甘肅省水土保持率遠(yuǎn)期閾值與階段目標(biāo)值確定

靳 峰，馬 濤，秦 偉，胡彥婷，牟 極，戈文艷

（1.甘肅省水利廳，甘肅 蘭州 730000； 2.甘肅省水土保持科學(xué)研究所，甘肅 蘭州 730020； 3.中國水利水電科學(xué)研究院 水利部水土保持生態(tài)工程技術(shù)研究中心，北京 100048； 4.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；5.甘肅省水利廳 水土保持中心，甘肅 蘭州 730000； 6.西北農(nóng)林科技大學(xué) 水土保持研究所，陜西 楊凌 712100）

為明確新時(shí)期全國及不同地區(qū)的水土保持任務(wù)與目標(biāo)，水利部于2019 年10 月提出水土保持率的概念，用于表征區(qū)域水土保持綜合狀況、回答水土流失防治到什么程度才算“行”與“好”的問題［1］。 確定水土保持率目標(biāo)值，是明確新時(shí)代水土保持目標(biāo)任務(wù)、評(píng)價(jià)水土保持工作成效、科學(xué)推進(jìn)水土流失綜合防治的新要求［2］，已納入《美麗中國建設(shè)評(píng)估指標(biāo)體系及實(shí)施方案》［3］。 2021 年，水利部水土保持司發(fā)文（水保規(guī)劃便字〔2021〕1 號(hào)）要求各?。▍^(qū)、市）組織開展省級(jí)水土保持率遠(yuǎn)期（2050 年）閾值與2025 年、2030 年、2035年分階段目標(biāo)值復(fù)核確定工作。 為落實(shí)水利部工作部署、確定未來30 a 甘肅省水土保持綜合目標(biāo)并為水土保持生態(tài)建設(shè)科學(xué)布局和提質(zhì)增效提供宏觀依據(jù)，甘肅省水利廳組織技術(shù)力量，在全面分析全省水土流失防治進(jìn)程與現(xiàn)狀特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，綜合考慮社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)文明建設(shè)對(duì)水土保持的要求，以2020 年為基準(zhǔn)，通過空間分析和綜合研判，復(fù)核確定了甘肅省水土保持率遠(yuǎn)期閾值和階段目標(biāo)值。

1 甘肅省自然概況及水土流失現(xiàn)狀

甘肅省土地面積45.78 萬km2，東西和南北跨度均較大，涉及全國水土保持區(qū)劃中的4 個(gè)一級(jí)區(qū)（西北黃土高原區(qū)、北方風(fēng)沙區(qū)、青藏高原區(qū)、西南紫色土區(qū)）、6 個(gè)二級(jí)區(qū)和8 個(gè)三級(jí)區(qū)［4］。 境內(nèi)氣候、土壤、植被等的地帶性分異明顯，年均氣溫0 ～14 ℃、無霜期140～280 d、降水量40～750 mm，土壤類型主要有黃綿土、黑壚土、灰鈣土、棕漠土、灰棕漠土、黃棕壤土和褐土等，植被種類繁多，包括常綠闊葉和落葉闊葉混交林地帶、落葉闊葉林地帶、森林草原地帶、草原地帶、荒漠草原地帶和荒漠地帶［5］。 甘肅省區(qū)位獨(dú)特，地處黃土高原、青藏高原和內(nèi)蒙古高原交匯處［6］，包括黃土高原區(qū)、河西北方風(fēng)沙區(qū)、隴南土石山區(qū)和甘南高原區(qū)等地貌類型區(qū)，黃河、長江及石羊河、黑河、疏勒河等穿境而過。

甘肅省是我國水土流失防治的重要省份，1999 年全省水土流失面積為26.14 萬km2，其中水力侵蝕11.94 萬km2、風(fēng)力侵蝕14.20 萬km2（由于凍融及其他類型土壤侵蝕面積和治理措施數(shù)據(jù)難以收集，因此本文所述水土流失面積僅包含水力侵蝕和風(fēng)力侵蝕面積）［7］。 經(jīng)過持續(xù)治理，截至2020 年年底全省水土流失面積減少至18.39 萬km2，其中輕度侵蝕9.64 萬km2、中度侵蝕2.35 萬km2、強(qiáng)烈侵蝕1.26 萬km2、極強(qiáng)烈侵蝕2.08 萬km2、劇烈侵蝕3.06 萬km2［8］。 現(xiàn)狀水土流失面積中：水力侵蝕面積為6.40 萬km2，主要分布在隴東及隴南；風(fēng)力侵蝕面積為11.99 萬km2，主要分布在河西走廊。

