张宝波

(朝阳县古山子镇水利水保站,辽宁 朝阳 122644)

朝阳县属于半湿润半干旱大陆性季风气候,地处辽西低山丘陵区,一直以来该区域饱受土壤风蚀和大风天气的侵扰,特别是强烈的人类生产活动以及用地类型的改变加剧了风蚀过程,土壤风蚀引起的土壤退化、扬沙天气等严重威胁着境内生态安全[1]。研究表明,我国每年因风蚀引起的有机碳、总氮流失量高达700万t和400万t,风蚀逐渐成为导致土壤碳氮流失的主要因素[2]。风蚀造成的细颗粒损失会使土壤结构更加沙质化,而细颗粒损失使土壤养分含量及有效性进一步下降,其中细颗粒物损失主要受土壤性质及地上部植被状态等因素的影响[3-7]。近年来,我国许多学者广泛探讨了风蚀物垂直分布及其含量的变化规律、风蚀对土壤质量的影响等,而定量分析土壤风蚀物粒度与地表土壤养分组成及损失关系的较少。因此,为改善朝阳县境内流域可持续发展环境,有效解决该段流域风蚀荒漠化问题,有必要动态监测分析流域土壤风蚀情况,旨在为科学治理大、小凌河及其它相似流域生态环境提供科学依据。

1 研究区概况

朝阳县地处中纬段,属于温带大陆性季风气候区,年均降水量487.9mm,夏季占全年的80%左右,易造成不同时段的干旱。年均蒸发量1600～2000mm,春秋季多风易旱,风力2～3级,冬季风力较强,盛行西北风。县域内土壤类型以褐土为主,土壤通透性差,腐殖质薄,抗冲蚀性弱,土壤侵蚀严重,极易发生水土流失。植被属华北植物区系,以人工林为主,树种主要有柳树、紫穗槐、刺槐、杨树、荆条、油松、沙棘等,经济林主要有大扁杏、山杏、枣,种主要有狗尾草、披碱草、燕麦草、紫花苜蓿、沙打旺、蒲公英等。

朝阳县主要有大、小凌河两个水系,其中大凌河在朝阳县境内长57km,流经西北部5个乡镇,流域面积10135km2,县域内年均径流量77634.1万m3,主要支流有乌兰河硕河、第二牤牛河、大房申河、马家店河、下三家河、老虎山河、李杖子河、十二台河、西德立吉河、黄道营子河、胜利河、十家子河、花张营子河、古山子河、东五家子河、奈林皋河;小凌河在朝阳县境内长118km,流经东南部9个乡镇,流域面积2001km2,县域内年均径流量24992.49万m3,主要支流有广富营子河、大车户沟河、黑牛营子河、孤竹营子河、滚龙河、根德营子河、朝阳沟河、四台营子河、大四家子河、五十家子河、巴图营子河。

2 材料与方法

2.1 数据来源

研究选取朝阳县境内凌河流域所辖贾家店(编码1#)、大杖子(编码2#)、曹杖子(编码3#)、洞子沟(编码4#)、白大营(编码5#)、四家子(编码6#)、二道营(编码7#)、东五家子(编码8#)、苑杖子(编码9#)、鞠杖子(编码10#)、西房身(编码11#)、王三沟(编码12#)、半截沟(编码13#)、沟门子(编码14#)、北山(编码15#)、梁东(编码16#)、河东(编码17#)、东大道(编码18#)、秦家沟(编码19#)、卢杖子(编码20#)、南洼(编码21#)、八大孟克(编码22#)、满达(编码23#)、扎兰营子(编码24#)、三人沟(编码25#)、大沟门(编码26#)、西大沟(编码27#)、于杖子(编码28#)、金杖子(编码29#)、庙沟(编码30#)、元宝(编码31#)、东南沟(编码32#)共32条小流域为研究对象,由朝阳县水土保持部门提供各小流域2018年和借鉴张济等关于运用干燥度指数法来对辽西北地区土壤风蚀荒漠化的判断分析一文中的分析数据,并对朝阳县土壤风蚀遥感解译数据[8]。

2.2 计算方法

根据朝阳县境内大、小凌河所辖32条小流域土壤风蚀遥感解译数据分别计算2018年和2022年各小流域中度、轻度风蚀面积比例及其占总风蚀面积比例,并利用公式(1)计算面积比例变化率Vi,其表达式为[9]:

(1)

式中:Si2022、Si2018为2022年和2018年小流域i的土壤风蚀面积比例。

3 结果与分析

3.1 土壤风蚀空间分布特征

小流域土壤风蚀面积比例变化图见图1。

图1 小流域土壤风蚀面积比例变化图

从图1可以看出,2018年和2022年苑杖子(编码9#)、鞠杖子(编码10#)、西房身(编码11#)、王三沟(编码12#)、沟门子(编码14#)、梁东(编码16#)、河东(编码17#)、东大道(编码18#)、卢杖子(编码20#)、南洼(编码21#)、大沟门(编码26#)、西大沟(编码27#)、金杖子(编码29#)、东南沟(编码32#)共14小流域的风蚀面积比例超过50%,其中鞠杖子(编码10#)、西房身(编码11#)小流域风蚀面积比例均达到100%,2018年八大孟克(编码22#)小流域的土壤风蚀面积比例也超过50%;2018年和2022年洞子沟(编码4#)、白大营(编码5#)、四家子(编码6#)、二道营(编码7#)及2022年八大孟克(编码22#)小流域的土壤风蚀面积比例为0;其它小流域2018年和2022年的土壤风蚀面积比率处于2.5%～50.0%之间。

