榆林市土地利用格局及土壤侵蚀特征分析

2022-11-23王倩

河南科技 2022年20期

王倩

（长安大学地球科学与资源学院，陕西西安 710000）

0 引言

土地利用/土地覆盖变化（LUCC）研究成为当前地理学研究的热点问题之一［1-2］。对土地利用的研究主要集中在研究方法、模型、时空特征分析和土地利用变化的驱动机制等方面［3］。土壤侵蚀模型发展过程分为经验统计模型、物理过程模型和基于地理信息系统的预报模型三个阶段［4］。本研究将土地转移方向和数量结合，挖掘更多的信息，也能满足复杂性视角下土地利用格局的需求。

土壤侵蚀导致土地退化，降低土地生产力，严重影响区域生态环境和社会经济发展［5］。土地利用和植被覆盖是影响土壤侵蚀的重要因素，土地利用结构变化会影响土壤侵蚀强度［6］。陕西省榆林市地处黄土高原北部，是典型的生态脆弱区，因此本研究选择榆林市为研究区，分析榆林市土地利用空间格局和土壤侵蚀的时空特征。探究不同土地利用类型与土壤侵蚀的关系，其结果可以为中小尺度区域土地利用空间格局的调整，有效防治水土流失，治理土壤侵蚀提供参考。

1 数据与方法

1.1 研究区概况

榆林市位于陕西省最北部，东临黄河与山西相望，西连宁夏、甘肃，北与内蒙古相接，南到陕西省延安市。地势由西向东倾斜，地貌分为风沙草滩区、黄土丘陵沟壑区和梁状低山丘陵区三大类。

1.2 数据来源

土地利用数据来源于中国科学院资源环境科学与数据中心；降雨数据来源于中国气象数据网；土壤属性数据来源于国家地球系统科学数据中心；DEM数据来源于地理空间数据云。

1.3 研究方法

1.3.1 土地转移矩阵。通过两个不同时期土地覆被图的叠加，研究不同时期各土地类型面积变化情况和转移去向来源比率［7-8］。公式如式（1）。

式中：S为土地面积；n为土地利用的类型数；i、j分别为研究期初末的土地利用类型序号。

1.3.2 土壤侵蚀模型。本研究采用的土壤侵蚀模型是修正的通用土壤流失方程RUSLE模型［9］，计算公式如式（2）。

式中：A为土壤侵蚀模数；R为降雨侵蚀力因子；K为土壤可蚀性因子；LS为坡长坡度因子；C为地表植被覆盖与管理因子；P为水土保持措施因子，其中L、S、C、P因子无量纲。

2 结果与分析

2.1 土地利用时空特征分析

研究区土地类型主要是草地和耕地，占全域面积的80%以上，草地主要分布在北部的风沙草滩区，耕地主要分布在定边县、靖边县和神木市等地。林地面积较少，主要分布在清涧县和绥德县。

由表1可知，2000—2010年草地和耕地变化最明显，草地的转入量最大，主要由耕地和未利用地转入；耕地转出量明显大于转入量，其中74%转向了草地；林地由草地和耕地转入。这是由于从2000年开始实施退耕还林、还草政策，耕地面积大幅转移为草地和林地。建设用地转入量占66%。

表1 2000—2010年榆林市土地利用转移矩阵单位：km2

由表2可知，2010—2018年土地利用类型中草地、建设用地变化最明显。其中，草地减少480.32 km2，转出为耕地、建设用地；建设用地的转入量较大为760.83 km2，主要体现在城镇化的迅速发展，城市向西南方向扩张；耕地的转入和转出大抵相当。

表2 2010—2018年榆林市土地利用转移矩阵单位：km2

由表3可知，2000—2018年榆林市土地利用类型均发生变化，其中草地的转入量略小于转出量，耕地的面积减少较多，占比为44.80%，主要转出为草地、林地。建设用地面积增加932.26 km2，由草地、耕地和未利用地转入。

表3 2000—2018年榆林市土地利用转移矩阵单位：km2

2.2 土壤侵蚀变化分析

2.2.1 土壤侵蚀强度变化。根据《土壤侵蚀分类分级标准》（SL 190—2007）的分级标准［10］，将土壤侵蚀强度分为6类，2010年土壤侵蚀强度减弱属于中度侵蚀，之后侵蚀强度回弹，2000年和2018年均为强度侵蚀。由图1可知，较高侵蚀强度的区域主要集中于榆林东南部，侵蚀强度较弱的区域集中于北部，其北部是风沙草滩区，地形平坦，南部是黄土高原的腹地，复杂的地形易形成土壤侵蚀。

图1 2000—2018年榆林市土壤侵蚀分级

2000—2018年，中度、轻度侵蚀所占面积比例最大，2000—2010年，极强烈和剧烈侵蚀面积急剧下降，同时轻度、中度和强烈侵蚀的面积增加。2010—2018年土壤侵蚀与前一时段相反，2018年中度侵蚀减幅最大为12.03%。

2.2.2 土壤侵蚀强度在不同土地利用类型的变化。由表4可知，2000—2010年，耕地、林地和草地的极强烈和剧烈侵蚀都明显减少，林地的极强烈侵蚀减幅最大，面积占比由27.03%降为8.73%，剧烈侵蚀由9.40%减少为1.34%。其次为耕地，中度侵蚀面积大幅增加，其余侵蚀变化较小。未利用地强烈、极强烈和剧烈侵蚀面积占比增加。2010—2018年4种土地利用类型极强烈侵蚀模数和面积占比均增加，剧烈侵蚀面积占比均增加。