黑土区土壤侵蚀经济损失价值估算及其特征分析_以黑龙江.pdf

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1、第 24卷?第 12期自?然?资?源?学?报Vol?24No?12?2009年 12月JOURNAL OF NATURAL RESOURCESDec.,2009?收稿日期:2009-06-23;修订日期:2009-08-10。基金项目:国家自然科学基金项目(40771162);南京信息工程大学科研基金资助项目(20080270)。第一作者简介:闫业超(1979-),男,山东枣庄人,讲师,博士,主要从事遥感与 GIS应用研究。E?ma i:l yechaosd ya?hoo?com?cn黑土区土壤侵蚀经济损失价值估算及其特征分析?以黑龙江克拜东部黑土区为例闫业超1,岳书平1,张树文2,罗庆洲1(

2、1?南京信息工程大学 遥感学院,南京 210044;2?中国科学院 东北地理与农业生态研究所,长春 130012)摘要:论文在 G IS技术支持下,依据环境经济学原理,利用 2005年的坡面侵蚀和沟蚀数据,对黑龙江克拜东部黑土区由土壤侵蚀造成的直接经济损失进行了定量估算;在此基础上,将黑土区土壤侵蚀经济损失与西北黄土高原地区、北方土石山区、西南岩溶区进行了对比分析。结果表明:研究区 2005年由土壤侵蚀所造成的直接经济损失总价值约为 9 414?20 104元,占当地种植业总收入的 17?19%,部分乡镇损失价值占种植业收入的 1/4以上。将黑土区土壤侵蚀经济损失与我国其他水蚀区对比发现:东北

3、黑土区虽以轻度侵蚀为主,土壤侵蚀量固然不能与黄土高原相提并论,但由于黑土腐殖质含量高、养分丰富,轻度侵蚀即可造成严重的养分流失,其单位面积土壤侵蚀直接经济损失价值是黄土高原的 3 4倍。关?键?词:土壤侵蚀;经济损失估算;地理信息系统;黑土区中图分类号:F062?1?文献标志码:A?文章编号:1000-3037(2009)12-2135-12东北黑土区以土壤肥力高、适宜耕作而闻名于世。随着一个世纪以来大规模、高强度的开荒和农垦活动,该地区的土壤侵蚀问题不断演化发展。正确评估黑土侵蚀的危害程度,对于转变传统经济增长观,实现国民经济绿色核算,完善环境管理政策,改善水土保持的工作方法具有重要意义。以

4、往的土壤侵蚀研究主要局限在田间坡面和小流域尺度上 1,Gunatil?ake等人 2将土壤侵蚀经济损失的评估方法归纳为置换成本法和生产力变更法,并对两种方法的优点和不足进行了比较。近年来,随着遥感与 GIS技术的普及应用,使得中观乃至宏观尺度上的土壤侵蚀经济损失价值评估成为可能,如美国学者 Matthew等人 3在 GIS技术支持下采用能值整合评价方法对肯尼亚的土壤侵蚀经济损失问题开展了多尺度研究,国内学者杨洁等 4、潘竟虎等 5先后对我国西南部喀斯特岩溶地区、陇东黄土高原地区的土壤侵蚀经济损失进行了定量估算,杨志新等 6、赵善伦等 7分别对北方土石山区的北京、山东等地的土壤侵蚀经济损失进行了

5、评估和分析。国内学者在对土壤侵蚀经济损失进行估算的过程中,土壤侵蚀强度基础数据一般都来源于基于 30m分辨率的 TM 影像和 1!10万 DEM地形数据解译得到的第二次土壤侵蚀遥感调查成果,数据精度不高。东北黑土区地形波状起伏,以轻度侵蚀为主,第二次土壤侵蚀遥感调查数据难以反映侵蚀强度的空间分异,侵蚀沟侵吞耕地问题更需要借助高分辨率遥感影像才能得到客观的反映。目前,东北黑土区的土壤侵蚀经济损失问题未见报道。本文在 GIS技术支持下,利用通用土壤流失方程,借助 Spot?5高分辨遥感影像,对黑土典型区坡面侵蚀和沟谷侵蚀所造成的2136?自?然?资?源?学?报24卷土壤侵蚀直接经济损失进行定量评价

