江西省2018年度省级重点监测区水土流失动态监测中存在的问题与建议

刘桂成，李相玺，万小星，田魏龙，卿 娟，廖元群，徐丹巧，刘子铭，齐述华

(1.江西师范大学 鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室/地理与环境学院，江西 南昌 330022； 2.江西省水土保持监督监测站，江西 南昌 330009)

土壤侵蚀是陆地表面在水力、风力、冻融和重力等外力作用下，土壤、土壤母质及其他地面组成物质被破坏剥蚀、转运和沉积的全过程。土壤侵蚀造成土地退化、土壤肥力降低、河流淤积等一系列的生态环境问题。20世纪50年代美国农业部根据1万多个径流小区试验资料，归纳统计提出通用土壤流失方程(USLE)，1997年在此基础上提出了修正模型RUSLE。20世纪70年代被引入我国，目前已经得到广泛应用[1-4]。

笔者按照水利部印发的《区域水土流失动态监测技术规定(试行)》的要求，利用CSLE模型开展了江西省2018年度省级监测区的水土流失动态监测，对监测成果进行野外复核，并对区域水土流失动态监测中存在的问题进行总结，提出改进建议。

1 研究区概况

江西省地处长江中下游南岸，属东亚热带季风气候区，降雨季节性明显，疏松的红壤地表、多山的地形条件及频繁的生产建设活动等造成水土流失易发、多发的特点，是我国南方红壤丘陵区水土流失严重省份。根据全国第一次水利普查结果，江西水土流失面积26 496.87 km2，水土流失依然是制约江西区域经济可持续发展的主要因素之一[8]。

根据《江西省水土保持规划(2016—2030年)》，江西的省级水土流失监测区有76个县(市、区)，面积113 964 km2，其中省级重点监测区和一般监测区分别有39和37个县(市、区)。根据全国第一次水利普查结果，省级水土流失重点监测区的水土流失面积为15 605.71 km2。

2区域水土流失动态监测方法

按照水利部2018年印发的《区域水土流失动态监测技术规定(试行)》，区域水土流失动态监测中水力侵蚀采用CSLE方程计算

A=R×K×L×S×B×E×T

式中:A为土壤侵蚀模数，t/(hm2·a)，表示单位面积坡面多年平均年土壤流失量；R为降雨侵蚀力因子，MJ·mm/(hm2·h·a)，表示雨滴及降雨形成径流对土壤颗粒的分离与输移能力，该因子具体取值由水利部水土保持监测中心分发；K为土壤可蚀性因子，t·hm2·h/(hm2·MJ·mm)，表示土壤抵抗雨滴和径流分离土壤颗粒的能力，与土壤理化性质有关，该因子具体取值由水利部水土保持监测中心分发；L为坡长因子，无量纲，是指其他条件(降雨、土壤、坡度、土地利用和水土保持工程措施等)一致情况下，某一坡长的坡面土壤流失量与坡长为22.13 m的坡面土壤流失量之比，反映了坡长对土壤侵蚀的影响，监测区1∶5万地形图生成10 m分辨率DEM并输入符素华等研发的LS模型计算[9]；S为坡度因子，无量纲，是指其他条件(降雨、土壤、坡长、土地利用和水土保持工程措施等)一致情况下，某一坡度的坡面土壤流失量与坡度为5.14°的坡面土壤流失量之比，反映了坡度对土壤侵蚀的影响，监测区1∶5万地形图生成10 m分辨率DEM并输入符素华等研发的LS模型计算[9]；B为植被覆盖与生物措施因子，无量纲，是指有植被覆盖的坡面土壤流失量与同等条件下(降雨、土壤、坡度、坡长、工程措施和耕作措施一致)清耕休闲地土壤流失量之比，反映了植被覆盖对土壤侵蚀的影响，通过收集前3年监测区范围内23期Landsat和MODIS影像，融合法或参数修正法计算得到24个半月30 m分辨率NDVI数据；E为工程措施因子，无量纲，是指采取某种工程措施坡面土壤流失量与同等条件下无工程措施坡面土壤流失量之比，反映了水土保持工程措施的作用，根据各工程措施的因子赋值查表确定；T为耕作措施因子，无量纲,是指采取某种耕作措施的坡面土壤流失量与同等条件下传统耕作的坡面土壤流失量之比，传统耕作指顺坡平作或垄作，T因子反映了水土保持耕作措施的作用，根据耕作措施和轮作措施查找表获取耕作措施因子值。

