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陕北生态脆弱区土壤水蚀变化及驱动因子——以榆林市为例.pdf
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1、第3 0卷第5期2 0 2 3年1 0月水土保持研究R e s e a r c ho fS o i l a n dW a t e rC o n s e r v a t i o nV o l.3 0,N o.5O c t.,2 0 2 3 收稿日期:2 0 2 2-0 8-0 2 修回日期:2 0 2 2-0 8-2 6 资助项目:国家自然科学基金项目(4 2 0 7 7 0 5 8,4 1 6 0 1 2 8 2);陕西省高校科协青年人才托举计划资助(2 0 2 1 0 7 0 5);中央高校基本科研业务费项目(G K 2 0 2 1 0 3 1 5 0,G K 2 0 2 0 1 0 0 3
2、)第一作者:朱启明(1 9 9 9),男,江苏盐城人,硕士研究生,主要从事土壤侵蚀过程与机理研究。E-m a i l:q i m i n g z h u s n n u.e d u.c n 通信作者:刘俊娥(1 9 8 7),女,山西河曲人,博士,副教授,主要从事土壤侵蚀过程与机理研究。E-m a i l:l i u j u n e 5s n n u.e d u.c nh t t p:s t b c y j.p a p e r o n c e.o r gD O I:1 0.1 3 8 6 9/j.c n k i.r s w c.2 0 2 3.0 5.0 0 6.朱启明,王宁,刘俊娥,等.陕北
3、生态脆弱区土壤水蚀变化及驱动因子分析:以榆林市为例J.水土保持研究,2 0 2 3,3 0(5):4 1-5 1,6 0.Z HU Q i m i n g,WAN GN i n g,L I UJ u n e,e t a l.A n a l y s i so f S o i lW a t e rE r o s i o nC h a n g e s a n dD r i v i n gF a c t o r s i nE c o l o g i c a l l yF r a g i l eA r e a s i nN o r t h-e r nS h a a n x iP r o v i n c
4、e:T a k i n gY u l i nC i t ya sa nE x a m p l eJ.R e s e a r c ho fS o i l a n dW a t e rC o n s e r v a t i o n,2 0 2 3,3 0(5):4 1-5 1,6 0.陕北生态脆弱区土壤水蚀变化及驱动因子 以榆林市为例朱启明,王 宁,刘俊娥,齐小倩,程西科,杜芳悦,崔钦凯(陕西师范大学 地理科学与旅游学院,西安7 1 0 1 1 9)摘 要:目的 分析陕北生态脆弱区土壤水蚀的时空变化特征,阐明影响土壤水蚀空间分布格局的驱动因子,以期为黄土高原生态脆弱区土壤水蚀治理和生态恢复提供一定
5、的理论依据。方法 基于修正的通用土壤流失方程(R U S L E),选取降水、土壤属性、地形、遥感等多源数据,估算榆林市2 0 0 0年、2 0 1 0年和2 0 2 0年的土壤水蚀量,开展榆林市土壤水蚀的时空变化及驱动因子研究。结果 榆林市2 0 0 0年、2 0 1 0年和2 0 2 0年均以微度侵蚀为主。相较于2 0 0 0年、2 0 1 0年和2 0 2 0年榆林市强度侵蚀及以上的面积显著减少。榆林市南部土壤水蚀程度要高于北部,其中南部局部地区土壤水蚀现象较为严重。2 0 1 0年土壤水蚀量(5.3 3 91 07t)较2 0 0 0年(1.1 2 41 08t)大幅度下降,而由于近年
6、来榆林市降雨侵蚀力的增加,2 0 2 0年的水蚀量(6.8 6 41 07t)则较2 0 1 0年(5.3 3 91 07t)有小幅增加。榆林市的西南和东南由水蚀造成的流失量较北部更为严重,尤以定边最为严重,三年分别贡献了全市由水蚀造成的土壤流失量的4 4.6 8%,1 6.6 9%,1 4.6 6%。中度及以下强度对榆林市土壤水蚀流失量贡献较大。驱动榆林市土壤水蚀形成空间分布差异的主要因子为地形及降雨,不同因子的交互作用增加了对水蚀程度的影响,不同地貌区间的驱动因子也有较明显的差异。在2 0 0 0年和2 0 1 0年,榆林东部覆盖度为4 0%5 0%的山区砂质陡坡发生强烈水蚀的风险最高,而
7、2 0 2 0年发生剧烈土壤水蚀风险最高的地区为覆盖度为3 0%4 0%的砂质平原地区。结论 榆林市土壤水蚀状况在2 0 0 0年、2 0 1 0年和2 0 2 0年三年间发生了变化,且水蚀分布格局主要受到地形和降雨因子的驱动,未来还需进一步优化模型因子,以提高模型对中等以下侵蚀强度的预测精度。关键词:R U S L E模型;榆林;地理探测器;时空变化中图分类号:S 1 5 7.1 文献标识码:A 文章编号:1 0 0 5-3 4 0 9(2 0 2 3)0 5-0 0 4 1-1 1S o i lW a t e rE r o s i o nC h a n g e sa n dD r i v
8、i n gF a c t o r s i nE c o l o g i c a l l yF r a g i l eA r e a s i nN o r t h e r nS h a a n x iP r o v i n c e-T a k i n gY u l i nC i t ya sa nE x a m p l eZ HU Q i m i n g,WANGN i n g,L I UJ u n e,Q IX i a o q i a n,CHE NGX i k e,DUF a n g y u e,C U IQ i n k a i(S c h o o l o fG e o g r a p h
