福建土地利用覆被人为影响指数及其变化的地统计学分析 20081112

2008年全国土地市场动态监测分析报告2008年，世界金融危机的冲击波在扩散和蔓延，国际经济环境恶化的阴霾不仅笼罩着西方经济发达国家，而且对我国的经济发展产生严重的影响。

面对国际和国内的形势，党中央和国务院制定了正确的保增长、扩内需、调结构的宏观经济政策和一系列切实可行的措施。

土地是国家最宝贵的生产要素，是最巨大的国家资产。

土地作为宏观调控的有效工具，对积极应对国际金融危机，保持国家经济又好又快发展，具有不可替代的作用，同时也面临诸多的困难和问题。

所以，我们必须进行科学的、实事求是的分析，制定与之相适应的方针、政策和措施。

2009年是土地调整之年，土地政策、土地市场、土地供应、土地管理和宏观调控等的核心是调整，最大限度地、用最快速度来促进我国经济发展方式的转变，产业结构的调整和优化。

本报告以此为核心展开其研究和分析。

一、2008年土地市场运行情况2008年，从一季度开始经济增速逐季放慢的态势十分明显。

为了防止经济增长下滑过快，党中央、国务院及时调整了宏观经济政策，调控目标由年初的“两防”调整为年中的“一保一控”，到年底再调整为“保增长、扩内需、调结构”。

受宏观经济形势及国家调控政策影响，2008年出现了与整个宏观经济一致的走势和特点。

（一）土地供应总量降幅明显，年底呈回升态势2008年，全国土地供应总量221331.30公顷，同比减少18.9％，而前三季度的同比降幅达28.6％。

从季度分析，一季度建设用地供应量仅为28511.60公顷，跌入2006年一季度以来的最低水平，二季度开始建设用地供应量略有回升，到了第四季度达到83657.59公顷，占全年供地总量的37.8％，不仅明显高于前三季度供应量，还创下了近三年来单季供应量最高水平。

其原因可能是由于，各级国土资源管理部门为认真贯彻落实中央关于进一步扩大内需促进经济平稳较快发展的方针政策，第四季度加快了土地审批和供应，稳步增加了建设用地供应量。

从各地情况看，2008年全国共有21个省（市、区）建设用地供应量同比减少，10个省（市、区）供应量同比增加。

基于空间分析的福州市土地利用研究
许君燕;陈松林
【期刊名称】《集美大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2008(013)001
【摘要】利用TM影像解译的2000年福州市土地利用现状图、地形图等,对福州市各乡镇和不同海拔带上土地利用程度进行分析,认为福州市土地利用程度水平分异格局明显,沿海地区、平原地区土地利用程度指数明显高于内陆地区和山区;土地利用结构和程度随海拔的上升呈现明显的垂直变化规律,100 m以上林地占绝对优势,0～50 m为福州市土地利用程度最大的高程带.还从自然和社会经济两方面对影响福州市土地利用程度空间分异的因素进行分析,认为地形特征、气候特点、人口分布、经济发展、交通干线分布及社会政策等因素影响着土地利用空间分异格局的形成.
【总页数】4页(P84-87)
【作者】许君燕;陈松林
【作者单位】福建师范大学地理科学学院,福建,福州,350007;福建师范大学地理科学学院,福建,福州,350007
【正文语种】中文
【中图分类】Q149
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2009～2015年福州市土地利用时空变化定量分析刘依川;陈松林【摘要】基于2009～ 2015年福州市各县(市、区)土地利用变更调查数据,对福州市内区域土地利用现状及其动态变化进行分析比较.通过土地利用结构、多样化指数、利用强度等指标对福州市土地利用现状进行分析;利用土地利用结构信息熵和动态度的计算对土地利用动态变化情况进行分析.从多角度反映土地利用现状及动态变化情况,分析、比较不同区域土地利用的差异.结果表明:福州全市土地利用多样化程度和综合动态度不高,且内部差异较大.各县(市、区)的土地利用程度和动态变化程度的空间分异基本一致,大体呈现东高西低的态势.【期刊名称】《云南地理环境研究》【年(卷),期】2017(029)003【总页数】7页(P56-61,76)【关键词】土地利用;动态变化;福州市【作者】刘依川;陈松林【作者单位】福建师范大学地理科学学院,福建福州350007;福建师范大学地理科学学院,福建福州350007【正文语种】中文【中图分类】F301.24作为生产资料和劳动对象，土地资源从古至今一直是人类赖以生存和发展的基础，并在陆地生态系统中处于核心地位，土地利用/覆被变化(LUCC)已成为全球变化研究的热点问题之一[1]。

在实际生活中，人类出于不同的需求和目的对土地资源进行开发和利用，从而产生了不同的土地利用类型。

区域土地利用的研究是LUCC研究的三大核心之一，对科学的认识和把握土地资源现状及动态变化，促进经济社会可持续发展具有重要意义[2]。

在不同时空尺度和研究背景下，国内外学者展开了大量关于区域土地利用的研究。

驱动力研究是LUCC研究的主要内容。

如杨梅等在对土地利用变化驱动力研究中，指出了土地利用驱动力的整体性、层次性和动态变化性，并着重分析了驱动力机制和模型[3]。

自然条件是人类利用土地资源的基础，在土地利用变化的研究中，关于自然因素与土地利用变化的关系研究多结合气候、水文、地形地貌等。

土地利用变化的统计分析与影响因素的研究一、引言土地利用是人类社会发展的重要基础，对于生态环境的保护和提高农业生产效率具有重要的作用。

但是，土地利用的变化也带来了一系列的问题，例如土地资源的浪费、生态系统的破坏和社会经济的不平衡等。

因此，对土地利用变化的统计分析与影响因素进行研究，具有重要意义。

二、土地利用变化的统计分析1.土地利用变化的意义土地利用变化是指在一定地区和一定时间内，土地在不同用途间的转化和变动。

对土地利用变化的统计分析，可以有效的评估人类社会和经济发展对土地资源的利用和影响。

同时，可以为制定土地资源管理和保护政策提供科学依据。

2.土地利用变化的数据来源土地利用变化的数据来源包括卫星遥感、空照摄影、统计数据和实地调查等多种途径。

其中，卫星遥感技术是目前最为常用的土地利用变化数据获取方式，具有获取范围广、获取周期短等优点。

3.土地利用变化的研究方法土地利用变化的研究方法包括驱动力分析、转移概率分析、空间分析和生态系统服务价值评估等。

其中，驱动力分析是揭示土地利用变化原因的主要方法，转移概率分析可以用来预测未来土地利用变化趋势，空间分析可以对土地利用变化的空间模式进行检测和分析，生态系统服务价值评估是评估土地利用变化对生态系统服务价值的影响的主要方法。

