2024年4月14日发(作者：纵醉)
第
30
卷第
4
期
2023
年
8
月
:/
.2023.04.015.
j
水土保持研究
ResearchofSoilandWaterConservation
Vol.30
,
No.4
,
Au.2023
g
[],():
chofSoilandWaterConservation2023
,
304210-216.
y
S
,,,
calCarrinaacitvaluationBasedonSatialandTemoralEvolutionofSoilErosion
gggyg
C
py
E
pp
]():
澹腾辉
,
焦雄
,
平原
,
等
.
基于土壤侵蚀时空演变的县域生态承载力评价
[
水土保持研究
,
J.2023
,
304210-216.
基于土壤侵蚀时空演变的县域生态承载力评价
澹腾辉
,
焦雄
,
平原
,
李雨晨
,
郭忠录
[
摘
要
:
目的
]
探究土地类型变化背景下土壤侵蚀和生态承载力的时空演变及相关关系
,
对提高生态承载力水平
、
优
化土地利用结构和水土保持措施配置具有重要意义
。[
方法
]
以江西省宁都县为研究区域
,
基于自然资源和社会
(
经济数据
,
运用
I
分析了土壤侵蚀变化对生态承载力的影响
。[
结果
]
nVEST
模型与空间主成分方法
,
1
)
宁都县主要
2
/(·
a
),
侵蚀类型以微度为主
,
在中部
、
西北部和东南部等地区
,
建设用地和耕地土壤侵蚀程度严重
。(
tkm2
)
宁都县
()
华中农业大学资源与环境学院
,
武汉
430070
土地利用类型为林地
、
耕地和草地
,
分别为
59
年来土壤侵蚀程度
2010
年
>2015
年
>2018
年
,
97.42
,
591.29
,
583.51
生态承载力西南低
、
东北高
,
三期土壤侵蚀程度严重的区域
,
生态承载力水平低
。
9
年来生态承载力整体上略有好转
;
2
/(·
a
),
减小
,
径流冲刷减弱
,
侵蚀模数大幅降低
,
分别减少了
1
其他土地利用类型侵蚀模
78.19
,
876.32
,
2205.07tkm
()
宁都县开展规模化整地
,
使林地
、
荒地
(
未利用地
)
转为园地
、
耕地
,
增加了土地覆被度
,
加之降雨量
32010
—
2018
年
,
数变化较小
,
总体来看土壤侵蚀模数变化的主要原因是耕地
、
园地和未利用地的转化
。[
结论
]
宁都县不同土地利用方
式下土壤侵蚀强度不同
,
且对区域承载力有较大影响
,
未来应加强人类活动对侵蚀及生态承载力的影响研究
。
关键词
:
土地利用变化
;
InVEST
模型
;
土壤侵蚀程度
;
生态承载力
;
宁都县
()
中图分类号
:
S157.1
文献标识码
:
A
文章编号
:
104-0210-07
EcoloicalCarrinaacitvaluationBasedonSatialand
gyg
C
py
E
p
TemoralEvolutionofSoilErosionatCountcale
py
S
,,,,
TANTenhuiJIAOXionPINGYuanLIYuchenGUOZhonlu
ggg
(
ColleeoesourcesandEnvironment
,
HuazhonriculturalUniversitWuhan
430070
,
China
)
gf
R
g
A
gy
,
,
loicalcarrinaacitinthecontextoflandtechanesitisofreatsinificancetoimrovethelevelof
gyg
c
pyypgggp
,
ecoloicalcarrinaacitotimizelandusestructureandconfiuresoilandwaterconservationmeasures.
gyg
c
pypg
,
andsocio-economicdatausesInVESTmodelandsatialrincialcomonentmethodtoanalzetheimact
ppppyp
[](
s1
)
ThemaintesoflanduseinNindu
ggyg
c
pyypg
:/()/()/()
order597.42tkm
2
·
ain2010>591.29tkm
2
·
ain2015>583.51tkm
2
·
f
yp
(
dereeofsoilerosiononconstructionlandandcultivatedlandwasserious.2
)
NinduCount'secoloical
ggyg
,
Countereforestlandarablelandand
g
eeofsoilerosioninthe
p
ast9
y
earsshowedthe
y
w
g
[],,
MethodsThis
p
aertakesNinduCountJianxiProvinceastheresearchareabasedonnaturalresource
pgyg
:[]
Abstract
ObectiveInordertoexlorethesatiotemoralevolutionandcorrelationofsoilerosionandeco-
jppp
,,
erosionwas
p
ssuchasthecentralnorthwesternandsoutheasternreionsthe
y
s
gg
,
p
ast9
y
earstheecoloical
yg
c
py
w
gg
,
swithseveresoilerosioninthethirdstaethelevelof
yg
c
py
h
pgyg
()
ecoloicalcarrinaacitaslow.3From2010to2018
,
NinduCountadcarriedoutlare-scaleland
gyg
c
py
w
gy
h
g
收稿日期
:
2022-06-24
修回日期
:
2022-07-13
:(
);()
资助项目国家自然科学基金
国家重点研发计划课题
42YFC0505405
,:
澹腾辉
(
男
,
河南商丘人
,
硕士研究生
,
研究方向为水土保持与
G
第一作者
:
1997
—)
IS
空间分析
。
E-mail2277612833@
q
.com
q
,:
郭忠录
(
男
,
山西忻州人
,
博士
,
教授
,
主要从事土壤侵蚀与水土保持研究
。
E
通信作者
:
1980
—)
-mailzluohzau@
g
:
htt
p
∥
yjppg
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第
4
期基于土壤侵蚀时空演变的县域生态承载力评价
澹腾辉等
:
211
,
rearationconvertinorestlandandwasteland
(
unusedland
)
into
g
ardenlandandcultivatedland
,
ppg
f
,,
withthedecreaseinrainfalltherunofferosionwasweakenedandthe
g
t
p
/(),,
tkm
2
·
g
eneralthemain
pyyp
,/(),/(),
erosionmodulussinificantleducedwhichreducedb78.19tkm
2
·
a876.32tkm
2
·
aand2205.07
gy
r
y
1
,
reasonforthechaneinsoilerosionmoduluswastheconversionofarablelandardenlandandunusedland.
gg
[]
ConclusionSoilerosionintensitariesunderdifferentlandusemethodsinNinduCountndhasalare
y
v
gy
a
g
researchontheimactofhumanactivitiesonerosionaswell
pgyg
c
pyp
asecoloicalcarrinaacithouldbestrenthened.
gyg
c
py
s
g
Count
y
:;;
d
;;
N
Kewords
landusechaneInVESTmodelereeofsoilerosionecoloicalcarrinaacitindu
gggyg
c
pyg
y
本质是
土地利用类型变化又称为覆被类型变化
,
区域生态环境与景观功能的演变
,
而景观变化对区域
内物质流
、
能量流的转变起决定性作用
,
同时也会引
发一系列自然现象及过程演变
,
如土壤侵蚀
、
生态赤
1
]
。
我国是世界上土壤侵蚀最为严重的国家之
字等
[
重的区域
,
然后结合人类活动下的社会经济指标
,
基
于空间主成分法
(
对区域的生态承载力进行
SPCA
)
为实现区域水土流失治理和可持续发展提供参考
。
综合评价
,
探讨生态承载力与土壤侵蚀之间的关系
,
占国土总面积的
3km
2
,
7%
。
影响土壤侵蚀的因素主
要包括自然条件和不合理的人为活动
,
土壤侵蚀会破
坏地表植被
,
导致河湖频发洪涝灾害
,
对社会的发展
资源和生态环境的最大承载力
,
是区域人口和经济发
展的阙值
,
也是衡量区域可持续发展的重要指标之
一
。
不合理的人类活动对地表景观格局的构成和演
变影响强烈
,
造成土壤质量下降
、
土壤养分及组成物
3
]
,
质流失
,
加剧土壤侵蚀
[
并使得土壤水源涵养能力
6
一
,
水土流失遍及全国各地
,
流失面积约
3.56×10
1
研究区域与数据来源
1.1
研究区概况
—
研究区位于江西省赣州市辖县的宁都县
(
26°05'18″
—
1
,
总面积
27°08'13″N
,
115°40'20″16°17'15″E
)
为中亚热带季风湿润气候区
,
日照充
4053.16km
2
,
河谷地区高
。
年降水量为
15
东北部
00~1700mm
,
降雨多
,
西南部降雨少
。
土地利用类型以耕地
、
林地
和草地为主
,
植被种类主要有银钟树
(
Halesia
、
银杏
()、
香果树
macreorii
)
Ginkobiloba
L.
ggg
足
,
年平均气温为
1
北部山区低
,
南部丘陵
、
4~19℃
,
]
2
。
区域内自然
以及人民的生产生活造成重大影响
[
降低
,
水土流失量持续增大
,
改变区域生态承载力
。
当出现生态赤字即生态足迹大于生态承载力时
,
区域
4
]
,
生态保护功能下降
,
社会经济发展将受到阻碍
[
因
此针对区域的生态承载力进行评估迫在眉睫
。
关于对土壤侵蚀和生态承载力之间关系的研究
5
]
结果较为丰富
,
如陈樟昊等
[
研究表明不同土壤侵蚀
)、
天南星
〔)
Houtt.
