基于USLE模型的祁连山国家公园土壤水力侵蚀动态分析

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祁连山国家公园位于青海省与甘肃省交界,地处青藏高原、蒙新高原、黄土高原交汇带,在土壤侵蚀类型分区上属于复合类型,兼有风蚀、冻融、水力侵蚀。原先的祁连山国家级自然保护区生态环境破坏问题突出,作为我国重要生态安全屏障,其生态环境保护关系重大。2018年底祁连山国家公园成立,面临众多环境问题亟待改善,其中对于土壤侵蚀所造成的环境破坏问题进行进行深入分析与研究具有很高的重要性。本研究基于修正通用土壤流失方程USLE(Universal Soil Erosion Equation)模型与GIS和RS技术,本研究中,将祁连山国家公园作为研究区域,对各土壤侵蚀因子计算方法进行选择和修正,对2005年至2019年祁连山国家公园土壤水力侵蚀进行模拟和计算,分析土壤侵蚀模数时空分布的动态变化,探明土壤侵蚀强度等级分布,并对比土壤侵蚀主导因子以及多个环境因素与土壤侵蚀的关系,对祁连山国家公园成立前二十年间地区土壤侵蚀状况进行分析,探究了今后研究区土壤侵蚀防治重点,对推动国家生态环境的建设及促进可持续发展均具有重要意义。初步研究结果表明:(1)降水侵蚀力因子在2005、2010、2015年保持稳定,2019年出现明显上升。侵蚀因子中的坡长因子、坡度因子呈现沿祁连山脉走向的分布,相互对应,与降水侵蚀力因子、土壤可蚀性因子、水土保持措施因子一同呈现东高西低分布。植被覆盖与作物管理因子共同呈现西高东低分布,各年间波动上升,反映出国家公园面临植被覆盖度下降趋势。(2)从2005年至2019年,祁连山国家公园土壤侵蚀状况有所改善,平均侵蚀模数由1162 t/(km~2·a)下降至2019年的1068 t/(km~2·a)。年总侵蚀量从5492.37×10~4t下降至5093.45×10~4t。国家公园在各年内70%以上的面积都为微度侵蚀,轻度以上等级的侵蚀造成了75%左右的总侵蚀量。(3)土壤侵蚀状况由多个因子共同决定,其中3600~4600m高程带成为侵蚀量贡献主体,>4600m高程侵蚀模数最大;坡度在8°~15°的缓坡等级侵蚀量占比最高,除陡坡等级外各坡度等级所占侵蚀量比例逐渐趋于均衡,陡坡地区面积最小,侵蚀模数最高;就植被覆盖率而言,裸地(G<15%)的侵蚀模数最高,而中高覆盖度(60%≤G<75%)的地区侵蚀模数其次。(4)在未来祁连山国家公园土壤水力侵蚀防治工作中,主要应保护高程3600~4600m、并伴有中高植被覆盖度的缓坡地区及陡坡地区的生态环境,恢复提升其植被覆盖度。保持高植被覆盖度地区的生态环境,同时应当密切关注地区冰川雪被退化情况,提防因冰川退缩和雪线上移导致的土壤侵蚀加剧。研究为祁连山国家公园未来土壤侵蚀防治提供了数据支撑,一定程度填补了国家公园成立以来科研成果的短板,符合了我国建立以国家公园为主体的自然保护地体系的重要措施。
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