黑龙江省县级水土保持率目标值的确定方法

孙雪文　杨庆楠　徐金忠　高士军

［关键词］ 水土保持率；目标值；市县级；黑龙江省

［摘 要］ 以2020年水土流失动态监测成果为数据基础，分解确定黑龙江省县级2025年、2030年、2035年水土保持率阶段目标值和2050年远期目标值。具体方法为利用ArcGIS软件的Slope和Reclassify工具对目标县耕地进行坡度分级，提取耕地数据，对水土流失强度及类型赋值，进而创建坡度、水土流失强度及类型叠加值矩阵，对县级行政区划、土地利用、水土流失强度及类型、坡度等空间数据进行叠加分析，根据关系方程确定县级水土保持率目标值。结果表明：2050年黑龍江省可以完全治理水土流失面积24 203 km2，其中坡度＞1.5°～3°坡耕地水力侵蚀面积17 289 km2、非耕地水力侵蚀面积3 618 km2、风力侵蚀面积3 296 km2，2020—2050年坡度＞1.5°～3°坡耕地是水土流失面积削减的重点对象；水土保持状况良好的县水土保持率现状值高，可增长空间小，如大兴安岭地区和伊春市，而有些县坡度＞1.5°～3°坡耕地面积大，水土保持率可增长空间大，如齐齐哈尔市；水土保持率已纳入黑龙江省“十四五”水土保持规划目标和黑龙江省水土保持目标责任考核评估体系，有利于推进水土保持率目标值的落实。

［中图分类号］ S157.1［文献标识码］ A［文章编号］ 1000－0941（2023）09－0043－04

我国是世界上水土流失严重的国家之一，面对水土流失长期存在这一现实，单一以减少水土流失面积为治理目标不能直观体现水土保持整体状况，因此在新时期应将降低水土流失强度及危害、恢复水土保持功能作为水土流失治理目标[1-2]。作为当前及今后较长一段时期内水土保持工作的量化目标和美丽中国评估的重要指标之一[3-4]，水土保持率是新时代提出的水土保持工作概念，是指区域内水土保持状况良好的面积（非水土流失面积）占该区域国土面积的比例，反映了符合自然规律并满足经济社会发展要求下，水土流失预防和治理应当达到的程度[5-6]。水土保持率的内涵可以概括为空间上“减少水土流失面积数量”“降低水土流失强度等级”、措施层面上“增强水土保持功能成效”三方面的适宜程度，即所谓“减量、降级、增效”，是符合新时期社会发展需求的水土保持综合目标[7]。按照《水利部水土保持司关于开展水土保持率远期目标值复核工作的通知》（水保规划便字〔2021〕1号）工作进度安排，水土保持率省级目标值确定后，各省需做好县级水土保持率远期目标及分阶段目标分解落实工作。为此，黑龙江省遵照《水土保持率目标确定方法指南》，以复核确认的2025年、2030年、2035年省级目标值84.16%、85.11%、86.01%为基数，依据水土流失动态监测成果、土地利用、地形坡度等基础数据，开展县级水土保持率目标值的确定工作。

1 水土流失面积的组成

参考《水利部水土保持司关于开展水土保持率远期目标值复核工作的通知》的技术流程和水利重大科技问题研究项目“新时代水土保持目标与对策”及水土保持专题研究成果中东北黑土区水土保持率确定的方法，水土流失面积分为不需治理水土流失面积[包括不能治理水土流失面积（Ⅰ）和暂不需治理水土流失面积（Ⅱ）]、应当治理水土流失面积[包括可以完全治理水土流失面积（Ⅲ）、不可完全治理水土流失面积（Ⅳ）]。东北黑土区不能治理水土流失面积（Ⅰ）主要分布在科尔沁沙地、呼伦贝尔沙地和松嫩沙地，经复核黑龙江省境内不涉及上述范围，即不能治理水土流失面积为0；暂不需治理水土流失面积（Ⅱ）主要为沙地和坡度0～1.5°耕地（以＞0.25°～1.50°坡耕地为主）；可以完全治理水土流失面积（Ⅲ）主要集中在＞1.5°～3°坡耕地，还包括非耕地水力侵蚀面积的90%、风力侵蚀面积的45%；不可完全治理水土流失面积（Ⅳ）主要集中在＞3°的坡耕地及风力侵蚀强度大的区域（约占风力侵蚀面积的55%），还包括非耕地水力侵蚀面积的10%。2020年黑龙江省水土保持率初始值为83.16%，按照水利部要求，黑龙江省测算复核后确定2025年、2030年、2035年和2050年远期水土流失面积阈值分别为69 646、65 487、61 507、49 827 km2，水土保持率目标值分别为84.16%、85.11%、86.01%、88.67%。

2 基础数据提取

按照县级水土保持率目标值确定工作要求，黑龙江省主要是用县级行政区划、土地利用、水土流失强度、坡度等4类重要空间数据的叠加分析结果，作为确定县级水土保持率目标值的基础数据。