Arisaemaerubescens
(
Wall.
〕、
花榈木
(
等
,
植被覆
Schott
Ormosiahenri
Prain
)
y
盖度较高
,
植物种类多
,
生物多样性丰富
。
由于宁都
县地属南方红壤区
,
土壤类型复杂多样
,
以地带性红
壤为主
,
同时还存在山地黄壤
、
黄棕壤
、
紫色土
、
潮
砂土
、
石灰土
、
黄泥土和水稻土等土壤类型
。
但宁都
县低山和丘陵交错
,
地形破碎
,
加之区域人口稠密
,
近
些年土地开发强度大
,
尤其是各种工业生产项目和农
业资源开发导致土地的不合理利用情况剧增
,
区域
出现了一系列生态环境问题如水土流失和生态承载
力赤字等
,
严重制约地区社会
、
经济
、
生态等产业的可
持续发展
。
1.2
数据来源
本研究中气象数据源于江西省气象局和中国气
:
∥d
/),
包括
象科学数据中心
(
p
降雨和日照
2010
—
2018
年研究区气象站点的气温
、
(、、
三叶木通
(
Emmenotershenri
)
Akebiatrioliata
)
pyyf
、
红楝子
(
益母草
(
Toonaciliata
)
Leonurus
j
aonicus
p
程度的变化对生态脆弱性的演化具有协同效应
;
冉涛
6
]
等
[
分析得出生态脆弱地区水土流失较为严重
,
侵蚀
]
7
敏感性强
;
潘竟虎等
[
构建景观生态脆弱模型发现景
观脆弱破碎度与土壤侵蚀存在明显的正相关关系
;
康
8
]
惠惠等
[
发现三江源生态系统的退化和恢复导致土
地植被覆盖度发生变化
,
进而造成土壤保持能力的变
化
。
从诸多研究结果可以看出
,
土壤侵蚀与生态承载
力之间存在密切的联系
,
土壤侵蚀程度的缓解对提高
生态承载力有积极的影响
。
但基于县域尺度探究土
因此本文基于自然因素和人类活动因素两个影响因
模型对区域土壤侵蚀状况进行评价
,
划分水土流失严
9-10
]
。
壤侵蚀对生态承载力的影响研究成果尚不充分
[
子
,
以南方红壤区宁都县为研究对象
,
利用
InVEST
数据
;
土地利用数据来源于美国地质调查局
USGS
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212
水土保持研究
第
30
卷
(:/),
包括
2htts∥
g
010
年
、
2015
年
、
l
pgg
空间分辨率
32018
年共
3
期
,
0m×30m
的栅格数
据
,
并将其划分为耕地
、
林地
、
草地
、
建设用地
、
园地
、
水域
、
未利用地
7
大类土地利用类型
;
DEM
数据来源
空间分辨率
3
土壤数据包括
0m×30m
的栅格数据
;
:/),
于地理空间数据云平台
(
htt∥
pg
来源于国
1∶100
万的土壤类型图和土壤属性数据
,
:
家地球系统科学数据中心
(
htt∥.
pg
C
=1
c
=0
ì
ï
ï
)
C
=0.6508-0.3436l
c
0<
c
<78.3%
(
4
í
g
ï
ï
C
=0
c
≥78.3%
î
。
式中
:
c
为某生长季节作物或植物的覆盖度
(
%
)
2.2
生态承载力评估
生态承载力是区域生态环境中各种自然因素长
期交互的结果
,
是形成区域生态环境本底条件的基
17
]
。
根据全面性
、
础
[
科学性等原则
,
综合考虑宁都县
16
]
,
研究
[
结合当地土地利用及水保措施情况确定
。
水土保持措施因子
P
参考
Invest
手册以及相关
2
研究方法
/);
社会经济数据源自宁都县政府信息公开专栏
cn
(:/)。
htt∥
pggg
不同海拔的植被差异
、
气候
、
资源
、
经济
、
社会及水土
]
18
,
流失状况
,
从自然环境
、
社会经济两个维度
[
遴选
2.1
土壤侵蚀量估算
InVEST
模型中的水土保持
SDR
模块用于描述坡
面土壤侵蚀和流域输沙空间过程
,
常用于集水区保土保
]
11
,
沙生态系统服务功能方面的研究
[
模块首先计算潜在
)
出
1
表
1
来构建宁都县生态承
2
项便于衡量的指标
(
载力的评价体系
。
目标层
表
1
宁都县生态承载力评价指标体系
准则层
自然环境压力
生态承载力
社会经济压力
指标层
年降雨量
、
日照数
、
平均气温
、
植被
覆盖度
、
土壤侵蚀模数
、
高程
、
坡度
人口密度
、
经济密度
、
人均耕地
、
林
地
、
园地面积
土壤侵蚀
,
然后使用修订的通用土壤流失方程
USLE
计
()
USLE=
R
×
K
×
L
×
S
×
C
×
P
1
/
式中
:
USLE
为年均单位面积上的土壤流失量
〔
t
(〕;
(
/
hm
2
·
a
)
R
为降雨侵蚀力因子
〔
MJ
·
mm
)
()〕;
(
·
h
/
hm
2
·
h
·
aK
为土壤可蚀性因子
〔
tm
2
·
h
)
(·
mm
)〕;
hm
2
·
MJ
L
为坡长因子
;
S
为坡度因子
;
C
为植被覆盖因子
;
P
为水土保持措施因子
。
降雨侵蚀力
(
是引起水土流失最直接的因素
R
)
算有植被覆盖与人为措施条件下的实际土壤侵蚀量
。
由于评价生态承载力的不同指标具有不同的性
19
]
,
质和量纲
,
因此本文采用极差标准化法
[
按照各级
指标对生态环境的影响
,
把指标分为对环境生态有着
积极作用的正向指标
,
其值越高代表生态承载力越高
和与之相反的负向指标
。
正向指标选取日照数
、
平均
气温
、
植被覆盖度
、
高程
、
坡度
、
人均林地面积
、
人均耕
地面积
;
负向指标选取年降雨量
、
土壤侵蚀模数
、
人口
密度
,
经济密度
、
人均园地面积
。
计算公式如下
:
正向指标
:
/(
R
i
=
(
X
i
-
X
m
X
main
)
x
-
X
min
)
负向指标
:
()
5
[
12
]
Kriin
gg
插值得到
;
12
之一
,
本文采用月尺度经验模型进行计算出来后通过
;。
式中
:
P
为年平均降雨量
(
mm
)
P
mm
)
i
为月降雨量
(
··/(··),
式中
R
单位是
1
转换成国际单
00fttinacha
·
mm
/(·)。
位
M
需乘以系数
1Jhm
·
ha70.2
]
13
,
小
[
本文基于土壤数据库
,
根据
EPIC
模型进行计算
:
R
=∑
〔
1.735×10
i
=1
(
1.5l8188
g
P
-0.
