王國(guó)斌, 陳報(bào)章, 孫少波, 李彥鵬, 梁 森, 渠俊峰

(1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 環(huán)境與測(cè)繪學(xué)院, 江蘇 徐州 221008; 2.天津大學(xué)表層地球系統(tǒng)科學(xué)研究院， 天津 300072; 3.徐州市水利科學(xué)研究所, 江蘇 徐州 221003)

土壤侵蝕是指在水力、風(fēng)力、重力及凍融等自然營(yíng)力以及人類社會(huì)生產(chǎn)和建設(shè)活動(dòng)下，水土資源和土地生產(chǎn)力的破壞和損失[1]。土壤侵蝕會(huì)消耗土壤肥力，改變土壤結(jié)構(gòu)，降低有效的生根深度，擾亂所有自然過程的基礎(chǔ)[2]，水土流失還會(huì)帶走大量泥沙，不僅污染水環(huán)境，更導(dǎo)致河道淤堵，加大了洪澇災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)。因此，在中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展正處于轉(zhuǎn)型期的背景下，掌握水土流失的變化規(guī)律對(duì)國(guó)計(jì)民生具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

隨著3S技術(shù)的迅猛發(fā)展，基于遙感影像資料的定量計(jì)算土壤侵蝕程度的數(shù)學(xué)模型法得到了廣泛的關(guān)注，《全國(guó)水土流失規(guī)劃》明確指出在水土流失監(jiān)測(cè)中應(yīng)注重采用遙感和地理信息系統(tǒng)等技術(shù)結(jié)合地面觀測(cè)和抽樣調(diào)查方法對(duì)水土流失重點(diǎn)預(yù)防區(qū)和治理區(qū)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，綜合評(píng)價(jià)區(qū)域水土流失強(qiáng)度和分布狀況、治理措施動(dòng)態(tài)變化[3]。Wischmeier等[4]提出的USLE是全球常用的模型之一(包括熱帶地區(qū))，用于估算水蝕。該模型形式上比一般的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃臀锢砟Ｐ透?jiǎn)單，公式僅由6個(gè)決定因子構(gòu)成，許多學(xué)者對(duì)因子的確定方法進(jìn)行了研究，以滿足某一特定環(huán)境的需求。在降雨侵蝕因子(R)的經(jīng)典算法中，需要高頻的降雨資料，而在實(shí)際中很難獲取如此充分的降雨數(shù)據(jù)， Beguería等[5]針對(duì)該問題，提出了基于中頻數(shù)據(jù)或低頻數(shù)據(jù)的最佳回歸方法計(jì)算降雨侵蝕力，該方法被應(yīng)用于西班牙地區(qū)，取得了不錯(cuò)的效果。Wu等[6]在實(shí)驗(yàn)室條件下，模擬了不同土壤類型在不同降雨強(qiáng)度下的侵蝕狀況，得到了相同土壤不同降雨強(qiáng)度和不同土壤相同降雨強(qiáng)度的可侵蝕性規(guī)律，為以后模型的應(yīng)用提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。Zhang等[7]開發(fā)了一種改進(jìn)的方法(LS-TOOLMTFD)來評(píng)估LS因子，并在復(fù)雜變化斜率的流域集水區(qū)中得到了應(yīng)用和驗(yàn)證，取得了較高的因子計(jì)算精度。Bambang[8]以印尼Marawi流域?yàn)樵囼?yàn)區(qū)，將3種不同的植被覆蓋因子(C)模型應(yīng)用到侵蝕方程中，用統(tǒng)計(jì)學(xué)手段比較基于3種不同方法得到得侵蝕模數(shù)結(jié)果，從而分析了不同C模型的優(yōu)劣，這在侵蝕計(jì)算本地化方面，是一個(gè)很有啟發(fā)性的案例。Panos等[9]依據(jù)地球觀測(cè)數(shù)據(jù)以及文獻(xiàn)指導(dǎo)，估算歐洲范圍內(nèi)的P因子值，并評(píng)估農(nóng)業(yè)保護(hù)措施(如石墻和草地邊緣)對(duì)減少土壤流失的影響，對(duì)歐洲的耕地水土保持以及共同農(nóng)業(yè)發(fā)展具有重大意義。迄今，USLE模型已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在中國(guó)各地區(qū)的侵蝕風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，周夏飛等[10]利用USLE模型，測(cè)算了江蘇省2001—2015年土壤侵蝕模數(shù)，并進(jìn)行了時(shí)空分析。張超等[11]基于USLE模型估算了渝東北生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)的土壤侵蝕量，并在此基礎(chǔ)上分析了不同降雨強(qiáng)度、坡度、土壤類型下的土壤強(qiáng)度分布特征。

