Journal of Geo-information Science >
Quantitative Analysis on the Soil Erosion Intensity Change in Different Morphological Types of Guizhou Province
Received date: 2020-01-06
Request revised date: 2020-03-31
Online published: 2020-07-02
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Science and Technology Plan Project of GuiZhou Province([2012]3058)
Science and Technology Support Plan Project of GuiZhou Province([2016]2595-2)
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Quantifying the changes of soil erosion intensity across different geomorphological types is one of the key issues that need to be explored in the field of soil and water conservation, especially for the karst region where the ecological environment is relatively fragile. According to different classification criteria of soil erosion intensity in karst and non-karst areas of China, we generated the spatially explicit soil erosion data at a resolution of 10 m×10 m in Guizhou Province combining multi-resolution remote sensing data, i.e. ALOS, ZY-3, GF-1, Landsat, and GDEMV2, and 2762 field samples in 2010 and 2015. We analyzed the spatial-temporal changes of soil erosion intensity in karst and non-karst area of Guizhou Province based on the spatial distribution of soil erosion estimates and the geomorphological type data of Guizhou Province. The results show that soil erosion intensity showed a decreasing trend with the total area of soil erosion decreased by 6468.13 km 2 in Guizhou Province from 2010 to 2015. The total area of decreasing soil erosion intensity in karst area was larger than that in non-karst area, while the decreasing amplitude of soil erosion intensity in extremely intense and severe erosion karst area was smaller than that in non-karst area, which indicated a higher difficulty of soil erosion restoration in extremely intense and severe erosion area in karst area. Moreover, the decrease of soil erosion intensity in high-altitude areas was larger than that in the low-altitude areas. The decreasing soil erosion intensity in high basins, middle mountains, and high mountains was more obvious than that of other geomorphological types, though high mountains in karst and non-karst areas were still the obvious areas of increasing soil erosion. In our study, the larger decrease in soil erosion intensity in karst area than non-karst area might be due to the ecological restoration projects and water soil conservation polices carried out in karst area, especially in the western of Guizhou Province during 2010-2015. In future, the soil erosion in non-karst area should also be paid attention by local government.