P
〕
×17.02
()
2
土壤可蚀性
(
能够反映土壤的侵蚀敏感程度大
K
)
S
IL
〔)〕
×
K
=0.1317
0.2+0.3ex
-0.0256
S
AN
(
1-
p
100
{}
/(()
R
i
=
(
X
ma
X
ma
6
x
-
X
i
)
x
-
X
min
)
式中
:
Ri
指标的标准化值
;
X
i
为第
i
指标的原始
i
为第
值
;
X
max
和
X
min
为各指标原始值的最大值和最小值
。
,
析法
(
是
satialrincialcomonentanalsisSPCA
)
ppppy
基于主成分分析法原理和
G
按照
IS
空间分析技术
,
数据信息损失最小的原则
,
通过对原始空间坐标轴旋
转
,
将相关的多变量指标转化为少数几个不相关的综
]
20
。
本研究基于
A
合指标
[
将指标层中标
rcGIS10.6
,
在生态环境脆弱性的评价方法中
,
空间主成分分
;;/,
粒含量
(
%
)
D
为有机质含量
(
%
)
SN1-
S
AN
100
1
=
为美国制单位向国际制单位转换系数
。
01.317
0.75SN
1
〔〕()
1.0-3
(
SNex-5.51+22.9SN
p
1
+
1
)
;;
式中
:
S
AN
为砂粒含量
(
%
)
S
%
)
C
LA
为黏
IL
为粉砂含量
(
S
I
0.25
D
L
()〔〕
1.0-×
(
C
LA
+
S
I
D
+ex
3.72-2.95
D
)
p
L
准化后的
5
个评价指标进行空间主成分分析
,
计算出
21
]
:
区域生态承载力
。
计算公式如下
[
L
,
S
因子通过
CSLE
模型由符素华等建立的
地形因子算法计算得出
;
植被覆盖与作物因子
C
的
[]
14
15
]
计算采用蔡崇法等
[
在三峡库区建立的关系式
:
式中
:
ECC
为生态承载力指数
;
ri
个主成分
;
Y
ii
为第
为第
i
个主成分的贡献率
。
ECC=∑
rY
ii
i
=1
n
()
7
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第
4
期基于土壤侵蚀时空演变的县域生态承载力评价
澹腾辉等
:
213
大多数原始数据的有关信息
。
为了便于不同年份生
计算公式如下
:
当累计贡献率大于或等于
8
就能代表绝
5%
时
,
主成分因子的累计贡献率均达到
8
因此根
5%
以上
,
计算公式如下
:
2010-2018
年宁都县生态承载力
,
ECC42.837
Y
1
+16.684
Y
2
+14.551
Y
3
+
2010
=
ECC39.572
Y
1
+17.965
Y
2
+14.848
Y
3
+
2015
=
ECC36.536
Y
1
+19.574
Y
2
+13.925
Y
3
+
2018
=
9.594
Y
4
+6.783
Y
5
2010
年
态承载力的对比分析
,
因此对
ECC
进行标准化处理
,
/(()
SECC=
(
ECC
CC
m
ECC
ma
CC
m
8
i
-E
in
)
x
-E
in
)
式中
:
范围为
0SECC
为生态承载力指数的标准化值
,
从表
2
可以直接观察到
,
2010
—
2018
年前
5
个
特征值
2010
年
0.134
0.052
0.046
0.028
0.015
2015
年
0.118
0.054
0.044
0.030
0.015
2018
年
0.112
0.060
0.043
0.029
0.021
2010
年
42.837
16.684
14.551
9.021
4.815
),
据公式
(
将前
5
个主成分因子进行加权叠加计算
7
9.021
Y
4
+4.815
Y
5
~1
;
ECCECC
m
i
为生态承载力指数的实际值
;
in
和
ECC
max
分别为生态承载力指数的最小值和最大值
。
10.096
Y
4
+5.023
Y
5
表
2
空间主成分分析结果
贡献率
/
%
2015
年
39.572
17.965
14.848
10.096
5.023
()
9
主成分
因子
Y
1
Y
2
Y
3
Y
4
Y
5
2018
年
累计贡献率
/
%
2015
年
39.572
57.538
72.385
82.481
87.504
36.536
19.574
13.925
9.594
6.783
42.837
59.521
74.072
83.093
87.908
2018
年
36.536
56.110
70.035
79.628
86.412
3
结果与分析
3.1
土地利用动态变化
通过对
2010
—
2018
年土地利用类型转移矩阵分
比分别为
8
林地转为耕地面积为
8.04%
,
58.84%
,
退耕还林政策的实施
,
耕地又大量地转为林地
;
园地
增加的面积比例为
1.
与农村经济快速发展
、
农
53%
,
业结构的调整
、
新农村发展经济果园有关
;
草地和水
),
析可知
(
表
3
林地
、
耕地面积比例基本保持不变
,
占
耕地转为林地面积为
2
主要
209.99km
2
,
46.39km
2
,
原因是为了弥补城镇化发展占用的耕地
,
大量的林地
在此期间转为耕地
,
同时
,
由于生态环境保护工程和
土地利用
类型
园地
耕地
林地
2018
年草地
水域
建设用地
未利用地
园地
16.90
7.10
1.23
0.05
0.45
0.01
6.06
耕地
451.71
246.39
10.54
32.63
1.77
5.52
25.17
其中草地转化为面积较大的是林地
,
面积为
0.51%
,
建设用地面积增加了
2
占比为
128.79km
2
;
1.3km
2
(
。
地类的相互转化导致了土地利用类型的破
0.53%
)
碎程度增大
,
聚集程度减小
,
加之区域受人为干扰较
大
,
多样性和均衡程度有所下降
。
2010
年
草地
11.38
128.79
64.43
0.20
0.58
0.01
7.23
km
2
水域
13.44
8.80
0.19
3.97
3.31
2.99
建设用地
25.22
3.57
0.21
14.01
0.01
0.28
0.88
未利用地
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.02
0.00
域面积有所减少
,
减少的面积占比分别为
1.58%
,
表
3 2010-2018
年土地利用类型面积转移矩阵
年份
林地
209.99
71.94
13.84
1.16
5.94
47.30
2577.00
21.43
3.2
土壤侵蚀状况
3.2.1
土壤侵蚀时空变化
2010
—
2018
年宁都县土
22
]
与易文明等
[
研究退耕还林能有效治理极端降雨导
/()。
从不同侵蚀程度来看
,
583.51tkm
2
·
a2010
年
、
2015
年
、
2018
年宁都县土壤侵蚀类型以微度和轻度
强度及以上土壤侵蚀面积占比呈
79.25%
,
80.71%
;
为主
,
其中微度侵蚀面积占比最大
,
分别为
79.59%
,
下降趋势
,
减少率分别为
39.51%
,
53.24%
,
64.65%
。
这与当地实施的退耕还林还草工程等政策密切相关
,
壤侵蚀模数呈逐年减小趋势
,
分别为
597.42
,
591.29
,
致的土壤侵蚀的结果一致
。
有明显差异
,
强度及以上土壤侵蚀类型主要分布在中
部
、
西北部以及东南部等地区
,
由于该区域分布着大
量建设用地和耕地
,
人口密集
,
植被覆盖度低
,
抗冲
刷能力弱
,
从而导致了土壤侵蚀
。
2010
—
2018
年宁
都县土壤侵蚀总体得到改善
,
微度侵蚀面积增加了
由图
1
可知
,
在空间分布上宁都县土壤侵蚀强度
而轻度侵蚀分布范围破碎化程度降低
,
沿
45.59km
2
,
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214
水土保持研究
第
30
卷
流域聚集
;
固厚乡以及田埠乡等乡镇强度及
竹笮乡
、
以上土壤侵蚀状况得到明显改善
。
总体来看
,
中度及
以上的土壤侵蚀强度是造成土壤侵蚀的主要来源
。
2015
年宁都县呈现生态承载力由低等级向高等级转
换的趋势
,
以低生态承载力下降
,
中等生态承载力增
