皖南山区1990—2020年间土壤侵蚀特征及影响因素

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2025.025

现代地质 ›› 2025, Vol. 39 ›› Issue (02): 478-494.DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2025.025

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皖南山区1990—2020年间土壤侵蚀特征及影响因素

肖粤新¹^,²^,³^,⁴(), 孙泽龙¹^,³(), 闵英姿¹^,³, 杨鹏至¹^,³, 田兆飞¹^,³, 成明¹, 兰建梅²

1.中国地质调查局长沙自然资源综合调查中心,湖南长沙 410600
2.自然资源部洞庭湖流域生态保护修复工程技术创新中心,湖南长沙 410007
3.黄山水土资源野外科学观测研究站,安徽黄山 245000
4.自然资源部自然资源要素耦合过程与效应重点实验室,北京 100055

出版日期:2025-04-10 发布日期:2025-05-08
通信作者: 孙泽龙,男,助理工程师,1988年出生,主要从事地表基质调查监测、自然资源综合观测研究工作。Email: sunzelong@mail.cgs.gov.cn。
作者简介:肖粤新,男,工程师,1994年出生,主要从事地表基质调查监测、自然资源综合观测研究工作。Email: xiaoyuexin@mail.cgs.gov.cn。
基金资助:
中国地质调查局项目“江南丘陵区自然资源与地表基质观测监测评价”(DD20230515);自然资源部洞庭湖流域生态保护修复工程技术创新中心开放课题基金项目(2023016)

Spatiotemporal Dynamics and Drivers of Soil Erosion in the Mountainous Areas of South Anhui from 1990 to 2020

XIAO Yuexin¹^,²^,³^,⁴(), SUN Zelong¹^,³(), MIN Yingzi¹^,³, YANG Pengzhi¹^,³, TIAN Zhaofei¹^,³, CHENG Ming¹, LAN Jianmei²

1. Changsha General Survey of Natural Resources Center,China Geological Survey,Changsha, Hunan 410600, China
2. Technology Innovation Center for Ecological Conservation and Restoration in Dongting Lake Basin Ministry of Natural Resources, Changsha, Hunan 410007, China
3. Huangshan Observation and Research Station for Land-water Resources, Huangshan, Anhui 245000, China
4. Key Laboratory of Natural Resource Coupling Process and Effects,Ministry of Natural Resources, Beijing 100055, China

Published:2025-04-10 Online:2025-05-08

摘要/Abstract

摘要： 本文以安徽省皖南山区为研究对象,基于GIS技术和CSLE模型定量评估了1990年、2000年、2010年和2020年4期研究区土壤侵蚀时空变化特征,并且重点探讨了土壤侵蚀与土地利用、坡度、海拔间的关系。结果表明:1990—2020年4期研究区土壤侵蚀量分别为5719万t、4893万t、6669万t、6565万t,平均土壤侵蚀模数分别为1336 t/(km²·a)、1143 t/(km²·a)、1558 t/(km²·a)、1534 t/(km²·a),总体上土壤侵蚀状况呈现加剧趋势,主要体现在部分区域从轻微、轻度侵蚀向更高程度的侵蚀等级转移;土壤侵蚀程度以轻微、轻度侵蚀为主,空间分布总体特点为北低南高,池州、黄山和宣城市的多山地区是水土流失重点防治区域。土壤侵蚀的空间分布与土地利用、坡度、海拔等密切相关,林地土壤侵蚀程度高于耕地,这与土地利用方式的分布程度有关;土壤侵蚀模数随坡度和海拔的增加而增大,坡度25°~35°区域内土壤侵蚀量最大,年平均土壤侵蚀总量为960.92万t,占比32.79%,海拔200~500 m区域内土壤侵蚀量最大,年平均土壤侵蚀总量为1306.75万t,占比39.24%,因此未来须进一步加强这些区域的生态恢复及水土保持措施建设,建议通过增加植被覆盖、合理规划坡地农业等措施来改善水土流失现状。本研究结果可为皖南山区的水土流失综合治理提供科学依据。

关键词: CSLE模型, 土壤侵蚀, 土地利用, 皖南山区

Abstract:

Based on GIS technology and CSLE model, this paper quantitatively evaluated the spatiotemporal variation characteristics of soil erosion in the study area in 1990, 2000, 2010 and 2020, and focused on the relationship between soil erosion and land use, slope and altitude.The results showed that the amount of soil erosion in the study area in the four phases from 1990 to 2020 was 57.19 million t, 48.93 million t, 66.69 million t and 65.65 million t respectively, and the average soil erosion modulus was 1336 t/(km²·a), 1,143 t/(km²·a), 1,558 t/(km²·a)and 1,558 t/(km²·a), respectively.The degree of soil erosion was mainly slight and mild, and the overall spatial distribution was low in the north and high in the south.The mountainous areas of Chizhou, Huangshan and Xuancheng were the key areas for soil erosion prevention and control.The spatial distribution of soil erosion was closely related to land use, slope and altitude, and the degree of soil erosion in woodland was higher than that in cultivated land, which was related to the distribution degree of land use patterns.Soil erosion modulus increased with the increase of slope and altitude, and the soil erosion was the largest in the area with slope of 25-35, with an annual average of 9,609,200 t, accounting for 32.79%, and the largest in the area with altitude of 200-500 m, with an annual average of 13,067,500 t, accounting for 39.24%.Therefore, it is necessary to further strengthen the ecological restoration and soil and water conservation in these areas in the future.The results of this study can provide scientific basis for comprehensive control of soil erosion in mountainous areas of Southern Anhui.