6、,并与我国其他水蚀类型区的土壤侵蚀经济损失进行对比分析,揭示黑土区土壤侵蚀经济损失的地域特征,为农业可持续发展和宏观环境决策提供科学依据。1?研究区概况本文以黑龙江克拜东部地区为例,对黑土侵蚀的直接经济损失进行综合分析和定量评价。研究区位于小兴安岭余脉向松嫩平原过渡地带,地处东北黑土区腹地,地理坐标介于12555#12635#E,4721#4755#N之间,包括克东县南部和拜泉县东部,共 10个乡镇,面积 18?43 104hm2(图 1)。该区地形岗川起伏,黑土侵蚀作用明显,侵蚀沟分布广泛,该地区土壤侵蚀的发生发展在我国东北黑土区中极具典型性。图 1?研究区范围及在黑龙江省的位置F ig?1

7、?Location of the study area2?坡面侵蚀定量估算2?1?坡面侵蚀量估算模型目前用来评估坡面土壤侵蚀量的模型有很多,其中最早建立且较为成熟的侵蚀预报模型是美国 W H W ischmeier等 1965年提出的通用土壤流失方程 USLE(UniversalSoil LossE?quation)8,该方程建立在土壤侵蚀理论及大量实地观测数据统计分析的基础上,形式简单,考虑的因子全面,参数容易获取,是目前估算年均土壤侵蚀量最为广泛使用的方法。USLE以及后期经改进形成的 RUSLE、MUSLE等版本具有基本相同的模型表达式,都是由 6个因子连乘的形式组成:A=R K L S

8、 C P式中:A 为年土壤流失量 t/(hm2 a);R 为降雨侵蚀力因子(J/m2);K 为土壤可蚀性因子12期闫业超等:黑土区土壤侵蚀经济损失价值估算及其特征分析2137?(t/hm2);L 和 S分别为坡度因子和坡长因子,无量纲;C 为植被与经营管理因子,无量纲;P为水土保持措施因子,无量纲。2?2?USLE模型各因子值的确定2?2?1?降雨侵蚀因子 R 值估算根据黑龙江水土保持研究所张宪奎等人 9的研究,适合东北黑土区的最佳 R 指标为E60I30(E60表示 60分钟最大雨强时段对应的降雨总动能,I30表示 30分钟最大雨强)。黑龙江省各气象站点多年平均降雨侵蚀力计算结果已有文献发表

9、 9。本文利用文献 9中给出的拜泉、克东及周边地区克山、明水、依安、海伦等 11个气象站的降雨侵蚀力 R 值数据,在ArcGIS中采用协克里金插值法,以经纬度和海拔高度作为影响降雨因子的协变量 10,对研究区 R 值进行空间化,生成研究区多年平均降雨侵蚀力 R值空间分布图。2?2?2?土壤可蚀性因子 K 值估算考虑到资料的可获取性,采用 W illiams等人 11提出的土壤可蚀性因子 K 值估算方法,计算公式如下:K=0?2+0?3e-0?0256S1(1?0-S2/100)S2/(n+S2)0?3 1?0-0?25C/C+e(3?72-2?95C)1?0-0?7S3/S3+e(-5?51+

10、22?9S3)式中:S1为砂粒含量(%),S2为粉粒含量(%),n为粘粒含量(%),C 为有机碳含量,S3=1-S1/100。根据克东县和拜泉县第二次全国土壤普查数据 12?13,研究区主要有薄层粘底黑土、中层粘底黑土、破皮黄粘底黑土、平地粘底草甸土等 13种土壤类型,在获取各种土壤的机械组成、粒级含量和有机质含量的基础上,利用上述公式计算各种土壤类型的可蚀性因子 K 值,形成研究区土壤可蚀性 K 值分布图。2?2?3?地形因子 LS值获取参考张宪奎等在克山、宾县标准径流小区实验资料基础上建立的东北黑土区地形因子修正算式 8:LS=L200?18S8?751?3式中:L为坡长,单位是 m;S为