这与宁都县响应国家
2
十二五
”
环境
29.26%
,
011
年
“
保护法规
,
实施退耕还林生态环境保护措施
,
改善土
年
,
2018
年由于城镇化进程速度加快导致中等生态
中高以上生态承载力的面积增加
2
整体
77.26km
2
,
而言该区域生态承载力在时间尺度上有轻微好转
。
幅为主
,
面积分别变化了
3
中低
65.09
,
675.55km
2
,
和高生态承载力小幅度降低
,
分别减少了
17.75%
,
26
]
;
壤结构和质量
,
提高植被覆盖度有关
[
相对
2015
承载力往中低生态承载力转移
,
面积为
288.11km
2
,
注
:
基于标准地图服务系统下载的审图号赣
S
(
2022
)
023
号的标准地
图制作
,
底图未做修改
,
下图同
。
图
1
土壤侵蚀分级
3.2.2
不同土地利用类型下土壤侵蚀特征
不同时
期在不同土地利用类型下
,
土壤侵蚀模数存在显著差
异
,
未利用地与其他类型相比土壤侵蚀模数较高
,
园
地
、
耕地的侵蚀模数呈先增后减的状态
,
原因是随着
经济社会的高速发展
,
政府将疏林地和荒草地北部整
改为茶园及中部
、
南部整改为柑橘园
,
加之水土流失
防治措施未得到有效实施
,
整改后园地植被覆盖度下
降
,
生态群落结构不稳定
,
侵蚀模数大幅度增加
,
导致
局部区域侵蚀量大
,
这与郭云
[
23
]
由图
3
可知
,
2010
—
2018
年宁都县生态承载力
较高的地区主要分布于北部
、
东部的部分山区
,
这与
北部山区多
,
植被覆盖度高
,
水土保持效益较高有
关
;
而中部和西南部由于人口密集
、
建设用地占比高
、
土地开发强度较大而导致生态承载力较低
。
2015
年
赖村镇
、
田头镇
、
长胜镇等乡镇生态承载力由低水平
转化为中低水平
,
比
2010
年有明显改善
;
2018
年宁
,
北部地区生态承载力由中高水平转化
102.65km
2
)
,
为高水平
(
新增面积
1
生态承载力整体
74.62km
2
)
27
]
上有所好转
,
这与姚雄等
[
研究发现合理优化土地
图
2 2010-2018
年各等级生态承载力面积对比
庭湖区域不同土地利用类型变化对生态服务功能的
、
杨君
[
24
]
等分析洞
/(),
原因是宁都县为了响
198.05
,
1442.03tkm
2
·
a
应国家土地利用总体规划政策
,
改善土地景观破碎化
年和
2
降雨量较大
,
径流冲刷
015
年是典型的丰水年
,
发现澜沧江流域土地利用变化对土壤侵蚀造成强烈
影响的研究结果一致
。
2
政府为应对宁都县
018
年
,
人口总量的快速增长
,
实施了林草地转为耕地
、
园地
的结构优化措施
,
使得草地
、
园地
、
耕地和未利用地
影响研究结果相符
。
2
耕地
、
园地和未
010
—
2015
年
,
利用地的侵蚀模数增幅较大
,
分别增加了
102.58
,
都县部分乡镇由中水平转化为中高水平
(
新增面积
程度
,
导致林地
、
草地植被覆盖度降低
,
再加上
2012
25
]
能力较强
,
从而加大了侵蚀模数
,
与姚华荣等
[
研究
空间结构可提高植被覆盖度
,
增强生态环境承载能力
的研究结果相似
。
3.3.2
生态承载力与土壤侵蚀关系研究
不同土壤
侵蚀程度的生态承载力差异较大
,
2010
年中度及以
下侵蚀强度中
,
生态承载水平主要为中等及以上
,
面
积占比分别为
3
在强度侵蚀
、
极
0.27%
,
17.42%
,
7.27%
;
为主
,
面积占比分别为
2.28%
,
1.19%
,
1.74%
;
2015
年
与
2
随着侵蚀强度降低
,
区域的生态
010
年情况相似
,
中低及以上生态承载力占主要部分
,
其中中和中高承
载力占比为
6
在中等及以上侵蚀等级下
,
区域
6.45%
;
生态承载力以中低
、
中
、
中高承载力为主
,
其中中低生
态承载力面积大于中
、
中高生态承载力面积
,
可以看
强侵蚀和剧烈侵蚀条件下
,
生态承载力以低和中低水平
/()。
总体来看
2
耕
3647.11tkm
2
·
a010
—
2018
年
,
地
、
园地和未利用地的转化是导致土壤侵蚀模数变化
的主要原因
,
研究结果与实际相符合
,
毁林造田和退
耕还林措施都会加重土壤侵蚀
,
应加强植被保护力
度
,
防止林草地退化
。
3.3
生态承载力
3.3.1
生态承载力时空分析
由图
2
可知
,
2010
—
,,
侵蚀模数大幅下降
,
减幅分别是
175.99376.25978.91
,
承载力水平呈上升趋势
。
2018
年微度侵蚀区域中
,
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第
4
期基于土壤侵蚀时空演变的县域生态承载力评价
澹腾辉等
:
215
,
出
2
生态
018
年研究区侵蚀强度较往年有明显下降
29
]
也与刘慧芳
[
分析其汾河上游流域水土流失对承载
]
28
承载水平明显提高
,
这与荣月静等
[
分析结果相同
,
力的影响结果一致
。
()
注
:
基于标准地图服务系统下载的审图号赣
S
底图未做修改
。
2022023
号的标准地图制作
,
图
4
)
由土壤侵蚀与生态承载力相关性雷达图
(
可知
,
区域生
9
年来不同土壤侵蚀等级发生改变时
,
km
2
和剧烈侵蚀变化变化
249.6km
2
时分别对中生态
承载力
、
低生态承载力影响最为显著
;
轻度及中度侵
蚀对不同生态承载力影响较为均衡
;
除高生态承载力
态承载力也随着发生变化
,
其中微度侵蚀变化
846.95
图
3 2010-2018
年宁都县生态承载力
外
,
强度侵蚀和极强侵蚀对其他承载力的影响均较为
显著
。
不同侵蚀强度面积变化对不同生态承载力面
积具有不同的响应关系
,
侵蚀和承载力等级降低的面
]
30
积明显大于增加的面积
,
这与荣月静等
[
研究发现
土壤侵蚀程度的减弱有利于生态承载力的恢复和改
善结果一致
。
图
4
土壤侵蚀与生态承载力相关性雷达图
4
结论
()
林地
、
耕地和草地为宁都县主要地类
,
19
年
来土地利用类型破碎程度
2018
年
>2015
年
>2010
年
,
这主要是由于人类活动对林地和草地的影响程度
较高
,
在经济和城镇化高速发展中被占用开发转化为
园地和建设用地
,
集中布局被打破
,
导致景观聚集程
度不断减小
。
部
,
其中承载力增强的区域占
29.9%
。
近年来虽然局部
地区生态承载力有所好转
,
但由于土地过度开发
,
导致
土壤侵蚀相对严重
,
生态承载力仍维持在较低水平
。
()
土壤侵蚀
33
期土壤侵蚀模数呈逐年减小趋势
,
6
;—
总量减少了
2
从平均侵蚀模数来看
,
.452×10t2010
园地
>
草地
>
林地
>
建设用地
>
水域
,
其中因宁都县开
()
整体上看宁都县生态承载力东北部大于西南
2
未利用地
>
耕地
>2018
年各土地利用类型下侵蚀模数
:
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216
水土保持研究
第
30
卷
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、
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,
,
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,
植被覆盖度降低
,
从而导致土壤侵蚀模数增加
,
因此
在今后的治理需多加关注和预警
。
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模型土壤侵蚀及水土保持情景分析
[]
洪华生
,
张路平
,
等
.
基于
G13
黄金良
,
IS
和
USLE
的九龙
():
18575-79.
研究
[
福州
:
福建师范大学
,
D
]
.2017.
]
江流域土壤侵蚀量预测研究
[
水土保持学报
,
J.2004
,
[]
汾河上游流域水土资源服务功能及承载力耦
29
刘慧芳
.
[]
郭新亚
,
杜世勋
,
等
.
基于生态系统服务功能及
30
荣月静
,
]
生态敏感性与
P
水
SR
模型的生态承载力空间分析
[
J.
