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摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 33 卷 第 10 期摇 摇 2013 年 5 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
福建长汀水土保持专题
福建省长汀县水土流失区的时空变化研究———“福建长汀水土保持冶专题序言 徐涵秋 (2945)………………
福建省长汀县河田盆地区近 35 年来地表裸土变化的遥感时空分析 徐涵秋 (2946)……………………………
福建省长汀县河田水土流失区植被覆盖度变化及其热环境效应 徐涵秋,何摇 慧,黄绍霖 (2954)……………
红壤侵蚀地马尾松林恢复后土壤有机碳库动态 何圣嘉,谢锦升,曾宏达,等 (2964)……………………………
基于 RUSLE的福建省长汀县河田盆地区土壤侵蚀定量研究 杨冉冉,徐涵秋,林摇 娜,等 (2974)……………
南方红壤水土流失区土地利用动态变化———以长汀河田盆地区为例 林摇 娜,徐涵秋,何摇 慧 (2983)………
亚热带地区马尾松林碳储量的遥感估算———以长汀河田盆地为例 黄绍霖,徐涵秋,林摇 娜,等 (2992)………
南方红壤侵蚀区土壤肥力质量的突变———以福建省长汀县为例 陈志强,陈志彪 (3002)………………………
前沿理论与学科综述
土壤有机质转化及 CO2 释放的温度效应研究进展 沈征涛,施摇 斌,王宝军,等 (3011)………………………
湖泊蓝藻水华发生机理研究进展 马健荣,邓建明,秦伯强,等 (3020)……………………………………………
个体与基础生态
岩溶区不同植被下土壤水溶解无机碳含量及其稳定碳同位素组成特征
梁摇 轩,汪智军,袁道先,等 (3031)
…………………………………………
……………………………………………………………………………
黄脊雷蓖蝗越冬卵的滞育发育特性 朱道弘,陈艳艳,赵摇 琴 (3039)……………………………………………
香港巨牡蛎与长牡蛎种间配子兼容性 张跃环,王昭萍,闫喜武,等 (3047)………………………………………
种群、群落和生态系统
西藏珠穆朗玛峰国家级自然保护区鸟类群落结构与多样性 王摇 斌,彭波涌,李晶晶,等 (3056)………………
采伐对长白山阔叶红松林生态系统碳密度的影响 齐摇 麟,于大炮,周旺明,等 (3065)…………………………
胶州湾近岸浅水区鱼类群落结构及多样性 徐宾铎,曾慧慧,薛摇 莹,等 (3074)…………………………………
黄河口盐地碱蓬湿地土壤鄄植物系统重金属污染评价 王耀平,白军红,肖摇 蓉,等 (3083)……………………
不同起始状态对草原群落恢复演替的影响 杨摇 晨,王摇 炜,汪诗平,等 (3092)…………………………………
施肥梯度对高寒草甸群落结构、功能和土壤质量的影响 王长庭,王根绪,刘摇 伟,等 (3103)…………………
高寒退化草地狼毒种群株丛间格局控制机理 高福元,赵成章 (3114)……………………………………………
藏东南色季拉山西坡土壤有机碳库研究 马和平,郭其强,刘合满,等 (3122)……………………………………
灵石山不同海拔米槠林优势种叶片 啄13C值与叶属性因子的相关性 王英姿 (3129)……………………………
西门岛人工秋茄林恢复对大型底栖生物的影响 黄摇 丽,陈少波,仇建标,等 (3138)……………………………
喀斯特峰丛洼地土壤剖面微生物特性对植被和坡位的响应 冯书珍,苏以荣,秦新民,等 (3148)………………
青藏高原高寒草甸植被特征与温度、水分因子关系 徐满厚,薛摇 娴 (3158)……………………………………
景观、区域和全球生态
近 60 年挠力河流域生态系统服务价值时空变化 赵摇 亮,刘吉平,田学智 (3169)………………………………
基于系统动力学的雏菊世界模型气候控制敏感性分析 陈海滨,唐海萍 (3177)…………………………………
资源与产业生态
主要气候因子对麦棉两熟棉花产量的影响 韩迎春,王国平,范正义,等 (3185)…………………………………
低覆盖度行带式固沙林对土壤及植被的修复效应 姜丽娜,杨文斌,卢摇 琦,等 (3192)…………………………
不同土地利用方式土下岩溶溶蚀速率及影响因素 蓝家程,傅瓦利,彭景涛,等 (3205)…………………………
农地保护的外部效益测算———选择实验法在武汉市的应用 陈摇 竹,鞠登平,张安录 (3213)…………………
研究简报
温度、投饵频次对白色霞水母无性繁殖与螅状体生长的影响 孙摇 明,董摇 婧,柴摇 雨,等 (3222)……………
内蒙古达赉湖西岸地区大鵟巢穴特征和巢址选择 张洪海,王摇 明,陈摇 磊,等 (3233)…………………………
红外相机技术在鼠类密度估算中的应用 章书声,鲍毅新,王艳妮,等 (3241)……………………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*304*zh*P* ￥ 90郾 00*1510*33*
室室室室室室室室室室室室室室
2013鄄05
封面图说: 色季拉山的长苞冷杉和高山杜鹃林———色季拉山高海拔处的植被主要有长苞冷杉、林芝云杉和高山杜鹃等,再高海
拔地区则分布有高山灌丛、草甸等。 长苞冷杉为我国特有种,属松科常绿乔木,分布于西藏东南部高山地带。 树高
可达 40m,树皮暗褐色,针叶较短;其球果圆柱形,直立。 长苞冷杉的形态独特,与分布区内多种冷杉有密切的亲缘
关系,和云杉、杜鹃的分布也彼此交叠。 随着色季拉山体海拔的升高,区域气候对于山地土壤从黄壤至棕色森林土、
直至高山草甸土的完整发育,以及对森林生态系统类型的形成都产生直接而深刻的影响。
彩图及图说提供: 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 33 卷第 10 期
2013 年 5 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 33,No. 10
May,2013
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:教育部创新团队项目(IRT0960)
收稿日期:2012鄄05鄄13; 摇 摇 修订日期:2012鄄09鄄25
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: hxu@ fzu. edu. cn
DOI: 10. 5846 / stxb201205130701
杨冉冉,徐涵秋,林娜,何慧,曾宏达.基于 RUSLE的福建省长汀县河田盆地区土壤侵蚀定量研究.生态学报,2013,33(10):2974鄄2982.
Yang R R, Xu H Q, Lin N, He H, Zeng H D. RUSLE鄄based quantitative study on the soil erosion of the Hetian basin area in County Changting, Fujian
Province, China. Acta Ecologica Sinica,2013,33(10):2974鄄2982.
基于 RUSLE的福建省长汀县河田盆地区
土壤侵蚀定量研究
杨冉冉1,徐涵秋1,*,林摇 娜1,何摇 慧1,曾宏达1,2
(1. 福州大学环境与资源学院,福州大学遥感信息工程研究所,福建省水土流失遥感监测评估与灾害防治重点实验室, 福州摇 350108;
2. 福建师范大学地理科学学院,福州摇 350007)
摘要:以 RS、GIS和 RUSLE模型为主要技术,选取典型的土壤侵蚀区福建省长汀县河田盆地区为研究区,通过对模型因子的合