在获取土壤侵蚀计算各因子的基础上，利用ArcGIS软件进行栅格运算，获取土壤侵蚀模数，并依据《土壤侵蚀分类分级标准》(SL 190—2007)，评价土壤侵蚀强度。

根据江西省2018年度省级防治区水土流失动态监测成果反映的情况，重点针对水土流失强烈及以上侵蚀地块和植被覆盖度高但发生侵蚀的地块，在上饶县等16个县(市、区)，对60个土壤侵蚀地块进行了野外复核。

3 结果与分析

3.1 土壤侵蚀因子空间分布

按照耕地、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和其他土地8个一级地类进行面积统计和面积占比统计。省级水土流失重点监测区土地总面积113 964 km2，其中：耕地面积为26 323.57 km2，占总面积的23.10%；园地面积为1 661.88 km2，占1.46%；林地面积为68 366.42 km2，占59.99%；草地面积为527.03 km2，占0.46%；建设用地面积为7 305.40 km2，占6.41%；交通运输用地面积为848.55 km2，占0.74%；水域及水利设施用地面积为8 731.31 km2，占7.66%；其他用地为199.84 km2，占0.18%。

降雨侵蚀力为5 300～9 900 MJ·mm/(hm2·h·a)之间，降雨侵蚀力较高。赣东北是暴雨集中区，侵蚀性降雨强度大，降雨侵蚀力明显高于其他区域。地形坡度以小于5°的为主，占总面积的36.54%，广泛分布在中部平原地区，其次是8°～15°和15°～25°坡度范围的土地面积分别占15.41%和22.26%。坡长小于100 m的土地面积占监测区总面积的60.6%，坡长为100～200、200～300 m的土地面积分别占总面积的24.06%和12.34%。高植被覆盖区占监测区总面积的48.87%，以园地、林地、草地为主，而园地、林地和草地的78.94%为高植被覆盖区。受卫星影像空间分辨率的限制，解译的水土保持工程措施主要为水平阶和梯田，分布在东北部和中西部多山的县(市、区)，并以梯田为主。

3.2 监测区水土流失空间分布特征

2018年度省级水土流失动态监测结果为：江西省级重点监测区水土流失面积为14 359.73 km2，占省级重点监测区面积的12.60%，其中轻度侵蚀面积为11 625.90 km2，占总侵蚀面积80.96%；中度侵蚀面积为1 537.89 km2，占10.71%；强烈侵蚀面积为663.25 km2，占4.62%；极强烈侵蚀面积为436.44 km2，占3.04%；剧烈侵蚀面积为96.25 km2，占0.67%。平均土壤侵蚀模数为338.17 t/(km2·a)，总土壤侵蚀量为0.385亿t。相比于第一次水利普查结果，水土流失面积减少了1 245.98 km2，水土流失面积减少比例为7.98%，其中轻度侵蚀面积增加2 597.42 km2、中度侵蚀面积减少2 875.91 km2、强烈侵蚀面积减少1 014.52 km2、极强烈侵蚀面积增加4.77 km2、剧烈侵蚀面积增加42.26 km2。

受侵蚀性降水强度大等因素的影响，尽管赣东北地区的植被覆盖度较高，但水土流失较为普遍。由于地势平坦且城镇化发展快，鄱阳湖平原和吉泰盆地的水土流失面积较小，并以轻度侵蚀为主。此外，坡耕地广泛分布，在坡耕地梯地化改造等工程措施下，土壤侵蚀强度显著降低，坡耕地主要以轻度侵蚀为主。生产建设和农业开发等原因造成强烈及以上等级的土壤侵蚀面积占总水土流失面积的8.33%。强烈及以上等级的土壤侵蚀区主要土地利用类型为建设用地和耕地，分别占总水土流失面积的29.92%和52.02%。侵蚀面积统计结果见图1。

图1 按照土地利用方式、高程分带和坡度分带的土壤侵蚀面积分布

3.3 区域水土流失评价中存在的问题

针对水土流失强烈及以上侵蚀地块植被覆盖度高但发生侵蚀的情况，在上饶县等16个县(市、区)，对60个土壤侵蚀地块进行了野外复核，其中54个复核地块的监测结果与实际情况相符。监测结果与实际情况不一致的地块主要发生在建设用地和林地，造成不一致的原因主要有以下几种情况：

(1)数据的现势性难以满足准确评价的要求。城镇扩张过程中存在削山造地、填湖造地等对陆表地形和土壤覆被条件的改变，都没有在动态监测中所采用的土壤图和地形图中体现，造成土壤侵蚀评价的偏差。例如景德镇市昌江区如意湖公园在2017年的高分影像中处于施工状态，复核时项目已建设完工，部分为荒草地，地势平坦；赣州市龙南县在稀土尾矿治理中将所有山地填平，并已将其开发建设为工业园。