2 水土保持率復(fù)核確定方法

2.1 遠(yuǎn)期閾值與階段目標(biāo)值確定方法

2.1.1 水土保持率現(xiàn)狀值與遠(yuǎn)期閾值計(jì)算方法

水土保持率現(xiàn)狀值與遠(yuǎn)期閾值計(jì)算公式分別為［1］

式中：SWCc為水土保持率現(xiàn)狀值，%；NSEA為輕度以下土壤侵蝕面積現(xiàn)狀值，km2；TLA為土地總面積，km2；SWCt為水土保持率遠(yuǎn)期閾值，%；NSEAt為輕度以下土壤侵蝕面積上限值，km2。

由式（2）可知，計(jì)算水土保持率遠(yuǎn)期閾值的關(guān)鍵是確定輕度以下土壤侵蝕面積上限值。 參考全國水土保持率遠(yuǎn)期閾值確定方法［1］，以甘肅省所含8 個(gè)水土保持三級(jí)區(qū)為基本單元，以2020 年水土流失現(xiàn)狀為基準(zhǔn)，通過疊加土地利用、植被覆蓋、地形坡度等空間數(shù)據(jù)，按照所在水土保持一級(jí)區(qū)的水土流失治理類別研判原則，逐區(qū)確定現(xiàn)狀水土流失面積中不需治理、不可完全治理（治理后土壤侵蝕強(qiáng)度仍在輕度及以上） 和可以完全治理（治理后土壤侵蝕強(qiáng)度可降低到輕度以下） 的水土流失面積，最后匯總計(jì)算全省輕度以下土壤侵蝕面積上限值（閾值）。 依據(jù)水利部確定不需治理與不可完全治理的判定規(guī)則，結(jié)合甘肅省實(shí)際情況，總結(jié)細(xì)化了甘肅省4 個(gè)水土保持一級(jí)區(qū)現(xiàn)狀水土流失的遠(yuǎn)期治理類別研判規(guī)則，見表1。

表1 甘肅省水土流失治理類別研判規(guī)則

2.1.2 階段目標(biāo)值確定原則

確定水土保持率階段目標(biāo)值的本質(zhì)是以現(xiàn)狀值為基準(zhǔn)，將達(dá)到遠(yuǎn)期閾值所需完成的水土流失防治任務(wù)合理分解到未來各階段。 我國水土流失防治長期堅(jiān)持以小流域?yàn)閱卧⒁灾攸c(diǎn)區(qū)域?yàn)閷?duì)象、以重點(diǎn)工程為抓手，在各時(shí)期先后實(shí)施了一系列水土保持重點(diǎn)工程。根據(jù)甘肅省水土流失現(xiàn)狀、防治需求，統(tǒng)籌考慮省域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)總體要求，按照以下四方面原則進(jìn)行各階段水土流失防治任務(wù)的分解，進(jìn)而確定水土保持率階段目標(biāo)值。

（1）堅(jiān)持先急后緩、先易后難。 根據(jù)水土流失類型、強(qiáng)度及其危害，全面規(guī)劃、突出重點(diǎn)。 近期防治重點(diǎn)為隴東黃土高原、隴南土石山區(qū)，以坡耕地、園地和緩坡林草地治理為主，盡早消除嚴(yán)重水土流失危害，加快塬面保護(hù)和鄉(xiāng)村振興；遠(yuǎn)期統(tǒng)籌防治河西干旱半干旱區(qū)風(fēng)蝕，以溝谷陡坡、干旱沙地和高山林草地治理為主，全面攻克植被恢復(fù)和生態(tài)治理立地條件差的問題，構(gòu)建西北生態(tài)屏障、維護(hù)區(qū)域生態(tài)安全。

