2011—2019年宁夏土壤侵蚀动态变化及分布特征

2021-05-11李建国徐志友任正龑魏小燕程金花

中国水土保持 2021年5期

管凝，杨志，李建国，徐志友，任正龑，魏小燕，程金花

(1.北京林业大学水土保持学院，北京 100083； 2.宁夏回族自治区水土保持监测总站，宁夏银川 750000)

宁夏回族自治区位于中国西北部的黄河中上游地区，在维护黄河生态环境中占据着非常重要的地位。由于特殊的自然本底条件及水土资源长期不合理的开发利用，宁夏土壤侵蚀分布广、面积大、危害重，成为制约自治区经济社会和生态环境协调发展的突出因素。因此，充分了解土壤侵蚀的分布特点，对宁夏防治水土流失和更高效地开展生态建设有着重要的意义。本研究根据宁夏水土保持公报数据，对2019年土壤侵蚀强度、面积和空间分布进行分析，并与2011年的侵蚀状况进行对比，获得土壤侵蚀的动态变化特征，以期为宁夏水土流失治理和生态环境建设提供科学支撑和理论依据。

1 研究区概况

宁夏回族自治区地处北纬35°14′～39°23′、东经104°17′～107°39′，东邻陕西省，西部、北部接内蒙古自治区，南部与甘肃省相连，总面积6.64万km2[1]；海拔1 100～1 200 m，地形从西南向东北逐渐倾斜，地貌复杂；属温带大陆性干旱、半干旱气候区，多年平均年降水量150～600 mm，由南向北递减，雨季多集中在6—9月[2]，水资源匮乏，大气降水、地表水和地下水都十分稀少；属于我国温带草原区，植被分布呈现典型的地带性分布，由南向北呈现从草原向荒漠过渡的特点[3]；地带性土壤从北向南主要是灰钙土、黑垆土和灰褐土[4]；全区矿产资源丰富，煤炭、石油、铁矿开采等是国民经济发展的基础性产业[5]。

2 数据与方法

根据宁夏水土保持公报，整理2011、2019年相关数据进行处理和分析。本研究中的水土流失面积指水力侵蚀面积和风力侵蚀面积之和，不包括冻融侵蚀。水土流失强度等级包括轻度、中度、强烈、极强烈和剧烈侵蚀，根据《土壤侵蚀分类分级标准》(SL 190—2007)判定。

3 结果与分析

3.1 全区土壤侵蚀特征及动态变化

2019年宁夏土壤侵蚀强度及分布见图1。2019年宁夏土壤侵蚀面积为15 888.51 km2，占全区土地总面积的23.93%，其中，轻度、中度、强烈、极强烈和剧烈侵蚀面积分别为9 960.52、3 803.55、1 407.76、570.37、146.31 km2，分别占全区土壤侵蚀面积的62.69%、23.94%、8.86%、3.59%和0.92%。

图1 2019年宁夏土壤侵蚀分布

2011—2019年宁夏土壤侵蚀变化见表1。与2011年相比，2019年侵蚀面积减少了19.02%。除轻度侵蚀面积有所增加外，其他各侵蚀强度的侵蚀面积都有不同程度的减少，其中：极强烈侵蚀面积减少最多，其次是强烈侵蚀；极强烈侵蚀面积减少幅度最大，其次为剧烈侵蚀。

表1 2011—2019年宁夏不同侵蚀强度面积变化

3.2 各市土壤侵蚀分布及动态变化

2019年宁夏各市土壤侵蚀强度和分布见表2。2019年全区的土壤侵蚀面积主要集中在吴忠市和中卫市；5市中中卫市的土壤侵蚀面积占比最高，其次是吴忠市，侵蚀面积占比均超过了全区平均值；各市土壤侵蚀均以轻度侵蚀为主，特别银川市和石嘴山市无剧烈侵蚀；强烈、极强烈和剧烈侵蚀占比最高的均为中卫。

表2 2019年宁夏各市土壤侵蚀强度分布

表3为2011—2019年宁夏各市的土壤侵蚀消长情况。与2011年相比，各市的土壤侵蚀面积都有不同程度的减少。其中：固原市减少幅度最大，达28.41%；中卫市减少面积最多，达1 198.13 km2。除固原市和中卫市外，其他3市的轻度侵蚀面积均有所增加；银川市中度侵蚀面积有明显增加，其余各市中度侵蚀面积均为减少；除中卫市剧烈侵蚀面积有所增加以外，其余各市剧烈甚至强烈及以上侵蚀面积均为减少。

表3 2011—2019年宁夏各市土壤侵蚀面积变化

3.3 不同水土保持分区的土壤侵蚀特征

按照《中华人民共和国水土保持法》和自治区人民政府批复的《宁夏回族自治区水土保持规划(2016—2030年)》，以地貌和水土流失特点为主导因素，将宁夏全区划分为7个水土保持四级区，即：Ⅰ贺兰山水蚀区、Ⅱ银川平原潜在风蚀区、Ⅲ丘陵台地干旱草原风水蚀交错区、Ⅳ六盘山水蚀区、Ⅴ黄土丘陵沟壑残塬水蚀区、Ⅵ黄土丘陵沟壑水蚀区、Ⅶ黄土丘陵沟壑水风蚀交错区(图1)。

