東北黑土區(qū)坡耕地界定及坡度分級(jí)探索

［關(guān)鍵詞］ 水土流失；坡度分級(jí)；界定；坡耕地；東北黑土區(qū)

［摘" 要］ 坡耕地是東北黑土區(qū)水土流失發(fā)生的主要源地，坡耕地治理是保護(hù)黑土地、治理水土流失的重中之重。目前東北黑土區(qū)坡耕地界定及其坡度分級(jí)尚無(wú)統(tǒng)一定論，給黑土地研究、保護(hù)和治理帶來(lái)一定困擾。結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、文獻(xiàn)和數(shù)據(jù)資料，對(duì)水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)成果進(jìn)一步分析，提出以0.25°作為東北黑土區(qū)坡耕地臨界坡度，建立了黑土區(qū)≤0.25°、＞0.25°～2°、＞2°～6°、＞6°～15°、＞15°共5級(jí)耕地坡度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，建議在黑土地保護(hù)相關(guān)規(guī)劃布局及水土流失精準(zhǔn)治理中應(yīng)用。

［中圖分類號(hào)］ S157.1" ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A" DOI：10.3969/j.issn.1000-0941.2024.09.016

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東北黑土區(qū)在我國(guó)糧食安全和生態(tài)安全方面具有重要地位，但在開發(fā)過(guò)程中土壤侵蝕和高強(qiáng)度開發(fā)利用等導(dǎo)致黑土厚度變薄、土壤沙化、生產(chǎn)力下降，嚴(yán)重影響了農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。為便于開展水土保持工作，《土壤侵蝕分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》（SL 190—2007）將5°作為耕地發(fā)生輕度以上水力侵蝕的起始坡度，但在東北黑土區(qū)，即使坡度＜0.5°的耕地，水土流失亦十分嚴(yán)重［1］?！逗谕羺^(qū)水土流失綜合防治技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（SL 446—2009）規(guī)定，0.25°為耕地發(fā)生輕度以上水力侵蝕的起始坡度，坡度＞5°為坡耕地發(fā)生劇烈土壤侵蝕的坡度標(biāo)準(zhǔn)。

新中國(guó)成立以來(lái)，黨中央、國(guó)務(wù)院高度重視水土保持工作，相關(guān)部門實(shí)施了一系列水土流失治理工程，取得了顯著的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。黨的十八大以來(lái)的一系列政策規(guī)定，尤其是《中華人民共和國(guó)黑土地保護(hù)法》的施行和中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院辦公廳《關(guān)于加強(qiáng)新時(shí)代水土保持工作的意見》的出臺(tái)，對(duì)黑土地保護(hù)提出了更高要求，東北黑土區(qū)水土保持工作進(jìn)入了高質(zhì)量發(fā)展的新階段，水土流失防治需要實(shí)施精準(zhǔn)化決策與智慧化管理［2］。目前，關(guān)于坡耕地界定及坡度分級(jí)已有多種方法［3-4］，但針對(duì)東北黑土區(qū)的相關(guān)研究較少，且缺乏統(tǒng)一的劃分方法及標(biāo)準(zhǔn)。鑒于此，本研究以現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)、文獻(xiàn)等為基礎(chǔ)，結(jié)合系統(tǒng)調(diào)研和分析，提出適合東北黑土區(qū)水土流失特點(diǎn)的坡耕地界定及坡度分級(jí)方法，以期為黑土區(qū)水土流失治理和黑土資源可持續(xù)利用提供科學(xué)指導(dǎo)。

1" 東北黑土區(qū)坡耕地界定

1.1" 耕地坡度及水土流失情況

本研究區(qū)域?yàn)椤度珖?guó)水土保持規(guī)劃（2015—2030年）》確定的東北黑土區(qū)，主要分布在呼倫貝爾草原、大小興安嶺地區(qū)、三江平原、松嫩平原、松遼平原部分地區(qū)和長(zhǎng)白山地區(qū)等，總面積108.75萬(wàn)km2。東北黑土區(qū)耕地坡緩而長(zhǎng)，匯水面積大，同時(shí)黑土質(zhì)地黏重易產(chǎn)流，土體抗蝕力弱，較易發(fā)生水土流失。根據(jù)松遼流域2020年水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果（基于10 m柵格數(shù)據(jù)），東北黑土區(qū)耕地面積約34萬(wàn)km2。根據(jù)《第二次全國(guó)土地調(diào)查技術(shù)規(guī)程》（TD/T 1014—2007）和《第三次全國(guó)國(guó)土調(diào)查技術(shù)規(guī)程》（TD/T 1055—2019）的坡度標(biāo)準(zhǔn)（見表1）進(jìn)行東北黑土區(qū)耕地面積統(tǒng)計(jì)（見表2），結(jié)果表明：坡度＞6°的耕地面積占耕地總面積的8.53%，其中坡度＞15°的耕地面積占1.01%；坡度≤6°的耕地面積占耕地總面積的91.47%，其中≤2°的耕地面積比例將近70%。

