新疆昌吉回族自治州水土流失分布特征及其防治布局

呂文星 高亞軍 徐十鋒 李東

［關(guān)鍵詞］水土流失；分布特征；水土保持區(qū)劃；防治布局；昌吉回族自治州；新疆

［摘要］在分析水土流失分布特征、構(gòu)建水土保持區(qū)劃指標(biāo)體系基礎(chǔ)上，采用主成分分析、聚類分析及ArcGIS空間疊置等方法劃定了昌吉州水土保持四級區(qū)劃，即南部中高山凍融區(qū)、南部中低山丘陵水源涵養(yǎng)生態(tài)保護區(qū)、南部低山丘陵土壤保持區(qū)、中部綠洲人居環(huán)境農(nóng)田防護區(qū)、北部荒漠生態(tài)維護防風(fēng)治沙區(qū)、北部中低山水源涵養(yǎng)生態(tài)維護區(qū)，并提出了各分區(qū)水土流失防治布局。

［中圖分類號］S157［文獻標(biāo)識碼］A［文章編號］1000－0941（2023）04－0062－05

水土保持是促進生態(tài)文明建設(shè)、改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件、保障社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，是防治水土流失、保護和改良山區(qū)水土資源、充分發(fā)揮其經(jīng)濟效益和社會效益的重要手段。水土保持規(guī)劃是指導(dǎo)某一區(qū)域、流域在一定時期內(nèi)開展水土保持工作的綱領(lǐng)性文件[1-2]，對于地區(qū)水土流失治理具有頂層設(shè)計般的指導(dǎo)意義。在新時代生態(tài)文明新形勢和水利行業(yè)強監(jiān)管的大背景下，國家對水土保持工作提出了更高要求。為深入貫徹《中華人民共和國水土保持法》，全面落實《全國水土保持規(guī)劃（2015—2030年）》和《新疆維吾爾自治區(qū)水土保持規(guī)劃（2018—2030年）》任務(wù)安排，進一步推進昌吉回族自治州（以下簡稱“昌吉州”）水土保持工作，為區(qū)域社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展提供保障，以昌吉州水土保持規(guī)劃（2021—2030年）為例，基于該地區(qū)水土流失特點，在州域空間上開展水土保持區(qū)劃工作，并分區(qū)提出防治重點方向，以期為水土流失治理提供科學(xué)依據(jù)。

1研究區(qū)概況

昌吉州地處天山北麓、準噶爾盆地東南緣，東鄰哈密市，西接石河子市，南與吐魯番市、巴音郭楞蒙古自治州毗連，北與塔城、阿勒泰地區(qū)接壤，東北與蒙古國交界。全州現(xiàn)轄5縣、2市、3個國家級園區(qū)（準東經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)、昌吉國家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)、昌吉國家農(nóng)業(yè)科技園區(qū)，以下分別簡稱“開發(fā)區(qū)”“高新區(qū)”“農(nóng)業(yè)園”），境內(nèi)駐有新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團農(nóng)六師、農(nóng)八師和直屬222團等多個團場，以及30多家大中型企事業(yè)單位。

昌吉州南部山區(qū)為天山褶皺帶，中部平原為山前凹陷帶，北部沙漠區(qū)為準噶爾地塊，其間以深大斷裂為界。地勢南高北低，由東南向西北傾斜，南部是天山山地，中部為廣袤的沖積平原，北部為浩瀚的沙漠盆地，東北部將軍戈壁、卡拉麥里山、北塔山此起彼伏。土地面積7.35萬km2，其中山地1.65萬km2、平原1.86萬km2、沙漠2.82萬km2、戈壁1.02萬km2。

昌吉州屬典型的溫帶大陸性氣候區(qū)，冬季寒冷漫長，夏季炎熱干燥。全州多年平均氣溫6.7℃，年日照時數(shù)2598.4～3226.4h，年無霜期120～190d，最大月凍土深度155cm。全年主害風(fēng)向為西北風(fēng)，州內(nèi)不同地區(qū)平均風(fēng)速2～4m/s。年降水量100～550mm，年蒸發(fā)量1500～2300mm，降水量山區(qū)多于平原區(qū)，中西部山區(qū)多于東部山區(qū)，迎風(fēng)坡多于背風(fēng)坡。共有河流120條，其中常年有水河流35條、季節(jié)性河流85條。

