晉陜蒙接壤地區1990—2020年生態環境及水土流失治理成效分析

田園盛，張 平，賈利紅，楊翔惟，羅 珂

(黃河水利委員會 晉陜蒙接壤地區水土保持監督局，陜西 榆林 719000)

晉陜蒙接壤地區位于黃河中上游的山西省、陜西省和內蒙古自治區接壤地帶，土地總面積5.4萬km2，涉及3省(區)5市14縣(旗、區、市)。區內主要為黃土丘陵溝壑區、風沙區、土石山區、沖積平原區和干旱草原區等五大地貌類型，氣候干旱、少雨多風，多年平均降水量310～490 mm，植被稀少，生態環境脆弱，水土流失嚴重，水旱、風沙、霜凍等自然災害頻繁。晉陜蒙接壤地區是黃河粗泥沙集中來源區的主要區域，毛烏素沙地、庫布齊沙漠分布在準格爾旗、達拉特旗、榆陽區、神木市等區域，同時該區域作為我國重要能源基地，各類礦產資源開發活動較多，使得生態環境治理及水土流失防治壓力不斷增大。

晉陜蒙接壤地區作為黃河多沙粗沙重點治理區的核心區域和重要能源基地，國家高度重視其人為水土流失治理工作。1989年由國家計委(今國家發改委)、水利部、三省(區)計委(今發改委)和水土保持部門組成晉陜蒙接壤地區水土保持工作協調小組，協調接壤地區貫徹執行《開發建設晉陜蒙接壤地區水土保持規定》。該小組的成立提升了晉陜蒙接壤地區水土保持監管能力，使人為水土流失得到了遏制，監管成效顯著。1998年，水利部開始在晉陜蒙砒砂巖區實施沙棘減沙項目，先后實施了沙棘生態工程、窟野河流域沙棘生態減沙工程、十大孔兌沙棘生態減沙工程等，治沙成效顯著，使生態環境明顯改善。近年來，晉陜蒙接壤地區堅持“綠水青山就是金山銀山”理念，以保護黃河流域生態環境、促進高質量發展為己任，在經濟發展的同時注重區域生態建設，促進生態和經濟融合發展，推進晉陜蒙接壤地區水土保持高質量發展。

多年來，晉陜蒙接壤地區生態環境治理與水土流失防治工作取得了顯著成效，實現了水土流失面積、強度雙下降。本研究基于土地利用、歸一化植被指數(NDVI)、水土流失等數據，定量分析晉陜蒙接壤地區1990—2020年生態環境及水土流失的變化，旨在為該地區生態保護與高質量發展提供參考。

1 數據來源

基于1990—2020年30 m分辨率的土地利用遙感監測數據，分析晉陜蒙接壤地區30年間不同土地利用類型的變化情況及各地類間的轉移情況；通過GEE云平臺計算歸一化植被指數(NDVI)，分析晉陜蒙接壤地區植被蓋度變化情況；對比1999、2020年晉陜蒙接壤地區水土流失數據，分析該區域土壤侵蝕面積及強度的變化。

1.1 土地利用數據

土地利用數據來源于中國科學院30 m分辨率的土地利用遙感監測數據，包含1990、1995、2000、2005、2010、2015、2020年7期數據。主要是采用Landsat-MSS、Landsat-TM/ETM、Landsat 8遙感影像數據，按耕地、林地、草地、水域、建設用地、其他用地等分類提取，經過影像融合、幾何校正、圖像增強與拼接處理后，采取人機交互目視解譯方法獲取需要的數據。

1.2 歸一化植被指數(NDVI)

基于GEE云平臺，利用30 m的Landsat-TM/ETM影像數據，計算生成1990—2020年逐年30 m分辨率的歸一化植被指數(NDVI)。此處取每5年均值。

1.3 水土流失數據

1999年土壤侵蝕數據來源于黃河流域水土保持遙感普查成果，采用三因子(土地利用、植被覆蓋、坡度)計算水土流失面積；2020年土壤侵蝕數據來源于全國水土流失動態監測成果，水力侵蝕采用中國土壤流失方程(CLSE模型)，風力侵蝕分別采用耕地、草(灌)地、沙地(漠)侵蝕模型計算。研究區屬水蝕風蝕交錯區，土壤侵蝕計算時，比較每個柵格的水力侵蝕和風力侵蝕強度，僅保留強度高的侵蝕類型。

2 生態環境及水土流失變化

2.1 土地利用變化

晉陜蒙接壤地區1990—2020年土地利用情況，見圖1。由圖1和計算可知，30年間耕地面積逐年減少，減少比例達7.16%；林地面積呈波動狀態，但總體上未發生明顯變化；草地面積呈波動上升趨勢，其中1990年最小、2010年最大；水域面積基本保持穩定；建設用地面積呈逐年增加的趨勢，特別是在2005年后增加迅速，30年間增加了222.85%；其他用地面積整體上呈下降趨勢，30年間減少了18.87%。

