黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃區(qū)水土流失特征與防治對策

李晶晶, 蘇鵬飛, 張建國

(黃河流域水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心, 陜西 西安 710021)

黨中央、國務(wù)院高度重視生態(tài)文明建設(shè)。2020年10月，中共中央、國務(wù)院印發(fā)《黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃綱要》，指導(dǎo)當(dāng)前和今后一個時期黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展。做好黃河流域的水土保持工作是黃河流域生態(tài)保護的主要內(nèi)容和治理的根本措施，也是黃河高質(zhì)量發(fā)展的基本保障[1-2]。

及時準(zhǔn)確把握水土流失狀況是今后開展水土流失防治、生態(tài)環(huán)境保護和流域高質(zhì)量發(fā)展項目的重要決策依據(jù)。目前，關(guān)于黃河流域水土流失狀況及治理的研究多集中在黃河源區(qū)、黃土高原地區(qū)、多沙粗沙區(qū)或重點支流等區(qū)域[3-6]，且大多數(shù)研究時間節(jié)點較早，不能反映黃河流域水土流失現(xiàn)有狀況[7-8]。進入新發(fā)展階段，面對“黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展國家戰(zhàn)略”的現(xiàn)實需求和黃河大保護、大治理的客觀要求，研究分析黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃區(qū)(以下簡稱“規(guī)劃區(qū)”)宏觀區(qū)域尺度的水土流失現(xiàn)狀對新時期黃河流域生態(tài)建設(shè)的高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。因此，本文基于2020年全國水土流失動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析規(guī)劃區(qū)水土流失現(xiàn)狀、特征，并提出規(guī)劃區(qū)水土流失治理措施，以期為該區(qū)域水土流失綜合防治和生態(tài)環(huán)境高質(zhì)量發(fā)展提供科學(xué)參考。

1 規(guī)劃區(qū)范圍

根據(jù)《黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃綱要》確定的規(guī)劃區(qū)范圍為黃河流經(jīng)的青海、四川、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古、陜西、山西、河南、山東9省區(qū)的451個縣級行政區(qū)，監(jiān)測面積為1.33×106km2(根據(jù)民政部2018年3月公布的中國行政區(qū)劃數(shù)據(jù)統(tǒng)計)。規(guī)劃區(qū)具體范圍見圖1。

規(guī)劃區(qū)范圍與黃河流域均是黃河干支流流經(jīng)省區(qū)的相關(guān)區(qū)域，不同的是，規(guī)劃區(qū)范圍包含了黃河干支流流經(jīng)省區(qū)涉及的所有縣級行政區(qū)的完整縣域，黃河流域是以流域界為界限劃定的區(qū)域范圍，流域邊界處的縣級行政區(qū)為該縣域在黃河流域界內(nèi)的區(qū)域，而非完整縣域。從區(qū)域上講，規(guī)劃區(qū)范圍包含了黃河流域。

圖1 黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃區(qū)范圍

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源及說明

本研究數(shù)據(jù)主要基于2020年全國水土流失動態(tài)監(jiān)測項目成果，通過統(tǒng)計、匯總得到規(guī)劃區(qū)2020年水土流失基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。具體方法為以縣級行政區(qū)為單元，基于當(dāng)年2 m分辨率衛(wèi)星遙感影像，通過基礎(chǔ)資料收集、解譯標(biāo)志建立、遙感解譯及專題信息提取、野外復(fù)核驗證、土壤侵蝕因子計算、土壤侵蝕模數(shù)計算及強度評價等工作，計算獲取當(dāng)年國家級水土流失動態(tài)監(jiān)測和各省區(qū)省級水土流失動態(tài)監(jiān)測土壤侵蝕成果數(shù)據(jù)。在水力侵蝕區(qū)利用中國土壤流失方程CSLE模型，在風(fēng)力侵蝕區(qū)利用風(fēng)力侵蝕模型〔耕地、草(灌)地、沙地(漠)風(fēng)力侵蝕模型〕進行計算。

本文中的水土流失面積特指水力侵蝕面積和風(fēng)力侵蝕面積之和，不包含凍融侵蝕。水土流失強度等級包括輕度、中度、強烈、極強烈和劇烈侵蝕，根據(jù)《土壤侵蝕分類分級標(biāo)準(zhǔn)》SL190-2007判定[9]。根據(jù)水利部水土保持監(jiān)測中心印發(fā)的《2020年度水土流失動態(tài)監(jiān)測技術(shù)指南》，本文中土地利用類型分類包括耕地、園地、林地、草地、建設(shè)用地、交通運輸用地、水域及水利設(shè)施用地、其他土地8個一級類，水田、水澆地、旱地、果園等25個二級類，具體土地利用分類見表3。不同土地利用水土流失發(fā)生比為不同土地利用類型水土流失面積分別占各地類土地總面積的比例。