理选择,估算了该地区 1988 年、1998 年和 2010 年的土壤侵蚀量,实现土壤侵蚀状况的定量评价和动态监测。 结果表明:在
1988 年至 2010 年期间,研究区土壤侵蚀状况得到明显改善,平均土壤侵蚀模数由 4259. 11 t·km-2·a-1 下降为 1280. 09 t·km-2·a-1,
年侵蚀量由 252. 42 万 t下降至 75. 87 万 t;中度及其以上侵蚀面积由 176 km2 减少至 62. 69 km2,微度侵蚀面积由 225. 85 km2增
加至 358. 9 km2。 研究结果说明近 22 年来针对长汀河田盆地区土壤侵蚀的治理所采取的措施是卓有成效的。 长汀河田盆地区
水土流失进一步重点治理的区域应集中在盆地中心及其西北部等地区的高程低于 400 m、植被覆盖度为 20%—50%的地区。
关键词:遥感;地理信息系统;RUSLE;水土流失;长汀
RUSLE鄄based quantitative study on the soil erosion of the Hetian basin area in
County Changting, Fujian Province, China
YANG Ranran1, XU Hanqiu1,*, LIN Na1, HE Hui1, ZENG Hongda1,2
1 College of Environment and Resources, Fuzhou University; Institute of Remote Sensing Information Engineering, Fuzhou University; Fujian Provincial Key
Laboratory of Remote Sensing of Soil Erosion and Disaster Protection, Fuzhou University, Fuzhou 350108, China
2 College of Geographical Science, Fujian Normal University, Fuzhou 350007, China
Abstract: The Revised Universal Soil Loss Equation (RUSLE), supported by remote sensing and geographical information
system techniques, was used to quantitatively estimate the soil erosion amount of the Hetian basin area of County Chanting
in Fujian province, southeastern China. The Hetian area is a typical reddish soil erosion area in South China, and thus is
selected as a study area. We evaluated the soil erosion intensity of the area in the years of 1988, 1998 and 2010,
respectively,using the RUSLE but with the factors more suitable for the study area. The RUSLE is expressed as A = R·K
·LS · C · P, where A is the annual mean soil erosion modulus, R is the rainfall erosivity factor, K is the soil erodibility
factor, LS is the combined slope length and slope steepness factor, C is the vegetation cover management factor, and P is
the soil and water conservation support practice factor. The R factor was calculated using the monthly rainfall of 1988,
1998, and 2010, and the results were 332. 12, 296. 40, and 345. 14, respectively. According to the soil type map and the
K values assigned to the corresponding soil types, we acquired the K grid surface. For the LS factor, we obtained it from a
30m digital elevation model (DEM) of the study area and created the LS grid surface using the ArcGIS. To obtain the C
surface, we firstly calculated the vegetation fraction cover from three Landsat TM images of the study years, and then
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evaluated the C value. The P factor was determined based on land use types. Similar to the K factor, we assigned different
P values to the corresponding land use types, and obtained the P surface for the three study years. Besides, all the factors
were converted from English units to metric units, and to GRID format in the same coordinate system of WGS84. By
overlaying all the six RUSLE factors described above, we generated the resultant map of estimated soil loss amount for the
study area in each study year. The field verification indicated that the accuracy of the estimation could be as high as
86郾 51% . Results showed that during the period from 1988 to 2010, the soil erosion in the Hetian basin area was reduced
greatly. The average erosion modulus decreases from 4259. 11 t·km-2·a-1 in 1988 to 1280. 09 t·km-2·a-1 in 2010, and the
corresponding annual soil loss amount also decreases from 2. 5242 million tons per year to 0. 7587 million tons per year.
