游 翔，陳銳銀，廖睿智

(1.四川省水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，四川 成都 610041； 2.中國科學(xué)院/水利部 成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所，四川 成都 610041； 3.中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100049；4.攀枝花市水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)分站，四川 攀枝花 617000)

土壤侵蝕對(duì)土地資源及生態(tài)環(huán)境的破壞，嚴(yán)重影響了人類健康和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。作為世界上土壤侵蝕最嚴(yán)重的國家之一，定期調(diào)查并公告全國土壤侵蝕及其治理狀況,是客觀反映水土流失治理成效、評(píng)價(jià)治理效益、編制治理規(guī)劃的基礎(chǔ)[1]。本研究基于四川省級(jí)水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，結(jié)合內(nèi)業(yè)解譯與外業(yè)復(fù)核獲得模型相關(guān)參數(shù)，繼而通過中國土壤流失方程計(jì)算監(jiān)測(cè)區(qū)水土流失狀況、面積和分布情況，并與2011年第一次全國水利普查水土保持?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)比分析，以期能為四川省今后的水土保持工作開展提供數(shù)據(jù)及技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

四川位于中國西南部，地處東經(jīng)97°21′～108°31′、北緯26°03′～34°19′，土地總面積48.60萬km2。作為我國第五大省區(qū)，北鄰青海、甘肅、陜西三省，東接重慶，南連云南、貴州二省，西與西藏自治區(qū)毗鄰。省內(nèi)地勢(shì)起伏，山地和丘陵面積較大，降水豐沛，是我國水土流失嚴(yán)重的省區(qū)之一。全省共21個(gè)市(州)183個(gè)區(qū)縣，其中國家級(jí)重點(diǎn)防治區(qū)的91個(gè)區(qū)縣動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作由水利部統(tǒng)一組織實(shí)施，四川省級(jí)水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)區(qū)僅涉及16個(gè)市(州)的92個(gè)區(qū)縣，共計(jì)135 923.70 km2。區(qū)內(nèi)地貌類型復(fù)雜多樣，山地、丘陵、平原和高原類型齊全，其中山地所占面積最大且地表物質(zhì)組成復(fù)雜。整個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)西部為高原、山地，海拔在4 000 m以上，東部為盆地、丘陵，海拔在1 000～3 000 m之間，西高東低的特點(diǎn)明顯；受地形影響，氣候東西差異明顯，降水量分布由東南往西北減少，且監(jiān)測(cè)區(qū)東部和西部降雨強(qiáng)度相差甚遠(yuǎn)，年內(nèi)分配不均，12—2月降水量最少，僅占全年的3%～4%，5—10月降水集中，期間降水量占全年的80%以上。監(jiān)測(cè)區(qū)內(nèi)土壤類型豐富，主要有19個(gè)土類，受氣候和地形影響，區(qū)內(nèi)植被多樣且垂直分帶特征明顯。

1.2 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

本研究所需氣象資料為省級(jí)監(jiān)測(cè)區(qū)及其周邊的145個(gè)氣象站1986—2015年逐年逐日降雨量數(shù)據(jù)；土壤資料為第一次全國水利普查水土保持情況普查成果數(shù)據(jù)中的土壤可蝕性因子數(shù)據(jù)；地形資料為省級(jí)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的1∶1萬DEM數(shù)據(jù)(無1∶1萬DEM覆蓋區(qū)域用1∶5萬DEM數(shù)據(jù)補(bǔ)充)；植被覆蓋資料為2015、2016、2017年250 m空間分辨率的MODIS歸一化植被指數(shù)(NDVI)產(chǎn)品；高分辨率遙感數(shù)據(jù)主要采用2017年“地理國情監(jiān)測(cè)”影像。

1.3 研究方法

1.3.1 遙感解譯與數(shù)據(jù)野外復(fù)核

選用優(yōu)于2 m空間分辨率的遙感影像，在野外調(diào)查建立解譯標(biāo)志的基礎(chǔ)上，采取人機(jī)交互方法進(jìn)行信息提取，獲取測(cè)區(qū)土地利用信息，依據(jù)《區(qū)域水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)定(試行)》中的要求，在每個(gè)區(qū)縣隨機(jī)抽取1個(gè)調(diào)查單元(1 km×1 km)對(duì)解譯的土地利用類型圖斑與模型各參數(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)復(fù)核，并反饋復(fù)核信息，進(jìn)行相應(yīng)修訂。

1.3.2 水土流失量計(jì)算

水土流失量計(jì)算模型為中國土壤流失方程(CSLE)[2]，其基本形式為

A=R×K×L×S×B×E×T

(1)

式中:A為土壤流失量，t/(hm2·a)；R為降雨侵蝕力因子，MJ·mm/(hm2·h·a)；K為土壤可蝕性因子，t·hm2·h/(hm2·MJ·mm)；L為坡長因子；S為坡度因子；B為植被覆蓋與生物措施因子；E為工程措施因子；T為耕作措施因子。