水力侵蝕采用中國(guó)土壤流失方程CSLE計(jì)算土壤侵蝕模數(shù)，風(fēng)力侵蝕分別采用耕地、草（灌）地、沙地（漠）風(fēng)力侵蝕模型計(jì)算土壤侵蝕模數(shù)［5］。將土壤侵蝕模數(shù)達(dá)到東北黑土區(qū)容許土壤流失量200 t/（km2·a）的區(qū)域計(jì)為水土流失面積［6］，得到東北黑土區(qū)水土流失面積約為15.20萬(wàn)km2，其中82.80%發(fā)生在坡度6°以下的耕地上。

1.2" 坡耕地臨界坡度的確定

《中華人民共和國(guó)黑土地保護(hù)法》明確提出“要加強(qiáng)坡耕地水土保持工程建設(shè)”，但未明確界定坡耕地含義。目前國(guó)內(nèi)關(guān)于坡耕地界定有不同的觀點(diǎn)。在科學(xué)研究中，多針對(duì)區(qū)域?qū)嶋H情況進(jìn)行界定。例如，謝俊奇［7］認(rèn)為坡耕地是指分布在山坡上，地面平整度差，跑水、跑肥、跑土現(xiàn)象突出，作物產(chǎn)量低下，坡度＞2°的坡地和輪歇地；羅光杰等［8］在西南巖溶地區(qū)坡耕地時(shí)空動(dòng)態(tài)變化研究中認(rèn)為坡耕地是指坡度≥6°的耕地，包括旱地和水田；陳正發(fā)等［9］根據(jù)云南坡耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果，將坡耕地定義為田面坡度＞3°的旱作耕地，不包括水田和水澆地。在行業(yè)部門技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中，自然資源部《第三次全國(guó)國(guó)土調(diào)查技術(shù)規(guī)程》［10］將坡度≤2°的耕地視為平地；水利部《土壤侵蝕分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》將坡度＞5°的耕地判別為開始發(fā)生輕度以上水力侵蝕的坡耕地，而《黑土區(qū)水土流失綜合防治技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》則將坡度＞0.25°的耕地判別為開始發(fā)生輕度以上土壤侵蝕。

以上對(duì)坡耕地的界定標(biāo)準(zhǔn)基本是以“跑水、跑肥、跑土”或“是否發(fā)生輕度及以上土壤侵蝕”為判別指標(biāo)?？梢?，關(guān)于坡耕地的含義尚未統(tǒng)一，要根據(jù)區(qū)域特點(diǎn)具體確定。

本研究根據(jù)《黑土區(qū)水土流失綜合防治技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中的土壤侵蝕強(qiáng)度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，以容許土壤流失量200 t/（km2·a）作為臨界值，將東北黑土區(qū)土壤流失速率超過(guò)該數(shù)值所對(duì)應(yīng)的坡度作為坡耕地的臨界坡度。年平均土壤流失速率根據(jù)東北黑土區(qū)農(nóng)地土壤流失量回歸方程A=0.737 9θ［A為農(nóng)地多年平均土壤流失速率，單位mm/a；θ為農(nóng)地坡度，單位（°）］估算［1］，東北黑土區(qū)耕地坡度在0.25°時(shí)即發(fā)生輕度土壤侵蝕。

綜上所述，本研究將0.25°作為黑土區(qū)耕地發(fā)生輕度土壤侵蝕的臨界坡度，將東北黑土區(qū)坡耕地界定為坡度＞0.25°、發(fā)生輕度及以上土壤侵蝕的耕地。

2" 東北黑土區(qū)耕地坡度分級(jí)

2.1" 基于地貌因素及土地利用的耕地坡度分級(jí)