4.土地利用变化的研究结果土地利用变化的研究结果显示，我国土地利用变化过程明显，主要表现为城市扩张、工业用地增加、农村居民点用地扩展等。

同时，土地资源浪费和生态环境破坏问题也日益凸显。

因此，要加强土地资源的管理和保护，制定科学合理的土地利用政策。

三、土地利用变化的影响因素1.城市化进程城市化进程是土地利用变化最主要的影响因素之一，随着城市化的不断加快，城市用地不断扩张，导致大量农村用地被征用。

同时，城市化进程也会带来就业岗位增加、经济效益提高等正面效应。

2.经济发展经济发展是土地利用变化的重要影响因素之一。

随着经济的不断发展，土地被广泛用于工业生产和商业发展，同时也带动了对农村居民点的改造和扩建，这都会对土地利用产生影响。

地理科学中的土地利用与覆被变化分析地理科学是一门研究地球表面自然环境和人类活动的学科，而土地利用与覆被变化是地理科学中的一个重要研究领域。

土地利用与覆被变化分析是通过使用遥感技术和地理信息系统等工具，对土地的利用类型和覆被情况进行研究和分析。

土地利用与覆被变化分析是了解并监测土地利用和覆被情况变化的有效方法。

在过去几十年中，随着人口的不断增加和经济的发展，土地的利用和覆被在全球范围内发生了显著变化。

例如，城市化的加速推动了农田向城市的转变，森林的砍伐导致了生态系统的破坏等。

土地利用与覆被变化分析可以帮助我们了解这些变化的原因和影响，进而为制定土地管理和环境保护政策提供科学依据。

遥感技术是土地利用与覆被变化分析的重要工具之一。

遥感技术通过获取地球表面的电磁波辐射信息，可以获取大范围和高分辨率的土地利用和覆被数据。

利用遥感图像，我们可以对不同类型的土地利用进行区分和分类，比如农田、森林、城市等。

同时，遥感技术还可以帮助我们监测土地利用的变化情况，比如城市扩张的速度和范围。

通过对遥感图像的分析，我们可以定量地了解土地利用和覆被的变化，并进行统计和比较。

地理信息系统（GIS）是另一个在土地利用与覆被变化分析中广泛使用的工具。

GIS可以将不同类型的地理数据进行整合和分析，从而生成土地利用和覆被的空间模型。

利用GIS，我们可以进行土地利用规划和管理，比如确定最佳农田分配方案、评估城市发展对环境的影响等。

同时，GIS还可以将土地利用与覆被的变化情况与其他地理数据进行分析，比如对气候变化、自然灾害等的影响进行评估和预测。

土地利用与覆被变化分析不仅有助于科学研究，还对社会和经济发展具有重要意义。

首先，土地利用与覆被变化分析可以促进土地资源的可持续利用。

通过了解土地利用的变化情况，我们可以制定相应的规划和政策，合理利用土地资源，避免过度开发和环境破坏。

其次，土地利用与覆被变化分析还可以帮助预测和减轻自然灾害的影响。

2017年10月防 护 林 科 技O c t .,2017第10期(总169期)P r o t e c t i o nF o r e s t S c i e n c e a n dT e c h n o l o g yN o .10(S u m N o .169)文章编号:1005-5215(2017)10-0015-04收稿日期:2017-09-04作者简介:李潇(1991-),女,湖北黄冈人,在读硕士研究生,主要从事生态与环境研究,E m a i l :l i x i a o 765@163.c o m 通信作者:黄义雄(1960-),男,福建福州人,博士,研究员,主要从事景观生态方面的研究,E m a i l :y x h u a n g @f jn u .e d u .c n平潭岛土地利用变化对人类活动的响应李潇,黄义雄(福建师范大学地理科学学院,福建福州350007)摘 要 以平潭岛为例,依据2000年㊁2005年㊁2009年和2013年土地利用数据,分别从土地利用变化速度㊁土地利用转移方向和土地利用程度方面,全面分析2000年以来平潭岛在人类活动影响下的土地利用时空变化规律㊂结果表明:(1)2000 2005年,2005 2009年,2009 2013年,平潭岛综合土地利用动态度分别为0.25㊁0.93㊁0.82,土地利用变化速度先快后慢;(2)三个时段的土地利用类型转移方向都表现出林地㊁农田转化为建设用地和未利用地的特点;(3)2000年㊁2005年㊁2009年和2013年研究区土地利用程度指数分别为38.73㊁39.02㊁40.60㊁42.74,表明人类活动使平潭岛土地利用开发程度逐渐增大㊂关键词 土地利用变化;人类活动;平潭岛中图分类号:U 412.14 文献标识码:A d o i :10.13601/j.i s s n .1005-5215.2017.10.005R e s p o n s eA n a l y s i s o fL a n dU s eC h a n g e t o t h e D e g r e e o fH u m a nA c t i v i t i e s i nP i n gt a n I s l a n d L iX i a o ,H u a n g Y i x i o n g(S c h o o l o fG e o g r a p h i c a l S c i e n c e s ,F u j i a nN o r m a lU n i v e r s i t y,F u z h o u350007,C h i n a )A b s t r a c t B a s e do n l a n du s e d a t a i n2000,2005,2009a n d2010,f r o mt h e r a t eo f l a n du s e c h a n ge ,t h ed i r e c t i o nof l a n du s e t r a n s f o r m a t i o n ,a n d t h e d eg r e e o f l a n du s e ,th e s p a ti a l -t e m p o r a l v a r i a t i o no f l a n du s ew e r e c o m p r e h e n s i v e l y a n a l y z e d i nP i n g t a n I s l a n d s i n c e 2000.R e s u l t s h o w s t h a t :(1)2000-2005,2005-2009,2009-2013,p i n g t a n i s -l a n d i n t e g r a t e d l a n du s e d y n a m i c a t t i t u d e i s 0.25,0.93&0.82,t h e c h a n g e r a t eo f l a n du s e i s f a s t f i r s t a n dt h e n s l o w.(2)T h ed i r e c t i o no f l a n du s e t y pe t r a n sf e r i nt h e t h r e e p e r i o d ss h o w s t h ec h a r a c t e r i s t i c so f f o r e s t l a n da n d f a r m l a n d c o n v e r t i n t o c o n s t r u c t i o n l a n d a n du n u s e d l a n d .