11、坡度,取百分度形式。本文借助 Van Remortel等 14编写的坡度坡长因子计算程序,利用研究区 1!5万栅格DEM 数据生成了研究区地形因子图。2?2?4?作物经营管理因子 C 值计算C 因子反映的是所有关覆盖和管理变量对土壤侵蚀的综合作用,其值范围在 0 1之间,大小取决于具体的作物覆盖、轮作顺序及管理措施的综合作用等。也就是说,C 值的取值主要与植被覆盖和土地利用类型有关。为了确定农作物的 C值,张宪奎等 91986?1989年在克山县设置了 21个实验小区,测定了 5种主要农作物种植类型的 C 值:玉米(0?257 8)、高粱(0?329 5)、谷子(0?277 2)、大豆(0?2

12、62 6)、小麦(0?070 4)。研究区耕地种植的作物类型以大豆和玉米为主,考虑到玉米和大豆两种主要作物的 C 值差别甚微,因此,耕地的 C 因子取两者的平均值 0?260 2。林地、草地等自然植被 C 值的获取参考 W ischmeier等给出的原始 C 因子取值对照表及相关研究文献 8,15。2138?自?然?资?源?学?报24卷2?2?5?水土保持措施因子 P 值提取水土保持措施因子 P值是采用专门措施后的土壤流失量与顺坡种植时的土壤流失量的比值,其范围在 0 1之间,0代表根本不发生侵蚀的地区,而 1代表了未采取任何控制措施的地区。通常,自然植被和顺坡耕作的 P 值为 1。黑土区常见

13、的水土保持措施主要包括坡地改垄、设苕条防冲带和修筑梯田(其影像解译标志如图 2所示,图 2(a)中的黑色线条为等高线)。根据克山、拜泉、海伦等地的小区试验资料 9,等高垄作、植物防冲带和水平梯田措施的 P 值分别为:0?029、0?352、0?372。通过对 2005年 Spot影像数据的解译得到研究区水土保持 P 值分布图。图 2?Spot?5影像上的水土保持措施解译标志Fig?2?Interpretation keys of Spot?5 i mage for different so il conservationmeasures2?3?模拟结果的检验根据 USLE模型中上述各因子的取值

14、,得到各因子栅格图层,利用 ArcGIS的栅格数据代数叠加运算功能,将各因子图相乘,得到每个栅格的年土壤流失量。由于研究区内并无试验观测场地,只能选取附近克山、海伦等地的观测资料对模拟结果进行验证 9。本文利用ArcGIS的空间查询统计功能,选择与试验场地立地条件基本一致的栅格单元,统计了其模拟结果的平均值(表 1)。表 1?研究区土壤侵蚀模拟结果与试验场地观测结果的比较Table 1?Comparison between si mulation results and the results from field measurements试验场地编号植被与保土措施坡长/m坡度/()野外实测结

15、果/(t/hm2 a)类似立地条件的栅格模拟平均值/(t/hm2 a)模拟误差1乔灌混交林,覆盖度 70%619?91?040?9211?54%2大豆玉米地,等高垄作2344?46?006?447?33%3大豆玉米谷子,顺坡垄作688?432?5832?390?58%4荒草地,覆盖度 40%6512?129?3127?934?71%?注:4个试验场地的立地条件(坡度、坡长、植被与保土措施)、侵蚀量实测结果资料源自文献 9。将试验场地坡面侵蚀量观测结果与具有类似立地条件栅格单元的模拟结果对比,可以发现:两者差别不大(平均模拟误差为 6?04%,最大偏差在 12%以内),说明本文对研究区坡面侵蚀量

