黑龍江省2018年度省級監測區域水土流失動態監測成果分析

張 凱，胡天然，王 平

(1.黑龍江省水利科學研究院，黑龍江 哈爾濱 150080；2.黑龍江省水土保持監測站，黑龍江 哈爾濱 150080)

1 監測區概況

黑龍江省位于中國東北部，是中國位置最北、緯度最高的省份。北、東部與俄羅斯隔江相望，西部與內蒙古自治區相鄰，南部與吉林省接壤[1]。全省共128個縣(市、區)[2]，省級監測區域涉及其中64個縣(市、區)，監測區總面積183 134 km2。監測區域地貌多樣，東北部為三江平原，西部是松嫩平原，中部漫川漫崗，東南部山地。山地海拔高度大多在300～1000 m，平原海拔高度在50～200 m。氣候差異較大，從東向西，依干燥度指標可分為濕潤區、半濕潤區和半干旱區。全省氣候的主要特征是春季低溫干旱、夏季溫熱多雨、秋季易澇早霜、冬季寒冷漫長，無霜期短，氣候地域性差異大。年降雨量變化在360～830 mm，總的分布趨勢是山區大、平原區小，東部大，西部及西北部小，中南部次之。年降水量主要集中在6—9月，約占全年的65%～85%，12月—次年2月 降水量僅占年降水量的1%～5%。

2 監測方法

2.1 水力侵蝕

采取中國土壤流失方程CSLE進行水力侵蝕模數[3]計算，并根據《土壤侵蝕分類分級標準》(SL 190—2007)[4]進行土壤侵蝕強度判定和水土流失面積計算，如式(1)。

A=RKLSBET

(1)

式中：A為土壤侵蝕模數，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，無量綱；T為耕作措施因子。

2.2 風力侵蝕

風力侵蝕區的耕地、草(灌)地、沙地(漠)等土地利用類型，采用相應風力侵蝕模型[3]進行土壤模數計算，并根據《土壤侵蝕分類分級標準》(SL 190—2007)[4]進行土壤侵蝕強度判定和水土流失面積計算。

耕地風力侵蝕模型基本形式如式(2)：

(2)

式中：Qfa為每半個月內耕地風力侵蝕模數，t/(hm2·a)；W為每半個月內表土濕度因子，介于0～1；Tj為每半個月內各風速等級的累計時間，min；Z0為地表粗糙度，cm；j為風速等級序號，在5～40 m/s內按1 m/s為間隔劃分為35個等級，取值1，2，…，35；Uj為第j個等級的平均風速，m/s，譬如風速等級為5～6 m/s，U1= 5.5 m/s。

草(灌)地模型基本形式如式(3)：

(3)

式中：Qfg為每半個月內草(灌)地風力侵蝕模數，t/(hm2·a)；V為植被覆蓋度，%。其他參數含義同耕地模型。

沙地(漠)模型基本形式如式(4)：

(4)

式中:Qfs為每半個月內沙地(漠)風力侵蝕模數，t/(hm2·a)。其他參數含義同耕地模型和草(灌)地模型。

3 結果與分析

3.1 土地利用和植被蓋度

土地利用分類解譯標準按照《區域水土流失動態監測技術規定(試行)》規定，分為耕地、園地、林地、草地、建設用地、交通運輸用地、水域及水利設施用地、以及其他土地8個一級類。省級監測區域總面積183 134.00 km2，其中耕地面積為103 345.72 km2，占總面積的56.43%，是該區域主要的土地利用類型；林地面積42 724.93 km2，占總面積的23.33%；草地19 969.95 km2，占總面積的10.91%；水域及水利設施用地9117.83 km2，占總面積的4.98%；建設用地6125.73 km2，占總面積的3.34%；交通運輸用地934.29 km2，占總面積的0.51%；其他土地883.58 km2，占總面積的0.48%；園地面積31.97 km2，占總面積的0.02%，在全部土地類型中占比最小。

林草植被覆蓋總面積為62 694.88 km2，占土地總面積的34.24%。其中，高覆蓋度植被總面積為53 689.79 km2，占省級監測區域林草地總面積的85.63%，占省級監測區域土地總面積的29.32%；中高覆蓋度植被面積為6147.53 km2，占林草地總面積的9.81%；中覆蓋度植被面積為2418.42 km2，占林草地總面積的3.86%；中低覆蓋度植被面積為365.54 km2，占林草地總面積的0.58%；低覆蓋度植被面積為73.60 km2，占林草地總面積的0.12%。