2.2 研究方法

本文基于2020年土壤侵蝕數(shù)據(jù)，統(tǒng)計、分析規(guī)劃區(qū)水土流失面積、分布、水土流失特點等情況，并結(jié)合規(guī)劃區(qū)內(nèi)不同區(qū)域的稟賦條件和生態(tài)功能定位提出水土流失防治策略。研究數(shù)據(jù)運用Microsoft Excel 2010進行處理與分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 規(guī)劃區(qū)水土流失監(jiān)測結(jié)果

3.1.1 水土流失面積 根據(jù)2020年全國水土流失動態(tài)監(jiān)測成果(表1)，規(guī)劃區(qū)水土流失面積4.53×105km2(不計凍融侵蝕)，占土地總面積的33.97%，高于全國平均值(28.15%)。其中，水力侵蝕面積2.38×105km2，占水土流失總面積的52.57%，風(fēng)力侵蝕面積2.15×105km2，占水土流失總面積比例為47.43%。不同侵蝕強度中，輕度、中度、強烈、極強烈、劇烈侵蝕面積分別為2.97×105，9.20×104，4.23×104，1.60×104，6.30×103km2，分別占水土流失總面積的65.46%，20.29%，9.34%，3.53%，1.38%，土壤侵蝕強度以輕度、中度為主。

3.1.2 水土流失分布 從空間上看，規(guī)劃區(qū)水土流失分布相對集中，其中，風(fēng)力侵蝕主要分布在黃河源高地草原區(qū)和騰格里—陰山北麓沙漠草原風(fēng)沙區(qū)(附圖5，見封3)。

區(qū)域土地面積1.74×105km2，占規(guī)劃區(qū)總土地面積的13.31%，風(fēng)力侵蝕面積1.47×105km2，占規(guī)劃區(qū)風(fēng)力侵蝕總面積比例達61.69%；水力侵蝕主要分布在黃河中游多沙區(qū)和湟水洮河黃土丘陵區(qū)，區(qū)域土地面積1.89×105km2，占規(guī)劃區(qū)總土地面積的14.47%，水力侵蝕面積9.64×104km2，占規(guī)劃區(qū)水力侵蝕總面積比例達40.45%。從不同侵蝕強度等級來看，水土流失分布集中區(qū)強烈及以上強度等級水土流失面積4.98×104km2，占規(guī)劃區(qū)強烈及以上強度等級的77.09%(詳見表2)。

表1 2020年規(guī)劃區(qū)水土流失面積及比例

表2 不同水土流失集中區(qū)水土流失面積及比例

從土地利用類型一級類來看(表3)，規(guī)劃區(qū)水土流失主要分布在草地、林地和耕地上，草地水土流失面積21.63×104km2，占水土流失面積的47.72%，林地和耕地水土流失面積占比分別為20.59%和17.87%。從侵蝕強度等級來看，中度侵蝕、強烈侵蝕分布地類相似，主要分布在草地和其他土地類型，分別占規(guī)劃區(qū)中度和強烈侵蝕面積的比例為60.21%和69.03%；極強烈和劇烈侵蝕主要分布在耕地和其他土地，分別占其相應(yīng)侵蝕等級總面積的62.50%和88.88%。

進一步分析土地利用類型二級類可知(表3)，規(guī)劃區(qū)水土流失主要分布在天然牧草地、其他草地、旱地、有林地、灌木林地和沙地上，分別占水土流失面積的29.96%，17.66%，12.22%，10.35%，9.36%和9.01%。從侵蝕強度等級來看，極強烈和劇烈侵蝕主要集中在沙地、旱地(6°以上)、其他草地、陡坡林地和裸土地等地類。

表3 黃河流域規(guī)劃區(qū)不同土地利用類型水土流失面積

3.1.3 不同土地利用水土流失發(fā)生比 按照不同土地利用類型二級類水土流失發(fā)生機制及圖2中水土流失發(fā)生比變化趨勢，結(jié)合全國水土流失動態(tài)變化監(jiān)測成果，將規(guī)劃區(qū)水土流失比例50%以上地類定義為極易發(fā)生水土流失地類，30%～50%定義為易發(fā)生水土流失地類，10%～30%定義為易發(fā)生水土流失地類，10%以下為難發(fā)生水土流失地類。