16、的估算结果具有良好的可信度。3?侵蚀沟的遥感解译本文利用 2005年 6月下旬的法国 Spot?5高分辨率卫星遥感数据(模拟真彩色影像,空12期闫业超等:黑土区土壤侵蚀经济损失价值估算及其特征分析2139?间分辨率 2?5m),建立了侵蚀沟的遥感解译标志 如图 3(a)所示,对研究区侵蚀沟信息进行了判读提取。解译结果表明:研究区 2005年共有侵蚀沟 2 561条,侵蚀沟侵吞耕地面积为 717?02 hm2,占研究区耕地总面积 0?47%。为了验证侵蚀沟遥感解译的面积精度,笔者从影像上随机选取了 20条侵蚀沟进行了野外调查和实地量测,对每条侵蚀沟采用 GPS进行野外采点 图 3(c),记录每个

17、点的坐标信息,回到室内利用 ArcGIS将坐标点依次连接起来形成图斑并得到该图斑的面积,将该面积与图 3(b)中解译的面积进行对比,进而可以验证遥感解译的精度。对比发现:侵蚀沟面积的解译精度在 90%以上。图 3?遥感影像上的侵蚀沟(a)、在 Arc G IS中解译时勾画的侵蚀沟图斑(b)和野外调查时沿侵蚀沟 GPS采点(c)F ig?3?Gully infor mation in the Spot i mage of 2005(a),the po lygon of a gully drawn in A rcG IS(b)and GPS points along the gully borde

18、r(c)4?土壤侵蚀直接经济损失的估算方法水土流失的经济损失包括直接经济损失和间接经济损失两大部分。前者主要包括养分流失损失、水分流失损失、泥沙流失损失和土地废弃损失 4个方面;后者则颇为复杂,由于资料和条件所限,本文仅对研究区土壤侵蚀的直接经济损失进行评估。4?1?土壤养分流失价值土壤中的养分在侵蚀过程中随地表径流和土壤颗粒迁移,使得原来广泛散布于坡面上的养分物质向线状(河流、沟谷)、细条带状(坡麓、山脚)或其它低洼面状地区集中,造成坡面养分的不断流失和土地的贫瘠化。土壤养分大致分为土壤有机质和土壤营养元素两类,其中营养元素主要指 N、P、K元素。土壤流失中 N、P、K损失价值的估算一般采用

19、替代价格法,将流失的 N、P、K和有机质折算成等量化肥的费用。微度侵蚀的平均侵蚀模数在土壤容许侵蚀量(T 值)范围内,可不予计算 16?17。此土壤营养元素损失的计算通式为:Ei=%Z Ci Si Pi式中:E 为 N、P、K养分流失所损失的价值(104元/a);i为 N、P、K三种营养元素;Z为土壤年度侵蚀量(t/a);Ci为 N、P、K在不同类型黑土中的平均含量(%);Si为 N、P、K折算为磷酸二铵或氯化钾的系数,根据分子量分别取 132/28、132/32和 75/39;Pi为磷酸二铵或氯化钾肥料的市场价格(元/t),根据 2005年黑龙江省农业生产资料公司的数据,磷酸二铵和氯化钾的市

20、场价格分别为 2 700元/t和 1 980元/t。土壤侵蚀所带走的有机质经济损失采用下列公式计算:E=Z C P式中:E 为土壤有机质价值损失(104元/年);Z为土壤年度侵蚀量(t/年),即本文第 2部分2140?自?然?资?源?学?报24卷&坡面侵蚀定量估算 结果 图 3(a),下同;C 为有机质在不同类型黑土中的平均含量(%),根据全国第二次土壤普查成果;P 为有机质的价格(元/t)。土壤有机质主要来源于植被枯枝落叶,所以土壤流失有机质的价值损失可先折算成薪材的市场价格进行估算。根据 Costanza等人的研究 18,薪材转化成土壤有机质的比例一般为 2!1;2005年黑龙江省农作物秸

