水土流失動態變化主要影響因素探究
——以新疆維吾爾自治區阿圖什市為例伊

力哈木·伊馬木，王 略

(1.新疆維吾爾自治區水土保持生態環境監測總站，新疆 烏魯木齊 830000；2.黃河流域水土保持生態環境監測中心，陜西 西安 710021)

2019年，新疆維吾爾自治區水利廳按照水利部“統一方法、統一標準”的原則[1]，全面完成了2019年水土流失動態監測工作，及時掌握了水土流失變化情況，為國家和區域相關決策制定、政府目標責任考核等提供了依據。本研究基于2019年新疆維吾爾自治區水土流失動態監測成果，以阿圖什市為例，將不同侵蝕類型水土流失面積及強度與2018年相關數據進行對比，著重分析植被覆蓋和土地利用變化對水力、風力侵蝕的影響，以期能對區域水土流失動態監測工作和相關目標責任考核起到一定的指導作用。

1 研究區概況

阿圖什市位于新疆維吾爾自治區西南部、天山南麓、塔里木盆地西緣，總面積15 698 km2，山地、戈壁、荒灘多，耕地少。屬典型的溫帶大陸性氣候區，其中：平原區四季分明，溫差較大，干旱少雨，年降水量78 mm，年水面蒸發量3 218.2 mm；山區氣候寒冷，冬季漫長，年水面蒸發量2 637.6 mm[2]，降水不均，低山區年降水量120 mm，中山區年降水量250 mm以上。在《新疆維吾爾自治區水土流失動態監測規劃(2018—2022年)》中，阿圖什市屬新疆維吾爾自治區級水土流失重點治理區。根據2018年全國水土流失動態監測結果，阿圖什市土壤侵蝕涉及水力、風力和凍融3種侵蝕類型(本次監測結果未計入凍融侵蝕面積，后文不再分析凍融侵蝕)，水土流失面積為2 552.42 km2，其中水力侵蝕和風力侵蝕面積約分別占70%、30%。

2 研究方法

(1)水力侵蝕。按照《區域水土流失動態監測技術規定(試行)》中的技術方法和標準，在水力侵蝕區獲取降雨侵蝕力、土壤可蝕性、坡長、坡度、植被覆蓋與生物措施、工程措施和耕作措施因子，采用中國土壤流失方程CSLE模型計算水力侵蝕的土壤侵蝕模數，方程基本形式為

A=R·K·L·S·B·E·T

(1)

式中：A為土壤侵蝕模數，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，無量綱；S為坡度因子，無量綱；B為植被覆蓋與生物措施因子，無量綱；E為工程措施因子，無量綱；T為耕作措施因子，無量綱。

(2)風力侵蝕。在風力侵蝕區，獲取風力、表土濕度、植被覆蓋度和粗糙度等因子，采用耕地、草(灌)地和沙地的風力侵蝕模型計算風力侵蝕的土壤侵蝕模數。

耕地風力侵蝕模型基本形式為

(2)

式中：Qfa為每半個月內耕地風力侵蝕模數，t/(hm2·a)；W為每半個月內表土濕度因子，介于0～1之間；Tj為每半個月內各風速等級的累計時間，min；Z0為地表粗糙度，cm；j為風速等級序號，在5～40 m/s內以1 m/s為間隔劃分為35個等級，取值1，2，……，35；Uj為第j等級的平均風速，m/s。

草(灌)地風力侵蝕模型基本形式為

(3)

式中：Qfg為每半個月內草(灌)地風力侵蝕模數，t/(hm2·a)；V為植被覆蓋度，%；其余符號意義同上。

沙地風力侵蝕模型基本形式為

(4)

式中：Qfs為每半個月內沙地風力侵蝕模數，t/(hm2·a)；其余符號意義同上。

依據《土壤侵蝕分類分級標準》(SL 190—2007)中的侵蝕強度分級標準，對土壤侵蝕模數的柵格數據進行分級，得到阿圖什市水力、風力侵蝕各侵蝕強度面積，對比2018年水土流失監測成果，得到各侵蝕強度面積動態變化量。

綜合考慮自然因素和人為因素，設計進行單一因素分析，將單一因素變化后的水土流失面積與所有因素變化前的水土流失面積進行對比，分析2018—2019年阿圖什市水土流失動態變化主要影響因素。經綜合考慮，選擇植被覆蓋因子和土地利用因子：在單一分析植被覆蓋變化的影響時，保持土地利用、水土保持措施、地形、土壤、降雨、風速因子不變，同時為避免土地利用變化的影響，植被范圍沿用2018年數據，僅采用2019年植被覆蓋監測數據計算2019年土壤侵蝕模數；同理，在單一分析土地利用變化的影響時，保持其他影響因子沿用2018年的不變，僅采用2019年土地利用數據計算土壤侵蝕模數。

3 結果與分析

3.1 水土流失動態變化

2018—2019年阿圖什市水土流失動態變化情況見表1。相比2018年動態監測數據，阿圖什市水土流失面積減少了4.00 km2，減幅為0.16%，其中：水力侵蝕減幅略高，減幅0.21%，減少了3.72 km2；風力侵蝕減幅略低，減幅0.04%，減少了0.28 km2。各侵蝕強度中輕度侵蝕面積有所增加，增加了30.10 km2，增幅為1.52%；其他侵蝕強度面積均為減少，中度、強烈、極強烈侵蝕分別減少了30.86、1.27、1.97 km2，減幅分別為6.08%、2.37%、34.26%。可見，阿圖什市水土流失存在高強度侵蝕向低強度侵蝕轉移的情況。

