东北黑土区沟蚀现状及其与景观格局的关系_王文娟

第27卷 第10期 农 业 工 程 学 报 Vol.27 No.10

192 2011年 10月 Transactions of the CSAE Oct. 2011

东北黑土区沟蚀现状及其与景观格局的关系

王文娟1，张树文2，邓荣鑫3

（1. 河南财经政法大学资源与环境科学系，郑州 450002； 2. 中国科学院东北地理与农业生态研究所，长春 130012；

3. 华北水利水电学院资源与环境学院，郑州 450011）

摘 要：调整土地利用结构改善景观要素的数量比重，以及优化景观斑块的空间配置是控制土壤侵蚀的有效措施之一，该文选择典型黑土区内的克东县为研究区，以SPOT5影像为基础数据源，获取了研究区的沟蚀现状及景观格局分布现状。运用ArcGIS的水文分析模块提取研究区55个子流域作为基本分析单元，运用GIS空间分析能力和FRAGSTAT软件获取了不同子流域的侵蚀沟密度及其对应的景观格局指数值，通过相关性分析探讨和研究侵蚀沟与景观格局之间的关系，据此为当地或同类地区农业景观的土地利用规划和侵蚀治理提供科学参考。结果表明研究区结构性侵蚀沟条数为2 246条，最短侵蚀沟为19.7 m，最长侵蚀沟为12 499.43 m，侵蚀沟密度为479.15 m/km2，吞噬耕地面积为1 734.05 hm2，破坏耕地面积为8 067.5 hm2；研究区为典型的基质-斑块-廊道农业景观，旱地较高的人工化是侵蚀产生的重要原因；侵蚀沟密度与旱地和林地的面积百分比、分维数、聚集度和多样性指数的相关性分析表明，合理的调整旱地、林地和草地的比例，优化景观斑块空间配置，对于抑制侵蚀具有重要性；侵蚀沟密度与景观指数的多因子相关性分析表明，各子流域之间的景观格局差异不是引起沟蚀差异的主要原因，探讨沟蚀形成因素需要将多种因子综合进行分析。 关键词：沟蚀，侵蚀沟密度，东北黑土区，景观指数 doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2011.10.034

中图分类号：S157 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2011)-10-0192-07

王文娟，张树文，邓荣鑫. 东北黑土区沟蚀现状及其与景观格局的关系[J]. 农业工程学报，2011，27(10)：192－198. Wang Wenjuan, Zhang Shuwen, Deng Rongxin. Gully status and relationship with landscape pattern in black soil area of Northeast China[J]. Transactions of the CSAE, 2011, 27(10): 192－198. (in Chinese with English abstract)

0 引 言

水土流失及其导致的土地退化是生态环境恶化的重要原因之一[1]，水土流失是中国最大的环境问题之一[2]。中国重要商品粮基地中国东北黑土区，近年来正面临着水土流失的严峻考验，东北黑土区正在逐渐丧失作为商品粮基地的“黑土”基础，黑土的侵蚀退化问题得到了政府、科学家甚至农民的普遍重视[3]。自20世纪90年代以来，研究者对于东北黑土区的侵蚀问题相继开展了一系列的研究[4-11]，但是他们的研究集中于坡面侵蚀方面，目前对于沟蚀的研究相对较少，当前黑土区沟蚀研究主要是通过利用GPS野外采集数据针对几条到几十条侵蚀沟进行3～5 a的监测，获取侵蚀沟的相关形状参数进行相关研究[12-17]，对于较大时空尺度上的侵蚀沟的研究相对较少。沟蚀是重要的土地退化过程和侵蚀产沙源，Poesen通过对全球不同地区的沟蚀产沙量进行总结得出侵蚀沟的产沙量可占流域总产沙量的10%～94%[18]，其产生的场内和场外危害巨大，合理有效的防治沟蚀，对于东北黑土区的粮食生产具有重要意义。

