赣州市崩岗分布数据主要来源于2015年江西省水土保持规划崩岗调查更新数据成果,包括崩岗点位坐标、面积、形态和稳定程度等信息。

综合分析学者已有的研究成果^[12,14],选取对崩岗侵蚀发育影响较大的10个影响因子(海拔高度、坡度、坡向、坡型、成土母质、土壤类型、降雨侵蚀力、距河流距离、植被覆盖度及土地利用类型)。海拔高度(m)、坡度(0°～90°)、坡向(0°～360°)以及坡型(地表曲率),利用高程数据ASTER GDEM数据通过ArcGIS的空间分析功能提取; 距河流距离(m)因子为崩岗点距其周边河流最短的距离; 土壤类型来源于1:100万中华人民共和国的土壤图,包括红壤、黄壤、紫色土、潮土和石灰土; 成土母质来源于1:250万的中国地质图,包括第四纪红黏土、河湖沉积物、红砂岩、花岗岩、泥质岩、石灰岩、石英岩、紫色页岩; 降雨侵蚀力因子通过中国气象数据共享网(https://data.cma.cn/)获取赣州市及其周边25个气象站点的1986—2015年日降雨量采用章文波等^[15]方法计算获得; 植被覆盖度由2015年Landsat数据提取的NDVI计算获得; 土地利用数据采用2015年1:10万的江西省土地利用数据,来源于地理国情监测云平台(http://www.dsac.cn/)^[16],包括耕地、林地、草地、水域、城镇居民建设用地和未利用地。

灰色关联度研究法通过比较序列(子序列)与参考序列(母序列)之间的曲线相似性来确定比较序列与参考序列之间的相关性^[17]。为同一系统内各影响因素的变量量化提供了标准,并能有效地处理不确定变量之间的相关性,通常包括以下4个步骤:确定分析数列、原始数据变换、计算关联系数、求关联度、排关联序。

根据选取的影响因子:海拔高程、坡型、坡度、坡向、土地利用类型、成土母质、土壤类型、距河流距离、降雨侵蚀力、植被覆盖度以及崩岗侵蚀面积组成数列X_i={X₁,X₂,X₃,X₄,X₅,X₆,X₇,X₈,X₉,X₁₀,X₁₁}(i=1,…,11),其中X₁—X₁₀作为子序列,X₁₁为母序列。选取赣州地区18个县市区作为研究对象,它们组成数列Y_j={赣县,龙南,于都,安远,崇义,大余,定南,会昌,南康,宁都,全南,瑞金,上犹,石城,信丰,兴国,寻乌,章贡}(j=1,…,18)。

部分影响因子是定性数据,需对其进行赋值,其中成图母质共有第四纪红黏土、河湖沉积物、红砂岩、花岗岩、泥质岩、石灰岩、石英岩、紫色页岩8类,分别将它们赋值为1～8; 土壤类型有红壤、黄壤、紫色土、潮土、石灰土5类,分别将它们赋值为1～5; 土地利用类型有耕地、林地、草地、水域、城镇居民建设用地和未利用地6类,分别将它们赋值为1～6。通过ArcGIS空间分析功能将影响因子栅格图的属性值提取到崩岗点图层,然后根据不同的行政区,对数据进行无量纲并计算关联系数,根据关联系数排出关联序。

由表1可知,从崩岗分布数量来看,排在前5位的分别为龙南县、赣县区、于都县、兴国县和石城县,总数达到17 917个,占到总数量的55.34%; 其中龙南县的崩岗数量最多,4 354个,占到总数的13.48%; 剩余各行政区内的崩岗数量较少,均不超过2 500个,占比均在8%以下,其中章贡区最少为42个。从崩岗分布面积来看,排在前5位的分别为赣县区、于都县、兴国县、信丰县和龙南县,总面积为8 951.40 hm²,占总面积的69.63%; 特别是分布在赣县区的崩岗面积最大,为3 860.52 hm²,占总面积的30.03%,剩下的各县(市、区)崩岗面积较少,占比在0.13%～7.65%。从各县(市、区)人口密度来看,除章贡区外,排在前五位的南康区、赣县区、兴国县、信丰县和于都县的崩岗数量为15 096个,占到崩岗总数的45.85%; 面积为8 499.93 hm²,占崩岗总面积的66.12%,人口密度的大小,可能对崩岗侵蚀的发生发育具有一定的贡献性^[4]。从崩岗分布密度来看,排在前五位的分别为龙南县、石城县、于都县、赣县区和上犹县,其中密度最大的为龙南县2.64个/km²,最小的为章贡区0.09个/km²。从崩岗数量空间分布看(图1),崩岗主要分布在赣县、兴国、于都为主的赣州市北部区域,赣州市东部与西部分布较少,总体特点是由北向南减少,由东北向西南先增多再减少。