(1)降雨侵蝕力因子R。降雨侵蝕力是指降雨引起土壤侵蝕的潛在能力，水利部水土保持監(jiān)測(cè)中心運(yùn)用冷暖季日雨量算法[3]為本研究提供了R因子。

(2)土壤可蝕性因子K。土壤可蝕性是指土壤具有抵抗雨滴打擊分離土壤顆粒和徑流沖刷的能力[4]，本研究直接采用第一次全國水利普查水土保持情況普查成果中的土壤可蝕性因子數(shù)據(jù)。

(3)坡長因子L。坡長因子定量反映了坡長與土壤流失量之間的關(guān)系[5]。

(4)坡度因子S。坡度因子定量反映了坡度與土壤流失量之間的關(guān)系，本研究結(jié)合MCCOOL,et al.[6]的緩坡坡度公式和LIU B Y, et al.[7-8]的陡坡坡度公式。

(5)水土保持措施因子BET。中國土壤流失方程(CSLE)將USLE/RUSLE中覆蓋與管理因子(C)和水土保持措施因子進(jìn)一步細(xì)分為生物措施因子(B)、工程措施因子(E)和耕作措施因子(T)，其中B因子反映植被覆蓋對(duì)土壤侵蝕的作用，E因子反映水土保持工程對(duì)土壤侵蝕的作用，T因子反映耕作管理對(duì)土壤侵蝕的作用[9]。

本研究參照《區(qū)域水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)定(試行)》分不同土地利用類型計(jì)算B值，如果是耕地、居民點(diǎn)及工礦用地、交通運(yùn)輸用地、水域及水利設(shè)施用地或其他土地利用類型，直接查表對(duì)該土地利用類型地塊進(jìn)行賦值。

工程措施因子和耕作措施因子是指在實(shí)際工程/耕作措施下(其余條件與標(biāo)準(zhǔn)小區(qū)相同)的土壤流失量與標(biāo)準(zhǔn)小區(qū)土壤流失量的比值[10]。定義中的標(biāo)準(zhǔn)小區(qū)是指坡度15°、坡長20 m、寬5 m的清耕休閑地。本研究依據(jù)《區(qū)域水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)定(試行)》中水土保持工程措施因子和耕作措施因子賦值表進(jìn)行賦值，研究區(qū)所包含的措施見表1。

2 結(jié)果與分析

2.1 水土流失情況

基于GIS平臺(tái)，依照侵蝕因子計(jì)算方法生成7個(gè)因子?xùn)鸥駭?shù)據(jù)，按照中國土壤流失方程(CSLE)將因子圖層進(jìn)行柵格乘積運(yùn)算，獲得監(jiān)測(cè)區(qū)土壤侵蝕模數(shù)，參照《土壤侵蝕分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》(SL 190—2007)判定監(jiān)測(cè)區(qū)土壤侵蝕強(qiáng)度級(jí)別，并統(tǒng)計(jì)各土壤侵蝕強(qiáng)度級(jí)別的面積及比例(表2)。監(jiān)測(cè)區(qū)內(nèi)土壤侵蝕以微度侵蝕為主，水土流失面積僅占監(jiān)測(cè)區(qū)總面積的27.16%，其中輕度侵蝕所占的面積比例最高，為水土流失總面積的72.66%，劇烈侵蝕面積為347.87 km2，僅占0.94%。監(jiān)測(cè)區(qū)平均土壤侵蝕模數(shù)為806.08 t/(km2·a)，屬于輕度侵蝕。但從水力侵蝕強(qiáng)度分級(jí)圖可以看出，監(jiān)測(cè)區(qū)內(nèi)土壤侵蝕分布存在明顯空間異質(zhì)性，雖整體土壤侵蝕強(qiáng)度較輕，但局部仍存在嚴(yán)重的水土流失。

表1 監(jiān)測(cè)區(qū)工程及耕作措施賦值

表2 2018年度四川省級(jí)水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)區(qū)水土流失面積統(tǒng)計(jì)

2.2 水土流失消長情況

根據(jù)2011年第一次全國水利普查水土保持情況普查成果，四川省級(jí)監(jiān)測(cè)區(qū)水土流失面積為38 826.27 km2；2018年四川省級(jí)監(jiān)測(cè)區(qū)水土流失面積減少率為4.85%，其中輕度流失面積增加了71.56%，中度流失面積減少了54.58%，強(qiáng)烈流失面積減少了53.92%，極強(qiáng)烈流失面積減少了56.99%，劇烈流失面積減少了78.47%，詳見表3。