（2）注重因地制宜、自然修復(fù)。 針對(duì)不同防治對(duì)象與基礎(chǔ)條件，突出預(yù)防為主、保護(hù)優(yōu)先的水土保持工作方針。 耕地、果園實(shí)施以工程措施為主的綜合治理，保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、減少入河泥沙；高寒稀疏林草地及人口稀少地區(qū)的荒山荒坡實(shí)施以封禁保護(hù)為主的生態(tài)修復(fù)，充分發(fā)揮大自然的自我修復(fù)能力，并根據(jù)不同地區(qū)的植被演替規(guī)律合理設(shè)定階段目標(biāo)。

（3）確保速率可行、進(jìn)程合理。 一定時(shí)期的水土流失面積減幅受防治投入、技術(shù)和難度等因素綜合影響，隨著水土流失防治的持續(xù)進(jìn)行，在投入和技術(shù)未發(fā)生重大變化的情況下，今后減少水土流失面積的難度將不斷增大，水土流失面積減速難以明顯高出歷史減速且逐漸趨緩。 因此，應(yīng)根據(jù)未來水土流失防治總?cè)蝿?wù)和不同階段的防治要求，合理規(guī)劃、穩(wěn)步實(shí)施，避免過于保守和盲目冒進(jìn)。

（4）統(tǒng)籌減量降級(jí)、提質(zhì)增效。 對(duì)標(biāo)美麗中國建設(shè)對(duì)中長期水土流失防治的要求，充分考慮新時(shí)期水土保持工作形勢(shì)以及黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展的要求，統(tǒng)籌減量降級(jí)、提質(zhì)增效的綜合目標(biāo)。 近期通過綜合治理，突出水土流失面積遏增量、減存量，持續(xù)提高區(qū)域水土保持率；遠(yuǎn)期注重提高梯田和淤地壩等措施的安全穩(wěn)定性，提升植被群落穩(wěn)定性和生態(tài)服務(wù)功能，豐富水土保持生態(tài)衍生產(chǎn)品和生態(tài)服務(wù)價(jià)值。

2.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源

（1）水土流失與土地利用數(shù)據(jù)。 全省不同時(shí)期水土流失及各類土地利用面積數(shù)據(jù)來源于第二次全國水土保持遙感普查（1999 年）、第一次全國水利普查（2011 年）、2018—2020 年區(qū)域水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)成果，統(tǒng)一按分辨率為30 m 進(jìn)行重采樣。 把2020 年作為水土流失現(xiàn)狀年和水土保持率階段目標(biāo)值分析的基準(zhǔn)年。

（2）地形因子數(shù)據(jù)。 海拔、坡度等地形因子數(shù)據(jù)基于30 m 分辨率SRTM 數(shù)字高程模型提取。

（3）植被覆蓋數(shù)據(jù)。 采用中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心基于SPOT／Vegetation 衛(wèi)星遙感影像生產(chǎn)的1 km 分辨率1998—2019 年逐年生長季NDVI數(shù)據(jù)，運(yùn)用像元二分模型［9］計(jì)算植被覆蓋度，按分辨率為30 m進(jìn)行重采樣，最終獲得全省近20 a 來逐年植被覆蓋度，進(jìn)而根據(jù)水利部印發(fā)的《區(qū)域水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)定（試行）》中的植被覆蓋等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)［10］（＜30%為低覆蓋度、30%～45%為中低覆蓋度、45%～60%為中覆蓋度、60%～75%為中高覆蓋度、＞75%為高覆蓋度）統(tǒng)計(jì)逐年植被覆蓋等級(jí)的面積。

（4）水土保持措施數(shù)據(jù)。 歷年水土保持重點(diǎn)工程投入經(jīng)費(fèi)、新增治理面積、水土保持措施數(shù)據(jù)（梯田、造林、種草、封禁面積及淤地壩、小型攔蓄工程、其他措施數(shù)量）來源于2012—2020 年全省水土保持公報(bào)及相關(guān)部門的統(tǒng)計(jì)資料等。

