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西南岩溶区水土流失与石漠化动态评价研究

上传者:杜培军
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西南岩溶区水土流失与石漠化动态评价研究

第18卷第1期年月水土保持研究

o.1Vol.18,N

, 

西南岩溶区水土流失与石漠化动态评价研究

,覃小群1尹辉1,蒋忠诚1,罗为群1,喻崎雯1,

()中国地科院岩溶地质研究所,广西桂林5广西师范大学生命科学学院,广西桂林51.41004;2.41004摘 要:以西南滇黔桂水土流失及石漠化遥感数据为例,并分别以我国西南岩溶区土壤侵蚀分级标准和国家林业局关于石漠化程度的界定标准为依据,运用层次分析法确定权重值,建立基于面积和权重的水土流失综合指数(WSL-)),和石漠化综合指数(对西南滇黔桂水土流失强度与石漠化程度进行了动态研究。结果表明:西南各区的水CIKDI土流失强度在总体上有减弱的趋势,而石漠化程度均有上升的趋势,这主要与水土流失强度和石漠化程度关系的复杂性、阶段性,岩溶区水土流失的隐蔽性和岩溶区水土流失解译结果存在误差有关。关键词:水土流失;石漠化;动态评价;西南

()中图分类号:S157     文献标识码:A     文章编号:10053409201101006605---

ResearchontheDnamicEvaluationofWaterandSoilLossandRock           y

DesertificationinKarstReionsinSouthwesternChina      g

111121

,,QYIN HuiJIANGZhonchenLUO WeiunYU QienINXiaoun , --q-w -qgg,

(1.InstituteoKarstGeoloCAGS,Guilin,Guanxi541004,China;   f gy,g

2.ColleeoLieSciences,Guanxi NormalUniversitGuilin,Guanxi541004,China)    gf fgy,g

:,GAbstractBasedonthesoilerosionclassificationstandardsofeikarstwhichcoversYunnanuizhouand            pGuanxiinSouthwesternChinaanddiscriminatinstandardsofStateForestrAdministrationonrockdeser           -ggy  

,,tificationbusinanalsisofhierarchrocessforweihtscalculationtheaerestablishesWaterandSoil          ygyypgpp   ))ercentaeLossComrehensiveIndex(WSLCIandKarstDesertificationIndex(KDIbasedontheofarea          pgpandweihtsfordnamicallevaluatinwaterandsoillossintensitandrockdesertificationdereeinSouth            -gyygyg   

:westChina.TheresultsshowthatthewaterandsoillossintensitineachdistrictsinSouthwesternChina              y ,,misdiminishininthemassbutrockdesertificationdereeinthesamedistrictsisaravatinainldueto             gggggy  

,thecomlexandrelationshibetweenwaterandsoillossintensitandrockdesertificationdereeeriodical            ppygp  ,hiddenwaterandsoillossineikarstanderrorsofwaterandsoillosscausedbremotesenseinterretation                pyp inkarstarea.  

:;;;KewordswaterandsoillossrockdesertificationdnamicevaluationSouthwestofChina       yy 正不同  我国西南岩溶区水土流失及石漠化严重,

1]

。随着程度地威胁着各区生态、社会和经济的发展[西部大开发战略的实施,我国西南岩溶地区在水土流失及石漠化治理、生态环境建设等方面开展了大量的工作,取得了一定的成效;然而,西南岩溶区因其自然条件的特殊性和人类活动的不合理,大部分水土流失石漠化面积还将在区的石漠化在短期内仍难以恢复,

2]

。因此,加强我国西南岩溶区水土一定程度上增加[

施,实现岩溶地区石漠化治理和生态恢复具有重要的意义。

目前国内学者从不同角度对岩溶地区水土流失和石漠化进行了大量的研究,内容涵盖石漠化地区水

3]4]

、、土流失监测[水土保持治理措施[石漠化成因机]]578]910--

、、、制[石漠化分布特征[石漠化防治[石漠化]11]1217-

和评价方法[等诸多方面。综合评价指标体系[

目前,石漠化程度综合评价已由传统的定性描述转向石漠化指数的量化评价,在石漠化评价的综合性和可

流失和石漠化研究,对于科学地配置水土保持综合措

2010052320100728  收稿日期:--       修回日期:--

);,);广西科学基金(桂科基0广西科技开发项目(桂科转0桂科攻0桂科攻0岩溶所所控项目731069719005236320065,8160032  资助项目:----