():
土保持研究
,
2019
,
261323-329.
[]
刘宝元
,
周贵云
,
等
.
坡长坡度因子计算工具
14
符素华
,
[]
丁树文
,
史志华
,
等
.
应用
U15
蔡崇法
,
SLE
模型与地理信
[]():
中国水土保持科学
,
J.2015
,
135105-110.
Copyright©博看网. All Rights Reserved.
2024年4月14日发(作者：纵醉)
第
30
卷第
4
期
2023
年
8
月
:/
.2023.04.015.
j
水土保持研究
ResearchofSoilandWaterConservation
Vol.30
,
No.4
,
Au.2023
g
[],():
chofSoilandWaterConservation2023
,
304210-216.
y
S
,,,
calCarrinaacitvaluationBasedonSatialandTemoralEvolutionofSoilErosion
gggyg
C
py
E
pp
]():
澹腾辉
,
焦雄
,
平原
,
等
.
基于土壤侵蚀时空演变的县域生态承载力评价
[
水土保持研究
,
J.2023
,
304210-216.
基于土壤侵蚀时空演变的县域生态承载力评价
澹腾辉
,
焦雄
,
平原
,
李雨晨
,
郭忠录
[
摘
要
:
目的
]
探究土地类型变化背景下土壤侵蚀和生态承载力的时空演变及相关关系
,
对提高生态承载力水平
、
优
化土地利用结构和水土保持措施配置具有重要意义
。[
方法
]
以江西省宁都县为研究区域
,
基于自然资源和社会
(
经济数据
,
运用
I
分析了土壤侵蚀变化对生态承载力的影响
。[
结果
]
nVEST
模型与空间主成分方法
,
1
)
宁都县主要
2
/(·
a
),
侵蚀类型以微度为主
,
在中部
、
西北部和东南部等地区
,
建设用地和耕地土壤侵蚀程度严重
。(
tkm2
)
宁都县
()
华中农业大学资源与环境学院
,
武汉
430070
土地利用类型为林地
、
耕地和草地
,
分别为
59
年来土壤侵蚀程度
2010
年
>2015
年
>2018
年
,
97.42
,
591.29
,
583.51
生态承载力西南低
、
东北高
,
三期土壤侵蚀程度严重的区域
,
生态承载力水平低
。
9
年来生态承载力整体上略有好转
;
2
/(·
a
),
减小
,
径流冲刷减弱
,
侵蚀模数大幅降低
,
分别减少了
1
其他土地利用类型侵蚀模
78.19
,
876.32
,
2205.07tkm
()
宁都县开展规模化整地
,
使林地
、
荒地
(
未利用地
)
转为园地
、
耕地
,
增加了土地覆被度
,
加之降雨量
32010
—
2018
年
,
数变化较小
,
总体来看土壤侵蚀模数变化的主要原因是耕地
、
园地和未利用地的转化
。[
结论
]
宁都县不同土地利用方
式下土壤侵蚀强度不同
,
且对区域承载力有较大影响
,
未来应加强人类活动对侵蚀及生态承载力的影响研究
。
关键词
:
土地利用变化
;
InVEST
模型
;
土壤侵蚀程度
;
生态承载力
;
宁都县
()
中图分类号
:
S157.1
文献标识码
:
A
文章编号
:
104-0210-07
EcoloicalCarrinaacitvaluationBasedonSatialand
gyg
C
py
E
p
TemoralEvolutionofSoilErosionatCountcale
py
S
,,,,
TANTenhuiJIAOXionPINGYuanLIYuchenGUOZhonlu
ggg
(
ColleeoesourcesandEnvironment
,
HuazhonriculturalUniversitWuhan
430070
,
China
)
gf
R
g
A
gy
,
,
loicalcarrinaacitinthecontextoflandtechanesitisofreatsinificancetoimrovethelevelof
gyg
c
pyypgggp
,
ecoloicalcarrinaacitotimizelandusestructureandconfiuresoilandwaterconservationmeasures.
gyg
c
pypg
,
andsocio-economicdatausesInVESTmodelandsatialrincialcomonentmethodtoanalzetheimact
ppppyp
[](
s1
)
ThemaintesoflanduseinNindu
ggyg
c
pyypg
:/()/()/()
order597.42tkm
2
·
ain2010>591.29tkm
2
·
ain2015>583.51tkm
2
·
f
yp
(
dereeofsoilerosiononconstructionlandandcultivatedlandwasserious.2
)
NinduCount'secoloical
ggyg
,
Countereforestlandarablelandand
g
eeofsoilerosioninthe
p
ast9
y
earsshowedthe
y
w
g
[],,
MethodsThis
p
aertakesNinduCountJianxiProvinceastheresearchareabasedonnaturalresource
pgyg
:[]
Abstract
ObectiveInordertoexlorethesatiotemoralevolutionandcorrelationofsoilerosionandeco-
jppp
,,
erosionwas
p
ssuchasthecentralnorthwesternandsoutheasternreionsthe
y
s
gg
,
p
ast9
y
earstheecoloical
yg
c
py
w
gg
,
swithseveresoilerosioninthethirdstaethelevelof
yg
c
py
h
pgyg
()
ecoloicalcarrinaacitaslow.3From2010to2018
,
NinduCountadcarriedoutlare-scaleland
gyg
c
py
w
gy
h
g
收稿日期
:
2022-06-24
修回日期
:
2022-07-13
:(
);()
资助项目国家自然科学基金
国家重点研发计划课题
42YFC0505405
,:
澹腾辉
(
男
,
河南商丘人
,
硕士研究生
,
研究方向为水土保持与
G
第一作者
:
1997
—)
IS
空间分析
。
E-mail2277612833@
q
.com
q
,:
郭忠录
(
男
,
山西忻州人
,
博士
,
教授
,
主要从事土壤侵蚀与水土保持研究
。
E
通信作者
:
1980
—)
-mailzluohzau@
g
:
htt
p
∥
yjppg
Copyright©博看网. All Rights Reserved.
第
4
期基于土壤侵蚀时空演变的县域生态承载力评价
澹腾辉等
:
211
,
rearationconvertinorestlandandwasteland
(
unusedland
)
into
g
ardenlandandcultivatedland
,
ppg
f
,,
withthedecreaseinrainfalltherunofferosionwasweakenedandthe
g
t
p
/(),,
tkm
2
·
g
eneralthemain
pyyp
,/(),/(),
erosionmodulussinificantleducedwhichreducedb78.19tkm
2
·
a876.32tkm
2
·
aand2205.07
gy
r
y
1
,
reasonforthechaneinsoilerosionmoduluswastheconversionofarablelandardenlandandunusedland.
gg
[]
ConclusionSoilerosionintensitariesunderdifferentlandusemethodsinNinduCountndhasalare
y
v
gy
a
g
researchontheimactofhumanactivitiesonerosionaswell
pgyg
c
pyp
asecoloicalcarrinaacithouldbestrenthened.
gyg
c
py
s
g
Count
y
:;;
d
;;
N
Kewords
landusechaneInVESTmodelereeofsoilerosionecoloicalcarrinaacitindu
gggyg
c
pyg
y
本质是
土地利用类型变化又称为覆被类型变化
,
区域生态环境与景观功能的演变
,
而景观变化对区域
内物质流
、
能量流的转变起决定性作用
,
同时也会引
发一系列自然现象及过程演变
,
如土壤侵蚀
、
生态赤
1
]
。
我国是世界上土壤侵蚀最为严重的国家之
字等
[
重的区域
,
然后结合人类活动下的社会经济指标
,
基
于空间主成分法
(
对区域的生态承载力进行
SPCA
)
为实现区域水土流失治理和可持续发展提供参考
。
综合评价
,
探讨生态承载力与土壤侵蚀之间的关系
,
占国土总面积的
3km
2
,
7%
。
影响土壤侵蚀的因素主
要包括自然条件和不合理的人为活动
,
土壤侵蚀会破
坏地表植被
,
导致河湖频发洪涝灾害
,
对社会的发展
资源和生态环境的最大承载力
,
是区域人口和经济发
展的阙值
,
也是衡量区域可持续发展的重要指标之
一
。
不合理的人类活动对地表景观格局的构成和演
变影响强烈
,
造成土壤质量下降
、
土壤养分及组成物
3
]
,
质流失
,
加剧土壤侵蚀
[
并使得土壤水源涵养能力
6
一
,
水土流失遍及全国各地
,
流失面积约
3.56×10
1
研究区域与数据来源
1.1
研究区概况
—
研究区位于江西省赣州市辖县的宁都县
(
26°05'18″
—
1
,
总面积
27°08'13″N
,
115°40'20″16°17'15″E
)
为中亚热带季风湿润气候区
,
日照充
4053.16km
2
,
河谷地区高
。
年降水量为
15
东北部
00~1700mm
,
降雨多
,
西南部降雨少
。
土地利用类型以耕地
、
林地
和草地为主
,
植被种类主要有银钟树
(
Halesia
、
银杏
()、
香果树
macreorii
)
Ginkobiloba
L.
