田園盛，張 平，賈利紅，楊翔惟，羅 珂

(黃河水利委員會(huì) 晉陜蒙接壤地區(qū)水土保持監(jiān)督局，陜西 榆林 719000)

晉陜蒙接壤地區(qū)位于黃河中上游的山西省、陜西省和內(nèi)蒙古自治區(qū)接壤地帶，土地總面積5.4萬km2，涉及3省(區(qū))5市14縣(旗、區(qū)、市)。區(qū)內(nèi)主要為黃土丘陵溝壑區(qū)、風(fēng)沙區(qū)、土石山區(qū)、沖積平原區(qū)和干旱草原區(qū)等五大地貌類型，氣候干旱、少雨多風(fēng)，多年平均降水量310～490 mm，植被稀少，生態(tài)環(huán)境脆弱，水土流失嚴(yán)重，水旱、風(fēng)沙、霜凍等自然災(zāi)害頻繁。晉陜蒙接壤地區(qū)是黃河粗泥沙集中來源區(qū)的主要區(qū)域，毛烏素沙地、庫(kù)布齊沙漠分布在準(zhǔn)格爾旗、達(dá)拉特旗、榆陽(yáng)區(qū)、神木市等區(qū)域，同時(shí)該區(qū)域作為我國(guó)重要能源基地，各類礦產(chǎn)資源開發(fā)活動(dòng)較多，使得生態(tài)環(huán)境治理及水土流失防治壓力不斷增大。

晉陜蒙接壤地區(qū)作為黃河多沙粗沙重點(diǎn)治理區(qū)的核心區(qū)域和重要能源基地，國(guó)家高度重視其人為水土流失治理工作。1989年由國(guó)家計(jì)委(今國(guó)家發(fā)改委)、水利部、三省(區(qū))計(jì)委(今發(fā)改委)和水土保持部門組成晉陜蒙接壤地區(qū)水土保持工作協(xié)調(diào)小組，協(xié)調(diào)接壤地區(qū)貫徹執(zhí)行《開發(fā)建設(shè)晉陜蒙接壤地區(qū)水土保持規(guī)定》。該小組的成立提升了晉陜蒙接壤地區(qū)水土保持監(jiān)管能力，使人為水土流失得到了遏制，監(jiān)管成效顯著。1998年，水利部開始在晉陜蒙砒砂巖區(qū)實(shí)施沙棘減沙項(xiàng)目，先后實(shí)施了沙棘生態(tài)工程、窟野河流域沙棘生態(tài)減沙工程、十大孔兌沙棘生態(tài)減沙工程等，治沙成效顯著，使生態(tài)環(huán)境明顯改善。近年來，晉陜蒙接壤地區(qū)堅(jiān)持“綠水青山就是金山銀山”理念，以保護(hù)黃河流域生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)高質(zhì)量發(fā)展為己任，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)注重區(qū)域生態(tài)建設(shè)，促進(jìn)生態(tài)和經(jīng)濟(jì)融合發(fā)展，推進(jìn)晉陜蒙接壤地區(qū)水土保持高質(zhì)量發(fā)展。

多年來，晉陜蒙接壤地區(qū)生態(tài)環(huán)境治理與水土流失防治工作取得了顯著成效，實(shí)現(xiàn)了水土流失面積、強(qiáng)度雙下降。本研究基于土地利用、歸一化植被指數(shù)(NDVI)、水土流失等數(shù)據(jù)，定量分析晉陜蒙接壤地區(qū)1990—2020年生態(tài)環(huán)境及水土流失的變化，旨在為該地區(qū)生態(tài)保護(hù)與高質(zhì)量發(fā)展提供參考。

1 數(shù)據(jù)來源

基于1990—2020年30 m分辨率的土地利用遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析晉陜蒙接壤地區(qū)30年間不同土地利用類型的變化情況及各地類間的轉(zhuǎn)移情況；通過GEE云平臺(tái)計(jì)算歸一化植被指數(shù)(NDVI)，分析晉陜蒙接壤地區(qū)植被蓋度變化情況；對(duì)比1999、2020年晉陜蒙接壤地區(qū)水土流失數(shù)據(jù)，分析該區(qū)域土壤侵蝕面積及強(qiáng)度的變化。

1.1 土地利用數(shù)據(jù)

