刘 震
(水利部水土保持司,100053,北京)
根据水土保持法的规定,2010年在第一次全国水利普查中同步开展了我国水土保持情况普查,这也是全国第四次土壤侵蚀普查,历时3年,取得了一系列普查成果,进一步摸清了全国水土流失状况和水土保持措施保存等情况,为国家宏观生态建设决策和水土流失防治提供了科学依据。此次普查方法科学,手段先进,组织严密,工作有序,成果可信,对推进水土保持信息化、现代化意义重大。
本次普查无论从方法、手段、获取的资料信息,还是组织方式等,在我国土壤侵蚀普查历史上创造了多个首次。
(1)在全国范围内应用通用土壤流失方程计算水力侵蚀模数
通用土壤流失方程作为世界上最早的土壤侵蚀预报模型,综合考虑了影响坡面土壤流失的主要因素,所用资料范围广泛,在世界各国被广泛应用。在过去几十年内,我国学者在全国不同侵蚀类型区均进行了通用土壤流失方程的应用研究,并针对各类型区的特点对方程因子的量化方法进行了深入研究。本次土壤侵蚀普查,综合应用基础资料收集整理、野外抽样调查、遥感解译和模型计算等多种技术方法和手段,首次在全国范围内应用通用土壤流失方程,全面考虑气象、土壤、地形、植被、土地利用和水土保持措施等土壤侵蚀的影响因素,计算土壤侵蚀模数,确定土壤侵蚀强度,评价土壤侵蚀分布、面积与强度。
(2)全面考虑各种地表形态,应用相应数学模型,计算风力侵蚀模数
根据不同的土地利用类型,采用了三种模型分别计算耕地、草(灌)地和沙地(漠)的风力侵蚀模数,其中耕地风力侵蚀模型包括风力因子、表土湿度因子和地表粗糙度因子,草(灌)地风力侵蚀模型包括风力因子、表土湿度因子和植被盖度因子,沙地(漠)风力侵蚀模型包括风力因子、表土湿度因子和植被盖度因子。
土壤侵蚀普查结合抽样调查方法,在全国范围内布设33 966个野外调查单元,对土壤侵蚀影响因素信息进行实地调查,采集了水力侵蚀和风力侵蚀影响因素的数据。在野外调查单元布设时,根据我国自然环境和土壤侵蚀特点,按照分层抽样确定野外调查单元数量和位置:在水力侵蚀区,以1%密度布设水力侵蚀野外调查单元;位于平原区、城区或1%密度抽样数量超过50个调查单元的县份,则布设密度减少为0.25%;在新疆和西藏自治区的“一江两河”流域,按0.25%密度布设。在风力侵蚀区,以0.25%密度布设风力侵蚀野外调查单元。在水力侵蚀与风力侵蚀交错区,按0.25%密度布设。共布设了水力侵蚀野外调查单元32 364个,风力侵蚀野外调查单元2 982个。
野外调查单元的设计与相关信息的采集,不仅保证了可以直接获取第一手资料,而且保证了相关信息的可检查和可检验性;不仅能够获得抽样区域的土壤侵蚀模数,而且可以根据国家标准确定侵蚀强度,提高土壤侵蚀普查精度。
本次普查中,量化计算水力侵蚀和风力侵蚀因子值时,综合运用了科研院所和高校的最新研究成果,广泛收集和应用了最新的基础数据。一是首次在全国范围内收集了2 002个水文站和959个气象站的1980—2009年或1981—2010年连续30年的降水数据和风力侵蚀区229个气象站 1991—2010年 1—5月和10—12月逐日四时段的风速风向数据;二是采用了全国最新土壤普查的图件(第二次全国土壤普查,基本比例尺为1∶500 000)和 16 493 个土壤剖面数据。同时,本次普查还采集了1 065个最新采样点的土壤理化性质数据;三是全国1∶50 000数字线划图和土壤侵蚀野外调查单元 1∶10 000地形图,2010年全国 1∶100 000土地利用矢量图;四是应用了多种空间分辨率和光谱分辨率的遥感影像,包括全国2.5 m高分辨率遥感影像、2010年30m分辨率的环境星(HJ-1A/1B)地表反射率数据、2005—2010年1 000 m分辨率的MODIS传感器数据、2010年Aqua/AMSR-E亮温数据、AMSR-E 轨道数据、1998—2010年TRMM 3B42数据集、1951—2007年APHRO_MA V1003R1数据。