ggg
足
,
年平均气温为
1
北部山区低
,
南部丘陵
、
4~19℃
,
]
2
。
区域内自然
以及人民的生产生活造成重大影响
[
降低
,
水土流失量持续增大
,
改变区域生态承载力
。
当出现生态赤字即生态足迹大于生态承载力时
,
区域
4
]
,
生态保护功能下降
,
社会经济发展将受到阻碍
[
因
此针对区域的生态承载力进行评估迫在眉睫
。
关于对土壤侵蚀和生态承载力之间关系的研究
5
]
结果较为丰富
,
如陈樟昊等
[
研究表明不同土壤侵蚀
)、
天南星
〔)
Houtt.
Arisaemaerubescens
(
Wall.
〕、
花榈木
(
等
,
植被覆
Schott
Ormosiahenri
Prain
)
y
盖度较高
,
植物种类多
,
生物多样性丰富
。
由于宁都
县地属南方红壤区
,
土壤类型复杂多样
,
以地带性红
壤为主
,
同时还存在山地黄壤
、
黄棕壤
、
紫色土
、
潮
砂土
、
石灰土
、
黄泥土和水稻土等土壤类型
。
但宁都
县低山和丘陵交错
,
地形破碎
,
加之区域人口稠密
,
近
些年土地开发强度大
,
尤其是各种工业生产项目和农
业资源开发导致土地的不合理利用情况剧增
,
区域
出现了一系列生态环境问题如水土流失和生态承载
力赤字等
,
严重制约地区社会
、
经济
、
生态等产业的可
持续发展
。
1.2
数据来源
本研究中气象数据源于江西省气象局和中国气
:
∥d
/),
包括
象科学数据中心
(
p
降雨和日照
2010
—
2018
年研究区气象站点的气温
、
(、、
三叶木通
(
Emmenotershenri
)
Akebiatrioliata
)
pyyf
、
红楝子
(
益母草
(
Toonaciliata
)
Leonurus
j
aonicus
p
程度的变化对生态脆弱性的演化具有协同效应
;
冉涛
6
]
等
[
分析得出生态脆弱地区水土流失较为严重
,
侵蚀
]
7
敏感性强
;
潘竟虎等
[
构建景观生态脆弱模型发现景
观脆弱破碎度与土壤侵蚀存在明显的正相关关系
;
康
8
]
惠惠等
[
发现三江源生态系统的退化和恢复导致土
地植被覆盖度发生变化
,
进而造成土壤保持能力的变
化
。
从诸多研究结果可以看出
,
土壤侵蚀与生态承载
力之间存在密切的联系
,
土壤侵蚀程度的缓解对提高
生态承载力有积极的影响
。
但基于县域尺度探究土
因此本文基于自然因素和人类活动因素两个影响因
模型对区域土壤侵蚀状况进行评价
,
划分水土流失严
9-10
]
。
壤侵蚀对生态承载力的影响研究成果尚不充分
[
子
,
以南方红壤区宁都县为研究对象
,
利用
InVEST
数据
;
土地利用数据来源于美国地质调查局
USGS
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212
水土保持研究
第
30
卷
(:/),
包括
2htts∥
g
010
年
、
2015
年
、
l
pgg
空间分辨率
32018
年共
3
期
,
0m×30m
的栅格数
据
,
并将其划分为耕地
、
林地
、
草地
、
建设用地
、
园地
、
水域
、
未利用地
7
大类土地利用类型
;
DEM
数据来源
空间分辨率
3
土壤数据包括
0m×30m
的栅格数据
;
:/),
于地理空间数据云平台
(
htt∥
pg
来源于国
1∶100
万的土壤类型图和土壤属性数据
,
:
家地球系统科学数据中心
(
htt∥.
pg
C
=1
c
=0
ì
ï
ï
)
C
=0.6508-0.3436l
c
0<
c
<78.3%
(
4
í
g
ï
ï
C
=0
c
≥78.3%
î
。
式中
:
c
为某生长季节作物或植物的覆盖度
(
%
)
2.2
生态承载力评估
生态承载力是区域生态环境中各种自然因素长
期交互的结果
,
是形成区域生态环境本底条件的基
17
]
。
根据全面性
、
础
[
科学性等原则
,
综合考虑宁都县
16
]
,
研究
[
结合当地土地利用及水保措施情况确定
。
水土保持措施因子
P
参考
Invest
手册以及相关
2
研究方法
/);
社会经济数据源自宁都县政府信息公开专栏
cn
(:/)。
htt∥
pggg
不同海拔的植被差异
、
气候
、
资源
、
经济
、
社会及水土
]
18
,
流失状况
,
从自然环境
、
社会经济两个维度
[
遴选
2.1
土壤侵蚀量估算
InVEST
模型中的水土保持
SDR
模块用于描述坡
面土壤侵蚀和流域输沙空间过程
,
常用于集水区保土保
]
11
,
沙生态系统服务功能方面的研究
[
模块首先计算潜在
)
出
1
表
1
来构建宁都县生态承
2
项便于衡量的指标
(
载力的评价体系
。
目标层
表
1
宁都县生态承载力评价指标体系
准则层
自然环境压力
生态承载力
社会经济压力
指标层
年降雨量
、
日照数
、
平均气温
、
植被
覆盖度
、
土壤侵蚀模数
、
高程
、
坡度
人口密度
、
经济密度
、
人均耕地
、
林
地
、
园地面积
土壤侵蚀
,
然后使用修订的通用土壤流失方程
USLE
计
()
USLE=
R
×
K
×
L
×
S
×
C
×
P
1
/
式中
:
USLE
为年均单位面积上的土壤流失量
〔
t
(〕;
(
/
hm
2
·
a
)
R
为降雨侵蚀力因子
〔
MJ
·
mm
)
()〕;
(
·
h
/
hm
2
·
h
·
aK
为土壤可蚀性因子
〔
tm
2
·
h
)
(·
mm
)〕;
hm
2
·
MJ
L
为坡长因子
;
S
为坡度因子
;
C
为植被覆盖因子
;
P
为水土保持措施因子
。
降雨侵蚀力
(
是引起水土流失最直接的因素
R
)
算有植被覆盖与人为措施条件下的实际土壤侵蚀量
。
由于评价生态承载力的不同指标具有不同的性
19
]
,
质和量纲
,
因此本文采用极差标准化法
[
按照各级
指标对生态环境的影响
,
把指标分为对环境生态有着
积极作用的正向指标
,
其值越高代表生态承载力越高
和与之相反的负向指标
。
正向指标选取日照数
、
平均
气温
、
植被覆盖度
、
高程
、
坡度
、
人均林地面积
、
人均耕
地面积
;
负向指标选取年降雨量
、
土壤侵蚀模数
、
人口
密度
,
经济密度
、
人均园地面积
。
计算公式如下
:
正向指标
:
/(
R
i
=
(
X
i
-
X
m
X
main
)
x
-
X
min
)
负向指标
:
()
5
[
12
]
Kriin
gg
插值得到
;
12
之一
,
本文采用月尺度经验模型进行计算出来后通过
;。
式中
:
P
为年平均降雨量
(
mm
)
P
mm
)
i
为月降雨量
(
··/(··),
式中
R
单位是
1
转换成国际单
00fttinacha
·
mm
/(·)。
位
M
需乘以系数
1Jhm
·
ha70.2
]
13
,
小
[
本文基于土壤数据库
,
根据
EPIC
模型进行计算
:
R
=∑
〔
1.735×10
i
=1
(
1.5l8188
g
P
-0.