ZHAO Qingsong , LAN Anjun , FAN Zemeng , YANG Qing . Quantitative Analysis on the Soil Erosion Intensity Change in Different Morphological Types of Guizhou Province[J]. Journal of Geo-information Science, 2020 , 22(7) : 1555 -1566 . DOI: 10.12082/dqxxkx.2020.200016
表1 非喀斯特区面蚀(片蚀)分级指标Tab.1 Surface erosion (sheet erosion) classification index of the non-karst area |
地类 | 坡度/° | |||||
---|---|---|---|---|---|---|
5~8 | 8~15 | 15~25 | 25~35 | >35 | ||
非耕地林草盖度/% | 60~75 | 轻度 | 轻度 | 轻度 | 中度 | 中度 |
45~60 | 轻度 | 轻度 | 中度 | 中度 | 强烈 | |
30~45 | 轻度 | 中度 | 中度 | 强烈 | 极强烈 | |
<30 | 中度 | 中度 | 强烈 | 极强烈 | 剧烈 | |
坡耕地 | 轻度 | 中度 | 强烈 | 极强烈 | 剧烈 |
表2 喀斯特区坡耕地土壤侵蚀强度间接判别指标Tab.2 Sloping Farmland erosion intensity index indirect discrimination of the karst area |
基岩裸露率/% | 坡度/° | |||||
---|---|---|---|---|---|---|
<5 | 5~8 | 8~15 | 15~25 | 25~35 | >35 | |
<5 | 轻度 | 轻度 | 中度 | 强烈 | 极强烈 | 剧烈 |
5~30 | 轻度 | 轻度 | 中度 | 强烈 | 极强烈 | 剧烈 |
30~50 | 轻度 | 轻度 | 中度 | 中度 | 强烈 | 极强烈 |
50~70 | 微度 | 轻度 | 轻度 | 中度 | 中度 | 强烈 |
>70 | 微度 | 微度 | 轻度 | 轻度 | 中度 | 中度 |
图2 贵州省2010、2015年土壤侵蚀强度分布Fig.2 Soil erosion intensity distribution of Guizhou Province from 2010 and 2015 |
表3 贵州省2010年和2015年各土壤侵蚀强度面积Tab.3 The area of soil erosion intensity in Guizhou Province in 2010 and 2015 (km2,%) |
岩性 | 土壤侵蚀强度 | 2010年 | 2015年 | 2015年与2010年面积差 | 差值/2010年 | |||||
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面积 | 占比 | 面积 | 占比 | |||||||
非喀斯特 | E1(微度侵蚀) | 47 110.03 | 26.74 | 49 588.29 | 28.15 | 2478.26 | 5.26 | |||
E2(轻度侵蚀) | 10023.4 | 5.69 | 9550.25 | 5.42 | -473.15 | -4.72 | ||||
E3(中度侵蚀) | 5739.16 | 3.26 | 4757.35 | 2.70 | -981.81 | -17.11 | ||||
E4(强烈侵蚀) | 2452.96 | 1.39 | 1985.37 | 1.13 | -467.58 | -19.06 | ||||
E5(极强烈侵蚀) | 1377.36 | 0.78 | 1132.59 | 0.64 | -244.77 | -17.77 | ||||
E6(剧烈侵蚀) | 978.87 | 0.56 | 667.92 | 0.38 | -310.95 | -31.77 | ||||
喀斯特 | E1(微度侵蚀) | 73 772.55 | 41.88 | 77 762.42 | 44.15 | 3989.87 | 5.41 | |||
E2(轻度侵蚀) | 17 591.79 | 9.99 | 16 551.76 | 9.40 | -1040.03 | -5.91 | ||||
E3(中度侵蚀) | 10 621.68 | 6.03 | 8844.96 | 5.02 | -1776.73 | -16.73 | ||||
E4(强烈侵蚀) | 3592.39 | 2.04 | 2859.41 | 1.62 | -732.98 | -20.4 | ||||
E5(极强烈侵蚀) | 1695.34 | 0.96 | 1581.33 | 0.90 | -114.02 | -6.73 | ||||
E6(剧烈侵蚀) | 1190.86 | 0.68 | 864.74 | 0.49 | -326.12 | -27.39 | ||||
总计/km2 | 176 146.39 | 176 146.39 | 0 |
表4 不同地貌形态类型区土壤侵蚀强度转换类型统计Tab.4 Statistical table of soil erosion intensity conversion types in different morphological types |
地貌形态 类型 | 非喀斯特区 | 喀斯特区 | 地貌形态 类型 | 非喀斯特区 | 喀斯特区 | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