9、ya n dT o u r i s m,S h a a n x iN o r m a lU n i v e r s i t y,X i a n7 1 0 1 1 9,C h i n a)A b s t r a c t:O b j e c t i v eT h ea i m so ft h i ss t u d ya r et oa n a l y z et h es p a t i a la n dt e m p o r a lc h a r a c t e r i s t i c so fs o i lw a t e re r o s i o ni ne c o l o g i c a l
10、l yf r a g i l ea r e a so fn o r t h e r nS h a a n x iP r o v i n c ea n de l u c i d a t et h ed r i v i n gf a c t o r sa f f e c t i n gt h es p a t i a l d i s t r i b u t i o np a t t e r no f s o i lw a t e r e r o s i o n,w i t hav i e wt op r o v i d i n gs o m e t h e o r e t i c a l b a
11、s i sf o r s o i lw a t e r e r o s i o nm a n a g e m e n t a n de c o l o g i c a l r e s t o r a t i o n i ne c o l o g i c a l l y f r a g i l e a r e a so f t h eL o e s sP l a t e a u.M e t h o d sB a s e do nm o d i f i e du n i v e r s a l s o i l l o s s e q u a t i o n(RU S L E)m o d e l,m
12、 u l t i-s o u r c ed a t a s u c ha sp r e c i p-i t a t i o n,s o i l p r o p e r t i e s,t o p o g r a p h ya n dr e m o t es e n s i n gw e r es e l e c t e dt oe s t i m a t es o i lw a t e re r o s i o n i nY u l i ni n2 0 0 0,2 0 1 0a n d2 0 2 0 i no r d e r t oc a r r yo u t as t u d yo nt h
13、 e s p a t i a l a n d t e m p o r a l v a r i a t i o na n dd r i v i n g f a c t o r so f s o i lw a t e r e r o s i o n i nY u l i n.R e s u l t sS l i g h t e r o s i o nd o m i n a t e d i nY u l i n i n2 0 0 0,2 0 1 0a n d2 0 2 0.C o m p a r e dw i t h2 0 0 0,t h ea r e ao fY u l i nw i t hi n
14、 t e n s i t ye r o s i o na n da b o v es i g n i f i c a n t l yr e d u c e di n2 0 1 0a n d2 0 2 0.S o i lw a t e re r o s i o nr a t ew a sh i g h e r i nt h es o u t h e r np a r to fY u l i nt h a nt h en o r t h e r np a r t,w h e r es o i lw a t e re r o s i o nw a sm o r es e r i o u s i nt
15、 h es o u t h e r np a r t l o c a l l y.S o i lw a t e re r o s i o n i n2 0 1 0(5.3 3 91 07t)d e c r e a s e ds i g n i f i c a n t l yc o m p a r e dw i t h2 0 0 0(1.1 2 41 08t),w h i l ew a t e re r o s i o n i n2 0 2 0(6.8 6 41 07t)i n c r e a s e ds l i g h t l yc o m p a r e dw i t h2 0 1 0(5
16、.3 3 91 07t)d u et ot h e i n c r e a s e i ne r o s i v ep o w e ro fr a i n f a l l i nY u l i ni nr e c e n ty e a r s.T h el o s sc a u s e db yw a t e re r o s i o nw a sm o r es e r i o u s i nt h es o u t h w e s tp a r ta n ds o u t h e a s tr e g i o no fY u l i nt h a ni nt h en o r t h,e
17、s p e c i a l l y i nD i n g b i a n,w h i c hc o n t r i b u t e d4 4.6 8%,1 6.6 9%,a n d1 4.6 6%o f s o i l l o s s e s o fY u l i nc a u s e db yw a t e re r o s i o n i nt h r e ey e a r s,r e s p e c t i v e l y.T h em o d e r a t e i n t e n s i t ya n db e l o wc o n t r i b u t e dm o r e t