Moreover, the cover area of moderate鄄 to severe鄄erosion grades declines from 176 to 62. 69 km2, while the weak鄄erosion area
increases from 225. 85 to 358. 9 km2 in the same period. These findings indicate that the treatment of soil erosion in the
Hetian basin area and the protection of local ecological environment are quite successful. Further control of the soil loss in
the area should focus on the center and northwest basin areas, particular in the areas with elevation below 400m and
vegetation fraction cover between 20% and 50% .
Key Words: remote sensing; geographic information system; RUSLE; soil erosion; Changting
土壤侵蚀及其引发的一系列生态环境问题,包括土地资源减少、旱涝灾害加剧、水体污染加重等,正严重
威胁着人类的生存和发展,成为世界各国普遍关注的热点问题之一。 因此,针对土壤侵蚀的研究也一直在进
行着,尤其是 20 世纪 90 年代以来,RS和 GIS技术的迅速发展为土壤侵蚀的定量化提供了有力工具。 土壤侵
蚀定量评价方法主要以土壤侵蚀评价模型为核心,国内外学者通过对土壤侵蚀规律进行的大量研究,在建立
土壤侵蚀模型方面取得了丰硕的成果[1]。 其中,最为著名、应用最为广泛的是美国于 20 世纪 60 年代初开发
的通用土壤侵蚀方程(USLE)及其后改进版的通用土壤侵蚀方程(RUSLE) [2]。 Nyakatawa 等人在美国阿拉巴
马州的农业试验站,应用 RUSLE模型定量估算并比较分析了不同水土保持措施下的土壤侵蚀量,得出了作物
覆盖对降低土壤侵蚀起着关键性作用的结论[3];Terranova 等人采用 RUSLE 和 GIS 定量分析评价了位于地中
海的 Calabria地区的土壤侵蚀状况,为当地政府及规划部门提供了决策依据[4];Park等人依据 RUSLE 的原理
对韩国境内流域 20a间的土壤侵蚀状况进行风险评估,发现其年均土壤侵蚀模数逐渐增加,并且到 2020 年将
会进一步增大[5];Marcus等成功地在实验室内模拟径流实验,并顺利求解出 RUSLE 模型各因子参数,计算了
土壤侵蚀量,从而证明了传统的野外径流实验也可在室内模拟进行[6]。 在我国,学者们根据各地区实际情况
对 USLE / RUSLE进行了相应的修正和改进。 卜兆宏等研究了水土流失定量遥感方法的新进展,并在太湖流
域建立了可供长期使用的水土流失定量遥感监测系统[7];章文波、刘宝元结合我国水土保持现状,提出新的
中国土壤流失方程(CSLE),但只能应用于坡面或田间土壤侵蚀预报[8];方刚清、阮伏水、周伏建、黄炎和等也
都根据福建地区的实地情况,对 RUSLE 模型中的有关因子做出相应调整,使其更适合于福建土壤侵蚀的
计算[9鄄11]。
福建省长汀县的河田镇一带,是闻名全国的典型南方丘陵红壤侵蚀区。 各级政府和当地人民一直为其治
理进行着不懈的努力。 因此,对于长汀河田地区的土壤侵蚀状况进行动态监测和评价具有重要的意义。 本次
研究对河田盆地区 1988—2010 年间的土壤侵蚀状况进行了定量估算和评价,以期为该地区水土流失的进一
步治理提供科学的决策依据。
1摇 研究方法
1. 1摇 研究区概况
福建省长汀县河田盆地[12]位于福建省西部,东经 116毅18忆—116毅32忆,北纬 25毅35忆—25毅44忆,气候类型属亚
热带季风气候,灾害性天气较多,年平均气温 18. 3 益,年降水量 1500 mm;研究区植被主要为马尾松林,土壤
类型以花岗岩风化而成的酸性红壤为主,抗侵蚀能力较差,极易发生水力侵蚀。 本次的研究区主要包括河田
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盆地及其周边地区,面积 533. 4 km2(图 1)。
图 1摇 长汀县 2010 年 Landsat遥感影像和研究区位置图(RGB:321)
Fig. 1摇 2010 Landsat image of County Changting and the location of the study area (RGB: 321)
1. 2摇 RUSLE模型
RUSLE方程定义为[13鄄14]:
A = R·K·LS · C · P (1)
式中,A表示年均土壤侵蚀量,R为降雨侵蚀力因子,K为土壤可侵蚀性因子, LS为坡度坡长因子,C为作物管
理因子,P为水土保持措施因子。
本文采用的数据有:经过几何精校正和配准的 1988 年、1998 年和 2010 年的 Landsat TM影像及其对应的
土地利用分类影像图,1颐5 万土壤类型图,DEM和 1985 年至 2010 年的月降雨量数据。 主要借助遥感软件 ER
Mapper和 ArcGIS,分别计算出公式中的各因子值,并将各因子统一为 WGS84 坐标系统下的 GRID图层,然后
根据 RUSLE的形式,将各因子相乘,获得河田盆地及其周边地区的土壤侵蚀强度等级数据和图件。
1. 3摇 RUSLE各因子值的确定
1. 3. 1摇 降雨侵蚀力因子 R值的估算
降雨侵蚀力因子 R值反映的是降雨引起土壤侵蚀的潜在能力,它是降雨物理特征的函数,难以直接测
定。 因此,各种估算 R 的方法也就应运而生[10鄄11]。 本文应用周伏建等提出的适用于福建地区的简便算法来
求解 R值[10]:
R =移
12
i = 1
- 1. 5527 + 0. 1792pi (2)
式中, pi 为月降雨量。 根据长汀气象站 1985—2010 年的逐月降雨量数据,计算出研究区 1988、1998、2010 年