21、秆的平均收购价格约为 50元/t。此外,有机质价值损失估算还要扣除秸秆还田部分,根据在研究区的实地调查结果,克东县约为 15%,拜泉县水土流失治理已取得了一定成果,秸秆还田率已达到 45%。根据土壤类型图中各种土壤养分含量属性数据生成研究区全氮、全磷、全钾和有机质含量栅格图层;将上述 4种养分含量栅格图层分别与研究区土壤侵蚀模数分布图 图 4(a)进行代数相乘运算,可以得到研究区全氮、全磷、全钾和有机质流失量分布图,将研究区全氮、全磷、全钾和有机质流失量分布图分别乘以对应的肥料折算系数,最后再分别乘以对应的肥料市场价格(对于有机质损失应乘以薪材价格),得到研究区全氮、全磷、全钾和有机质损失价值

22、分布图,将上述 4种土壤养分(N、P、K及有机质)损失价值相加,最终得到研究区土壤侵蚀养分损失总价值估算结果 图 4(b)。图 4?研究区土壤侵蚀模数分布(a)和土壤侵蚀养分损失价值估算结果(b)F ig?4?D istribution of soil erosionmodulus(a)and value of nutrient loss ow ing to soil erosion in the study area4?2?土地废弃价值采用用机会成本法估算因土地废弃而失去的年度经济损失价值。查阅拜泉县 2005年国民经济统计年鉴 19中的农村住户调查资料,根据每 hm2耕地的种植业收入、化肥

23、种子等生产资料支出等数据,得到每 hm2耕地损失的机会成本约为 2?1 104元/hm2。黑土区因土壤侵蚀而废弃的土地包含两部分:(1)每年由于沟谷侵蚀的发展而侵吞的耕地?通过对 1965年 Corona影像和 2005年Spot?5遥感数据的解译,可以获取两个时期侵蚀沟侵吞耕地面积的动态变化情况 20,进而求出 40年来平均每年由于侵蚀沟发展而侵吞的耕地面积。Eg=Sg B12期闫业超等:黑土区土壤侵蚀经济损失价值估算及其特征分析2141?式中:Eg为由于沟谷侵蚀而废弃的土地所造成的经济损失价值(104元/a);Sg是平均每年侵蚀沟侵吞的耕地面积(hm2);B为单位面积弃耕土地所损失的机会成

24、本(104元/hm2)。(2)由于坡面侵蚀导致黑土层丧失而废弃的土地?由于坡面侵蚀而丧失的耕地面积可以按黑土层的抗蚀年限进行折算。首先根据全国第二次土壤普查成果获得研究区各种土壤类型的土壤剖面数据,生成各种土壤类型的黑土层厚度(即土壤剖面中的腐殖质层厚度)栅格图层,将黑土层的厚度除以年均侵蚀厚度(年均侵蚀厚度可由土壤侵蚀模数分布图与黑土容重分布图在 ArcGIS中通过代数相除得到)得到每个栅格内黑土层的抗蚀年限,其倒数即为该栅格内每年毁坏的土地面积比例,以该比例乘以栅格的面积即为该栅格内每年由于坡面侵蚀而损失的土地面积。土地废弃经济损失价值的计算公式为:Ep=Sp BSp=Z/(h?)100式

25、中:Ep为由于坡面侵蚀而废弃的土地所造成的经济损失价值(104元/a);Sp由于坡面侵蚀导致黑土层变薄而减少的耕地面积(hm2),根据黑土层抗蚀年限进行折算;B 为单位面积弃耕土地所损失的机会成本(104元/h m2);Z 为土壤年度侵蚀量(t/a);h 为黑土层厚度(c m);?为黑土容重(g/c m3),h和?的取值根据全国第二次土壤普查成果。4?3?泥沙淤积损失价值一般来说,被侵蚀的土壤一部分滞留在山前、坡脚、沟口等处,一部分淤积于河道、湖泊、水库,一部分最终流人海洋。因此,可以根据滞留泥沙、淤积泥沙和入海泥沙量的比例推算土壤侵蚀总量中滞留部分和淤积部分的泥沙量,进而估算泥沙滞留和淤积损

