水土流失动态变化主要影响因素探究——以新疆维吾尔自治区阿图什市为例伊

力哈木·伊马木，王 略

(1.新疆维吾尔自治区水土保持生态环境监测总站，新疆 乌鲁木齐 830000；2.黄河流域水土保持生态环境监测中心，陕西 西安 710021)

2019年，新疆维吾尔自治区水利厅按照水利部“统一方法、统一标准”的原则[1]，全面完成了2019年水土流失动态监测工作，及时掌握了水土流失变化情况，为国家和区域相关决策制定、政府目标责任考核等提供了依据。本研究基于2019年新疆维吾尔自治区水土流失动态监测成果，以阿图什市为例，将不同侵蚀类型水土流失面积及强度与2018年相关数据进行对比，着重分析植被覆盖和土地利用变化对水力、风力侵蚀的影响，以期能对区域水土流失动态监测工作和相关目标责任考核起到一定的指导作用。

1 研究区概况

阿图什市位于新疆维吾尔自治区西南部、天山南麓、塔里木盆地西缘，总面积15 698 km2，山地、戈壁、荒滩多，耕地少。属典型的温带大陆性气候区，其中：平原区四季分明，温差较大，干旱少雨，年降水量78 mm，年水面蒸发量3 218.2 mm；山区气候寒冷，冬季漫长，年水面蒸发量2 637.6 mm[2]，降水不均，低山区年降水量120 mm，中山区年降水量250 mm以上。在《新疆维吾尔自治区水土流失动态监测规划(2018—2022年)》中，阿图什市属新疆维吾尔自治区级水土流失重点治理区。根据2018年全国水土流失动态监测结果，阿图什市土壤侵蚀涉及水力、风力和冻融3种侵蚀类型(本次监测结果未计入冻融侵蚀面积，后文不再分析冻融侵蚀)，水土流失面积为2 552.42 km2，其中水力侵蚀和风力侵蚀面积约分别占70%、30%。

2 研究方法

(1)水力侵蚀。按照《区域水土流失动态监测技术规定(试行)》中的技术方法和标准，在水力侵蚀区获取降雨侵蚀力、土壤可蚀性、坡长、坡度、植被覆盖与生物措施、工程措施和耕作措施因子，采用中国土壤流失方程CSLE模型计算水力侵蚀的土壤侵蚀模数，方程基本形式为

A=R·K·L·S·B·E·T

(1)

式中：A为土壤侵蚀模数，t/(hm2·a)；R为降雨侵蚀力因子，MJ·mm/(hm2·h·a)；K为土壤可蚀性因子，t·hm2·h/(hm2·MJ·mm)；L为坡长因子，无量纲；S为坡度因子，无量纲；B为植被覆盖与生物措施因子，无量纲；E为工程措施因子，无量纲；T为耕作措施因子，无量纲。

(2)风力侵蚀。在风力侵蚀区，获取风力、表土湿度、植被覆盖度和粗糙度等因子，采用耕地、草(灌)地和沙地的风力侵蚀模型计算风力侵蚀的土壤侵蚀模数。

耕地风力侵蚀模型基本形式为

(2)

式中：Qfa为每半个月内耕地风力侵蚀模数，t/(hm2·a)；W为每半个月内表土湿度因子，介于0～1之间；Tj为每半个月内各风速等级的累计时间，min；Z0为地表粗糙度，cm；j为风速等级序号，在5～40 m/s内以1 m/s为间隔划分为35个等级，取值1，2，……，35；Uj为第j等级的平均风速，m/s。

草(灌)地风力侵蚀模型基本形式为

(3)

式中：Qfg为每半个月内草(灌)地风力侵蚀模数，t/(hm2·a)；V为植被覆盖度，%；其余符号意义同上。

沙地风力侵蚀模型基本形式为

(4)

式中：Qfs为每半个月内沙地风力侵蚀模数，t/(hm2·a)；其余符号意义同上。

依据《土壤侵蚀分类分级标准》(SL 190—2007)中的侵蚀强度分级标准，对土壤侵蚀模数的栅格数据进行分级，得到阿图什市水力、风力侵蚀各侵蚀强度面积，对比2018年水土流失监测成果，得到各侵蚀强度面积动态变化量。

综合考虑自然因素和人为因素，设计进行单一因素分析，将单一因素变化后的水土流失面积与所有因素变化前的水土流失面积进行对比，分析2018—2019年阿图什市水土流失动态变化主要影响因素。经综合考虑，选择植被覆盖因子和土地利用因子：在单一分析植被覆盖变化的影响时，保持土地利用、水土保持措施、地形、土壤、降雨、风速因子不变，同时为避免土地利用变化的影响，植被范围沿用2018年数据，仅采用2019年植被覆盖监测数据计算2019年土壤侵蚀模数；同理，在单一分析土地利用变化的影响时，保持其他影响因子沿用2018年的不变，仅采用2019年土地利用数据计算土壤侵蚀模数。

3 结果与分析

3.1 水土流失动态变化

2018—2019年阿图什市水土流失动态变化情况见表1。相比2018年动态监测数据，阿图什市水土流失面积减少了4.00 km2，减幅为0.16%，其中：水力侵蚀减幅略高，减幅0.21%，减少了3.72 km2；风力侵蚀减幅略低，减幅0.04%，减少了0.28 km2。各侵蚀强度中轻度侵蚀面积有所增加，增加了30.10 km2，增幅为1.52%；其他侵蚀强度面积均为减少，中度、强烈、极强烈侵蚀分别减少了30.86、1.27、1.97 km2，减幅分别为6.08%、2.37%、34.26%。可见，阿图什市水土流失存在高强度侵蚀向低强度侵蚀转移的情况。

