新疆昌吉回族自治州水土流失分布特征及其防治布局

吕文星 高亚军 徐十锋 李东

［关键词］水土流失；分布特征；水土保持区划；防治布局；昌吉回族自治州；新疆

［摘要］在分析水土流失分布特征、构建水土保持区划指标体系基础上，采用主成分分析、聚类分析及ArcGIS空间叠置等方法划定了昌吉州水土保持四级区划，即南部中高山冻融区、南部中低山丘陵水源涵养生态保护区、南部低山丘陵土壤保持区、中部绿洲人居环境农田防护区、北部荒漠生态维护防风治沙区、北部中低山水源涵养生态维护区，并提出了各分区水土流失防治布局。

［中图分类号］S157［文献标识码］A［文章编号］1000－0941（2023）04－0062－05

水土保持是促进生态文明建设、改善农业生产条件、保障社会经济可持续发展的重要基础，是防治水土流失、保护和改良山区水土资源、充分发挥其经济效益和社会效益的重要手段。水土保持规划是指导某一区域、流域在一定时期内开展水土保持工作的纲领性文件[1-2]，对于地区水土流失治理具有顶层设计般的指导意义。在新时代生态文明新形势和水利行业强监管的大背景下，国家对水土保持工作提出了更高要求。为深入贯彻《中华人民共和国水土保持法》，全面落实《全国水土保持规划（2015—2030年）》和《新疆维吾尔自治区水土保持规划（2018—2030年）》任务安排，进一步推进昌吉回族自治州（以下简称“昌吉州”）水土保持工作，为区域社会经济可持续发展提供保障，以昌吉州水土保持规划（2021—2030年）为例，基于该地区水土流失特点，在州域空间上开展水土保持区划工作，并分区提出防治重点方向，以期为水土流失治理提供科学依据。

1研究区概况

昌吉州地处天山北麓、准噶尔盆地东南缘，东邻哈密市，西接石河子市，南与吐鲁番市、巴音郭楞蒙古自治州毗连，北与塔城、阿勒泰地区接壤，东北与蒙古国交界。全州现辖5县、2市、3个国家级园区（准东经济技术开发区、昌吉国家高新技术产业开发区、昌吉国家农业科技园区，以下分别简称“开发区”“高新区”“农业园”），境内驻有新疆生产建设兵团农六师、农八师和直属222团等多个团场，以及30多家大中型企事业单位。

昌吉州南部山区为天山褶皱带，中部平原为山前凹陷带，北部沙漠区为准噶尔地块，其间以深大断裂为界。地势南高北低，由东南向西北倾斜，南部是天山山地，中部为广袤的冲积平原，北部为浩瀚的沙漠盆地，东北部将軍戈壁、卡拉麦里山、北塔山此起彼伏。土地面积7.35万km2，其中山地1.65万km2、平原1.86万km2、沙漠2.82万km2、戈壁1.02万km2。

昌吉州属典型的温带大陆性气候区，冬季寒冷漫长，夏季炎热干燥。全州多年平均气温6.7℃，年日照时数2598.4～3226.4h，年无霜期120～190d，最大月冻土深度155cm。全年主害风向为西北风，州内不同地区平均风速2～4m/s。年降水量100～550mm，年蒸发量1500～2300mm，降水量山区多于平原区，中西部山区多于东部山区，迎风坡多于背风坡。共有河流120条，其中常年有水河流35条、季节性河流85条。

昌吉州南部雪线以上高山为现代冰川和永久积雪覆盖，土壤以高山草甸土为主，中、低山区土壤由上至下分别为亚高山草甸土和灰褐土、栗钙土，低山丘陵地带为黄土；中部平原区为冲洪积倾斜平原及沙漠南缘的细土平原区，以灰漠土为主；北部为沙漠区。受降水垂直分布规律影响，植被也具有明显的垂直分布规律：南部雪线以上高山植被为高山草甸，中、低山区以云杉为主，还有少量桦树、白杨等，低山丘陵地带为山地干草原和半荒漠植被，植被稀疏；中部平原区主要是分布在渠道、道路两旁和条田、村庄、住宅庭院周围的沙枣、青杨、柳树、白蜡等；北部沙漠区主要为梭梭和红柳。