3.2 土壤侵蝕

2018年度黑龍江省省級監測區域面積183 134.00 km2，水土流失總面積為33 403.73 km2，占監測區總面積的18.24%。其中，水力侵蝕總面積為25 206.50 km2，風力侵蝕總面積為8197.23 km2，占水土流失總面積的比例分別為75.46%、24.54%。按照侵蝕等級劃分，該區域以輕度侵蝕為主，占水土流失總面積的80.26%；其次為中度侵蝕，占水土流失總面積的13.42%；強烈侵蝕、極強烈侵蝕、劇烈侵蝕面積總和2109.66 km2，占總面積的6.32%，如表1所示。

由此，省級監測區域土壤侵蝕情況是整體土壤侵蝕強度較輕，但不同區域存在較大差異。西部風沙區分布有連片風蝕區，中度及以上侵蝕面積較大，占比達到55.18%；東南長白山山地和東部三江平原部分區域有少數縣(市、區)的中度侵蝕強度以上面積在相應行政區水土流失面積中占比較大，但實際面積較小。

與2011年普查成果相比，2018年水土流失面積共減少了1981.89 km2，其中輕度侵蝕面積增加7918.42 km2、中度侵蝕面積減少4863.60 km2、強烈侵蝕面積減少3305.84 km2、極強烈侵蝕面積減少1369.48 km2、劇烈侵蝕面積減少 361.44 km2，變化比例分別為41.91%，-52.04%，-65.69%，-84.59%，-73.06%，如表2所示。

表1 2018年省級監測區域水土流失面積統計表

表2 水土流失面積消長統計表

省級監測區域水土流失總面積為33 403.73 km2，其中發生在耕地上的水土流失面積為28 277.00 km2，占水土流失總面積的84.65%；發生在草地和林地上的水土流失面積分別為2474.93 km2、1392.33 km2，分別占水土流失總面積的7.41%、4.17%。

與2011年普查成果對比，在不同強度土壤侵蝕分類中，僅輕度侵蝕面積增加，中度侵蝕、強烈侵蝕、極強烈侵蝕、劇烈侵蝕面積均減少，減少比例均超過50%。

3.3 消長分析

動態監測成果表明，全省土壤侵蝕呈面積減少、強度降低趨勢。

變化原因主要有以下方面：(1)國家對生態環境保護日益重視，加大了生態環境保護和治理投資，發改、農業、畜牧、林業、國土、農發、環保、水利等部門開展了東北黑土地保護工程、秸稈綜合利用、退牧還草、農業綜合開發生態項目、草原生態保護補助獎勵政策、退耕還林、防護林建設、天然林保護二期工程、防沙治沙、疏林地封育、退耕還草、退耕還濕(濕地)、農村土地整治重大工程、東北黑土區侵蝕溝治理、生態高產標準農田、坡耕地水土流失綜合治理工程、小流域綜合治理，以及生態修復等生態環境保護工作，降低了土壤侵蝕強度，減少了水土流失面積。根據《黑龍江省水土保持公報》，僅水土保持治理一項，2012—2018年，累計治理水土流失面積20 034.05 km2。(2)各級水行政主管部門強化了生產建設項目水土保持監督管理，從水土保持方案審批到水土保持設施驗收報備，全流程監督；加大了水土保持監督執法，通過監督檢查，查處了一批違法案件，有效遏制了生產建設活動造成的水土流失。(3)國家大力保護生態環境，造林、還林等措施初見成效，幼林地逐漸成林，郁閉度和地表蓋度提高。根據《黑龍江省統計年鑒》，2011—2018年全省林地面積占全省面積的比例由45.7%升至48.3%。(4)水田建設。水稻經濟價值較高，種植水稻的農戶增收明顯，直接影響了近年的水田建設。目前，我省水稻種植區域不局限于平原臨江地區，部分區域將坡耕地改為水田，面積大幅度增加。根據《黑龍江省統計年鑒》，2011年水稻種植面積343.7萬hm2，2018年水稻種植面積378.3萬hm2，增加34.6萬hm2。

4 結 論

(1)人類生產建設活動頻繁，對地表的挖填等擾動行為頻繁，造成地貌變化，實際工作中采用的地形數據難以與實際情況吻合。

(2)采取人機交互的解譯方式，受制于影像質量、分辨率(2 m、16 m)和人員解譯能力等方面差異，外業調查中發現部分土地利用類型解譯錯誤，包括一級類和二級類解譯錯誤，進而影響B因子和侵蝕模數計算。

(3)受限于影像分辨率和水土保持措施特性，無法解譯出全部水土保持措施。可利用水土保持重點工程圖斑精細化成果輔助開展野外調查，掌握水土保持措施現狀。但實際應用中發現，全國水土保持信息上報系統內成果與實地調查結果存在差異。

(4)第一次全國水利普查水土保持專項普查的技術路線為采用野外調查與定量評價結合的方法獲知土壤侵蝕面積、強度和分布，動態監測則是采用模型計算的方法。技術路線不同，兩次成果直接對比進行消長分析，能否準確反映客觀現實存在疑問。