淮河流域桐柏山大别山国家级水土流失重点预防区水土流失状况分析

赵传普，王 晖，杜晨曦，魏文杰，张洪达，张荣华

(1.淮河水利委员会 淮河流域水土保持监测中心站，安徽 蚌埠 233001；2.生态环境部 淮河流域生态环境监督管理局 生态环境监测与科学研究中心，安徽 蚌埠 233001；3.山东农业大学 林学院 山东泰山森林生态系统国家定位研究站，山东 泰安 271018)

水土流失是各种生态问题的集中反映，制约经济社会高质量发展。水土保持是江河保护治理的根本措施，是生态文明建设的必然要求，没有中上游的水土保持，就难以确保下游的长久安澜。进入新发展阶段，水利部党组将复苏河湖生态环境作为推动新阶段水利高质量发展的六条实施路径之一，对水土保持工作提出了明确要求，并印发《“十四五”时期复苏河湖生态环境实施方案》[1]，将科学推进水土流失综合治理作为复苏河湖生态环境的重要举措。淮河流域桐柏山大别山国家级水土流失重点预防区位于淮河源头，南湾、鲇鱼山、梅山、响洪甸、佛子岭等大型水库分布其间，该区水土保持工作对流域生态安全、饮水安全、防洪安全、水资源安全等都具有重大影响。自2018年以来，淮河流域水土保持监测中心站对该区域持续开展了全覆盖的水土流失监测评价。本研究结合2021年度水土流失动态监测成果，分析该区域土地利用、植被覆盖、水土流失及其动态变化情况，以期为流域水土流失综合治理及生态环境保护提供基础数据和理论参考。

1 研究区概况

淮河流域桐柏山大别山国家级水土流失重点预防区位于淮河流域西南部(112°59′55″～116°50′01″E、31°00′39″～32°42′57″N)，地处皖豫鄂三省交界处，总面积22 718 km2，涉及11个县级行政区(见图1)，是淮河流域重要的生态安全屏障，属北亚热带向暖温带过渡地带，年均气温13.2～15.7 ℃，无霜期180～220 d，年平均降水量800～1 400 mm。地貌类型以山地丘陵为主，地表岩性以花岗岩和片麻岩为主，土壤以黄棕壤和水稻土为主，地带性植被为落叶阔叶混交林[1]。

图1 淮河流域桐柏山大别山国家级水土流失重点预防区

2 数据来源

土地利用和水土保持措施等专题信息提取采用2021年GF1、GF6、ZY1卫星遥感影像，分辨率为2 m，时相为1—3月；植被覆盖度计算采用2018—2020年MODIS遥感数据的NDVI产品MOD13Q1，分辨率为250 m；坡度、坡长等地形信息提取采用区域1∶5万DEM数据；采用1985—2015年的逐日降水量资料插值生成降雨侵蚀力栅格数据，分辨率10 m；土壤可蚀性因子K、植被覆盖度修订系数采用全国第一次水利普查成果，并根据最新数据更新。

3 研究方法

该区为水力侵蚀类型区，采用中国土壤流失方程CSLE[2]计算土壤侵蚀模数。计算公式为

A=R•K·L·S·B·E·T

(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；T为耕作措施因子。

R、K因子采用水利部统一下发的数据；L、S因子采用北京师范大学开发的坡度坡长因子计算软件计算，采用缓坡公式对林草地进行修正[3]；利用MOD13Q1数据采用参数修正法，计算得到24个半月植被覆盖度，结合24个半月降雨侵蚀力因子值，得到园地、林地、草地的B因子值，其他土地利用类型查表赋值；E因子根据工程措施因子赋值表进行赋值；信阳市浉河区和平桥区位于汾渭谷地水浇地二熟旱地一熟二熟区，其他区域位于鄂豫皖丘陵平原水田旱地两熟兼早三熟区，通过查询《2021年度水土流失动态监测技术指南》中的T因子赋值表，将T因子分别赋值为0.378和0.372。依据《土壤侵蚀分类分级标准》(SL 190—2007)，确定土壤侵蚀强度等级，利用GIS空间分析功能，分别统计各侵蚀强度等级面积。

4 结果与分析

4.1 土地利用

2020—2021年全区土地利用变化情况见表1。从土地利用类型一级类看，2021年全区土地总面积22 718 km2，土地利用情况以林地、耕地为主，分别占土地总面积的49.50%、31.55%；其次是建设用地和水域及水利设施用地，分别占总面积的6.48%、6.29%；园地、交通运输用地、草地分布较少，分别占总面积的3.73%、1.89%、0.50%。耕地以水田为主，园地以茶园为主，林地以有林地为主，草地类型为其他草地，在各县均有分布，建设用地以农村建设用地为主。