Key words: CSLE model, soil erosion, land use, mountainous area of South Anhui

中图分类号:

P934
S157.1

肖粤新, 孙泽龙, 闵英姿, 杨鹏至, 田兆飞, 成明, 兰建梅. 皖南山区1990—2020年间土壤侵蚀特征及影响因素[J]. 现代地质, 2025, 39(02): 478-494.

XIAO Yuexin, SUN Zelong, MIN Yingzi, YANG Pengzhi, TIAN Zhaofei, CHENG Ming, LAN Jianmei. Spatiotemporal Dynamics and Drivers of Soil Erosion in the Mountainous Areas of South Anhui from 1990 to 2020[J]. Geoscience, 2025, 39(02): 478-494.

图/表 23

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数据	精度	来源
中国1 km分辨率逐月降水量数据集	1 km	国家科技基础条件平台—国家地球系统科学数据中心(http://www.geodata.cn)
土壤质地数据	1:100万	国家冰川冻土沙漠科学数据中心(http://www.ncdc.ac.cn)
土地利用数据	30 m	地球大数据科学工程数据共享服务系统(https://data.casearth.cn/sdo/detail/6123651428a58f70c2a51e48)
NDVI数据集	1 km	中国年度植被指数(NDVI)空间分布数据集,资源环境科学数据注册与出版系统(http://www.resdc.cn/DOI),2018.DOI:10.12078/2018060601)
DEM数据	30 m	地理空间数据云(https://www.gscloud.cn/search)

数据	精度	来源
中国1 km分辨率逐月降水量数据集	1 km	国家科技基础条件平台—国家地球系统科学数据中心(http://www.geodata.cn)
土壤质地数据	1:100万	国家冰川冻土沙漠科学数据中心(http://www.ncdc.ac.cn)
土地利用数据	30 m	地球大数据科学工程数据共享服务系统(https://data.casearth.cn/sdo/detail/6123651428a58f70c2a51e48)
NDVI数据集	1 km	中国年度植被指数(NDVI)空间分布数据集,资源环境科学数据注册与出版系统(http://www.resdc.cn/DOI),2018.DOI:10.12078/2018060601)
DEM数据	30 m	地理空间数据云(https://www.gscloud.cn/search)

年份	最大值 (MJ·mm/km^-2· h-1·a^-1)	最小值 (MJ·mm/km^-2· h-1·a^-1)	平均值 (MJ·mm/km^-2· h-1·a^-1)
1990	6934.83	3995.52	4408.07
2000	6065.20	2727.08	3856.50
2010	8568.40	3392.03	5150.20
2020	8024.08	3899.79	5162.78

年份	最大值 (MJ·mm/km^-2· h-1·a^-1)	最小值 (MJ·mm/km^-2· h-1·a^-1)	平均值 (MJ·mm/km^-2· h-1·a^-1)
1990	6934.83	3995.52	4408.07
2000	6065.20	2727.08	3856.50
2010	8568.40	3392.03	5150.20
2020	8024.08	3899.79	5162.78

土地利用类型 (LUCC)	植被盖度 (FVC,%)	B值	土地利用类型 (LUCC)	植被盖度 (FVC,%)	B值
林地	0~20	0.100	草地	0~20	0.450
	20~40	0.080		20~40	0.240
	40~60	0.060		40~60	0.150
	60~80	0.020		60~80	0.090
	80~100	0.004		80~100	0.043
水域	-	0	平耕地	-	0.230
建设用地	-	0.353	坡耕地	-	0.470

皖南山区1990—2020年间土壤侵蚀特征及影响因素

Spatiotemporal Dynamics and Drivers of Soil Erosion in the Mountainous Areas of South Anhui from 1990 to 2020

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年份	最大值	最小值	平均值
1990	1	0.084	0.622
2000	1	0.084	0.656
2010	1	0.084	0.659
2020	1	0.084	0.670

参数	坡度
参数	>25°	0°	≤ 5°	5°~ 10°	10°~ 15°	15°~ 20°	20°~ 25°
T	1	0.1	0.221	0.305	0.575	0.705	1

