新疆維吾爾自治區(qū)水土保持率遠(yuǎn)期目標(biāo)值確定

盧 剛，王 略

(1.新疆維吾爾自治區(qū)水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，新疆 烏魯木齊 830000； 2.黃河流域水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，陜西 西安 710021)

2020年3月國(guó)家發(fā)展改革委印發(fā)了《美麗中國(guó)建設(shè)評(píng)估指標(biāo)體系及實(shí)施方案》，將水土保持率納入美麗中國(guó)建設(shè)的22項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)中。新疆維吾爾自治區(qū)作為我國(guó)最大的內(nèi)陸干旱區(qū)省份，生態(tài)環(huán)境脆弱，水土流失類型復(fù)雜多樣，生態(tài)治理恢復(fù)難度大。選擇新疆維吾爾自治區(qū)作為研究區(qū)，開展水土保持率遠(yuǎn)期目標(biāo)值研究，掌握和解決新疆今后水土保持能干什么、干到什么程度等問(wèn)題，對(duì)于明確新時(shí)代新階段水土保持目標(biāo)任務(wù)、準(zhǔn)確評(píng)價(jià)水土保持工作成效、科學(xué)推進(jìn)水土流失綜合防治具有重要意義[1]。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

新疆地處歐亞大陸腹地，遠(yuǎn)離海洋，干旱少雨，風(fēng)多風(fēng)大，是全國(guó)水土流失面積最大的省區(qū)，土壤侵蝕類型復(fù)雜多樣，包括風(fēng)力侵蝕、水力侵蝕、凍融侵蝕等。依據(jù)《新疆維吾爾自治區(qū)水土保持規(guī)劃(2018—2030年)》，風(fēng)力侵蝕是新疆最主要的侵蝕類型，水力侵蝕雖面積不大但破壞性較強(qiáng)，凍融侵蝕主要分布在中、高山地帶。根據(jù)2019年水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)成果，新疆水土流失總面積83.98萬(wàn)km2，占國(guó)土面積的51.21%，水土保持率為48.79%，水土流失仍是新疆最嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題之一。

新疆土地總面積164萬(wàn)km2。根據(jù)2019年水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)成果，土地利用類型中以裸巖石礫地、沙地、裸土地等為主的其他土地面積最大，面積為79.31萬(wàn)km2，占土地總面積的48.36%；其次為草地，面積56.47萬(wàn)km2，占土地總面積的34.43%；水域及水利設(shè)施用地、耕地、林地、建設(shè)用地、園地、交通運(yùn)輸用地等6種土地利用類型面積較小，分別占土地總面積的5.77%、5.16%、4.71%、0.87%、0.49%、0.21%。各土地利用類型和土壤侵蝕面積情況見表1。

表1 2019年新疆土地利用、土壤侵蝕情況統(tǒng)計(jì)

1.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

采用的數(shù)據(jù)及主要來(lái)源：①水土保持區(qū)劃資料；②土地利用數(shù)據(jù)；③土壤侵蝕數(shù)據(jù)；④地形、海拔、降水與風(fēng)速數(shù)據(jù)；⑤人為水土流失造成的侵蝕數(shù)據(jù)；⑥《新疆維吾爾自治區(qū)水土保持規(guī)劃(2018—2030年)》《新疆維吾爾自治區(qū)“十四五”水土保持規(guī)劃》《2019年新疆維吾爾自治區(qū)水資源公報(bào)》等。其中，②③⑤均來(lái)源于全國(guó)水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目2019年新疆維吾爾自治區(qū)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

1.3 概念定義

2019年10月11日，時(shí)任水利部部長(zhǎng)鄂竟平在全國(guó)江河流域水資源管理現(xiàn)場(chǎng)會(huì)上首次提出“水土保持率”的概念。根據(jù)《水利部水保司關(guān)于開展水土保持率遠(yuǎn)期目標(biāo)值復(fù)核工作的通知》(水保規(guī)劃便字〔2021〕1號(hào))中的“水土保持率目標(biāo)確定方法指南”，水土保持率是指區(qū)域內(nèi)水土保持狀況良好的面積(非水土流失面積)占國(guó)土面積的比例，是反映水土保持總體狀況的宏觀管理指標(biāo)，是水土流失預(yù)防治理效果和自然稟賦水土保持功能在空間尺度的綜合體現(xiàn)。水土保持率遠(yuǎn)期目標(biāo)值是指通過(guò)水土流失預(yù)防和治理，區(qū)域內(nèi)水土保持狀況良好的面積(非水土流失面積)占國(guó)土面積比例的上限，其反映的是符合自然規(guī)律并滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展要求下，水土流失預(yù)防和治理應(yīng)當(dāng)達(dá)到的程度。水土保持率遠(yuǎn)期目標(biāo)值為計(jì)算區(qū)域內(nèi)土壤侵蝕強(qiáng)度輕度以下的現(xiàn)狀國(guó)土面積上限占區(qū)域國(guó)土面積的百分比。

