淮河流域桐柏山大別山國家級水土流失重點預防區水土流失狀況分析

趙傳普，王 暉，杜晨曦，魏文杰，張洪達，張榮華

(1.淮河水利委員會 淮河流域水土保持監測中心站，安徽 蚌埠 233001；2.生態環境部 淮河流域生態環境監督管理局 生態環境監測與科學研究中心，安徽 蚌埠 233001；3.山東農業大學 林學院 山東泰山森林生態系統國家定位研究站，山東 泰安 271018)

水土流失是各種生態問題的集中反映，制約經濟社會高質量發展。水土保持是江河保護治理的根本措施，是生態文明建設的必然要求，沒有中上游的水土保持，就難以確保下游的長久安瀾。進入新發展階段，水利部黨組將復蘇河湖生態環境作為推動新階段水利高質量發展的六條實施路徑之一，對水土保持工作提出了明確要求，并印發《“十四五”時期復蘇河湖生態環境實施方案》[1]，將科學推進水土流失綜合治理作為復蘇河湖生態環境的重要舉措。淮河流域桐柏山大別山國家級水土流失重點預防區位于淮河源頭，南灣、鲇魚山、梅山、響洪甸、佛子嶺等大型水庫分布其間，該區水土保持工作對流域生態安全、飲水安全、防洪安全、水資源安全等都具有重大影響。自2018年以來，淮河流域水土保持監測中心站對該區域持續開展了全覆蓋的水土流失監測評價。本研究結合2021年度水土流失動態監測成果，分析該區域土地利用、植被覆蓋、水土流失及其動態變化情況，以期為流域水土流失綜合治理及生態環境保護提供基礎數據和理論參考。

1 研究區概況

淮河流域桐柏山大別山國家級水土流失重點預防區位于淮河流域西南部(112°59′55″～116°50′01″E、31°00′39″～32°42′57″N)，地處皖豫鄂三省交界處，總面積22 718 km2，涉及11個縣級行政區(見圖1)，是淮河流域重要的生態安全屏障，屬北亞熱帶向暖溫帶過渡地帶，年均氣溫13.2～15.7 ℃，無霜期180～220 d，年平均降水量800～1 400 mm。地貌類型以山地丘陵為主，地表巖性以花崗巖和片麻巖為主，土壤以黃棕壤和水稻土為主，地帶性植被為落葉闊葉混交林[1]。

圖1 淮河流域桐柏山大別山國家級水土流失重點預防區

2 數據來源

土地利用和水土保持措施等專題信息提取采用2021年GF1、GF6、ZY1衛星遙感影像，分辨率為2 m，時相為1—3月；植被覆蓋度計算采用2018—2020年MODIS遙感數據的NDVI產品MOD13Q1，分辨率為250 m；坡度、坡長等地形信息提取采用區域1∶5萬DEM數據；采用1985—2015年的逐日降水量資料插值生成降雨侵蝕力柵格數據，分辨率10 m；土壤可蝕性因子K、植被覆蓋度修訂系數采用全國第一次水利普查成果，并根據最新數據更新。

3 研究方法

該區為水力侵蝕類型區，采用中國土壤流失方程CSLE[2]計算土壤侵蝕模數。計算公式為

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；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。

R、K因子采用水利部統一下發的數據；L、S因子采用北京師范大學開發的坡度坡長因子計算軟件計算，采用緩坡公式對林草地進行修正[3]；利用MOD13Q1數據采用參數修正法，計算得到24個半月植被覆蓋度，結合24個半月降雨侵蝕力因子值，得到園地、林地、草地的B因子值，其他土地利用類型查表賦值；E因子根據工程措施因子賦值表進行賦值；信陽市浉河區和平橋區位于汾渭谷地水澆地二熟旱地一熟二熟區，其他區域位于鄂豫皖丘陵平原水田旱地兩熟兼早三熟區，通過查詢《2021年度水土流失動態監測技術指南》中的T因子賦值表，將T因子分別賦值為0.378和0.372。依據《土壤侵蝕分類分級標準》(SL 190—2007)，確定土壤侵蝕強度等級，利用GIS空間分析功能，分別統計各侵蝕強度等級面積。

4 結果與分析

4.1 土地利用

2020—2021年全區土地利用變化情況見表1。從土地利用類型一級類看，2021年全區土地總面積22 718 km2，土地利用情況以林地、耕地為主，分別占土地總面積的49.50%、31.55%；其次是建設用地和水域及水利設施用地，分別占總面積的6.48%、6.29%；園地、交通運輸用地、草地分布較少，分別占總面積的3.73%、1.89%、0.50%。耕地以水田為主，園地以茶園為主，林地以有林地為主，草地類型為其他草地，在各縣均有分布，建設用地以農村建設用地為主。