();)岩溶所所控项目(2007072008010:(),,,:作者简介尹辉男广西壮族自治区桂林人在读研究生,主要从事水土保持、生态恢复工作。E-m1983-ailinhui741852963@163.com  y

第1期西南岩溶区水土流失与石漠化动态评价研究      尹辉等:

67

比性方面有了质的飞跃,然而,基于面积和权重的石漠化指数在权重的界定上仍缺乏理论依据和说服力。尽管相关研究提出了以层次分析法作为石漠化指数的权重界定方法,但判断矩阵的构造过程及权重的计算结果仍比较模糊,因此,如何界定各级石漠化的权重值是亟待解决的科学问题;在岩溶区水土流失动态研究方面,目前仍缺乏一种简单实用的水土流失动态评价方法。以往的水土流失动态研究成果中,多数以不同年代各强度水土流失面积变化差值来动态反映区域内水土流失的动态变化,却难以宏观评价该区的本文以石漠化裸岩率均值水土流失治理程度。据此,

运用层次分析法解决石作为石漠化权重的计算依据,

漠化权重难以界定的难题;并以各级土壤侵蚀模数均值来界定各强度水土流失的权重值,建立基于面积和权重的水土流失综合评价方法,为探讨西南岩溶区水土流失和石漠化动态变化提供科学依据。

孤峰残丘与岩溶平原350.05 

1 研究区概况

西南岩溶石漠化地区主要包括云南东部、贵州和广西,地理位置介于东经1和北01°54′36″-112°4′12″纬2之间,该区地处热带、亚热带,雨量1°-29°14′24″充沛,水热同期,温暖湿润,年内降雨量时间分布十分不均,年平均气温由西北到东南依次由7.5~10℃递升到2而年平均降雨量则依次由70~22.5℃,50~该区地势西高1000mm递升到2000~2250mm;   

东低,自西向东依次发育云南岩溶断陷盆地、黔南和桂东岩溶峰林平原3桂西斜坡地带的岩溶峰丛洼地、

大类型,同时也存在岩溶丘陵、岩溶山地、岩溶峡谷等。西南岩溶区不同强度的水土多种岩溶地貌(表1)流失面积及不同程度的石漠化面积如表2-6所示,其中,前者来源于我国水利部水土流失遥感解译结果,后者来源于国土资源部石漠化遥感解译结果。

km

表1 西南岩溶分布面积

省份滇东贵州广西

峰丛洼地

峰林洼地

岩溶丘陵9013.30 12060.94 

km

岩溶槽谷岩溶断盆岩溶山地岩溶峡谷岩溶总面积

5946.542614.51 1 1296.577665.532472.70 1 1 

0.006722.88 2 96.10 

513.48 

1075.49 

7325.286684.48 63227.8825041.97 1

0.000770.05 9

km

19306.068433.49010.11 1 4 31801.232717.622505.19 2 2 

36165.707175.85 1 

注:资料来源于2002年西南岩溶石山地区石漠化遥感调查与演变分析项目成果报告。

    表2 西南不同强度水土流失面积变化年份总流失面积

轻度

中度

强度

    表4 贵州不同强度水土流失面积变化年份总流失面积

轻度

中度

强度

极强度极强度

198952439.3880408.0347880.7319811.70338.92 1    442901.6580308.5648536.3012302.59754.201999 1    1200243462.2280442.6448927.1412342.40750.04 1    1    表3 滇东不同强度水土流失面积变化年份总流失面积

轻度

中度

强度

km

19896683.207917.1020681.1014962.60122.40 7 3   33180.011416.3022424.44016.86322.411999 7 4  8 120023179.401416.3022423.78016.89322.43 7 4  8 1    表5 广西不同强度水土流失面积变化年份总流失面积