3 結(jié)果與分析

3.1 近年來全省水土保持及植被覆蓋度變化情況

（1）水土保持重點(diǎn)工程規(guī)模變化情況。 甘肅省與全國多數(shù)地區(qū)一樣，依托國家水土保持重點(diǎn)工程，各行業(yè)協(xié)同開展水土保持生態(tài)建設(shè)、大力推進(jìn)水土流失綜合治理。 2012—2020 年國家在甘肅安排的水土保持重點(diǎn)工程規(guī)模和投資不斷擴(kuò)大，年均治理面積633 km2、投資4.55 億元，其中“十三五”期間年均治理面積和投資分別達(dá)755 km2和5.29 億元，較“十二五”期間分別增長57%和46%。 國家水土保持重點(diǎn)工程規(guī)模和投資加大，帶動(dòng)了全省新增水土流失治理面積的大幅增加（見表2），年均新增水土流失治理面積由2012—2016 年2 035 km2增至2017—2020 年7 208 km2，有效支撐了水土保持率的提高。

表2 2012—2020 年國家在甘肅安排的水土保持重點(diǎn)工程及全省新增水土流失治理面積統(tǒng)計(jì)

（2）水土保持措施變化情況。 2012—2020 年全省各類水土保持措施面積（數(shù)量）均呈遞增趨勢(shì)（見圖1），年均新增梯田、造林、種草、封禁、其他措施面積分別為845.49、1 384.84、542.36、995.86、565.66 km2（占比分別為19.51%、31.95%、12.51%、22.98%和13.05%），年均新增淤地壩3 座、小型攔蓄工程886 座。 其中：梯田、林草、封禁等坡面水土保持措施面積在2017 年之后增速較快，而淤地壩、小型攔蓄工程數(shù)量的增速相對(duì)較慢，反映出坡面治理力度的明顯提升。 截至2020年，全省各類主要水土保持措施保存量為：梯田2.23萬km2、造林3.62 萬km2、種草1.14 萬km2、封禁2.04萬km2，淤地壩0.16 萬座、小型攔蓄工程94.47萬座。

圖1 2012—2020 年水土保持措施面積（數(shù)量）逐年變化情況

（3）植被覆蓋度變化情況。 從1999 年國家啟動(dòng)退耕還林（草）工程到2019 年，甘肅省植被覆蓋整體呈小幅波動(dòng)的顯著增長趨勢(shì)（見圖2），由1998 年的36%提高至2019 年的45%，年均增長0.43 個(gè)百分點(diǎn)。20 余a 間，各等級(jí)植被覆蓋變化情況不同，低、中低和中覆蓋度面積占比總體下降，中高和高覆蓋度面積占比則總體上升，反映出低覆蓋度植被向中、高覆蓋度植被轉(zhuǎn)變的生態(tài)恢復(fù)態(tài)勢(shì)。 截至2019 年，全省林草植被覆蓋區(qū)域中，低和中低覆蓋度面積占比仍高達(dá)52%，中高和高覆蓋度面積占比僅為39%。 因此，除在適地適樹、以水定綠的原則下進(jìn)一步科學(xué)擴(kuò)大林草植被面積外，對(duì)現(xiàn)有植被的提質(zhì)增效是未來甘肅省生態(tài)修復(fù)的重點(diǎn)。

3.2 全省水土流失面積與強(qiáng)度變化情況

甘肅省風(fēng)力侵蝕面積占比始終高于水力侵蝕面積占比。 多年來全省水土流失面積持續(xù)減少（見表3），1999—2020 年全省水土流失面積由26.14 萬km2減少至18.39 萬km2，減幅為29.65%，年均約減少0.37 萬km2。 其中：風(fēng)力侵蝕面積由14.20 萬km2減少至11.99萬km2，減幅為15.56%，年均約減少0.11 萬km2；水力侵蝕面積由11.94 萬km2減少至6.40 萬km2，減幅為46.40%，年均約減少0.26 萬km2。 水力侵蝕和風(fēng)力侵蝕面積變化情況表明，水力侵蝕防治取得了顯著成效，但大面積的風(fēng)力侵蝕因受氣候等自然因素影響和當(dāng)前治理技術(shù)等制約而難以快速消除。