(1)自上而下,组建了职责明确、协同高效的组织体系
在国务院第一次全国水利普查领导小组的统一部署下,各流域、各省(自治区、直辖市)和新疆生产建设兵团及基层人民政府均成立普查机构,组建技术队伍,搭建工作条件与环境。水土保持专项普查工作组具体负责水土保持情况普查工作,制定了细致的实施方案和进度安排,及时组织交流沟通协调,极大地提高了工作效率。
(2)择优选用,组织了科技力量强大的技术队伍
本次水土保持情况普查是历次水土保持相关调查中任务最重、技术要求最高的一次,从国家到地方的各级普查机构都有科研院所和高等院校作为技术支撑。北京师范大学、中国科学院水土保持研究所、南京土壤研究所、成都山地灾害与环境研究所等技术单位具体承担了土壤侵蚀因子计算分析、土壤侵蚀模数计算、土壤侵蚀强度分析与制图等工作。开展了24个班次的国家级培训工作,培训骨干技术人员3 000多人次。省级和县级普查机构也聘请了地方院校作为技术支撑单位,指导和辅助完成水土保持情况普查的各项工作,其普查技术队伍包括普查指导员和普查员,均接受了系统培训,保证了普查工作的顺利进行。
(3)构建起科学的质量控制体系
在普查中,始终将质量作为成果的生命,高度重视,严格把控,对每个环节都明确了质量标准,落实了质量控制措施,做到全流程管理,分环节控制;对不同任务,采取相应的质量控制手段,每个阶段质量审核完成后,均填写了相应的质量审核意见。
本次普查方法的选择、论证和应用过程中,充分吸收了目前我国水土保持基础科学研究成果。广泛收集了通用土壤侵蚀模型在我国不同区域应用的研究成果,在各侵蚀因子量化过程中全面吸收了我国长期以来的科研成果,更新了基础数据,改进了不同侵蚀区各因子的量化计算公式。应用国内近百个小区年观测资料、200多篇文献资料和科研成果,对本次土壤侵蚀普查的评价成果进行了验证,充分保证了土壤侵蚀普查成果的合理性和可靠性。
本次普查与前几次普查相比较增加了许多新的内容,不仅查清了土壤侵蚀的面积、分布与强度,而且对西北黄土高原区和东北黑土区的侵蚀沟道的数量、分布与面积,以及水土保持措施的类型、数量与分布也进行了普查。
土壤侵蚀总面积为294.91万km2,占普查范围总面积的31.12%,其中水力侵蚀129.32万km2、风力侵蚀165.59 万 km2。
①在水力侵蚀面积中,轻度、中度、强烈、极强烈和剧烈侵蚀的面积分 别 为 66.76 万 km2、35.14 万 km2、16.87 万 km2、7.63 万 km2和 2.92 万km2, 所占比例分别为51.62%、27.18%、13.04%、5.90%和 2.26%。
山西、重庆、陕西、贵州、辽宁、云南和宁夏等7个省(自治区、直辖市)的侵蚀面积超过辖区面积的25%。
②在风力侵蚀面积中,轻度、中度、强烈、极强烈和剧烈侵蚀的面积分 别 为 71.60 万 km2、21.74 万 km2、21.82 万 km2、22.04 万 km2、28.39 万km2,所占比例分别为43.24%、13.13%、13.17%、13.31%和17.15%。
新疆、内蒙古、青海和甘肃等4个省(自治区)的风力侵蚀面积较大,占风力侵蚀总面积的比例分别为48.18%、31.80%、7.60%和7.55%。