目前，國(guó)內(nèi)不同行業(yè)部門對(duì)于耕地的緩坡、陡坡概念趨于統(tǒng)一，緩坡的上限為5°左右，陡坡的下限為15°左右，但具體各級(jí)的劃分差異較大，多根據(jù)不同背景和目的對(duì)耕地坡度進(jìn)行分級(jí)。其中：農(nóng)業(yè)部在全國(guó)耕地類型區(qū)及耕地地力等級(jí)劃分工作［11］中，將東北黑土區(qū)耕地坡度劃分為5個(gè)等級(jí)；國(guó)土資源部在《農(nóng)用地質(zhì)量分等規(guī)程》中，將旱地進(jìn)行了坡度分級(jí)，共分為6個(gè)等級(jí)；《第三次全國(guó)國(guó)土調(diào)查技術(shù)規(guī)程》中將耕地坡度劃分為5個(gè)等級(jí)（見表1）。分析基于土地利用、地貌因素的耕地坡度等級(jí)劃分情況，發(fā)現(xiàn)2°、6°、15°、25°是各分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中的典型坡度。

2.2" 基于水土流失強(qiáng)度的耕地坡度分級(jí)

坡度決定徑流剝蝕能力及地表微地形變化，進(jìn)而影響土壤侵蝕強(qiáng)度及其發(fā)生過(guò)程［12］，不同坡度耕地的水土流失特征具有空間差異性。根據(jù)全國(guó)耕地水土流失特點(diǎn)，《土壤侵蝕分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》在土壤侵蝕強(qiáng)度面蝕（片蝕）分級(jí)中，將坡耕地坡度劃分為6個(gè)等級(jí)，即將＜5°、5°～＜8°、8°～＜15°、15°～＜25°、25°～＜35°、≥35°的坡耕地分別歸為微度、輕度、中度、強(qiáng)烈、極強(qiáng)烈、劇烈6個(gè)土壤侵蝕強(qiáng)度等級(jí)?？梢?，在全國(guó)范圍內(nèi)，水土流失治理主要關(guān)注5°以上的耕地。針對(duì)東北黑土區(qū)耕地水土流失特點(diǎn)，《黑土區(qū)水土流失綜合防治技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》將≤0.25°、＞0.25°～1.5°、＞1.5°～3°、＞3°～4°、＞4°～5°、＞5°的坡耕地分別歸為微度、輕度、中度、強(qiáng)烈、極強(qiáng)烈和劇烈6個(gè)土壤侵蝕強(qiáng)度等級(jí)（見表3）。由以上兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)可以看出，在全國(guó)范圍尺度，較少聚焦5°以下耕地的坡度分級(jí)，而在東北黑土區(qū)盡管提出了0.25°這一關(guān)鍵坡度節(jié)點(diǎn)，同樣缺少5°以上耕地細(xì)化的坡度分級(jí)。

2.3" 不同坡度分級(jí)方法下的坡譜分析

坡譜是地面坡度在一定的分級(jí)方法下組合的定量圖形［13］，不同的坡度分級(jí)方法反映出的地表地形特征各有側(cè)重?；诟仄露痊F(xiàn)狀組成，分別繪制了《農(nóng)用地質(zhì)量分等規(guī)程》《第三次全國(guó)國(guó)土調(diào)查技術(shù)規(guī)程》《土壤侵蝕分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》、《黑土區(qū)水土流失綜合防治技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》相對(duì)應(yīng)的坡譜圖。結(jié)果表明：①在不同的耕地分級(jí)方法下，坡譜呈現(xiàn)的整體規(guī)律具有相似性；

②坡譜數(shù)值均集中出現(xiàn)在2°以下，其次為5°或6°以下，超過(guò)15°的坡譜數(shù)值分布較少，不能較好地表達(dá)東北黑土區(qū)耕地分布特征，對(duì)水土保持措施布設(shè)及其防蝕評(píng)價(jià)的實(shí)際指導(dǎo)意義有限；③東北黑土區(qū)坡度≤0.25°耕地占耕地總面積的33.49%，是判別耕地是否發(fā)生輕度及以上強(qiáng)度土壤侵蝕的關(guān)鍵坡度值（見圖1）。因此，0.25°、2°、5°或6°、15°應(yīng)為東北黑土區(qū)耕地坡度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中的代表性坡度。

