晋陕蒙接壤地区1990—2020年生态环境及水土流失治理成效分析

田园盛，张 平，贾利红，杨翔惟，罗 珂

(黄河水利委员会 晋陕蒙接壤地区水土保持监督局，陕西 榆林 719000)

晋陕蒙接壤地区位于黄河中上游的山西省、陕西省和内蒙古自治区接壤地带，土地总面积5.4万km2，涉及3省(区)5市14县(旗、区、市)。区内主要为黄土丘陵沟壑区、风沙区、土石山区、冲积平原区和干旱草原区等五大地貌类型，气候干旱、少雨多风，多年平均降水量310～490 mm，植被稀少，生态环境脆弱，水土流失严重，水旱、风沙、霜冻等自然灾害频繁。晋陕蒙接壤地区是黄河粗泥沙集中来源区的主要区域，毛乌素沙地、库布齐沙漠分布在准格尔旗、达拉特旗、榆阳区、神木市等区域，同时该区域作为我国重要能源基地，各类矿产资源开发活动较多，使得生态环境治理及水土流失防治压力不断增大。

晋陕蒙接壤地区作为黄河多沙粗沙重点治理区的核心区域和重要能源基地，国家高度重视其人为水土流失治理工作。1989年由国家计委(今国家发改委)、水利部、三省(区)计委(今发改委)和水土保持部门组成晋陕蒙接壤地区水土保持工作协调小组，协调接壤地区贯彻执行《开发建设晋陕蒙接壤地区水土保持规定》。该小组的成立提升了晋陕蒙接壤地区水土保持监管能力，使人为水土流失得到了遏制，监管成效显著。1998年，水利部开始在晋陕蒙砒砂岩区实施沙棘减沙项目，先后实施了沙棘生态工程、窟野河流域沙棘生态减沙工程、十大孔兑沙棘生态减沙工程等，治沙成效显著，使生态环境明显改善。近年来，晋陕蒙接壤地区坚持“绿水青山就是金山银山”理念，以保护黄河流域生态环境、促进高质量发展为己任，在经济发展的同时注重区域生态建设，促进生态和经济融合发展，推进晋陕蒙接壤地区水土保持高质量发展。

多年来，晋陕蒙接壤地区生态环境治理与水土流失防治工作取得了显著成效，实现了水土流失面积、强度双下降。本研究基于土地利用、归一化植被指数(NDVI)、水土流失等数据，定量分析晋陕蒙接壤地区1990—2020年生态环境及水土流失的变化，旨在为该地区生态保护与高质量发展提供参考。

1 数据来源

基于1990—2020年30 m分辨率的土地利用遥感监测数据，分析晋陕蒙接壤地区30年间不同土地利用类型的变化情况及各地类间的转移情况；通过GEE云平台计算归一化植被指数(NDVI)，分析晋陕蒙接壤地区植被盖度变化情况；对比1999、2020年晋陕蒙接壤地区水土流失数据，分析该区域土壤侵蚀面积及强度的变化。

1.1 土地利用数据

土地利用数据来源于中国科学院30 m分辨率的土地利用遥感监测数据，包含1990、1995、2000、2005、2010、2015、2020年7期数据。主要是采用Landsat-MSS、Landsat-TM/ETM、Landsat 8遥感影像数据，按耕地、林地、草地、水域、建设用地、其他用地等分类提取，经过影像融合、几何校正、图像增强与拼接处理后，采取人机交互目视解译方法获取需要的数据。

1.2 归一化植被指数(NDVI)

基于GEE云平台，利用30 m的Landsat-TM/ETM影像数据，计算生成1990—2020年逐年30 m分辨率的归一化植被指数(NDVI)。此处取每5年均值。

1.3 水土流失数据

1999年土壤侵蚀数据来源于黄河流域水土保持遥感普查成果，采用三因子(土地利用、植被覆盖、坡度)计算水土流失面积；2020年土壤侵蚀数据来源于全国水土流失动态监测成果，水力侵蚀采用中国土壤流失方程(CLSE模型)，风力侵蚀分别采用耕地、草(灌)地、沙地(漠)侵蚀模型计算。研究区属水蚀风蚀交错区，土壤侵蚀计算时，比较每个栅格的水力侵蚀和风力侵蚀强度，仅保留强度高的侵蚀类型。

2 生态环境及水土流失变化

2.1 土地利用变化

晋陕蒙接壤地区1990—2020年土地利用情况，见图1。由图1和计算可知，30年间耕地面积逐年减少，减少比例达7.16%；林地面积呈波动状态，但总体上未发生明显变化；草地面积呈波动上升趋势，其中1990年最小、2010年最大；水域面积基本保持稳定；建设用地面积呈逐年增加的趋势，特别是在2005年后增加迅速，30年间增加了222.85%；其他用地面积整体上呈下降趋势，30年间减少了18.87%。