部分采石场等在持续开采过程中，已经对区域土壤类型产生显著的影响，表层土壤丧失，岩石暴露，由过去的疏松红壤覆被退化为裸岩，所采用的土壤图没有反映这种变化，导致评价中土壤侵蚀模数计算结果不准确。

(2)生产建设项目中的水土保持措施解译缺失。在对部分县(市、区)核查中发现，大部分生产建设项目都采取了边坡复绿、竹节沟等水土保持措施，这些措施都能够有效地减少水土流失，但目前技术规程中对这类措施因子的水保效益评定缺少明确的修订参数，忽略了这些小型水土保持措施发挥的效益。此外，受卫星影像空间分辨率精度的限制，难以有效提取水土保持措施。各地区对生产建设项目的水土保持方案编制审批进度和实际落实情况也不一致。在生产建设项目开展的过程中，水土流失主要发生在施工阶段，随着信息技术的快速发展，“天地一体化”中生产建设项目的水土保持监管可以加入水土流失动态监测，尤其是对批复的重点工程项目的监管，获得更全面的监测数据基础上反映真实的水土流失情况，对水土保持方案中规定区域预测的水土流失量、强度及动态变化进行监测[10-11]。

(3)在计算果园、其他园地、有林地和其他林地土壤流失比例时，技术规程中要求乔木林的林下盖度按实地调查或经验取值，范围为0～1。实地核查经验取值或者取NDVI曲线中值，使得每个县(市、区)的林下盖度值都会不同，对该地类的轻度侵蚀面积造成一定影响，林下盖度取值越高，该林地的侵蚀模数就越低。可以在各个监测点中建设林草样地，进行24个半月林下盖度的拍照，得到多树种、多地区的全年林下盖度曲线，为今后的监测工作提供数据基础。

(4)土地利用解译图斑中存在少量目视解译错误，比如将有林地解译为灌木林地，根据植被覆盖与生物措施因子计算公式会导致该图斑的植被覆盖与生物措施因子值偏大，从而造成侵蚀模数增大。

(5)降雨侵蚀力因子通过收集全省站点多年平均1至24个半月降雨侵蚀力数据插值得到。由于年代、技术和站点数量的限制，全省范围的降雨量数据不够全面精确，造成一定偏差。暴雨集中区的降雨侵蚀力偏大造成该地区的总体侵蚀强度增加。

(6)植被覆盖度计算方法的不统一，造成植被覆盖度的差异较大。技术规程中提供了2种24个半月植被覆盖度计算方法，即融合计算方法和参数修正方法。不同的技术单位计算植被覆盖与生物措施因子的过程难以统一，从而造成评价结果的不一致。

4 结 语

按照水利部印发的《区域水土流失动态监测技术规定(试行)》的要求，利用CSLE模型开展了江西省2018年度省级重点监测区的水土流失动态监测，得到以下结论：

(1)总体上，CSLE模型适用于区域水土流失动态监测，特别是在我国存在大量坡耕地和水土保持措施的情况下，CSLE有其独特的优势，但有必要进一步开展土壤可蚀性因子、降雨侵蚀力的率定，以及地形因子的尺度效应等基础性研究。

(2)江西省2018年度省级重点监测区的水土流失面积为14 359.73 km2，占省级重点监测区面积的12.60%，平均土壤侵蚀模数为338.17 t/(km2·a)，总土壤侵蚀量为0.385亿t。

针对水土流失动态监测中存在的问题，建议从以下几方面修订《区域水土流失动态监测技术规定(试行)》：①统一植被覆盖度遥感获取的方法；②针对矿山、采石场等对地形和表层土壤的破坏，明确界定这些区域为强烈侵蚀区；③加强南方典型水土保持措施的水土保持效益的定量评价；④加密使用雨量站观测资料，完善降雨侵蚀力的计算。

水土保持信息化监管的顺利开展，需要强化基础性工作，这就要求进一步强化各县(市、区)水行政主管部门的水土保持信息化人才队伍建设。尽管服务于水土保持信息化的卫星遥感影像空间分辨率显著提高，但水土保持措施的准确解译仍然存在困难。江西省历来重视水土流失治理工作，治理成效非常显著，但是由于水土保持信息化人才缺乏，水土保持措施的信息化工作比较薄弱，水土保持措施“上图”工作不到位，导致水土保持工作成效被低估。