在西北黄土高原区的高塬沟壑区、丘陵沟壑区,共有侵蚀沟道666 719条,总长度为563 278 km,总面积为18 721 456.3 hm2。其中,甘肃省侵蚀沟道数量最多,占区域侵蚀沟道总数量的40.26%;其次为陕西,占21.13%,侵蚀沟道面积与数量基本一致,甘肃省和陕西省的侵蚀沟道面积较大,占区域侵蚀沟道总面积的比例分别达到28.90%和23.95%。
在东北黑土区,共有侵蚀沟道295 663条,总长度为195 512.5 km,总面积364 842 hm2。其中,发展沟262 177条、占区域侵蚀沟道总数量的88.7%,面积 303 606 hm2、占区域侵蚀沟道总面积的83.2%;稳定沟33 486条、占区域侵蚀沟道总数量的11.3%,面积61 236 hm2、占区域侵蚀沟道总面积的16.8%。黑龙江省侵蚀沟道的数量最多,占区域侵蚀沟道总数量的39.08%;内蒙古自治区侵蚀沟道的面积最大,占区域侵蚀沟道总面积的58.85%。
(1)水土保持措施面积
水土保持措施面积为99.16万km2,工程措施 20.03 万 km2,植物措施77.85 万km2,其他措施 1.28 万 km2。全国的水土保持措施主要分布在河北、山西、内蒙古、辽宁、江西、湖北、四川、贵州、云南、陕西、甘肃等11个省(自治区),占全国水土保持措施面积的67.91%,每个省份的水土保持措施面积均大于40 000 km2,其中内蒙古、四川、云南、陕西和甘肃等5个省(自治区)措施面积大于60 000 km2。
(2)淤地坝数量
淤地坝共有58 446座,淤地927.57 km2,其中库容在 50万~500万m3的治沟骨干工程5 655座、总库容57.01亿m3。陕西省和山西省淤地坝、治沟骨干工程数量最多,数量达到51 259座和3 654座,分别占淤地坝、治沟骨干工程总数量的87.70%和64.61%。
本次普查无论从土壤侵蚀面积减少情况看,还是从水土保持措施保存情况看,其结果和定性结论基本吻合,客观地反映了多年来我国水土流失防治取得的显著成效。
(1)土壤侵蚀面积有较大幅度下降
本次普查土壤侵蚀面积与公布的第二次全国土壤侵蚀遥感调查(以下简称“第二次遥感调查”)的土壤侵蚀面积355.55万km2相比,减少60.64万km2、减少了17.06%。
水力侵蚀面积与 “第二次遥感调查”的水力侵蚀面积164.88万km2相比,减少 35.56万 km2,减少了21.56%。其中,轻度、中度侵蚀面积减少明显,分别减少了19.62%、36.67%,强烈侵蚀面积有所减少,减少了5.38%,极强烈和剧烈侵蚀面积略有增加,主要来自未治理的陡坡耕地、开发建设项目用地和未利用裸露土地。
风力侵蚀面积与“第二次遥感调查”的风力侵蚀面积190.67万km2相比, 减少25.08万km2、 减少了13.15%。其中,轻度、中度、强烈、极强烈和剧烈面积分别减少了9.17%、13.46%、12.02%、18.40%和 18.70%。
(2)国家重点治理地区土壤侵蚀面积下降幅度尤其明显
黄土高原地区的陕西、宁夏、山西和甘肃等省(自治区)水力侵蚀面积减少显著,水力侵蚀面积占各省行政面积的比例由29.5%~59.3%降为17.87%~44.85%。西南土石山区的重庆、贵州、四川和云南等省(直辖市)侵蚀面积由37.2%~63.2%降为23.54%~38.07%。
(3)水土保持措施保存情况总体良好
