尼日尔西南地区流域属于干旱生态系统，对环境变化的响应较为敏感，受人类活动和自然因素的影响，该地区土地覆盖发生了显著变化。此外，尽管该地区降水较为缺乏，但较高的降水强度进一步加剧了该地区土地退化、水土流失和土地荒漠化问题。因此，评估土地覆盖变化该地区水土流失过程的影响具有十分重要的现实意义。对此，本研究通过监测比对该地区2003年、2010年和2020年土壤侵蚀和土地覆盖情况，评估了其土壤侵蚀问题的严重程度，并利用气象、土壤、地形、MODIS卫星图像等数据，结合RUSLE模型和ICONA模型探究了土地覆盖变化该地区水土流失过程的影响机制。此外，我们分析了2003年至2020年间研究区域内土地利用和土地覆的变化。土壤侵蚀研究结合了遥感数据和RUSLE模型，包括降雨侵蚀力(R)、土壤可蚀性(K)、坡长坡度因子(LS)、覆盖管理(C)和保护措施(P)等因子。在收集和分析研究区域土壤数据后，我们使用空间分析工具和基于RUSLE的地图代数计算了降水、土地覆、数字高程模型(DEM)和管理措施等几个特征。研究进一步利用基于坡度、土壤、土地利用和植被覆盖等四种主要数据类型的ICONA模型评估土壤侵蚀潜力。通过整合来自数字高程模型(DEM)的坡度层和来自数字土壤地质图的岩相层，生成土壤可蚀性图。本研究取得的主要结论如下：” “（1）2003年，降雨侵蚀力系数（R）范围为224.721至1323.59毫米/公顷/年，2010年，范围为143.195至1811.31毫米/公顷/年，2020年，范围为275.718至1428.16毫米/公顷/年。土壤侵蚀因子（K）的范围在0.10至0. 28之间。地形因子(LS)范围在0至3374. 82之间。相反，管理成分因子(C)在2003年、2010年和2020年在0到1之间变化，整个地区的支持因子(P)在0.1到0. 5之间变化。不同的数字强调了研究期内影响尼日尔西南地区流域土壤侵蚀的不断变化的因素。RUSLE模型通过五个侵蚀成分描述土壤流失模式，其结果表明，2003年的预期值为8364.3t/year，2010年为9592.5t/year，2020年为2513.5t/year。2003年该地区潜在土壤流失量数值范围为65.6至8364.3t/year，2010年为62.4至9592.5t/year，2020年为69至2513.5t/year。土壤侵蚀导致的资源消耗约占该地区的6.94%、13.59%和12.15%，对应的侵蚀率分别为787.2t/year、2560.5t/year和552t/year，植被覆盖较差是影响土壤侵蚀的一个主要因素。” “（2）根据ICONA模型得到的该地区土壤侵蚀风险结果显示，研究区2003年平均土壤流失量为4939.7t/year，2010年为5347.1t/year，2020年为4903.2t/year。低侵蚀风险区面积占比为28.01%，中侵蚀风险区在2003年、2010年和2020年面积占比分别为4.70%、4.81%和5.36%，高侵蚀风险区在2003年、2010年和2020年面积占比分别为9.66%、10.50%和10.50%。极高侵蚀风险区和严重侵蚀风险区的面积占比较高，在2003年、2010年和2020年间，分别有18.96%、23.15%和21.53%的区域被列为极高侵蚀风险区，64.88%、59.83%和60.58%的区域被列为严重侵蚀风险区。” “（3）生物物理指数（即NDVI、SAVI和EVI）之间存在显著的正相关关系。NDVI和SAVI相关关系的R²分别为0.63、0.48和0.46，NDVI和EVI相关关系的R²分别为0.42、0.55和0.48。此外，不同土地利用条件下，三者的关系存在差异。这强调了这些措施在表征某些地区植被稳健性和集中度方面的有效性。 (4)此外，研究还评估了干旱的严重程度，利用MODIS数据的NDVI和LST数据集生成TCI指数和VCI指数，以研究干旱条件与侵蚀之间的相关性。研究还估算了干旱频率，发现干旱事件的分布存在很大差异。 “总体而言，综合比较了侵蚀风险类别的变化与研究区土地覆盖变化图，采用地理叠加分析，明显地表明土壤侵蚀变化的主要原因是雨养作物的丧失及其转变为牧草。结果表明土地覆盖变化对土壤侵蚀率有很大影响。这项研究对于增进我们对土地利用变化与水诱导土壤侵蚀之间复杂联系的理解很有价值。研究成果可为流域管理和生态可持续发展提供决策支持。 |
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