2水土流失分布特征

依据新疆维吾尔自治区2018年水土流失动态监测成果，昌吉州水土流失面积4.78万km2，占全疆水土流失面积的5.1%，占全州土地面积的65.0%，其中：风力侵蚀遍布全州，面积4.20万km2，是昌吉州最主要和最典型的侵蚀类型；水力侵蚀面积0.43万km2，破坏性较强，影响范围较大；冻融侵蚀面积不大，仅为0.15万km2，且危害性不高。水土流失已经成为昌吉州面临的重大生态环境问题，如果任由发展下去，不抓紧治理，将会导致水土资源破坏、生态环境恶化，成为经济社会可持续发展的制约因素[3]。

按照水土流失强度等级划分，全州轻度、中度、强烈、极强烈、剧烈侵蚀面积分别为2.78万、0.76万、0.75万、0.39万、0.10万km2，分别占水土流失总面积的58.16%、15.90%、15.69%、8.16%和2.09%，其中轻度侵蚀面积比例最大，强烈及以上侵蚀面积主要集中在东部，又以阜康市和开发区表现最为突出，这主要是因为全州以风力侵蚀为主，并且沙漠区在东部所占比例较大（见表1）。

3水土保持区划

3.1指标体系的建立

首先，根据水土保持区划的理论基础和原则要求，确定区划要素主要包括自然要素、土地利用要素、社会经济要素和水土流失要素。其次，根据水土保持区划理论及原则确定区划指标体系的结构，即水土保持区划指标体系由目标层（A）、要素层（B）、因子层（C）和指标层（D）4个层次构成。最后，根据水土保持区划指标体系建立的原则，结合新疆土壤侵蚀类型、分布特点和分布特征等，各要素共选取了30个指标，见表2。

3.2区划结果

在构建水土保持区划指标体系基础上，先采用SPSS软件和主成分分析法对各指标进行分析，并计算权重及各成分的综合得分[4]；再利用SPSS软件和聚类分析法对不同类型进行划分，制作出4个要素分区图；最后基于全国水土保持三级区划，利用ArcGIS软件的空间叠置功能进行水土保持区划划分，确定昌吉州水土保持区划结果[5]。

结果显示：

昌吉州水土保持四级区划包括南部中高山冻融区（Ⅱ-3-2rn-1）、南部中低山丘陵水源涵养生态保护区（Ⅱ-3-2rn-2）、南部低山丘陵土壤保持区（Ⅱ-3-2rn-3）、中部绿洲人居环境农田防护区（Ⅱ-3-2rn-4）、北部荒漠生态维护防风治沙区（Ⅱ-3-2rn-5）、北部中低山水源涵养生态维护区（Ⅱ-3-2rn-6），水土保持主导功能包括水源涵养、生态保护、人居环境、农田防护、土壤保持、防风治沙。昌吉州水土保持四级区划见表3、图1。

4分区防治布局

根据昌吉州各分区水土流失现状，结合当地需求和相关行业的水土保持工作特点，制定各分区水土流失防治布局[6]。

（1）南部中高山冻融区。该区位于南部天山顶部，海拔1800～5445m，终年积雪形成了大量现代冰川，自西向东分别为依连哈比尔尕山、天格尔山、博格达山，是昌吉州河流的主要发源地。该区以冻融侵蚀为主，因远离居民区，应全面封禁保护，减少人为干扰。

（2）南部中低山丘陵水源涵养生态保护区。该区位于南部天山中山带，海拔850～3000m，雨量充沛，水草茂盛，植被垂直发育完整。山区地势陡峭，原地貌受水流冲刷严重，沟谷纵横分布，侵蚀类型以中度水力、轻度风力和重力综合侵蚀为主。

该区存在的主要问题：一是草场过度放牧，草量大幅下降，草质逐渐变差；二是山区地势陡峭，河谷纵横发育，水力侵蚀严重；三是旅游开发、蓄水引水工程建设、矿产资源开发等生产建设项目加剧了人为水土流失。针对上述问题，该区水土流失防治布局：一是要协调好林业和牧业的关系，划清林地和牧地界线，分期分片封山育林并實施轮牧措施，结合脆弱区域草原封禁与植被恢复建设，控制草场载畜量，促进林地和草场休养生息；二是结合国家小流域治理项目，在主要侵蚀沟谷布设护岸、拦沙、沟头防护等工程，阻止沟壑向下游和两侧发展，以及溯源侵蚀发生，保护沟谷周边土壤植被不受破坏；三是提高对旅游开发、蓄水引水工程建设、矿产资源开发等生产建设项目水土保持方案的编报审查覆盖度，同时加强事中事后监管力度，促进生态修复，减少人为扰动造成的水土流失。