表1 2018—2019年阿圖什市水土流失動態變化情況

3.2 植被覆蓋因子引起的水土流失動態變化

2018—2019年阿圖什市植被覆蓋變化情況見表2。通常情況下植被覆蓋度增加，一方面可以增加徑流入滲時間，提高徑流入滲量；另一方面可以減緩徑流流速，減弱徑流搬運泥沙和剪切土壤能力，降低土壤侵蝕強度，從而減少水土流失量[3]。

表2 2018—2019年阿圖什市植被覆蓋變化情況

計算2019年植被覆蓋因子變化后的水土流失面積，與2018年動態監測數據進行對比，得到2018—2019年植被覆蓋變化引起的水土流失動態變化情況見表3。由表3知，植被覆蓋變化導致阿圖什市水土流失面積減少了3.77 km2，減幅為0.15%，占實際水土流失面積減幅的94.25%，其中：水力侵蝕面積減少了3.50 km2，減幅為0.20%；風力侵蝕面積減少0.27 km2，減幅為0.03%。表3中僅植被覆蓋因子變化的水土流失面積計算結果與表1中2019年水土流失面積結果十分接近，說明植被覆蓋變化對水土流失面積變化的影響大，即植被覆蓋是水土流失的主要影響因子。

表3 2018—2019年阿圖什市水土流失動態變化(僅植被覆蓋因子變化)

3.3 土地利用因子引起的水土流失動態變化

水土流失動態變化與土地利用變化密不可分。2018—2019年阿圖什市土地利用轉移矩陣見表4。

計算2019年土地利用因子變化后的水土流失面積，并與2018年動態監測數據進行對比，得到2018—2019年土地利用因子變化引起的水土流失動態變化情況見表5。由表5知，土地利用變化導致阿圖什市水土流失面積減少了0.29 km2，減幅為0.01%，占實際水土流失面積減幅的7.25%，其中：水力侵蝕面積減少了0.24 km2，減幅為0.01%；風力侵蝕面積減少了0.05 km2，減幅為0.01%。表5中僅土地利用因子變化的計算結果同2018年水土流失面積相比，水土流失面積由2 552.42 km2變為2 552.13 km2，結果十分接近，說明土地利用因子變化對水土流失面積變化的影響很小，即土地利用變化不是水土流失動態變化的主要影響因素。

表4 2018—2019年阿圖什市土地利用轉移矩陣 km2

表5 2018—2019年阿圖什市水土流失動態變化(僅土地利用因子變化)

4 動態變化原因分析

宏觀分析水土流失動態變化的原因，主要有政策制度變化、水土流失治理、經濟社會發展、人們生產生活方式變化等。自治區各級政府、水行政主管部門深入貫徹落實“預防為主、保護優先”的水土保持工作方針，加大了水土流失治理力度，加強了生產建設項目監督管理力度，督促生產建設單位嚴格落實水土保持“三同時”制度，減少了生產建設項目導致的水土流失。同時，隨著城鎮化率的提高，大量人口從農村涌向城市，農業活動對土地的擾動減少，農村耕地從分布碎片化、空間布局無序化、土地資源利用低效化、生態質量退化逐步向整合、節約、集約利用轉變，也導致阿圖什市水土流失面積減少、強度降低。

從侵蝕模型計算因子的角度分析水土流失動態變化的原因。水力侵蝕模數采用CSLE模型計算，2018、2019年計算因子中降雨侵蝕力因子采用相同值，土壤可蝕性、坡長、坡度和耕作措施因子短時間內變化不大，加之當地水土保持工程較少，工程措施因子變化小，因此對水力侵蝕變化起決定作用的是生物措施因子，而生物措施因子與植被覆蓋和土地利用有關。風力侵蝕模數采用風力侵蝕模型計算，2018、2019年計算因子中風力、表土濕度、粗糙度因子變化不大，由于不同植被覆蓋和土地利用采用的風力侵蝕模型不同，因此對風力侵蝕變化起決定作用的也是植被覆蓋和土地利用因子。

具體來說，植被覆蓋的變化影響著阿圖什市水土流失狀況的整體變化，對水力侵蝕的影響較風力侵蝕更為明顯。植被覆蓋整體向好發展，有助于水土流失面積減少，水土流失強度降低；反之，則水土流失面積增加，水土流失強度升高。與2018年相比，2019年阿圖什市植被覆蓋狀況有所改善，如高覆蓋、中高覆蓋植被面積分別增加了4.96、25.71 km2。植被覆蓋度提高，是水土流失面積減少、強度降低的主要原因。同時，土地利用的變化影響著阿圖什市水土流失狀況的局部變化。根據2018—2019年阿圖什市土地利用轉移矩陣，這樣的土地利用變化對水土流失面積變化影響較小，對水力侵蝕面積變化影響較風力侵蝕影響大。

5 結論與討論

新疆維吾爾自治區以干旱、半干旱氣候為主，降水是影響植被覆蓋的主要因素，植被覆蓋的變化影響著水土流失狀況的整體變化，且具有不確定性，建議地方政府在進行目標責任考核時，應重點關注人為因素引起的水土流失變化，對自然因素引起的變化可不納入考核內容；自治區地處西北邊陲，地廣人稀，水土流失治理難度大，建議在制定地方政府目標責任考核目標時充分考慮區域差異性，適當調整考核指標。