《黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃綱要》規(guī)劃區(qū)水土流失動態(tài)變化研究

白艷萍，李 雷，李 娜

[黃河水土保持天水治理監(jiān)督局(黃河水利委員會 天水水土保持科學(xué)試驗站)，甘肅 天水 741000]

黃土高原嚴(yán)重的水土流失是黃河復(fù)雜難治的癥結(jié)所在，也是《黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃綱要》規(guī)劃區(qū)(以下簡稱“規(guī)劃區(qū)”)面臨的主要生態(tài)問題之一，黃土高原水土流失防治工作關(guān)系我國西北、華北地區(qū)生態(tài)安全和規(guī)劃區(qū)的經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展，具有重要戰(zhàn)略意義。水土流失防治工作應(yīng)結(jié)合區(qū)域水土流失特點，科學(xué)布局、精細配置各類水土保持措施，推進水土流失治理綠色發(fā)展[1]。分析規(guī)劃區(qū)水土流失動態(tài)變化，可為構(gòu)建科學(xué)有效的水土保持措施體系提供依據(jù)，是推動水土流失防治工作以及新時期黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展的重要基礎(chǔ)性工作。

基于規(guī)劃區(qū)的水土流失動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)，采用中國土壤流失方程，統(tǒng)計規(guī)劃區(qū)不同土地利用類型的水土流失狀況，探討規(guī)劃區(qū)水土流失動態(tài)變化，為構(gòu)建黃河流域水土保持措施體系、推動黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展提供數(shù)據(jù)支撐。

1 研究區(qū)概況

依據(jù)《黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃綱要》，規(guī)劃區(qū)包括黃河流經(jīng)的青海、四川、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古、陜西、山西、河南、山東等9省(區(qū))的451個縣級行政區(qū)。規(guī)劃區(qū)東臨海洋、西居內(nèi)陸，地勢西高東低，地形地貌類型差異較大，氣候、降水、蒸發(fā)、光照及無霜期等差異明顯。東南部屬于半濕潤氣候區(qū)，中部屬于半干旱氣候區(qū)，西北部屬于干旱氣候區(qū)，季節(jié)差別大，溫差懸殊。降雨集中在每年6—9月，降水量分布不均，年際變化較大。

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 數(shù)據(jù)獲取

收集規(guī)劃區(qū)1985、1999、2011、2020、2021年的水土流失數(shù)據(jù)。其中，1985、1999和2011年的水土流失數(shù)據(jù)分別來源于全國第一次土壤侵蝕遙感調(diào)查數(shù)據(jù)、全國第二次土壤侵蝕遙感調(diào)查數(shù)據(jù)和第一次全國水利普查數(shù)據(jù)；2020和2021年的水土流失數(shù)據(jù)來源于全國水土流失動態(tài)監(jiān)測項目成果。土地利用類型分為耕地、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種，土地利用類型數(shù)據(jù)采用2 m空間分辨率遙感影像，通過人工解譯方式獲取。

2.2 研究方法

本研究采用中國土壤流失方程CSLE(Chinese Soil Loss Equation)[2]計算土壤侵蝕模數(shù)，計算公式如下

A=R×K×L×S×B×E×T

(1)

式中：A為土壤侵蝕模數(shù)，t/(hm2·a)；R為降雨侵蝕力因子，MJ·mm/(hm2·h·a)；K為土壤可蝕性因子，t·hm2·h/(hm2·MJ·mm)；L、S分別為坡長因子、坡度因子，無量綱；B、E、T分別為植被覆蓋與生物措施因子、工程措施因子、耕作措施因子，無量綱。

其中，R因子基于各站點日降雨量數(shù)據(jù)，通過空間插值得到10 m空間分辨率24個半月降雨侵蝕力柵格數(shù)據(jù)，計算得到24個半月降雨侵蝕力占年降雨侵蝕力比例的柵格數(shù)據(jù)；K因子采用第一次全國水利普查水土保持情況普查成果；L、S因子采用無人機航攝的5 m空間分辨率經(jīng)過填洼處理后的DEM數(shù)據(jù)，通過地形因子計算工具計算得到L、S柵格數(shù)據(jù)，柵格數(shù)據(jù)采用臨近象元值填補0值；B因子基于MODIS NDVI生成24個半月植被覆蓋度，結(jié)合24個半月降雨侵蝕力因子比例和土地利用類型計算得到；E因子依據(jù)工程措施類型進行賦值，無措施區(qū)域E因子賦值為1；T因子參照耕作措施賦值表進行賦值。