表1 2020—2021年淮河流域桐柏山大別山國家級水土流失重點預防區土地利用轉移矩陣 km2

2021年與2020年監測成果相比，全區耕地、林地、草地、水域及水利設施用地、其他土地面積減少，園地、建設用地、交通運輸用地面積增加，主要變化方向為：耕地變為建設用地、園地，轉移面積分別為19.15、6.79 km2；林地變為建設用地、園地、耕地、交通運輸用地，轉移面積分別為26.60、8.07、6.73、3.44 km2；園地變為建設用地，轉移面積為2.37 km2。耕地、園地、林地向建設用地轉移，主要原因是城鎮建設、礦產資源開發等生產建設活動導致土地利用變化；耕地、林地向園地轉移，主要原因是當地民眾為追求更高的經濟利益，占用耕地、林地種植茶樹、果樹；耕地、園地、林地向交通運輸用地轉移，主要原因是區域內新修擴建道路，以及道路質量提升(主要為路面硬化)。

4.2 植被覆蓋

2021年全區園地、林地、草地植被覆蓋面積為12 205.33 km2，植被覆蓋率53.73%，較2020年下降了0.13個百分點。其中，高覆蓋、中高覆蓋、中覆蓋、中低覆蓋、低覆蓋面積分別為4 537.51、4 214.73、2 143.31、705.33、604.45 km2，占園地、林地、草地總面積比例分別為37.18%、34.53%、17.56%、5.78%、4.95%。

與2020年監測成果相比，總體上園地、林地、草地覆蓋面積減少29.74 km2，降幅為0.24%，但中高覆蓋面積增加79.33 km2，增幅為1.92%。其中：高覆蓋面積減少20.85 km2，降幅為0.46%；中覆蓋面積減少20.00 km2，降幅為0.92%；中低覆蓋面積減少20.68 km2，降幅為2.85%；低覆蓋面積減少47.54 km2，降幅為7.29%，見表2。

表2 淮河流域桐柏山大別山國家級水土流失重點預防區植被覆蓋面積動態變化

4.3 水土流失

2021年全區水土流失面積為3 722.03 km2，占土地總面積的16.38%，侵蝕類型為水力侵蝕。土壤侵蝕強度以輕度侵蝕為主，輕度侵蝕面積3 596.36 km2，占水土流失面積的96.62%。從土地利用類型一級類水土流失狀況統計來看，水土流失主要分布在林地、耕地和園地上。其中林地水土流失面積2 764.14 km2，占水土流失面積的74.26%，耕地和園地水土流失面積占比分別為11.89%和7.43%。從侵蝕強度等級看，中度侵蝕主要分布于耕地和園地，分別占中度侵蝕總面積的37.97%和36.76%；強烈侵蝕主要分布于園地和建設用地，分別占強烈侵蝕總面積的37.82%和30.63%；極強烈和劇烈侵蝕主要分布于耕地，分別占相應侵蝕等級總面積的78.69%和98.55%。從土地利用二級類水土流失狀況統計來看，水土流失主要分布在有林地、旱地、果園、茶園、人為擾動用地上，分別占水土流失面積的73.18%、11.89%、4.90%、2.52%、2.27%。強烈侵蝕主要分布于果園、人為擾動用地、旱地；極強烈侵蝕主要分布于旱地、果園、人為擾動用地。見表3。

表3 淮河流域桐柏山大別山國家級水土流失重點預防區不同土地利用類型水土流失面積

2021年與2020年全區水土流失面積相比，減少了20.76 km2，降幅為0.55%。其中，輕度、中度、強烈、極強烈、劇烈面積分別減少15.62、0.71、4.02、0.15、0.26 km2，降幅分別為0.43%、0.76%、12.84%、2.98%、27.37%，見表4。

表4 淮河流域桐柏山大別山國家級水土流失重點預防區水土流失動態變化

5 結 語

桐柏山大別山國家級水土流失重點預防區處于淮河源頭區、飲用水水源保護區和水源涵養區，近年來各級人民政府及其有關部門堅持生態優先、綠色發展理念，加大了生態保護和修復力度，水土流失面積和強度持續呈現“雙下降”態勢，水土保持成效顯著，生態環境持續向好。同時，監測顯示本區水土流失面積占土地總面積的16.38%，高于流域平均值(7.39%)，輕度侵蝕主要集中分布于林分結構不合理的陡坡林地，高強度侵蝕主要分布于旱地(坡耕地)、果園、人為擾動用地。2021年林草植被覆蓋率較2020年下降0.13個百分點，存在城鎮建設、基礎設施建設等生產建設活動和農林開發等活動擾動地表、損壞植被現象，水土流失防治成效還不穩固，水土流失依然是本區重要的生態環境問題之一。為此，應加大預防保護力度，守住區域自然生態安全邊界，持續采取封育保護、自然修復等措施，營造和保護河流兩岸及湖泊和水庫周邊植物保護帶，擴大林草覆蓋面積，改善林分結構和提升水源涵養能力，嚴格管控不合理的人為活動，減少人為活動對自然生態空間的占用，推進水土保持重點工程和生態清潔小流域建設與發展特色產業、改善人居環境等有效結合，推動水土保持狀況和生態環境持續改善。