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基于RUSLE模型的淮河流域土壤侵蚀定量评价

陈红 江旭聪 任磊 唐小倩 肖新

陈 红, 江旭聪, 任 磊, 唐小倩, 肖 新. 基于RUSLE模型的淮河流域土壤侵蚀定量评价[J]. 土壤通报, 2021, 52(1): 165 − 176 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020022602
引用本文: 陈 红, 江旭聪, 任 磊, 唐小倩, 肖 新. 基于RUSLE模型的淮河流域土壤侵蚀定量评价[J]. 土壤通报, 2021, 52(1): 165 − 176 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020022602
CHEN Hong, JIANG Xu-cong, REN Lei, TANG Xiao-qian, XIAO Xin. Quantitative Evaluation of Soil Erosion in the Huaihe River Basin Based on RUSLE Model[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2021, 52(1): 165 − 176 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020022602
Citation: CHEN Hong, JIANG Xu-cong, REN Lei, TANG Xiao-qian, XIAO Xin. Quantitative Evaluation of Soil Erosion in the Huaihe River Basin Based on RUSLE Model[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2021, 52(1): 165 − 176 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020022602

基于RUSLE模型的淮河流域土壤侵蚀定量评价

doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020022602
基金项目: 安徽省重大科技专项项目(1603070112)资助
详细信息
    作者简介:

    陈红:陈 红(1995−),女,浙江文成人,硕士研究生,主要从事土壤GIS与环境生态研究。E-mail:chenhong_117@163.com

    通讯作者:

    E-mail:xiaoxin8088@126.com

  • 中图分类号: S157.1

Quantitative Evaluation of Soil Erosion in the Huaihe River Basin Based on RUSLE Model

  • 摘要: 为探究淮河流域的土壤侵蚀状况及其空间分布特征,基于GIS技术和RUSLE模型,通过运用降雨、土壤类型、DEM、遥感影像和土地利用类型等数据确定模型中的参数因子,对2000年至2015年间淮河流域涉及的189个县(市、区)的土壤侵蚀强度及其空间分异特征进行了定量分析。结果表明:淮河流域土壤侵蚀区域主要分布在上游河南和湖北的丘陵地区;流域2000至2015年间土壤微度和轻度侵蚀占总土壤侵蚀量的84.51% ~ 96.10%,土壤侵蚀状况较轻;流域的土壤侵蚀量由2000年的8647.00 × 104 t a−1减少至2015年的5045.14 × 104 t a−1,2000年到2015年轻度等级以上的土壤侵蚀强度大部分都向低一级强度转移,流域土壤侵蚀状况得到明显改善;其中,2000年到2005年,流域的土壤侵蚀表现为极强度等级及以下,2005年到2015年流域土壤侵蚀强度等级减弱,均表现为中度等级及以下;强度以上的土壤侵蚀面积由2000年的300.94 km2下降为2015年的27.60 km2,土壤侵蚀强度逐年减弱。说明淮河流域长期的土壤侵蚀治理措施是卓有成效的,未来需进一步重点关注的区域是在林地和草地集中、坡度大、海拔高和坡向偏北的区域,需要确定重点区域的开发边界,严格控制过度开发。
  • 图  1  淮河流域位置分布图

    Figure  1.  Location of the Huaihe River Basin

    图  2  2000 ~ 2015年研究区R值分布图

    Figure  2.  Distribution of R value in the study area from 2000 to 2015

    图  3  研究区K值分布图

    Figure  3.  Distribution of K value in the study area

    图  4  研究区LS值分布图

    Figure  4.  Distribution of LS values in the study area

    图  5  2000 ~ 2015年研究区C值分布图

    Figure  5.  Distribution of C value in the study area from 2000 to 2015

    图  6  淮河流域2000 ~ 2015年土壤侵蚀强度等级分布图

    Figure  6.  Distribution of soil erosion intensity in the Huaihe River Basin from 2000 to 2015

    图  7  淮河流域2000 ~ 2015年各县(市、区)平均土壤侵蚀模数(t km−2 a−1

    Figure  7.  Average soil erosion modulus in each county (city, district) in the Huaihe River Basin from 2000 to 2015

    图  8  2015年淮河流域不同土地利用类型的土壤侵蚀面积比和平均土壤侵蚀模数

    Figure  8.  Soil erosion area ratio and average soil erosion modulus under different land use types in the Huaihe River Basin in 2015

    图  9  2015年淮河流域不同坡向的平均土壤侵蚀模数(t km−2 a−1

    Figure  9.  Average soil erosion modulus at different slope directions in the Huaihe River Basin in 2015