2.4" 東北黑土區(qū)耕地坡度分級(jí)方法和結(jié)果

2.4.1" 耕地坡度分級(jí)原則

耕地坡度分級(jí)應(yīng)符合區(qū)域水土流失規(guī)律，與水土流失防治技術(shù)相匹配，且盡量能夠與其他行業(yè)坡度分級(jí)系統(tǒng)相適應(yīng)［14］，便于統(tǒng)計(jì)分析，更好地協(xié)調(diào)各部門、各系統(tǒng)間關(guān)系，提高水土流失綜合治理效率。《黑土區(qū)水土流失綜合防治技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中的坡耕地土壤侵蝕強(qiáng)度分級(jí)雖然客觀地反映了東北黑土區(qū)土壤、地形與水土流失的關(guān)系，但因與其他標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)數(shù)據(jù)無(wú)法在尺度級(jí)別上統(tǒng)一，與黑土地保護(hù)措施沒有有效銜接，故在實(shí)際工作中并未得到廣泛應(yīng)用和關(guān)注。東北黑土區(qū)近20 a來(lái)水土流失治理實(shí)踐主要集中在坡度5°以上的坡耕地，而＞0.25°～5°坡度段的耕地面積約為＞5°所有坡度段耕地面積的5倍（見表4），可見，＞0.25°～5°坡度段耕地的水土流失問(wèn)題不容忽視。綜上，本研究確定了東北黑土區(qū)耕地坡度分級(jí)應(yīng)遵循的原則為：最大限度地保護(hù)黑土區(qū)耕地，保障糧食安全；符合黑土區(qū)土壤特性和耕地坡緩坡長(zhǎng)的實(shí)際；指導(dǎo)黑土區(qū)耕地保護(hù)的科學(xué)規(guī)劃和水土流失的高效治理；與其他行業(yè)、其他區(qū)域坡耕地統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)銜接。基于以上原則，在分析東北黑土區(qū)2020年不同坡度耕地面積比例（見表2）基礎(chǔ)上，進(jìn)一步細(xì)化提取了東北黑土區(qū)15°以下的耕地面積信息（見表4）。

2.4.2" 耕地坡度分級(jí)方法

耕地坡度分級(jí)應(yīng)用方向不同，所選取的坡度分級(jí)方法也不同。本研究主要聚焦黑土區(qū)坡耕地水土流失防治，采用臨界坡度分級(jí)法［15］進(jìn)行坡度分級(jí)，即根據(jù)坡度的變化引起水土流失量變的臨界值確定耕地坡度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)［14］。在細(xì)化統(tǒng)計(jì)不同坡度耕地面積比例后，利用東北黑土區(qū)農(nóng)地土壤流失量隨坡度變化的回歸方程計(jì)算這些坡度節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的耕地年平均土壤侵蝕模數(shù)（見表5），按照《黑土區(qū)水土流失綜合防治技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中的土壤侵蝕強(qiáng)度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行強(qiáng)度判定。

2.4.3" 耕地坡度分級(jí)結(jié)果

由東北黑土區(qū)農(nóng)地土壤流失量隨坡度變化的回歸方程［1］計(jì)算可知，東北黑土區(qū)坡耕地臨界坡度0.25°條件下產(chǎn)生的土壤侵蝕模數(shù)為221 t/（km2·a），已超過(guò)東北黑土區(qū)允許土壤流失量200 t/（km2·a），達(dá)到輕度土壤侵蝕強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，故將≤0.25°作為第一個(gè)坡度級(jí)；坡度為2°的坡耕地產(chǎn)生的土壤侵蝕模數(shù)為1 770 t/（km2·a），達(dá)到中度土壤侵蝕強(qiáng)度，且近年來(lái)2°是自然資源、水土保持行業(yè)相對(duì)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)坡度節(jié)點(diǎn)，故將＞0.25°～2°作為第二個(gè)坡度級(jí)，對(duì)于土壤侵蝕強(qiáng)度在中度以下的坡耕地，適宜實(shí)施等高耕作、免耕、秸稈還田、壟向區(qū)田等保護(hù)性耕作措施；坡度為6°的坡耕地產(chǎn)生的土壤侵蝕模數(shù)為5 312 t/（km2·a），達(dá)到劇烈土壤侵蝕強(qiáng)度，且6°曾被作為坡耕地的臨界坡度閾值，同樣是近年來(lái)相對(duì)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)坡度節(jié)點(diǎn)，故將＞2°～6°作為第三個(gè)坡度級(jí)，這部分耕地適宜實(shí)施微地形改造、地埂植物帶、坡式梯田配合免耕、秸稈還田等措施，并修建配套排水設(shè)施進(jìn)行保護(hù)；6°以上的黑土區(qū)耕地土壤侵蝕達(dá)到劇烈侵蝕強(qiáng)度，為與其他行業(yè)和現(xiàn)行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)相協(xié)調(diào)，將＞6°～15°作為第四個(gè)坡度級(jí)，這部分耕地適宜實(shí)施水平梯田配套排水工程；黑龍江、吉林、遼寧和內(nèi)蒙古在?。▍^(qū)）水土保持法實(shí)施條例中分別規(guī)定了各自行政區(qū)內(nèi)的禁墾坡度為＞15°、＞20°、＞25°和＞15°，且東北黑土區(qū)坡度＞15°的耕地僅占耕地總面積的1.01%，故將＞15°的坡度全部合并，作為第五個(gè)坡度級(jí)，這部分耕地應(yīng)采取退耕還林和建排水溝、水平梯田等措施進(jìn)行水土流失防治。由此得到東北黑土區(qū)耕地坡度分級(jí)結(jié)果，共分5級(jí)，分別為≤0.25°、＞0.25°～2°、＞2°～6°、＞6°～15°、＞15°（見表6），其中≤0.25°的耕地為平耕地，＞0.25°的耕地為坡耕地。

