淮河流域桐柏山大別山國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)預(yù)防區(qū)水土流失狀況分析

趙傳普，王 暉，杜晨曦，魏文杰，張洪達(dá)，張榮華

(1.淮河水利委員會(huì) 淮河流域水土保持監(jiān)測(cè)中心站，安徽 蚌埠 233001；2.生態(tài)環(huán)境部 淮河流域生態(tài)環(huán)境監(jiān)督管理局 生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)與科學(xué)研究中心，安徽 蚌埠 233001；3.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院 山東泰山森林生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家定位研究站，山東 泰安 271018)

水土流失是各種生態(tài)問(wèn)題的集中反映，制約經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展。水土保持是江河保護(hù)治理的根本措施，是生態(tài)文明建設(shè)的必然要求，沒(méi)有中上游的水土保持，就難以確保下游的長(zhǎng)久安瀾。進(jìn)入新發(fā)展階段，水利部黨組將復(fù)蘇河湖生態(tài)環(huán)境作為推動(dòng)新階段水利高質(zhì)量發(fā)展的六條實(shí)施路徑之一，對(duì)水土保持工作提出了明確要求，并印發(fā)《“十四五”時(shí)期復(fù)蘇河湖生態(tài)環(huán)境實(shí)施方案》[1]，將科學(xué)推進(jìn)水土流失綜合治理作為復(fù)蘇河湖生態(tài)環(huán)境的重要舉措?；春恿饔蛲┌厣酱髣e山國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)預(yù)防區(qū)位于淮河源頭，南灣、鲇魚山、梅山、響洪甸、佛子嶺等大型水庫(kù)分布其間，該區(qū)水土保持工作對(duì)流域生態(tài)安全、飲水安全、防洪安全、水資源安全等都具有重大影響。自2018年以來(lái)，淮河流域水土保持監(jiān)測(cè)中心站對(duì)該區(qū)域持續(xù)開(kāi)展了全覆蓋的水土流失監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)。本研究結(jié)合2021年度水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)成果，分析該區(qū)域土地利用、植被覆蓋、水土流失及其動(dòng)態(tài)變化情況，以期為流域水土流失綜合治理及生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論參考。

1 研究區(qū)概況

淮河流域桐柏山大別山國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)預(yù)防區(qū)位于淮河流域西南部(112°59′55″～116°50′01″E、31°00′39″～32°42′57″N)，地處皖豫鄂三省交界處，總面積22 718 km2，涉及11個(gè)縣級(jí)行政區(qū)(見(jiàn)圖1)，是淮河流域重要的生態(tài)安全屏障，屬北亞熱帶向暖溫帶過(guò)渡地帶，年均氣溫13.2～15.7 ℃，無(wú)霜期180～220 d，年平均降水量800～1 400 mm。地貌類型以山地丘陵為主，地表巖性以花崗巖和片麻巖為主，土壤以黃棕壤和水稻土為主，地帶性植被為落葉闊葉混交林[1]。

圖1 淮河流域桐柏山大別山國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)預(yù)防區(qū)

2 數(shù)據(jù)來(lái)源

土地利用和水土保持措施等專題信息提取采用2021年GF1、GF6、ZY1衛(wèi)星遙感影像，分辨率為2 m，時(shí)相為1—3月；植被覆蓋度計(jì)算采用2018—2020年MODIS遙感數(shù)據(jù)的NDVI產(chǎn)品MOD13Q1，分辨率為250 m；坡度、坡長(zhǎng)等地形信息提取采用區(qū)域1∶5萬(wàn)DEM數(shù)據(jù)；采用1985—2015年的逐日降水量資料插值生成降雨侵蝕力柵格數(shù)據(jù)，分辨率10 m；土壤可蝕性因子K、植被覆蓋度修訂系數(shù)采用全國(guó)第一次水利普查成果，并根據(jù)最新數(shù)據(jù)更新。

3 研究方法

該區(qū)為水力侵蝕類型區(qū)，采用中國(guó)土壤流失方程CSLE[2]計(jì)算土壤侵蝕模數(shù)。計(jì)算公式為

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為坡長(zhǎng)因子；S為坡度因子；B為植被覆蓋與生物措施因子；E為工程措施因子；T為耕作措施因子。

