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喀斯特山区是中国众所周知的生态脆弱地区,以土壤侵蚀为主要特征的土地退化及石漠化制约着该地区的发展,也是该地区目前亟待解决的生态环境问题。喀斯特山区成土过程缓慢而复杂,加之人口众多,人地矛盾突出,人类对土地的利用方式和结构使得地表覆被、径流、土壤质地等发生变化从而影响土壤侵蚀,同时土壤侵蚀造成土壤肥力下降、土地退化而制约土地利用结构和布局,已有研究表明土地利用方式和结构的不合理性对土壤侵蚀具有加强效应,而土壤侵蚀的加重会加剧石漠化和人地矛盾,使生态环境问题更加严峻。因此,研究毕节试验区土地利用与土壤侵蚀的耦合关系,有利于有限的土地资源的合理配置和喀斯特地区的生态保护,为区域土地规划及水土保持等宏观决策部门提供理论支撑。 本文以毕节试验区1990、2000、2010年三期的landsat TM和ETM+数据当作信息源,基于中国水利行业颁布的相关标准,利用RS与GIS技术结合提取毕节试验区地类、坡度和植被三个间接因子数据信息,在此基础上制作出毕节试验区土壤侵蚀图并估算了毕节试验区土壤侵蚀量,分析了毕节试验区地类时空变化和土壤侵蚀变化特征,并探讨了两者的耦合关系。研究得到的主要结论如下: 1、1990-2010年毕节试验区土地利用结构中林、耕、草地占比最大,按面积大小排序为林地>耕地>草地;毕节试验区综合利用动态度为0.088%,属于极缓慢变化型,耕地面积持续减少,林地、城乡工矿居民用地持续增大,草地、水域和未利用地则有先减后增趋势,未利用地的单一土地利用动态度数值表明该土地利用类型增长速度最为剧烈,为13.39%。不同地类之间转换主要发生在毕节试验区三大主要地类间,林地增加,植被覆盖度得到提高,降雨截流能力增强,此外林地与草地转入面积大部分来自于耕地及耕地面积持续减少,表明过度开垦状况有所好转,得益于退耕还林还草生态工程,林草面积得到提高。耕地主要分布在小于25°的坡度带,大部分位于坡度8°以下地带;随着坡度的升高,耕地分布面积减少,存在15°-25°的临界点。各土地利用类型在各高程带分布随海拔升高有先增多后减少的抛物线趋势,在海拔2000米时达到峰值,各高程带上土地利用类型分布面积按大小排序为中山>中低山>高中山>低山丘陵。 2、1990-2010年毕节试验区土壤侵蚀强度等级以微、轻、中度侵蚀为主,微度侵蚀不计入侵蚀面积,则侵蚀面积占毕节试验区总面积比例分别是70.22%、71.79%、64.49%,1990年、2000年、2010年的年平均侵蚀模数为221.51 t/(km2?a)、228.83 t/(km2?a)、190.75 t/(km2?a),土壤侵蚀的强度及程度有下降的趋向。1990-2000年间侵蚀强度加剧面积共计2932.97 km2,侵蚀强度减弱面积共计2055.65 km2,总体侵蚀强度增强。2000-2010年间土壤侵蚀强度等级上升面积共计6866.89 km2,下降面积共计10772.25 km2,土壤侵蚀强度在此阶段出现减弱趋向,土壤侵蚀得到改善。毕节试验区土壤侵蚀主要分布在坡度为5-35°的坡度地带,土壤侵蚀强度随着坡度升高而加强;各高程带的土壤侵蚀强度与海拔高程的上升显示出抛物线趋势,各土壤侵蚀类型在各海拔地带的分布面积随海拔攀升而升高,在1500-2000m海拔范围达到到峰值后,在大于2000m的高中山海拔高度后减少。 3、分析1990-2010年毕节试验区土地利用与土壤侵蚀耦合关系得出:毕节试验区水域、城市工矿居民用地、未利用地无明显侵蚀,判定为微度侵蚀,不同地类的土壤侵蚀强度综合指数大小为:旱地>灌木林地>中覆盖度草地>疏林地>有林地>水田>高覆盖度草地>低覆盖度草地>其他林地;耕地是土壤侵蚀发生的主要土地类型,耕地面积持续下降,过度开垦状况有所好转,土壤侵蚀强度综合指数显著变小,侵蚀程度减弱,表明耕地减少与土壤侵蚀呈正相关关系;在林地动态区,林地持续增加,土壤侵蚀强度综合指数先增后降,表明林地增加与土壤侵蚀强度负相关,但部分林地仍然存在被开垦和退化现象,使得土壤侵蚀程度加重;在草地动态区,草地面积先减后增,土壤侵蚀强度综合指数先变大再变小,表明草地增加与土壤侵蚀负相关,增加草地有利于土壤抗蚀力的增强,但存在林地向草地退化现象会加重侵蚀程度,应加强草地的保护。毕节试验区耕地、林地和草地主要分布在1000-2000m间,随着海拔的升高,耕地中土壤侵蚀强度指数呈先增大后减少的趋势,存在1500m的临界值;林、草地的土壤侵蚀强度综合指数随高程增高而加大,在高程2000m处达到峰值。