P
〕
×17.02
()
2
土壤可蚀性
(
能够反映土壤的侵蚀敏感程度大
K
)
S
IL
〔)〕
×
K
=0.1317
0.2+0.3ex
-0.0256
S
AN
(
1-
p
100
{}
/(()
R
i
=
(
X
ma
X
ma
6
x
-
X
i
)
x
-
X
min
)
式中
:
Ri
指标的标准化值
;
X
i
为第
i
指标的原始
i
为第
值
;
X
max
和
X
min
为各指标原始值的最大值和最小值
。
,
析法
(
是
satialrincialcomonentanalsisSPCA
)
ppppy
基于主成分分析法原理和
G
按照
IS
空间分析技术
,
数据信息损失最小的原则
,
通过对原始空间坐标轴旋
转
,
将相关的多变量指标转化为少数几个不相关的综
]
20
。
本研究基于
A
合指标
[
将指标层中标
rcGIS10.6
,
在生态环境脆弱性的评价方法中
,
空间主成分分
;;/,
粒含量
(
%
)
D
为有机质含量
(
%
)
SN1-
S
AN
100
1
=
为美国制单位向国际制单位转换系数
。
01.317
0.75SN
1
〔〕()
1.0-3
(
SNex-5.51+22.9SN
p
1
+
1
)
;;
式中
:
S
AN
为砂粒含量
(
%
)
S
%
)
C
LA
为黏
IL
为粉砂含量
(
S
I
0.25
D
L
()〔〕
1.0-×
(
C
LA
+
S
I
D
+ex
3.72-2.95
D
)
p
L
准化后的
5
个评价指标进行空间主成分分析
,
计算出
21
]
:
区域生态承载力
。
计算公式如下
[
L
,
S
因子通过
CSLE
模型由符素华等建立的
地形因子算法计算得出
;
植被覆盖与作物因子
C
的
[]
14
15
]
计算采用蔡崇法等
[
在三峡库区建立的关系式
:
式中
:
ECC
为生态承载力指数
;
ri
个主成分
;
Y
ii
为第
为第
i
个主成分的贡献率
。
ECC=∑
rY
ii
i
=1
n
()
7
Copyright©博看网. All Rights Reserved.
第
4
期基于土壤侵蚀时空演变的县域生态承载力评价
澹腾辉等
:
213
大多数原始数据的有关信息
。
为了便于不同年份生
计算公式如下
:
当累计贡献率大于或等于
8
就能代表绝
5%
时
,
主成分因子的累计贡献率均达到
8
因此根
5%
以上
,
计算公式如下
:
2010-2018
年宁都县生态承载力
,
ECC42.837
Y
1
+16.684
Y
2
+14.551
Y
3
+
2010
=
ECC39.572
Y
1
+17.965
Y
2
+14.848
Y
3
+
2015
=
ECC36.536
Y
1
+19.574
Y
2
+13.925
Y
3
+
2018
=
9.594
Y
4
+6.783
Y
5
2010
年
态承载力的对比分析
,
因此对
ECC
进行标准化处理
,
/(()
SECC=
(
ECC
CC
m
ECC
ma
CC
m
8
i
-E
in
)
x
-E
in
)
式中
:
范围为
0SECC
为生态承载力指数的标准化值
,
从表
2
可以直接观察到
,
2010
—
2018
年前
5
个
特征值
2010
年
0.134
0.052
0.046
0.028
0.015
2015
年
0.118
0.054
0.044
0.030
0.015
2018
年
0.112
0.060
0.043
0.029
0.021
2010
年
42.837
16.684
14.551
9.021
4.815
),
据公式
(
将前
5
个主成分因子进行加权叠加计算
7
9.021
Y
4
+4.815
Y
5
~1
;
ECCECC
m
i
为生态承载力指数的实际值
;
in
和
ECC
max
分别为生态承载力指数的最小值和最大值
。
10.096
Y
4
+5.023
Y
5
表
2
空间主成分分析结果
贡献率
/
%
2015
年
39.572
17.965
14.848
10.096
5.023
()
9
主成分
因子
Y
1
Y
2
Y
3
Y
4
Y
5
2018
年
累计贡献率
/
%
2015
年
39.572
57.538
72.385
82.481
87.504
36.536
19.574
13.925
9.594
6.783
42.837
59.521
74.072
83.093
87.908
2018
年
36.536
56.110
70.035
79.628
86.412
3
结果与分析
3.1
土地利用动态变化
通过对
2010
—
2018
年土地利用类型转移矩阵分
比分别为
8
林地转为耕地面积为
8.04%
,
58.84%
,
退耕还林政策的实施
,
耕地又大量地转为林地
;
园地
增加的面积比例为
1.
与农村经济快速发展
、
农
53%
,
业结构的调整
、
新农村发展经济果园有关
;
草地和水
),
析可知
(
表
3
林地
、
耕地面积比例基本保持不变
,
占
耕地转为林地面积为
2
主要
209.99km
2
,
46.39km
2
,
原因是为了弥补城镇化发展占用的耕地
,
大量的林地
在此期间转为耕地
,
同时
,
由于生态环境保护工程和
土地利用
类型
园地
耕地
林地
2018
年草地
水域
建设用地
未利用地
园地
16.90
7.10
1.23
0.05
0.45
0.01
6.06
耕地
451.71
246.39
10.54
32.63
1.77
5.52
25.17
其中草地转化为面积较大的是林地
,
面积为
0.51%
,
建设用地面积增加了
2
占比为
128.79km
2
;
1.3km
2
(
。
地类的相互转化导致了土地利用类型的破
0.53%
)
碎程度增大
,
聚集程度减小
,
加之区域受人为干扰较
大
,
多样性和均衡程度有所下降
。
2010
年
草地
11.38
128.79
64.43
0.20
0.58
0.01
7.23
km
2
水域
13.44
8.80
0.19
3.97
3.31
2.99
建设用地
25.22
3.57
0.21
14.01
0.01
0.28
0.88
未利用地
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.02
0.00
域面积有所减少
,
减少的面积占比分别为
1.58%
,
表
3 2010-2018
年土地利用类型面积转移矩阵
年份
林地
209.99
71.94
13.84
1.16
5.94
47.30
2577.00
21.43
3.2
土壤侵蚀状况
3.2.1
土壤侵蚀时空变化
2010
—
2018
年宁都县土
22
]
与易文明等
[
研究退耕还林能有效治理极端降雨导
/()。
从不同侵蚀程度来看
,
583.51tkm
2
·
a2010
年
、
2015
年
、
2018
年宁都县土壤侵蚀类型以微度和轻度
强度及以上土壤侵蚀面积占比呈
79.25%
,
80.71%
;
为主
,
其中微度侵蚀面积占比最大
,
分别为
79.59%
,
下降趋势
,
减少率分别为
39.51%
,
53.24%
,
64.65%
。
这与当地实施的退耕还林还草工程等政策密切相关
,
壤侵蚀模数呈逐年减小趋势
,
分别为
597.42
,
591.29
,
致的土壤侵蚀的结果一致
。
有明显差异
,
强度及以上土壤侵蚀类型主要分布在中
部
、
西北部以及东南部等地区
,
由于该区域分布着大
量建设用地和耕地
,
人口密集
,
植被覆盖度低
,
抗冲
刷能力弱
,
从而导致了土壤侵蚀
。
2010
—
2018
年宁
都县土壤侵蚀总体得到改善
,
微度侵蚀面积增加了
由图
1
可知
,
在空间分布上宁都县土壤侵蚀强度
而轻度侵蚀分布范围破碎化程度降低
,
沿
45.59km
2
,
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214