2019年宁夏不同水土保持分区的土壤侵蚀面积和分布见表4。2019年宁夏土壤侵蚀特别是强烈及以上侵蚀主要集中分布在Ⅲ丘陵台地干旱草原风水蚀交错区和Ⅶ黄土丘陵沟壑水风蚀交错区；各分区整体上均以轻度侵蚀为主，其中Ⅶ黄土丘陵沟壑水风蚀交错区的土壤侵蚀面积占比和侵蚀强度均较高。

表4 2019年宁夏不同水土保持分区土壤侵蚀分布

3.4 不同土地利用类型下的土壤侵蚀特征

据统计，2019年宁夏回族自治区的土地利用类型主要有耕地、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用地。不同土地利用类型的土壤侵蚀强度分布见表5。

表5 不同土地利用类型的土壤侵蚀强度分布

2019年宁夏土壤侵蚀主要集中分布在草地、耕地和林地上，其中：侵蚀面积最大的是草地，为7 977.79 km2；侵蚀比例最高的是其他用地，侵蚀面积占该用地总面积的67.67%，其次为草地，为30.03%；各地类总体上以轻度侵蚀为主，强烈及以上侵蚀面积相对较少；轻度和中度侵蚀占侵蚀总面积比例较高的分别是园地和耕地，强烈侵蚀占比最高的是建设用地，极强烈侵蚀和剧烈侵蚀占比最高的均为交通运输用地。

4 讨论

4.1 宁夏土壤侵蚀分布及特征

2019年宁夏土壤侵蚀整体上以轻度侵蚀为主，土壤侵蚀面积在宁夏全区的分布相对平均，但从侵蚀强度来看，中部地区的土壤侵蚀状况要更严重一些，强烈及以上侵蚀主要分布在宁中地区的Ⅲ丘陵台地干旱草原风水蚀交错区和Ⅶ黄土丘陵沟壑水风蚀交错区，而位于该地区的中卫市和吴忠市的土壤侵蚀比例也超过了宁夏全区的平均值。根据徐利岗等[6]的研究，宁夏的降水量从南至北依次减少，中部干旱带的降水变异性最强。黄悦悦等[7]对宁夏NDVI指数的研究表明：宁夏北部地区是海拔较低且较平坦的宁夏平原，黄河为所流经地区提供了丰富的灌溉用水，南部地区为六盘山林区，植被丰富、降水相对较多，而中部地区为干旱带，水资源稀少，荒漠化现象也较突出，因此推测宁中地区的高侵蚀强度与该区域沙化严重、植被生长状况较差、覆盖度较低有很大关系。

4.2 宁夏土壤侵蚀动态变化

与2011年相比，2019年宁夏全区的土壤侵蚀总面积和侵蚀强度都有明显的下降，从宁夏各市来看，土壤侵蚀总面积都有不同程度的减少，且土壤侵蚀强度总体上都在减轻。这说明这些年，随着经济实力的增强和水土保持生态建设投入力度的加大，宁夏的土壤侵蚀状况得到了改善，取得了明显的生态效益。5市中，固原市的土壤侵蚀减少幅度最大，且各强度的侵蚀面积与2011年相比都有减少。根据公报的统计数据：2019年固原全市有梯田3 952.8 km2，占自治区梯田总面积的78.1%，还有占全区84%的高覆盖林地1 493.88 km2和占全区78%的高覆盖草地364.47 km2。依据陈蝶等[8]得出的梯田生态系统在促进生态恢复方面具有显著效益的研究结论，以及邬铃莉等[9]得出的生物措施能有效减少侵蚀量的试验结果，可以推测固原市的坡改梯工程和退耕还林工程实施效果良好，很大程度上改善了当地的土壤侵蚀状况。

4.3 不同土地利用类型下的土壤侵蚀特征分析

在宁夏的8种土地利用类型中，其他用地的侵蚀比例最高。根据杨帆等[10]得出的土壤可蚀性与土壤有机质含量、黏粒含量呈显著负相关关系的研究结果，推测这主要是因为其他用地包括盐碱地、沙地、裸土地和裸岩石砾地，土地瘠薄，土壤可蚀性高，侵蚀程度较为严重。除其他用地外，草地的侵蚀比例最高，其次是林地，都超过了耕地、园地等人为活动更密集的用地，与牛晓音等[11]的研究结果不同，这可能是因为不合理的开发利用使得宁夏的林草地质量退化，其保水固土能力较弱，导致土壤侵蚀较严重。

从侵蚀强度来看，建设用地和交通运输用地的侵蚀强度较大，根据陈玉[12]的研究结论——高强度人为活动会引起生态干扰或造成植物的损失，以及增加地面的板结程度，推测主要是因为这两类用地与人类活动关系十分密切，除了日常生产生活中一些难以避免的人为干扰和环境破坏，一些不合理的生产建设活动也是造成土壤侵蚀的重要原因。