轻度

中度

强度

km

极强度极强度86.2186.23

2km

19894613.286121.5724287.11723.0781.53 6 3  3 419999348.641025.2724251.70726.0945.58 5 3  3 320029913.371162.0324644.08765.8841.38 5 3  3 3

19891142.90369.36912.52126.0334.99 1 6 2 1 719990373.00866.99860.1659.64 1 7 1 5 20020369.45864.31859.2859.63 1 7 1 5 

表6 西南各级石漠化面积分布表

区域重度石漠化面积中度石漠化面积轻度石漠化面积

合计

滇东

1987年

1999年

1987年3453.63 

10509.840591.82 1 10113.470586.06 1 5648.39 

7142.52 

26271.708320.40 2 

贵州

1999年5249.58 

1987年5792.50 7678.90 

广西

1999年6678.41 8912.06 

合计

1987年

1999年

19755.972519.81 225829.423986.09 323202.201385.80 368787.597891.70 8

8314.731895.93 1 9874.915331.22 1 21643.272476.73 3 

7401.221504.10 1 20872.627294.57 2 

2 研究方法

2.1 水土流失评价方法

本文建立基于西南岩溶区各级水土流失强度所占岩溶面积的比重和权重的水土流失综合指数(WS-),来综合反映西南岩溶区的水土流失强度变化趋LCI

势,其计算公式如下:

WSLCI=∑WiAi×100

i=1

()1

——某个水土流失区第i类水土流失强度的式中:Wi———第i类水土流失强度所占面积占该岩权重值;Ai———水土流失强度分级种类。溶区总面积的比例;n—

)水土流失综合指数(中第i类水土流失WSLCI本文以曹建华等学者针对我强度权重值Wi的确定,

68

8卷                 水土保持研究                   第1

]1819-

,国西南岩溶区土壤侵蚀强度分级标准为依据[取来确立各类水土流失强度的权重值,各级水土均值,

流失强度的权重值计算结果如表8所示。权重值越表示该土壤侵蚀强度对WS即大,LCI的贡献率越大,

其反映的水土流失强度越严重。WSLCI值越大,

中度100~200 150 

强度200~500 350 

极强度500~1000

750

剧烈000>1-

各土壤侵蚀强度的侵蚀模数均值来标定该强度的土,壤侵蚀模数(表7)运用层次分析法的权重计算原理,即通过两两比较各强度水土流失的土壤侵蚀模数

土壤侵蚀强度

微度

轻度30~100 65 

表7 西南岩溶区土壤侵蚀模数与强度分级标准

-1

(·k)土壤侵蚀模数/0tm-2·a<3 

-1

(·k)1土壤侵蚀模数平均值/5tm-2·a 

表8 西南岩溶区土壤侵蚀强度判断矩阵及权重值

判断矩阵微度流失轻度流失中度流失强度流失极强度流失

微度流失

1 /133 10 /703 50 

轻度流失/313 1 /3013 /7013 /15013 

中度流失/110 /1330 1 /73 5 

强度流失/370 /1370 /37 1 2 

极强度流失/150 /13150 /15 /715 1 

权重值0.01270.05240.11690.24790.5701

注:通过一致性检验。5.0156;CI=0.0039;RI=1.1089;CR=0.0035<0.1,λmax=

2.2 石漠化评价方法

目前关于石漠化最新的评价方法研究中,多数倾向于基于各级石漠化面积和权重的石漠化综合指数

[]1217-

),评价法(其计算公式如下:KDI

),矩阵(表9再运用层次分析法来确立各级石漠化所)。权重值越大,对应的权重值(表1表示该区各级石0漠化对K即K所反映的DI的贡献率越大,DI值越大,石漠化程度越严重。

()2

表9 西南岩溶区各级石漠化程度分级标准石漠化程度分级无明显石漠化潜在石漠化轻度石漠化中度石漠化重度石漠化极重度石漠化

基岩裸露率/%

0<2 20~30 30~50 50~70 70~90 0≥9 

基岩裸露率均值/%

102540608095

KDI=∑WiAi×100

i=1

——某个石漠化地区第i类石漠化程度的权式中:Wi———第i类石漠化程度所占面积占该区岩溶重值;Ai———石漠化程度分级种类。总面积的比例;n—

)石漠化综合指数(中第i类程度的权重值KDI本文参照国家林业局《西南岩溶地区石漠Wi的确定,

20]