昌吉州南部雪線以上高山為現(xiàn)代冰川和永久積雪覆蓋，土壤以高山草甸土為主，中、低山區(qū)土壤由上至下分別為亞高山草甸土和灰褐土、栗鈣土，低山丘陵地帶為黃土；中部平原區(qū)為沖洪積傾斜平原及沙漠南緣的細土平原區(qū)，以灰漠土為主；北部為沙漠區(qū)。受降水垂直分布規(guī)律影響，植被也具有明顯的垂直分布規(guī)律：南部雪線以上高山植被為高山草甸，中、低山區(qū)以云杉為主，還有少量樺樹、白楊等，低山丘陵地帶為山地干草原和半荒漠植被，植被稀疏；中部平原區(qū)主要是分布在渠道、道路兩旁和條田、村莊、住宅庭院周圍的沙棗、青楊、柳樹、白蠟等；北部沙漠區(qū)主要為梭梭和紅柳。

2水土流失分布特征

依據(jù)新疆維吾爾自治區(qū)2018年水土流失動態(tài)監(jiān)測成果，昌吉州水土流失面積4.78萬km2，占全疆水土流失面積的5.1%，占全州土地面積的65.0%，其中：風(fēng)力侵蝕遍布全州，面積4.20萬km2，是昌吉州最主要和最典型的侵蝕類型；水力侵蝕面積0.43萬km2，破壞性較強，影響范圍較大；凍融侵蝕面積不大，僅為0.15萬km2，且危害性不高。水土流失已經(jīng)成為昌吉州面臨的重大生態(tài)環(huán)境問題，如果任由發(fā)展下去，不抓緊治理，將會導(dǎo)致水土資源破壞、生態(tài)環(huán)境惡化，成為經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的制約因素[3]。

按照水土流失強度等級劃分，全州輕度、中度、強烈、極強烈、劇烈侵蝕面積分別為2.78萬、0.76萬、0.75萬、0.39萬、0.10萬km2，分別占水土流失總面積的58.16%、15.90%、15.69%、8.16%和2.09%，其中輕度侵蝕面積比例最大，強烈及以上侵蝕面積主要集中在東部，又以阜康市和開發(fā)區(qū)表現(xiàn)最為突出，這主要是因為全州以風(fēng)力侵蝕為主，并且沙漠區(qū)在東部所占比例較大（見表1）。

3水土保持區(qū)劃

3.1指標(biāo)體系的建立

首先，根據(jù)水土保持區(qū)劃的理論基礎(chǔ)和原則要求，確定區(qū)劃要素主要包括自然要素、土地利用要素、社會經(jīng)濟要素和水土流失要素。其次，根據(jù)水土保持區(qū)劃理論及原則確定區(qū)劃指標(biāo)體系的結(jié)構(gòu)，即水土保持區(qū)劃指標(biāo)體系由目標(biāo)層（A）、要素層（B）、因子層（C）和指標(biāo)層（D）4個層次構(gòu)成。最后，根據(jù)水土保持區(qū)劃指標(biāo)體系建立的原則，結(jié)合新疆土壤侵蝕類型、分布特點和分布特征等，各要素共選取了30個指標(biāo)，見表2。

3.2區(qū)劃結(jié)果

在構(gòu)建水土保持區(qū)劃指標(biāo)體系基礎(chǔ)上，先采用SPSS軟件和主成分分析法對各指標(biāo)進行分析，并計算權(quán)重及各成分的綜合得分[4]；再利用SPSS軟件和聚類分析法對不同類型進行劃分，制作出4個要素分區(qū)圖；最后基于全國水土保持三級區(qū)劃，利用ArcGIS軟件的空間疊置功能進行水土保持區(qū)劃劃分，確定昌吉州水土保持區(qū)劃結(jié)果[5]。

結(jié)果顯示：

昌吉州水土保持四級區(qū)劃包括南部中高山凍融區(qū)（Ⅱ-3-2rn-1）、南部中低山丘陵水源涵養(yǎng)生態(tài)保護區(qū)（Ⅱ-3-2rn-2）、南部低山丘陵土壤保持區(qū)（Ⅱ-3-2rn-3）、中部綠洲人居環(huán)境農(nóng)田防護區(qū)（Ⅱ-3-2rn-4）、北部荒漠生態(tài)維護防風(fēng)治沙區(qū)（Ⅱ-3-2rn-5）、北部中低山水源涵養(yǎng)生態(tài)維護區(qū)（Ⅱ-3-2rn-6），水土保持主導(dǎo)功能包括水源涵養(yǎng)、生態(tài)保護、人居環(huán)境、農(nóng)田防護、土壤保持、防風(fēng)治沙。昌吉州水土保持四級區(qū)劃見表3、圖1。

