水土保持率远期目标确定的技术方法

曹文洪，宁堆虎 ，秦 伟

(1.中国水利水电科学研究院，北京 100048； 2.水利部 水土保持生态工程技术研究中心，北京 100048；3.国际泥沙研究培训中心，北京 100048)

我国是世界上水土流失最严重的国家之一。党和政府历来高度重视水土保持工作，经过长期不懈治理，取得了显著成效，当前水土流失面积较20世纪80年代中期减少了1/5，土壤侵蚀强度明显下降。然而，对照新时代生态文明、美丽中国、幸福河和山水林田湖草沙系统治理要求，水土流失预防和治理到什么程度才算“行”与“好”，还缺少概念标准。2019年10月，水利部党组首次提出“水土保持率”的概念，科学解读这一概念的内涵要义、明确其指标定义并提出定量应用成果，正是回答当前及今后水土保持能干什么、干到什么程度等问题的关键。为此，水利部水土保持司组织中国水利水电科学研究院等水利行业和中国科学院系统的10家科研单位，开展了“新时代水土保持目标和对策研究”和“水土保持率专题研究”。历时一年多时间，研究提出了水土保持率内涵概念、确定方法，以及全国、8个水土保持一级区和31个省份的水土保持率远期目标初步成果，为制定《黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要》和推进美丽中国建设评估提供了科技支撑。

目前，水利部正在组织开展省级水土保持率远期目标复核与分解工作，为帮助各地更好理解水土保持率内涵概念、弄清如何确定水土保持率阈值(远期目标值)，本研究基于水利重大科技问题“新时代水土保持目标与对策研究”成果，简要介绍了水土保持率研究的需求意义及其内涵定义，重点解读了确定不同区域水土保持率阈值(远期目标值)的技术方法，分析了全国和8个水土保持一级区的远期目标值研究结果，以期为水利部以及新时期水土保持管理与研究提供借鉴和参考。

1 水土保持率研究的需求意义

从概念上讲，“水土流失”是指在水力、风力、重力及冻融等自然营力及人类活动作用下，水土资源和土地生产力的破坏与损失[1]。与之对应，“水土保持”在广义层面，是指为防治水土流失，保护、改良与合理利用水土资源，维护和提高土地生产力，减轻洪水、干旱和风沙灾害，以利于充分发挥水、土资源的生态效益、经济效益和社会效益，建立良好生态环境，支撑可持续发展的生产活动和社会公益事业[2]；狭义层面，是指针对自然因素及人为活动造成水土流失所采取的预防和治理措施[3]。水土保持无论是广义事业，还是狭义措施，都需要科学可行的推进目标与客观有效的衡量标准，也就是合适的“度”与管用的“尺”。简单说，就是要明确自然与人为水土流失预防和治理到什么程度才是“行”和“好”。水土保持率概念的提出，正是要明确这样的“度”与“尺”，在当前主要存在三方面需求意义：

一是从社会发展层面看，总书记提出“绿水青山就是金山银山，既要绿水青山，也要金山银山”，就是要在发展中保护、保护中发展。水土保持作为生态治理的重要内容，明确其兼顾生态环境改善需要和经济社会发展要求的目标，将会更好地促进人与自然和谐共生。

二是从系统治理角度看，新时期治水要与治山、治林、治田、治湖、治草、治沙统筹考虑，促进生命共同体和谐稳定。传承并完善以小流域为单元的综合治理经验，提出面向系统治理的水土保持目标，可以强化对生态文明、绿色发展、乡村振兴等国家战略的支撑。

三是从水利发展需要看，新时期水利部确定了“在监管上强手段，在治理上补短板”的水土保持工作总要求[4]。立足不同区域的自然社会条件，在空间层面明确一定时期内自然与人为水土流失预防治理到什么程度，才能使“补短板”有的放矢、“强监管” 有度可循。

2 水土保持率概念的内涵定义

2.1 内涵要义

根据新时期水土保持工作面临的形势和要求，研究“水土保持率”的根本任务就是要回答水土流失预防和治理到什么程度才算“行”与“好”这一重大问题。因此，这一概念的核心内涵是：符合自然规律并满足经济社会发展要求下，水土流失预防和治理应当达到的程度。具体而言，既涵盖面向广义水土保持的区域空间层面上，通过预防和治理，水土流失面积减少和强度降低应当达到的程度，也涵盖面向狭义水土保持的具体工作层面上，为实现水土流失面积减少和强度降低，各项预防和治理措施应当达到的程度，两个方面相互关联、彼此依存。其中：区域空间上水土流失面积减少、强度降低的目标，是工作层面上各项措施成效的综合体现；工作层面上各项措施应当达到的程度，要结合水土流失面积减少、强度降低目标确定，是其实现的前提和保障。