    表  1  基础数据来源与说明

    Table  1.   Basic data source and description

    名称
    Name
    类型
    Type
    精度
    Accuracy
    来源
    Source
    研究区基础地理数据shp全国地理信息资源目录服务系统 http://www.webmap.cn
    2000 ~ 2015 年中国地面国际交换站气候日值数据集TXT中国气象局气象数据中心 http://data.cma.cn
    中国土壤类型数据集GRID空间分辨率 1000 m中国科学院资源数据环境云平台 http://www.resdc.cn
    中国土壤质地数据集GRID空间分辨率 1000 m中国科学院资源数据环境云平台 http://www.resdc.cn
    中国土壤有机质数据集NC国家青藏高原科学数据中心 https://data.tpdc.ac.cn
    DEM 数据GRID空间分辨率 90 m地理空间数据云 http://www.gscloud.cn
    2000 ~ 2015 年 MOD13A3 数据HDF空间分辨率 500 mNASA 官网 https://ladsweb.modaps.eosdis.nasa.gov
    2000 ~ 2015 年研究区土地利用现状遥感监测数据GRID空间分辨率 1000 m中国科学院资源数据环境云平台 http://www.resdc.cn
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    表  2  淮河流域各土壤类型的可蚀型因子(K)取值

    Table  2.   Value of erodible type factor (K) of each soil type in the Huaihe River Basin

    土壤类型
    Soil type
    K
    K value
    土壤类型
    Soil type
    K
    K value
    土壤类型
    Soil type
    K
    K value
    黄棕壤 0.2675 石灰土 0.2494 潮土 0.2636
    黄褐土 0.2825 火山灰土 0.2743 沼泽土 0.2632
    棕壤 0.2363 紫色土 0.2523 盐土 0.2532
    褐土 0.2516 石质土 0.2205 滨海盐土 0.3114
    黄绵土 0.2615 粗骨土 0.2372 碱土 0.2641
    红粘土 0.2674 砂姜黑土 0.2833 水稻土 0.2604
    风沙土 0.1842 山地草甸土 0.2044
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    表  3  研究区不同土地利用类型的P

    Table  3.   P values of different land use types in the study area

    土地利用类型
    Land use
    type
    水田
    Paddy
    field
    旱地
    Dry
    farm
    林地
    Woodland
    园地
    Garden
    plot
    草地
    Grassland
    水域
    Water
    建设用地
    Land for
    construction
    滩地
    Beach
    land
    沙地
    Sand
    盐碱地
    Saline-
    alkali soil
    沼泽地
    Swamp
    裸土地
    Bare
    land
    裸岩石地
    Bare rock
    land
    其他土地
    Other
    land
    P0.010.250.500.600.200.000.000.501.001.000.201.000.100.20
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    表  4  淮河流域2000 ~ 2015年各侵蚀强度等级的土壤侵蚀面积和比例

    Table  4.   Soil erosion area and proportion at each erosion intensity grade in the Huaihe River Basin from 2000 to 2015

    等级
    Grade
    标准(t km−2 a−1
    Standard
    面积(km2
    Area
    比例(%)
    Proportion
    20002005201020152000200520102015
    微度 < 200 167660.93 208522.86 217141.86 224672.73 59.19 73.61 76.66 79.29
    轻度 200 ~ 2500 111848.19 72822.00 63938.18 58068.21 39.49 25.71 22.57 20.49
    中度 2500 ~ 5000 3454.82 1793.62 2178.82 598.07 1.22 0.63 0.77 0.21
    强度 5000 ~ 8000 258.81 120.38 6.02 27.60 0.09 0.04 0.00 0.01
    极强度 8000 ~ 15000 42.13 6.02 0.02 0.00
    合计 283264.88 283264.88 283264.88 283366.61 100.00 100.00 100.00 100.00
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    表  5  淮河流域2000 ~ 2015年各侵蚀强度等级的土壤侵蚀量和比例

    Table  5.   Soil erosion amount and proportion at each erosion intensity grade in the Huaihe River Basin from 2000 to 2015