的 R值,分别为 332. 12、296. 40、345. 14。
1. 3. 2摇 土壤可侵蚀性因子 K的获取
K因子用来表征土壤被降雨侵蚀力分离、冲蚀及搬运的难易程度,即土壤的抗侵蚀特性。 抗侵蚀能力强
的土壤 K值低,反之则高。 其取值与土壤颗粒大小、结构以及有机质含量等密切相关。 Sharply 和 Williams把
土壤可侵蚀性因子 K的计算公式发展为[15]:
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摇 摇 K = {0. 2 + 0. 3exp[ - 0. 0256SAN(1 - SIL / 100)]}·[ SIL
CLA + SIL
] 0. 3·
[1. 0 - 0. 25c
c + exp(3. 72 - 2. 95c)
]·[1. 0 -
0. 7SN1
SN1 + exp( - 5. 51 + 22. 9SN1)
] (3)
式中,SAN为砂粒含量(% ),SIL 为粉砂含量(% ),CLA 为粘粒含量(% ), c 为有机碳含量(% ),SN1 = 1 -
SAN / 100。
方纲清、阮伏水等依据上述原理求得福建省主要土壤类型的 K 值[9]。 本文根据研究区土壤类型图及相
关文献得出以下 K值[9,16鄄17]:渗育水稻土 0. 2447、潴育水稻土 0. 3391、潜育水稻土 0. 212、漂白型水稻土 0. 2、
渐沙土 0. 223、紫色土 0. 2131、红泥土 0. 255、山地草甸土 0. 2440、黄壤 0. 228、黄红壤 0. 2303、粗骨性红壤
0郾 2549、硅铝质红壤 0. 1711、硅质红壤 0. 1961、硅铝铁质红壤 0. 2546、侵蚀红壤 0. 2708、水 0。 然后将以上 K
值赋给已有的土壤类型图,生成 K值因子图层。
1. 3. 3摇 坡度坡长因子 LS的获取
坡长 L和坡度 S因子反映了地形地貌对土壤侵蚀的影响,通常为侵蚀动力的加速因子。 RUSLE 中采用
的坡长因子计算公式为[18]:
L = (姿 / 22. 1) 琢 (4)
琢 = 茁 / (茁 + 1) (5)
茁 = (sin兹 / 0. 0896) / [3. 0(sin兹) 0. 8 + 0. 56] (6)
RUSLE模型中推荐计算 S因子的公式为[19]:
S =
10. 8sin兹 + 0. 03,兹 < 5 毅
16. 8sin兹 - 0. 50,兹 叟5{ 毅 (7)
式中,22. 1 是 RUSLE标准小区的坡长,单位为米, 琢是坡长指数, 姿是水平投影坡长, 茁代表细沟侵蚀与细沟
间侵蚀的比率, 兹是坡度。
Hickey和 Van Remortel根据上述算法,用 AML和 C++语言编制了自动提取 LS 因子的程序[20鄄21],并提供
于个人网页上。 本文根据该程序提取了 LS因子,并生成了相关图层。
1. 3. 4摇 植被覆盖与管理因子 C的确定
植被覆盖与管理因子 C 是指在相同的土壤、坡度和降雨条件下,某一特定作物或植被情况下的土壤流失
量与耕种过后连续休闲土地的土壤流失量的比值[13],它对土壤侵蚀起着抑制作用。 本次研究采用蔡崇法等
的方法[22],即根据植被覆盖与管理因子 C与植被覆盖度 c的关系公式进行 C值的估算,其值介于 0—1之间。
具体过程如下:
(1) 求解植被覆盖度 c [23]
c =
NDVI - NDVImin
NDVImax - NDVI
æ
è
ç
ö
ø
÷
min
2
(8)
式中,NDVI为象元归一化植被指数值,NDVImax 为最大值,即纯植被像元的 NDVI 值,NDVImin 为最小值,即全
裸土象元的 NDVI值。
(2) 解算植被覆盖与管理因子 C[22]
C = 0. 6508 - 0. 3436lgc (9)
当植被覆盖度大于等于 78. 3%时,基本不会发生土壤侵蚀,故 C 值设为 0;当植被覆盖度为 0 时,土壤侵
蚀量最大,C值设为于 1[22]。 当植被覆盖度介于 0 到 78. 3%之间时,可将植被覆盖度进行如上式的转换运算,
最终得到 3 个时相的植被覆盖和管理因子图。
1. 3. 5摇 水土保持措施因子 P的确定
水土保持措施因子 P是指特定水土保持措施下的土壤流失量与相应未实施该措施的顺坡种植时的土壤
流失量之比值[13],它是侵蚀动力的抑制因子,起着保持水土的作用。 P值范围为 0—1,其值越小,表示水土保
7792摇 10 期 摇 摇 摇 杨冉冉摇 等:基于 RUSLE的福建省长汀县河田盆地区土壤侵蚀定量研究 摇
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持措施对土壤侵蚀的抑制作用越明显;等于 0,说明不发生土壤侵蚀;等于 1,表明未采取任何措施或抑制作用
完全失效。 已有研究中经常采用土地利用类型赋值的方法来确定 P 值。 本文参考已有的相关研究结
果[17,22,24鄄26]来确定研究区不同土地利用类型的 P值:水田 0. 01、阔叶林 0. 2、针叶林 0. 4、竹林 0. 4、草 0. 7、建
筑用地 1、裸地 1、沙地 1、水体 0,并将其分别赋给 3 个年份的土地利用图,得到相应的 P 值因子图。
1. 4摇 土壤侵蚀量的计算
将上述获取的各因子图层导入 ArcGIS中,并转换为栅格大小均为 30 m伊30 m的 GRID数据,应用软件的
相关功能,将各因子图进行连乘;由于 RUSLE 模型的单位是英制,所以将其乘以 224. 2 转换为公制单位
t·km-2·a-1,得到各像元的土壤流失量。 根据土壤侵蚀的试验结果,参考中国水利部 2007 年制定的《土壤侵蚀
分类分级标准》 [27],将研究区的土壤侵蚀强度等级划分为 6 个等级,制作出研究区 1988、1998 和 2010 年的土
壤侵蚀强度等级分布图(图 2)。
图 2摇 三时相土壤侵蚀强度等级分布图
Fig. 2摇 The distribution map of soil erosion intensity in three time phases
1. 5摇 精度验证
于 2010 年 11 月在河田一带进行野外实地验证,共验证了 126 个点,将其按图 2 划分的 6 个侵蚀等级归
类,然后与 2010 年 RUSLE模型计算结果的分类等级进行对比验证;其中分类等级一致的有 109 个点,不一致