主要转换 类型 | Ci/% | 主要转换 类型 | Ci/% | 主要转换 类型 | Ci/% | 主要转换 类型 | Ci/% | ||||
低盆地 | E2→E1 | 42.70 | E1→E2 | 7.89 | 低山 | E1→E2 | 8.71 | E1→E2 | 11.18 | ||
E3→E1 | 13.13 | E2→E1 | 45.16 | E2→E1 | 35.03 | E2→E1 | 35.81 | ||||
E3→E2 | 18.74 | E3→E1 | 14.89 | E3→E1 | 14.42 | E3→E1 | 14.08 | ||||
E3→E2 | 9.63 | E3→E2 | 16.89 | E3→E2 | 13.29 | ||||||
中盆地 | E2→E1 | 51.03 | E1→E2 | 4.02 | 低中山 | E1→E2 | 8.09 | E1→E2 | 8.12 | ||
E3→E1 | 9.92 | E2→E1 | 38.15 | E2→E1 | 33.24 | E2→E1 | 33.89 | ||||
E3→E2 | 10.43 | E3→E1 | 15.65 | E3→E1 | 15.62 | E3→E1 | 14.81 | ||||
E3→E2 | 15.99 | E3→E2 | 13.70 | E3→E2 | 14.21 | ||||||
高盆地 | E3→E1 | 24.88 | E2→E1 | 39.10 | 中山 | E1→E2 | 8.12 | E1→E2 | 9.32 | ||
E3→E2 | 10.83 | E3→E1 | 29.30 | E2→E1 | 22.99 | E2→E1 | 26.52 | ||||
E4→E3 | 15.54 | E3→E2 | 10.21 | E3→E1 | 11.69 | E3→E1 | 11.69 | ||||
E5→E4 | 11.21 | E3→E2 | 10.79 | E3→E2 | 15.70 | ||||||
E6→E5 | 13.30 | E4→E3 | 10.38 | E4→E3 | 8.89 | ||||||
低丘 | E2→E1 | 41.68 | E1→E2 | 11.10 | E5→E4 | 8.82 | |||||
E3→E1 | 12.76 | E2→E1 | 43.75 | 高中山 | E1→E2 | 8.60 | E1→E2 | 9.03 | |||
E3→E2 | 15.79 | E3→E1 | 18.44 | E2→E1 | 15.64 | E2→E1 | 22.64 | ||||
中丘 | E1→E2 | 12.60 | E1→E2 | 8.14 | E3→E1 | 15.76 | E3→E1 | 13.97 | |||
E2→E1 | 33.94 | E2→E1 | 38.32 | E3→E2 | 11.87 | E3→E2 | 18.09 | ||||
E3→E1 | 15.31 | E3→E1 | 16.40 | E4→E3 | 10.03 | E4→E3 | 8.88 | ||||
E3→E2 | 8.80 | E3→E2 | 10.07 | E5→E4 | 9.16 | ||||||
高丘 | E1→E2 | 6.44 | E2→E1 | 31.89 | 低台地 | E1→E5 | 16.25 | E2→E1 | 66.66 | ||
E2→E1 | 21.91 | E3→E1 | 27.63 | E2→E1 | 44.98 | E3→E1 | 18.50 | ||||
E3→E1 | 20.15 | E3→E2 | 10.89 | E3→E2 | 12.59 | ||||||
E3→E2 | 7.47 | 高台地 | E2→E1 | 63.90 | |||||||
E4→E2 | 7.92 | E3→E1 | 9.55 | ||||||||
E4→E3 | 6.80 |
[1] |
|
[2] |
|
[3] |
|
[4] |
|
[5] |
刘飞, 范建容. 地貌特征与土壤侵蚀空间分布直方图相似度研究[J]. 水土保持研究, 2011,18(6):18-21.
[
|
[6] |
李睿康, 李阳兵, 文雯, 等. 典型流域土壤侵蚀演变的高程、坡度空间差异比较[J]. 水土保持学报, 2017,31(5):99-107.
[
|
[7] |
沈中原, 李占斌, 杜中, 等. 大理河流域土壤侵蚀空间分布的地貌特征研究[J]. 水土保持学报, 2008,22(5):78-81.
[
|
[8] |
王尧, 蔡运龙, 潘懋. 贵州省乌江流域土壤侵蚀与地貌特征的关联分析[J]. 水土保持通报, 2013,33(3):7-12,327.
[
|
[9] |
|
[10] |
|
[11] |
|
[12] |
李瑞, 张弛, 顾再柯, 等. 贵州喀斯特区典型小流域坡面土壤侵蚀与主要影响因子的响应[J]. 水土保持研究, 2018,25(3):1-5.
[
|
[13] |
|
[14] |
|
[15] |
|
[16] |
王尧, 蔡运龙, 潘懋. 贵州省乌江流域土地利用与土壤侵蚀关系研究[J]. 水土保持研究, 2013,20(3):11-18.
[
|
[17] |
|
[18] |
|
[19] |
|
[20] |
程维明, 周成虎, 柴慧霞, 等. 中国陆地地貌基本形态类型定量提取与分析[J]. 地球信息科学学报2009, 11(6):725-736.
[
|
[21] |
周成虎, 程维明, 钱金凯. 数字地貌遥感解析与制图[M]. 北京: 科学出版社, 2009.
[
|
[22] |
杨青, 杨广斌, 戴丽, 等. 喀斯特地区石漠化与土壤类型的空间相关分析——以贵州省为例[J]. 中国岩溶, 2019,38(1):80-87.
[
|
[23] |
李宗发. 贵州喀斯特地貌分区[J]. 贵州地质, 2011,28(3):177-181,234.
[
|
[24] |
王世杰, 李阳兵. 喀斯特石漠化研究存在的问题与发展趋势[J]. 地球科学进展, 2007,22(6):573-582.