1.4 技術(shù)路線

本研究以2019年為現(xiàn)狀年，2050年為遠(yuǎn)期目標(biāo)年，進(jìn)行新疆維吾爾自治區(qū)水土保持率遠(yuǎn)期目標(biāo)值研究。區(qū)域國(guó)土面積包括土壤侵蝕強(qiáng)度輕度以下面積和水土流失面積兩部分。在水土流失面積中，確定不需治理的面積和不可完全治理的面積，水土流失面積減去不需治理的面積和不可完全治理的面積，即為可以完全治理面積。國(guó)土面積減去不需治理的面積和不可完全治理的面積，即可以完全治理面積與現(xiàn)存土壤侵蝕強(qiáng)度輕度以下面積之和，為水土保持率遠(yuǎn)期目標(biāo)值確定時(shí)區(qū)域內(nèi)土壤侵蝕強(qiáng)度輕度以下的國(guó)土面積上限。計(jì)算區(qū)域內(nèi)土壤侵蝕強(qiáng)度輕度以下的國(guó)土面積上限，根據(jù)水土保持率遠(yuǎn)期目標(biāo)值計(jì)算方法，最終確定新疆遠(yuǎn)期目標(biāo)年的水土保持率遠(yuǎn)期目標(biāo)值。

林地、草地、園地等3個(gè)土地利用一級(jí)類土地利用類型(以下簡(jiǎn)稱“林地等地類”)基于遠(yuǎn)期植被覆蓋度預(yù)測(cè)成果，依據(jù)《土壤侵蝕分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》(SL 190—2007)進(jìn)行土壤侵蝕分級(jí)，確定現(xiàn)狀年水土流失中不可完全治理面積。耕地、建設(shè)用地、交通運(yùn)輸用地、水域及水利設(shè)施用地、其他土地等5個(gè)一級(jí)類土地利用類型(以下簡(jiǎn)稱“耕地等地類”)，綜合考慮社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，分析各地類水土流失預(yù)防和治理潛力，制定研判條件，確定現(xiàn)狀年水土流失面積中不需治理與不可完全治理面積，其中：不需治理的水土流失面積為對(duì)區(qū)域內(nèi)生產(chǎn)、生活、生態(tài)無(wú)不利影響或影響較小，無(wú)須進(jìn)行專門治理且難以自然恢復(fù)消除的面積[2]；不可完全治理的水土流失面積為對(duì)區(qū)域生產(chǎn)、生活、生態(tài)存在不利影響，需要實(shí)施針對(duì)性的預(yù)防、治理措施，但受自然、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)水平等限制，治理后不能將土壤侵蝕強(qiáng)度完全控制在輕度以下的面積[2]。

2 研究過(guò)程

2.1 林地等地類

基于美國(guó)國(guó)家航空航天局提供的2000—2020年MODIS產(chǎn)品數(shù)據(jù)MOD13Q1，利用最大合成法，合成全年植被指數(shù)NDVI數(shù)據(jù)，根據(jù)式(1)，將NDVI轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的植被覆蓋度FVC，分別計(jì)算南疆、北疆區(qū)域2000—2020年植被覆蓋度均值。

FVC=[(NDVI-NDVImin)/(NDVImax-NDVImin)]k

(1)

式中：FVC為植被覆蓋度；NDVI為像元NDVI值；NDVImax、NDVImin分別為區(qū)域NDVI最大值、最小值；k為非線性系數(shù)。

采用多項(xiàng)式擬合區(qū)域植被覆蓋度均值和年際間關(guān)系，預(yù)測(cè)2050年南疆、北疆植被覆蓋度，依據(jù)《土壤侵蝕分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》(SL 190—2007)進(jìn)行土壤侵蝕分級(jí)，確定水土流失面積中不可完全治理面積。