徐州市位于江蘇省西北部，華北平原的東南部，地跨東經(jīng)116°22′—118°40′，北緯33°43′′—34°58′，東西長(zhǎng)約210 km，南北寬約140 km，土地總面積11 259 km2，占江蘇省總面積的11%。由于地處沂、沭、泗諸水的下游，境內(nèi)河流縱橫交錯(cuò)，湖沼、水庫(kù)星羅棋布，加之土壤質(zhì)地松散、季節(jié)性降水豐沛、人為擾動(dòng)地表面廣、量大等因素，使得轄區(qū)易發(fā)生土壤水蝕，近些年來，徐州市堅(jiān)持不懈地抓好治水工作，以預(yù)防監(jiān)督為主，防治并重，有效抑制了水土流失的發(fā)生和發(fā)展，但水土流失綜合治理任務(wù)依然艱巨，其中水土保持新技術(shù)的引進(jìn)、推廣和應(yīng)用力度不足是較為突出的問題[12]。迄今，徐州地區(qū)的土壤侵蝕時(shí)空分布特征鮮有研究，本文擬應(yīng)用USLE模型計(jì)算得到土壤侵蝕模數(shù)，并以此數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以統(tǒng)計(jì)分析為手段旨在從時(shí)間尺度和空間尺度分析多年來徐州地區(qū)土壤侵蝕的變化規(guī)律。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

(1) 降雨數(shù)據(jù)。本文采用的降雨數(shù)據(jù)由徐州市水文局提供，監(jiān)測(cè)站點(diǎn)包括雙溝、新店、睢寧、高流、邳城閘、賈汪、運(yùn)河、宋樓、新樓、五段、安國(guó)、徐州、正集。

(2) 土壤數(shù)據(jù)。土壤數(shù)據(jù)由寒區(qū)旱區(qū)科學(xué)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)站(http:∥westdc.westgis.ac.cn/)下載獲取，其中國(guó)境內(nèi)的數(shù)據(jù)源為南京土壤所提供的中國(guó)第二次土壤調(diào)查1∶100萬(wàn)數(shù)據(jù)。

(3) 地形數(shù)據(jù)。地形數(shù)據(jù)為ASTGTM2 DEM數(shù)據(jù)，空間分辨率為30 m。

(4) 植被覆蓋數(shù)據(jù)。來源于比利時(shí)VITO網(wǎng)站(http:∥www.vito-eodata.be/PDF/portal/Application.html)的SPOT_VEGETATION數(shù)據(jù)集中的NDVI數(shù)據(jù)，空間分辨率為1 km。輔助的遙感數(shù)據(jù)為L(zhǎng)andsat TM數(shù)據(jù)。

(5) 土地利用類型數(shù)據(jù)。從中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http:∥www.resdc.cn/)獲得。

1.2 土壤侵蝕量計(jì)算

通用土壤流失方程(USLE)形式為：

A=R·K·S·L·C·P

(1)

式中：A——土壤年流失量(t/hm2·a)，R——降雨侵蝕因子〔MJ·mm/(hm2·h·a)〕，K——土壤可蝕性因子〔(t·hm2·h)/(MJ·mm·hm2)〕，S和L——地形坡度和坡長(zhǎng)因子，C和P——地表植被覆蓋度因子和水土保持措施因子。

該模型考慮的各個(gè)因子，基本包容了土壤侵蝕力與抵抗力這一矛盾統(tǒng)一體的宏觀輪廓，為土壤侵蝕量估算的因子選擇提供了成熟的基本骨架[13]。方程中各因子值的確定均要求對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)的相關(guān)地理要素進(jìn)行詳盡的分析,所以應(yīng)用USLE的關(guān)鍵在于對(duì)各相關(guān)因子進(jìn)行科學(xué)的確定[14]，本研究中各侵蝕因子的確定方法如下。

(1) 降雨侵蝕因子R的確定。由于R因子的經(jīng)典計(jì)算方法以次降雨量為基礎(chǔ)資料[15]，但數(shù)據(jù)采集難度較大且無(wú)法保證其連續(xù)性，故在本研究中采用了國(guó)內(nèi)廣泛應(yīng)用的章文波等[16]提出的基于日降雨量的中國(guó)降雨侵蝕力模型。