土地利用數(shù)據(jù)來源于中國(guó)科學(xué)院30 m分辨率的土地利用遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，包含1990、1995、2000、2005、2010、2015、2020年7期數(shù)據(jù)。主要是采用Landsat-MSS、Landsat-TM/ETM、Landsat 8遙感影像數(shù)據(jù)，按耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地、其他用地等分類提取，經(jīng)過影像融合、幾何校正、圖像增強(qiáng)與拼接處理后，采取人機(jī)交互目視解譯方法獲取需要的數(shù)據(jù)。

1.2 歸一化植被指數(shù)(NDVI)

基于GEE云平臺(tái)，利用30 m的Landsat-TM/ETM影像數(shù)據(jù)，計(jì)算生成1990—2020年逐年30 m分辨率的歸一化植被指數(shù)(NDVI)。此處取每5年均值。

1.3 水土流失數(shù)據(jù)

1999年土壤侵蝕數(shù)據(jù)來源于黃河流域水土保持遙感普查成果，采用三因子(土地利用、植被覆蓋、坡度)計(jì)算水土流失面積；2020年土壤侵蝕數(shù)據(jù)來源于全國(guó)水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)成果，水力侵蝕采用中國(guó)土壤流失方程(CLSE模型)，風(fēng)力侵蝕分別采用耕地、草(灌)地、沙地(漠)侵蝕模型計(jì)算。研究區(qū)屬水蝕風(fēng)蝕交錯(cuò)區(qū)，土壤侵蝕計(jì)算時(shí)，比較每個(gè)柵格的水力侵蝕和風(fēng)力侵蝕強(qiáng)度，僅保留強(qiáng)度高的侵蝕類型。

2 生態(tài)環(huán)境及水土流失變化

2.1 土地利用變化

晉陜蒙接壤地區(qū)1990—2020年土地利用情況，見圖1。由圖1和計(jì)算可知，30年間耕地面積逐年減少，減少比例達(dá)7.16%；林地面積呈波動(dòng)狀態(tài)，但總體上未發(fā)生明顯變化；草地面積呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，其中1990年最小、2010年最大；水域面積基本保持穩(wěn)定；建設(shè)用地面積呈逐年增加的趨勢(shì)，特別是在2005年后增加迅速，30年間增加了222.85%；其他用地面積整體上呈下降趨勢(shì)，30年間減少了18.87%。

圖1 晉陜蒙接壤地區(qū)1990—2020年土地利用情況

晉陜蒙接壤地區(qū)1990、2020年土地利用轉(zhuǎn)移矩陣，見表1。由表1可知，與1990年相比，2020年耕地減少992.28 km2，耕地主要轉(zhuǎn)出至草地、建設(shè)用地、林地，其中轉(zhuǎn)移至草地1 416.38 km2，約占1990年耕地總面積的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轉(zhuǎn)進(jìn)，其中其他用地轉(zhuǎn)入1 746.48 km2，約占1990年草地總面積的6.75%；水域減少26.07 km2；建設(shè)用地增加1 550.46 km2，主要由草地、耕地和其他用地轉(zhuǎn)入，其中草地轉(zhuǎn)入839.53 km2，是1990年建設(shè)用地面積的1.21倍；其他用地減少1 634.94 km2，其他用地主要轉(zhuǎn)移到草地、建設(shè)用地、耕地。

表1 晉陜蒙接壤地區(qū)1990、2020年土地利用轉(zhuǎn)移矩陣 km2

2.2 NDVI變化

1990—1995、1996—2000、2001—2005、2006—2010、2011—2015、2016—2020年NDVI均值分別為0.126、0.155、0.159、0.189、0.231、0.266。相比于1990—1995年，2016—2020年整個(gè)晉陜蒙接壤地區(qū)的NDVI均值增加了1.11倍。1990—2020年晉陜蒙接壤地區(qū)NDVI值呈上升趨勢(shì)。

1990—2020年晉陜蒙接壤地區(qū)14縣(旗、市、區(qū))5年平均NDVI值見圖2。由圖2知，托克托縣NDVI5年均值增長(zhǎng)最少，2016—2020年為1990—1995年的1.68倍；神木市增長(zhǎng)最多，2016—2020年為1990—1995年的2.36倍。1990—2020年NDVI最大5年均值均在興縣，NDVI最小5年均值除1996—2000年在其他地區(qū)外其他年份均在達(dá)拉特旗，這是因?yàn)榕d縣東部為黑茶山森林公園，相較于其他地區(qū)植被覆蓋率較高，庫(kù)布齊沙漠橫貫達(dá)拉特旗，該地區(qū)植被覆蓋率較低。