表1 2020—2021年淮河流域桐柏山大别山国家级水土流失重点预防区土地利用转移矩阵 km2

2021年与2020年监测成果相比，全区耕地、林地、草地、水域及水利设施用地、其他土地面积减少，园地、建设用地、交通运输用地面积增加，主要变化方向为：耕地变为建设用地、园地，转移面积分别为19.15、6.79 km2；林地变为建设用地、园地、耕地、交通运输用地，转移面积分别为26.60、8.07、6.73、3.44 km2；园地变为建设用地，转移面积为2.37 km2。耕地、园地、林地向建设用地转移，主要原因是城镇建设、矿产资源开发等生产建设活动导致土地利用变化；耕地、林地向园地转移，主要原因是当地民众为追求更高的经济利益，占用耕地、林地种植茶树、果树；耕地、园地、林地向交通运输用地转移，主要原因是区域内新修扩建道路，以及道路质量提升(主要为路面硬化)。

4.2 植被覆盖

2021年全区园地、林地、草地植被覆盖面积为12 205.33 km2，植被覆盖率53.73%，较2020年下降了0.13个百分点。其中，高覆盖、中高覆盖、中覆盖、中低覆盖、低覆盖面积分别为4 537.51、4 214.73、2 143.31、705.33、604.45 km2，占园地、林地、草地总面积比例分别为37.18%、34.53%、17.56%、5.78%、4.95%。

与2020年监测成果相比，总体上园地、林地、草地覆盖面积减少29.74 km2，降幅为0.24%，但中高覆盖面积增加79.33 km2，增幅为1.92%。其中：高覆盖面积减少20.85 km2，降幅为0.46%；中覆盖面积减少20.00 km2，降幅为0.92%；中低覆盖面积减少20.68 km2，降幅为2.85%；低覆盖面积减少47.54 km2，降幅为7.29%，见表2。

表2 淮河流域桐柏山大别山国家级水土流失重点预防区植被覆盖面积动态变化

4.3 水土流失

2021年全区水土流失面积为3 722.03 km2，占土地总面积的16.38%，侵蚀类型为水力侵蚀。土壤侵蚀强度以轻度侵蚀为主，轻度侵蚀面积3 596.36 km2，占水土流失面积的96.62%。从土地利用类型一级类水土流失状况统计来看，水土流失主要分布在林地、耕地和园地上。其中林地水土流失面积2 764.14 km2，占水土流失面积的74.26%，耕地和园地水土流失面积占比分别为11.89%和7.43%。从侵蚀强度等级看，中度侵蚀主要分布于耕地和园地，分别占中度侵蚀总面积的37.97%和36.76%；强烈侵蚀主要分布于园地和建设用地，分别占强烈侵蚀总面积的37.82%和30.63%；极强烈和剧烈侵蚀主要分布于耕地，分别占相应侵蚀等级总面积的78.69%和98.55%。从土地利用二级类水土流失状况统计来看，水土流失主要分布在有林地、旱地、果园、茶园、人为扰动用地上，分别占水土流失面积的73.18%、11.89%、4.90%、2.52%、2.27%。强烈侵蚀主要分布于果园、人为扰动用地、旱地；极强烈侵蚀主要分布于旱地、果园、人为扰动用地。见表3。

表3 淮河流域桐柏山大别山国家级水土流失重点预防区不同土地利用类型水土流失面积

2021年与2020年全区水土流失面积相比，减少了20.76 km2，降幅为0.55%。其中，轻度、中度、强烈、极强烈、剧烈面积分别减少15.62、0.71、4.02、0.15、0.26 km2，降幅分别为0.43%、0.76%、12.84%、2.98%、27.37%，见表4。

表4 淮河流域桐柏山大别山国家级水土流失重点预防区水土流失动态变化

5 结 语

桐柏山大别山国家级水土流失重点预防区处于淮河源头区、饮用水水源保护区和水源涵养区，近年来各级人民政府及其有关部门坚持生态优先、绿色发展理念，加大了生态保护和修复力度，水土流失面积和强度持续呈现“双下降”态势，水土保持成效显著，生态环境持续向好。同时，监测显示本区水土流失面积占土地总面积的16.38%，高于流域平均值(7.39%)，轻度侵蚀主要集中分布于林分结构不合理的陡坡林地，高强度侵蚀主要分布于旱地(坡耕地)、果园、人为扰动用地。2021年林草植被覆盖率较2020年下降0.13个百分点，存在城镇建设、基础设施建设等生产建设活动和农林开发等活动扰动地表、损坏植被现象，水土流失防治成效还不稳固，水土流失依然是本区重要的生态环境问题之一。为此，应加大预防保护力度，守住区域自然生态安全边界，持续采取封育保护、自然修复等措施，营造和保护河流两岸及湖泊和水库周边植物保护带，扩大林草覆盖面积，改善林分结构和提升水源涵养能力，严格管控不合理的人为活动，减少人为活动对自然生态空间的占用，推进水土保持重点工程和生态清洁小流域建设与发展特色产业、改善人居环境等有效结合，推动水土保持状况和生态环境持续改善。