[
|
[25] |
|
[26] |
王欢, 高江波, 侯文娟. 基于地理探测器的喀斯特不同地貌形态类型区土壤侵蚀定量归因[J]. Journal of Geographical Sciences, 2019,29(2):271-286.
[
|
[27] |
曾凌云, 汪美华, 李春梅. 基于RUSLE的贵州省红枫湖流域土壤侵蚀时空变化特征[J]. 水文地质工程地质, 2011,38(2):113-118.
[
|
[28] |
汪文富. 贵州普定后寨河流域土壤侵蚀模型与应用研究[J]. 贵州地质, 2001(2):99-106.
[
|
[29] |
余丹, 孙丽娜, 于俊峰, 等. 基于SWAT的猫跳河流域径流及土壤侵蚀模拟研究[J]. 中国农学通报, 2012,28(17):256-261.
[
|
[30] |
龙明忠, 吴克华, 熊康宁. WEPP模型(坡面版)在贵州石漠化地区土壤侵蚀模拟的适用性评价[J]. 中国岩溶, 2014,33(2):201-207.
[
|
[31] |
陈美淇, 魏欣, 张科利, 等. 基于CSLE模型的贵州省水土流失规律分析[J]. 水土保持学报, 2017,31(3):16-21,26.
[
|
[32] |
何永彬, 张信宝, 文安邦. 西南喀斯特山地的土壤侵蚀研究探讨[J]. 生态环境学报, 2009,18(6):2393-2398.
[
|
[33] |
《贵州省农业地貌区划》编写组编. 贵州省农业地貌区划[M]. 贵阳: 贵州人民出版社, 1989.
[ “Agriculture Geomorphological regionalization of Guizhou Province” authored by a team. Agriculture Geomorphological regionalization of Guizhou Province[M]. Guiyang: The People of Guizhou Press, 1989. ]
|
[34] |
中华人民共和国水利部. 岩溶地区水土流失综合治理技术标准: SL461-2009[S]. 北京: 中国水利水电出版社, 2009.
[ The People's Republic of China. The People's Republic of China. Techniques standard for comprehensive control of soil erosion and water loss in karst region: SL461-2009[S]. Beijing: China Water Power Press, 2009. ]
|
[35] |
中华人民共和国水利部. 土壤侵蚀分类分级标准: SL190-2007[S]. 北京: 中国水利水电出版社, 2007.
[ The People's Republic of China. Standards for classification and gradation of soil erosion: SL190-2007[S]. Beijing: China Water Power Press, 2009. ]
|
[36] |
朱会义, 李秀彬. 关于区域土地利用变化指数模型方法的讨论[J]. 地理学报, 2003,58(5):643-650.
[
|
[37] |
韩会庆, 杨广斌, 张凤太. 基于地貌特征的贵州省土地利用时空变化分析[J]. 南京林业大学学报(自然科学版), 2015,39(5):99-105.
[
|
[38] |
许幼霞, 周旭, 赵翠薇, 等. 1990—2015年间贵州省植被生态环境质量变化特征[J]. 地球与环境, 2017,45(4):434-440.
[
|
[39] |
闫利会, 周忠发, 谢雅婷, 等. 贵州高原石漠化敏感性与宏观地貌的空间关联分析[J]. 中国岩溶, 2018(3):400-407.
[
|
[40] |
张珊珊, 周忠发, 孙小涛, 等. 基于坡度等级的喀斯特山区石漠化与水土流失相关性研究——以贵州省盘县为例[J]. 水土保持学报, 2017,31(2):79-86.
[
|
[41] |
陈会, 李阳兵, 盛佳利. 基于土地利用变化的贵州坝子土地利用功能演变研究[J]. 生态学报, 2019,36(24):1-14.
[
|
[42] |
程维明, 高晓雨, 马廷, 等. 基于地貌分区的1990—2015年中国耕地时空特征变化分析[J]. 地理学报, 2018,73(9):1613-1629.
[
|
[43] |
熊康宁, 朱大运, 彭韬, 等. 喀斯特高原石漠化综合治理生态产业技术与示范研究[J]. 生态学报, 2016,36(22):7109-7113.
[
|
[44] |
熊康宁, 李晋, 龙明忠. 典型喀斯特石漠化治理区水土流失特征与关键问题[J]. 地理学报, 2012,67(7):878-888.
[
|
/
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