從不同土地利用類型(二級類)水土流失發(fā)生比例來看(圖2)，沙地、人為水土流失地塊、茶園、裸土地發(fā)生水土流失的比例分別為88.45%，71.90%，61.48%，57.37%，均高于50%，為極易發(fā)生水土流失地類；旱地、天然牧草地、農(nóng)村道路、其他林地、鹽堿地、其他草地等發(fā)生水土流失的比例分別為44.53%，40.73%，38.19%，38.05%，37.77%，32.00%，均高于30%，為易發(fā)生水土流失地類；有林地、水澆地、灌木林地、其他園地、果園、人工牧草地等發(fā)生水土流失的比例分別為29.84%，28.16%，27.81%，22.77%，20.88%，14.71%，均高于10%，為不易發(fā)生水土流失地類；裸巖石礫地、農(nóng)村建設(shè)用地、其他建設(shè)用地、其他交通用地、城鎮(zhèn)建設(shè)用地等發(fā)生水土流失的比例均低于10%，水田、河湖庫塘、沼澤地和冰川及永久積雪等無水土流失狀況發(fā)生，均為難發(fā)生水土流失地類。

注：土地利用類型編號代表的含義1為沙地； 2為人為水土流失地塊； 3為茶園； 4為裸土地； 5為旱地； 6為天然牧草地； 7為農(nóng)村道路； 8為其他林地； 9為鹽堿地； 10為其他草地； 11為有林地； 12為水澆地； 13為灌木林地； 14為其他園地； 15為果園； 16為人工牧草地； 17為裸巖石礫地； 18為農(nóng)村建設(shè)用地； 19為其他建設(shè)用地； 20為其他交通用地； 21為城鎮(zhèn)建設(shè)用地； 22水田； 23為河湖庫塘； 24為沼澤地； 25為冰川及永久積雪。

3.2 規(guī)劃區(qū)水土流失特點分析

規(guī)劃區(qū)絕大部分地區(qū)為我國資源型缺水問題突出的中西部地區(qū)，受獨特氣候和地理特性的影響，水土流失問題是其面臨的重大環(huán)境問題之一，嚴(yán)重的水土流失惡化了生態(tài)環(huán)境、破壞了土地資源、增加了河流泥沙，加劇了貧困，制約了該地區(qū)可持續(xù)發(fā)展。根據(jù)2020年規(guī)劃區(qū)水土流失動態(tài)監(jiān)測成果，水土流失狀況主要存在以下特點：

(1) 水土流失面積比例較大。根據(jù)2020年水土流失動態(tài)監(jiān)測成果，規(guī)劃區(qū)水土流失面積為4.53×105km2，占規(guī)劃區(qū)水土流失面積的33.97%，高于全國平均值(28.15%)。其中，黃河流域黃土高原地區(qū)水土流失面積為2.34×105km2，占規(guī)劃區(qū)水土流失面積的51.69%，水土流失比例(36.57%)又高于規(guī)劃區(qū)平均水平(33.97%)，仍是中國水土流失最嚴(yán)重的地區(qū)。規(guī)劃區(qū)水土流失量大面廣、生態(tài)環(huán)境脆弱、流域生態(tài)屏障功能不強的局面沒有根本改變。

(2) 水土流失區(qū)域分布相對集中。規(guī)劃區(qū)水土流失主要分布在騰格里—陰山北麓沙漠草原風(fēng)沙區(qū)、黃河中游多沙區(qū)、湟水洮河黃土丘陵區(qū)和黃河源高地草原區(qū)，這些區(qū)域面積占規(guī)劃區(qū)總面積的1/4，而水土流失面積高達1/2多，尤其黃河中游多沙區(qū)，是黃土高原地區(qū)水土流失主要區(qū)域，也是導(dǎo)致黃河下游河道持續(xù)淤積抬高的根源，該區(qū)域面積2.12×105km2，占黃土高原地區(qū)總面積的1/3，而多年平均輸沙量卻占同期輸入黃河泥沙量的87.5%[10]，其強烈及以上土壤侵蝕占黃土高原地區(qū)強烈及以上水土流失總面積的49.62%，是黃土高原地區(qū)強烈侵蝕的中心。目前，該區(qū)域內(nèi)的多沙粗沙區(qū)和粗泥沙集中來源區(qū)仍有4.27×104，9.90×103km2的水土流失面積亟待治理，是規(guī)劃區(qū)水土流失治理中難度最大、最難啃得硬骨頭[11]。