圖2 1990—2020年晉陜蒙接壤地區(qū)14縣(市、區(qū)、旗)NDVI 5年均值

2.3 水土流失變化

2020年晉陜蒙接壤地區(qū)水土流失面積為24 454.87 km2，占土地總面積的45.29%，其中：輕度侵蝕面積為12 891.58 km2，占水土流失總面積的52.72%；中度、強(qiáng)烈、極強(qiáng)烈、劇烈侵蝕面積分別為6 308.68、2 752.59、2 063.38、438.64 km2，分別占水土流失總面積的25.80%、11.26%、8.44%、1.79%。

相比于1999年，2020年晉陜蒙接壤地區(qū)實(shí)現(xiàn)了水土流失面積、強(qiáng)度雙下降(見圖3)。2020年水土流失面積相比1999年減少了21 882.85 km2，減幅達(dá)到47.22%；輕度侵蝕面積增加6 336.77 km2，增幅為96.67%；中度、強(qiáng)烈、極強(qiáng)烈、劇烈侵蝕面積分別減少986.72、9 294.92、7 422.79、10 515.19 km2，減幅分別為13.53%、77.15%、78.25%、96.00%。

圖3 1999、2020年晉陜蒙接壤地區(qū)土壤侵蝕情況

3 取得成效

1990—2020年，晉陜蒙接壤地區(qū)不斷加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境治理力度，成效顯著，特別是毛烏素沙地、庫(kù)布齊沙漠生態(tài)治理取得舉世矚目的成效，毛烏素沙地有80%的區(qū)域變?yōu)榫G洲，庫(kù)布齊沙漠截至2020年底，已綠化沙漠6 000多km2，約占其總面積的1/3。

國(guó)家土地利用政策對(duì)該地區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)有顯著的影響。2000年3月，經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)，退耕還林試點(diǎn)在中西部地區(qū)17個(gè)省(區(qū)、市)和新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)的188個(gè)縣(市、區(qū)、旗)正式展開。隨著退耕還林還草等國(guó)家政策的實(shí)施，該地區(qū)水土流失嚴(yán)重及產(chǎn)量低而不穩(wěn)的坡耕地和沙化耕地退出耕種，采取了植樹、種草及自然恢復(fù)等治理措施。在退耕還林還草政策實(shí)施的過程中，晉陜蒙接壤地區(qū)坡耕地改造、高質(zhì)量基本農(nóng)田建設(shè)、坡改梯等項(xiàng)目也在同步實(shí)施，在保證生態(tài)環(huán)境治理的同時(shí)，糧食安全也得到兼顧。30年間，植樹造林、退耕還林還草、天然林保護(hù)、三北防護(hù)林等工程在晉陜蒙接壤地區(qū)持續(xù)實(shí)施。根據(jù)2020年全國(guó)分縣水土保持統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，截至2020年晉陜蒙接壤地區(qū)造林、種草、封育面積分別為1 154.1、40.2、3 587.7 km2，各種生物措施的實(shí)施使該地區(qū)植被覆蓋率不斷提高。同時(shí)，生態(tài)文明思想不斷深入人心，人民的環(huán)境保護(hù)意識(shí)不斷增強(qiáng)，也是植被覆蓋率不斷提升的關(guān)鍵。

曹夏雨等[1]對(duì)比晉陜蒙接壤地區(qū)1999年與2020年的水土流失強(qiáng)度等級(jí)，發(fā)現(xiàn)等級(jí)之間的變化以下降為主，近3/4的水土流失面積等級(jí)降低。據(jù)遙感解譯及2020年全國(guó)分縣水土保持統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，截至2020年晉陜蒙接壤地區(qū)工程措施中修建梯田1 027.82 km2、淤地壩16 399座。淤地壩、梯田建設(shè)等工程措施的實(shí)施，有效減少了該地區(qū)坡面及溝道侵蝕的發(fā)生，水土流失得到了有效治理。