2.2 耕地等地類

將耕地等地類按水力侵蝕區(qū)、風(fēng)力侵蝕區(qū)分別制定研判條件，確定水土流失面積中不需治理面積和不可完全治理面積。

2.2.1 河湖庫(kù)塘、沼澤地、冰川及永久積雪、裸巖石礫地、其他交通用地等

河湖庫(kù)塘、沼澤地、冰川及永久積雪、裸巖石礫地、其他交通用地等土地利用類型無(wú)水土流失面積，為區(qū)域內(nèi)現(xiàn)存的土壤侵蝕強(qiáng)度輕度以下的國(guó)土面積。對(duì)于此類土地利用地類無(wú)需再進(jìn)行研判，直接計(jì)入遠(yuǎn)期目標(biāo)年土壤侵蝕強(qiáng)度輕度以下的國(guó)土面積。

2.2.2 水澆地

在水力侵蝕區(qū)，水澆地的水力侵蝕面積經(jīng)過(guò)治理后，可全部轉(zhuǎn)為微度侵蝕。在風(fēng)力侵蝕區(qū)，年均降水量大于150 mm的水澆地(查詢新疆多年平均降水量等值線圖及各縣歷年平均降水量資料)，通過(guò)實(shí)施農(nóng)田防護(hù)措施、改進(jìn)農(nóng)業(yè)種植技術(shù)等，輕度侵蝕面積為可完全治理面積；其他的水澆地地理位置特殊、氣候干燥、降水少、蒸發(fā)強(qiáng)烈，受水資源限制，無(wú)法實(shí)施農(nóng)田防護(hù)等措施，同時(shí)根據(jù)《2020年度水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)指南》，影響風(fēng)力侵蝕的主要因素為風(fēng)速、地表粗糙度、表土濕度等，這些因素很難改變，因此均為不需治理面積。

2.2.3 旱地、裸土地、人為水土流失地塊、農(nóng)村道路

(1)旱地。考慮降水、地形、經(jīng)濟(jì)效益等綜合因素限制，將現(xiàn)狀年坡度大于15°的旱地水土流失面積確定為遠(yuǎn)期目標(biāo)年水土流失面積，即不可完全治理面積，其余均為可以完全治理面積。

(2)裸土地。綠洲內(nèi)坡度小于8°的裸土地水土流失面積計(jì)為可完全治理面積，其余均為不需治理面積。

(3)人為水土流失地塊。人為水土流失主要存在于生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目實(shí)施階段。區(qū)域內(nèi)的人為水土流失總量隨項(xiàng)目的新增和完工此消彼長(zhǎng)，故將現(xiàn)狀年人為水土流失地塊水土流失面積計(jì)為遠(yuǎn)期目標(biāo)年水土流失面積，為不可完全治理面積。

(4)農(nóng)村道路。農(nóng)村道路受農(nóng)村居民生產(chǎn)生活活動(dòng)影響強(qiáng)烈，故將現(xiàn)狀年農(nóng)村道路水土流失面積的85%計(jì)為不可完全治理面積。

2.2.4 城鎮(zhèn)建設(shè)用地、農(nóng)村建設(shè)用地、其他建設(shè)用地

城鎮(zhèn)建設(shè)用地、農(nóng)村建設(shè)用地、其他建設(shè)用地的水土流失面積通過(guò)治理后，可全部轉(zhuǎn)為微度侵蝕，即為可以完全治理面積。

2.2.5 鹽堿地、沙地

(1)鹽堿地。新疆鹽堿地根據(jù)含鹽量分為輕度鹽堿地和中度及以上鹽堿地。除伊犁河谷、阿勒泰地區(qū)、塔城地區(qū)的土壤鹽堿化程度較低外，其余地區(qū)的土壤鹽堿化程度均較高，其中以天山南麓、塔里木盆地西部各灌區(qū)最為嚴(yán)重。輕度鹽堿地有作物、植被生長(zhǎng)，已計(jì)入耕地、草地等土地利用類型中，中度及以上鹽堿地面積均劃入不需治理面積。

(2)沙地。新疆涉及塔克拉瑪干、古爾班通古特、庫(kù)姆塔格沙地，為輕度及以上風(fēng)力侵蝕面積，除因城市建設(shè)發(fā)展轉(zhuǎn)為可完全治理面積外，其余均計(jì)入不需治理面積。