表3 水土流失面積消長情況統(tǒng)計(jì) km2

2011—2018年省級(jí)監(jiān)測(cè)區(qū)內(nèi)92個(gè)區(qū)縣土壤侵蝕面積消長除輕度侵蝕外，中度、強(qiáng)烈、極強(qiáng)烈和劇烈侵蝕面積平均變幅皆為負(fù)值，且五種侵蝕強(qiáng)度合計(jì)變幅的均值也小于0。整體來看，監(jiān)測(cè)區(qū)水土流失狀況為高強(qiáng)度侵蝕向低強(qiáng)度轉(zhuǎn)移，流失程度減輕，且區(qū)內(nèi)超過半數(shù)的區(qū)縣符合這一規(guī)律。統(tǒng)計(jì)92個(gè)區(qū)縣整體土壤侵蝕面積消長情況，共有72個(gè)區(qū)縣水土流失面積減少或不變，其中，由于成都市成華區(qū)、金牛區(qū)、錦江區(qū)和青羊區(qū)位于市區(qū)，在兩個(gè)調(diào)查時(shí)間點(diǎn)均無土壤侵蝕發(fā)生。剩余20個(gè)區(qū)縣水土流失面積增加，且增加的區(qū)縣主要集中于川西地區(qū)。

3 討 論

土壤侵蝕分級(jí)結(jié)果表明，監(jiān)測(cè)區(qū)內(nèi)空間分異性較大，整體上區(qū)內(nèi)土壤侵蝕強(qiáng)度較低，但局部地區(qū)仍存在嚴(yán)重水土流失。高強(qiáng)度土壤侵蝕主要分布于四川省西南邊緣的小涼山區(qū)及康定市等，綜合其自然及人為因素，此類區(qū)域大部分地形較陡，植被覆蓋較低，且由于耕地資源有限，并存在土地利用不合理情況，因此加強(qiáng)該類地區(qū)水土保持宣傳教育，并開展相關(guān)治理工作是減少水土流失面積的關(guān)鍵。此外，部分地區(qū)由于新修大型工程和開采礦產(chǎn)等也加劇了土壤侵蝕，如何規(guī)避人為水土流失也是進(jìn)一步提高水土保持效果的關(guān)鍵。

本次監(jiān)測(cè)成果與2011年第一次全國水利普查水土保持情況公布成果對(duì)比分析，監(jiān)測(cè)區(qū)水土流失面積減少1 881.07 km2，且水土流失強(qiáng)度由高強(qiáng)度轉(zhuǎn)向低強(qiáng)度，該結(jié)果主要得益于在區(qū)內(nèi)實(shí)施的小流域水土流失綜合治理和坡耕地綜合治理等工程措施，同時(shí)監(jiān)測(cè)區(qū)內(nèi)實(shí)施的造林、封禁、生態(tài)修復(fù)等生物措施也發(fā)揮了重要作用。四川省近些年始終堅(jiān)持“預(yù)防為主、保護(hù)優(yōu)先”的方針，樹立“民生為本、管理為重、抓點(diǎn)帶面、建管并舉”工作理念，全面推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)，著力構(gòu)建長江上游生態(tài)屏障，在水土保持綜合治理和生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目預(yù)防監(jiān)督工作中投入較大，水土保持宣傳教育工作到位，因而水土保持工作取得了一定的成效。

監(jiān)測(cè)區(qū)內(nèi)仍有部分地區(qū)水土流失面積小幅增加，原因如下：一是兩次水土流失監(jiān)測(cè)方式不同，2011年第一次全國水利普查水土保持情況普查采用的方法是將調(diào)查單元點(diǎn)調(diào)查結(jié)果推算到面上，得到區(qū)域水土流失面積和強(qiáng)度等級(jí)值，本次調(diào)查的方法是采用模型法直接計(jì)算出面上數(shù)據(jù)，兩者在計(jì)算方法和數(shù)據(jù)的精度上存在一定的差異；二是個(gè)別自然災(zāi)害及人為擾動(dòng)破壞了土壤表層結(jié)構(gòu)，致使土壤更容易被搬運(yùn)遷移，增大了土壤侵蝕的風(fēng)險(xiǎn)；三是由于川西地區(qū)地勢(shì)陡峭，自然條件惡劣，水土流失治理難度較大，水土保持效果甚微，因此，該地區(qū)水土流失治理工作仍任重而道遠(yuǎn)。

4 結(jié) 語

(1)四川省級(jí)水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，水土流失面積為36 945.20 km2，占省級(jí)監(jiān)測(cè)區(qū)國土總面積的27.16%，區(qū)內(nèi)整體土壤侵蝕程度較輕，但侵蝕分布空間異質(zhì)性明顯，局部地區(qū)仍存在嚴(yán)重水土流失。

(2)水土流失消長情況表明，與2011年第一次全國水利普查情況公布成果相比，監(jiān)測(cè)區(qū)水土流失面積減少4.85%，且水土流失強(qiáng)度減弱。但92個(gè)區(qū)縣中川西地區(qū)仍有20個(gè)區(qū)縣的水土流失面積小幅增加。

(3)近年來四川省水土流失治理力度不斷加大，對(duì)改善監(jiān)測(cè)區(qū)水土流失起到了積極作用，但局部地區(qū)仍需加強(qiáng)水土流失預(yù)防監(jiān)督工作。水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)也需進(jìn)一步提升完善，以保證監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)下一步水土保持工作的指導(dǎo)具有正確性。