《黃河流域生態保護和高質量發展規劃綱要》規劃區水土流失動態變化研究

白艷萍，李 雷，李 娜

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

黃土高原嚴重的水土流失是黃河復雜難治的癥結所在，也是《黃河流域生態保護和高質量發展規劃綱要》規劃區(以下簡稱“規劃區”)面臨的主要生態問題之一，黃土高原水土流失防治工作關系我國西北、華北地區生態安全和規劃區的經濟社會可持續發展，具有重要戰略意義。水土流失防治工作應結合區域水土流失特點，科學布局、精細配置各類水土保持措施，推進水土流失治理綠色發展[1]。分析規劃區水土流失動態變化，可為構建科學有效的水土保持措施體系提供依據，是推動水土流失防治工作以及新時期黃河流域生態保護和高質量發展的重要基礎性工作。

基于規劃區的水土流失動態監測數據，采用中國土壤流失方程，統計規劃區不同土地利用類型的水土流失狀況，探討規劃區水土流失動態變化，為構建黃河流域水土保持措施體系、推動黃河流域生態保護和高質量發展提供數據支撐。

1 研究區概況

依據《黃河流域生態保護和高質量發展規劃綱要》，規劃區包括黃河流經的青海、四川、甘肅、寧夏、內蒙古、陜西、山西、河南、山東等9省(區)的451個縣級行政區。規劃區東臨海洋、西居內陸，地勢西高東低，地形地貌類型差異較大，氣候、降水、蒸發、光照及無霜期等差異明顯。東南部屬于半濕潤氣候區，中部屬于半干旱氣候區，西北部屬于干旱氣候區，季節差別大，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 數據與方法

2.1 數據獲取

收集規劃區1985、1999、2011、2020、2021年的水土流失數據。其中，1985、1999和2011年的水土流失數據分別來源于全國第一次土壤侵蝕遙感調查數據、全國第二次土壤侵蝕遙感調查數據和第一次全國水利普查數據；2020和2021年的水土流失數據來源于全國水土流失動態監測項目成果。土地利用類型分為耕地、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、其他土地8種，土地利用類型數據采用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，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，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據，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據，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據；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空間分辨率經過填洼處理后的DEM數據，通過地形因子計算工具計算得到L、S柵格數據，柵格數據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因子依據工程措施類型進行賦值，無措施區域E因子賦值為1；T因子參照耕作措施賦值表進行賦值。

各因子圖層統一為10 m分辨率柵格數據進行乘積運算，得到每個柵格的土壤侵蝕模數，依據《土壤侵蝕分類分級標準》(SL 190—2007)評價每個柵格的土壤侵蝕強度，統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，分析水土流失動態變化情況。

3 結果與分析

3.1 水土流失狀況

3.1.1 2021年水土流失狀況

2021年規劃區水土流失狀況見表1。規劃區國土面積1 334 207.55 km2，2021年水土流失面積448 615.04 km2，占規劃區國土面積的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，分別占規劃區水土流失面積的67.47%、19.04%、9.19%、3.10%、1.18%。水力侵蝕、風力侵蝕面積分別為234 983.95、213 631.09 km2，分別占水土流失面積的52.38%、47.62%。2021年規劃區土壤侵蝕強度以輕度侵蝕為主，水力侵蝕面積略高于風力侵蝕。

3.1.2 不同土地利用類型水土流失狀況

2021年規劃區各土地利用類型面積及其水土流失面積見表2。2021年規劃區土地利用類型以草地、林地和耕地為主，耕地、園地、林地、草地、建設用地、交通運輸用地、水域及水利設施用地、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，分別占規劃區國土面積的16.06%、1.28%、22.66%、45.08%、4.14%、0.80%、3.26%、6.71%。

表2 2021年規劃區各土地利用類型面積及其水土流失面積

2021年規劃區耕地水土流失面積79 185.96 km2，占規劃區水土流失面積的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，占規劃區水土流失面積的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，占規劃區水土流失面積的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，占規劃區水土流失面積的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%。建設用地水土流失面積7 568.79 km2，占規劃區水土流失面積的1.69%，占建設用地面積的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，占規劃區水土流失面積的0.15%，占交通運輸用地的6.40%，主要分布在農村道路，農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，占規劃區水土流失面積的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%。

規劃區極強烈侵蝕面積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 水土流失動態變化

規劃區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年規劃區水土流失面積減少311 880.13 km2，減幅41.01%。1985—1999年、1999—2011年、2011—2020年、2020—2021年規劃區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年規劃區水土流失狀況持續改善，平均每年水土流失減少面積呈現先增加后減小的變化趨勢，在1999—2011年最大。

3.3 水土流失動態變化原因

黨和國家領導人高度重視黃河流域生態保護工作，推進黃河流域生態環境持續改善，推動黃河流域高質量發展。其中2021年規劃區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年規劃區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《2020年中國氣候公報》數據，2020年黃河流域降水量偏高，其中，內蒙古東北部、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，整體生態趨于向好發展。③規劃區扎實推進生產建設項目水土保持專項整治行動，對違法違規行為進行責任追究、信用懲戒和執法查處，持續開展人為水土流失遙感監管。與2020年相比，2021年人為擾動地塊數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 論

(1)2021年規劃區水土流失面積448 615.04 km2，占規劃區國土面積的33.62%，是我國水土流失最嚴重的地區。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年規劃區耕地、園地、林地、草地、建設用地、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。水土流失主要發生在草地、林地和耕地，其水土流失面積分別占規劃區水土流失面積的47.39%、19.69%和17.65%。極強烈和劇烈侵蝕主要發生在旱地和沙地。

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

1985—2021年規劃區水土流失面積減少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先增加后減小的變化趨勢。規劃區水土流失狀況持續改善，水土流失治理工作有顯著成效。