水土保持率内涵所包含的内容，可以概括为空间上“减少水土流失面积数量”“降低水土流失强度等级”，以及措施层面上“增强水土保持功能成效” 等三方面的适宜程度，即所谓“减量、降级、增效”，这正是符合新时期社会发展需求的水土保持综合目标。

2.2 指标定义

按照对水土保持率内涵要义的上述认识，其本质上是要明确水土保持工作应当达到的程度，形式上需要针对不同层次和内容设定相应的具体标准，以真正发挥目标导向和评估作用。鉴于我国目前仍有271.08万km2水土流失面积[5]，占国土面积四分之一强，严控“增量”和消除“存量”仍是大部分地区水土流失防治的首要任务，同时考虑“可获取、可分解、可衡量、可操作”等原则，研究提出，当前以区域水土流失面积减少适宜程度作为国家水土保持宏观管控的总指标，并据此进行水土保持率指标定义：

(1)水土保持率。区域内水土保持状况良好的面积(非水土流失面积)占国土面积的比例，是水土流失预防治理效果和自然禀赋水土保持功能在空间尺度的综合体现[6]。

(2)水土保持率阈值(远期目标值)。通过水土流失预防和治理，区域内水土保持状况良好的面积(非水土流失面积)占国土面积比例的上限，反映符合自然规律并满足经济社会发展要求下，水土流失预防和治理应当达到的程度。结合生态文明和美丽中国建设要求，阈值年确定为2050年[6]。

3 水土保持率阈值的确定方法

根据水土保持率指标定义，其现状值和阈值(远期目标值)可分别按如下方式计算获得：水土保持率现状值=(区域内土壤侵蚀强度轻度以下的现状国土面积/区域国土面积)×100% ；水土保持率阈值(远期目标值)=(区域内土壤侵蚀强度轻度以下的国土面积上限/区域国土面积)×100%。

一定区域的水土保持率阈值便是其因地制宜的水土保持适宜目标，现状值较阈值的差距，便是对应区域一定时期内水土保持工作的基本任务。

以上计算中所需的区域内土壤侵蚀强度轻度以下的现状国土面积可依据年度水土流失动态监测成果获得，而区域内土壤侵蚀强度轻度以下的国土面积上限则需要根据当地水土流失现状及自然、社会条件综合研究确定。

为确定全国及不同区域水土保持率阈值(远期目标值)，水利重大科技问题“新时代水土保持目标和对策研究”项目组，以2018年全国水土流失动态监测成果等数据为基准，针对全国水土保持区划8个一级区和115个三级区(除南海诸岛生态维护区、台西山地平原减灾人居环境维护区、花东山地减灾生态维护区)[7]，提出了“全区综合研判”自上而下、“分区解算汇总”自下而上的双向互检的总体思路，即：首先，从全区尺度上，根据水土流失现状、自然地理条件、经济社会发展水平和趋势，从地形地貌、土地利用和人类活动等土壤侵蚀过程的主要影响因素入手，分析确定水土流失存量中哪些应当治理、哪些不需要治理，哪些可以完全治理(治理后土壤侵蚀强度可降低到轻度以下)、哪些不可完全治理(治理后土壤侵蚀强度仍在轻度及以上)，以及治理后的水土保持效果与水土流失情势，进而宏观研判全区远期水土流失面积；其次，以各区所含三级区为基本单元，基于多时相、多因子空间数据叠加分析，逐片解算远期水土流失面积与分布；最后，针对并行研究结果，进行合理性互检与必要优化，汇总提出全国、8个一级区、31个省份(自治区、直辖市)水土保持率远期目标。主要技术路线见图1。

确定区域水土保持率阈值(远期目标)的技术流程中，针对各类不同土流失、土地利用、地形坡度和植被覆盖等条件的空间单元，利用空间数据叠加分析，并综合多源地理或统计资料，合理研判远期水土保持情势是技术关键。对此，研究提出：首先将水土流失存量划定为不需治理和应当治理两类，两者面积之和等于现存水土流失总面积，即研判确定了不需治理的水土流失面积后，其余现存水土流失面积均视为应当治理；然后将应当治理的水土流失划定为不可完全治理(到轻度以下)和可以完全治理(到轻度以下)两类，两者面积之和等于应当治理的水土流失总面积，即研判确定了不可完全治理的水土流失后，其余应当治理的现存水土流失均视为可以完全治理，但需针对所划定的水土流失空间单元逐类分析适宜实施的措施、效果及其可行性。