(3)I n 2000,2005,2009a n d 2013,t h e d e gr e e o f l a n du s e i s 38.73,39.02,40.60&42.74r e s p e c t i v e l y ,i n d i c a t i n g t h a th u m a na c t i v i t i e sm a k e t h e l a n du s ed e v e l o p m e n t o f P i n g t a n I s l a n d g r a d u a l l yi n c r e a s e d .K e y wo r d s l a n du s e c h a n g e ;h u m a na c t i v i t i e s ;P i n g t a n I s l a n d 土地利用变化是自然环境对人类活动最直接的响应,是联系人类社会经济活动和地球陆地表层自然环境的桥梁和纽带[1]㊂人类社会出于生存和发展的需要,不断地驱动自然环境发生改变,使陆地表层显现出不同的土地利用方式,因此,土地利用变化是对人类活动的重要表现和响应[2]㊂建立模型对土地利用变化速度㊁土地利用转移方向和土地利用程度等变化过程进行研究,不仅有利于把握区域土地利用变化的时空变化规律,还可以反映出土地利用变化对人类活动的响应程度[3]㊂目前,已有学者利用遥感影像数据,运用不同的指标和模型,对不同尺度的研究区土地利用变化和人类活动的关系进行了研究㊂刘纪远㊁张增祥等[4,5]从全国尺度上,采取土地利用动态度和土地利用程度等指标,对土地利用的时空特征进行了研究,发现人类社会经济的发展是土地利用发生变化的主要原因,宋开山等[6]从中尺度上分析了三江平原土地利用变化的特点,认为耕地的变化是其土地利用发生变化的主要因素;乔伟峰等[7]从小尺度上分析了苏州市土地利用的动态性和空间特征,认为城市化是导致区域土地利用发生变化的主要原因㊂但是,从目前的研究看,大部分是利用单一指标和部分指标来分析土地利用变化的时空规律,综合分析海岛地区土地利用变化对人类活动响应的研究则少有报道㊂平潭岛是海峡西岸经济区的 主战场 之一,是我国内陆连接台湾的一个重要地区,具有明显对台区位优势,2009年平潭县升级为福州(平潭)综合实验区,2012年又升级为福建省平潭综合实验区[8]㊂平潭岛的社会经济进入一个快速发展阶段,伴随着经济快速发展与城市化㊁工业化进程的推进,平潭岛土地利用方式也发生一系列的变化,土地利用矛盾也日益突出㊂本研究以福建省平潭岛为案例,以2000年㊁2005年㊁2009年㊁2013年遥感影像为基础数据源,分析区域土地利用变化的时空规律和土地利用变化对人类活动的响应,以期为区域土地利用规划管理提供相关的理论参考㊂1 研究区概况平潭岛地理坐标25ʎ15ᶄ 25ʎ45ᶄN ㊁119ʎ32ᶄ120ʎ10ᶄE ,是福建省东部沿海一个岛县,全县陆地面积392k m 2,海域面积6064k m 2,是全国第五大岛,福建省第一大岛㊂该岛属南亚热带湿润型气候,海洋性气候特征突出:年平均气温约19.5ħ,年平均降水量约1196.2mm ㊂该岛南北高中部低,有礁㊁港湾㊁丘陵与平原等多类型地貌,其中丘陵和平原占陆地总面积的80%到90%㊂2013年平潭岛地区生产总值达155.39亿元㊂2 数据来源与处理本研究基础数据来源于平潭岛2000年㊁2005年㊁2009年㊁2013年夏季L a n d s a tE T M+遥感影像和野外踏勘,通过e C o g n i t i o nD e v e l o p e r 8.0软件进行人机交互解译,以中科院资源环境科学数据中心2010年发布的中国土地现状遥感数据中的土地分类为标准,结合平潭岛土地利用实际状况,将研究区土地利用分为林地㊁草地㊁水域㊁农田㊁建设用地和未利用地6大类,并获取四个年份的土地利用数据㊂社会经济数据来源于平潭县2014年统计年鉴㊂3 研究方法3.1 土地利用变化速度3.1.1 综合土地利用动态度 土地利用综合动态度是描述土地利用类型变化速度区域差异的指标,反映人类活动对流域土地利用类型变化的综合影响[3,4],数学模型为:S =ðni =1(ΔS i -j /S i [])ˑ1t ˑ100%式中:S 为t 时段对应的研究区土地利用综合动态度,ΔS i -j 为检测开始至监测结束时段内第i 类土地利用类型转换为其他类土地利用类型面积总和,S i 为监测开始时间第i 类土地利用类型总面积;100表示将其扩大100倍,t 为土地利用变化时间段㊂3.1.2 单一土地利用动态度 单一土地利用动态度是描述不同土地利用类型在一定时间段内的变化速度和幅度的指标,反映人类活动对单一土地利用类型的影响[9],其数学模型为:K i =S i t 2-S i t 1S i t 1ˑ1t 2-t 1ˑ100%式中:K i 为t 1到t 2时段内i 类土地利用类型动态度;S i t 1㊁S i t 2分别表示t 1㊁t 2时间i 类土地利用类型面积㊂3.2 土地利用转移方向土地利用状态转移矩阵不仅可以全面㊁具体地体现出区域研究期初㊁研究期末土地利用变化的结构特征,还可以反映出研究期间人类活动导致的土地利用变化方向㊂此方法来源于系统分析中对系统状态与状态转移的定量描述,即在一定时间间隔下,一个亚稳定系统从T 时刻向T+1时刻状态转化的过程,从而可以更好地了解土地利用格局的时空演化过程[10],其数学表达形式为:S i j=S 11S 12...S 1n S 21S 22...S 2n ............S n 1S n 2...S éëêêêêêùûúúúúún n 式中:S i j 为研究期初与研究期末的土地利用状态,n 为土地利用的类型数㊂i 为研究初期生态系统类型,j 为研究末期生态系统类型㊂3.3 土地利用程度土地利用程度的变化可以定量描述研究区域土地利用综合水平,反映人类活动对土地利用的干扰程度[11]㊂土地利用程度采取刘纪远等提出的土地利用程度综合变化指数模型[12]来描述,其数学计算模型如下:L =100ˑðni =1A i ˑP i上式中,L 为研究区域土地利用程度综合指数;n 为土地利用类型的数量,本研究将土地利用类型的数量分为6类,故n 取6;A i 为第i 类土地利用类型的面积;P i 为不同类型的土地利用程度参数,反映不同土地利用类型的人类活动参与㊁管理㊁改造的强度和属性特征㊂确定土地利用程度指数,结合D e l ph i 打分法和L e o po l d 矩阵法[13],利用采取二者平均值的方法来61防 护 林 科 技 2017年确定研究区土地利用程度参数P i值(表1)表1不同土地利用类型的土地利用程度参数(P i)设置林地草地水域农田建设用地未利用地0.110.220.120.550.940.064结果与分析4.1土地利用变化分析(1)从土地利用变化速度看,变化速度增大,反映人类活动对该区域的影响增大㊂2000 2005年,土地利用综合度为0.25,土地利用变化速度相对较慢,表明此时期平潭岛人类活动的影响较小㊂2005 2009年,土地利用综合动态度为0.93, 2009 2013年,为0.82,说明平潭岛土地利用变化速度经历了一个先慢后快的过程㊂(2)从不同土地利用类型的变化速度来看(图1),2000 2013年,平潭岛建设用地和未利用地变化最为明显,表现在面积增加量和增加幅度较大,林地㊁草地㊁农田㊁水域面积减少㊂结合平潭岛的实际,建设用地的增加是城镇化进程的推进造成的,特别是平潭岛2009年升级为综合试验区后建设活动对其他土地利用类型的占用㊂(3)土地利用结构在不断地优化调整㊂2009 2013年,建设用地增加幅度和增加面积都在减小,主要是此时期政府等相关部门开始注重对林地㊁农田等的保护,着力将未利用地转化为建设用地,林地㊁草地㊁水域㊁农田在此阶段的减少程度和减少幅度也在减小,体现平潭岛在经济建设过程中开始注重对生态环境的保护㊂图1不同时期平潭岛土地利用类型变化速度4.2土地利用转移方向根据以上方法计算出2000 2005年㊁2005 2009年㊁2009 2013年以及2000 2013年平潭岛土地利用转移方向情况(限于篇幅,只列出2000-2013年的土地利用转移矩阵)(表2㊁表3)表22000年以来平潭岛土地利用变化情况表h m2土地利用类型林地草地水域农田建设用地未利用地2000年9159.89814.242751.979109.234275.671246.36 2005年9164.79739.062697.148890.614504.261361.50 2009年8663.73713.772719.268396.245304.441559.92 2013年8310.94676.102578.568055.336203.201533.23 2000 2005年变化4.90-75.18-54.83-218.61228.59115.13 2005 2009年变化-501.06-25.2922.12-494.38800.18198.43 2009 2013年变化-352.79-37.67-140.70-340.91898.76-26.69表32000 2013年平潭岛土地利用转移矩阵h m2林地草地水域农田建设用地未利用地2013年林地7547.82144.6443.95427.5131.41115.628310.94草地129.78396.1711.82126.33 6.37 5.62676.10水域13.8157.762388.0595.2013.2610.492578.56农田554.7064.6628.987234.05136.9535.988055.33建设用地698.3466.62205.131050.954070.02112.136203.20未利用地215.4484.3974.04175.1817.65966.531533.23 2000年9159.89814.242751.979109.234275.671246.3627357.364.2.1 2000-2013年建设用地增加了1927.53h