(3) 土壤侵蝕類型多樣。規(guī)劃區(qū)內(nèi)土壤侵蝕類型涵蓋了水力侵蝕、風(fēng)力侵蝕、凍融侵蝕和重力侵蝕，侵蝕類型多樣，且相互交織，共同作用。其中，位于黃土高原地區(qū)的黃河中游多沙區(qū)和湟水洮河黃土丘陵區(qū)，由于特殊的地形、地貌、土壤及氣候等條件，是規(guī)劃區(qū)內(nèi)水力侵蝕最為嚴(yán)重的區(qū)域，坡面侵蝕和溝道侵蝕并存，強烈的水土流失，造成地形支離破碎、千溝萬壑，依據(jù)第一次全國水利普查公報，西北黃土高原區(qū)侵蝕溝道累計6.60×105多條。騰格里—陰山北麓沙漠草原風(fēng)沙區(qū)是規(guī)劃區(qū)風(fēng)力侵蝕最為嚴(yán)重的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)氣候干燥，多大風(fēng)天氣，水資源貧乏，風(fēng)蝕沙化土地比重高，以典型沙漠分布為主。在黃土高原北部長城沿線一帶是水蝕風(fēng)蝕交錯分布特殊地區(qū)，由于其獨特的環(huán)境背景和土壤侵蝕過程，生態(tài)環(huán)境極為脆弱；規(guī)劃區(qū)內(nèi)凍融侵蝕面積較少，主要分布于黃河上游青海省東部，由于該地區(qū)地勢較高、氣溫較低，凍土反復(fù)凍結(jié)和融化導(dǎo)致凍融侵蝕比較活躍。

(4) 高侵蝕強度面積較大。根據(jù)2020年水土流失動態(tài)監(jiān)測成果，規(guī)劃區(qū)強烈及以上等級水土流失面積為6.46×104km2，占水土流失總面積的14.26%，水力侵蝕強烈及以上等級水土流失面積比例為14.10%，高于全國平均值11.16%，其中，黃河流域黃土高原地區(qū)強烈及以上等級占水土流失總面積的51.07%，侵蝕模數(shù)大于5 000 t/(km2·a)的強烈以上水蝕面積是3.41×104km2，占規(guī)劃區(qū)同類面積的51.65%；侵蝕模數(shù)大于8 000 t/(km2·a)的極強度以上水蝕面積為1.75×104km2，占規(guī)劃區(qū)同類面積的17.5%；侵蝕模數(shù)大于15 000 t/(km2·a)的劇烈水蝕面積為250 km2，占規(guī)劃區(qū)同類面積的9.62%，強烈及以上等級占水土流失面積比例遠高于全國平均水平。

(5) 沙地、旱地(6°以上)、天然牧草地和其他草地為水土流失重點發(fā)生地類。土地利用類型與水土流失發(fā)展密切相關(guān)[12]，2020年度規(guī)劃區(qū)水土流失主要集中在草地、林地和耕地，分別占水土流失總面積的47.72%，20.59%和17.87%。進一步分析不同土地利用類型(二級類)水土流失面積占規(guī)劃區(qū)水土流失總面積的比例發(fā)現(xiàn)，大于8%的二級類土地利用類型分別為旱地、有林地、灌木林地、天然牧草地、其他草地、沙地等，結(jié)合水土流失發(fā)生的難易程度(圖2)，確定規(guī)劃區(qū)內(nèi)水土流失重點發(fā)生地類分別為旱地、天然牧草地、其他草地和沙地。其中，6°以上的旱地面積為3.45×104km2，占不同坡度等級耕地總面積比例為21.89%，產(chǎn)生水土流失面積為2.61×104km2，占不同坡度等級耕地水土流失面積的41.90%，占6°以上旱地面積的75.73%，屬極易產(chǎn)生水土流失地類，因此，確定6°以上旱地為旱地中的重點關(guān)注類型。

3.3 規(guī)劃區(qū)水土流失綜合防治對策

新時期，黨的十九大對生態(tài)文明建設(shè)和水土保持工作提出了新的更高要求，滿足黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展重大國家戰(zhàn)略目標(biāo)任務(wù)，需要在頂層設(shè)計、工作機制、目標(biāo)提升、理念更新、技術(shù)創(chuàng)新等各方面作出調(diào)整和努力[11]。本文僅針對規(guī)劃區(qū)水土流失狀況、分布特點等，結(jié)合規(guī)劃區(qū)內(nèi)不同區(qū)域的稟賦條件和生態(tài)功能定位，以提高水土保持率，改善黃河水沙關(guān)系，建設(shè)“幸福河”為目標(biāo)，從治理方向和措施的角度提出規(guī)劃區(qū)水土流失防治對策：