根據(jù)上述耕地坡度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)東北黑土區(qū)耕地細(xì)化坡度段耕地面積及比例進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，其中，坡度≤0.25°的耕地面積為11.32萬(wàn)km2，占比33.49%；坡度＞0.25°～2°的耕地面積為12.20萬(wàn)km2，占比36.09%；坡度＞2°～6°的耕地面積為7.40萬(wàn)km2，占比21.89%；坡度＞6°～15°的耕地面積為2.54萬(wàn)km2，占比7.52%；坡度＞15°的耕地面積為0.34萬(wàn)km2，占比1.01%（見表4）。結(jié)果表明，東北黑土區(qū)約1/3的耕地為平耕地，其余2/3為坡耕地。

2.4.4" 典型縣耕地坡度分級(jí)案例

根據(jù)水土保持區(qū)劃、耕地空間分布、地形地貌特征等，選取內(nèi)蒙古自治區(qū)阿榮旗，黑龍江省嫩江市、拜泉縣，吉林省柳河縣、東豐縣共5個(gè)典型縣，利用本研究提出的東北黑土區(qū)耕地坡度劃分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分級(jí)（見圖2）。受地形地貌差異性影響，各典型縣耕地坡度分級(jí)結(jié)果呈現(xiàn)出不同特征，對(duì)于位于東北部漫川漫崗區(qū)的嫩江市、拜泉縣，坡度＞0.25°～2°的耕地面積占比最高，分別為58.92%、57.29%；對(duì)于位于北部中低山-丘

不同類型區(qū)耕地坡度組成的特點(diǎn)，可為統(tǒng)籌實(shí)施黑土地保護(hù)和高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。

3" 結(jié)論

1）結(jié)合現(xiàn)有的坡耕地界定標(biāo)準(zhǔn)，基于東北黑土區(qū)坡耕地水土流失特征，以東北黑土區(qū)年平均土壤流失速率超過(guò)該區(qū)允許土壤流失量所對(duì)應(yīng)的坡度——0.25°，作為黑土區(qū)坡耕地發(fā)生土壤侵蝕的臨界坡度，將東北黑土區(qū)坡耕地界定為坡度＞0.25°、發(fā)生輕度及以上強(qiáng)度土壤侵蝕的耕地。

2）基于東北黑土區(qū)耕地坡度分級(jí)原則，聚焦坡耕地水土流失防治，采用臨界坡度分級(jí)法確定了耕地坡度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)計(jì)算東北黑土區(qū)各坡度段對(duì)應(yīng)的土壤侵蝕模數(shù)，將東北黑土區(qū)耕地坡度分為≤0.25°、＞0.25°～2°、＞2°～6°、＞6°～15°、＞15°共5級(jí)，發(fā)現(xiàn)東北黑土區(qū)約1/3的耕地為平耕地，其余2/3為坡耕地。

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收稿日期： 2024-04-20

基金項(xiàng)目： “十四五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題（2021YFD1500704）

第一作者： 高燕（1972—），女，山東諸城人，正高級(jí)工程師，碩士，主要從事水土保持相關(guān)規(guī)劃、科研和監(jiān)測(cè)工作。

E-mail： 623363030@qq.com

（責(zé)任編輯" 李楊楊）