的有 17 个点,得出实验的总精度为 86. 51% 。
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2摇 结果与讨论
2. 1摇 研究区 1998—2010 年土壤侵蚀及其变化
摇 摇 在计算出各像元的土壤侵蚀量和土壤侵蚀等级图后,对上述各图层进行相关的统计分析。 结果表明,在
1988 年至 2010 年的 22 年间,年均侵蚀模数由 1988 年的 4259. 11 t·km-2·a-1 分别下降至 1998 年的 2067. 02
t·km-2·a-1 和 2010 年的 1280. 09 t·km-2·a-1;相应地,年侵蚀量也从 252. 42 万 t分别降为 122. 5 万 t、75. 87 万
t,这说明自 20 世纪 80 年代开始对长汀河田土壤侵蚀的治理已取得明显成效,土壤侵蚀状况逐渐减轻。 从不
同侵蚀等级的变换来看(表 1):自 1988 年至 2010 年,中度及其以上侵蚀面积总共减少了 113. 31 km2,剧烈侵
蚀等级面积减少了 34. 55 km2,微度侵蚀面积则增加了 133. 05 km2;尤其是在 1998 年至 2010 年的后 12a 间,
微度土壤侵蚀的面积增幅达 115. 47 km2,土壤侵蚀状况的好转程度尤为明显。 这表明自 2000 年开始新一轮
的大规模治理以来,当地的土壤侵蚀强度得以显著降低。
表 1摇 研究区各年份的侵蚀强度等级及其面积
Table 1摇 Soil erosion intensity grades and their cover area in the study area
侵蚀等级
Erosion grade
平均侵蚀模数
Average erosion
modulus
/ ( t·km-2·a-1)
1988
面积 / km2
Area
比例 / %
Percentage
1998
面积 / km2
Area
比例 / %
Percentage
2010
面积 / km2
Area
比例 / %
Percentage
微度 Weak <500 225. 85 42. 34 243. 43 45. 64 358. 9 67. 29
轻度 Slight 500—2500 131. 55 24. 66 166. 77 31. 27 111. 81 20. 96
中度 Moderate 2500—5000 62. 61 11. 74 62. 3 11. 68 31. 04 5. 82
强烈 Intense 5000—8000 34. 69 6. 5 28. 83 5. 41 13. 2 2. 47
极强烈 Extremely intense 8000—15000 36. 52 6. 85 22. 16 4. 15 10. 82 2. 03
剧烈 Severe >15000 42. 18 7. 91 9. 91 1. 86 7. 63 1. 43
另外,对 3 个时相的不同土壤侵蚀等级进行两两对比,并做出相应的转移矩阵。 限于篇幅,本文只列出
1988 年至 2010 年的转移矩阵(表 2),从中可以看出:1988—2010 年间,各侵蚀等级均有不同程度的转移;其
中,1988 年中度及以上侵蚀等级中共有 131. 9 km2 分别转化为 2010 年的微度侵蚀等级(66. 38 km2)和轻度侵
蚀等级(65. 52 km2);这种大面积的由强转弱转移,说明该地区土壤侵蚀得到有效遏制。 但也看出,在 2010 年
剧烈侵蚀等级的 7. 63 km2 中有 4. 7 km2 是由 1988 年非剧烈侵蚀的等级转化而来的,反映出这 22a 间土壤侵
蚀状况在总体得到改善的同时,也存在着局部加剧的情况。
表 2摇 1988—2010 年不同侵蚀等级面积转移矩阵 / km2
Table 2摇 Conversion matrix of different erosion grades from 1988 to 2010
1988
2010 / km2
微度
Weak
轻度
Slight
中度
Moderate
强烈
Intense
极强烈
Extremely
intense
剧烈
Severe
1988 年总计
Total in 1988
微度 Weak 203. 17 14. 69 3. 78 1. 77 1. 38 1. 06 225. 85
轻度 Slight 89. 35 31. 6 5. 64 2. 07 1. 78 1. 11 131. 55
中度 Moderate 32. 31 21. 11 5. 03 1. 85 1. 28 1. 03 62. 61
强烈 Intense 14. 6 13. 27 3. 75 1. 5 0. 97 0. 6 34. 69
极强烈 Extremely intense 11. 66 15. 45 4. 72 2. 1 1. 69 0. 9 36. 52
剧烈 Severe 7. 82 15. 7 8. 12 3. 9 3. 72 2. 93 42. 18
2010 年总计 Total in 2010 358. 9 111. 81 31. 04 13. 2 10. 82 7. 63 533. 4
2. 2摇 土壤侵蚀的空间分布特征
将研究区的 DEM划分为 4 个海拔高程带:<400 m、400—600 m、600—800 m、>800 m,并分别与三时相的
土壤侵蚀模数图层进行叠加,利用 ArcGIS的空间分析功能进行计算得出:<400 m高程带的平均侵蚀模数、侵
9792摇 10 期 摇 摇 摇 杨冉冉摇 等:基于 RUSLE的福建省长汀县河田盆地区土壤侵蚀定量研究 摇
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蚀面积及侵蚀量均为最大。 这表明<400 m高程带是该区发生土壤侵蚀的主要区域。
进一步将 3 个年份的植被覆盖度图层按植被覆盖度大小划分为四级: < 20% 、20%—50% 、50%—
80% 、>80% ,然后分别与三时相的土壤侵蚀模数图层进行叠加。 经统计分析得知:侵蚀量最大的区域在 1988
年集中在植被覆盖度<20%的地区;而到了 1998 年和 2010 年,侵蚀量最大的区域则集中在植被覆盖度介于