m2,主要由林地和农田转化而来㊂2000 2005年㊁2005 2009年㊁2009 2013年林地转化为建设用地的面积分别为205.59h m2㊁302.61h m2㊁318.04h m2,呈增长态势,但增速变缓;2000 2005年㊁2005 2009年㊁2009 2013年农田转化为建设用地的面积分别为428.15h m2㊁543.98h m2㊁376.44h m2,先增长后减小;2000 2005年㊁2005 2009年㊁2009 2013年水域转化为建设用地的面积分别为53.02h m2㊁25.26h m2㊁135.46h m2,先减缓后快速增加㊂建设用地整体增加的原因是平潭岛城市化进程的推进,特别是2009年升级为实验区后建设活动对其他土地类型的占用㊂4.2.2 2000 2013年未利用地增加了286.87h m2,主要由林地和农田转化而来㊂2000 2005年㊁2005 2009年㊁2009 2013年林地转化为未利用地的面积分别为97.17h m2㊁186.38h m2㊁0.33 h m2,先迅速增长再迅速下降,2000 2005年㊁2005 2009年㊁2009 2013年农田转化为未利用地的面积分别为129.85h m2㊁76.39h m2㊁0.00h m2,呈迅速下降状态㊂未利用地增加的原因主要是城市建设过程中遗留下了被废弃的㊁还没有被开发的土地㊂4.2.3草地和农田面积在整个研究期间下降幅度较大㊂草地在2000 2005年主要转化为林地和农田,2005 2009年主要转化为林地和建设用地, 2009 2013年全部转化为建设用地;农田在200071第10期李潇等平潭岛土地利用变化对人类活动的响应2005年主要转化为林地和建设用地,2005 2009年绝大部分转化为建设用地,2009 2013年全部转化为建设用地㊂原因是城市建设用地增加(尤其是2009年之后的实验区建设)大量占用草地和农田㊂4.2.4林地和水域面积在研究期内也有所减少㊂林地在研究期内主要转化为农田和建设用地,转化为农田面积逐渐减小,转化为建设用地面积快速增长;水域在本研究期内主要转化为建设用地㊂4.3土地利用程度图2不同时期平潭岛土地利用程度变化依据公式计算可得到平潭岛2000年㊁2005年㊁2009年㊁2013年土地利用程度综合指数分别为38.73㊁39.02㊁40.60㊁42.74,说明在本研究期间,平潭岛土地利用程度呈现出逐年增加趋势,人类活动对其土地利用的干扰程度不断增加㊂从土地利用程度的组成结构上看(图2),平潭岛土地利用程度水平主要是农田和建设用地决定的㊂农田的土地利用程度在逐年降低,建设用地的利用强度在逐年升高,林地㊁草地㊁水域㊁未利用地相对稳定㊂反映出平潭岛土地利用结构正在发生变化,由以农田为主的土地利用方式,逐渐转变为以建设用地为主的结构㊂5结论综合土地利用变化速度㊁土地利用转移方向和土地利用程度三个方面,可以系统的分析区域土地利用变化对人类活动程度的响应关系,对研究平潭岛土地利用的时空变化规律具有重要的实践意义㊂(1)2000 2005年㊁2005 2009年㊁2009 2013年,平潭岛土地利用变化速度分别为0.25㊁0㊁93㊁0.82,城镇建设用地面积不断增加,未利用地先增加后减少,林地㊁草地㊁农田㊁水域面积呈不断减少趋势㊂平潭岛城市化进程的加快是其土地利用变化的主要驱动力㊂(2)通过分析转移矩阵,表明平潭岛建设用地和未利用地的增加主要来自农田和林地㊂农田和林地在城市化过程中比较容易受到侵占,随着其城市化进程的加快,将有更多的农田和林地转变为建设用地㊂(3)研究期间,平潭岛土地开发利用综合水平在不断地上升,增加的幅度较小,说明人类活动导致的平潭岛城镇建设用地面积也是在稳定增加的㊂这也体现出平潭岛土地直接经济价值也在稳步提升㊂2009年,平潭岛设立为 综合实验区 ,海岛地区的生态建设正面临严峻考验,随着平潭岛城市化进程的加快,将有更多的非建设用地被转化为城市建设用地,土地利用强度也将持续增大㊂因此,应制定合理的土地利用规划政策,就保护而言,应充分保护现有的各种土地资源,开发不能超过其阈值为限㊂就开发而言,应进行土地分类利用,计划开发,避免重复开发与短期开发所带来的浪费㊂参考文献:[1]M o o n e y H A,D u r a i a p p a hA,L a r i g a u d e r i eA.E v o l u t i o no f n a t u-r a l a n d s o c i a l s c i e n c e i n t e r a c t i o n s i n g l o b a l c h a n g e r e s e a r c h p r o-g r a m s[J].P r o c e e d i n g so ft h e N a t i o n a lA c a d e m y o fS c i e n c e s, 2013,110(S1):3665-3672[2]刘纪远,张增祥,庄大方,等.20世纪90年代中国土地利用变化时空特征及其成因分析[J].地理研究,2003,22(1):1-12 [3]付宝宝.水土流失重点治理区土地利用变化对人类活动程度的响应 以长汀县为例[J].海峡科学,2015,22(6):69-71 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第37卷第5期2023年10月水土保持学报J o u r n a l o f S o i l a n d W a t e rC o n s e r v a t i o nV o l .37N o .5O c t .,2023收稿日期:2023-02-27资助项目:福建省高校产学研重点项目(2017Y 4010);福建省水利科技项目(M S K 202301,M S K 202214) 第一作者:陈淼(1998 ),男,江西瑞金人,硕士研究生,主要从事水土保持研究㊂E -m a i l :1249343573@q q .c o m 通信作者:汪小钦(1972 ),女,福建古田人,博士,研究员,主要从事资源环境遥感研究㊂E -m a i l :w a n g x q@f z u .e d u .c n 土地利用和植被覆盖变化对长汀县30多年土壤侵蚀变化的定量影响陈淼1,汪小钦1,林敬兰2,岳辉3,周伟东4,江洪1(1.福州大学空间数据挖掘与信息共享教育部重点实验室,卫星空间信息技术综合应用国家地方联合工程研究中心,数字中国研究院(福建),福州350108;2.福建省水土保持试验站,福州350001;3.福建省长汀县水土保持中心,福建长汀366300;4.福建省数字经济发展促进中心,福州350003)摘要:土地利用和植被覆盖是人类活动对大自然改造的直接体现,为研究人类活动对土壤侵蚀的定量影响,以中国南方红壤典型水土流失区 福建省长汀县为研究区,利用每间隔3~4年的11个年份的遥感影像,基于U S L E 模型评估该县1988 2020年30多年来的土壤侵蚀时空变化特征,定量分析不同土地利用和植被覆盖度(f r a c t i o n a l v e g e t a t i o n c o v e r ,F V C )变化对土壤侵蚀的影响㊂结果表明:(1)长汀县土壤侵蚀严重区域主要集中于县域中部河田镇㊁三洲镇和策武镇等地,30多年来,土壤侵蚀强度呈先增后减的趋势,1988 1994年土壤侵蚀状况逐渐严重,1994年的水土流失率高达30.49%,90年代中期后开始逐渐好转,至2020年水土流失率降为6.22%㊂(2)1988 1994年和1994 2001年2个时期,林地转化成裸地的面积最大,导致土壤侵蚀增加量平均约占每个时期增加量的93%;2001 2010年和2010 2020年2个时期,裸地转化成林地的面积最大,引起的土壤侵蚀减少量平均约占每个时期减少量的73%㊂(3)30多年来长汀县F V C 呈先减少后增加的趋势,1988 1994年平均F V C 从44%减少到35%,随后开始增加,至2020年,F V C 增加至79%;土壤侵蚀量与F V C 呈反比,F V C 减少对土壤侵蚀量的影响更大,F V C 平均每降低1%,土壤侵蚀量增加7.49万t ;而F V C 平均每增加1%,土壤侵蚀量减少3.75万t ㊂(4)F V C 对土壤侵蚀的敏感性与坡度呈正比,低坡度下土壤侵蚀随F V C 变化较均匀,高坡度等级下,F V C 低于60%时,对土壤侵蚀的敏感性高,F V C 每增加10%,土壤侵蚀模数平均减少262.73t /(k m2㊃a )㊂研究结果有助于分析长汀县土壤侵蚀在长时间序列上的时空变化及人类活动对土壤侵蚀的影响,为长汀县未来的土地利用规划和生态保护提供重要的科学支持㊂关键词:长汀县;土壤侵蚀;时空分析;土地利用变化;植被覆盖变化中图分类号:S 157.1 