,中关于石漠化程度的界定标准[化监测技术规定》

取各级石漠化所对应的基岩裸露率均值来构造判断

判断矩阵无明显石漠化潜在石漠化轻度石漠化中度石漠化重度石漠化极重度石漠化

无明显石漠化

1 /52 /41 /61 /81 /192 

潜在石漠化

/25 1 /85 /125 /165 /195 

轻度石漠化

/14 /58 1 /32 /21 /198 

表10 西南岩溶区石漠化程度判断矩阵及权重值

中度石漠化

/16 /512 /23 1 /43 /1912 

重度石漠化

/18 /516 /12 /34 1 /1916 

极重度石漠化

/219 /519 /819 /1219 /1619 1 

权重值0.03230.08060.12900.19350.25810.3065

注:通过一致性检验。6.0000;CI=0.0000;RI=1.2482;CR=0.0000<0.1,λmax=

3 评价结果分析

3.1 西南水土流失评价结果及分析

)本文以水土流失综合指数(的计算公式WSLCI()为依据,结合表2-5的西南岩溶区水土流失强度1

及所占面积,以及表8的各土壤侵蚀强度权重值,得到西南岩溶区水土流失综合程度的动态计算结果()。表11

表11 西南岩溶区水土流失综合指数计算值岩溶区西南岩溶区滇东岩溶区贵州岩溶区广西岩溶区

1989年6.08701 8.89172 7.91237 1.51194 

1999年4.93172 8.36995 6.02431 0.90070 

2002年4.953048.460696.024260.90044

),表1滇1  从西南各岩溶区水土流失综合指数看(

东岩溶区和贵州岩溶区的水土流失较广西岩溶区严

第1期西南岩溶区水土流失与石漠化动态评价研究      尹辉等:

69

重;从各岩溶区水土流失的动态变化看,各区的水土流失在总体上有减少的趋势。1999年与1989年相西南岩溶区总体水土流失综合指数下降了1.比,16,其中,滇东岩溶区、贵州岩溶区、广西岩溶区的水土流失综合指数分别下降了0.52、1.89和0.61;2002年与1由于水土流失治理的时间跨度较短,999年相比,西南岩溶区的水土流失综合指数变化较小。

3.2 西南石漠化评价结果及分析

)本文以石漠化综合指数(的计算公式(为KDI2)结合表6的西南岩溶区石漠化程度及所占面依据,

积,以及表6的各石漠化程度权重值,得到西南岩溶)。表1区石漠化程度的动态计算结果(2

表12 西南岩溶区石漠化综合指数计算值岩溶区西南岩溶区滇东岩溶区贵州岩溶区广西岩溶区

1987年4.6337 8.0951 3.0183 4.3161 

1999年5.8186 8.5530 4.5016 5.6179 

石漠化增量/%

25.575.6649.1430.16

岩溶区石漠化面积仍有继续扩大的趋势。减少,

()西南岩溶区的水土流失带有很强的隐蔽性。2

西南岩溶区属于石漠化较为严重的地区,相当一部分——处于流失殆尽的边缘;地区的土层已非常浅薄—有的地区甚至是基岩裸露,早已无土可流了。另外,石漠化程度的增加还直接与人为活动息息相关,如岩溶,区有的地块“有树无土”土壤流失量和石漠化程度均较小,若植被遭到了自然灾害或人为活动的破坏,石漠化严重程度将发生突变,而水土流失量仍因无土可流而保持在较小的水平,若仅以水土流失量来表征岩溶区石漠化程度显然是不够科学的。

()西南岩溶区水土流失遥感解译结果存在误3

差。本文水土流失遥感解译数据来源于水利部,而水利部关于岩溶区的水土流失强度界定标准仍以传统的基于坡度和土地利用方式(非耕地林草覆盖度、坡耕地等)的S标准为主,由于岩溶区水土L(190-96)流失除地表坡面流失外,还包括化学流失和垂直流失,因此,西南岩溶区迫切需要制定新的针对岩溶区的水土流失强度界定标准,以保证水土流失遥感解译各部门关于各结果在岩溶区的精度和适用性。此外,