水土保持研究
第
30
卷
流域聚集
;
固厚乡以及田埠乡等乡镇强度及
竹笮乡
、
以上土壤侵蚀状况得到明显改善
。
总体来看
,
中度及
以上的土壤侵蚀强度是造成土壤侵蚀的主要来源
。
2015
年宁都县呈现生态承载力由低等级向高等级转
换的趋势
,
以低生态承载力下降
,
中等生态承载力增
这与宁都县响应国家
2
十二五
”
环境
29.26%
,
011
年
“
保护法规
,
实施退耕还林生态环境保护措施
,
改善土
年
,
2018
年由于城镇化进程速度加快导致中等生态
中高以上生态承载力的面积增加
2
整体
77.26km
2
,
而言该区域生态承载力在时间尺度上有轻微好转
。
幅为主
,
面积分别变化了
3
中低
65.09
,
675.55km
2
,
和高生态承载力小幅度降低
,
分别减少了
17.75%
,
26
]
;
壤结构和质量
,
提高植被覆盖度有关
[
相对
2015
承载力往中低生态承载力转移
,
面积为
288.11km
2
,
注
:
基于标准地图服务系统下载的审图号赣
S
(
2022
)
023
号的标准地
图制作
,
底图未做修改
,
下图同
。
图
1
土壤侵蚀分级
3.2.2
不同土地利用类型下土壤侵蚀特征
不同时
期在不同土地利用类型下
,
土壤侵蚀模数存在显著差
异
,
未利用地与其他类型相比土壤侵蚀模数较高
,
园
地
、
耕地的侵蚀模数呈先增后减的状态
,
原因是随着
经济社会的高速发展
,
政府将疏林地和荒草地北部整
改为茶园及中部
、
南部整改为柑橘园
,
加之水土流失
防治措施未得到有效实施
,
整改后园地植被覆盖度下
降
,
生态群落结构不稳定
,
侵蚀模数大幅度增加
,
导致
局部区域侵蚀量大
,
这与郭云
[
23
]
由图
3
可知
,
2010
—
2018
年宁都县生态承载力
较高的地区主要分布于北部
、
东部的部分山区
,
这与
北部山区多
,
植被覆盖度高
,
水土保持效益较高有
关
;
而中部和西南部由于人口密集
、
建设用地占比高
、
土地开发强度较大而导致生态承载力较低
。
2015
年
赖村镇
、
田头镇
、
长胜镇等乡镇生态承载力由低水平
转化为中低水平
,
比
2010
年有明显改善
;
2018
年宁
,
北部地区生态承载力由中高水平转化
102.65km
2
)
,
为高水平
(
新增面积
1
生态承载力整体
74.62km
2
)
27
]
上有所好转
,
这与姚雄等
[
研究发现合理优化土地
图
2 2010-2018
年各等级生态承载力面积对比
庭湖区域不同土地利用类型变化对生态服务功能的
、
杨君
[
24
]
等分析洞
/(),
原因是宁都县为了响
198.05
,
1442.03tkm
2
·
a
应国家土地利用总体规划政策
,
改善土地景观破碎化
年和
2
降雨量较大
,
径流冲刷
015
年是典型的丰水年
,
发现澜沧江流域土地利用变化对土壤侵蚀造成强烈
影响的研究结果一致
。
2
政府为应对宁都县
018
年
,
人口总量的快速增长
,
实施了林草地转为耕地
、
园地
的结构优化措施
,
使得草地
、
园地
、
耕地和未利用地
影响研究结果相符
。
2
耕地
、
园地和未
010
—
2015
年
,
利用地的侵蚀模数增幅较大
,
分别增加了
102.58
,
都县部分乡镇由中水平转化为中高水平
(
新增面积
程度
,
导致林地
、
草地植被覆盖度降低
,
再加上
2012
25
]
能力较强
,
从而加大了侵蚀模数
,
与姚华荣等
[
研究
空间结构可提高植被覆盖度
,
增强生态环境承载能力
的研究结果相似
。
3.3.2
生态承载力与土壤侵蚀关系研究
不同土壤
侵蚀程度的生态承载力差异较大
,
2010
年中度及以
下侵蚀强度中
,
生态承载水平主要为中等及以上
,
面
积占比分别为
3
在强度侵蚀
、
极
0.27%
,
17.42%
,
7.27%
;
为主
,
面积占比分别为
2.28%
,
1.19%
,
1.74%
;
2015
年
与
2
随着侵蚀强度降低
,
区域的生态
010
年情况相似
,
中低及以上生态承载力占主要部分
,
其中中和中高承
载力占比为
6
在中等及以上侵蚀等级下
,
区域
6.45%
;
生态承载力以中低
、
中
、
中高承载力为主
,
其中中低生
态承载力面积大于中
、
中高生态承载力面积
,
可以看
强侵蚀和剧烈侵蚀条件下
,
生态承载力以低和中低水平
/()。
总体来看
2
耕
3647.11tkm
2
·
a010
—
2018
年
,
地
、
园地和未利用地的转化是导致土壤侵蚀模数变化
的主要原因
,
研究结果与实际相符合
,
毁林造田和退
耕还林措施都会加重土壤侵蚀
,
应加强植被保护力
度
,
防止林草地退化
。
3.3
生态承载力
3.3.1
生态承载力时空分析
由图
2
可知
,
2010
—
,,
侵蚀模数大幅下降
,
减幅分别是
175.99376.25978.91
,
承载力水平呈上升趋势
。
2018
年微度侵蚀区域中
,
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第
4
期基于土壤侵蚀时空演变的县域生态承载力评价
澹腾辉等
:
215
,
出
2
生态
018
年研究区侵蚀强度较往年有明显下降
29
]
也与刘慧芳
[
分析其汾河上游流域水土流失对承载
]
28
承载水平明显提高
,
这与荣月静等
[
分析结果相同
,
力的影响结果一致
。
()
注
:
基于标准地图服务系统下载的审图号赣
S
底图未做修改
。
2022023
号的标准地图制作
,
图
4
)
由土壤侵蚀与生态承载力相关性雷达图
(
可知
,
区域生
9
年来不同土壤侵蚀等级发生改变时
,
km
2
和剧烈侵蚀变化变化
249.6km
2
时分别对中生态
承载力
、
低生态承载力影响最为显著
;
轻度及中度侵
蚀对不同生态承载力影响较为均衡
;
除高生态承载力
态承载力也随着发生变化
,
其中微度侵蚀变化
846.95
图
3 2010-2018
年宁都县生态承载力
外
,
强度侵蚀和极强侵蚀对其他承载力的影响均较为
显著
。
不同侵蚀强度面积变化对不同生态承载力面
积具有不同的响应关系
,
侵蚀和承载力等级降低的面
]
30
积明显大于增加的面积
,
这与荣月静等
[
研究发现
土壤侵蚀程度的减弱有利于生态承载力的恢复和改
善结果一致
。
图
4
土壤侵蚀与生态承载力相关性雷达图
4
结论
()
林地
、
耕地和草地为宁都县主要地类
,
19
年
来土地利用类型破碎程度
2018
年
>2015
年
>2010
年
,
这主要是由于人类活动对林地和草地的影响程度
较高
,
在经济和城镇化高速发展中被占用开发转化为
园地和建设用地
,
集中布局被打破
,
导致景观聚集程
度不断减小
。
部
,
其中承载力增强的区域占
29.9%
。
近年来虽然局部
地区生态承载力有所好转
,
但由于土地过度开发
,
导致
土壤侵蚀相对严重
,
生态承载力仍维持在较低水平
。
()
土壤侵蚀
33
期土壤侵蚀模数呈逐年减小趋势
,
6
;—
总量减少了
2
从平均侵蚀模数来看
,
.452×10t2010
园地
>
草地
>
林地
>
建设用地
>
水域
,
其中因宁都县开
()
整体上看宁都县生态承载力东北部大于西南
2
未利用地
>
耕地
>2018
年各土地利用类型下侵蚀模数
:
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216
水土保持研究
第
30
卷
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未利用地
)
转为园地
、
耕地
,
,
整治前期水土保持生态防护措施未得到贯彻和实施
,
植被覆盖度降低
,
从而导致土壤侵蚀模数增加
,
因此
在今后的治理需多加关注和预警
。
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