文献标识码:A 文章编号:1009-2242(2023)05-0168-10D O I :10.13870/j.c n k i .s t b c x b .2023.05.021Q u a n t i t a t i v eE f f e c t s o fL a n dU s e a n dV e g e t a t i o nC o v e rC h a n g e s o n S o i l E r o s i o n i nC h a n g t i n g C o u n t yi nR e c e n t 30Y e a r s C H E N M i a o 1,WA N G X i a o q i n 1,L I NJ i n g l a n 2,Y U E H u i 3,Z HO U W e i d o n g 4,J I A N G H o n g1(1.K e y L a b o r a t o r y o f S p a t i a lD a t a M i n i n g &I n f o r m a t i o nS h a r i n g ,F u z h o uU n i v e r s i t y ,N a t i o n a l&L o c a l J o i n tE n g i n e e r i n g R e s e a r c hC e n t e r o f S a t e l l i t eG e o s p a t i a l I n f o r m a t i o nT e c h n o l o g y ,T h eA c a d e m yo f D i g i t a lC h i n a (F u j i a n ),F u z h o u 350108;2.S o i lC o n s e r v a t i o nE x p e r i m e n t a lS t a t i o no f F u ji a nP r o v i n c e ,F u z h o u 350001;3.S o i l a n d W a t e rC o n s e r v a t i o nS t a t i o no f C h a n g t i n g C o u n t y ,C h a n g t i n g ,F u ji a n 366300;4.D i g i t a lE c o n o m y D e v e l o p m e n tP r o m o t i o nC e n t e r o f F u ji a nP r o v i n c e ,F u z h o u 350003)A b s t r a c t :L a n du s e a n dv e g e t a t i o n c o v e r a r e d i r e c tm a n i f e s t a t i o n s o f h u m a n a c t i v i t i e s i n t r a n s f o r m i n g na t u r e .I no r d e rt o q u a n t i t a t i v e l y a s s e s st h ei m p a c to fh u m a na c t i v i t i e so ns o i le r o s i o n ,t h i ss t u d y f o c u s e so n C h a n g t i n g C o u n t y ,a t y p i c a l r e d s o i l e r o s i o n -p r o n e a r e a i n s o u t h e r nC h i n a .U s i n g r e m o t e s e n s i n g i m a ge sf r o m 11y e a r s b e t w e e n1988a n d2020w i t h3-o r4-y e a r s i n t e r v a l ,t h eU S L E m o d e lw a sa p pl i e dt oe v a l u a t e t h e s p a t i o t e m p o r a l c h a r a c t e r i s t i c s o f s o i l e r o s i o n i n t h e c o u n t y o v e r t h e p a s t 30y e a r s ,a n d t h e q u a n t i t a t i v e i m pa c t o fd i f f e r e n t l a n du s ea n dF r a c t i o n a lV e g e t a t i o n C o v e r (F V C )c h a n g e so ns o i le r o s i o n w a sa n a l yz e d .T h e Copyright ©博看网. All Rights Reserved.r e s u l t s s h o w e d t h a t:(1)T h e s e v e r e s o i l e r o s i o n i nC h a n g t i n g C o u n t y i sm a i n l y c o n c e n t r a t e d i nt h e c e n t r a l a r e a so f t h ec o u n t y,i n c l u d i n g H e t i a n T o w n,S a n z h o u T o w n s h i p,a n dC e w u T o w n s h i p.O v e r t h e p a s t30 y e a r s,t h e i n t e n s i t y o f s o i l e r o s i o n s h o w e d a n i n c r e a s i n g t r e n d f o l l o w e db y ad e c r e a s i n g t r e n d.F r o m1988t o 1994,t h e s i t u a t i o no f s o i l e r o s i o nb e c a m e i n c r e a s i n g l y s e v e r e,w i t ha s o i l e r o s i o nr a t e a sh i g ha s30.49%i n 1994.S i n c e t h em i d-1990s,t h e s i t u a t i o n g r a d u a l l y i m p r o v e d,a n d b y2020,t h e s o i l e r o s i o n r a t e h a d d e c r e a s e d t o6.22%.(2)D u r i n g t h e t w o p e r i o d so f1988-1994a n d1994 2001,t h ea r e ao f f o r e s t l a n dc o n v e r t e dt o b a r e l a n dw a st h el a r g e s t,r e s u l t i n g i na na v e r a g e i n c r e a s ei ns o i le r o s i o no fa b o u t93%f o re a c h p e r i o d.D u r i n g t h e t w o p e r i o d s o f2001 2010a n d2010 2020,t h e a r e a o f b a r e l a n d c o n v e r t e d t o f o r e s t l a n dw a s t h e l a r g e s t,r e s u l t i n g i n a n a v e r a g e r e d u c t i o n i n s o i l e r o s i o n o f a b o u t73%f o r e a c h p e r i o d.