1985—2015年臨朐縣水土流失動態變化研究

田增剛，王明剛，劉峰峰，杜文貞，黃延軍

(1.山東省水利科學研究院，山東 濟南 250013； 2.臨朐縣水利局，山東 臨朐262600；3.日照市眾川水利工程咨詢有限公司，山東 日照 276800)

我國是世界上水土流失最嚴重的國家之一。據1985、2000年全國水土流失普查數據，當時全國水土流失面積(不包括凍融侵蝕面積)分別為367.03萬、356.92萬km2[1]。2011年第一次全國水利普查水土保持情況公報顯示，全國土壤侵蝕面積為294.91萬km2。對比多期水土流失普查結果可以發現，經過多年連續綜合治理，我國水土流失呈現出面積大幅減少、強度等級下降、治理成效顯著的特點，但整體來看水土流失防治任務依然十分艱巨，迫切需要加強水土流失治理的監測、評價等相關工作。

我國區域水土流失綜合治理動態監測評價常以多期普查數據、公報數據進行加減比較來闡釋水土流失消長情況，在最新土壤侵蝕資料獲取方面則多借助RS和GIS手段，采用美國通用土壤流失方程(USLE)[2-3]、修正通用土壤流失方程(RUSLE)[4-5]、中國土壤流失方程(CSLE)[6-7]，以及以北京、重慶等為代表的地方模型[8-9]進行土壤侵蝕定量估算和動態格局分析。模型法的特點是參數多、精度高，但同時也存在參數取值難度大、技術要求高的問題。相較之下，縣級部門在缺乏足夠經費和技術支持的條件下，通過歷史數據挖掘，結合國家或上級部門提供的最新普查數據進行縣域水土流失動態評價不失為一種捷徑，尤其適用于當前編制縣級水土保持規劃，開展水土流失消長評價、需求分析，以及開展地方政府水土保持目標責任制考核[10]等。新疆曾在省級層面利用歷次普查數據開展了有借鑒意義的水土流失現狀及消長情況初步評價[11-12]，但在縣級層面開展類似研究的報道尚不多見。本研究根據山東省臨朐縣1985—2015年水土流失普查或調查資料，通過水土流失嚴重指數和水土流失面積消長率兩個指標，分析水土流失“質”和“量”的動態變化。

1 研究區概況

臨朐縣地處山東省濰坊市西南部、魯中泰沂山區的沂山北麓，是山東沂蒙山革命老區縣，地理坐標118°14′～118°49′E、36°04′～36°37′N，總面積1 831.23 km2，其中山丘區面積占87%，地勢南高北低，呈扇形向北、東北方向展開；屬暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候區，多年平均氣溫12.4 ℃，多年平均風速2.6 m/s，多年平均降水量695.1 mm；土壤以棕壤和褐土為主；受地形、降雨等多重因子影響，全縣水土流失較為嚴重。

臨朐縣在國家水土保持區劃中屬于Ⅲ北方土石山區(北方山地丘陵區)—Ⅲ-4泰沂及膠東山地丘陵區—Ⅲ-4-2t魯中南低山丘陵土壤保持區，屬沂蒙山泰山國家級水土流失重點治理區。自20世紀80年代開始，臨朐縣陸續被列入省重點治理項目縣(1988—1993年)、以工代賑水保項目縣(1992—1994年)、中央預算專項資金治理縣(1998—2000年)，2008年起至今被列入革命老區國家水土保持重點建設工程實施重點治理，2012年被列入全國坡耕地水土流失綜合治理試點縣。臨朐縣先后榮獲“全國‘十百千’示范小流域”“全國水土保持先進縣”“全省水土保持先進縣”“全國水土保持生態環境建設示范縣”“全國水土保持生態環境監督管理規范縣”等稱號，臨朐縣人民創造的“人民自有回天力，青石板上創奇跡”被傳為佳話。

2 研究方法和數據來源

2.1 研究方法

2.1.1 水土流失嚴重指數

水土流失嚴重指數是指某區域單位水土流失面積上的平均水土流失強度[13]。該指標既能全面反映該區域的水土流失面積，又能區別反映不同強度流失的影響程度或貢獻程度，其侵蝕學意義是用平均水土流失強度反映一個區域的水土流失嚴重性，是考察某區域水土流失“質”的重要指標，用某區域各級侵蝕強度面積的加權平均數表示，其表達式為