表1 2018—2019年阿图什市水土流失动态变化情况

3.2 植被覆盖因子引起的水土流失动态变化

2018—2019年阿图什市植被覆盖变化情况见表2。通常情况下植被覆盖度增加，一方面可以增加径流入渗时间，提高径流入渗量；另一方面可以减缓径流流速，减弱径流搬运泥沙和剪切土壤能力，降低土壤侵蚀强度，从而减少水土流失量[3]。

表2 2018—2019年阿图什市植被覆盖变化情况

计算2019年植被覆盖因子变化后的水土流失面积，与2018年动态监测数据进行对比，得到2018—2019年植被覆盖变化引起的水土流失动态变化情况见表3。由表3知，植被覆盖变化导致阿图什市水土流失面积减少了3.77 km2，减幅为0.15%，占实际水土流失面积减幅的94.25%，其中：水力侵蚀面积减少了3.50 km2，减幅为0.20%；风力侵蚀面积减少0.27 km2，减幅为0.03%。表3中仅植被覆盖因子变化的水土流失面积计算结果与表1中2019年水土流失面积结果十分接近，说明植被覆盖变化对水土流失面积变化的影响大，即植被覆盖是水土流失的主要影响因子。

表3 2018—2019年阿图什市水土流失动态变化(仅植被覆盖因子变化)

3.3 土地利用因子引起的水土流失动态变化

水土流失动态变化与土地利用变化密不可分。2018—2019年阿图什市土地利用转移矩阵见表4。

计算2019年土地利用因子变化后的水土流失面积，并与2018年动态监测数据进行对比，得到2018—2019年土地利用因子变化引起的水土流失动态变化情况见表5。由表5知，土地利用变化导致阿图什市水土流失面积减少了0.29 km2，减幅为0.01%，占实际水土流失面积减幅的7.25%，其中：水力侵蚀面积减少了0.24 km2，减幅为0.01%；风力侵蚀面积减少了0.05 km2，减幅为0.01%。表5中仅土地利用因子变化的计算结果同2018年水土流失面积相比，水土流失面积由2 552.42 km2变为2 552.13 km2，结果十分接近，说明土地利用因子变化对水土流失面积变化的影响很小，即土地利用变化不是水土流失动态变化的主要影响因素。

表4 2018—2019年阿图什市土地利用转移矩阵 km2

表5 2018—2019年阿图什市水土流失动态变化(仅土地利用因子变化)

4 动态变化原因分析

宏观分析水土流失动态变化的原因，主要有政策制度变化、水土流失治理、经济社会发展、人们生产生活方式变化等。自治区各级政府、水行政主管部门深入贯彻落实“预防为主、保护优先”的水土保持工作方针，加大了水土流失治理力度，加强了生产建设项目监督管理力度，督促生产建设单位严格落实水土保持“三同时”制度，减少了生产建设项目导致的水土流失。同时，随着城镇化率的提高，大量人口从农村涌向城市，农业活动对土地的扰动减少，农村耕地从分布碎片化、空间布局无序化、土地资源利用低效化、生态质量退化逐步向整合、节约、集约利用转变，也导致阿图什市水土流失面积减少、强度降低。

从侵蚀模型计算因子的角度分析水土流失动态变化的原因。水力侵蚀模数采用CSLE模型计算，2018、2019年计算因子中降雨侵蚀力因子采用相同值，土壤可蚀性、坡长、坡度和耕作措施因子短时间内变化不大，加之当地水土保持工程较少，工程措施因子变化小，因此对水力侵蚀变化起决定作用的是生物措施因子，而生物措施因子与植被覆盖和土地利用有关。风力侵蚀模数采用风力侵蚀模型计算，2018、2019年计算因子中风力、表土湿度、粗糙度因子变化不大，由于不同植被覆盖和土地利用采用的风力侵蚀模型不同，因此对风力侵蚀变化起决定作用的也是植被覆盖和土地利用因子。

具体来说，植被覆盖的变化影响着阿图什市水土流失状况的整体变化，对水力侵蚀的影响较风力侵蚀更为明显。植被覆盖整体向好发展，有助于水土流失面积减少，水土流失强度降低；反之，则水土流失面积增加，水土流失强度升高。与2018年相比，2019年阿图什市植被覆盖状况有所改善，如高覆盖、中高覆盖植被面积分别增加了4.96、25.71 km2。植被覆盖度提高，是水土流失面积减少、强度降低的主要原因。同时，土地利用的变化影响着阿图什市水土流失状况的局部变化。根据2018—2019年阿图什市土地利用转移矩阵，这样的土地利用变化对水土流失面积变化影响较小，对水力侵蚀面积变化影响较风力侵蚀影响大。

5 结论与讨论

新疆维吾尔自治区以干旱、半干旱气候为主，降水是影响植被覆盖的主要因素，植被覆盖的变化影响着水土流失状况的整体变化，且具有不确定性，建议地方政府在进行目标责任考核时，应重点关注人为因素引起的水土流失变化，对自然因素引起的变化可不纳入考核内容；自治区地处西北边陲，地广人稀，水土流失治理难度大，建议在制定地方政府目标责任考核目标时充分考虑区域差异性，适当调整考核指标。