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user: 4. 结果与分析 4.1. 各个侵蚀因子计算 根据RUSLE模型的五个因子的计算公式，分别计算2000、2005、2010年和2015年各因子的结果。由于流域的地形特征和土壤特性基本不变，各年计算的坡长坡度因子和土壤可蚀性因子都一致。降水侵蚀因子反映了降水对土壤侵蚀的重要驱动因素。图2给出了2000年至2015年研究区的年降水量和降水侵蚀因子的变化，虽然二者都呈现下降趋势，但在相同的年降水条件下，2005年的降水侵蚀因子明显大于2000年的降水侵蚀因子，2010年的降水侵蚀因子明显大于2015年的降水侵蚀因子，主要原因是2005年和2010年汛期雨量较为集中。表明降水量和降水强度对降水侵蚀因子有重要影响。 图2. 年降水量与降水侵蚀力因子 植被覆盖管理因子反映的是植被对水土流失的抑制程度，植被覆盖程度越高对水土保持能力越好、对水土流失的效果就越强。图3给出了2000年至2015年研究区NDVI和植被覆盖管理因子的变化。近15年来，研究区年均NDVI基本呈现上升趋势，这与近年来国家对淮河上游生态保护的重视有关，退耕还林、封山育林工程，使植被覆盖状况好转。植被管理因子的变化趋势正好跟NDVI变化趋势相反。 不同土地类型具有不同的水土保持因子。表3给出了研究区2000、2005、2010和2015年土地利用类型面积比例。研究区以耕地和林地为主，分别占到了55.1%和35.6%。近15年来，耕地和草地面积比例变化不大，林地呈现下降趋势，水域和建设用地呈现上升趋势，但变化比例并不大，仅在0.8%左右。进一步计算流域2000、2005、2010和2015年水土保持措施因子分别为：0.542、0.540、0.539和0.529。水土保持措施因子近15年来呈下降趋势，但变化较小。 4.2. 土壤侵蚀空间分布特征 将各个土壤侵蚀因子相乘，得到2000、2005、2010和2015年淮河流域上游息县流域的平均侵蚀模数分别为258.9、279.5、173.8和109.1 t/km 2 ∙a，结合流域面积得出土壤侵蚀总量为263.8、284.8、177.1和111.1万t。邹宏荣等 [ 17 ] 指出息县流域在2000年和2005年的实测输沙量为294.5和322.4万t，计算结算与实测比为89.6%和88.3%，说明利用RUSLE计算出的息县流域土壤侵蚀结果较可靠。 图3. NDVI与植被管理因子 Table 3 Land use change from 2000 to 201 年份 土地利用类型面积比例(%) 流域水土保持 措施因子 耕地 林地 草地 水域 建设用户地 2000年 55.17 36.43 0.98 3.21 4.21 0.542 2005年 55.56 35.99 0.90 3.07 4.48 0.540 2010年 55.41 35.83 0.89 3.23 4.64 0.539 2015年 55.10 35.61 0.89 3.59 4.81 0.529 表3. 2000~2015年土地利用变化 根据土壤侵蚀分类分级标准，计算2000~2015年各侵蚀强度所占整个流域的侵蚀面积百分比(表4)。淮河上游流域土壤侵蚀面积随侵蚀强度增大显著减小，主要以微度侵蚀为主，轻度侵蚀为辅，中度及其以上侵蚀的面积较小、仅占1%左右。从2000年至2015年，微度侵蚀面积比例呈增加趋势，其他侵蚀轻度面积比例呈现减小趋势。2015年流域微度侵蚀面积占到了97.77%，中度及其以上侵蚀的面积比例仅为0.33%。降雨、植被覆盖和土地利用是影响土壤侵蚀动态变化的主要因素。植被覆盖管理因子和水土保持措施因子近15年来基本呈现为减小的趋势，但变小的比例并不大。而流域土壤侵蚀量变化趋势与降水侵蚀因子变化趋势一致，2000年的平均侵蚀模数与2015年相比下降了57.9%，而对应的降水侵蚀因子也下降了54.7%。 Table 4 Statistics of soil erosion in study area from 2000 to 201 年份 不同土壤侵蚀强度等级面积/% 侵蚀模数/ t/km 2 ∙a 侵蚀量/ 万t 微度 轻度 中度 强度 极强 剧烈 2000年 88.88 10.33 0.51 0.12 0.09 0.06 258.9 263.8 2005年 87.89 11.27 0.54 0.14 0.09 0.08 279.5 284.8 2010年 95.56 3.92 0.38 0.07 0.04 0.03 173.8 177.1 2015年 97.77 1.89 0.14 0.04 0.04 0.01 109.1 111.1 表4. 