一来避免很多类遥感解译的方法及标准应逐步统一,重复性工作;二使各区遥感数据更具可比性。

),表1滇东2  从西南各岩溶区石漠化综合指数看(

岩溶区石漠化程度最为严重;从各岩溶区石漠化动态变化看,各区石漠化综合指数均有不同程度的增加,西南岩溶区石漠化综合指数1999年与1989年相比,上升了1.其中,滇东岩溶区、贵州岩溶区和广西岩18,溶区的石漠化综合指数分别上升了0.46,1.49和1.30。3.3 讨论

一般说来,岩溶区水土流失是导致石漠化现象的在相同的土层厚度和地质地貌条件重要成因之一,

下,水土流失越严重,表层土壤的流失量也就越大,土层厚度将逐渐变薄,碳酸盐岩出露面积将不断扩大,石漠化程度也日益严重。然而,从上述的计算结果看,西南各区水土流失强度在总体上有减弱的趋势,但石漠化程度却均有上升的趋势,针对这一客观实情,本文主要从如下几个方面进行分析:

()岩溶区石漠化程度与水土流失强度的相关关1

系比较复杂,且带有一定的阶段性。岩溶区水土流失前期,虽然土层逐渐变薄,但基岩大多数仍被土层覆盖;随着水土流失量的增加,一部分基岩开始裸露,石漠化现象产生,而基岩裸露程度同时也受到岩溶区地貌、植被等自然条件及耕作、砍伐等人为活动的影响,导致相同的土壤流失量条件下,不同地块的基岩裸露情况出现差异;随着水土流失的进一步加剧,岩溶区土壤因长期的流失渐趋消亡,少量的水土流失即可直接导致基岩的大量裸露,各等级石漠化面积仍将大量增加。因此,即使西南岩溶区的土壤绝对流失量有所

4 结论

()本文WS1LCI和KDI的权重值计算分别以我国西南岩溶区土壤侵蚀分级标准和国家林业局石漠化程度的界定标准为依据,分别取各土壤侵蚀强度的侵蚀模数均值和各级石漠化所对应的基岩裸露率均运用层次分析法的计算原理,分值来构造判断矩阵,

别确定各水土流失强度的权重值和各级石漠化所对)应的权重值。本文关于水土流失综合指数(WSLCI)和石漠化综合指数(的建立,旨在提供了一种简KDI单实用的岩溶区水土流失强度和石漠化程度的综合评价方法,来分析与比较不同年份不同区域的水土流失强度及石漠化程度的动态变化,为岩溶区水土流失和石漠化综合评价提供可行性参考。

())从西南各省水土流失综合指数(的计2WSLCI

算结果看,滇东岩溶区和贵州岩溶区的水土流失较广西岩溶区严重;从各岩溶区水土流失的动态变化看,各区的水土流失强度在总体上有减弱的趋势。1999年与1西南岩溶区总体水土流失综合指989年相比,数下降了1.其中,滇东岩溶区、贵州岩溶区、广西16,岩溶区的水土流失综合指数分别下降了0.52,1.89和0.西南岩溶区的水土61;2002年与1999年相比,流失综合指数变化较小。

70

8卷                 水土保持研究                   第1

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())从西南各岩溶区石漠化综合指数(的计3KDI算结果看,滇东岩溶区石漠化程度最为严重;从各岩各区石漠化综合指数均有不溶区石漠化动态变化看,

同程度的增加,西南岩溶区石1999年与1989年相比,漠化综合指数上升了1.其中,滇东岩溶区、贵州岩18,溶区和广西岩溶区的石漠化综合指数分别上升了0.46、1.49和1.30。

()西南各区水土流失强度在总体上有减弱的趋4势,而石漠化程度均有上升的趋势,这主要与岩溶区水土流失强度与石漠化程度关系的复杂性和阶段性、西南岩溶石漠化区的水土流失的隐蔽性、岩溶区水土流失遥感解译结果存在误差有关。

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