(2) 土壤可侵蝕因子K的確定。采用Sharply等[17]發(fā)展的EPIC模型計(jì)算K值，并根據(jù)張科利等[18]的研究，將結(jié)果修訂，使其更符合中國(guó)土壤特性。

(3) 地形因子LS的確定。本研究中坡度因子S和坡長(zhǎng)因子L據(jù)區(qū)域數(shù)字高程模型DEM進(jìn)行估計(jì)[19]。

(4) 植被覆蓋因子C的確定。該因子是植被防止土壤侵蝕程度的定量指標(biāo)，C的值取決于控制地表侵蝕的植被覆蓋的規(guī)模、表面積，以及植物根部、表面粗糙度、含水量的狀態(tài)[20]。本研究選用了蔡崇法等[21]提出的基于歸一化植被指數(shù)(NDVI)的C值估算公式。

(5) 水土保持因子P的確定。P值的確定結(jié)合了地形坡度數(shù)據(jù)以及土地利用類型數(shù)據(jù)，具體參照了方廣玲等[22]提出的選取標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 土壤侵蝕時(shí)空變化分析

本文中計(jì)算年最大、平均侵蝕模數(shù)變化率以及整體變化分布，應(yīng)用的數(shù)學(xué)手段為一元線性回歸?；貧w分析，尤其是一元線性回歸分析，做為統(tǒng)計(jì)學(xué)中的一個(gè)重要分支，以其成熟的原理，高可信度的預(yù)測(cè)結(jié)果，運(yùn)用的簡(jiǎn)潔性等優(yōu)點(diǎn)，在工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域有著十分廣泛的應(yīng)用[23]。具體表達(dá)式為：

(2)

式中：變量i——1～15的年序號(hào)；Ei——第i年的侵蝕模數(shù)值。變化趨勢(shì)分布圖則反映了在15 a的時(shí)間序列中，徐州土壤侵蝕的變化趨勢(shì)，某像點(diǎn)的像元值是這個(gè)像點(diǎn)15 a間的侵蝕模數(shù)用一元線性回歸模擬出的變化直線的斜率。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤侵蝕強(qiáng)度分布

《全國(guó)水土保持區(qū)劃》(2015—2030)采用三級(jí)分區(qū)體系，一級(jí)區(qū)為總體格局區(qū)，確定全國(guó)水土保持工作戰(zhàn)略部署與水土流失防治方略，是水土資源保護(hù)、開發(fā)和合理利用的總體格局；二級(jí)區(qū)為區(qū)域協(xié)調(diào)區(qū)，協(xié)調(diào)跨流域、跨省區(qū)的重大區(qū)域性規(guī)劃目標(biāo)、任務(wù)及重點(diǎn)；三級(jí)區(qū)為基本功能區(qū)，確定水土流失防治途徑及技術(shù)體系，作為重點(diǎn)項(xiàng)目布局與規(guī)劃的基礎(chǔ)[3]。徐州市位于北方土石山區(qū)(一級(jí)區(qū))、華北平原區(qū)(二級(jí)區(qū))、黃泛平原防沙農(nóng)田防護(hù)區(qū)和淮北平原崗地農(nóng)田防護(hù)保土區(qū)(三級(jí)區(qū))[12]。本研究以全國(guó)水土保持區(qū)劃為指導(dǎo)，按照三級(jí)區(qū)劃將徐州區(qū)縣劃分為黃泛平原和丘陵地區(qū)(圖1)。

圖1 徐州市縣級(jí)行政區(qū)劃及其所屬水土保持三級(jí)區(qū)

本研究利用上述的USLE模型計(jì)算出徐州土壤侵蝕模數(shù)影像，裁剪得到徐州黃泛平原及丘陵地區(qū)的土壤侵蝕數(shù)據(jù)。根據(jù)水利部頒發(fā)的《土壤侵蝕分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》(SL190-2007)，將徐州地區(qū)土壤侵蝕強(qiáng)度分為微度、輕度、中度、強(qiáng)烈和極強(qiáng)烈5個(gè)不同等級(jí)[24]，具體劃分標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 北方土石山區(qū)土壤侵蝕強(qiáng)度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

