水是生命之源，土是生存之本。水土流失对农业生产、生态安全、防洪安全及水质安全有着重要影响，是我国的主要环境问题之一^[1]。近年来，经济发展迅猛，对生态环境产生了强烈的冲击，水土流失是其中之一。经过几十年的发展，广东省水土保持工作获得了较大的进展，但全省范围特别是粤西山丘区不同类型的水土流失危害依然频发，水土流失防治任务仍然艰巨^[2]，在此背景下研究粤西易发且潜在危险较大的山丘区水土流失动态变化意义重大。

均墟河小流域位于粤西高州市北部低山丘陵区，属广东省级水土流失重点治理区，水土保持区划上属岭南西部山地丘陵土壤保持防灾减灾区，区域内水土流失在粤西山地丘陵区具有一定的典型性和代表性。笔者基于“3S”技术，分别以2017年高分一号和2021年资源一号遥感影像为基础数据，基于修正的中国土壤流失方程(revised Chinese soil loss equation, RCSLE)，分析并计算小流域内水土流失单因子，进而计算2017年和2021年流域内的土壤侵蚀模数，利用区域平均土壤侵蚀模数和高强度侵蚀结构指数，确定小流域水土流失落地图斑，并通过差值方法分析其土壤侵蚀强度时空变化，对均墟河小流域不同时期的水土流失动态变化进行研究，并通过分析与评价得出影响流域内水土流失的主要因素，同时有针对性的提出相关的防治建议，旨在为小流域水土流失综合防治提供参考^[3]，为粤西低山丘陵区水土流失治理提供数据和技术支撑。

均墟河小流域位于茂名市高州市北部，北邻信宜市，涉及东安、长坡、坪山和深镇等4个镇区，面积约155.67 km²，包括高州水库、良德水库大部分区域，水域面积约22.68 km²。小流域属低山丘陵区，地面现状高程在24~828 m之间(1985国家高程系)，北部高、南部低，土壤类型以赤红壤为主，易风化，抗蚀性弱，植被主要为亚热带常绿阔叶林，以人工种植的乔木、灌木为主，林草植被覆盖率约68%，气候类型为南亚热带季风气候，夏长冬短，气候温和，雨量多而集中，年均降雨量在1 800~2 300 mm之间，多年平均降雨量由西南向东北递增，年平均气温22.6 ℃。

均墟河小流域1 ∶5万DEM数据(通过国家基础地理信息全国空间数据库下载)；高分一号影像数据(2017年3月，通过自广东高分中心下载)见图 1，资源一号卫星数据(2021年4月，通过中国资源卫星应用中心购置)见图 2；降雨数据通过高州、信宜市1990—2021年雨量站观测数据获取，土壤数据采用现场采样获取，降雨及土壤点状数据在ArcGIS通过线性插值获取面状栅格数据；植被覆盖与生物措施因子利用影像计算(归一化植被指数(normalized differential vegetation index, NDVI)获取，水土保持措施数据通过遥感影像、现场调查并结合土地利用数据获取。

图 1(Fig. 1)

图 1 均墟河小流域2017年遥感影像 Fig. 1 Remote sensing image of Junxu River small watershed in 2017

图 2(Fig. 2)

图 2 均墟河小流域2021年遥感影像 Fig. 2 Remote sensing image of Junxu River small watershed in 2021

搜集均墟河小流域遥感影像并进行处理，用于解译土地利用和水土保持措施；对搜集到的遥感影像进行辐射定标、辐射校正、大气校正，同时进行图像增强、融合、镶嵌、裁剪等预处理^[4]；同时收集2014年1月—2016年12月和2018年1月—2020年12月每年24个半月MODIS NDVI数据，并对其进行投影转换、空值确认与去除等影像预处理。

1) 提取2期小流域归一化植被指数，计算植被覆盖与生物措施因子(B)；2)基于高分辨率卫星遥感影像并结合现场调查成果，解译小流域土地利用现状、水土保持措施数据，计算工程措施因子(E)和耕作措施因子(T)^[5]；3)基于数字地形图(digital line graphic)提取等高线、高程点数据，通过三维空间分析，生成DEM并计算坡长因子(L)和坡度因子(S)；4)搜集小流域及附近雨量站日均降雨数据，根据威斯奇迈尔降水侵蚀力计算公式，计算单个雨量站的降雨侵蚀力因子(R)，再通过线性插值，得到研究区降雨侵蚀力因子(R)^[6]；5)根据现场调查以及收集的观测资料和水土保持情况普查中的土壤可蚀性计算方法，通过更新得到土壤可蚀性因子(K)^[7]。