图1 区域水土保持率阈值(远期目标)确定技术路线

3.1 水土流失治理类别定义

(1)不需治理的水土流失，指区域内对生产、生活、生态无不利影响或影响较小，无需进行专门治理且难以自然恢复消除的水土流失面积。

(2)应当治理的水土流失，指区域内对生产、生活、生态存在不利影响，需要实施针对性预防、治理措施的水土流失面积。

(3) 不可完全治理(到轻度以下)的水土流失，指应当治理的水土流失中，受自然、经济、技术水平等限制，治理后不能将土壤侵蚀强度完全控制在轻度以下的面积。

(4)可以完全治理(到轻度以下)的水土流失，指应当治理的水土流失中，通过因地制宜、分类施策的综合防治，治理后土壤侵蚀强度能控制到轻度以下的水土流失面积。

3.2 不需治理的水土流失基本确定规则

综合各水土保持一级区的研究结果，提出如下基本研判规则：

(1)高寒、高海拔人口稀疏地区现存水土流失面积，主要通过减少扰动促进自然恢复，可全部或绝大部分计入远期存在的水土流失面积。如青藏高原区海拔4 000 m以上、西南紫色土区海拔2 500 m以上、北方土石山区海拔1 500 m以上且人口稀疏地区的现存水土流失面积等。

(2)集中连片沙漠、戈壁及部分沙地内的现存水土流失面积，主要在周边进行适度治理以防治沙漠扩张和风沙危害，可全部或绝大部分计入远期存在的水土流失面积。如北方风沙区和西北黄土高原区内塔克拉玛干、古尔班通古特、巴丹吉林、腾格里、库姆塔格、库布齐、乌兰布和沙漠及浑善达克沙地等内的现存轻度及以上风力侵蚀面积等。

(3)以集中连片裸露基岩为主体的地表内破碎分布的现存水土流失面积，主要减少扰动促进自然恢复，可全部或绝大部分计入远期存在的水土流失面积。如南方红壤区内集中连片裸岩石砾地块内现存的破碎水土流失地块。

3.3 不可完全治理的水土流失基本确定规则

综合各水土保持一级区的研究结果，提出如下基本研判规则：

(1)东北、西北、西南、东南、华北等地漫岗区或山丘区的部分坡耕地和园地现存水土流失面积。如东北漫岗区3°以上连片长缓坡耕地的现存水土流失，受地势起伏多变、机械耕作制约、措施不易落地等因素限制，部分可视为不可治理到轻度以下；西北黄土高原区干旱、半旱区地区的部分15°以上坡耕地现存水土流失，以及西南紫色土区和北方土石山区内部分田块面积较小的10°以上破碎坡耕地，受水分、地形、效益等综合因素限制，不适宜大规模实施坡改梯等工程措施，可视为水土流失不能治理到轻度以下。

(2)华北、西南、东南等地山丘区陡坡、沟谷地形下的部分现存中、低覆盖林草地水土流失面积。如西南紫色土区、南方红壤区、北方土石山区内部分35°以下林草地现存水土流失，以及大部分35°以上陡坡林草地现存水土流失，因遭受陡坡重力崩滑或沟谷汇流冲刷，可视为不能治理到轻度以下。

(3)西北黄土高原区沟壑陡坡的水力、重力混合侵蚀形成的水土流失面积。如该区大部分25°以上水土流失或15°～25°且植被盖度大于60%的中度以上现存水土流失，一般分布在沟沿线以下的沟坡，因立地条件苛刻和混合侵蚀作用，可视为不能治理到轻度以下。

(4)西北干旱区固定沙地与沙漠边缘、绿洲与荒漠过渡带、河湖沿岸、重要交通水利设施沿线主要为风力侵蚀的水土流失面积。如为防治荒漠化、避免沙进人退，需在北方风沙区的上述局部地区开展水土保持预防、治理，但受制于少雨、干热、大风等严酷自然气候条件，大部分现存水土流失面积可视为不能治理到轻度以下。

(5)必要生产建设造成的阶段性人为水土流失面积。生产建设人为水土流失主要存在于工程实施过程中，按照水土保持方案及设计要求落实水土保持措施后可基本消除，但一定区域内的人为水土流失总量将随新增、新开项目而此消彼长。结合当前我国所处的经济社会发展阶段，可依据不同地区生产建设项目水土流失历史变化和建设规模趋势，以建设用地现状水土流失(人为水土流失地块)总量为基数，取一定比例视为远期阶段性人为水土流失。

4 水土保持率阈值的研究结果

4.1 全国水土保持率阈值(远期目标值)