(1)

式中：I為水土流失嚴重指數；Mi為第i級侵蝕強度的權重，以《土壤侵蝕分類分級標準》(SL 190—2007)中各級侵蝕模數的中值為基礎(約為模數的1/1 000)，采用等比數列，微度侵蝕模數一般低于當地土壤容許流失量，故認為其無影響，其權重取0，輕度、中度、強烈、極強烈、劇烈侵蝕等級的權重分別對應為1.5、3、6、12、24；Ai為第i級侵蝕強度的面積，km2；i為水土流失強度等級，其取值為1～6的整數，分別對應微度、輕度、中度、強烈、極強烈、劇烈侵蝕等級；A為各級侵蝕強度水土流失面積的總和，km2。

水土流失嚴重指數按[0～0.5)、[0.5～1)、[1～3)、[3～24]分級，分別定義為不嚴重、微度嚴重、輕度嚴重和強度嚴重。當一個區域的水土流失嚴重等級在輕度嚴重以上時(I≥1)，確定為水土流失嚴重區。

2.1.2 水土流失面積消長率

水土流失面積消長率是為滿足地方政府水土保持目標考核的需要，基于加強綜合治理和預防人為水土流失正負雙向激勵機制，經過深入調查和廣泛討論而創建的一項考核指標[10]，是指某一時段某一行政區域內水土流失治理面積與人為水土流失增加面積的差值占其行政區面積的比例，是考察某區域水土流失治理“量”的重要指標，其表達式為

(2)

式中：X為水土流失面積消長率，%，X為正值時表明該地區水土流失面積凈減少，為負值時表明該地區水土流失面積凈增加；Szl為某時段內水土流失治理面積，km2；Srw為某時段內生產建設活動人為水土流失增加面積，km2；Sxz為該地區行政區面積，km2。

由于一段時間內生產建設活動造成的人為水土流失面積變化數據往往難以考證，為定量評價一個地區長時間的水土流失消長趨勢，參考式(2)并進行適當改進，將公式中的分子改作評價期末與評價期初的水土流失面積差值，同時在分母中增加評價期末與評價期初的時間差值，用于表征某時段內年均水土流失面積消長率。年均水土流失面積消長率的計算公式為

(3)

2.2 數據來源

臨朐縣1985、1999年水土流失數據為全國統一部署開展的水土流失普查數據，來源于《臨朐縣志(1988—2000)》[14]，2010、2015年水土流失數據分別來源于山東省水土保持規劃、臨朐縣水土保持規劃，獲取方法為基于通用土壤流失方程(USLE)的遙感調查。4個時段的土壤侵蝕分級標準相同。

3 結果與分析

3.1 水土流失嚴重指數及動態變化

根據臨朐縣1985、1999、2010、2015年水土流失調查資料，利用公式(1)計算水土流失嚴重指數，結果見表1。

表1 臨朐縣1985—2015年水土流失嚴重指數

(1)臨朐縣1985—2015年水土流失嚴重指數總體大幅降低，由1985年的3.29降至2015年的1.65，降幅約為50%，特別是前14年(1985—1999年)基本奠定了現有的水土流失治理格局，水土流失嚴重程度明顯減輕。這得益于臨朐縣在各級黨委、政府領導下立足縣域實際，在20世紀80年代開展了以徹底完善山區林果基地、道路、荒山綠化及相應水利配套為主要內容的“三徹底一配套”達標活動，形成“國家引導、配套投入、民辦公助、滾動開發”“國家投入為導向、農民投入為主體”的多渠道、多層次、多元化投入機制，并深入開展拍賣、租賃、承包、股份制等形式增加社會投入，形成了全民搞水土保持治理開發的良好氛圍。

(2)1999—2010年水土流失嚴重指數存在短期反彈，由1999年的1.76升至2010年的2.67，升幅為51.7%。研究分析，經過前14年的大規模治理，縣域水土流失惡化狀態得到明顯好轉，但后期治理步伐變緩。據統計，1999—2010年全縣水土流失治理面積累計達306 km2，年均治理27.8 km2，僅是之前年均治理面積78.9 km2的35%，取消“兩工”帶來的投工投勞難度加大，在一定程度上制約了治理投入。另外，水土保持工程是普惠公益性質，長期以來缺乏專項管護資金，存在有建無管、重建輕管現象，加之年久失修、自然折舊，原有治理成果的水土保持功能削弱，水土流失出現反復，水土流失嚴重程度略有加劇。

