【摘 要】
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土壤侵蚀破坏地表植被,造成土壤养分流失,降低土地生产力,导致土地资源破坏、流域水质污染、水库泥沙堆积和洪涝灾害,危及生态安全,是全球性的生态环境问题之一。当前国内学者对于区域土壤侵蚀时空变化特征开展了大量研究,对省域范围长时间序列的土壤侵蚀时空变化的研究较少。湖南省地处我国南方地区,降雨频率高且雨量大,降雨集中,极易产生大流量的表面径流,侵蚀能力常常大于地表的抗蚀能力,具有较大的土壤侵蚀风险。为了
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土壤侵蚀破坏地表植被,造成土壤养分流失,降低土地生产力,导致土地资源破坏、流域水质污染、水库泥沙堆积和洪涝灾害,危及生态安全,是全球性的生态环境问题之一。当前国内学者对于区域土壤侵蚀时空变化特征开展了大量研究,对省域范围长时间序列的土壤侵蚀时空变化的研究较少。湖南省地处我国南方地区,降雨频率高且雨量大,降雨集中,极易产生大流量的表面径流,侵蚀能力常常大于地表的抗蚀能力,具有较大的土壤侵蚀风险。为了解湖南省土壤侵蚀时空变化特征,本研究以水土保持学、土壤学、水文学等有关理论为基础,依托湖南省水利科技项目(湘水科计[2017]230-40)和国家科技基础性工作专项(2014FY110200),利用湖南省97个雨量站1961—2018年的日降雨数据、多期土地利用数据、DEM数据、遥感影像等,分别计算了降雨侵蚀力、土壤可蚀性因子值、坡度坡长因子值、植被覆盖与生物措施因子值、工程措施因子值和耕作措施因子值,采用空间插值等方法,获得湖南省1995年、2000年、2005年、2010年、2015年5个年度土壤侵蚀影响因子图;利用CSLE模型定量估算5个年度全省的土壤侵蚀量;根据水利部土壤侵蚀分类分级标准确定湖南省的土壤侵蚀等级分布情况,分析了近20年来湖南省土壤侵蚀的时空变化特征。得到了以下结论:(1)湖南省近20年来的R值年均值介于4948至7260MJ·mm/(hm~2·h·yr),具有较高的空间异质性;K值最大值为0.009283t·hm~2·h/(hm~2·MJ·mm),均值为0.004245 t·hm~2·h/(hm~2·MJ·mm),坡长因子L值均值为2.21,坡度因子S值均值为3.26,LS值均值为8.83,全省90%面积的坡长坡度因子值在30以内;B值年均值介于0.3143至0.3175,E值年均值介于0.8079至0.8117,T值年均值介于0.8051至0.8093;(2)湖南省5个年度的年均土壤侵蚀模数分别为1520、1086、1058、1630、1534t/(km~2·a),年际差异显著,呈波动变化,5个年度的平均侵蚀模数为1366t/(km~2·a),属于轻度侵蚀等级;不同土地利用类型的土壤侵蚀情况表现为旱地>灌木林>疏林地>有林地>水田;湖南省土壤侵蚀状况随高程的增加波动变化,呈现先增强后减弱的趋势;研究时段内,侵蚀性降雨变化是湖南省近20年时空变化主要的驱动因素;土壤侵蚀模数空间差异较大,土壤侵蚀模数大于2000t/(km~2·a)的有19个县区,集中分布在湖南省中西部山区的桑植县、保靖县、永顺县、武陵源区、古丈县、龙山县、永定区、吉首市、沅陵县、慈利县、石门县、安化县、花垣县、溆浦县、麻阳县、泸溪县、新化县、凤凰县、双牌县,以上地区是未来水土保持的重点地区。(3)研究时段内,湘资沅澧四水水文站控制范围内计算的侵蚀量远大于实测输沙量,输沙量波动变化,输沙量远远小于上世纪;湘资沅澧流域内高覆盖度的林草和水土保持工程参与拦截泥沙,使绝大部分泥沙就地或沿途发生沉积,未到达各水文站泥沙出口,使泥沙输移比远小于1。与现有研究相比,本文利用了全省97个雨量站长达58年的日降雨量数据,时间长,范围广,降雨侵蚀力计算精度相对较高;尝试在省域尺度下结合了历史泥沙观测数据对模拟计算的侵蚀量进行了对比。
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