《黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要》规划区水土流失动态变化研究

白艳萍，李 雷，李 娜

[黄河水土保持天水治理监督局(黄河水利委员会 天水水土保持科学试验站)，甘肃 天水 741000]

黄土高原严重的水土流失是黄河复杂难治的症结所在，也是《黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要》规划区(以下简称“规划区”)面临的主要生态问题之一，黄土高原水土流失防治工作关系我国西北、华北地区生态安全和规划区的经济社会可持续发展，具有重要战略意义。水土流失防治工作应结合区域水土流失特点，科学布局、精细配置各类水土保持措施，推进水土流失治理绿色发展[1]。分析规划区水土流失动态变化，可为构建科学有效的水土保持措施体系提供依据，是推动水土流失防治工作以及新时期黄河流域生态保护和高质量发展的重要基础性工作。

基于规划区的水土流失动态监测数据，采用中国土壤流失方程，统计规划区不同土地利用类型的水土流失状况，探讨规划区水土流失动态变化，为构建黄河流域水土保持措施体系、推动黄河流域生态保护和高质量发展提供数据支撑。

1 研究区概况

依据《黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要》，规划区包括黄河流经的青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西、河南、山东等9省(区)的451个县级行政区。规划区东临海洋、西居内陆，地势西高东低，地形地貌类型差异较大，气候、降水、蒸发、光照及无霜期等差异明显。东南部属于半湿润气候区，中部属于半干旱气候区，西北部属于干旱气候区，季节差别大，温差悬殊。降雨集中在每年6—9月，降水量分布不均，年际变化较大。

2 数据与方法

2.1 数据获取

收集规划区1985、1999、2011、2020、2021年的水土流失数据。其中，1985、1999和2011年的水土流失数据分别来源于全国第一次土壤侵蚀遥感调查数据、全国第二次土壤侵蚀遥感调查数据和第一次全国水利普查数据；2020和2021年的水土流失数据来源于全国水土流失动态监测项目成果。土地利用类型分为耕地、园地、林地、草地、建设用地、交通运输用地、水域及水利设施用地、其他土地8种，土地利用类型数据采用2 m空间分辨率遥感影像，通过人工解译方式获取。

2.2 研究方法

本研究采用中国土壤流失方程CSLE(Chinese Soil Loss Equation)[2]计算土壤侵蚀模数，计算公式如下

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、S分别为坡长因子、坡度因子，无量纲；B、E、T分别为植被覆盖与生物措施因子、工程措施因子、耕作措施因子，无量纲。

其中，R因子基于各站点日降雨量数据，通过空间插值得到10 m空间分辨率24个半月降雨侵蚀力栅格数据，计算得到24个半月降雨侵蚀力占年降雨侵蚀力比例的栅格数据；K因子采用第一次全国水利普查水土保持情况普查成果；L、S因子采用无人机航摄的5 m空间分辨率经过填洼处理后的DEM数据，通过地形因子计算工具计算得到L、S栅格数据，栅格数据采用临近象元值填补0值；B因子基于MODIS NDVI生成24个半月植被覆盖度，结合24个半月降雨侵蚀力因子比例和土地利用类型计算得到；E因子依据工程措施类型进行赋值，无措施区域E因子赋值为1；T因子参照耕作措施赋值表进行赋值。

各因子图层统一为10 m分辨率栅格数据进行乘积运算，得到每个栅格的土壤侵蚀模数，依据《土壤侵蚀分类分级标准》(SL 190—2007)评价每个栅格的土壤侵蚀强度，统计各土壤侵蚀强度水土流失面积，计算得到2020和2021年各土地利用类型的水土流失面积，分析水土流失动态变化情况。

3 结果与分析

3.1 水土流失状况

3.1.1 2021年水土流失状况

2021年规划区水土流失状况见表1。规划区国土面积1 334 207.55 km2，2021年水土流失面积448 615.04 km2，占规划区国土面积的33.62%，其中轻度、中度、强烈、极强烈、剧烈侵蚀面积分别为302 699.58、85 433.59、41 248.73、13 925.21、5 307.93 km2，分别占规划区水土流失面积的67.47%、19.04%、9.19%、3.10%、1.18%。水力侵蚀、风力侵蚀面积分别为234 983.95、213 631.09 km2，分别占水土流失面积的52.38%、47.62%。2021年规划区土壤侵蚀强度以轻度侵蚀为主，水力侵蚀面积略高于风力侵蚀。

3.1.2 不同土地利用类型水土流失状况

2021年规划区各土地利用类型面积及其水土流失面积见表2。2021年规划区土地利用类型以草地、林地和耕地为主，耕地、园地、林地、草地、建设用地、交通运输用地、水域及水利设施用地、其他土地的面积分别为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，分别占规划区国土面积的16.06%、1.28%、22.66%、45.08%、4.14%、0.80%、3.26%、6.71%。