綜上，水力侵蝕區(qū)、風(fēng)力侵蝕區(qū)各土地利用類型研判條件詳見表2。

表2 水力侵蝕區(qū)、風(fēng)力侵蝕區(qū)各土地利用類型研判條件

3 研究結(jié)果

3.1 林地等地類

基于2000—2020年植被覆蓋度情況，擬合植被覆蓋度與年際變化趨勢(shì)，如圖1、2，預(yù)測(cè)2050年北疆植被覆蓋度為39.15%，南疆植被覆蓋度為24.98%。依據(jù)《土壤侵蝕分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》(SL 190—2007)進(jìn)行土壤侵蝕分類計(jì)算，得到園地、林地、草地不可完全治理面積為25.72萬(wàn)km2。

圖1 2000—2020年北疆植被覆蓋度變化趨勢(shì)

3.2 耕地等地類

不需治理面積由水澆地、鹽堿地、沙地、裸土地面積組成，面積分別為3.78萬(wàn)、5.41萬(wàn)、31.41萬(wàn)、13.13萬(wàn)km2。

圖2 2000—2020年南疆植被覆蓋度變化趨勢(shì)

不可完全治理面積由林地、草地、園地、旱地、人為水土流失地塊、農(nóng)村道路面積組成，其中：林地、草地、園地面積為25.72萬(wàn)km2，旱地面積為18.23 km2，人為水土流失地塊面積為1 581.24 km2，農(nóng)村道路面積為15.10 km2。

綜上所述，新疆維吾爾自治區(qū)土地面積164萬(wàn)km2，不需治理的水土流失面積為53.73萬(wàn)km2，不可完全治理面積為25.88萬(wàn)km2，通過(guò)水土保持率遠(yuǎn)期目標(biāo)值計(jì)算公式，2050年新疆維吾爾自治區(qū)水土保持率遠(yuǎn)期目標(biāo)值為51.45%，即：為滿足生態(tài)文明和美麗中國(guó)建設(shè)要求，綜合考慮社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件因素，通過(guò)水土保持預(yù)防和治理(現(xiàn)存土壤侵蝕強(qiáng)度輕度以下面積80.02萬(wàn)km2)，到2050年應(yīng)增加4.37萬(wàn)km2，即土壤侵蝕強(qiáng)度輕度以下面積上限達(dá)到84.39萬(wàn)km2。

4 結(jié)論與討論

(1)通過(guò)水土保持預(yù)防和治理，新疆可以完全治理面積為4.37萬(wàn)km2，其中園地、林地、草地面積4.14萬(wàn)km2，占比94.74%；水澆地、旱地、農(nóng)村道路、沙地、裸土地等面積0.23萬(wàn)km2，占比5.26%。到2050年，植被為自治區(qū)水土保持預(yù)防和治理的重點(diǎn)對(duì)象。

(2)基于2000—2020年MODIS產(chǎn)品數(shù)據(jù)MOD13Q1合成NDVI數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)2050年北疆植被覆蓋度為39.15%，南疆植被覆蓋度為24.98%。結(jié)合自治區(qū)目前植被覆蓋度情況、降雨數(shù)據(jù)、南北疆自然條件差異，植被覆蓋度預(yù)測(cè)的結(jié)果符合認(rèn)知，合理可信。

(3)現(xiàn)狀年水土流失面積調(diào)查存在高覆蓋園、林、草地有風(fēng)力侵蝕面積、小于等于2°耕地有水力侵蝕面積等情況，后期工作過(guò)程中，應(yīng)通過(guò)實(shí)地調(diào)查的方式確定這些地塊實(shí)際的侵蝕情況，對(duì)于實(shí)際沒有侵蝕的面積不應(yīng)作為可以完全治理面積。

(4)可進(jìn)一步開展新疆各縣市水土流失現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，了解自治區(qū)各縣市水土流失現(xiàn)狀、治理現(xiàn)狀、治理潛力等，進(jìn)一步修正、細(xì)化研判條件。如調(diào)查風(fēng)蝕區(qū)水澆地有實(shí)施農(nóng)田防護(hù)林、格網(wǎng)、冬季灌水壓堿、冬季雪覆蓋等措施或種植多年生農(nóng)作物等條件時(shí)，應(yīng)進(jìn)一步細(xì)化研判條件，將此部分面積從不需治理面積變?yōu)榭梢酝耆卫砻娣e。