2.1 坡度提取

根据暂不需治理（坡度0～1.5°）、可以完全治理（坡度＞1.5°～3°）、不可完全治理（坡度＞3°）水土流失面积和《土壤侵蚀分类分级标准》（SL 190—2007）、《黑土区水土流失综合防治技术标准》（SL 446—2009）涉及的坡度区间，将全省坡度（s）分为025°共8个区间。利用ArcGIS的Slope和Reclassify工具对目标县耕地进行坡度分级，为下一步分级坡度赋值和叠加计算做好前期数据处理。

2.2 耕地数据提取和水土流失强度赋值

依据全省土地利用现状资料，按照《土地利用现状分类》（GBT 21010—2017）的分类方式提取耕地的空间数据。对二级类编码为0101（水田）、0102（水浇地）、0103（旱地）的地块全部提取矢量数据，合并后赋值为1。

水土流失情况依据2020年水土流失动态监测成果，水土流失强度及类型赋值与动态监测使用的代码保持一致。根据水土流失强度及类型从微度水蚀至极强烈风蚀分别赋值，共9个数值（黑龙江省无剧烈风蚀），即轻度水蚀、中度水蚀、强烈水蚀、极强烈水蚀、剧烈水蚀、轻度风蚀、中度风蚀、强烈风蚀、极强烈风蚀分别赋值为12、13、14、15、16、22、23、24、25。

2.3 叠加值矩阵的创建

由于涉及多个水土流失强度、类型和坡度区间，因此为在空间叠加计算时属性值不出现重复、保持唯一性，需创建一个元素值唯一的矩阵，使得叠加后的图斑属性值（行列相乘值）相互不重复，满足统计分析要求。水土流失强度及类型赋值已确定，基于矩阵中元素不重复，筛选数值较小质数后确定-3、-1、1、3、7、13、17、19等8个质数对坡度赋值，可保证叠加乘积后矩阵元素不重复。8个坡度分级×9种侵蚀强度及类型，共产生含72个元素的矩阵，见表1。水土流失图层和坡度图层叠加分析后，若某图斑属性表中的面積为10 000，矩阵中值为-14，则代表该图斑坡度＞0.25°～1.5°，水土流失强度及类型为强烈水蚀，面积为10 000 m2，从而为进一步与地类、县级行政区划叠加统计做好数据准备。

2.4 空间数据叠加

由于全省数据的计算量庞大，因此经分析优化，首先利用耕地与坡度数据进行地图代数计算（Map Algebra），得出耕地范围内的坡度分布情况（即实现一次Clip裁剪功能），然后与水土流失强度及类型数据进行地图代数计算，得出耕地内不同坡度、不同侵蚀强度及类型数据，最后利用区域统计功能（Zonal），叠加全省县级行政区划图，分析统计得到各个县耕地不同坡度、不同侵蚀强度及类型数据，经与自然资源部门数据平差，得到“县级行政区划+耕地+坡度+强度及类型”的基础数据。

分别统计每个县非耕地水力侵蚀、坡度＞1.5°～3°坡耕地水力侵蚀、风力侵蚀3种类型的面积。其中，非耕地水力侵蚀面积中，可以完全治理面积按照非耕地水力侵蚀面积的90%计列；风力侵蚀面积中，可以完全治理面积按风力侵蚀面积的45%计列。根据黑龙江省（不含加格达奇区和松岭区）2020年水土流失动态监测数据，全省可以完全治理水土流失面积25 102 km2，其中耕地水力侵蚀面积17 373 km2、非耕地水力侵蚀面积3 984 km2、风力侵蚀面积3 745 km2。

3 县级阶段目标值分解

由于水土流失面积已划定为不能治理水土流失面积（Ⅰ）、暂不需治理水土流失面积（Ⅱ）、可以完全治理水土流失面积（Ⅲ）、不可完全治理水土流失面积（Ⅳ）4类，为在2025年、2030年、2035年分别达到既定水土保持率目标值，部分水土流失面积必须减少，而非降低侵蚀强度，因此水土流失面积减少均发生在可以完全治理水土流失面积（Ⅲ）内，据此提出2025年、2030年、2035年、2050年各县水土流失面积与全省目标值的关系式分别为

式中：Ai为2020年第i个县可以完全治理非耕地水力侵蚀面积，km2；Bi为2020年第i个县坡度＞1.5°～3°坡耕地水力侵蚀面积，km2；Ci为2020年第i个县可以完全治理风力侵蚀面积，km2；i为县级行政区编号（不计入加格达奇区和松岭区）；x1、x2、x3分别为2020—2025年可以完全治理非耕地水力侵蚀面积、可以完全治理坡度＞1.5°～3°坡耕地水力侵蚀面积、可以完全治理风力侵蚀面积减少比例，%；y1、y2、y3分别为2020—2030年可以完全治理非耕地水力侵蚀面积、可以完全治理坡度＞1.5°～3°坡耕地水力侵蚀面积、可以完全治理风力侵蚀面积减少比例，%；z1、z2、z3分别为2020—2035年可以完全治理非耕地水力侵蚀面积、可以完全治理坡度＞1.5°～3°坡耕地水力侵蚀面积、可以完全治理风力侵蚀面积减少比例，%；p1、p2、p3分别为2020—2050年可以完全治理非耕地水力侵蚀面积、可以完全治理坡度＞1.5°～3°坡耕地水力侵蚀面积、可以完全治理风力侵蚀面积减少比例，%。