黃泛平原包括豐縣、沛縣、睢寧、新沂和邳州的部分區(qū)域，由計(jì)算出的侵蝕模數(shù)分布得到，黃泛平原絕大多數(shù)地區(qū)的侵蝕程度為微量侵蝕，其余地區(qū)以輕度侵蝕為主，夾雜著小區(qū)域的其他程度的侵蝕，按照行政區(qū)域劃分，輕度及以上侵蝕等級(jí)的區(qū)域主要為新沂市的棋盤鎮(zhèn)、馬陵山鎮(zhèn)，邳州市的鐵富鎮(zhèn)、邳城鎮(zhèn)，睢寧縣的姚集鎮(zhèn)、王集鎮(zhèn)、嵐山鎮(zhèn)以及豐縣的華山鎮(zhèn)、宋樓鎮(zhèn)、大沙河鎮(zhèn)等。

丘陵地區(qū)的絕大多數(shù)區(qū)域以微度侵蝕為主，其余地區(qū)主要為輕度侵蝕，呈條狀或帶狀分布，小部分區(qū)域?yàn)橹卸燃耙陨锨治g。從行政區(qū)劃來看，輕度侵蝕主要發(fā)生在賈汪區(qū)的賈汪鎮(zhèn)、利國(guó)鎮(zhèn)、江莊鎮(zhèn)、柳泉鎮(zhèn)、青山泉鎮(zhèn)、茅村鎮(zhèn)，銅山區(qū)的大彭鎮(zhèn)、漢王鎮(zhèn)、銅山鎮(zhèn)、三堡鎮(zhèn)、棠張鎮(zhèn)、徐莊鎮(zhèn)、張集鎮(zhèn)、伊莊鎮(zhèn)，邳州市的八義集鎮(zhèn)、占城鎮(zhèn)，鼓樓區(qū)的廟山鎮(zhèn)，以及泉山區(qū)、云龍區(qū)、鼓樓區(qū)的部分地區(qū)，中度侵蝕、強(qiáng)度侵蝕、極強(qiáng)度侵蝕、劇烈侵蝕范圍逐級(jí)遞減，分布在輕度侵蝕范圍之中。比較丘陵地區(qū)和平原地區(qū)的侵蝕狀況可知，丘陵地區(qū)各等級(jí)(除微度)侵蝕面積明顯比黃泛平原大，并且侵蝕等級(jí)跨度更大。坡度是坡面土壤侵蝕中影響最大的因素，丘陵地區(qū)坡度更大，降雨沖刷更加劇烈，易造成更大程度的水土流失[25]。

2.2 年最大與平均侵蝕模數(shù)年際變化

逐年統(tǒng)計(jì)2000—2014年土壤侵蝕模數(shù)最大值、平均值，根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，分別繪制黃泛平原和丘陵地區(qū)最大侵蝕模數(shù)和平均侵蝕模數(shù)變化特征如圖2—3所示。

圖2 黃泛平原、丘陵地區(qū)年最大侵蝕模數(shù)變化

圖3 黃泛平原、丘陵地區(qū)年平均侵蝕模數(shù)變化

由2—圖3可知，從2000—2014年，黃泛平原和丘陵地區(qū)年平均侵蝕模數(shù)和年最大侵蝕模數(shù)的變化都處于下降的趨勢(shì)，側(cè)面說明多年來黃泛平原和丘陵地區(qū)的土壤侵蝕程度在逐漸減弱，并且丘陵地區(qū)年最大侵蝕模數(shù)變化的回歸線通過了顯著性水平為0.05的假設(shè)檢驗(yàn)。

綜合兩組結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，丘陵地區(qū)侵蝕模數(shù)下降程度相較黃泛平原更大、更明顯。從徐州市治理水土流失的歷史資料可以發(fā)現(xiàn)，近些年來徐州有關(guān)部門修建了一大批蓄水保土工程，顯著降低了徐州市的水土流失總量，尤其在主要的水土流失區(qū)——丘陵地區(qū)，水土流失治理率達(dá)到57.6%[3]，土壤侵蝕強(qiáng)度顯著降低。

2.3 侵蝕面積變化

將黃泛平原和丘陵地區(qū)對(duì)應(yīng)等級(jí)的侵蝕面積相加，統(tǒng)計(jì)多年來徐州市各等級(jí)土壤侵蝕面積變化過程，由于徐州屬于北方土石山區(qū)，而北方土石山區(qū)的容許流失強(qiáng)度為200 t/km2，即微度侵蝕[19]。所以在統(tǒng)計(jì)面積時(shí)沒有將微度侵蝕考慮在內(nèi)，結(jié)果如圖4所示。