近年来，生态学和水土保持学的发展已经形成了互收稿日期：2011-03-26 修订日期：2011-09-21 基金项目：国家自然科学基金项目（40771162）

作者简介：王文娟（1983－），女，山东省青岛人，博士，主要从事遥感与GIS在土壤侵蚀方面的应用研究。郑州 河南财经政法大学资源与环境科学系，450002。Email: wangwenjuan@http://doc.guandang.net

动的关系，特别是将景观生态学的观点或方法用于土壤

侵蚀研究是近来水土保持学研究的一个新趋势[19]。土地利用/覆被变化是导致景观格局变化的重要因素，土地利用结构与水土流失关系密切，景观内的不同土地利用及其格局均深刻影响径流的产生和侵蚀过程[20-22]。因此研究土壤侵蚀与景观格局之间的关系，对于合理调整土地利用结构改善景观要素的数量比重和优化景观斑块的空间配置进行土壤侵蚀控制是有重要意义的[23]。

本研究尝试将东北黑土区的沟蚀与景观格局之间的关系加以探讨，从而探讨土地利用调整和流域综合治理下的景观结构特征对土壤侵蚀的影响，为当地或同类地区土地利用规划和侵蚀治理提供科学参考。本文选取黑龙江省克东县为研究区，该县拥有典型的农业景观。农业景观比自然景观具有更大的变异性，它既受到自然环境的制约，又受到人类活动和社会经济条件的影响和干预。农业景观空间格局的研究有利于了解景观格局与自然，生态过程和社会经济活动之间的关系，对于土地资源合理利用和控制水土流失有重要意义。

本文在遥感和GIS支持下，以SPOT5影像为基础数据源，获取研究区的侵蚀沟分布状况数据和景观格局数据，同时，运用ArcGIS的水文分析模块提取研究区55个子流域作为基本分析单元，在此基础上运用GIS获取了每个子流域的侵蚀沟密度，同时运用FRAGSTAT软件求算出每个子流域相应的景观格局指数，通过相关分析尝试探讨沟蚀与景观格局之间的关系，以期为该区的侵

第10期 王文娟等：东北黑土区沟蚀现状及其与景观格局的关系

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蚀防治提供合理的建议。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

克东县位于黑龙江省中部，E126°01′～126°41′，N47°43′～48°18′之间，南与拜泉县毗邻，北与五大连池市接壤，东与北安市搭界，西与克山县相连，总面积2 079.41 km2（图1）。克东县属于中温带大陆性气候区，年平均气温为1.2℃，年平均降水量525.1 mm，无霜期在115～125 d之间。克东县地处小兴安岭山前松嫩平原北部边缘地带，地势北高南低，其地貌类型属于小兴安岭山前倾斜冲积洪积台地（高平原，俗称漫岗地）。研究区地处东北黑土带，主要土壤为黑土，除此还分布有草甸土、沼泽土、暗棕壤、石质土等土类，共有11个亚类，31个土种。克东县位于中国东北典型黑土区内，是国家进行水土流失治理的克拜地区的重点县。

图1 克东县位置和侵蚀沟分布

Fig.1 Location of Kedong county and gully distribution

1.2 数据来源

研究区以3景SPOT5的全色和多光谱影像融合而成的分辨率为2.5 m的模拟真彩色影像为获取侵蚀沟和景观类型的基础数据源。研究区侵蚀沟数据的获取主要是通过以下步骤：首先根据方里网对研究区涉及的12幅1990年汇编而成的1∶5万地形图以MGE为数据处理平台，采用二次多项式变换进行地形图纠正，然后以纠正合格的1∶5万地形图为基准，对研究区的SPOT5影像采取相同方法进行精确配准；之后，研究组与2008年8月19日到2008年8月24日对克东县侵蚀沟进行野外调查，调查内容主要包括土壤类型、岩性、土地利用状况，以及侵蚀沟的沟深、沟宽、沟长、沟内主要沉积物和植被生长状况，调查结束后，结合侵蚀沟发育与分类理论[24-25]

，借助专家经验，建立了侵蚀沟解译标志。解译标志建立后，以ArcView软件为平台，专家知识参与，参照研究区1990年地形图和其他资料，进行人机交互判 …… 此处隐藏：18634字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……