm2·h/（hm2·MJ·mm），由水利部信息中心分发；L和S分别为坡长和坡度因子：坡长因子指其他条件一致的情况下，某种坡长的坡面土壤侵蚀量与22.13m坡长坡面土壤侵蚀量的比值[7]，坡度因子是指降雨、土壤、坡长、地表状况等条件一致时，某坡度下的坡面土壤侵蚀量与坡度为5.14°时坡面土壤侵蚀量的比值[7]；采用江西省1：50 000地形图重采样生成10m空间分辨率DEM基础上，利用符素华等[7]研发的地形因子模块完成计算；B为植被覆盖与生物措施因子：通过收集2016～2018年江西省范围内23期Landsat TM和MODIS影像，采用融合法计算得到24个半月尺度的30m空间分辨率的NDVI数据，根据像元二分模型计算植被覆盖度（FVC），分别计算各地类的B因子值；E和T因子分别为工程措施因子和耕作措施因子：根据水利部印发《区域水土流失动态监测技术规定（试行）》中各工程措施因子赋值表和耕作措施因子赋值表进行赋值。

利用ArcGIS软件对各个土壤侵蚀计算因子进行栅格叠加运算，获取土壤侵蚀模数，并根据《土壤侵蚀分类分级标准》（SL190-2007）[8]，实现土壤侵蚀强度空间分布制图。

2.2 土地利用数据

根据2019年高分1号2m分辨率卫星遥感影像，参照水利部印发《区域水土流失动态监测技术规定（试行）》中的土地利用分类系统，将土地利用类型划分为8个一级地类和25个二级地类，通过人机交互解译方法，获取2019年江西省土地利用数据。

3 结果与分析

3.1 土地利用现状

根据土地利用分类结果（见图1），统计耕地、园地、林地、草地、建设用地、交通运输用地、水域及水利设施用地和其他土地的面积和占比，表明：江西省耕地面积为32 428.17km2，占国土总面积的19.41%；园地面积为5 273.79km2，占国土总面积的3.16%；林地面积为105 623.39km2，占国土总面积的63.22%；草地面积为2 277.38km2，占国土总面积的1.36%；建设用地面积为9 843.32km2，占国土总面积的5.89%；交通运输用地面积为1 300.62km2，占国土总面积的0.78%；水域及水利设施用地面积为10 174.3km2，占国土总面积的6.09%；其他土地面积为143.03km2，占国土总面积的0.09%。

图1 江西省土地利用图

3.2 土壤侵蚀空间分布

江西省轻度以上土壤侵蚀总面积为24 151.18km2，占全省土地总面积的14.45%。其中：轻度侵蚀面积为22 022.2km2，占侵蚀总面积的91.17%；中度侵蚀面积为1 257.15km2，占侵蚀总面积的5.21%；强烈侵蚀面积为508.51km2，占侵蚀总面积的2.11%；极强烈侵蚀面积为282.11km2，占侵蚀总面积的1.17%；剧烈侵蚀面积为81.21km2，占侵蚀总面积的0.34%（见表1）。

表1 江西省土壤侵蚀面积及面积占比

图2 江西省土壤侵蚀强度空间分布图

3.2.1 各县（市、区）土壤侵蚀结果

从分县土壤侵蚀面积来看：修水县土壤侵蚀面积最大，达到1 123.81km2，占土地总面积的24.95%；其次为宁都县、遂川县、赣县和鄱阳县，土壤侵蚀面积依次为 820km2、710.11km2、705.13km2和 627.3km2；于都县、兴国县和信丰县土壤侵蚀面积也相对较大，侵蚀面积在500～600km2之间；其余县土壤侵蚀面积均在500km2以下，其中浔阳区、西湖区、青云谱区、东湖区和珠山区均为城市建成区，土壤侵蚀面积较小，侵蚀面积均在0～1km2范围内。