26、失。已有研究成果表明 21,我国土壤侵蚀总量中滞留泥沙、淤积泥沙和入海泥沙量分别约占 33%、24%和37%,但上述比例是全国的平均值,对于东北黑土区波状起伏的川岗地形未必能够适用,且研究区只有通肯河水系为外流河,润津河及双阳河均为无尾河,其尾闾消失在黑龙江省西部的大片沼泽之中,而没有汇流入海。考虑到上述情况,本文借助研究区范围内丰收水库的淤积量推算被侵蚀土壤中的泥沙淤积比例。丰收水库位于克东县千丰镇南部,集水面积 3 420 hm2,总库容为 863?5 l04m3,水库合垅蓄水运行约 30年,库区发生了严重淤积。1996年,由于春旱,水库被放空,有关人员 22利用这一机会对库区进行了测量,

27、发现该库淤积达 18 104m3,平均年淤积量为 6 000m3,以研究区黑土的平均容重 1?16 g/c m3对淤积量进行折算,约 0?81 104t/a。根据本文坡面侵蚀量估算结果,对丰收水库集水区年均坡面侵蚀量进行栅格统计,得到其坡面侵蚀总量约为1?00 104t/a;另外,根据已有文献中的沟蚀量与沟蚀面积建立回归方程 23?24,再利用本文解译获得的沟蚀面积进行推算,得到丰收水库集水区年均沟蚀量为 0?45 104t/a。由此得到丰收水库集水区的土壤侵蚀总量约为 1?45 104t/a,可以估算该地区水库泥沙淤积系数高达 56%。这主要是由于黑土区海拔较低,地形起伏和缓,河道比降小,被

28、侵蚀的物质不能长距离迁移输送到下游地区,因而造成了水库淤积严重。采用影子工程法来计算研究区泥沙淤积的经济损失。计算公式为:Es=Z r P/?式中:Es为水库淤积的经济损失价值(104元/a);Z 为土壤年度侵蚀量(t/a);r为水库淤积系数,取 56%;P 为挖取单位体积泥沙的费用,2005年挖取 1m3泥沙的费用大约为 6?5元;?为不同类型黑土的容重(据(拜泉县土壤志)12)。2142?自?然?资?源?学?报24卷4?4?水分流失损失价值水分流失的经济损失可以选用&影子工程法 来计算。影子工程法是&恢复费用法的一种特殊形式,它是国外评价环境质量的价值时所用的方法之一 25。采用&影子工程

29、法计算土壤水分流失的经济损失,实际上就是要计算出能替代被流失的土壤水分的补偿工程所需的费用,可用农用水库工程作为替代物。其计算公式为:Ew=Z W P式中:Ew为坡地不同土地利用方式下水分流失损失(元/a);Z 为土壤年度侵蚀量(t/a);W为不同类型黑土的含水量(据(拜泉县土壤志)12);P 为修建每 1m3农用水库所需的投资费用(元),目前单位库容造价约为 2元/m3。5?结果分析5?1?土壤侵蚀直接经济损失估算结果根据以上公式,利用研究区坡面侵蚀量和侵蚀沟分布图、黑土抗蚀年限图、土壤图和乡镇行政界线图等地理图件,在 GIS技术支撑下,进行空间叠加统计分析,得到研究区各乡镇的土壤侵蚀经济损

30、失价值估算结果,如表 2所示。表 2?研究区各乡镇土壤侵蚀的经济损失价值(单位:104元)Table 2?Econom ic loss owing to soil erosion for each town of the study area乡镇养分损失土地废弃损失全氮全磷全钾有机质沟蚀面蚀水分损失泥沙损失合计占种植业收入的比例建国乡85?6044?31326?9333?477?6719?571?3310?69529?5716?40%兴华乡115?0861?90474?6052?7625?3131?561?6913?10776?0024?71%国富镇153?5692?86658?8873?77

31、232?5273?812?6029?481 317?4811?91%上升乡162?0998?30696?1479?5498?0771?782?7825?251 233?9519?97%兴国乡116?8966?14473?8352?3579?7536?861?8317?36845?0111?95%华光乡134?2670?73526?7659?68112?5142?121?9719?76967?7923?47%新生乡152?93101?15690?9976?92124?4388?892?8226?781 264?9125?73%三道镇99?0853?19389?1542?2640?9025?321