表1 赣州市各行政区崩岗统计

图1 赣州市各县(市区)崩岗分布

崩岗的面积能直接反映崩岗侵蚀范围的大小,本文选取崩岗面积作为参考变量,其他影响因子作为比较变量,两种变量进行对比分析崩岗侵蚀与各影响因子之间的关联度。

由表2可知,赣州市各县(市、区)的崩岗侵蚀与10个影响因子均存在密切的相关性,但不同县(市、区)的影响因子关联系数还存在一定的差异。赣县区、龙南县、于都县、安远县、大余县、定南县、会昌县、南康区、上犹县、石城县、信丰县和寻乌县12个县区的崩岗侵蚀与10个影响因子的关联系数均在0.9以上,其中平均关联系数排名前3的是石城县、寻乌县和信丰县; 章贡区的关联系数最小,在0.66～0.75,其次崇义县,在0.75～0.82; 其余的县市区均在0.8以上。

安远县崩岗侵蚀影响因子关联度排序前3的为降雨侵蚀力、海拔高度、土壤类型,最小的为坡度; 大余县崩岗侵蚀影响因子关联度排序前3的为降雨侵蚀力、坡型、土地利用类型,最小的为植被覆盖度; 定南县崩岗侵蚀影响因子关联度排序前3的为降雨侵蚀力、海拔高度、成土母质,最小的为土壤类型; 南康县崩岗侵蚀影响因子关联度排序前3的为降雨侵蚀力、坡型、坡度,最小的为海拔高度; 瑞金市崩岗侵蚀影响因子关联度排序前3的为降雨侵蚀力、海拔高度、坡型,最小的为植被覆盖度; 寻乌县崩岗侵蚀影响因子关联度排序前3的为降雨侵蚀力、海拔高度、坡型,最小的为植被覆盖度; 上犹县崩岗侵蚀影响因子关联度排序前3的为降雨侵蚀力、坡型、海拔高度,最小的为植被覆盖度; 信丰县崩岗侵蚀影响因子关联度排序前3的为降雨侵蚀力、海拔高度、坡度,最小的为成土母质; 会昌县崩岗侵蚀影响因子关联度排序前3的为海拔高度、土地利用类型、坡型,最小的为降雨侵蚀力; 兴国县崩岗侵蚀影响因子关联度排序前3的为海拔高度、降雨侵蚀力、坡度,最小的为土壤类型; 赣县区崩岗侵蚀影响因子关联度排序前3的为海拔高度、土地利用类型、坡型,最小的为降雨侵蚀力; 于都县崩岗侵蚀影响因子关联度排序前3的为海拔高度、坡度、坡型,最小的为土壤类型; 崇义县崩岗侵蚀影响因子关联度排序前3的为坡型、海拔高度、降雨侵蚀力,最小的为植被覆盖度; 石城县崩岗侵蚀影响因子关联度排序前3的为坡型、坡度、海拔高度,最小的为土地利用类型; 章贡区崩岗侵蚀影响因子关联度排序前3的为坡型、坡度、成图母质,最小的为土壤类型; 龙南县崩岗侵蚀影响因子关联度排序前3的为坡型、海拔高度、降雨侵蚀力,最小的为植被覆盖度; 宁都县崩岗侵蚀影响因子关联度排序前3的为坡度、坡型、植被覆盖度,最小的为坡向; 全南县崩岗侵蚀影响因子关联度排序前3的为坡度、坡型、土地利用类型,最小的为降雨侵蚀力。

表2 崩岗影响因子灰色关联度分析结果

降雨侵蚀力因子关联度排序为第一位的县(市、区)有8个,除崇义县、宁都县、瑞金市和章贡区的关联系数在0.9以下,其他各县(市、区)均在0.9以上; 海拔高度因子关联度排序为第一位的县(市、区)有4个,除崇义县、宁都县、全南县和章贡区的关联系数在0.9以下,其他各县(市、区)的均在0.9以上; 坡型因子关联度排序为第一位的县(市、区)有4个,坡度因子关联度排序为第一位的县(市、区)有2个。降雨侵蚀力、海拔高度或坡度关联度排名前3的县(市、区)有11个,分别是龙南县、安远县、大余县、定南县、南康区、瑞金市、上犹县、信丰县、兴国县、崇义县以及寻乌县,表明崩岗侵蚀与水力因子及地形因子关联度最大; 赣县区、崇义县、石城县及于都县4县区与地形因子关联度最大; 其余各县(市、区)中与崩岗侵蚀关联度最大的影响因子中也均有地形因子的存在,表明包括海拔高度、坡型曲率、坡度以及坡向的地形因子对崩岗侵蚀的关联性最高,海拔高度会影响到地形地貌的发育,海拔的高低与风化岩体的剥蚀、沉积具有紧密联系,直接影响到风化壳厚度,海拔较低时风化物较深厚,并且受人为不当影响也较多; 坡型上凹形坡中部侵蚀剧烈,易在下部形成堆积,多活动型崩岗; 随着坡度增加土壤侵蚀量也会逐渐增加,而坡向选择上阳坡的崩岗更多,因为光照不同使得气温、土温以及降水蒸发都会不同,形成小气候,造成崩岗侵蚀。