从分县土壤侵蚀面积占比来看：南康区土壤侵蚀面积占比最大，占总国土面积的28.15%，其次为昌江区、广昌县、修水县和定南县，土壤侵蚀面积占比依次为27.89%、27.16%、24.95%和24.88%。

从各地级市辖区统计来看（图3）：赣州市的土壤侵蚀面积、侵蚀面积占比和强烈以上侵蚀面积都为最大，分别为7 051.12km2、17.91%和298.84km2。赣州市作为江西省面积最大的地级市，下辖18个县（市、区）中有14个县（市、区）为国家级水土流失重点监测区，4个县（市、区）为省级水土流失重点监测区，土壤侵蚀治理任务艰巨。其次为上饶市，土壤侵蚀面积和强烈以上侵蚀面积均排在各市前列。

图3 各地级市土壤侵蚀面积及强烈以上侵蚀面积

3.2.2 土地利用方式对土壤侵蚀的影响

土壤侵蚀受多种因素的综合影响，土地利用类型是影响土壤侵蚀最重要的因素，土地利用方式不同对土壤侵蚀具有明显的分异效应[9]。土地利用改变了原有地表植被类型及其覆盖度和微地形，从而影响土壤侵蚀的动力和侵蚀阻力系统，在区域土壤侵蚀发展中起重要作用。将江西省土地利用现状结果与土壤侵蚀结果进行叠加分析，得到各个土地利用类型的土壤侵蚀结果（见表2和图4）。

图4 不同土地利用类型的土壤侵蚀面积占比

表2 不同土地利用类型的土壤侵蚀面积

江西省各地类侵蚀面积大小依次为：林地（19 089.21km2）>建设用地 （1 671.64km2）>耕地（1 638.13km2）>园地（1 011.67km2）>草地（666.46km2）>交通运输用地（64.42km2）>其他用地（9.65km2）；各地类侵蚀面积占该地类总面积的比例大小依次为：草地（29.26%）＞园地（19.18%）＞林地（18.07%）＞建设用地（16.98%）＞其他用地（6.75%）＞耕地（5.05%）＞交通运输用地（4.95%）。

江西省不同土地利用类型土壤侵蚀主要以轻度侵蚀为主，主要分布在耕地、园地和林地。江西省水田和水浇地多分布于地势平坦的平原地区和山谷盆地之间，且修建土坎水平梯田等水土保持措施。旱地则多分布于坡地上，水土保持措施分布较少，在暴雨的冲刷下易造成土壤侵蚀，因此江西省耕地土壤侵蚀主要以坡耕地土壤侵蚀为主。林地侵蚀以轻度侵蚀为主，轻度侵蚀面积占其土地利用面积的17.57%，中度以上侵蚀面积只占其土地利用面积的0.5%；强烈以上侵蚀面积主要集中在采矿用地，面积为503.27km2，占强烈以上侵蚀总面积的57.73%。由于采矿用地在开采和生产建设过程中对地表造成极大的生态破坏，且缺乏天然植被保护和有效的水土保持措施，因此极易造成土壤侵蚀。

4 结论

（1）2019年江西省轻度以上土壤侵蚀总面积为24 151.18km2，与2018年江西省水土保持公报数据相比，全省轻度以上侵蚀面积减少313.07km2，中度以上侵蚀面积减少1 598.97km2，水土流失状况持续好转，水土流失实现面积和强度“双下降”。

（2）江西省土壤侵蚀以轻度侵蚀为主，占总侵蚀面积的91.17%，主要分布在耕地、园地和林地，强烈以上侵蚀主要分布在采矿用地。

（3）草地占全省国土面积的1.36%，其中草地侵蚀面积666.46km2，占草地面积的29.26%；园地占全省国土面积的3.16%，其中园地侵蚀面积1 011.67km2，占园地面积的19.18%；林地占全省国土面积的63.22%，其中林地侵蚀面积19 089.21km2，占林地面积的18.07%，以轻度侵蚀为主。