黑龙江省2018年度省级监测区域水土流失动态监测成果分析

张 凯，胡天然，王 平

(1.黑龙江省水利科学研究院，黑龙江 哈尔滨 150080；2.黑龙江省水土保持监测站，黑龙江 哈尔滨 150080)

1 监测区概况

黑龙江省位于中国东北部，是中国位置最北、纬度最高的省份。北、东部与俄罗斯隔江相望，西部与内蒙古自治区相邻，南部与吉林省接壤[1]。全省共128个县(市、区)[2]，省级监测区域涉及其中64个县(市、区)，监测区总面积183 134 km2。监测区域地貌多样，东北部为三江平原，西部是松嫩平原，中部漫川漫岗，东南部山地。山地海拔高度大多在300～1000 m，平原海拔高度在50～200 m。气候差异较大，从东向西，依干燥度指标可分为湿润区、半湿润区和半干旱区。全省气候的主要特征是春季低温干旱、夏季温热多雨、秋季易涝早霜、冬季寒冷漫长，无霜期短，气候地域性差异大。年降雨量变化在360～830 mm，总的分布趋势是山区大、平原区小，东部大，西部及西北部小，中南部次之。年降水量主要集中在6—9月，约占全年的65%～85%，12月—次年2月 降水量仅占年降水量的1%～5%。

2 监测方法

2.1 水力侵蚀

采取中国土壤流失方程CSLE进行水力侵蚀模数[3]计算，并根据《土壤侵蚀分类分级标准》(SL 190—2007)[4]进行土壤侵蚀强度判定和水土流失面积计算，如式(1)。

A=RKLSBET

(1)

式中：A为土壤侵蚀模数，t/(hm2·a)；R为降雨侵蚀力因子，MJ·mm/(hm2·h·a)；K为土壤可蚀性因子，t·hm2·h/(hm2·MJ·mm)；L为坡长因子；S为坡度因子；B为植被覆盖与生物措施因子；E为工程措施因子，无量纲；T为耕作措施因子。

2.2 风力侵蚀

风力侵蚀区的耕地、草(灌)地、沙地(漠)等土地利用类型，采用相应风力侵蚀模型[3]进行土壤模数计算，并根据《土壤侵蚀分类分级标准》(SL 190—2007)[4]进行土壤侵蚀强度判定和水土流失面积计算。

耕地风力侵蚀模型基本形式如式(2)：

(2)

式中：Qfa为每半个月内耕地风力侵蚀模数，t/(hm2·a)；W为每半个月内表土湿度因子，介于0～1；Tj为每半个月内各风速等级的累计时间，min；Z0为地表粗糙度，cm；j为风速等级序号，在5～40 m/s内按1 m/s为间隔划分为35个等级，取值1，2，…，35；Uj为第j个等级的平均风速，m/s，譬如风速等级为5～6 m/s，U1= 5.5 m/s。

草(灌)地模型基本形式如式(3)：

(3)

式中：Qfg为每半个月内草(灌)地风力侵蚀模数，t/(hm2·a)；V为植被覆盖度，%。其他参数含义同耕地模型。

沙地(漠)模型基本形式如式(4)：

(4)

式中:Qfs为每半个月内沙地(漠)风力侵蚀模数，t/(hm2·a)。其他参数含义同耕地模型和草(灌)地模型。

3 结果与分析

3.1 土地利用和植被盖度

土地利用分类解译标准按照《区域水土流失动态监测技术规定(试行)》规定，分为耕地、园地、林地、草地、建设用地、交通运输用地、水域及水利设施用地、以及其他土地8个一级类。省级监测区域总面积183 134.00 km2，其中耕地面积为103 345.72 km2，占总面积的56.43%，是该区域主要的土地利用类型；林地面积42 724.93 km2，占总面积的23.33%；草地19 969.95 km2，占总面积的10.91%；水域及水利设施用地9117.83 km2，占总面积的4.98%；建设用地6125.73 km2，占总面积的3.34%；交通运输用地934.29 km2，占总面积的0.51%；其他土地883.58 km2，占总面积的0.48%；园地面积31.97 km2，占总面积的0.02%，在全部土地类型中占比最小。

林草植被覆盖总面积为62 694.88 km2，占土地总面积的34.24%。其中，高覆盖度植被总面积为53 689.79 km2，占省级监测区域林草地总面积的85.63%，占省级监测区域土地总面积的29.32%；中高覆盖度植被面积为6147.53 km2，占林草地总面积的9.81%；中覆盖度植被面积为2418.42 km2，占林草地总面积的3.86%；中低覆盖度植被面积为365.54 km2，占林草地总面积的0.58%；低覆盖度植被面积为73.60 km2，占林草地总面积的0.12%。