    等级
    Grade
    标准(t km−2 a−1
    Standard
    平均土壤侵蚀模数(t km−2 a−1
    Average soil erosion modulus
    土壤侵蚀量(104 t a−1
    Amount of soil erosion
    比例(%)
    Proportion
    200020052010201520002005201020152000200520102015
    微度 < 200 82.45 73.52 89.56 75.56 1382.36 1533.06 1944.72 1697.63 15.99 24.60 29.07 33.65
    轻度 200 ~ 2500 529.76 552.53 635.8 542.56 5925.27 4023.63 4065.19 3150.55 68.52 64.57 60.77 62.45
    中度 2500 ~ 5000 3324.94 3325.93 3106.33 3046.98 1148.71 596.55 676.81 182.23 13.28 9.57 10.12 3.61
    强度 5000 ~ 8000 5905.74 6009.67 5076.91 5338.23 152.85 72.34 3.06 14.73 1.77 1.16 0.05 0.29
    极强度 8000 ~ 15000 8974.25 8996.12 37.81 5.42 0.44 0.09
    合计 8647.00 6231.00 6689.78 5045.14 100.00 100.00 100.00 100.00
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    表  6  淮河流域2000 ~ 2015年土壤侵蚀强度转移矩阵(km2

    Table  6.   Transfer matrix of soil erosion intensity in the Huaihe River Basin from 2000 to 2015

    微度
    Very light
    轻度
    Light
    中度
    Moderate
    强度
    Strong
    极强
    Extremely strong
    总计
    Total
    2000年——>2005年
    微度 162370.37 5290.56 0.00 0.00 0.00 167660.93
    轻度 46140.46 65707.72 0.00 0.00 0.00 111848.19
    中度 12.04 1793.62 1649.16 0.00 0.00 3454.82
    强度 0.00 30.09 120.38 108.34 0.00 258.81
    极强 0.00 0.00 24.08 12.04 6.02 42.13
    总计 208522.87 72822.00 1793.62 120.38 6.02
    2005年——>2010年
    微度 194294.31 14228.55 0.00 0.00 0.00 208522.86
    轻度 22847.53 48879.04 1095.43 0.00 0.00 72822.00
    中度 0.00 824.58 963.02 6.02 0.00 1793.62
    强度 0.00 6.02 114.36 0.00 0.00 120.38
    极强 0.00 0.00 6.02 0.00 0.00 6.02
    总计 217141.85 63938.18 2178.82 6.02 0.00
    2010年——>2015年
    微度 191343.18 23223.66 75.96 1.96 0.00 214644.76
    轻度 30249.31 32077.71 384.58 25.62 0.00 62737.21
    中度 184.59 1837.59 120.35 0.00 0.00 2142.52
    强度 0.00 6.02 0.00 0.00 0.00 6.02
    极强 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
    总计 221777.08 57144.97 580.88 27.58 0.00
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    表  7  2015年淮河流域不同土地利用类型的土壤侵蚀面积百分比(%)

    Table  7.   Percentage of soil erosion area under different land use types in the Huaihe River Basin in 2015

    土地利用类型
    Land use type
    微度
    Very light
    轻度
    Light
    中度
    Moderate
    强度
    Strong
    总计
    Total
    水田 17.33 1.22 0.01 0 18.55
    旱地 46.60 8.93 0.02 0 55.55
    林地 2.49 7.13 0.14 0.01 9.77
    园地 0.33 0.15 0 0 0.49
    草地 1.93 1.97 0.03 0 3.93
    建设用地 0.58 0.23 0 0 0.81
    滩涂 9.89 0.94 0 0 10.84
    未利用地 0.05 0.02 0 0 0.07
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    表  8  2015年淮河流域不同坡度的土壤侵蚀情况

    Table  8.   Soil erosion on different slopes in the Huaihe River Basin in 2015

    坡度等级(°)
    Grade of slope
    平均土壤侵蚀模数(t km−2 a−1
    Average soil erosion modulus
    面积(km2
    Area
    侵蚀量(t a−1
    Amount of erosion
    < 5 129.87 251613.42 32677034.85
    5 ~ 8 450.96 7703.41 3473930.43
    8 ~ 15 559.88 12948.64 7249682.53
    15 ~ 25 643.27 9053.97 5824146.64
    25 ~ 35 598.79 1923.53 1151790.56
    > 35 605.35 123.64 74847.39
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    表  9  2015年淮河流域不同高程的土壤侵蚀情况

    Table  9.   Soil erosion at different elevations in the Huaihe River Basin in 2015

    高程等级(m)
    Elevation level
    平均土壤侵蚀模数(t km−2 a−1
    Average soil erosion modulus
    面积(km2
    Area
    侵蚀量(t a−1
    Amount of erosion
    −6 ~ 86 104.98 201475.18 21150864.69
    86 ~ 205 243.07 44634.93 10849411.23
    205 ~ 374 463.43 21015.29 9739115.28
    374 ~ 626 576.21 10393.51 5988843.41
    626 ~ 1000 503.52 4308.85 2169590.21
    1000 ~ 2150 359.76 1538.86 553619.89
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-02-26
  • 修回日期:  2020-11-05
  • 刊出日期:  2021-03-05

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