(3)F o r o v e r30y e a r s, t h eF V C i nC h a n g t i n g C o u n t y h a ss h o w nad e c r e a s i n g t r e n df o l l o w e db y a n i n c r e a s i n g t r e n d.T h ea v e r a g e F V Cd e c r e a s e d f r o m44%t o35%b e t w e e n1988a n d1994,a f t e rw h i c h i t b e g a n t o i n c r e a s e.A s o f2020,t h e F V Ch a s i n c r e a s e d t o79%.T h e s o i l e r o s i o na m o u n tw a s i n v e r s e l yp r o p o r t i o n a l t o t h eF V C,a n d t h e i m p a c t o f F V Cr e d u c t i o no ns o i l e r o s i o nw a s g r e a t e r.O na v e r a g e,f o r e v e r y1%d e c r e a s e i nF V C,t h es o i l e r o s i o ni n c r e a s e db y74900t o n s,w h i l e f o re v e r y1%i n c r e a s e i nF V C,t h es o i l e r o s i o nd e c r e a s e db y37500t o n s.(4)T h eF V C i nC h a n g t i n g C o u n t y w a sn e g a t i v e l y c o r r e l a t e dw i t hs o i l e r o s i o n i n t e n s i t y,a n d t h e s e n s i t i v i t y t o s o i l e r o s i o nw a s p o s i t i v e l y c o r r e l a t e dw i t hs l o p e.U n d e r l o ws l o p ec o n d i t i o n s,s o i l e r o s i o nc h a n g e d m o r e u n i f o r m l y w i t hF V C,b u t u n d e r h i g h s l o p e c o n d i t i o n s,w h e nF V Cw a s l e s s t h a n60%,t h e s e n s i t i v i t y t o s o i l e r o s i o nw a s h i g h.F o r e a c h10%i n c r e a s e i n F V C,t h e a v e r a g e s o i l e r o s i o nm o d u l u s i n a r e a sw i t h a s l o p e g r e a t e r t h a n 15ʎw a s r e d u c e db y262.73t/(k m2㊃a).T h i s s t u d y h e l p s t oa n a l y z e t h e s p a t i o t e m p o r a l c h a n g e so f s o i l e r o s i o n i n C h a n g t i n g C o u n t y o v e r a l o n g t i m e s e r i e s a n d t h e i m p a c t o f h u m a n a c t i v i t i e s o n s o i l e r o s i o n,p r o v i d i n g i m p o r t a n t s c i e n t i f i c s u p p o r t f o r f u t u r e l a n du s e p l a n n i n g a n d e c o l o g i c a l p r o t e c t i o n i nC h a n g t i n g C o u n t y.K e y w o r d s:C h a n g t i n g C o u n t y;s o i le r o s i o n;s p a t i o t e m p o r a la n a l y s i s;l a n d u s ec h a n g e;v e g e t a t i o nc o v e rc h a n g e土壤侵蚀破坏地表土壤结构,降低土地生产力,威胁粮食安全,是限制当今人类生存与发展的全球性环境灾害[1-2]㊂土壤侵蚀的形成包括多方面原因,降雨量的增加[3]㊁土地利用的改变[4]和植被覆盖度低[5]等都是造成土壤侵蚀的重要因素㊂中国是受土壤侵蚀影响最严重的国家之一,其中南方红壤丘陵区的土壤侵蚀因其具有隐蔽性强和不易治理[6-7]等特点,严重危害到该区域的社会经济发展和生态安全㊂因此,及时有效地对土壤侵蚀进行定量监测和分析显得尤为迫切与重要㊂土地利用和植被覆盖的改变对土壤侵蚀具有重要的影响㊂S e u t l o a l i等[8]研究发现,土地利用变化是发展中国家土壤侵蚀的主要原因;张洋等[9]对黄河上游西柳沟流域土壤侵蚀研究发现,草地转化为林地或耕地是土壤侵蚀程度降低的主要土地利用变化类型㊂土地利用变化不仅影响局部地区的气候和地形,更影响该地区的植被覆盖,而植被覆盖与土壤侵蚀具有较大相关性[10]㊂W a n g等[11]研究发现,植被覆盖是土壤侵蚀的最大影响因素之一;T e n g等[12]研究发现,随着植被覆盖的增加,土壤侵蚀明显减少㊂长汀县曾经是南方红壤丘陵区中土壤侵蚀最严重的县域之一,土壤侵蚀严重制约该区域的经济发展,破坏耕地资源,影响水质状况,危害当地的生态系统[13-14]㊂从20世纪80年代开始,国家和福建省政府颁布一系列措施,从小流域示范治理到大规模治理,不断改善长汀县的土壤侵蚀状况,长汀县水土流失治理案例在2021年入选联合国‘生物多样性公约“的生态修复典型案例,长汀经验被推向世界㊂围绕着长汀的土壤侵蚀问题,许多学者对其开展大量的研究,如有学者[15-16]探究长汀土壤侵蚀与生态之间的关系发现,在土壤侵蚀严重区域,生态服务价值偏低,生态脆弱性程度较高;还有学者[17]在探究长汀土壤侵蚀与森林碳汇之间的关系时发现,在遭受土壤侵蚀的区域,森林的碳汇功能较弱㊂尽管一些学者[18]针对长汀的植被覆盖变化或不同土地利用下的土壤侵蚀[19]进行过研究,但在植被覆盖和土地利用的变化对土壤侵蚀影响的定量分析方面却不多㊂而植被覆盖和土地利用的改变是影响土壤侵蚀的关键因素,因此定量分析植被覆盖和土地利用的变化对土壤侵蚀的影响对分析长汀县土壤侵蚀的治理历程具有重要意义㊂本文以长汀县为研究区,借助通用土壤流失方程U S L E(u n i v e r s a l s o i l l o s se q u a t i o n)[20-21]对该县1988961第5期陈淼等:土地利用和植被覆盖变化对长汀县30多年土壤侵蚀变化的定量影响Copyright©博看网. All Rights Reserved.2020年30多年的土壤侵蚀状况进行动态监测及时空分析,并从土地利用和植被覆盖变化等角度对长汀县30多年土壤侵蚀变化进行较深入和全面的定量分析,为该区域提出科学水土保持政策提供合理依据㊂1材料与方法1.1研究区概况长汀县(25ʎ18'40ᵡ 26ʎ02'05ᵡN,116ʎ00'45ᵡ 116ʎ39'20ᵡE)位于福建省龙岩市西北部,地处武夷山脉南端,南面与广东相邻,西面与江西相接(图1),该县总面积约3100k m2,包含18个乡镇,水土流失较严重的为中部的河田镇㊁策武镇和三洲镇㊂地形以丘陵为主,汀江纵贯县境,平均海拔约518m,平均坡度约为12ʎ㊂依据水利部颁发的‘水利水电工程水土保持技术规范“标准[22],将长汀县坡度分为0~5ʎ,5ʎ~ 8ʎ,8ʎ~15ʎ,15ʎ~25ʎ,25ʎ~35ʎ,>35ʎ6个等级,各坡度等级面积占比分别为5.93%,10.38%,30.43%, 