结合小流域外业调查情况，经分析，影响小流域水土流失主要因素有地形地貌、降雨、土壤、水土保持措施、土地耕作方式等^[8]，考虑各个因素的不同重要性以及研究区实际情况，在大量外业调查和内业整理已有资料的基础上，本次土壤侵蚀计算采用RCSLE：

式中：A为土壤侵蚀模数，t/(hm²·a)；R为降雨侵蚀力因子，MJ·mm/(hm²·h·a)；K为土壤可蚀性因子，t·hm²·h/(hm²·MJ·mm)；L为坡长因子，量纲为1；S为坡度因子，量纲为1；B为植被覆盖与生物措施因子，量纲为1；E为工程措施因子，量纲为1；T为耕作措施因子，量纲为1^[9]；M为为修正系数，量纲为1，依据土地利用现状、水土保持措施、地形地貌以及外业调查数据等采取不同修正系数。

利用ArcGIS的空间分析功能，将RUSLE的8个因子图层进行栅格计算，获得以栅格像元为单元的土壤侵蚀模数，根据土壤侵蚀分类分级标准，重分类后得到小流域土壤侵蚀强度分布数据^[10]。

水土流失落地图斑指以区域内土地利用现状地块为单元，通过计算地块平均土壤侵蚀模数和高强度指数(地块内强烈及以上高强度侵蚀面积占地块内水力侵蚀面积之比)，计算出的土壤侵蚀强度为轻度及其以上的矢量化图斑^[11]；将地块按平均土壤侵蚀模数从大到小排序，依次累计地块面积；当累计的地块面积与区域内各地块基于栅格数据计算的侵蚀面积相对误差小于0.5%时，对应所有地块为初选的水土流失落地图斑(N_蚀k)，其余地块为非水土流失落地图斑(N_非k)；累计已按地块平均模数降序排列的N_蚀k地块面积，当各强度等级水土流失落地图斑累计面积与区域内基于栅格数据计算的侵蚀强度等级面积相对误差小于1%时，逐级判定N_蚀k的侵蚀强度，N_非k均为微度。将初步确定的每类土地利用的水土流失落地图斑N_蚀k地块合并为N_蚀，对应累计面积为SN_蚀；然后将SN_蚀与区域内基于栅格统计的侵蚀面积对比，依次在N_非k中挑选水土流失比例≥10%，且高强度指数≥0.167的地块，当其相对误差小于1%时，将挑选的地块作为水土流失落地图斑N_蚀非高，如果相对误差仍未小于1%，则将所有未选中的地块按土壤侵蚀模数降序依次累计达到目标值，将挑选的地块作为水土流失落地图斑N_蚀非低，最终确定的水土流失落地图斑为N_蚀+N_蚀非高+N_蚀非低。

文中水土流失现状以水土流失落地图斑形式展现，利用均墟河小流域2017和2021年的土壤侵蚀计算成果和现状土地利用数据，通过水利部水土保持监测中心开发的“水土流失图斑与判断软件”，计算并确定2期水土流失落地图斑，得到2期均墟河小流域水土流失落地图斑空间分布图。

根据2期小流域水土流失现状、类型及空间分布等特点以及区域国土空间规划，对流域内不同地区、不同程度及类型的水土流失采取差别化防治思路，针对不同水土流失治理区，有针对性的布设相关水土保持防治措施(图 3)。

图 3(Fig. 3)

B: biological-control factor; T: tillage measure factor; E: engineering measure factor; R: rainfall erosion factor; K: soil erodibility factor; L: slope length factor; S: slope factor. 图 3 均墟河小流域水土流失动态变化研究技术路线 Fig. 3 Technical roadmap for dynamic change of soil and water loss in Junxu River small watershed

基于RCSLE模型，对水土流失单因子进行叠加相乘，得到小流域土壤侵蚀模数，分类后得到土壤侵蚀强度分布图^[12]，进行图斑落地计算后，分别得到2017和2021年水土流失现状图(图 4和5)。

图 4(Fig. 4)

图 4 均墟河小流域2017年水土流失现状 Fig. 4 Current situation of soil and water loss in Junxu River small watershed in 2017

图 5(Fig. 5)

图 5 均墟河小流域2021年水土流失现状 Fig. 5 Current situation of soil and water loss in Junxu River in small watershed in 2021

由表 1及图 4可见，2017年均墟河小流域水土流失主要为自然侵蚀、生产建设项目和坡耕地侵蚀，面积约55.72 km²，占流域面积的35.70%；其中自然侵蚀面积约20.79 km²，占流域面积的13.36%，占侵蚀面积的37.31%；坡耕地侵蚀面积约34.79 km²，占流域面积的22.35%，占侵蚀面积的62.44%；自然侵蚀以轻度、中度侵蚀为主，主要分布在高州水库东侧低山丘陵地带以及北部、东部低山丘陵区；流域内土壤侵蚀以坡耕地为主，侵蚀程度上以中度、强烈侵蚀为主，村镇周边农林开发建设活动密集，坡耕地广泛分布，集中分布于北部、东部水源条件相对较好的低山丘陵区。