不同土壤侵蚀级别的面积(km²)及占比(%)						平均模数 (t/(km² ·a))	像元模数最大值 (t/km² ·a))	侵蚀量 (万t)	强烈及以上侵蚀量 (万t)
年份	轻微侵蚀	轻度侵蚀	中度侵蚀	强烈侵蚀	极强烈侵蚀	平均模数 (t/(km² ·a))	像元模数最大值 (t/km² ·a))	侵蚀量 (万t)	强烈及以上侵蚀量 (万t)
1990	21796(50.91)	11042(25.79)	8128(18.99)	1732(4.05)	110(0.26)	1336	13323	5719	1492
2000	21594(50.44)	13215(30.87)	7029(16.42)	942(2.20)	27(0.07)	1143	12130	4893	761
2010	20468(47.81)	10555(24.66)	8409(19.64)	2978(6.96)	394(0.92)	1558	16679	6669	2893
2020	19369(45.24)	11891(27.78)	8649(20.20)	2631(6.15)	268(0.63)	1534	14966	6565	2439

土壤侵蚀程度		2020年
土壤侵蚀程度		轻微侵蚀	轻度侵蚀	中度侵蚀	强烈侵蚀	极强烈侵蚀
1990年	轻微侵蚀	18750.17	3030.81	74.66
	轻度侵蚀	703.90	8505.84	1773.97	27.71	2.52
	中度侵蚀		266.22	6766.20	1070.95
	强烈侵蚀		49.52		1525.37	150.85
	极强烈侵蚀					111.88

土地类型	年份	轻微侵蚀	轻度侵蚀	中度侵蚀	强烈侵蚀	极强烈侵蚀	剧烈侵蚀
林地	1990	4098.61	8934.89	7665.51	1685.38	109.17	0
	2000	5953.92	10143.89	6132.92	859.04	25.40	0
	2010	5336.53	7440.07	7168.47	2669.90	362.00	3.82
	2020	4573.79	7880.18	7347.24	2351.72	248.64	0.00
耕地	1990	16094.06	1736.98	421.55	43.00	1.25
	2000	13023.62	2709.55	866.32	79.78	11.29
	2010	12475.30	2667.54	1105.56	291.65	30.43
	2020	11707.10	3068.04	1161.04	253.34	20.27

坡度 (°)	年份	侵蚀面积 (km²)	百分比 (%)	平均模数 (t/km² ·a))	侵蚀总量 (万t)	侵蚀比例 (%)
< 5	1990	19636	35.84	569	45.23	1.70
	2000	18865	34.88	494	42.35	1.98
	2010	18269	34.28	639	67.45	2.00
	2020	17735	33.86	650	68.34	2.18
5~8	1990	6496	11.86	767	78.95	3.01
	2000	6419	11.87	683	67.79	3.17
	2010	6323	11.86	893	105.93	3.15
	2020	6093	11.63	995	102.90	3.28
8~15	1990	8935	16.30	1270	235.95	8.90
	2000	8942	16.53	1092	188.51	8.81
	2010	8871	16.65	1466	308.54	9.18
	2020	8693	16.60	1577	716.83	9.10
15~25	1990	10112	18.45	2263	604.60	23.05
	2000	10181	18.82	1964	467.00	21.82
	2010	10158	19.06	2681	788.95	23.48
	2020	10143	19.36	2640	716.83	22.90
25~35	1990	6845	12.49	3810	894.50	34.10
	2000	6885	12.73	3219	724.25	33.84
	2010	6880	12.91	4368	1162.29	34.60
	2020	6897	13.16	4208	1062.63	28.60
35	1990	2769	5.05	5588	763.37	29.10
	2000	2795	5.17	3219	724.25	30.39
	2010	2792	5.23	6492	926.45	27.58
	2020	2812	5.36	6212	896.98	28.60

DEM等级(m)	年份	土壤侵蚀面积(km²)	面积百分比(%)	平均侵蚀模数(t/(km²·a))	侵蚀总量(万t)	侵蚀比例	DEM等级	土壤侵蚀面积(km²)	面积百分比(%)	平均侵蚀模数(t/(km²·a))	侵蚀总量(万t)	侵蚀比例(%)
<100	1990	25721	46.05	1541	321	10.30	100~200	8845	16.47	2084	562	18.08
	2000	24884	46.99	1382	297	11.46		8900	16.16	1844	464	17.90
	2010	24249	45.15	1739	434	11.24		8793	16.33	2404	693	17.93
	2020	23570	45.54	1752	452	12.14		8527	16.51	2410	669	17.99
200~500	1990	14765	27.40	2835	1230	39.54	500~800	4111	7.65	3399	689	22.15
	2000	14804	26.98	2470	983	37.92		4133	7.51	2907	574	22.13
	2010	14765	28.01	3287	1536	39.79		4122	7.94	3977	830	21.50
	2020	14621	27.73	3206	1478	39.72		4144	7.74	3763	774	20.80
00~1500	1990	1269	2.41	4213	304	9.78	>1500	18.59	0.03	3642	4	0.13
	2000	1300	2.32	3649	269	10.36		18.59	0.03	3363	4	0.14
	2010	1294	2.53	4981	363	9.40		18.59	0.04	4623	5	0.13
	2020	1321	2.43	4621	343	9.23		18.59	0.03	4292	5	0.13

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