新疆維吾爾自治區水土保持率遠期目標值確定

盧 剛，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)

2020年3月國家發展改革委印發了《美麗中國建設評估指標體系及實施方案》，將水土保持率納入美麗中國建設的22項評估指標中。新疆維吾爾自治區作為我國最大的內陸干旱區省份，生態環境脆弱，水土流失類型復雜多樣，生態治理恢復難度大。選擇新疆維吾爾自治區作為研究區，開展水土保持率遠期目標值研究，掌握和解決新疆今后水土保持能干什么、干到什么程度等問題，對于明確新時代新階段水土保持目標任務、準確評價水土保持工作成效、科學推進水土流失綜合防治具有重要意義[1]。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

新疆地處歐亞大陸腹地，遠離海洋，干旱少雨，風多風大，是全國水土流失面積最大的省區，土壤侵蝕類型復雜多樣，包括風力侵蝕、水力侵蝕、凍融侵蝕等。依據《新疆維吾爾自治區水土保持規劃(2018—2030年)》，風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，凍融侵蝕主要分布在中、高山地帶。根據2019年水土流失動態監測數據成果，新疆水土流失總面積83.98萬km2，占國土面積的51.21%，水土保持率為48.79%，水土流失仍是新疆最嚴重的生態環境問題之一。

新疆土地總面積164萬km2。根據2019年水土流失動態監測數據成果，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km2，占土地總面積的48.36%；其次為草地，面積56.47萬km2，占土地總面積的34.43%；水域及水利設施用地、耕地、林地、建設用地、園地、交通運輸用地等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、土壤侵蝕情況統計

1.2 基礎數據

采用的數據及主要來源：①水土保持區劃資料；②土地利用數據；③土壤侵蝕數據；④地形、海拔、降水與風速數據；⑤人為水土流失造成的侵蝕數據；⑥《新疆維吾爾自治區水土保持規劃(2018—2030年)》《新疆維吾爾自治區“十四五”水土保持規劃》《2019年新疆維吾爾自治區水資源公報》等。其中，②③⑤均來源于全國水土流失動態監測項目2019年新疆維吾爾自治區監測數據。

1.3 概念定義

2019年10月11日，時任水利部部長鄂竟平在全國江河流域水資源管理現場會上首次提出“水土保持率”的概念。根據《水利部水保司關于開展水土保持率遠期目標值復核工作的通知》(水保規劃便字〔2021〕1號)中的“水土保持率目標確定方法指南”，水土保持率是指區域內水土保持狀況良好的面積(非水土流失面積)占國土面積的比例，是反映水土保持總體狀況的宏觀管理指標，是水土流失預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。水土保持率遠期目標值是指通過水土流失預防和治理，區域內水土保持狀況良好的面積(非水土流失面積)占國土面積比例的上限，其反映的是符合自然規律并滿足經濟社會發展要求下，水土流失預防和治理應當達到的程度。水土保持率遠期目標值為計算區域內土壤侵蝕強度輕度以下的現狀國土面積上限占區域國土面積的百分比。

1.4 技術路線

本研究以2019年為現狀年，2050年為遠期目標年，進行新疆維吾爾自治區水土保持率遠期目標值研究。區域國土面積包括土壤侵蝕強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存土壤侵蝕強度輕度以下面積之和，為水土保持率遠期目標值確定時區域內土壤侵蝕強度輕度以下的國土面積上限。計算區域內土壤侵蝕強度輕度以下的國土面積上限，根據水土保持率遠期目標值計算方法，最終確定新疆遠期目標年的水土保持率遠期目標值。

林地、草地、園地等3個土地利用一級類土地利用類型(以下簡稱“林地等地類”)基于遠期植被覆蓋度預測成果，依據《土壤侵蝕分類分級標準》(SL 190—2007)進行土壤侵蝕分級，確定現狀年水土流失中不可完全治理面積。耕地、建設用地、交通運輸用地、水域及水利設施用地、其他土地等5個一級類土地利用類型(以下簡稱“耕地等地類”)，綜合考慮社會經濟發展水平，分析各地類水土流失預防和治理潛力，制定研判條件，確定現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區域內生產、生活、生態無不利影響或影響較小，無須進行專門治理且難以自然恢復消除的面積[2]；不可完全治理的水土流失面積為對區域生產、生活、生態存在不利影響，需要實施針對性的預防、治理措施，但受自然、經濟、技術水平等限制，治理后不能將土壤侵蝕強度完全控制在輕度以下的面積[2]。

2 研究過程

2.1 林地等地類

基于美國國家航空航天局提供的2000—2020年MODIS產品數據MOD13Q1，利用最大合成法，合成全年植被指數NDVI數據，根據式(1)，將NDVI轉換為相應的植被覆蓋度FVC，分別計算南疆、北疆區域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分別為區域NDVI最大值、最小值；k為非線性系數。

