土壤侵蚀作为全球性的主要环境问题之一,严重制约了社会经济与生态环境的协调发展。黄河流域内蒙古河段的十大孔兑地区属于典型的生态脆弱区,水土流失严重,泥沙淤积等灾害频繁,对黄河的生态安全构成巨大威胁。在实施黄河流域生态保护和高质量发展的国家战略过程中,将十大孔兑综合治理列为生态治理重点工程,对减少黄河泥沙、促进区域经济发展及构筑我国北方生态安全屏障具有重大意义。本研究选取十大孔兑典型流域——西柳沟流域作为研究区域,开展土壤侵蚀现状调查;基于时序分析、模型计算及地理探测器等方法,分析植被、土地利用类型、流域水沙变化特征,阐明流域水沙对植被及土地利用变化的响应关系;基于修正土壤侵蚀模型(RUSLE)计算流域土壤侵蚀强度,分析流域1981-2022年不同时段土壤侵蚀强度时空分异规律及主控因素;对流域未来土壤侵蚀强度进行预测及评估,分析未来土壤侵蚀强度变化并提出相应的防治建议。研究结果可为内蒙古十大孔兑地区水土流失治理、生态文明建设提供依据。得到的主要结论如下: (1)查清了西柳沟流域的土壤侵蚀现状、特征及存在的问题。流域内上游黄土高原丘陵区沟蚀严重,中游库布齐沙漠地区风蚀严重,下游平原区侵蚀状况良好。现有水土保持措施以植物措施和工程措施为主,形式单一且未能发挥理想效果。调查单元平均土壤侵蚀强度为934.76t·km-2·a-1,其中上游丘陵区土壤侵蚀强度较高,下游平原区土壤侵蚀强度最低。基于调查数据的土壤侵蚀强度计算结果与基于公共资料的计算结果相关性较好,但整体高于基于公共资料的计算结果。 (2)分析了流域内植被、土地利用类型和水沙变化特征,明确了植被覆盖度、土地利用类型变化对流域水沙的影响。1981-2020年西柳沟流域平均植被覆盖度为52.23%,无显著改善趋势,不同级别植被覆盖度形成的斑块呈破碎化及复杂化趋势。土地利用类型以草地为主,面积占比达76.60%,其次为裸地(13.54%)和耕地(9.49%)。土地利用类型的转变主要为耕地和裸地向草地转变。流域平均年径流量和输沙量分别为2671.06万m3和428.46万t,变化趋势均为显著下降,突变年份分别为1998年和1997年。流域年径流量及输沙量受草地、裸地和硬化地表斑块格局影响较大,受不同级别植被覆盖度分布格局影响相对较小;草地和硬化地表斑块的连通性和复杂度的增加与径流量和输沙量呈负相关关系,而裸地与之呈正相关关系。 (3)分析了流域内1981-2022年土壤侵蚀时空分异规律,阐明了影响土壤侵蚀时空格局的主控因素。西柳沟流域侵蚀强度以中游最高,上游其次,下游最低,对应的土壤侵蚀强度为3335.56、2715.27、及460.98t·km-2·a-1,微度、轻度、中度、强度、极强烈和剧烈侵蚀的占比分别为55.34、3.15、19.65、12.77、7.80和1.29%,水土流失面积占比44.66%。1981-1990年、1991-2000年、2001-2010年和2011-2022年的平均侵蚀强度分别为2818.02、2692.10、2309.41和2883.31t·km-2·a-1。流域内76.00%的区域内侵蚀强度呈上升趋势,集中分布于流域中游和上游中部地区,19.34%区域呈下降趋势,主要分布于流域上游北部。土壤侵蚀主控因子为地形和植被,对应的解释度分别达到19.52%和12.42%。 (4)预估了未来土壤侵蚀强度,分析了土壤侵蚀潜在风险并提出了防治建议。2030、2040和2050年的侵蚀强度分别为3090.38、2279.10、2564.46t·km-2·a-1,水土流失量分别为372.18、273.45和308.11万t,时间上呈先降低后升高趋势。未来约4.60%的区域存在土壤侵蚀强度增加的风险,主要集中于流域上游东南部地区和中游库布齐沙区;4.31%区域内未来的土壤侵蚀风险下降,主要集中于流域内的两个矿区村镇(石山子村和高头窑)。当地应加强水土保持监测和机理研究,增加水土保持投入,完善水土保持措施布设。