20%—50%的区域,分别占对应年份侵蚀总量的 71. 78%和 48. 22% 。
为了找出今后该区水土流失治理的重点区域,进一步将以上空间分析找出的严重水土流失区进行叠加,
即将 2010 年<400 m高程带、植被覆盖度为 20%—50% 、土壤侵蚀度等级为强度及其以上的 3 个图层进行叠
加,找出三者的共同区域,这些区域就是该区今后水土流失应重点治理的区域(图 3)。
摇 图 3摇 研究区 2010 年严重水土流失区(黑色图斑代表严重水土流
失区)
Fig. 3摇 Distributions of the serious soil loss areas in the study area
in 2010
以上根据最新的 2010 年数据确定的重点水土流失
治理区域表明,该区的水土流失主要发生在高程在 400
m以下的地区。 其原因是由于这一地区多为盆地中的
河流沿岸区,是人类活动的密集区。 人类的各种生活生
产活动、长期存在的林权纠纷、大规模的滥砍滥伐、火烧
山等[28],都给这一区域的自然植被带来了很大的破坏,
因此这一区域的植被覆盖率低、土壤裸露,抗蚀能力差;
加上区域降雨量大,暴雨冲击多,导致该区域成为最严
重的水土流失区。 显然,尽量减少人类活动的破坏,有
效提高区域植被覆盖度,是该区今后治理水土流失的重
要举措。
3摇 结论
(1) 利用 RUSLE模型,结合 RS、GIS 技术,可以有
效地对长汀河田地区的土壤侵蚀状况进行定量评价和
分析。 研究的关键在于各模型因子的算法选取及模型
参数的“本地化冶。 本文结合研究区的实际情况,经过
比较分析,从诸多因子算法中选定了较适合于长汀河田
地区的计算方法。 经野外实测验证,计算精度达
86郾 51% 。 说明实验方法合理可行。
(2) 长汀河田地区的土壤侵蚀状况在 1988—2010 年的 22a 间得到显著改善,表现在土壤平均侵蚀模数
大幅下降,中度及其以上侵蚀面积显著减少。 尤其是自 1998 至 2010 年的后 12a 间,土壤侵蚀由强转弱的程
度更为明显。
(3) 土壤侵蚀强度的空间分析表明,研究区内<400 m高程带和植被覆盖度为 20%—50%的地区,是发生
严重土壤侵蚀的主要区域,是今后水土流失治理的重点区域。 针对高程<400 m 的地区,可继续实施封禁措
施;对于植被覆盖度为 20%—50%的地区,进一步执行退耕还林和低效林改造,有效提高植被覆盖度。
(4) 研究区的土壤侵蚀状况总体上呈良性转化趋势,但是自 1988 年到 2010 年仍有小面积的非剧烈侵蚀
强度转向剧烈侵蚀,存在着“整体好转,局部加剧冶的现象,说明该地区的治理工作仍处于关键性阶段。
致谢:刘智才、王琳、黄绍霖、陈文惠、张清林和陈淑桂等同志参加了野外调查工作,特此致谢。
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2892 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 33,No. 10 May,2013(Semimonthly)
CONTENTS
Special Topics in Soil and Water Conservation of County Changting, Fujian Province
Spatiotemporal dynamics of the bare soil cover in the Hetian basinal area of County Changting, China, during the past 35 years
XU Hanqiu (2946)
……
……………………………………………………………………………………………………………………
Analysis of fractional vegetation cover change and its impact on thermal environment in the Hetian basinal area of County Chang鄄
ting,Fujian Province, China XU Hanqiu, HE Hui, HUANG Shaolin (2954)……………………………………………………
Dynamic of soil organic carbon pool after restoration of Pinus massoniana in eroded red soil area
HE Shengjia, XIE Jinsheng, ZENG Hongda, et al (2964)
……………………………………
…………………………………………………………………………
RUSLE鄄based quantitative study on the soil erosion of the Hetian basin area in County Changting, Fujian Province, China
YANG Ranran, XU Hanqiu, LIN Na, et al (2974)
…………
…………………………………………………………………………………
Land use changes in a reddish soil erosion region of Southern China: Hetian Basin, County Changting
LIN Na, XU Hanqiu, HE Hui (2983)
………………………………
………………………………………………………………………………………………
Remote鄄sensing estimate of the carbon storage of subtropical Pinus massoniana forest in the Hetian Basin of County Changting,
China HUANG Shaolin, XU Hanqiu, LIN Na, et al (2992)………………………………………………………………………
Mutation of soil fertility quality in the red eroded area of southern China:A case study in Changting County, Fujian Province