从图2可以看出,2018年和2022年朝阳县境内的32个小流域土壤风蚀以轻度为主,其中2018年和2022年均为轻度土壤风蚀的小流域共有17条,分别为贾家店(编码1#)、大杖子(编码2#)、曹杖子(编码3#)、东五家子(编码8#)、河东(编码17#)、东大道(编码18#)、秦家沟(编码19#)、卢杖子(编码20#)、满达(编码23#)、扎兰营子(编码24#)、三人沟(编码25#)、大沟门(编码26#)、西大沟(编码27#)、于杖子(编码28#)、金杖子(编码29#)、庙沟(编码30#)、元宝(编码31#)。2018年苑杖子(编码9#)、西房身(编码11#)、王三沟(编码12#)、半截沟(编码13#)、沟门子(编码14#)、北山(编码15#)、梁东(编码16#)、南洼(编码21#)、八大孟克(编码22#)、东南沟(编码32#)10条小流域存在一定程度的中度风蚀,其中苑杖子(编码9#)、北山(编码15#)、八大孟克(编码22#)和东南沟(编码32#)4条小流域的中度风蚀比例超过50%。2022年苑杖子(编码9#)、鞠杖子(编码10#)、西房身(编码11#)、王三沟(编码12#)、半截沟(编码13#)、沟门子(编码14#)、北山(编码15#)、梁东(编码16#)、东南沟(编码32#)9条小流域存在一定程度的中度风蚀,其中苑杖子(编码9#)、半截沟(编码13#)、东南沟(编码32#)3个小流域的中度风蚀比率>50%。

(a)2018年

3.2 土壤风蚀时间变化特征

小流域土壤风蚀面积比例变化率,见图3。

图3 小流域土壤风蚀面积比例变化率

从图3可以看出,2018—2022年朝阳县境内大、小凌河所辖大多数小流域土壤风蚀面积比例没有发生改变,只有苑杖子(编码9#)、东南沟(编码32#)小流域增加了6.4%和14.3%,而南洼(编码21#)、八大孟克(编码22#)、满达(编码23#)、扎兰营子(编码24#)4个小流域土壤风蚀面积比例均出现一定的减小,特别是八大孟克(编码22#)小流域降幅最大达到100%,满达(编码23#)和扎兰营子(编码24#)小流域降幅也较大为67.4%、53.5%。

小流域不同程度土壤风蚀面积比例变化率,见图4。

(a)轻度风蚀

从图4可以看出,2018—2022年西房身(编码11#)、王三沟(编码12#)、北山(编码15#)、南洼(编码21#)、东南沟(编码32#)小流域土壤轻度风蚀面积比例表现出一定的上升趋势,除苑杖子(编码9#)、半截沟(编码13#)、沟门子(编码14#)外其它小流域土壤中度风蚀面积比均表现出一定的下降趋势。综合考虑图3变化率可知,除苑杖子(编码9#)、半截沟(编码13#)、沟门子(编码14#)外,土壤中度风蚀面积比例的下降是轻度风蚀面积比例增加的主要来源,而鞠杖子(编码10#)、半截沟(编码13#)、沟门子(编码14#)、八大孟克(编码22#)小流域土壤轻度风蚀面积比例均表现出一定的下降趋势[10]。

综上分析,朝阳县境内大、小凌河所辖小流域风蚀程度整体表现出下降趋势,风蚀面积比例也表现出减少趋势,研究分析导致该变化的原因如下:①近年来大、小凌河得到有效治理,通过种草造林使得凌河岸边逐渐形成护滩林、护岸林保护带;②朝阳县水利部门对丘陵漫岗地带实施林网控制和大规模造林,对其它难以治理和疏林地实施封山育林整治,使流域内逐渐达到林成网的局面;③对坡耕地等实施等高耕作、修建梯田等有效措施,有效控制了水土流失,达到了涵养水源的作用[11-13]。

4 结 论

文章以朝阳县2018年和2022年32条小流域土壤风蚀遥感解译数据为依托,从空间分布及时间变化上揭示该区域土壤风蚀特征。结果表明:2018年和2020年土壤风蚀面积占比达到50%的小流域有14条,其中2条风蚀面积比例达到100%;研究期间朝阳县境内的32个小流域土壤风蚀以轻度为主,其中2018年和2022年均为轻度土壤风蚀的小流域共有17条,其它小流域均存在一定的轻度和中度侵蚀面积比例;随着时间的变化土壤风蚀程度整体呈下降趋势,风蚀面积比例也表现出减小趋势。