圖4 2000-2014年徐州市各等級(jí)侵蝕面積變化

可以發(fā)現(xiàn)除微度侵蝕外徐州市輕度侵蝕占主要比重，與其他侵蝕類型差距明顯，各侵蝕等級(jí)面積呈波浪式變化，總體呈下降態(tài)勢(shì)，分別將徐州黃泛平原及丘陵地區(qū)各年不同等級(jí)的侵蝕面積以所占總侵蝕面積比例的形式統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如圖5所示。

圖5 2000-2014年黃泛平原和丘陵地區(qū)各等級(jí)侵蝕面積所占比例/%

由圖5可以發(fā)現(xiàn)，總體來說，徐州黃泛平原輕度侵蝕面積占總侵蝕面積的80%以上，個(gè)別年份有所上升或下降，各等級(jí)侵蝕面積逐級(jí)遞減，從多年來看，輕度以上等級(jí)的侵蝕比例在逐漸縮小。多年來丘陵地區(qū)各等級(jí)侵蝕所占比重的變化規(guī)律相較于黃泛平原更加明顯，1 a中輕度侵蝕占總侵蝕面積的70%左右，自2007年之后，輕度侵蝕所占比重呈階梯狀上升趨勢(shì)，輕度以上侵蝕比重呈階梯狀下降趨勢(shì)，2009年以后極強(qiáng)度侵蝕控制在5%左右，劇烈侵蝕基本得到了遏制。

2.4 像素尺度侵蝕模數(shù)年際變化

對(duì)徐州市15 a間侵蝕模數(shù)影像逐像素計(jì)算回歸系數(shù)，若回歸系數(shù)大于0，則代表侵蝕模數(shù)呈上升趨勢(shì)，即侵蝕程度惡化，反之，若回歸系數(shù)小于0，則代表侵蝕模數(shù)呈下降趨勢(shì)，即侵蝕程度減弱。本研究計(jì)算回歸系數(shù)應(yīng)用了Python編程語(yǔ)言，結(jié)合ArcGIS自帶的Arcpy站點(diǎn)包以及處理數(shù)組的Numpy模塊和進(jìn)行數(shù)學(xué)分析的Scipy模塊，分別計(jì)算了黃泛平原和丘陵地區(qū)的回歸系數(shù)，并進(jìn)行了顯著性檢驗(yàn)。

由年際變化率分布得到徐州市絕大多數(shù)地區(qū)的回歸系數(shù)小于0，表明徐州市的土壤侵蝕模數(shù)整體呈下降趨勢(shì)。對(duì)于丘陵地區(qū)而言，賈汪區(qū)大部、銅山區(qū)西南部以及東南部等輕度及以上侵蝕程度的地區(qū)下降趨勢(shì)尤為明顯，按照鎮(zhèn)級(jí)行政區(qū)劃分，這些地區(qū)主要包括賈汪區(qū)的利國(guó)鎮(zhèn)、江莊鎮(zhèn)、賈汪鎮(zhèn)、青山泉鎮(zhèn)、柳泉鎮(zhèn)、茅村鎮(zhèn)，銅山區(qū)的銅山鎮(zhèn)、漢王鎮(zhèn)、徐莊鎮(zhèn)、張集鎮(zhèn)，以及鼓樓區(qū)和泉山區(qū)的部分地區(qū)。對(duì)于黃泛平原來說，下降趨勢(shì)較大的區(qū)域主要位于睢寧縣北部，邳州市北部、東部，豐縣南部，沛縣東部，按鎮(zhèn)級(jí)行政區(qū)劃分包括邳州市的邳城鎮(zhèn)、鐵富鎮(zhèn)、戴莊鎮(zhèn)，睢寧縣的姚集鎮(zhèn)、古邳鎮(zhèn)、嵐山鎮(zhèn)，沛縣的五段鎮(zhèn)、魏廟鎮(zhèn)，豐縣的大沙河鎮(zhèn)、宋樓鎮(zhèn)。