4分區(qū)防治布局

根據(jù)昌吉州各分區(qū)水土流失現(xiàn)狀，結(jié)合當(dāng)?shù)匦枨蠛拖嚓P(guān)行業(yè)的水土保持工作特點，制定各分區(qū)水土流失防治布局[6]。

（1）南部中高山凍融區(qū)。該區(qū)位于南部天山頂部，海拔1800～5445m，終年積雪形成了大量現(xiàn)代冰川，自西向東分別為依連哈比爾尕山、天格爾山、博格達山，是昌吉州河流的主要發(fā)源地。該區(qū)以凍融侵蝕為主，因遠離居民區(qū)，應(yīng)全面封禁保護，減少人為干擾。

（2）南部中低山丘陵水源涵養(yǎng)生態(tài)保護區(qū)。該區(qū)位于南部天山中山帶，海拔850～3000m，雨量充沛，水草茂盛，植被垂直發(fā)育完整。山區(qū)地勢陡峭，原地貌受水流沖刷嚴重，溝谷縱橫分布，侵蝕類型以中度水力、輕度風(fēng)力和重力綜合侵蝕為主。

該區(qū)存在的主要問題：一是草場過度放牧，草量大幅下降，草質(zhì)逐漸變差；二是山區(qū)地勢陡峭，河谷縱橫發(fā)育，水力侵蝕嚴重；三是旅游開發(fā)、蓄水引水工程建設(shè)、礦產(chǎn)資源開發(fā)等生產(chǎn)建設(shè)項目加劇了人為水土流失。針對上述問題，該區(qū)水土流失防治布局：一是要協(xié)調(diào)好林業(yè)和牧業(yè)的關(guān)系，劃清林地和牧地界線，分期分片封山育林并實施輪牧措施，結(jié)合脆弱區(qū)域草原封禁與植被恢復(fù)建設(shè)，控制草場載畜量，促進林地和草場休養(yǎng)生息；二是結(jié)合國家小流域治理項目，在主要侵蝕溝谷布設(shè)護岸、攔沙、溝頭防護等工程，阻止溝壑向下游和兩側(cè)發(fā)展，以及溯源侵蝕發(fā)生，保護溝谷周邊土壤植被不受破壞；三是提高對旅游開發(fā)、蓄水引水工程建設(shè)、礦產(chǎn)資源開發(fā)等生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持方案的編報審查覆蓋度，同時加強事中事后監(jiān)管力度，促進生態(tài)修復(fù)，減少人為擾動造成的水土流失。

（3）南部低山丘陵土壤保持區(qū)。該區(qū)山勢平緩，海拔500～1950m，水流沖刷作用導(dǎo)致溝谷縱橫，溝谷兩岸分布大量沖溝和階地。每年高山區(qū)積雪和冰川融水結(jié)合中山帶融雪水和中低山的降雨匯集形成了地表徑流。侵蝕類型以強烈水蝕、中度風(fēng)蝕為主。

該區(qū)存在的主要問題：一是過度開荒、陡坡耕種和順坡耕種現(xiàn)象較為普遍，導(dǎo)致水土流失嚴重，生態(tài)環(huán)境惡化，耕地墑情和肥力下降，農(nóng)作物產(chǎn)量降低；二是汛期河流兩岸沖刷侵蝕，洪水?dāng)y帶泥沙淤積堵塞灌溉渠道、淹沒農(nóng)田，威脅下游群眾生產(chǎn)生活安全。針對上述問題，該區(qū)水土流失防治布局：一是加大坡度25°以上較陡耕地退耕還林還草力度，在坡度10°～25°坡耕地范圍內(nèi)實施坡改梯，實現(xiàn)植被建設(shè)與恢復(fù)和保土保墑、增產(chǎn)增收；二是對可能危害群眾生產(chǎn)生活安全的行洪溝道實施坡面、溝道綜合治理，通過布設(shè)攔沙、蓄水、引水、提水及護坡保土等工程措施和種植水土保持林等，保護溝道兩岸群眾的生命和財產(chǎn)安全。

