元江干热河谷区景观演变的侵蚀产沙机制研究

The process and environmental impacts mechanism of watershed soil erosion and sediment yield are the hotspot and front of soil science. Landscape change is one of the key drivers of watershed soil erosion and river sediment transport in the fragile ecological environment of dry-hot valley region. Yuanjiang dry-hot valley is characterized of intensive soil erosion and high river sediment loads, with landscape change generating significant impacts on soil erosion and sediment yield. This study select three typical small watersheds dominated by agricultural landscape, orchard landscape and natural landscape respectively in the study area. Base on sensed imagery interpretation of evolution of landscape, monitoring watershed soil erosion and sediment yield by bayonet station construction, soil erosion prediction with the CSLE model and sediment sources identification with composite fingerprinting analysis. The characteristics of evolution of landscape will be analysed, the temporal and spatial distribution patterns and their response to landscape change will be discussed, the sediment sources will be indentified and contribution of each sediment source on catchment suspended sediment loads will be calculated, and the impact of landscape change on sediment loads will be cleared. This study will contribute to the understanding of the temporal-spatial variations of soil erosion and sediment yield in small catchment in dry-hot valley and the contribution of landscape changes. Our results could provide scientific basis for comprehensive control of soil erosion and river sediment management.

侵蚀产沙过程及其环境影响机制是土壤学研究的热点和前沿。干热河谷区生态系统脆弱，景观演变是流域土壤侵蚀与河流泥沙输移变化的关键主控因子。元江干热河谷土壤侵蚀激烈、河流泥沙含量高，景观演变对侵蚀产沙的影响尤为显著。本项目在元江干热河谷典型河段分别选择以农地、经果林以及自然干热河谷植被景观为主的小流域，采取遥感影像解译景观演变特征、卡口站监测小流域侵蚀产沙过程、CSLE模型模拟坡面侵蚀量以及复合指纹分析技术判识泥沙来源相结合的方法，在深入分析元江干热河谷区景观格局演变特征的基础上，探讨坡面侵蚀的时空分异及其对景观演变的响应，进而判识小流域泥沙来源并定量表达各物源区的泥沙贡献率，明晰景观演变对流域泥沙来源的影响效应。通过本项目研究，可揭示干热河谷区小流域侵蚀产沙的时空分异特征，阐明景观演变对小流域侵蚀产沙的影响机制，为干热河谷区水土流失综合治理和河流泥沙减控提供科学依据。

元江干热河谷土壤侵蚀激烈、河流泥沙含量高，景观演变是其侵蚀产沙的重要影响因素，但其影响程度和作用机制尚不明确。本项目以元江干热河谷区4种典型景观格局小流域为研究对象，利用遥感影像解译其景观演变特征、并建立卡口站监测侵蚀产沙过程，进而利用CLSE模型计算各小流域坡面侵蚀模数，使用复合指纹识别技术定量计算各潜在泥沙源地贡献率，明晰景观演变下坡面侵蚀的时空演变特征、判识主要泥沙物源区、阐明干热河谷区景观演变的侵蚀产沙机制。结果表明：近25年来，干热河谷区景观演变呈现农地面积减少，经果林和自然林面积逐渐增加的趋势；景观类型转换以农地的转出以及经果林和自然林的转入为主。CLSE模型计算的坡面土壤侵蚀模数显示农地>经果林>自然林，其中经果林的侵蚀强度等级为中度和强烈，自然林以轻度和中度为主，农地以强烈和极强烈为主。指纹分析结果表明不同景观特征的小流域，其最佳指纹因子存在差异性，在干热河谷区判别分析（DFA）模拟效果较多元混合模型（Mixing Model）要好。在整个暴雨产流过程中不同小流域泥沙来源的贡献率均为：沟道>农地>经果林>自然林，沟道是小流域泥沙的主要来源，在不同景观结构小流域的贡献率变化在51.4%-81.3%之间，平均泥沙贡献率为65.2%；其次是农地，变化范围为22.5%-38%，平均30.3%；经果林泥沙贡献率变化在7.4%-24.9%间，平均为15.1%；自然林对泥沙的贡献最小，变化在3.2%-15.1%间，平均贡献率仅有9.2%。通过本项目研究，发现农地是干热河谷坡面侵蚀最严重区域，而沟道则是河流泥沙的主要贡献源，从而回答了项目提出的科学问题，为干热河谷区水土流失综合治理和河流泥沙防控提供了依据。