经规划求解：x1=20.74%，x2=19.11%，x3=10.00%；y1=34.02%，y2=38.48%，y3=20.00%；z1=45.95%，z2=57.10%，z3=30.00%；p1=90.00%，p2=80.00%，p3=40.71%。

2020年到2025年末，全省各县累计减少可以完全治理非耕地水力侵蚀面积比例（x1）20.74%、可以完全治理坡度＞1.5°～3°坡耕地水力侵蚀面积比例（x2）19.11%、可以完全治理风力侵蚀面积比例（x3）10.00%，各县水土流失面积合计减少量达到4 384 km2，全省水土保持率才能达到既定目标84.16%，见表2。

2020年到2030年末，全省各县累计减少可以完全治理非耕地水力侵蚀面积比例（y1）34.02%、可以完全治理坡度＞1.5°～3°坡耕地水力侵蚀面积比例（y2）38.48%、可以完全治理风力侵蚀面积比例（y3）20.00%，全省各县水土流失面积减少量累计达到8 543 km2，全省水土保持率才能达到既定目标85.11%，见表2。

2020年到2035年末，全省各县累计减少可以完全治理非耕地水力侵蚀面积比例（z1）45.95%、可以完全治理坡度＞1.5°～3°坡耕地水力侵蚀面积比例（z2）57.10%、可以完全治理风力侵蚀面积比例（z3）30.00%，全省各县水土流失面积减少量累计达到12 523 km2，全省水土保持率才能达到既定目标86.01%，见表2。

2020年到2050年末，全省各县累计减少可以完全治理非耕地水力侵蚀面积比例（p1）90.00%、可以完全治理坡度＞1.5°～3°坡耕地水力侵蚀面积比例（p2）80.00%、可以完全治理风力侵蚀面积比例（p3）40.71%，全省各县水土流失面积减少量累计达到24 203 km2，全省水土保持率才能达到既定目标88.67%，见表2。

根据各县可以完全治理非耕地水力侵蚀面积、可以完全治理坡度＞1.5°～3°坡耕地水力侵蚀面积、可以完全治理风力侵蚀面积和规划求解的x1、x2、x3、y1、y2、y3、z1、z2、z3、p1、p2、p3，得到各县在2025年、2030年、2035年、2050年末累计减少的水土流失面积和现状非水土流失面积，进而求得各县各阶段水土保持率目标值。

4 结论

1）基于2020年水土流失动态监测数据，利用县级行政区划、土地利用、水土流失强度及类型、坡度等重要空间数据的叠加分析结果，创建坡度、水土流失强度及类型叠加值矩阵，求得可以完全治理水土流失面积，借助关系方程，分解县级阶段目标值的结果符合认知、合理可信。

2）新时期新阶段以提升水土保持率为量化目标，2050年黑龙江省可以完全治理水土流失面积24 203 km2，其中坡度＞1.5°～3°坡耕地水力侵蚀面积17 289 km2、非耕地水力侵蚀面积3 618 km2、风力侵蚀面积3 296 km2。2020—2050年坡度＞1.5°～3°坡耕地是黑龙江省水土流失面积削减的重点对象。

3）水土保持状况良好的县水土保持率现状值高、可增长空间小，如大兴安岭地区和伊春市；有的县坡度为＞1.5°～3°坡耕地面积大，水土保持率可增长空间大，如齐齐哈尔市。

4）水土保持率作为重要指标，已纳入黑龙江省“十四五”水土保持规划目标和黑龙江省水土保持目标责任考核评估体系。根据各县可以完全治理水土流失面积类型，有针对性地实施水土流失治理工程，削减水土流失面积，加强水土流失预防和监督检查，巩固水土保持成果，进而保障县级各阶段水土保持率目标值的实现。

[参考文献]

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[7] 朱建海.甘肃省水土保持率目标落实思考[J].中国水利，2022（2）：25-26，29.

作者简介： 2023-03-20

基金项目： 国家重点研发计划项目“漫川漫岗水蚀区土壤侵蚀防治的保护性利用模式”（2021YFD 150080505）；黑龙江省自然科学基金项目“黑土区切沟变化特征对融雪侵蚀的响应”（LH2020D018）

第一作者：孙雪文（1975—），男，内蒙古乌兰察布人，高级工程师，学士，主要研究方向为黑土地保护与水土流失防控技术。

通信作者：高士军（1966—），男，黑龙江密山人，教授级高级工程师，学士，主要研究方向为农田水利、水土保持等。

E-mail： hljssbs@qq.com

（责任编辑 李杨杨）