35.94%,14.60%和2.72%㊂面积占比最大的坡度等级为15ʎ~25ʎ,其次为8ʎ~15ʎ,两者面积占比超过总面积的65%,<5ʎ和>35ʎ区域面积较小,占比均小于6.00%㊂该县多年平均气温18.3ħ,平均降水量为1700mm,属亚热带湿润季风气候;土壤类型以红壤为主,有机质含量较少,植物生长困难,易受侵蚀㊂县域内植被以马尾松为主[23],林分结构单一,土壤表面裸露程度高,使得林下水土流失严重㊂图1研究区地理位置与坡度分布长汀县水土流失问题历史悠久,虽从20世纪80年代起,水利部将和田镇设立为南方小流域治理示范区,但由于政策落实不到位,民众治理意识薄弱,土壤侵蚀现象不减反增㊂20世纪90年代末,在政府的不断治理下,长汀县土壤侵蚀现象得以遏制,情况逐渐好转㊂进入21世纪后,福建省政府把长汀县水土流失治理列为为民办实事项目,每年拨款1000万用于水土流失治理,土壤侵蚀现象得到较大改善㊂1.2数据来源本文使用的数据包括:(1)长汀县1988年㊁1991年㊁1994年㊁1998年㊁2001年㊁2003年㊁2007年㊁2010年和2013年的土壤侵蚀数据㊁植被覆盖度和土地利用数据等[24];(2)2017年10月份和2020年10月份的L a n d s a t8 O L I数据,用于土地利用分类㊁植被覆盖度估算和C因子计算;(3)降雨数据从国家气象局公布的站点获取,再利用克里金插值法生成栅格图,用于计算R因子;(4)地形数据为A S T E R G D E M的30m空间分辨率D E M数据,用于计算L S因子和坡度;(5)土壤类型数据为国家地球系统科学数据中心的福建省1ʒ100万土壤类型图,用于计算K因子㊂1.3研究方法采用通用土壤流失方程(U S L E)[20-21]计算长汀县的土壤侵蚀模数㊂其数学表达式为:A=R㊃K㊃L㊃S㊃C㊃P式中:A为土壤侵蚀模数,表示年每平方公里的平均土壤流失量[t/(k m2㊃a)];R为年降雨侵蚀力因子[(M J㊃mm)/(k m2㊃h㊃a)];K为土壤可蚀性因子[(t㊃h)/(M J㊃mm)];L和S为坡长和坡度因子,无量纲;C为植被覆盖度因子,无量纲;P为水土保持措施因子,无量纲㊂各因子具体计算方法参考周伟东等[24]的研究论文㊂2结果与分析2.1土壤侵蚀的时空变化2.1.1土壤侵蚀强度的时空变化利用U S L E模型计算长汀县1988 2020年共11个年份的土壤侵蚀模数,并根据水利部发布的‘土壤侵蚀分类分级标准“(S L190 2007)[25]将土壤侵蚀强度划分为微度㊁轻度㊁中度㊁强烈㊁极强烈和剧烈6个侵蚀等级(图2)㊂由图2可知,从1988 2020年,土壤侵蚀强度主要表现为轻度侵蚀,遍布于全县各区域,中度及以上侵蚀主要分布于植被覆盖低及坡度较陡区域,整体呈 先增后减 的趋势㊂1988 1994年间,土壤侵蚀逐渐加重,1988年土壤侵蚀面积约为681.07k m2,至20纪90年代中期土壤侵蚀面积达976.19k m2,其中中度侵蚀及以上面积约有162.13k m2,约占侵蚀面积的16.60%㊂侵蚀现象主要发生在中部河田镇㊁三洲镇㊁策武镇附近,这些地区由于被丘陵山脉环绕,且处于河谷盆地,降雨充足,因此土壤侵蚀现象格外严重㊂1994 2001年间,土壤侵蚀现象开始好转,2001071水土保持学报第37卷Copyright©博看网. All Rights Reserved.年土壤侵蚀面积为641.39k m2,侵蚀整体呈现减轻趋势,中部区域的改善效果明显,这期间土壤侵蚀治理措施逐渐完善,之前的治理成果逐渐见效,但土壤侵蚀面积占总面积的比例仍超过20.00%㊂2001 2010年间,土壤侵蚀现象持续减少,至2010年,土壤侵蚀面积为352.16k m2,除中部区域外,其余地区侵蚀现象整体处于较低水平,这与2000年后福建将长汀水土流失治理列为全省为民办实事项目之一密切相关㊂2010 2020年间,中部区域土壤侵蚀现象减少明显,其余区域由于土壤侵蚀已处于较低水平,改变不大,土壤侵蚀现象较少再大片出现,且主要发生于土地扰动区域,2020年土壤侵蚀面积下降为192.82k m2㊂图21988-2020年长汀县土壤侵蚀强度分布为更好地分析土壤侵蚀强度的变化情况,根据土壤侵蚀强度的动态变化绘制土壤侵蚀强度变化图(图3)㊂从图3可以看出,1988 2020年轻度侵蚀的面积占全县土地面积的比例最多㊂其中,1994年轻度侵蚀占比最多,为25.26%;2020年轻度侵蚀占比最少,为4.49%㊂其次占比最多的为中度侵蚀,而强烈及以上程度侵蚀占比较少㊂1988 1994年期间,各强度土壤侵蚀面积均表现出增加的趋势,表明土壤侵蚀状况逐渐严重㊂而1994 2020年期间,轻度侵蚀占比呈现逐渐减小的趋势,中度侵蚀占比呈波浪式减小,而强烈以上侵蚀则呈现小幅波动㊂同时,从图3可以看出,1988 2020年间长汀县土壤侵蚀轻度及以上侵蚀面积减少15.75%㊂从侵蚀的增减趋势来看,在1988 1994年土壤侵蚀增加期间,轻度侵蚀向其他各类侵蚀转变的面积小于其他各类侵蚀向轻度侵蚀转变的面积,接近1/2的侵蚀面积是从微度侵蚀转化而来㊂其中变化最大的时间段为1991 1994年,轻度侵蚀面积占比增加3.97%㊂这些结果进一步表明,1988 1994年土壤侵蚀情况恶化㊂而在1994年后,土壤侵蚀治理效果逐渐得到体现,轻度及以上侵蚀面积占比减小,至2020年共减少20.77%㊂土壤侵蚀状况改善最明显的时间段为1998 2001年,这期间轻度及以上侵蚀面积占比减少6.35%㊂在2010年后,轻度侵蚀面积向微度侵蚀面积转化的比例进一步增大,而下一年份的轻度侵蚀面积大部分是由上一年份的微度侵蚀转171第5期陈淼等:土地利用和植被覆盖变化对长汀县30多年土壤侵蚀变化的定量影响Copyright©博看网. All Rights Reserved.换而来㊂这表明,虽然长汀县水土流失区域的治理有一定成效,但没注意巩固已有水土流失治理成果,使得原本侵蚀较少或无侵蚀区域转为轻度侵蚀区域或其他程度侵蚀区域㊂值得注意的是,1988 2020年间,强烈及强烈以上的侵蚀区域面积虽呈现小幅波动变化,但面积占比都保持在2%以下㊂图31988-2020土壤侵蚀强度等级面积比例及变化2.1.2水土流失率的时空变化水土流失率[26]从一定程度上反映一个地区的土壤侵蚀状况,它的计算为轻度及以上土壤侵蚀面积占总面积的百分比㊂从图3可以看出,长汀县30余年的水土流失率变化状况㊂1988 2020年,长汀县水土流失率呈现先升后降的趋势,2001年前,水土流失率均超过20%,其中90年代中期最高,水土流失率高达30.49%㊂近20年逐渐降低,水土流失率从2001年的20.69%,降到2010年的11.36%,至2020年降为6.22%㊂为更直观研究长汀县近30年来土壤侵蚀的空间分布状况,计算各年份各乡镇的水土流失率(图4)㊂总体来看,各乡镇水土流失率呈现先增后减的趋势㊂在1988 1994年间,长汀县各乡镇水土流失率均呈现增加趋势,在1994年达到峰值,共有16个乡镇水土流失率在25%以上,分布于长汀中部㊁东部㊁北部和南部㊂1994年之后,西部几个乡镇水土流失率率先降低,西部乡镇(如四都镇)为长汀县重点林区,植被覆盖相对较好,侵蚀程度也较轻㊂到2003年,各乡镇水土流失率均降低至25%以下㊂到2013年,各乡镇水土流失率均降低至15%以下,西部各乡镇更是降低至10%以下㊂而到2020年,各乡镇水土流失率均降低至10%以下,而同年福建省水土流失率为7.52%,长汀县水土流失率已低于福建省水土流失率㊂局部来看,中部区域尤其是河田镇一直是长汀县水土流失最严重的乡镇之一,特别是在2001年之前河田镇的水土流失率均大于25%㊂2001年后,河田镇水土流失率逐渐下降,至2020年,已降至10%以下㊂而西部乡镇如红山乡和四都镇等在1988 1994年期间水土流失率增加约10%,1994年后逐步下降,至2020年水土流失率已低于5%㊂2.2土地利用变化对土壤侵蚀的影响2.2.1不同时期土地利用变化面积分析本文的土地利用变化只考虑林地向裸地和耕地的变化㊁裸地向林地和耕地的变化以及耕地向林地和裸地的变化㊂对1988 2020年的土地利用变化状况分为4个时期进行统计(图5a),其中2001 2010年期间土地利用变化面积最多,约占全县总面积的16.81%,其他3个时期土地利用变化的总面积皆超过全县总面积的10.00%㊂不同时期,不同土地利用变化类型有明显的差异㊂1988 1994年林地转裸地的面积最多,占同时期总变化面积的72.55%,远超其他土地变化类型㊂1994 2001年,裸地转林地的面积急剧增加,几乎接近林地转裸地的面积,占同时期总变化面积的34.55%㊂2001 2010年,裸地转林地的面积超过林地转裸地面积,占同时期总变化面积的35.31%,裸地转林地成为土地利用面积变化最大的类型,其次为裸地转耕地类型㊂2010 2020年,裸地转林地面积依旧最大,占同时期总变化面积的34.66%,耕地转林地超越裸地转耕地成为第2大土地利用变化类型,而林地转裸地的面积处于相对较低水平,林地转耕地面积超过林地转裸地成为土壤侵蚀增加类型中变化面积最大的类型㊂30多年来,林地转裸地的面积呈现递减的趋势,林地转耕地表现出递增的趋势,耕地转裸地㊁裸地转林地和裸地转耕地呈现先增后减的趋势,而耕地转林地则呈现先减后增的趋势㊂2.2.2不同土地利用变化对土壤侵蚀量的影响分析根据1988 2020年不同土地利用变化情况分析其对土壤侵蚀量的影响(图5b)㊂总体来看,裸地转林地271水土保持学报第37卷Copyright©博看网. All Rights Reserved.