結(jié)合侵蝕變化率分布和侵蝕顯著性分布得知，侵蝕程度降幅較大的區(qū)域多分布于各河流流域及湖泊周圍，并且變化顯著性強(qiáng)的區(qū)域也多分布于各河流附近，對(duì)于黃泛平原，侵蝕模數(shù)降低較大的區(qū)域分布于黃河故道北部，正集河與大沙河交叉處以及京杭運(yùn)河部分段沿岸，通過了顯著性水平為0.01或0.05的假設(shè)檢驗(yàn)的地區(qū)為邳州北部京杭大運(yùn)河(中運(yùn)河)上游，京杭運(yùn)河(中運(yùn)河段)東部，徐洪河流域中部以及復(fù)興河中段區(qū)域。對(duì)于丘陵地區(qū)，降幅較大的區(qū)域分布于京杭運(yùn)河(梁濟(jì)運(yùn)河、湖西航道、不牢河)以北，奎河以西以及黃河故道以北，丘陵地區(qū)的某些部分通過了顯著性水平為0.01或0.05的顯著性檢驗(yàn)，它們零星散布于黃河故道和京杭運(yùn)河周圍。對(duì)于丘陵地區(qū)，廢黃河、奎河、京杭運(yùn)河流域的部分地區(qū)仍存在著侵蝕程度加重的現(xiàn)象，對(duì)于黃泛平原，各流域均存在著侵蝕加重的情況，尤其在駱馬湖沿岸存在著大面積侵蝕加重的狀況。

2.5 成因討論與分析

從以上的分析結(jié)果來看，多年間徐州黃泛平原及丘陵地區(qū)的土壤侵蝕程度整體呈減弱態(tài)勢(shì)，產(chǎn)生此結(jié)果的原因主要包括以下3個(gè)方面。

(1) 徐州地區(qū)作為黃河故道區(qū)，歷史上多次遭遇決口泛濫，使得該地區(qū)生態(tài)環(huán)境惡劣，森林覆蓋率極低，20世紀(jì)80年代以后，徐州開始了全面的生態(tài)環(huán)境建設(shè)，其中封山造林、退耕還林是主要的手段，據(jù)統(tǒng)計(jì)，徐州地區(qū)的林地面積在1987—2016年增加了1 448.44 km2，增加量約是1987年林地總面積的2倍[26]。尤其在2013年，徐州市被水利部確認(rèn)為首批生態(tài)文明城市建設(shè)試點(diǎn)后，有關(guān)部門加強(qiáng)了林業(yè)建設(shè)、修復(fù)和保護(hù)力度，截至2013年底，徐州的森林覆蓋率達(dá)到了32%，位列全省第一名。森林覆蓋度的增加直接減小了USLE模型中P因子的取值，進(jìn)而促使徐州地區(qū)土壤侵蝕強(qiáng)度逐年減弱。

(2) 徐州境內(nèi)水系眾多，流域內(nèi)土壤受河流的沖刷作用，易被河流分離、搬運(yùn)和沉積，造成水土流失，并且在河流的治理過程中，人為的清淤、挖土和堆土，導(dǎo)致地貌、土壤和植被破壞，在水力、重力及風(fēng)力等外營(yíng)力作用下易引發(fā)強(qiáng)烈的水土流失[27]，針對(duì)這些問題，徐州市以小流域?yàn)橹饕黄瓶?，發(fā)展了適用于徐州地區(qū)的小流域生態(tài)治理管理模式，取得了顯著的水土保持效果。以新沂市山徐小流域?yàn)槔?，該流域治理前坡耕地面積為1 400 hm2，多為坡崗耕地，林地面積為386 hm2，其他用地(居民點(diǎn))面積為105 hm2，水面、未利用土地面積為179 hm2。進(jìn)行生態(tài)治理后，該流域內(nèi)農(nóng)地面積為1 000 hm2，優(yōu)質(zhì)果樹、花木林面積300 hm2，林業(yè)用地面積達(dá)到486 hm2，其他土地利用類型面積保持不變，治理后該流域土地利用結(jié)構(gòu)更加合理，充分利用現(xiàn)有土地資源，保護(hù)流域的生態(tài)環(huán)境。轄區(qū)內(nèi)小流域生態(tài)治理模式的各種措施使得某些流域的土壤侵蝕大幅減弱，盡管如此，某些流域的侵蝕仍在加重，這是由流域侵蝕易發(fā)生并且易加重的自然本質(zhì)決定的。