表3 典型年份水土流失面積 萬km2

以開展第一次全國水利普查的2011 年為時(shí)間節(jié)點(diǎn)分時(shí)段看，1999—2011 年水土流失面積年均減少0.50 萬km2、2011—2020 年水土流失面積年均減少0.19 萬km2（其中2018—2020 年水土流失面積年均減少0.11 萬km2），近年來全省水土流失面積年均減幅有所降低，尤其2018 年以來風(fēng)力侵蝕面積不減反增（見表3），反映出水土流失治理先易后難的特點(diǎn)，且未來治理難度還將逐漸增大。 從不同強(qiáng)度土壤侵蝕面積看，2011—2020 年輕度、中度、強(qiáng)烈、極強(qiáng)烈、劇烈侵蝕面積分別由5.52 萬、3.67 萬、2.42 萬、3.93 萬、4.58 萬km2變?yōu)?.64 萬、2.35 萬、1.26 萬、2.08 萬、3.06 萬km2，呈現(xiàn)出中度及以上高強(qiáng)度侵蝕向輕度侵蝕轉(zhuǎn)變、水土流失面積與強(qiáng)度雙下降的特點(diǎn)。

3.3 全省水土保持率現(xiàn)狀值與閾值

2020 年甘肅省輕度以下土壤侵蝕面積現(xiàn)狀值為27.39 萬km2，按照式（1）計(jì)算的甘肅省水土保持率現(xiàn)狀值為59.83%。 對(duì)土地利用、坡度、海拔、植被覆蓋度、土壤侵蝕強(qiáng)度等進(jìn)行空間疊加分析，確定的全省不需治理的水土流失面積、不可完全治理的水土流失面積、可以完全治理的水土流失面積分別為13.45 萬、1.94 萬、3.00 萬km2，進(jìn)而確定的輕度以下土壤侵蝕面積上限值為30.39 萬km2，按照式（2）計(jì)算的水土保持率遠(yuǎn)期（2050 年）閾值為66.38%。

3.4 全省水土保持率階段目標(biāo)值

根據(jù)水土保持率遠(yuǎn)期閾值，到2050 年水土流失面積在現(xiàn)狀基礎(chǔ)上需減少3.00 萬km2以上。 基于對(duì)現(xiàn)狀水土流失及其所屬地形、地類等因素的分區(qū)分類研判，按照前述水土保持率階段目標(biāo)值確定原則，最終確定2025 年、2030 年、2035 年水土保持率階段目標(biāo)值分別為61.34%、64.14%和65.14%，2020—2025 年、2025—2030 年、2030—2035 年3 個(gè)時(shí)段水土保持率年均增幅分別為0.3%、0.6%、0.2%，3 個(gè)時(shí)段需分別減少水土流失面積約0.69 萬、1.28 萬、0.46 萬km2，各階段水土流失面積年均減幅介于0.09 萬～0.26 萬km2，低于1999—2020 年年均減幅，符合水土流失防治先易后難、治理難度逐漸增大、治理速率將適當(dāng)降低的實(shí)際。

4 結(jié)論

（1）1999—2020 年，甘肅省依托國家水土保持重點(diǎn)工程，各行業(yè)協(xié)同開展水土保持生態(tài)建設(shè)、大力推進(jìn)水土流失綜合治理，使全省水土流失面積由26.14 萬km2減少到18.39 萬km2，年均減幅為0.37 萬km2，其中風(fēng)力侵蝕、水力侵蝕面積年均減幅分別為0.11 萬、0.26 萬km2，中度及以上高強(qiáng)度侵蝕向輕度侵蝕轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)了水土流失面積與土壤侵蝕強(qiáng)度雙下降，反映出水力侵蝕防治成效顯著、風(fēng)力侵蝕因受多因素影響而防治難度較大。

（2）甘肅省2020 年水土保持率現(xiàn)狀值為59.83%；綜合考慮自然規(guī)律與經(jīng)濟(jì)社會(huì)需求，經(jīng)對(duì)不需治理、不可完全治理、可以完全治理水土流失的時(shí)空綜合研判，確定的2050 年水土保持率遠(yuǎn)期閾值為66.38%；按照先急后緩、先易后難、因地制宜、自然修復(fù)、速率可行、進(jìn)程合理、減量降級(jí)、提質(zhì)增效的原則，確定的2025年、2030 年、2035 年水土保持率階段目標(biāo)值分別為61.34%、64.14%和65.14%。