全国现有水土保持措施保存面积相比 《2011年中国水利统计年鉴》中累计措施面积109.66万km2少了10.80万km2,相差9.85%。减少的主要原因:一是年鉴数据为多年措施面积逐年累加的数据,统计时要核减当年未成活的林木;二是受地震、洪涝等自然灾害影响,损毁了部分水土保持措施;三是生产建设项目占用、破坏的水土保持设施。应该说,近年新实施的水土保持措施面积保存率比较高,得益于依法管护和全社会生态保护意识的增强。
从本次普查结果看,虽然经过多年治理,水土流失面积大幅度减少,强度等级下降,成效显著,但也应该看到防治任务仍然十分艰巨,全国仍有294.91万km2水土流失面积,尤其在人口密度相对大的水力侵蚀地区,水蚀面积仍有129.32万km2,按现有治理速度仍需20多年,这与2020年全面建设小康社会差距较大。从水土流失分布的情况来看,严重地区仍然分布在长江上中游、黄河中上游、东北黑土区和西南熔岩等地区,这些区域今后一段时期仍然是我国水土保持生态建设的重点区域,要继续实施退耕还林,生态移民和国家水土保持重点建设工程等一系列国家重大生态建设工程。在治理水土流失的同时,大力发展当地特色产业,促进群众脱贫致富,统筹解决好这一区域的民生问题和生态问题。
本次普查结果也显示,风力侵蚀主要分布在西北地区的江河源区、内陆河流域下游及绿洲边缘、草原、重要水源、长城沿线风沙源等区域。这些地区相对地广人稀,利用大自然的力量促进生态自我修复,已被实践证明是一个十分成功、有效的方法,可以实现快速、大面积、费省效宏的防治水土流失目的。要继续实行封育保护政策,把人工治理同自然修复有机结合起来,以小范围的人工治理促进大面积的植被恢复。
普查结果表明,水蚀强度以上侵蚀区主要分布在人口密度大,坡耕地比较集中的地区,尤以西部地区为主,是水土流失的重点区域。长期以来,坡耕地生产方式粗放,广种薄收、陡坡开荒、破坏植被问题相当严重,造成土地退化,不仅是制约流失区经济社会发展的突出瓶颈,而且淤积下游江河湖库,降低水利设施调蓄功能和天然河道泄流能力,影响水利设施效益的发挥,加剧了洪涝灾害。因此,在这些地区实施坡耕地水土流失综合治理,搞好坡改梯及其配套工程建设,能够有效阻缓坡面径流,减轻水土流失,保护土地资源。在黄土高原和东北黑土地,沟道侵蚀严重,必须加大沟道综合治理力度,采用植物措施和工程措施相结合,是减少沟道泥沙下泄的有效措施。
剧烈侵蚀主要分布在工矿比较集中的区域,生产建设活动弃土弃渣,人为水土流失严重,要认真贯彻水土保持法确定的“预防为主、保护优先”的方针,资源相对集中的大规模开发区应当有区域水土保持规划,或在有关规划中有水土保持内容, 明确水土保持任务措施。要严格执行生产建设项目水土保持“三同时”制度,没有水土保持方案的项目不能立项, 没有验收的项目不能投产使用, 造成水土流失的要尽快采取措施恢复植被。
东部地区水土流失轻微,经济相对发达,人民群众对生态环境和水质的要求不断提高,水土保持必须以提高人民生活质量为目标,以建设生态清洁型小流域为抓手。在东部地区、重要水源区和城镇周边大力推进生态清洁小流域建设将水土流失治理作为建设生态文明社会,改善生产环境,推进社会主义新农村建设的重要内容,努力实现天蓝、水清、景美、人富的生态文明新目标。
要充分利用好全国第四次土壤侵蚀普查和水土保持措施等情况普查成果,建立各级水土保持基础数据库,深入分析各地的水土流失消长情况,围绕全国、流域和区域关注的重大问题,科学规划,明确目标和防治重点,提出相应对策措施指导各地生产实际, 以此次普查成果为基础,认真落实《全国水土保持信息化规划》确定的任务,全力推进我国水土保持信息化、现代化。