各因子圖層統(tǒng)一為10 m分辨率柵格數(shù)據(jù)進行乘積運算，得到每個柵格的土壤侵蝕模數(shù)，依據(jù)《土壤侵蝕分類分級標(biāo)準(zhǔn)》(SL 190—2007)評價每個柵格的土壤侵蝕強度，統(tǒng)計各土壤侵蝕強度水土流失面積，計算得到2020和2021年各土地利用類型的水土流失面積，分析水土流失動態(tài)變化情況。

3 結(jié)果與分析

3.1 水土流失狀況

3.1.1 2021年水土流失狀況

2021年規(guī)劃區(qū)水土流失狀況見表1。規(guī)劃區(qū)國土面積1 334 207.55 km2，2021年水土流失面積448 615.04 km2，占規(guī)劃區(qū)國土面積的33.62%，其中輕度、中度、強烈、極強烈、劇烈侵蝕面積分別為302 699.58、85 433.59、41 248.73、13 925.21、5 307.93 km2，分別占規(guī)劃區(qū)水土流失面積的67.47%、19.04%、9.19%、3.10%、1.18%。水力侵蝕、風(fēng)力侵蝕面積分別為234 983.95、213 631.09 km2，分別占水土流失面積的52.38%、47.62%。2021年規(guī)劃區(qū)土壤侵蝕強度以輕度侵蝕為主，水力侵蝕面積略高于風(fēng)力侵蝕。

3.1.2 不同土地利用類型水土流失狀況

2021年規(guī)劃區(qū)各土地利用類型面積及其水土流失面積見表2。2021年規(guī)劃區(qū)土地利用類型以草地、林地和耕地為主，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、其他土地的面積分別為214 282.17、17 048.91、302 397.59、601 518.93、55 262.69、10 686.16、43 544.30、89 466.80 km2，分別占規(guī)劃區(qū)國土面積的16.06%、1.28%、22.66%、45.08%、4.14%、0.80%、3.26%、6.71%。

表2 2021年規(guī)劃區(qū)各土地利用類型面積及其水土流失面積

2021年規(guī)劃區(qū)耕地水土流失面積79 185.96 km2，占規(guī)劃區(qū)水土流失面積的17.65%，占耕地面積的36.95%，主要分布在旱地，旱地水土流失面積占耕地水土流失面積的67.46%。園地水土流失面積3 554.13 km2，占規(guī)劃區(qū)水土流失面積的0.79%，占園地面積的20.85%，主要分布在果園，果園水土流失面積占園地水土流失面積的98.87%。林地水土流失面積88 334.57 km2，占規(guī)劃區(qū)水土流失面積的19.69%，占林地面積的29.21%，主要分布在有林地，有林地水土流失面積占林地水土流失面積的54.23%。草地水土流失面積212 613.88 km2，占規(guī)劃區(qū)水土流失面積的47.39%，占草地面積的35.35%，主要分布在天然牧草地，天然牧草地水土流失面積占草地水土流失面積的66.53%。建設(shè)用地水土流失面積7 568.79 km2，占規(guī)劃區(qū)水土流失面積的1.69%，占建設(shè)用地面積的13.70%，主要分布在人為擾動地塊，人為擾動地塊水土流失面積占建設(shè)用地水土流失面積的85.43%。交通運輸用地水土流失面積683.48 km2，占規(guī)劃區(qū)水土流失面積的0.15%，占交通運輸用地的6.40%，主要分布在農(nóng)村道路，農(nóng)村道路水土流失面積占交通運輸用地水土流失面積的92.97%。其他土地水土流失面積56 674.23 km2，占規(guī)劃區(qū)水土流失面積的12.63%，占其他土地面積的63.35%，主要分布在沙地，沙地水土流失面積占其他土地水土流失面積的75.85%。