（4）中部綠洲人居環(huán)境農(nóng)田防護區(qū)。該區(qū)位于河流沖洪積傾斜平原和細土平原區(qū)，地勢東南高、西北低，海拔400～1300m。在河流出山口的沖洪積扇面上，沖蝕作用強烈，常形成沖溝，深度可達2～10m，其他沖積平原地勢平坦，常以羽狀、枝狀等沖溝形式出現(xiàn)，深度可達3～5m。該區(qū)是新疆重要的石油生產(chǎn)、化工能源基地，也是農(nóng)、林、牧業(yè)聚集區(qū)，屬人類生產(chǎn)生活的核心區(qū)域，在沿著河流走向具備灌溉條件的地區(qū)形成了眾多綠洲。由于降雨和融雪形成徑流有限，且絕大部分被用于綠洲內(nèi)群眾生產(chǎn)生活，因此極少有河川徑流能夠補給到北部沙漠地區(qū)。該區(qū)侵蝕類型以中度風(fēng)蝕、輕度水蝕為主。

該區(qū)存在的主要問題：一是綠洲邊緣農(nóng)田防護林網(wǎng)布設(shè)不全面，已實施的防護林密度不高，基本農(nóng)田經(jīng)常受到風(fēng)沙破壞；二是礦產(chǎn)等能源開發(fā)、城鎮(zhèn)建設(shè)等生產(chǎn)建設(shè)活動造成的人為水土流失嚴重；三是城郊小流域村鎮(zhèn)居民生產(chǎn)生活環(huán)境較差。針對上述問題，該區(qū)水土流失防治布局：一是繼續(xù)加大綠洲邊緣農(nóng)田防護林網(wǎng)建設(shè)，選擇耐干旱、耐瘠薄、耐風(fēng)沙的樹草種，防風(fēng)固沙，改善局部小氣候，保護農(nóng)田安全。二是對能源集中開發(fā)區(qū)編制水土保持區(qū)域評估報告；在城鎮(zhèn)建設(shè)等生產(chǎn)建設(shè)項目施工過程中減少取、棄土，拓展土石方綜合利用渠道，提高利用率；結(jié)合遙感監(jiān)管等手段加強各類生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持方案的編報和審查，同時加大事中事后監(jiān)督檢查和驗后核查力度，減少人為水土流失。三是進一步推進城郊型清潔小流域建設(shè)，美化村鎮(zhèn)人居環(huán)境，集中收集處理生產(chǎn)生活垃圾，實施旱廁改造、污水集中處理排放等措施。

（5）北部荒漠生態(tài)維護防風(fēng)治沙區(qū)。該區(qū)主要是古爾班通古特大沙漠和將軍戈壁所在區(qū)域，其中：沙漠區(qū)海拔280～850m，地表多為固定或半固定沙丘，區(qū)內(nèi)以低覆蓋度梭梭和紅柳為主，屬沙漠灌木林，受樵采、放牧等活動影響破壞嚴重，沙漠不斷南移，侵占綠洲，威脅群眾生命財產(chǎn)安全[7]；將軍戈壁海拔650～1100m，地表覆蓋以巖石、卵石為主，夏季干燥炎熱、冬季寒冷多大風(fēng)，土壤類型包括灰棕色荒漠土、風(fēng)沙土、礫石土等，植被多為旱生植物，種類稀少，僅有梭梭、麻黃、沙拐棗等，有部分小型牲畜將該區(qū)作為冬季草場或過渡牧場。該區(qū)侵蝕類型以強烈風(fēng)蝕為主。

該區(qū)存在的主要問題：一是牧草場缺少水源，草質(zhì)較差，過度放牧導(dǎo)致植被進一步破壞，荒漠化程度加?。欢悄撩裆钊剂蠀T乏，砍伐荒漠植被的情況時有發(fā)生；三是煤炭等礦產(chǎn)資源開發(fā)造成新增人為水土流失嚴重。針對上述問題，該區(qū)水土流失防治布局：一是嚴格控制過度放牧，對草場進行輪封輪牧，促進草場自我修復(fù)；二是分期分片封禁保護胡楊林、梭梭林等荒漠植被，加大處罰力度，嚴禁亂砍濫伐；三是拓寬牧民生活燃料渠道，擴大太陽能、風(fēng)能、電能等使用范圍；四是對煤炭集中開發(fā)區(qū)加強規(guī)劃和治理，減少人為水土流失。