图1 晋陕蒙接壤地区1990—2020年土地利用情况

晋陕蒙接壤地区1990、2020年土地利用转移矩阵，见表1。由表1可知，与1990年相比，2020年耕地减少992.28 km2，耕地主要转出至草地、建设用地、林地，其中转移至草地1 416.38 km2，约占1990年耕地总面积的10.23%；林地增加20.56 km2；草地增加1 082.27 km2，主要由其他用地和耕地转进，其中其他用地转入1 746.48 km2，约占1990年草地总面积的6.75%；水域减少26.07 km2；建设用地增加1 550.46 km2，主要由草地、耕地和其他用地转入，其中草地转入839.53 km2，是1990年建设用地面积的1.21倍；其他用地减少1 634.94 km2，其他用地主要转移到草地、建设用地、耕地。

表1 晋陕蒙接壤地区1990、2020年土地利用转移矩阵 km2

2.2 NDVI变化

1990—1995、1996—2000、2001—2005、2006—2010、2011—2015、2016—2020年NDVI均值分别为0.126、0.155、0.159、0.189、0.231、0.266。相比于1990—1995年，2016—2020年整个晋陕蒙接壤地区的NDVI均值增加了1.11倍。1990—2020年晋陕蒙接壤地区NDVI值呈上升趋势。

1990—2020年晋陕蒙接壤地区14县(旗、市、区)5年平均NDVI值见图2。由图2知，托克托县NDVI5年均值增长最少，2016—2020年为1990—1995年的1.68倍；神木市增长最多，2016—2020年为1990—1995年的2.36倍。1990—2020年NDVI最大5年均值均在兴县，NDVI最小5年均值除1996—2000年在其他地区外其他年份均在达拉特旗，这是因为兴县东部为黑茶山森林公园，相较于其他地区植被覆盖率较高，库布齐沙漠横贯达拉特旗，该地区植被覆盖率较低。

图2 1990—2020年晋陕蒙接壤地区14县(市、区、旗)NDVI 5年均值

2.3 水土流失变化

2020年晋陕蒙接壤地区水土流失面积为24 454.87 km2，占土地总面积的45.29%，其中：轻度侵蚀面积为12 891.58 km2，占水土流失总面积的52.72%；中度、强烈、极强烈、剧烈侵蚀面积分别为6 308.68、2 752.59、2 063.38、438.64 km2，分别占水土流失总面积的25.80%、11.26%、8.44%、1.79%。

相比于1999年，2020年晋陕蒙接壤地区实现了水土流失面积、强度双下降(见图3)。2020年水土流失面积相比1999年减少了21 882.85 km2，减幅达到47.22%；轻度侵蚀面积增加6 336.77 km2，增幅为96.67%；中度、强烈、极强烈、剧烈侵蚀面积分别减少986.72、9 294.92、7 422.79、10 515.19 km2，减幅分别为13.53%、77.15%、78.25%、96.00%。

图3 1999、2020年晋陕蒙接壤地区土壤侵蚀情况

3 取得成效

1990—2020年，晋陕蒙接壤地区不断加强生态环境治理力度，成效显著，特别是毛乌素沙地、库布齐沙漠生态治理取得举世瞩目的成效，毛乌素沙地有80%的区域变为绿洲，库布齐沙漠截至2020年底，已绿化沙漠6 000多km2，约占其总面积的1/3。

国家土地利用政策对该地区土地利用结构有显著的影响。2000年3月，经国务院批准，退耕还林试点在中西部地区17个省(区、市)和新疆生产建设兵团的188个县(市、区、旗)正式展开。随着退耕还林还草等国家政策的实施，该地区水土流失严重及产量低而不稳的坡耕地和沙化耕地退出耕种，采取了植树、种草及自然恢复等治理措施。在退耕还林还草政策实施的过程中，晋陕蒙接壤地区坡耕地改造、高质量基本农田建设、坡改梯等项目也在同步实施，在保证生态环境治理的同时，粮食安全也得到兼顾。30年间，植树造林、退耕还林还草、天然林保护、三北防护林等工程在晋陕蒙接壤地区持续实施。根据2020年全国分县水土保持统计数据，截至2020年晋陕蒙接壤地区造林、种草、封育面积分别为1 154.1、40.2、3 587.7 km2，各种生物措施的实施使该地区植被覆盖率不断提高。同时，生态文明思想不断深入人心，人民的环境保护意识不断增强，也是植被覆盖率不断提升的关键。

曹夏雨等[1]对比晋陕蒙接壤地区1999年与2020年的水土流失强度等级，发现等级之间的变化以下降为主，近3/4的水土流失面积等级降低。据遥感解译及2020年全国分县水土保持统计数据，截至2020年晋陕蒙接壤地区工程措施中修建梯田1 027.82 km2、淤地坝16 399座。淤地坝、梯田建设等工程措施的实施，有效减少了该地区坡面及沟道侵蚀的发生，水土流失得到了有效治理。