R、K因子采用水利部統(tǒng)一下發(fā)的數(shù)據(jù)；L、S因子采用北京師范大學(xué)開(kāi)發(fā)的坡度坡長(zhǎng)因子計(jì)算軟件計(jì)算，采用緩坡公式對(duì)林草地進(jìn)行修正[3]；利用MOD13Q1數(shù)據(jù)采用參數(shù)修正法，計(jì)算得到24個(gè)半月植被覆蓋度，結(jié)合24個(gè)半月降雨侵蝕力因子值，得到園地、林地、草地的B因子值，其他土地利用類型查表賦值；E因子根據(jù)工程措施因子賦值表進(jìn)行賦值；信陽(yáng)市浉河區(qū)和平橋區(qū)位于汾渭谷地水澆地二熟旱地一熟二熟區(qū)，其他區(qū)域位于鄂豫皖丘陵平原水田旱地兩熟兼早三熟區(qū)，通過(guò)查詢《2021年度水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)指南》中的T因子賦值表，將T因子分別賦值為0.378和0.372。依據(jù)《土壤侵蝕分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》(SL 190—2007)，確定土壤侵蝕強(qiáng)度等級(jí)，利用GIS空間分析功能，分別統(tǒng)計(jì)各侵蝕強(qiáng)度等級(jí)面積。

4 結(jié)果與分析

4.1 土地利用

2020—2021年全區(qū)土地利用變化情況見(jiàn)表1。從土地利用類型一級(jí)類看，2021年全區(qū)土地總面積22 718 km2，土地利用情況以林地、耕地為主，分別占土地總面積的49.50%、31.55%；其次是建設(shè)用地和水域及水利設(shè)施用地，分別占總面積的6.48%、6.29%；園地、交通運(yùn)輸用地、草地分布較少，分別占總面積的3.73%、1.89%、0.50%。耕地以水田為主，園地以茶園為主，林地以有林地為主，草地類型為其他草地，在各縣均有分布，建設(shè)用地以農(nóng)村建設(shè)用地為主。

表1 2020—2021年淮河流域桐柏山大別山國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)預(yù)防區(qū)土地利用轉(zhuǎn)移矩陣 km2

2021年與2020年監(jiān)測(cè)成果相比，全區(qū)耕地、林地、草地、水域及水利設(shè)施用地、其他土地面積減少，園地、建設(shè)用地、交通運(yùn)輸用地面積增加，主要變化方向?yàn)椋焊刈優(yōu)榻ㄔO(shè)用地、園地，轉(zhuǎn)移面積分別為19.15、6.79 km2；林地變?yōu)榻ㄔO(shè)用地、園地、耕地、交通運(yùn)輸用地，轉(zhuǎn)移面積分別為26.60、8.07、6.73、3.44 km2；園地變?yōu)榻ㄔO(shè)用地，轉(zhuǎn)移面積為2.37 km2。耕地、園地、林地向建設(shè)用地轉(zhuǎn)移，主要原因是城鎮(zhèn)建設(shè)、礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)等生產(chǎn)建設(shè)活動(dòng)導(dǎo)致土地利用變化；耕地、林地向園地轉(zhuǎn)移，主要原因是當(dāng)?shù)孛癖姙樽非蟾叩慕?jīng)濟(jì)利益，占用耕地、林地種植茶樹(shù)、果樹(shù)；耕地、園地、林地向交通運(yùn)輸用地轉(zhuǎn)移，主要原因是區(qū)域內(nèi)新修擴(kuò)建道路，以及道路質(zhì)量提升(主要為路面硬化)。

4.2 植被覆蓋

2021年全區(qū)園地、林地、草地植被覆蓋面積為12 205.33 km2，植被覆蓋率53.73%，較2020年下降了0.13個(gè)百分點(diǎn)。其中，高覆蓋、中高覆蓋、中覆蓋、中低覆蓋、低覆蓋面積分別為4 537.51、4 214.73、2 143.31、705.33、604.45 km2，占園地、林地、草地總面積比例分別為37.18%、34.53%、17.56%、5.78%、4.95%。

與2020年監(jiān)測(cè)成果相比，總體上園地、林地、草地覆蓋面積減少29.74 km2，降幅為0.24%，但中高覆蓋面積增加79.33 km2，增幅為1.92%。其中：高覆蓋面積減少20.85 km2，降幅為0.46%；中覆蓋面積減少20.00 km2，降幅為0.92%；中低覆蓋面積減少20.68 km2，降幅為2.85%；低覆蓋面積減少47.54 km2，降幅為7.29%，見(jiàn)表2。

表2 淮河流域桐柏山大別山國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)預(yù)防區(qū)植被覆蓋面積動(dòng)態(tài)變化