表2 2021年规划区各土地利用类型面积及其水土流失面积

2021年规划区耕地水土流失面积79 185.96 km2，占规划区水土流失面积的17.65%，占耕地面积的36.95%，主要分布在旱地，旱地水土流失面积占耕地水土流失面积的67.46%。园地水土流失面积3 554.13 km2，占规划区水土流失面积的0.79%，占园地面积的20.85%，主要分布在果园，果园水土流失面积占园地水土流失面积的98.87%。林地水土流失面积88 334.57 km2，占规划区水土流失面积的19.69%，占林地面积的29.21%，主要分布在有林地，有林地水土流失面积占林地水土流失面积的54.23%。草地水土流失面积212 613.88 km2，占规划区水土流失面积的47.39%，占草地面积的35.35%，主要分布在天然牧草地，天然牧草地水土流失面积占草地水土流失面积的66.53%。建设用地水土流失面积7 568.79 km2，占规划区水土流失面积的1.69%，占建设用地面积的13.70%，主要分布在人为扰动地块，人为扰动地块水土流失面积占建设用地水土流失面积的85.43%。交通运输用地水土流失面积683.48 km2，占规划区水土流失面积的0.15%，占交通运输用地的6.40%，主要分布在农村道路，农村道路水土流失面积占交通运输用地水土流失面积的92.97%。其他土地水土流失面积56 674.23 km2，占规划区水土流失面积的12.63%，占其他土地面积的63.35%，主要分布在沙地，沙地水土流失面积占其他土地水土流失面积的75.85%。

规划区极强烈侵蚀面积13 925.21 km2，主要分布在旱地和沙地，面积分别为4 514.47、3 500.61 km2，分别占极强烈侵蚀面积的32.42%、25.14%。剧烈侵蚀面积5 307.93 km2，主要分布在沙地和旱地，面积分别为2 701.90、1 230.88 km2，分别占剧烈侵蚀面积的50.90%、23.19%。

3.2 水土流失动态变化

规划区1985、1999、2011、2020、2021年水土流失面积分别为760 495.17、706 729.36、505 792.88、453 296.90、448 615.04 km2。1985—2021年规划区水土流失面积减少311 880.13 km2，减幅41.01%。1985—1999年、1999—2011年、2011—2020年、2020—2021年规划区水土流失面积分别减少了53 765.81、200 936.48、52 495.98、4 681.86 km2，平均每年减少水土流失面积分别为3 840.42、16 744.71、5 832.89、4 681.86 km2，1985—2021年规划区水土流失状况持续改善，平均每年水土流失减少面积呈现先增加后减小的变化趋势，在1999—2011年最大。

3.3 水土流失动态变化原因

党和国家领导人高度重视黄河流域生态保护工作，推进黄河流域生态环境持续改善，推动黄河流域高质量发展。其中2021年规划区水土流失面积相比于2020年下降1.03%，降幅高于全国平均水平(0.69%)，主要原因包括：①水土流失治理成效显著。2020—2021年规划区新增水土流失治理面积约1.70万km2，水土流失治理率3.75%，高于全国平均水平(2.39%)，其中新增梯田面积4 831.49 km2，新增造林面积6 160.56 km2，种草面积1 463.55 km2，封禁治理面积4 555.24 km2。②依据《2020年中国气候公报》数据，2020年黄河流域降水量偏高，其中，内蒙古东北部、甘肃东南部、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%，降水量的增加促进植被生长，整体生态趋于向好发展。③规划区扎实推进生产建设项目水土保持专项整治行动，对违法违规行为进行责任追究、信用惩戒和执法查处，持续开展人为水土流失遥感监管。与2020年相比，2021年人为扰动地块数量和面积虽然有所增加，但是人为扰动用地水土流失面积占人为扰动用地面积的比例由2020年的71.90%下降为60.74%，且人为扰动用地土壤侵蚀强度以轻度和中度为主。

4 结 论

(1)2021年规划区水土流失面积448 615.04 km2，占规划区国土面积的33.62%，是我国水土流失最严重的地区。轻度、中度、强烈、极强烈、剧烈侵蚀面积分别为302 699.58、85 433.59、41 248.73、13 925.21、5 307.93 km2，分别占水土流失面积的67.47%、19.04%、9.19%、3.10%、1.18%。

(2)2021年规划区耕地、园地、林地、草地、建设用地、交通运输用地、其他土地水土流失面积分别为79 185.96、3 554.13、88 334.57、212 613.88、7 568.79、683.48、56 674.23 km2。水土流失主要发生在草地、林地和耕地，其水土流失面积分别占规划区水土流失面积的47.39%、19.69%和17.65%。极强烈和剧烈侵蚀主要发生在旱地和沙地。

(3)2020—2021年规划区水土流失面积减少4 681.86 km2，减幅1.03%，高于全国平均水平(0.69%)。

1985—2021年规划区水土流失面积减少311 880.13 km2，减幅41.01%。1985—1999年、1999—2011年、2011—2020年、2020—2021年平均每年水土流失减少面积呈现先增加后减小的变化趋势。规划区水土流失状况持续改善，水土流失治理工作有显著成效。