圖1 晉陜蒙接壤地區1990—2020年土地利用情況

晉陜蒙接壤地區1990、2020年土地利用轉移矩陣，見表1。由表1可知，與1990年相比，2020年耕地減少992.28 km2，耕地主要轉出至草地、建設用地、林地，其中轉移至草地1 416.38 km2，約占1990年耕地總面積的10.23%；林地增加20.56 km2；草地增加1 082.27 km2，主要由其他用地和耕地轉進，其中其他用地轉入1 746.48 km2，約占1990年草地總面積的6.75%；水域減少26.07 km2；建設用地增加1 550.46 km2，主要由草地、耕地和其他用地轉入，其中草地轉入839.53 km2，是1990年建設用地面積的1.21倍；其他用地減少1 634.94 km2，其他用地主要轉移到草地、建設用地、耕地。

表1 晉陜蒙接壤地區1990、2020年土地利用轉移矩陣 km2

2.2 NDVI變化

1990—1995、1996—2000、2001—2005、2006—2010、2011—2015、2016—2020年NDVI均值分別為0.126、0.155、0.159、0.189、0.231、0.266。相比于1990—1995年，2016—2020年整個晉陜蒙接壤地區的NDVI均值增加了1.11倍。1990—2020年晉陜蒙接壤地區NDVI值呈上升趨勢。

1990—2020年晉陜蒙接壤地區14縣(旗、市、區)5年平均NDVI值見圖2。由圖2知，托克托縣NDVI5年均值增長最少，2016—2020年為1990—1995年的1.68倍；神木市增長最多，2016—2020年為1990—1995年的2.36倍。1990—2020年NDVI最大5年均值均在興縣，NDVI最小5年均值除1996—2000年在其他地區外其他年份均在達拉特旗，這是因為興縣東部為黑茶山森林公園，相較于其他地區植被覆蓋率較高，庫布齊沙漠橫貫達拉特旗，該地區植被覆蓋率較低。

圖2 1990—2020年晉陜蒙接壤地區14縣(市、區、旗)NDVI 5年均值

2.3 水土流失變化

2020年晉陜蒙接壤地區水土流失面積為24 454.87 km2，占土地總面積的45.29%，其中：輕度侵蝕面積為12 891.58 km2，占水土流失總面積的52.72%；中度、強烈、極強烈、劇烈侵蝕面積分別為6 308.68、2 752.59、2 063.38、438.64 km2，分別占水土流失總面積的25.80%、11.26%、8.44%、1.79%。

相比于1999年，2020年晉陜蒙接壤地區實現了水土流失面積、強度雙下降(見圖3)。2020年水土流失面積相比1999年減少了21 882.85 km2，減幅達到47.22%；輕度侵蝕面積增加6 336.77 km2，增幅為96.67%；中度、強烈、極強烈、劇烈侵蝕面積分別減少986.72、9 294.92、7 422.79、10 515.19 km2，減幅分別為13.53%、77.15%、78.25%、96.00%。

圖3 1999、2020年晉陜蒙接壤地區土壤侵蝕情況

3 取得成效

1990—2020年，晉陜蒙接壤地區不斷加強生態環境治理力度，成效顯著，特別是毛烏素沙地、庫布齊沙漠生態治理取得舉世矚目的成效，毛烏素沙地有80%的區域變為綠洲，庫布齊沙漠截至2020年底，已綠化沙漠6 000多km2，約占其總面積的1/3。

國家土地利用政策對該地區土地利用結構有顯著的影響。2000年3月，經國務院批準，退耕還林試點在中西部地區17個省(區、市)和新疆生產建設兵團的188個縣(市、區、旗)正式展開。隨著退耕還林還草等國家政策的實施，該地區水土流失嚴重及產量低而不穩的坡耕地和沙化耕地退出耕種，采取了植樹、種草及自然恢復等治理措施。在退耕還林還草政策實施的過程中，晉陜蒙接壤地區坡耕地改造、高質量基本農田建設、坡改梯等項目也在同步實施，在保證生態環境治理的同時，糧食安全也得到兼顧。30年間，植樹造林、退耕還林還草、天然林保護、三北防護林等工程在晉陜蒙接壤地區持續實施。根據2020年全國分縣水土保持統計數據，截至2020年晉陜蒙接壤地區造林、種草、封育面積分別為1 154.1、40.2、3 587.7 km2，各種生物措施的實施使該地區植被覆蓋率不斷提高。同時，生態文明思想不斷深入人心，人民的環境保護意識不斷增強，也是植被覆蓋率不斷提升的關鍵。

曹夏雨等[1]對比晉陜蒙接壤地區1999年與2020年的水土流失強度等級，發現等級之間的變化以下降為主，近3/4的水土流失面積等級降低。據遙感解譯及2020年全國分縣水土保持統計數據，截至2020年晉陜蒙接壤地區工程措施中修建梯田1 027.82 km2、淤地壩16 399座。淤地壩、梯田建設等工程措施的實施，有效減少了該地區坡面及溝道侵蝕的發生，水土流失得到了有效治理。