采用多項式擬合區域植被覆蓋度均值和年際間關系，預測2050年南疆、北疆植被覆蓋度，依據《土壤侵蝕分類分級標準》(SL 190—2007)進行土壤侵蝕分級，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、風力侵蝕區分別制定研判條件，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水土流失面積，為區域內現存的土壤侵蝕強度輕度以下的國土面積。對于此類土地利用地類無需再進行研判，直接計入遠期目標年土壤侵蝕強度輕度以下的國土面積。

2.2.2 水澆地

在水力侵蝕區，水澆地的水力侵蝕面積經過治理后，可全部轉為微度侵蝕。在風力侵蝕區，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)，通過實施農田防護措施、改進農業種植技術等，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、蒸發強烈，受水資源限制，無法實施農田防護等措施，同時根據《2020年度水土流失動態監測技術指南》，影響風力侵蝕的主要因素為風速、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、農村道路

(1)旱地?？紤]降水、地形、經濟效益等綜合因素限制，將現狀年坡度大于15°的旱地水土流失面積確定為遠期目標年水土流失面積，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。綠洲內坡度小于8°的裸土地水土流失面積計為可完全治理面積，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建設項目實施階段。區域內的人為水土流失總量隨項目的新增和完工此消彼長，故將現狀年人為水土流失地塊水土流失面積計為遠期目標年水土流失面積，為不可完全治理面積。

(4)農村道路。農村道路受農村居民生產生活活動影響強烈，故將現狀年農村道路水土流失面積的85%計為不可完全治理面積。

2.2.4 城鎮建設用地、農村建設用地、其他建設用地

城鎮建設用地、農村建設用地、其他建設用地的水土流失面積通過治理后，可全部轉為微度侵蝕，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、塔城地區的土壤鹽堿化程度較低外，其余地區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最為嚴重。輕度鹽堿地有作物、植被生長，已計入耕地、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、庫姆塔格沙地，為輕度及以上風力侵蝕面積，除因城市建設發展轉為可完全治理面積外，其余均計入不需治理面積。

綜上，水力侵蝕區、風力侵蝕區各土地利用類型研判條件詳見表2。

表2 水力侵蝕區、風力侵蝕區各土地利用類型研判條件

3 研究結果

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，如圖1、2，預測2050年北疆植被覆蓋度為39.15%，南疆植被覆蓋度為24.98%。依據《土壤侵蝕分類分級標準》(SL 190—2007)進行土壤侵蝕分類計算，得到園地、林地、草地不可完全治理面積為25.72萬km2。

圖1 2000—2020年北疆植被覆蓋度變化趨勢

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、5.41萬、31.41萬、13.13萬km2。

圖2 2000—2020年南疆植被覆蓋度變化趨勢

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、農村道路面積組成，其中：林地、草地、園地面積為25.72萬km2，旱地面積為18.23 km2，人為水土流失地塊面積為1 581.24 km2，農村道路面積為15.10 km2。

綜上所述，新疆維吾爾自治區土地面積164萬km2，不需治理的水土流失面積為53.73萬km2，不可完全治理面積為25.88萬km2，通過水土保持率遠期目標值計算公式，2050年新疆維吾爾自治區水土保持率遠期目標值為51.45%，即：為滿足生態文明和美麗中國建設要求，綜合考慮社會經濟條件因素，通過水土保持預防和治理(現存土壤侵蝕強度輕度以下面積80.02萬km2)，到2050年應增加4.37萬km2，即土壤侵蝕強度輕度以下面積上限達到84.39萬km2。

4 結論與討論

(1)通過水土保持預防和治理，新疆可以完全治理面積為4.37萬km2，其中園地、林地、草地面積4.14萬km2，占比94.74%；水澆地、旱地、農村道路、沙地、裸土地等面積0.23萬km2，占比5.26%。到2050年，植被為自治區水土保持預防和治理的重點對象。

(2)基于2000—2020年MODIS產品數據MOD13Q1合成NDVI數據，預測2050年北疆植被覆蓋度為39.15%，南疆植被覆蓋度為24.98%。結合自治區目前植被覆蓋度情況、降雨數據、南北疆自然條件差異，植被覆蓋度預測的結果符合認知，合理可信。

(3)現狀年水土流失面積調查存在高覆蓋園、林、草地有風力侵蝕面積、小于等于2°耕地有水力侵蝕面積等情況，后期工作過程中，應通過實地調查的方式確定這些地塊實際的侵蝕情況，對于實際沒有侵蝕的面積不應作為可以完全治理面積。

(4)可進一步開展新疆各縣市水土流失現場調查，了解自治區各縣市水土流失現狀、治理現狀、治理潛力等，進一步修正、細化研判條件。如調查風蝕區水澆地有實施農田防護林、格網、冬季灌水壓堿、冬季雪覆蓋等措施或種植多年生農作物等條件時，應進一步細化研判條件，將此部分面積從不需治理面積變為可以完全治理面積。