規(guī)劃區(qū)極強烈侵蝕面積13 925.21 km2，主要分布在旱地和沙地，面積分別為4 514.47、3 500.61 km2，分別占極強烈侵蝕面積的32.42%、25.14%。劇烈侵蝕面積5 307.93 km2，主要分布在沙地和旱地，面積分別為2 701.90、1 230.88 km2，分別占劇烈侵蝕面積的50.90%、23.19%。

3.2 水土流失動態(tài)變化

規(guī)劃區(qū)1985、1999、2011、2020、2021年水土流失面積分別為760 495.17、706 729.36、505 792.88、453 296.90、448 615.04 km2。1985—2021年規(guī)劃區(qū)水土流失面積減少311 880.13 km2，減幅41.01%。1985—1999年、1999—2011年、2011—2020年、2020—2021年規(guī)劃區(qū)水土流失面積分別減少了53 765.81、200 936.48、52 495.98、4 681.86 km2，平均每年減少水土流失面積分別為3 840.42、16 744.71、5 832.89、4 681.86 km2，1985—2021年規(guī)劃區(qū)水土流失狀況持續(xù)改善，平均每年水土流失減少面積呈現(xiàn)先增加后減小的變化趨勢，在1999—2011年最大。

3.3 水土流失動態(tài)變化原因

黨和國家領(lǐng)導(dǎo)人高度重視黃河流域生態(tài)保護工作，推進黃河流域生態(tài)環(huán)境持續(xù)改善，推動黃河流域高質(zhì)量發(fā)展。其中2021年規(guī)劃區(qū)水土流失面積相比于2020年下降1.03%，降幅高于全國平均水平(0.69%)，主要原因包括：①水土流失治理成效顯著。2020—2021年規(guī)劃區(qū)新增水土流失治理面積約1.70萬km2，水土流失治理率3.75%，高于全國平均水平(2.39%)，其中新增梯田面積4 831.49 km2，新增造林面積6 160.56 km2，種草面積1 463.55 km2，封禁治理面積4 555.24 km2。②依據(jù)《2020年中國氣候公報》數(shù)據(jù)，2020年黃河流域降水量偏高，其中，內(nèi)蒙古東北部、甘肅東南部、山西中部、四川中部等地2020年降水量比近十年平均降水量高20%～50%，降水量的增加促進植被生長，整體生態(tài)趨于向好發(fā)展。③規(guī)劃區(qū)扎實推進生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持專項整治行動，對違法違規(guī)行為進行責(zé)任追究、信用懲戒和執(zhí)法查處，持續(xù)開展人為水土流失遙感監(jiān)管。與2020年相比，2021年人為擾動地塊數(shù)量和面積雖然有所增加，但是人為擾動用地水土流失面積占人為擾動用地面積的比例由2020年的71.90%下降為60.74%，且人為擾動用地土壤侵蝕強度以輕度和中度為主。

4 結(jié) 論

(1)2021年規(guī)劃區(qū)水土流失面積448 615.04 km2，占規(guī)劃區(qū)國土面積的33.62%，是我國水土流失最嚴(yán)重的地區(qū)。輕度、中度、強烈、極強烈、劇烈侵蝕面積分別為302 699.58、85 433.59、41 248.73、13 925.21、5 307.93 km2，分別占水土流失面積的67.47%、19.04%、9.19%、3.10%、1.18%。

(2)2021年規(guī)劃區(qū)耕地、園地、林地、草地、建設(shè)用地、交通運輸用地、其他土地水土流失面積分別為79 185.96、3 554.13、88 334.57、212 613.88、7 568.79、683.48、56 674.23 km2。水土流失主要發(fā)生在草地、林地和耕地，其水土流失面積分別占規(guī)劃區(qū)水土流失面積的47.39%、19.69%和17.65%。極強烈和劇烈侵蝕主要發(fā)生在旱地和沙地。

(3)2020—2021年規(guī)劃區(qū)水土流失面積減少4 681.86 km2，減幅1.03%，高于全國平均水平(0.69%)。

1985—2021年規(guī)劃區(qū)水土流失面積減少311 880.13 km2，減幅41.01%。1985—1999年、1999—2011年、2011—2020年、2020—2021年平均每年水土流失減少面積呈現(xiàn)先增加后減小的變化趨勢。規(guī)劃區(qū)水土流失狀況持續(xù)改善，水土流失治理工作有顯著成效。