表 1(Tab. 1)

表 1 均墟河小流域2017—2021年水土流失动态变化 Tab. 1 Dynamic changes of soil and water loss in Junxu River small watershed (2017—2021) 侵蚀类型及等级 Erosion type and grade 2017年水土流失 Soil and water loss in 2017 2021年水土流失 Soil and water loss in 2021 水土流失变化 Soil and water loss change 面积 Area/km2 占流域面积比例 Proportion of basin/% 占侵蚀面积比例 Proportion of erosion area/% 面积 Area/km2 占流域面积比例 Proportion of basin/% 占侵蚀面积比例 Proportion of erosion area/% 面积变化 Area change/km2 占流域面积变化比例 Proportion of change in watershed area/% 自然-轻度 Natural erosion-mild 9.34 6.00 16.76 11.39 7.32 36.09 +2.05 +1.32 自然-中度 Natural erosion-moderate 9.89 6.35 17.75 3.56 2.29 11.29 -6.33 -4.06 自然-强烈 Natural erosion-strong 1.56 1.00 2.80 0.49 0.31 1.53 -1.07 -0.69 自然侵蚀-小计 Natural erosion-subtotal 20.79 13.36 37.31 15.44 9.92 48.92 -5.35 -3.44 坡耕地-轻度 Sloping farmland-mild 4.51 2.9 8.09 10.79 6.93 34.17 +6.28 +4.03 坡耕地-中度 Sloping farmland-moderate 13.03 8.37 23.38 2.43 1.56 7.69 -10.60 -6.81 坡耕地-强烈 Sloping farmland-strong 14.56 9.35 26.13 2.32 1.49 7.35 -12.24 -7.86 坡耕地-极强烈 Sloping farmland-super strong 1.59 1.02 2.85 0.41 0.26 1.28 -1.18 -0.76 坡耕地-剧烈 Sloping farmland-severe 1.10 0.71 1.97 0.18 0.12 0.59 -0.92 -0.59 坡耕地-小计 Sloping farmland-subtotal 34.79 22.35 62.44 16.13 10.36 51.08 -18.66 -11.99 生产建设项目 Construction project 0.14 0.09 0.25 0.18 0.12 0.59 +0.04 +0.03 合计Total 55.72 35.70 100.00 31.75 20.28 100.00 -23.97 -15.42 注：“+”表示面积或比例的增加；“-”表示面积或比例的减少。Notes: “+” indicates the increase of area or proportion; and “-” indicates a reduction in area or proportion.

表 1 均墟河小流域2017—2021年水土流失动态变化 Tab. 1 Dynamic changes of soil and water loss in Junxu River small watershed (2017—2021)

由表 1及图 5可见，2021年均墟河小流域水土流失面积约31.75 km²，占流域面积的20.28%。其中自然侵蚀面积约15.44 km²，占流域面积的9.92%，占侵蚀面积的48.92%；坡耕地侵蚀面积约16.13 km²，占流域面积的10.36%，占侵蚀面积的50.80%；相比2017年，流域内水土流失面积及强度“双下降”，自然侵蚀和坡耕地面积均有不同程度的减少；自然侵蚀以轻度为主，占总侵蚀面积的比例约36.09%，主要分布在北部低山丘陵区，东部及高州水库周边也有零星分布；流域内坡耕地侵蚀以轻度为主，相比2017年，坡耕地侵蚀下降幅度较大，现存坡耕地集中分布于流域北部、东部低山丘陵区。

综上，相比2017年，侵蚀面积方面，2021年均墟河小流域水土流失面积大幅减少，降幅约43.02%；侵蚀类型方面，坡耕地侵蚀降幅最大，高达53.63%，其中中度、强烈侵蚀降幅分别高达81.35%和84.06%，而轻度侵蚀有所增加，增加了约1.4倍，坡耕地侵蚀得到较好改善，中度以上侵蚀大幅下降，侵蚀程度也有所减轻。自然侵蚀面积下降幅度也较大，降幅达25.73%，此外中度以上侵蚀面积也大幅减少。从现状水土流失的分布空间上看，高州水库周边的坡耕地侵蚀、自然侵蚀面积大幅下降，但流域北部、东北部仍有大面积的坡耕地分布区，高州水库库区周边仍存在不同程度的自然水土流失，上述区域是水土流失的重点治理区域。

总体上，经过5年左右的小流域水土流失综合治理及自然生态恢复，虽然区域水土流失面积及程度均有较大改观，取得了一定的治理成效，但各种类型的侵蚀仍广泛存在，亟需结合小流域水土流失类型、空间分布特征，对流域进行分区防治，采取不同的预防、治理及监督管理措施，合理防治流域水土流失。