(1) 在黃河源區(qū)、三江源、祁連山、子午嶺—六盤山林區(qū)、秦嶺北麓、賀蘭山東麓以及渭河、湟水等重點支流的源頭區(qū)，以退牧還草、退耕還林還草、封育保護、生態(tài)移民等措施為主，充分發(fā)揮大自然的自我修復(fù)能力，加強預(yù)防保護，減少人為擾動，提升水源涵養(yǎng)能力。

(2) 黃土高原以北的風(fēng)沙干旱草原及沙漠區(qū)，以自然恢復(fù)為主，實施退牧還草、輪封輪牧，固定沙丘區(qū)種植灌草，局部流動、半流動沙丘配置沙障，種植灌草，防止沙漠化的繼續(xù)擴張。

(3) 在黃河中游黃土高原地區(qū)，以減少入河入庫泥沙為重點，堅持溝坡兼治，合理布局小流域綜合治理、淤地壩建設(shè)、坡耕地整治、黃土高原塬面保護等水土保持工程，對現(xiàn)有老舊梯田、淤地壩工程進行提檔升級。小流域綜合治理以國家級重點治理區(qū)為重點，優(yōu)先考慮老少邊窮地區(qū)、革命老區(qū)、集中連片、治理積極性高的區(qū)域積極開展山水林田湖草沙綜合治理，合理配置工程、林草、耕作等措施，形成綜合治理體系，維護和增強區(qū)域水土保持功能。淤地壩建設(shè)以黃河中游多沙粗沙區(qū)為重點，粗泥沙集中來源區(qū)為重中之重，以小流域為單元，合理配置大、中、小型淤地壩，充分發(fā)揮壩系及重要淤地壩在防治溝道侵蝕中的作用。坡耕地整治以黃土丘陵溝壑區(qū)、黃土高原溝壑區(qū)為重點，在降雨400 mm以上，坡度5°～15°坡耕地集中分布區(qū)域，大力建設(shè)旱作梯田，并對低標(biāo)準(zhǔn)梯田進行改造，減少坡面侵蝕。黃土高原塬面保護以隴東董志塬、晉西太德塬、陜北洛川塬、關(guān)中渭北臺塬等塬區(qū)為重點實施固溝保塬工程，開展塬面、溝頭、坡面、溝道的綜合治理模式，改善黃河塬面及溝頭侵蝕狀況。

(4) 在下游及黃河三角洲地區(qū)，因灘施策，實施大汶河流域水土流失治理，刁口河流路生態(tài)修復(fù)和保護工程，促進沿線受損生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)，推進黃河口三角洲濕地保護，改善生態(tài)環(huán)境。

4 結(jié) 論

本文在對規(guī)劃區(qū)水土流失面積、分布、水土流失特點等分析的基礎(chǔ)上，提出了新時期黃河流域水土流失防治對策。

(1) 水土流失依然是規(guī)劃區(qū)面臨的主要生態(tài)問題之一。規(guī)劃區(qū)水土流失面積為4.53×105km2，占土地總面積的33.97%，高于全國平均值(28.15%)；沙地、旱地(6°以上)、天然牧草地和其他草地為水土流失重點發(fā)生地類，水土流失呈現(xiàn)面廣量大、分布相對集中、侵蝕類型多樣、高侵蝕強度面積較大等特點。

(2) 精細配置各類措施，推進規(guī)劃區(qū)水土流失綠色發(fā)展。在河源區(qū)和河口三角州區(qū)實施封育保護、自然修復(fù)等預(yù)防保護措施，提升區(qū)域水源涵養(yǎng)能力與生態(tài)質(zhì)量；黃土高原以北的風(fēng)沙干旱草原及沙漠區(qū)，以自然恢復(fù)為主，適當(dāng)施以人工干預(yù)，防止沙漠化的繼續(xù)擴張；在黃河中游黃土高原地區(qū)，科學(xué)推進小流域綜合治理、淤地壩、旱作梯田、固溝保塬等防治措施，減少入黃泥沙；在下游及黃河三角洲地區(qū)，因灘施策，推進黃河口三角洲濕地保護，改善生態(tài)環(huán)境。