(3)整體來看，臨朐縣屬于水土流失嚴重地區的縣情仍未改變。分析1985—2015年臨朐縣水土流失嚴重指數變化趨勢，1985年的水土流失嚴重指數為3.29，屬于強度嚴重等級，雖然近年來水土流失嚴重指數大幅下降，但2015年其數值仍大于1，仍處于輕度嚴重以上等級，故縣域水土流失狀況依然嚴峻。

3.2 水土流失面積消長率及動態變化

根據臨朐縣1985、1999、2010、2015年全縣水土流失普查或調查資料，利用公式(3)計算年均水土流失面積消長率，詳見表2。

表2 臨朐縣1985—2015年年均水土流失面積消長率

(1)臨朐縣1985—2015年年均水土流失面積消長率為1.30%，4個評價期年均水土流失面積消長率數值呈現正—負—正的變化態勢，其中前14年年均消長率達到2.74%，是這30年平均水平的2倍多，以輕度—中度侵蝕面積減少最多，占同期減少量的68%。該時段水土流失治理需求大，治理難度相對較低，是水土流失治理成效集中顯現期，也是水土流失嚴重指數大幅降低的主要時段。1985—2015年水土流失減少面積同樣集中在輕度—中度侵蝕區，占同期水土流失面積減少量的70%。

(2)1999—2010年的年均水土流失面積消長率呈現負增長，表征該時段水土流失治理速度不及水土流失增加速度，水土流失面積不減反增，水土流失嚴重指數也隨之反彈。

(3)1985—2015年臨朐縣水土流失減少部分正逐步由輕度—中度侵蝕為主向中度—強烈侵蝕轉移，尤其在2010—2015年表現最為明顯，表明水土保持綜合治理進入攻堅期，開始“啃硬骨頭”，治理難度相應增大，這與水土流失消長率較低的情況是相符的。

(4)較低水平的水土流失面積消長率不能滿足現狀水土流失治理的迫切需求。根據2015年遙感調查數據，縣域現存輕度以上水土流失面積709.13 km2，按照當前1.2%～1.3%的消長率估算，水土流失治理仍任重道遠。

4 結論和啟示

4.1 結 論

(1)對臨朐縣1985—2015年土壤侵蝕數據進行分析，結果表明水土流失嚴重指數大幅降低，但屬水土流失嚴重縣的縣情并未改變；水土流失面積消長率變化趨勢總體向好，但較低的消長率水平不能滿足當前水土流失治理的迫切需求，應對水土流失治理的長期性和艱巨性給予足夠重視，進一步加大投資力度，促進涉農領域項目整合，形成治理合力。

(2)1999—2010年的年均水土流失嚴重指數存在短期反彈，水土流失面積消長率出現負增長，表明水土流失治理不是一勞永逸的，應對水土流失的反復性和頑固性加強認識，進一步提高治理標準，落實管護，保護治理成果，保障水土保持措施效益可持續發揮。

4.2 啟 示

(1)本研究中采用的水土流失面積消長率分析，使用的是某相鄰時段內的水土流失面積凈變化值，未能體現采取水土保持治理措施達標治理后，其水土保持功能又隨時間流逝出現削弱，或者采取治理措施后僅實現土壤侵蝕強度降低等類似復雜過程，這可能是水土流失面積消長率數值較低的主要原因。

(2)隨著北方土石山區、南方紅壤丘陵區、巖溶地區、黑土區等區域性水土流失綜合防治技術標準的不斷制定和頒布，其土壤侵蝕分級標準閾值較《土壤侵蝕分類分級標準》(SL 190—2007)有所變化，當新分類標準調查的侵蝕數據與歷史侵蝕數據資料配合使用時，應校正到同一分級尺度，確保數據的可比性。

(致謝：文中應用的2010、2015年侵蝕數據分別來自山東省水土保持規劃項目和臨朐縣水土保持規劃項目，在此謹向上述項目組成員表示謝意。)