18、ot h es o i lw a t e re r o s i o nl o s s i nY u l i n.T h em a i nf a c t o r sd r i v i n gt h ed i f f e r e n c e s i nt h es p a t i a ld i s t r i b u t i o no fs o i lw a t e re r o s i o nf o r m a t i o n i nY u l i nw e r e t o p o g r a p h ya n dr a i n f a l l,a n d t h e i n t e r a c
19、 t i o no f d i f f e r e n t f a c t o r s i n c r e a s e d t h ei n f l u e n c eo nt h ed e g r e eo fw a t e re r o s i o n,a n dt h e r ew e r ea l s om o r eo b v i o u sd i f f e r e n c e s i nt h ed r i v i n gf a c t o r sb e t w e e nd i f f e r e n tg e o m o r p h i cz o n e s.I n2 0 0
20、 0a n d2 0 1 0,t h er i s ko f i n t e n s ew a t e re r o s i o nw a sh i g h e s t i nt h es a n d ys t e e ps l o p e s o f t h em o u n t a i n sw i t h4 0%5 0%c o v e r i ne a s t e r nY u l i n,w h i l e t h eh i g h e s t r i s ko f i n t e n s es o i lw a t e re r o s i o n i n2 0 2 0w a s i
21、 nt h es a n d yp l a i na r e a sw i t h3 0%4 0%c o v e r.C o n c l u s i o nT h es o i lw a t e re r o s i o nc o n d i t i o n i nY u l i nh a dc h a n g e dd u r i n g t h ey e a r s 2 0 0 0,2 0 1 0a n d2 0 2 0,a n d t h ed i s t r i b u t i o np a t t e r no fw a t e r e r o s i o nw a sm a i n
22、 l yd r i v e nb y t o p o g r a p h ya n d r a i n f a l l f a c t o r s,a n d f u r t h e r o p t i m i z a t i o no fm o d e l f a c t o r si sn e e d e d i nt h e f u t u r e t o i m p r o v e t h ea c c u r a c yo fm o d e l p r e d i c t i o nf o rs u b-m o d e r a t ee r o s i o n i n t e n s
23、 i t y.K e y w o r d s:RU S L Em o d e l;Y u l i n;G e o d e t e c t o r;s p a t i a l a n dt e m p o r a l v a r i a t i o n 陕北地区位于农牧交错带的中部地区,受到风沙作用、干旱气候、复杂地形的剧烈影响,加之大量开发矿产资源,生态环境遭到严重破坏,是黄土高原地区典型的生态脆弱区。而土壤侵蚀是陕北生态脆弱区面临的最为严重的生态环境问题之一1。该地区剧烈的水土流失加剧了黄河下游河道泥沙淤积,严重阻碍了当地经济生态发展2-4。榆林市地处黄土高原的中北部,是陕北地区典型生态脆弱
24、区。随着退耕还林(草)、防沙治沙工程等生态工程的开展,榆林市生态得到了较好恢复,土地利用更趋于合理,地表植被覆盖得到改善5-6。同时,榆林市气候逐渐呈现出暖湿化的特征,气候变化逐渐活跃7-8。气候、植被、人为活动等因素的综合影响导致榆林市土壤侵蚀状况也发生了显著的时空变化,许多学者对此进行了研究:郝慧梅等9基于L U C C定量化榆林市土壤水蚀量及土壤生态保持状况。李柏延等1 0基于U S L E模型分析了2 0 0 02 0 1 0年年际间水力侵蚀面积及侵蚀模数变化。杨波等1 1在估算榆林市2 0 0 02 0 1 3年土壤侵蚀模数的同时还对榆林市水土保持经济价值进行了评估。杨波等1 2基于
25、土壤侵蚀背景下研究了榆林市土壤营养元素的变化。王泽宇等1 3定量计算了退耕还林工程前后土壤水蚀量及生态价值。以往研究主要集中于对榆林市土壤侵蚀空间变化分析及土壤水蚀背景下的土壤生态指标的定量化研究,而目前对于榆林市土壤水蚀的驱动因子研究还较少。榆林市位于黄土高原水蚀风蚀交错区,自然环境极为复杂,空间异质性较为显著,不同自然要素及人类活动对于土壤侵蚀的影响程度各不相同。因其可以较好地探测分析区域内的空间异质性及驱动因子,王劲峰等1 4研发的地理探测器已开始用于不同侵蚀模型下土壤水蚀的空间异质性及影响因子分析。王欢等1 5基于R U S L E模型的基础上应用了地理探测器对喀斯特不同地貌区的侵蚀因
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