CHEN Zhiqiang, CHEN Zhibiao (3002)
………
……………………………………………………………………………………………
Frontiers and Comprehensive Review
The temperature dependence of soil organic matter decomposition and CO2 efflux: a review
SHEN Zhengtao,SHI Bin,WANG Baojun,et al (3011)
……………………………………………
……………………………………………………………………………
Progress and prospects on cyanobacteria bloom鄄forming mechanism in lakes
MA Jianrong, DENG Jianming, QIN Boqiang,et al (3020)
……………………………………………………………
…………………………………………………………………………
Autecology & Fundamentals
Characteristics of concentrations and carbon isotope compositions of dissolved inorganic carbon in soil water under varying vegeta鄄
tionsin karst watershed LIANG Xuan, WANG Zhijun, YUAN Daoxian, et al (3031)……………………………………………
The traits of diapause development of overwinter eggs in Rammeacris kiangsu Tsai (Orthoptera: Arcypteridae)
ZHU Daohong, CHEN Yanyan, ZHAO Qin (3039)
………………………
…………………………………………………………………………………
Analysis of gamete compatibility between Crassostrea hongkongensis and C. gigas
ZHANG Yuehuan, WANG Zhaoping, YAN Xiwu, et al (3047)
………………………………………………………
……………………………………………………………………
Population, Community and Ecosystem
Avifaunal community structure and species diversity in the Mt. Qomolangma National Nature Reserve, Tibet, China
WANG Bin,PENG Boyong,LI Jingjing,et al (3056)
…………………
………………………………………………………………………………
Impact of logging on carbon density of broadleaved鄄Korean pine mixed forests on Changbai Mountains
QI Lin, YU Dapao, ZHOU Wangming,et al (3065)
………………………………
………………………………………………………………………………
Community structure and species diversity of fish assemblage in the coastal waters of Jiaozhou Bay
XU Binduo, ZENG Huihui, XUE Ying, et al (3074)
……………………………………
………………………………………………………………………………
Assessment of heavy metal contamination in the soil鄄plant system of the Suaeda salsa wetland in the Yellow River Estuary
WANG Yaoping, BAI Junhong, XIAO Rong, et al (3083)
…………
…………………………………………………………………………
The effects of different original state on grassland community restoration succession
YANG Chen, WANG Wei, WANG Shiping, et al (3092)
……………………………………………………
…………………………………………………………………………
Effects of fertilization gradients on plant community structure and soil characteristics in alpine meadow
WANG Changting, WANG Genxu, LIU Wei, et al (3103)
………………………………
…………………………………………………………………………
Pattern鄄controlling mechanics of different age classes of Stellera chamaejasme population in degraded alpine grassland
GAO Fuyuan,ZHAO Chengzhang (3114)
………………
……………………………………………………………………………………………
Soil organic carbon pool at the western side of the sygera mountains, southeast Tibet, China
MA Heping,GUO Qiqiang,LIU Heman,et al (3122)