3.2 土壤侵蚀

2018年度黑龙江省省级监测区域面积183 134.00 km2，水土流失总面积为33 403.73 km2，占监测区总面积的18.24%。其中，水力侵蚀总面积为25 206.50 km2，风力侵蚀总面积为8197.23 km2，占水土流失总面积的比例分别为75.46%、24.54%。按照侵蚀等级划分，该区域以轻度侵蚀为主，占水土流失总面积的80.26%；其次为中度侵蚀，占水土流失总面积的13.42%；强烈侵蚀、极强烈侵蚀、剧烈侵蚀面积总和2109.66 km2，占总面积的6.32%，如表1所示。

由此，省级监测区域土壤侵蚀情况是整体土壤侵蚀强度较轻，但不同区域存在较大差异。西部风沙区分布有连片风蚀区，中度及以上侵蚀面积较大，占比达到55.18%；东南长白山山地和东部三江平原部分区域有少数县(市、区)的中度侵蚀强度以上面积在相应行政区水土流失面积中占比较大，但实际面积较小。

与2011年普查成果相比，2018年水土流失面积共减少了1981.89 km2，其中轻度侵蚀面积增加7918.42 km2、中度侵蚀面积减少4863.60 km2、强烈侵蚀面积减少3305.84 km2、极强烈侵蚀面积减少1369.48 km2、剧烈侵蚀面积减少 361.44 km2，变化比例分别为41.91%，-52.04%，-65.69%，-84.59%，-73.06%，如表2所示。

表1 2018年省级监测区域水土流失面积统计表

表2 水土流失面积消长统计表

省级监测区域水土流失总面积为33 403.73 km2，其中发生在耕地上的水土流失面积为28 277.00 km2，占水土流失总面积的84.65%；发生在草地和林地上的水土流失面积分别为2474.93 km2、1392.33 km2，分别占水土流失总面积的7.41%、4.17%。

与2011年普查成果对比，在不同强度土壤侵蚀分类中，仅轻度侵蚀面积增加，中度侵蚀、强烈侵蚀、极强烈侵蚀、剧烈侵蚀面积均减少，减少比例均超过50%。

3.3 消长分析

动态监测成果表明，全省土壤侵蚀呈面积减少、强度降低趋势。

变化原因主要有以下方面：(1)国家对生态环境保护日益重视，加大了生态环境保护和治理投资，发改、农业、畜牧、林业、国土、农发、环保、水利等部门开展了东北黑土地保护工程、秸秆综合利用、退牧还草、农业综合开发生态项目、草原生态保护补助奖励政策、退耕还林、防护林建设、天然林保护二期工程、防沙治沙、疏林地封育、退耕还草、退耕还湿(湿地)、农村土地整治重大工程、东北黑土区侵蚀沟治理、生态高产标准农田、坡耕地水土流失综合治理工程、小流域综合治理，以及生态修复等生态环境保护工作，降低了土壤侵蚀强度，减少了水土流失面积。根据《黑龙江省水土保持公报》，仅水土保持治理一项，2012—2018年，累计治理水土流失面积20 034.05 km2。(2)各级水行政主管部门强化了生产建设项目水土保持监督管理，从水土保持方案审批到水土保持设施验收报备，全流程监督；加大了水土保持监督执法，通过监督检查，查处了一批违法案件，有效遏制了生产建设活动造成的水土流失。(3)国家大力保护生态环境，造林、还林等措施初见成效，幼林地逐渐成林，郁闭度和地表盖度提高。根据《黑龙江省统计年鉴》，2011—2018年全省林地面积占全省面积的比例由45.7%升至48.3%。(4)水田建设。水稻经济价值较高，种植水稻的农户增收明显，直接影响了近年的水田建设。目前，我省水稻种植区域不局限于平原临江地区，部分区域将坡耕地改为水田，面积大幅度增加。根据《黑龙江省统计年鉴》，2011年水稻种植面积343.7万hm2，2018年水稻种植面积378.3万hm2，增加34.6万hm2。

4 结 论

(1)人类生产建设活动频繁，对地表的挖填等扰动行为频繁，造成地貌变化，实际工作中采用的地形数据难以与实际情况吻合。

(2)采取人机交互的解译方式，受制于影像质量、分辨率(2 m、16 m)和人员解译能力等方面差异，外业调查中发现部分土地利用类型解译错误，包括一级类和二级类解译错误，进而影响B因子和侵蚀模数计算。

(3)受限于影像分辨率和水土保持措施特性，无法解译出全部水土保持措施。可利用水土保持重点工程图斑精细化成果辅助开展野外调查，掌握水土保持措施现状。但实际应用中发现，全国水土保持信息上报系统内成果与实地调查结果存在差异。

(4)第一次全国水利普查水土保持专项普查的技术路线为采用野外调查与定量评价结合的方法获知土壤侵蚀面积、强度和分布，动态监测则是采用模型计算的方法。技术路线不同，两次成果直接对比进行消长分析，能否准确反映客观现实存在疑问。