按照上述技术方法，研究认为，全国远期(2050年)水土流失面积阈值约198.06万km2，对应的水土保持率阈值为79.2%，即：综合自然、经济、技术等因素限制及社会发展需求，为满足生态文明和美丽中国建设要求，全国现存271.08万km2水土流失，还应通过预防和治理消减约73万km2，使非水土流失面积占比提高到79.2%。这一目标便是今后30年，通过水土保持预防和治理，全国水土流失面积减少的适宜程度。

远期存在的水土流失面积主要涉及两类：

(1)一类是对区域内生产、生活、生态无不利影响或影响较小，无须进行专门治理且难以自然恢复消除的水土流失面积，约100万km2。主要包括现存水土流失面积中，西北地区沙漠、戈壁、半固定和流动沙地的风力侵蚀，青藏高原、横断山区等高寒、高海拔无人区的水土流失。

(2)另一类是对区域生产、生活、生态存在不利影响，需要实施针对性预防、治理措施，但受自然、经济、技术水平等限制，治理后不能将土壤侵蚀强度完全控制在轻度以下的水土流失面积，约98万km2。主要包括现存水土流失面积中，东北漫岗区和西南、东南、华北等地山丘区部分坡耕地、园地和陡坡林草地水力侵蚀，西北干旱区固定沙地、绿洲与荒漠过渡带的风力侵蚀，黄土高原地区沟壑陡坡的水力、重力混合侵蚀，必要的建设活动造成的人为水土流失。

4.2 区域水土保持率阈值(远期目标值)

8个水土保持一级区的水土保持率远期目标研究表明(见表1)：与水土流失面积阈值相比，东北黑土区、北方风沙区、北方土石山区和西南岩溶区需要消减的水土流失面积绝对存量均超过8万km2，这一方面与各区国土面积较大有关，另一方面也反映出这些地区更大的治理需求；其他区则介于5万～8万km2。与水土保持率阈值相比，北方土石山区、西北黄土高原区、西南岩溶区、西南紫色土区的现状值均不足阈值的85%，表明未来仍以水土流失“减量”为重点；青藏高原区和南方红壤区则均在95%以上，反映出巩固成果和提质增效为主的发展趋势；其余地区则应治理与保护并重。

表1 全国8个一级区水土流失面积和水土保持率现状值与远期目标值

总体上，通过数十年持续治理，我国水土流失分布格局较过去发生了巨大变化，未来应围绕东北黑土地保护、长江经济带、黄河流域生态保护和高质量发展等重大战略，以水土流失面积大、强度高的黄河中游、长江上游、东北黑土区、西南岩溶区等为重点，加快实施坡耕地整治和小流域综合治理等国家水土保持重点工程建设。同时，科学推进北方荒漠化防治和青藏高原生态保护，并加强人为水土流失管控，保障南方红壤区等地水土保持成果巩固与提质增效。

5 展 望

本研究在介绍水土保持率需求意义和内涵定义的基础上，详细解读了水利重大科技问题“新时期水土保持目标与对策研究”提出的水土保持率阈值确定技术方法，解决了如何确定不同区域水土保持率远期目标的问题。同时，有关不同类别水土流失的研判确定规则，主要是针对8个水土保持一级分区尺度提出的，在各地分解研究中可进一步细化。

水土保持率已被纳入美丽中国建设评估指标体系[8]和《黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要》，要全面发挥水土保持率对各地的目标引领作用，还需要在复核确认各区域和各省份阈值(远期目标值)结果的基础上，从空间上进一步分级到各市县，并纳入各级政府和水行政主管部门的相关规划，以便逐级明确任务、分区施策。此外，按照水土保持率的内涵要义，未来还应不断探索全国和不同区域水土流失面积减少、水土流失强度降低和水土保持功能提升的多维度合理阈值，逐步形成“减量-降级-增效”的新时代水土保持综合目标体系，为生态文明建设提供可靠的科技支撑。

(致谢：本文基于水利部水利重大科技问题“新时代水土保持目标与对策研究“项目部门研究成果撰写，不同一级区的水土保持率目标值由各区任务负责人及其团队提供，主要包括中国科学院东北地理与农业生态研究所张兴义研究员团队、中国科学院西北生态环境资源研究院赵文智研究员团队、中国科学院水利部水土保持研究所焦菊英研究员团队、黄河水利科学研究院史学建教高团队、中国科学院南京土壤研究所梁音研究员团队、长江水利委员会长江科学院张平仓教高团队、中国地质科学院岩溶地质研究所蒋忠诚研究员团队、中国科学院青藏高原研究所张凡研究员团队等，在此一并致谢。)