32、?4513?00664?3511?04%千丰镇110?8559?49435?7090?9744?3129?331?6914?95787?2915?45%爱国乡86?8858?80389?7982?17333?3250?641?6426?101 029?3426?20%研究区1 217?22 706?86 5 062?76 643?89 1 097?51 469?8919?80196?279 414?2017?19%可以看出,研究区 2005年由土壤侵蚀所造成的经济损失总价值约为 9 414?20 104元(按 2005年当年价),占当地种植业总收入的 17?19%;从单位面积土壤侵蚀经济损失情

33、况来看,每年的经济损失高达 511元/h m2。对于经济上以农业为主体、战略上作为我国商品粮基地的黑土区而言,土壤侵蚀问题无疑构成了制约该地区社会经济持续发展的瓶颈因素。另外,从土壤侵蚀各项经济损失的比例结构看,养分损失是克拜东部黑土区土壤经济损失的主要形式,2005年全氮、全磷、全钾、有机质损失之和高达 7 630?73 104元,占土壤侵蚀经济损失总量的 81?06%;其次是因坡面侵蚀和沟谷扩张造成的土地废弃损失,占 16?65%;水分损失和泥沙淤积损失总和不足 2?5%。从各乡镇土壤侵蚀经济损失总价值来说,国富、上升、新生、爱国、华光 5个乡镇损失比较大,年损失总价值均在 1 000 1

34、04元以上,各乡镇的土壤侵蚀经济损失总量主要与其侵12期闫业超等:黑土区土壤侵蚀经济损失价值估算及其特征分析2143?蚀总面积有关,一般来说,侵蚀总面积大则经济损失总量大;而单位面积土壤侵蚀经济损失除了与各乡镇的土壤侵蚀总面积有关外,还与其侵蚀强度有关,如爱国乡由于地形起伏大,侵蚀模数高,其单位面积土壤侵蚀经济损失高达 859元/(a hm2),国富、华光、新生 3个乡镇每年也都在 500元/hm2以上;从土壤侵蚀影响农业生产的角度来看,爱国、新生、兴华等乡镇土壤侵蚀经济损失占当地种植业收入的比例均在 1/4左右,其余乡镇也都在 10%以上,可见,土壤侵蚀已经成为当地农业生产和地区经济持续发展

35、的重要障碍因素。5?2?黑土区土壤侵蚀经济损失的特征分析黑土区土壤侵蚀经济损失的特征,即是将黑土区与其他水蚀类型区进行比较,找出该地区土壤侵蚀经济损失问题的不共性。根据各地自然地理条件和侵蚀特征的差异,我国水蚀区可以进一步分为 5个二级类型区,即:西北黄土高原区、东北黑土区、北方土石山区、南方红壤区、西南岩溶区。目前,已有相关文献对黄土高原地区、北方土石山区和西南岩溶区的土壤侵蚀经济损失问题进行了有益的探讨 4?7。参考上述已有的研究资料,结合本文对黑土典型区土壤侵蚀经济损失的估算结果,可以对上述类型区的土壤侵蚀经济损失特征进行对比分析,如表 3所示(目前尚没有南方红壤区土壤侵蚀经济损失的研究

36、报道,故表中仅列出了 4个水蚀类型区)。表 3?我国不同水蚀类型区土壤侵蚀经济损失对比(价值单位:元/hm2)Table 3?Econom ic damage resulting from so il erosion in different kinds ofwater erosion area ofChina典型水蚀类型区养分损失土地废弃损失水分损失泥沙损失合计价值%价值%价值%价值%价值%资料来源克拜东部黑土区37380?9%7716?7%10?2%102?2%461100%本文研究结果陇东黄土高原6146?9%1713?1%96?9%4333?1%130100%潘竟虎等4北京市土石山区7