（6）北部中低山水源涵養(yǎng)生態(tài)維護區(qū)。該區(qū)主要是昌吉州東北區(qū)域的山地和丘陵，海拔700～3000m，由北塔山、大小哈甫提克山及科克森山等組成。地表多為風(fēng)化、半風(fēng)化巖石覆蓋，降雨稀少，植被覆蓋率低，以低矮旱生荒漠植物為主。作為木壘哈薩克自治縣的牧區(qū)冬草場，該區(qū)水源條件較差，草場利用率較低。該區(qū)侵蝕類型以中度風(fēng)蝕、中度水蝕為主。

該區(qū)存在的主要問題：一是生態(tài)環(huán)境惡劣，降雨稀少，草場質(zhì)量差，水源無保障，草場利用率低，牲畜抗災(zāi)能力弱，易受大風(fēng)和嚴寒天氣侵襲；二是礦產(chǎn)等資源開發(fā)造成植被破壞，人為水土流失嚴重。針對上述問題，該區(qū)水土流失防治布局：一是以預(yù)防保護為主，采取分期、分片封山育林育草，禁止過度放牧；二是加強煤礦開發(fā)活動監(jiān)督檢查和驗后核查管理，加大生態(tài)治理和修復(fù)力度，同時結(jié)合封禁保護等措施促進荒漠植被自我修復(fù)。

5結(jié)論

在全國和新疆維吾爾自治區(qū)水土保持規(guī)劃的基礎(chǔ)上，結(jié)合昌吉州水土流失特點，基于全國水土保持三級區(qū)劃，利用ArcGIS軟件的空間疊置功能劃定了昌吉州水土保持四級區(qū)劃，具體包括南部中高山凍融區(qū)（Ⅱ-3-2rn-1）、南部中低山丘陵水源涵養(yǎng)生態(tài)保護區(qū)（Ⅱ-3-2rn-2）、南部低山丘陵土壤保持區(qū)（Ⅱ-3-2rn-3）、中部綠洲人居環(huán)境農(nóng)田防護區(qū)（Ⅱ-3-2rn-4）、北部荒漠生態(tài)維護防風(fēng)治沙區(qū)（Ⅱ-3-2rn-5）、北部中低山水源涵養(yǎng)生態(tài)維護區(qū)（Ⅱ-3-2rn-6），水土保持主導(dǎo)功能包括水源涵養(yǎng)、生態(tài)保護、人居環(huán)境、農(nóng)田防護、土壤保持、防風(fēng)治沙。

在劃定四級區(qū)劃的基礎(chǔ)上，提出各分區(qū)水土流失防治布局，其中：南部中高山凍融區(qū)以封禁保護為主；南部中低山丘陵水源涵養(yǎng)生態(tài)保護區(qū)實施退耕還林還草和輪牧制度，分期分片封山育林、封禁草原，對主要溝谷實施護岸、攔沙等工程；南部低山丘陵土壤保持區(qū)實施退耕還林還草及坡改梯等措施，對山洪溝道實施小流域治理，種植水土保持林；中部綠洲人居環(huán)境農(nóng)田防護區(qū)建設(shè)農(nóng)田防護林網(wǎng)，種植耐旱植被防風(fēng)固沙，控制城鎮(zhèn)建設(shè)、能源開發(fā)等造成的人為水土流失，推進城郊型清潔小流域建設(shè)；北部荒漠生態(tài)維護防風(fēng)治沙區(qū)對草場進行封禁保護，分期分片封禁保護荒漠植被，對煤炭開發(fā)區(qū)加強生態(tài)修復(fù)力度，減少人為水土流失；北部中低山水源涵養(yǎng)生態(tài)維護區(qū)采取分期、分片封山育林育草，以草定畜，同時結(jié)合封禁保護等措施，促進荒漠植被自我修復(fù)。

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［作者簡介］呂文星（1985—），男，遼寧蓋縣人，高級工程師，博士，主要從事水土流失治理研究。［收稿日期］2022-05-25

（責(zé)任編輯李楊楊）

［基金項目］第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究（2019QZKK0203-05）