和林地转裸地分别是侵蚀量减少和增加最大的土地利用变化类型,平均每个时期分别减少和增加约6.1万t和6.8万t,侵蚀量增减最少的土地利用变化类型则不唯一㊂裸地转林地或耕地和耕地转裸地变化类型减少和增加的侵蚀量呈先增后减的趋势,林地转耕地增加的侵蚀量呈先减后增的趋势,耕地转林地减少的侵蚀量呈递增的趋势,而林地转裸地增加的侵蚀量则呈现波浪式下降的趋势㊂图41988-2020各乡镇水土流失率状况从每个时间段来看,1988 1994年土壤侵蚀状况恶化明显㊂耕地转林地㊁裸地转耕地和裸地转林地的土壤侵蚀减少量分别为-205.8,2318.03,22042.6 t,耕地转裸地㊁林地转耕地和林地转裸地的土壤侵蚀增加量分别为5473.44,609.12,137499.85t㊂这段时期林地转裸地的面积远超其他变化类别,且林地向裸地转化使变化区域土壤侵蚀模数增加515 t/(k m2㊃a),土壤侵蚀的增加量也最大;而耕地转林地的土壤侵蚀量出现小幅增长,这是由于1994年土壤侵蚀较严重,使得这段时期耕地转林地变化区域的土壤侵蚀量增加15t/(k m2㊃a),因此土壤侵蚀量增加㊂1994 2001年土壤侵蚀状况改善明显㊂耕地转林地㊁裸地转耕地和裸地转林地的土壤侵蚀减少量分别为2271.47,19802.25,40017.42t,耕地转裸地㊁林地转耕地和林地转裸地的土壤侵蚀增加量分别为7641.62,-1609.5,56311.96t㊂土壤侵蚀减少量较上一时期增幅较大而土壤侵蚀增加量相对减少,特别是林地转裸地的增加量约为上一时期的41.00%,与该时期林地转裸地的面积减小约1/2有关;而裸地向林地转化使变化区域土壤侵蚀模数减少342 t/(k m2㊃a)和裸地转林地面积的增加,使裸地转林地引起的土壤侵蚀减少量约为上一时期的1.82倍㊂2001 2010年,土壤侵蚀状况进一步改善㊂耕地转林地㊁裸地转耕地和裸地转林地的土壤侵蚀减少量分别为6377.28,38500.11,110383.26t,耕地转裸地㊁林地转耕地和林地转裸地的土壤侵蚀增加量分别为10029.36,6022.5,63201.84t㊂其间裸地向林地转化使变化区域土壤侵蚀模数减少611t/ (k m2㊃a),裸地转林地面积也有所增加,使减少量迅371第5期陈淼等:土地利用和植被覆盖变化对长汀县30多年土壤侵蚀变化的定量影响Copyright©博看网. All Rights Reserved.速增加,约为上一时期的2.76倍;而林地向耕地转化使变化区域土壤侵蚀模数增加146t/(k m2㊃a),加上林地转耕地的面积增加较多,使林地转耕地的土壤侵蚀量增加较多㊂2010 2020年土壤侵蚀状况持续改善㊂耕地转林地㊁裸地转耕地和裸地转林地的土壤侵蚀减少量分别为17976.14,5116.7,72426.06t,耕地转裸地㊁林地转耕地和林地转裸地的土壤侵蚀增加量分别为4432.7,12081.48,15164.55t㊂裸地转林地和林地转裸地的侵蚀量减少和增加量皆大幅减少㊂此外,裸地转耕地侵蚀减少量减幅也较大,主要与裸地转耕地面积减少较多有关㊂耕地转林地侵蚀减少量超过裸地转耕地成为仅次于裸地转林地的侵蚀量减少类型,土壤侵蚀模数减少166t/(k m2㊃a),而林地转耕地超过耕地转裸地成为仅次于林地转裸地的侵蚀量增加类型,土壤侵蚀模数增加148t/(k m2㊃a)㊂图5土地利用变化面积情况及对土壤侵蚀量的影响2.3植被覆盖变化对土壤侵蚀的影响2.3.1长汀县1988—2020年植被覆盖变化利用像元二分模型[27]计算长汀县1988 2020年F V C(图6),并绘制各年份F V C箱线图(图7),分析该地区F V C变化㊂空间分布上中部区域F V C较四周更低,至20世纪初,县域中心位置F V C长期处于较低水平(F V C<30%),而县域四周尤其是西部地区,F V C普遍比其他区域高,且F V C变化程度较中部变化更小㊂长汀县F V C整体上呈现先减后增的趋势㊂1994年前F V C逐渐降低,F V C值集中分布于30%~60%,到1994年F V C均值仅为35%㊂之后F V C开始逐渐升高,1998年箱体高度较高,F V C值分布跨度较大,位于30%~70%㊂1998年后箱体高度呈减小趋势,至2020年F V C值集中分布于70%~90%㊂2.3.2植被覆盖变化对土壤侵蚀的影响计算长汀县1988 2020年11个年份的F V C均值及水土流失率和土壤侵蚀总量(图8)㊂从图8可以看出,长汀县1988 2020年间F V C变化对土壤侵蚀变化有明显影响,F V C与水土流失率和土壤侵蚀量呈显著的负相关关系㊂总体来看,F V C的增减趋势与水土流失率和土壤侵蚀量的增减趋势相反,水土流失率与土壤侵蚀量的增减状况一致㊂1988 1994年,F V C减少9.00%,水土流失率增加8.52%,土壤侵蚀量增加约67.44万t,F V C平均每降低1.00%,土壤侵蚀量增加约7.49万t;1994 2001年,F V C增加19.00%,水土流失率减少9.80%,土壤侵蚀量减少约84.43万t, F V C平均每增加1.00%,土壤侵蚀量减少约4.44万t,F V C的增加对土壤侵蚀的减少有重要影响; 2001 2020年,F V C增加25.00%,水土流失率减少14.47%,土壤侵蚀量减少约80.86万t,F V C平均每增加1.00%,土壤侵蚀量减少约3.23万t,减少效率低于上一时期㊂2.3.3不同坡度下植被覆盖变化对土壤侵蚀的影响计算各坡度等级下各年份的平均F V C和平均土壤侵蚀模数,绘制散点图(图9)并计算拟合方程(表1)㊂可以看出,在不同坡度范围下,土壤侵蚀模数皆随F V C的增大而减少,且随着坡度的增加,F V C对土壤侵蚀模数的敏感性增加,两者相关性也增加,在15ʎ以上区域,R2>0.80㊂在0~5ʎ范围下,F V C对土壤侵蚀模数的敏感性较低㊂这是由于在该坡度等级下,各年份F V C普遍较低,林地面积约占总面积的1/2,水体和城镇面积占比在所有坡度等级中最大,而水体和城镇不考虑土壤侵蚀,故F V C变化对土壤侵蚀模数较不敏感,拟合方程的R2较低也表明,土壤侵蚀模数与F V C相关性较弱㊂在5ʎ~8ʎ时,除林地外其他地类占比高达30%,F V C对土壤侵蚀模数的敏感性也并不高㊂在8ʎ~15ʎ时,林地面积约占总面积的85%,林地面积占比的提升,使F V C对土壤侵蚀模数的敏感性有所提高㊂在15ʎ~25ʎ时,林地占比达到95%,F V C对土壤侵蚀模数的敏感性达到较高水平㊂在25ʎ以上时,林地占比达到99%,F V C对土壤侵蚀模数的非常敏感㊂因此,对于坡度越大的区域,F V C的增加对于土壤侵蚀模数的减少作用更为显著㊂471水土保持学报第37卷Copyright©博看网. All Rights Reserved.在15ʎ以下时,土壤侵蚀模数随F V C变化比较均匀,而当坡度>15ʎ时,土壤侵蚀模数随F V C变化出现阶段性变化㊂当坡度为15ʎ~25ʎ,25ʎ~35ʎ和>35ʎ范围,在F V C<60%时,F V C每增加10%,土壤侵蚀模数分别降低163.62,253.04,371.53t/(k m2㊃a),土壤侵蚀模数变化幅度较大,F V C对土壤侵蚀模数的敏感性很高;在F V C>60%时,土壤侵蚀模数随F V C的增加而变化的幅度很小,F V C对土壤侵蚀模数不敏感㊂图6长汀县1988-2020年植被覆盖变化空间分布注:图中红线为中位数,蓝线为平均值㊂图7长汀县1988—2020年植被覆盖变化箱线图3讨论人类活动容易引起土地利用的改变,而不同土地利用的水土保持能力不同,从而土地利用变化对土壤侵蚀产生重要影响[28]㊂现有研究[29-30]多集中于不同土地利用类型的土壤侵蚀特征或定性研究土地利用变化对土壤侵蚀的影响,而较少从定量角度对土地利用变化对土壤侵蚀的影响进行分析㊂本文在2.2节定量分析了长汀县土地利用变化对土壤侵蚀的影响,结果表明,长汀县土壤侵蚀状况与土地利用变化密切相关㊂从图5可以看出,引起土壤侵蚀量增加的土地利用变化类型有林地转裸地㊁林地转耕地和耕地转裸地,而裸地转林地㊁耕地转林地和裸地转耕地则使土壤侵蚀量减少,这一结论在魏艳红等[31]的研究中也有体现;土壤侵蚀对各土地利用变化的响应程度不一样,在土壤侵蚀增加量方面,林地转裸地的土壤侵蚀模数增加最大,其次是耕地转裸地,最小的为林地转耕地,而土壤侵蚀减少量方面,裸地转林地的土壤侵571第5期陈淼等:土地利用和植被覆盖变化对长汀县30多年土壤侵蚀变化的定量影响Copyright©博看网. All Rights Reserved.。