2000~2015年研究区土壤侵蚀统计表 图4给出了各年的土壤侵蚀空间分布图，总体呈现西部和南部大、中东部小的趋势。流域下游平原地区以耕地为主、地形平坦，大部分为微弱侵蚀区域，土壤侵蚀严重地区主要分布在西部桐柏山区和南部大别山区，虽然多为植被覆盖度，近年来植被覆盖度呈现上升趋势，但树龄、林种不合理，以中幼林为主，成熟林较少，林种则以经济林为主，使得保持水土、涵养水源等生态功能脆弱。同时山区地形更加复杂，容易发生土壤侵蚀。2010年和2015年降水侵蚀因子下降，侵蚀严重的地区主要分布地形更为复杂的沟谷地区。刘瑞娟等 [ 18 ] 研究也表明淮河流域地形起伏度与土壤侵蚀量呈较显著的正相关。 图4. 2000~2015年研究区土壤侵蚀空间分布图 4.3. 土壤侵蚀与地形的关系 将2000、2015、2010和2015年土壤侵蚀量结果计算平均值作为流域多年平均土壤侵蚀量，并重新进行土壤侵蚀分级，分析土壤侵蚀在不同DEM和坡度区间的分布特征。表5给出了在6个海拔高度区间(<100 m，100~200 m，200~300 m，300~500 m，500~700 m，>700 m)的土壤侵蚀面积分布情况。研究区土壤侵蚀强度主要以微弱侵蚀为主，占总面积的92.49%，轻度、中度及中度以上分别为6.94%和0.57%。在不同的高程海拔区间，0~100 m高程区间土壤侵蚀面积最大，占侵蚀总面积的43.41%，其次是100~200 m高程区间，其土壤侵蚀面积占土壤侵蚀总面积的36.17%。高程在300 m以下的面积占土壤侵蚀总面积的90.03%。700 m以上的土壤侵蚀面积仅占土壤侵蚀总面积的0.26%。中度、强度、极强度的土壤侵蚀主要发生在100~300 m高程区间，并以此为中心向上、向下土壤侵蚀面积逐渐减少。 Table 5 Soil erosion area proportions at different elevations (unit: % 侵蚀强度 <100 m 100~200 m 200~300 m 300~500 m 500~700 m >700 m 合计 微度 42.79 33.07 8.80 5.99 1.63 0.21 92.49 轻度 0.53 2.89 1.49 1.46 0.52 0.05 6.94 中度 0.05 0.15 0.11 0.06 0.01 0.00 0.38 强度 0.02 0.03 0.02 0.01 0.00 0.00 0.08 极强 0.01 0.02 0.02 0.02 0.00 0.00 0.08 剧烈 0.01 0.01 0.01 0.01 0.00 0.00 0.04 合计 43.41 36.17 10.45 7.55 2.16 0.26 100.00 表5. 不同海拔高程带上的土壤侵蚀面积占总侵蚀面积比例(单位：%) 由研究区DEM数据生成坡度图，计算在6个坡度区间(0˚~5˚，15˚~25˚，15˚~25˚，25˚~35˚，35˚~45˚，>45˚)的土壤侵蚀面积分布情况(表6)。0˚~5˚坡度区间的土壤侵蚀面积最大，占土壤侵蚀总面积的60.24%，其次是5˚~15˚坡度区间，其土壤侵蚀面积占土壤侵蚀总面积的26.58%，二者共占土壤侵蚀总面积的86.82%。坡度在35˚以上区间土壤侵蚀面积很小。中度、强度和极强度的土壤侵蚀主要发生在15˚~25˚坡度区间。 Table 6 The proportions of soil erosion area of different slopes to the total soil erosion area (unit: % 侵蚀强度 0˚~5˚ 15˚~25˚ 15˚~25˚ 25˚~35˚ 35˚~45˚ >45˚ 合计 微度 59.59 23.54 7.73 1.51 0.12 0.00 92.49 轻度 0.60 2.79 2.18 1.17 0.19 0.01 6.94 中度 0.04 0.16 0.14 0.03 0.01 0.00 0.38 强度 0.01 0.04 0.02 0.01 0.00 0.00 0.08 极强 0.01 0.04 0.02 0.00 0.00 0.00 0.07 剧烈 0.00 0.02 0.02 0.00 0.00 0.00 0.04 合计 60.24 26.58 10.11 2.72 0.32 0.01 100.00 表6. 不同坡度等级中的土壤侵蚀面积占总侵蚀面积比例(单位：%)