（3）南部低山丘陵土壤保持区。该区山势平缓，海拔500～1950m，水流冲刷作用导致沟谷纵横，沟谷两岸分布大量冲沟和阶地。每年高山区积雪和冰川融水结合中山带融雪水和中低山的降雨汇集形成了地表径流。侵蚀类型以强烈水蚀、中度风蚀为主。

该区存在的主要问题：一是过度开荒、陡坡耕种和顺坡耕种现象较为普遍，导致水土流失严重，生态环境恶化，耕地墒情和肥力下降，农作物产量降低；二是汛期河流两岸冲刷侵蚀，洪水携带泥沙淤积堵塞灌溉渠道、淹没农田，威胁下游群众生产生活安全。针对上述问题，该区水土流失防治布局：一是加大坡度25°以上较陡耕地退耕还林还草力度，在坡度10°～25°坡耕地范围内实施坡改梯，实现植被建设与恢复和保土保墒、增产增收；二是对可能危害群众生产生活安全的行洪沟道实施坡面、沟道综合治理，通过布设拦沙、蓄水、引水、提水及护坡保土等工程措施和种植水土保持林等，保护沟道两岸群众的生命和财产安全。

（4）中部绿洲人居环境农田防护区。该区位于河流冲洪积倾斜平原和细土平原区，地势东南高、西北低，海拔400～1300m。在河流出山口的冲洪积扇面上，冲蚀作用强烈，常形成冲沟，深度可达2～10m，其他冲积平原地势平坦，常以羽状、枝状等冲沟形式出现，深度可达3～5m。该区是新疆重要的石油生产、化工能源基地，也是农、林、牧业聚集区，属人类生产生活的核心区域，在沿着河流走向具备灌溉条件的地区形成了众多绿洲。由于降雨和融雪形成径流有限，且绝大部分被用于绿洲内群众生产生活，因此极少有河川径流能够补给到北部沙漠地区。该区侵蚀类型以中度风蚀、轻度水蚀为主。

该区存在的主要问题：一是绿洲边缘农田防护林网布设不全面，已实施的防护林密度不高，基本农田经常受到风沙破坏；二是矿产等能源开发、城镇建设等生产建设活动造成的人为水土流失严重；三是城郊小流域村镇居民生产生活环境较差。针对上述问题，该区水土流失防治布局：一是继续加大绿洲边缘农田防护林网建设，选择耐干旱、耐瘠薄、耐风沙的树草种，防风固沙，改善局部小气候，保护农田安全。二是对能源集中开发区编制水土保持区域评估报告；在城镇建设等生产建设项目施工过程中减少取、弃土，拓展土石方综合利用渠道，提高利用率；结合遥感监管等手段加强各类生产建设项目水土保持方案的编报和审查，同时加大事中事后监督检查和验后核查力度，减少人为水土流失。三是进一步推进城郊型清洁小流域建设，美化村镇人居环境，集中收集处理生产生活垃圾，实施旱厕改造、污水集中处理排放等措施。

（5）北部荒漠生态维护防风治沙区。该区主要是古尔班通古特大沙漠和将军戈壁所在区域，其中：沙漠区海拔280～850m，地表多为固定或半固定沙丘，区内以低覆盖度梭梭和红柳为主，属沙漠灌木林，受樵采、放牧等活动影响破坏严重，沙漠不断南移，侵占绿洲，威胁群众生命财产安全[7]；将军戈壁海拔650～1100m，地表覆盖以岩石、卵石为主，夏季干燥炎热、冬季寒冷多大风，土壤类型包括灰棕色荒漠土、风沙土、砾石土等，植被多为旱生植物，种类稀少，仅有梭梭、麻黄、沙拐枣等，有部分小型牲畜将该区作为冬季草场或过渡牧场。该区侵蚀类型以强烈风蚀为主。

该区存在的主要问题：一是牧草场缺少水源，草质较差，过度放牧导致植被进一步破坏，荒漠化程度加剧；二是牧民生活燃料匮乏，砍伐荒漠植被的情况时有发生；三是煤炭等矿产资源开发造成新增人为水土流失严重。针对上述问题，该区水土流失防治布局：一是严格控制过度放牧，对草场进行轮封轮牧，促进草场自我修复；二是分期分片封禁保护胡杨林、梭梭林等荒漠植被，加大处罚力度，严禁乱砍滥伐；三是拓宽牧民生活燃料渠道，扩大太阳能、风能、电能等使用范围；四是对煤炭集中开发区加强规划和治理，减少人为水土流失。