(3) 隨著徐州市社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工業(yè)化、城市化進(jìn)程的加快，生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目造成的水土流失已成為本地水土流失的主要成因，《江蘇省水土保持條例》規(guī)定：在易發(fā)生水土流失區(qū)域開辦易導(dǎo)致水土流失的生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目，生產(chǎn)建設(shè)單位應(yīng)當(dāng)編制水土保持方案，并通過有關(guān)行政主管部門審批。為此，徐州市近些年來進(jìn)行了多項(xiàng)擾動(dòng)土試驗(yàn)，為生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持設(shè)計(jì)、施工、管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為建設(shè)項(xiàng)目水土流失防治提供了技術(shù)支撐。隨著試驗(yàn)科學(xué)性、完備性的逐漸提高，以及前人研究成果的不斷積累，方案編寫的合理性也逐步提高，使其應(yīng)用于實(shí)際施工時(shí)，愈能減小水土流失的風(fēng)險(xiǎn)，減弱水土流失的強(qiáng)度。

3 結(jié) 論

(1) 15 a間徐州地區(qū)的土壤侵蝕模數(shù)總體呈下降趨勢(shì)，即水土流失程度在逐漸減弱，其中丘陵地區(qū)的下降程度和顯著性強(qiáng)于黃泛平原。近十幾年來，徐州市完善了治理水土流失的方案，以監(jiān)督預(yù)防為主，防治并重，同時(shí)加強(qiáng)水土保持監(jiān)督、執(zhí)法建設(shè)，一步步推進(jìn)治理的科學(xué)化和合理化，使得水土流失工作取得了巨大的成功，尤其在徐州市區(qū)及其周圍，即地理上的徐州市丘陵地區(qū)，效果更為明顯，這與數(shù)據(jù)分析所得的結(jié)論相一致。

(2) 徐州黃泛平原和丘陵地區(qū)的土壤侵蝕以輕度(排除微度)侵蝕為主，從侵蝕的范圍和等級(jí)跨度來看，丘陵地區(qū)的侵蝕程度更大。從15 a時(shí)間尺度的平均值來看，黃泛平原的輕度侵蝕面積占總侵蝕面積的90%左右，丘陵地區(qū)占總侵蝕面積的70%左右。各等級(jí)侵蝕面積隨侵蝕程度的加重逐級(jí)遞減，相較于黃泛平原，丘陵地區(qū)各等級(jí)侵蝕面積的變化規(guī)律更加明顯，輕度以上等級(jí)土壤侵蝕面積隨年份增加呈階梯狀下降態(tài)勢(shì)。多年來，黃泛平原極強(qiáng)度侵蝕面積控制在5%以內(nèi)，丘陵地區(qū)極強(qiáng)度侵蝕面積控制在10%以內(nèi)，兩區(qū)域劇烈侵蝕均得到了遏制。

(3) 對(duì)于黃泛平原，侵蝕模數(shù)下降趨勢(shì)較大的區(qū)域主要位于睢寧縣北部，邳州市北部、東部，豐縣南部，沛縣東部，對(duì)于丘陵地區(qū)而言，賈汪區(qū)、銅山區(qū)西南部以及東南部侵蝕模數(shù)下降趨勢(shì)尤為明顯。從侵蝕變化分布可以發(fā)現(xiàn)侵蝕減弱程度較大的地區(qū)多分布于各河流及湖泊周圍，對(duì)于黃泛平原，這些區(qū)域分布在黃河故道、鄭集河、大沙河、京杭大運(yùn)河、徐洪河、復(fù)興河周圍，對(duì)于丘陵地區(qū)，這些區(qū)域分布于京杭運(yùn)河、奎河、黃河故道附近。雖然流域治理取得了部分成果，但仍然存在著大面積的流域侵蝕加重情況，水土保持工作依舊任重道遠(yuǎn)，相信隨著水土流失治理機(jī)制的日益完善、治理力度的日益加大、治理手段的日益科學(xué)化，徐州市的水土流失治理會(huì)收獲更大的成效。

本研究存在的不足主要集中在數(shù)據(jù)獲取上，尤其在計(jì)算植被覆蓋因子(C)時(shí)，分別使用了SPOT_VEGETATION數(shù)據(jù)產(chǎn)品和Landast TM遙感影像兩種數(shù)據(jù)源，從某種程度上影響了計(jì)算結(jié)果的統(tǒng)一性，若能提高獲取數(shù)據(jù)的連續(xù)性、一致性和分辨率等屬性，盡可能降低原始數(shù)據(jù)的誤差，相信會(huì)得到更加精確的結(jié)果。后續(xù)工作的重點(diǎn)是提高數(shù)據(jù)精度，并利用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證結(jié)果的可靠性。