结合小流域水土流失动态变化特征及发展趋势，近年来流域内自然和坡耕地侵蚀均得到不同程度治理，但流域内北部、东北部仍存在大面积的侵蚀区域，并且流域内土壤侵蚀程度、类型、植被盖度及坡度等差异较大，需结合区域国土空间规划，对水土流失采取差别化治理。

1) 合理划分防治分区，差别化治理。以小流域内不同水土流失地块为基础，结合重要水源地、生态公益林及土地利用现状等资料，结合区域国土空间规划，将流域划分为生态保护区、治理开发区和重点整治区3个类型区^[13]，根据各区特点明确各流域水土流失防治重点与方向，针对流域水土流失状况、经济发展水平的差异，采用差别化的防治思路。其中，生态保护区主要为高州水库、良德水库及周边200 m范围区域，区域现状植被茂密，水土流失轻微，需采取封禁、近库滨水区生物隔离带等措施，实施生态清洁型小流域建设，提高林草植被水源涵养和水土保持能力，控制泥沙及面源污染物，维护饮水安全；治理开发区指流域内库区东侧旱地、园地集中分布区，地貌以丘陵为主，坡耕地广布，土壤侵蚀以坡耕地侵蚀为主，通过建设坡改梯、修建田间道路、田埂等工程措施和实施退耕还林、营造水保林等植物措施相结合治理水土流失；重点整治区主要为流域内村镇周边区域，一般坡度较缓，主要是农业生产、开发建设以及人民居住区，需严格控制各类人为开发活动，实施开发建设项目准入制，规范采石、采矿、取土活动，加强开发建设活动监督管理，实施清洁小流域治理。

2) 加大预防保护措施，促进生态修复。推进高州水库水源地清洁小流域建设，控制水土流失，减轻面源污染；加大生态自然修复和水土保持林、水源涵养林建设的力度，通过建设植被保护带等措施，控制水土流失，减轻面源污染，保护水源水质；对低山、丘陵区植被进行重点保护，适当开展林分改造，尽量减少人为活动；在流域内水库周边加强水源涵养林、水土保持林的建设和保护，严防因植被受到破坏而造成水土流失。

3) 开展水土流失动态监测，实施精准化治理。在流域内高州水库上游设立卡口站，布设水土保持野外调查单元，定点定期对流域水土流失进行监测，同时重点加强监测信息采集的软、硬件环境建设，加强新理论、新技术的研究和运用，提高监测技术水平，结合GIS/RS等技术手段，开展均墟河小流域水土流失动态监测，及时掌握小流域水土流失变化特征、趋势及治理成效，为水土流失精准化治理提供准实时监测数据。

4) 推进坡耕地治理，高质量治理水土流失。5年期间，均墟河小流域内坡耕地侵蚀治理取得了一定成效，但现状坡耕地侵蚀占总侵蚀面积的比例仍高达50.80%；需高质量推进小流域坡耕地治理，合理开发和水土流失防治并重，推进25°以上陡坡地退耕还林，实施保土耕作、缓坡地修建梯田、采取条带状和保留种植带间的植被等水土保持措施，避免“剃光头”式的植被毁坏和全垦整地。

1) 基于2017和2021年国产高分辨率卫星遥感影像，利用GIS和RS技术，依据修正的RCSLE模型，计算2017、2021年均墟河小流域现状水土流失，2期水土流失总面积分别为55.72和31.75 km²，分别占流域面积的35.70%和20.28%，自然侵蚀和坡耕地侵蚀在2期计算结果中均超过99%。

2) 5年期间，经过流域水土流失综合治理和生态修复，水土流失面积减少23.97 km²，减少比例约43.02%。其中坡耕地侵蚀和自然侵蚀面积减少为分别为18.66和5.35 km²，降幅为53.63%和25.73%。侵蚀面积减少区域主要分布在高州水库周边，但小流域北部、东北部仍有大面积各类型侵蚀分布，是小流域治理水土流失的重点区域。

3) 虽然近年来小流域水土流失治理取得一定成效，但水土流失面积仍高达20.28%，治理任重道远。在分析2期水土流失现状基础上，通过对比2期土壤侵蚀强度及其空间分布特征，结合区域国土空间规划，提出了采取差别化水土流失防治方略：根据不同水土流失类型区特点，明确流域内水土流失防治重点与方向，针对小流域水土流失空间分布、国土空间规划及经济发展水平的差异性，采用差别化的治理的思路；同时提出了加大预防力度、促进自然生态修复，开展水土流失动态监测、精准化治理，以及推进坡耕地治理、高质量防治水土流失等防治方略。研究成果可为粤西小流域水土流失防治提供数据和技术支撑。