…………………………………………
………………………………………………………………………………
Correlation between foliar 啄13C and foliar trait factors of dominant species in Castanopsis carlessii forests in Lingshishan National
Forest Park WANG Yingzi (3129)…………………………………………………………………………………………………
Influences of artificial Kandelia obovata mangrove forest rehabilitation on the macrobenthos in Ximen Island
HUANG Li, CHEN Shaobo, CHOU Jianbiao, et al (3138)
…………………………
…………………………………………………………………………
Responses of soil microbial properties in soil profile to typical vegetation pattern and slope in karst鄄cluster depression area
FENG Shuzhen, SU Yirong, QIN Xinmin, et al (3148)
…………
……………………………………………………………………………
Correlation among vegetation characteristics, temperature and moisture of alpine meadow in the Qinghai鄄Tibetan Plateau
XU Manhou, XUE Xian (3158)
……………
……………………………………………………………………………………………………
Landscape, Regional and Global Ecology
The temporal and spatial variation of the value of ecosystem services of the Naoli River Basin ecosystem during the last 60 years
ZHAO Liang, LIU Jiping, TIAN Xuezhi (3169)
……
……………………………………………………………………………………
Sensitivity analysis of climate control in the Daisyworld model based on system dynamics CHEN Haibin,TANG Haiping (3177)……
Resource and Industrial Ecology
Analysis of key climatic factors influencing on seed cotton yield in cotton鄄wheat double cropping
HAN Yingchun,WAN Guoping,FAN Zhengyi,et al (3185)
………………………………………
…………………………………………………………………………
The effect of low鄄covered sand鄄fixing forest belts on restoration of the soil and vegetation
JIANG Lina, YANG Wenbin, LU Qi,et al (3192)
………………………………………………
…………………………………………………………………………………
Dissolution rate under soil in karst areas and the influencing factors of different land use patterns
LAN Jiacheng, FU Wali, PENG Jingtao, et al (3205)
……………………………………
……………………………………………………………………………
Measuring external benefits of agricultural land preservation: an application of choice experiment in Wuhan, China
CHEN Zhu, JU Dengping, ZHANG Anlu (3213)
…………………
……………………………………………………………………………………
Research Notes
Effect of temperature and feeding frequency on asexual reproduction and polyp growth of the scyphozoan Cyanea nozakii Kishinouye
SUN Ming, DONG Jing, CHAI Yu, LI Yulong (3222)……………………………………………………………………………
The research on Buteo hemilasius nest鄄site selection on the west bank of Dalai Lake in Dalai Lake Natural Reserve
ZHANG Honghai, WANG Ming, CHEN Lei,et al (3233)
…………………
…………………………………………………………………………
Estimating rodent density using infrared鄄triggered camera technology ZHANG Shusheng, BAO Yixin, WANG Yanni, et al (3241)…
8423 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
《生态学报》2013 年征订启事
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