4.3 水土流失

2021年全區(qū)水土流失面積為3 722.03 km2，占土地總面積的16.38%，侵蝕類型為水力侵蝕。土壤侵蝕強(qiáng)度以輕度侵蝕為主，輕度侵蝕面積3 596.36 km2，占水土流失面積的96.62%。從土地利用類型一級(jí)類水土流失狀況統(tǒng)計(jì)來(lái)看，水土流失主要分布在林地、耕地和園地上。其中林地水土流失面積2 764.14 km2，占水土流失面積的74.26%，耕地和園地水土流失面積占比分別為11.89%和7.43%。從侵蝕強(qiáng)度等級(jí)看，中度侵蝕主要分布于耕地和園地，分別占中度侵蝕總面積的37.97%和36.76%；強(qiáng)烈侵蝕主要分布于園地和建設(shè)用地，分別占強(qiáng)烈侵蝕總面積的37.82%和30.63%；極強(qiáng)烈和劇烈侵蝕主要分布于耕地，分別占相應(yīng)侵蝕等級(jí)總面積的78.69%和98.55%。從土地利用二級(jí)類水土流失狀況統(tǒng)計(jì)來(lái)看，水土流失主要分布在有林地、旱地、果園、茶園、人為擾動(dòng)用地上，分別占水土流失面積的73.18%、11.89%、4.90%、2.52%、2.27%。強(qiáng)烈侵蝕主要分布于果園、人為擾動(dòng)用地、旱地；極強(qiáng)烈侵蝕主要分布于旱地、果園、人為擾動(dòng)用地。見(jiàn)表3。

表3 淮河流域桐柏山大別山國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)預(yù)防區(qū)不同土地利用類型水土流失面積

2021年與2020年全區(qū)水土流失面積相比，減少了20.76 km2，降幅為0.55%。其中，輕度、中度、強(qiáng)烈、極強(qiáng)烈、劇烈面積分別減少15.62、0.71、4.02、0.15、0.26 km2，降幅分別為0.43%、0.76%、12.84%、2.98%、27.37%，見(jiàn)表4。

表4 淮河流域桐柏山大別山國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)預(yù)防區(qū)水土流失動(dòng)態(tài)變化

5 結(jié) 語(yǔ)

桐柏山大別山國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)預(yù)防區(qū)處于淮河源頭區(qū)、飲用水水源保護(hù)區(qū)和水源涵養(yǎng)區(qū)，近年來(lái)各級(jí)人民政府及其有關(guān)部門堅(jiān)持生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展理念，加大了生態(tài)保護(hù)和修復(fù)力度，水土流失面積和強(qiáng)度持續(xù)呈現(xiàn)“雙下降”態(tài)勢(shì)，水土保持成效顯著，生態(tài)環(huán)境持續(xù)向好。同時(shí)，監(jiān)測(cè)顯示本區(qū)水土流失面積占土地總面積的16.38%，高于流域平均值(7.39%)，輕度侵蝕主要集中分布于林分結(jié)構(gòu)不合理的陡坡林地，高強(qiáng)度侵蝕主要分布于旱地(坡耕地)、果園、人為擾動(dòng)用地。2021年林草植被覆蓋率較2020年下降0.13個(gè)百分點(diǎn)，存在城鎮(zhèn)建設(shè)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等生產(chǎn)建設(shè)活動(dòng)和農(nóng)林開(kāi)發(fā)等活動(dòng)擾動(dòng)地表、損壞植被現(xiàn)象，水土流失防治成效還不穩(wěn)固，水土流失依然是本區(qū)重要的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題之一。為此，應(yīng)加大預(yù)防保護(hù)力度，守住區(qū)域自然生態(tài)安全邊界，持續(xù)采取封育保護(hù)、自然修復(fù)等措施，營(yíng)造和保護(hù)河流兩岸及湖泊和水庫(kù)周邊植物保護(hù)帶，擴(kuò)大林草覆蓋面積，改善林分結(jié)構(gòu)和提升水源涵養(yǎng)能力，嚴(yán)格管控不合理的人為活動(dòng)，減少人為活動(dòng)對(duì)自然生態(tài)空間的占用，推進(jìn)水土保持重點(diǎn)工程和生態(tài)清潔小流域建設(shè)與發(fā)展特色產(chǎn)業(yè)、改善人居環(huán)境等有效結(jié)合，推動(dòng)水土保持狀況和生態(tài)環(huán)境持續(xù)改善。