（6）北部中低山水源涵养生态维护区。该区主要是昌吉州东北区域的山地和丘陵，海拔700～3000m，由北塔山、大小哈甫提克山及科克森山等组成。地表多为风化、半风化岩石覆盖，降雨稀少，植被覆盖率低，以低矮旱生荒漠植物为主。作为木垒哈萨克自治县的牧区冬草场，该区水源条件较差，草场利用率较低。该区侵蚀类型以中度风蚀、中度水蚀为主。

该区存在的主要问题：一是生态环境恶劣，降雨稀少，草场质量差，水源无保障，草场利用率低，牲畜抗灾能力弱，易受大风和严寒天气侵袭；二是矿产等资源开发造成植被破坏，人为水土流失严重。针对上述问题，该区水土流失防治布局：一是以预防保护为主，采取分期、分片封山育林育草，禁止过度放牧；二是加强煤矿开发活动监督检查和验后核查管理，加大生态治理和修复力度，同时结合封禁保护等措施促进荒漠植被自我修复。

5结论

在全国和新疆维吾尔自治区水土保持规划的基础上，结合昌吉州水土流失特点，基于全国水土保持三级区划，利用ArcGIS软件的空间叠置功能划定了昌吉州水土保持四级区划，具体包括南部中高山冻融区（Ⅱ-3-2rn-1）、南部中低山丘陵水源涵养生态保护区（Ⅱ-3-2rn-2）、南部低山丘陵土壤保持区（Ⅱ-3-2rn-3）、中部绿洲人居环境农田防护区（Ⅱ-3-2rn-4）、北部荒漠生态维护防风治沙区（Ⅱ-3-2rn-5）、北部中低山水源涵养生态维护区（Ⅱ-3-2rn-6），水土保持主导功能包括水源涵养、生态保护、人居环境、农田防护、土壤保持、防风治沙。

在划定四级区划的基础上，提出各分区水土流失防治布局，其中：南部中高山冻融区以封禁保护为主；南部中低山丘陵水源涵养生态保护区实施退耕还林还草和轮牧制度，分期分片封山育林、封禁草原，对主要沟谷实施护岸、拦沙等工程；南部低山丘陵土壤保持区实施退耕还林还草及坡改梯等措施，对山洪溝道实施小流域治理，种植水土保持林；中部绿洲人居环境农田防护区建设农田防护林网，种植耐旱植被防风固沙，控制城镇建设、能源开发等造成的人为水土流失，推进城郊型清洁小流域建设；北部荒漠生态维护防风治沙区对草场进行封禁保护，分期分片封禁保护荒漠植被，对煤炭开发区加强生态修复力度，减少人为水土流失；北部中低山水源涵养生态维护区采取分期、分片封山育林育草，以草定畜，同时结合封禁保护等措施，促进荒漠植被自我修复。

[参考文献]

[1]中华人民共和国水利部.水土保持规划编制规范：SL335—2014[S].北京：中国水利水电出版社，2014：7-31．

[2]王治国，王春红.对我国水土保持区划与规划中若干问题的认识[J].中国水土保持科学，2007，5（1）：105-109．

[3]余作煌.浅谈新时期福建省尤溪县水土保持监督管理工作思路[J].亚热带水土保持，2018，30（2）：68-70.

[4]张超.水土保持区划及其系统架构研究：以山西省为例[D].北京：北京林业大学，2008：40-42．

[5]黄俊文，顾小华，杨学智，等.新时代云南省红河州水土保持规划布局探讨[J].人民长江，2018，49（21）：32-35.

[6]张利超.江西省水土保持区划及防治布局研究[J].中国水土保持，2016（2）：36-41．

[7]江凌.城市化进程下的昌吉绿洲生态系统稳定性影响研究[D].乌鲁木齐：新疆大学，2005：17-19.

［作者简介］吕文星（1985—），男，辽宁盖县人，高级工程师，博士，主要从事水土流失治理研究。［收稿日期］2022-05-25

（责任编辑李杨杨）

［基金项目］第二次青藏高原综合科学考察研究（2019QZKK0203-05）