37、364?4%76?3%11?0%3228?3%114100%杨志新等5贵州喀斯特岩溶区4134?6%5547?4%10?9%2017?1%117100%杨洁等2?注:鉴于文献中的研究时间有所不同,为了使之具有可比性,本文将损失价值统一换算为 2000年不变价。从表 3不难看出,由于各地的自然地理条件和侵蚀环境存在显著差异,我国不同水蚀区的土壤侵蚀经济损失具有其特殊性:黄土高原土质松软、地势高、坡度陡,土壤侵蚀强度大,泥沙淤积严重,沟壑广泛发育,导致养分损失、泥沙损失和土地废弃损失都占较大比重,分别占 46?9%、33?1%和 13?1%。西南岩溶地区石灰岩分布广泛,土层浅薄,肥力较低,成土速度

38、慢,表土一旦流失,岩石裸露,植被即失去赖以生存的基础,产生&石漠化 景观,因此,容易造成大量的耕地废弃损失。从表 3也可以看到,在 4个水蚀类型区当中:西南岩溶地区土地废弃损失比例最高,占该地区经济损失总量的近一半左右;东北黑土区尽管地形起伏和缓,土壤侵蚀量不大,但由于黑土地土质肥沃,养分含量高,土壤侵蚀会导致黑土层急剧变薄和养分的大量流失,故而养分损失排在第一位,说明黑土区水土流失最直接、最严重的结果是黑土层急剧变薄、土壤养分流失和肥力减退问题;华北土石山区地处江河中下游,土地肥沃,所以养分损失比例也比较高,加之该地区经济发达,城市密集,又是我国冬小麦、玉米作物的粮仓,该区水土流失的治理对于

39、提高下游地区的生态安全,缓解区域水资源短缺,减轻流域洪涝灾害威胁也都具有极其重要的意义。6?结论本文以克拜东部黑土区为例,在 GIS技术支持下,依据环境经济学原理,利用 2005年的2144?自?然?资?源?学?报24卷坡面侵蚀和沟蚀数据,对该典型区的土壤侵蚀直接经济损失进行了定量估算。在此基础上,将黑土区土壤侵蚀经济损失与西北黄土高原地区、北方土石山区、西南岩溶区进行了对比分析,初步得出以下结论:(1)土壤侵蚀的危害是多方面的,除本文所谈到的养分损失、水分损失、土地废弃和泥沙损失外,还包括粮食产量下降、河道通航能力降低、引用水质恶化、洪涝灾害加剧等其他方面,由于影响因素复杂、数据难以获取等原

40、因,本文不能一一估算;另外,采用廉价的薪材价格计算黑土层千百年来形成的有机质损失难免使得估算结果偏低。因此,本文的研究结果只能代表研究区土壤侵蚀经济损失的最低估计值。(2)对于经济上以农业为主体、战略上作为我国商品粮基地的黑土区而言,土壤侵蚀问题构成了制约该地区社会经济持续发展的瓶颈因素。今后该地区的水土流失治理应采取有效的投资计划,将土壤侵蚀造成的经济损失纳入国民经济核算体系,进一步强化政府部门和当地群众的生态保护意识。(3)我国不同水蚀类型区的土壤侵蚀经济损失具有其特殊性。黑土区单位面积土壤侵蚀经济损失是我国其他水蚀类型区的 3 4倍,说明黑土区水土流失最直接、最严重的结果是黑土层急剧变薄

41、、土壤养分流失和肥力减退问题。在其他水蚀类型区当中,泥沙损失最高的是西北黄土高原地区,占该地区经济损失总量的 33?1%,显然是由于黄土高原地区侵蚀强度大、侵蚀量高、泥沙淤积严重造成的;土地废弃损失比例最高的是西南岩溶地区,由土地石漠化引起的和耕地废弃损失占该地区经济损失总量的近一半左右,说明该地区由水土流失引起的地表裸岩面积增加、土地石漠化和耕地废弃问题尤为值得关注。参考文献(References):1?P i mentel D,Harvey C,Resosudar mo P,et al.Environmental and econom ic costs of soil erosion an

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