周 宁,孙和强,李 超,刘凤飞,史彦林,张 凯,樊 华

(1.黑龙江省水利科学研究院,黑龙江 哈尔滨 150070; 2.黑龙江省水利学会,黑龙江 哈尔滨 150070;3.黑龙江省水土保持重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150070)

黑龙江省自2011年第一次水利普查、2012年水土保持专项成果发布后,至2017年一直保持静态管理。自2018年起,黑龙江省水利厅按照水利部安排部署,根据《黑龙江省水土保持规划(2015—2030年)》《黑龙江省水土流失动态监测规划(2018—2022年)》,开展了水土流失动态监测工作,并通过黑龙江省水土保持公报,及时公告省域年度水土流失面积和强度变化状况,为统筹推进全省水土流失综合防治工作提供了动态数据支撑。基于以上成果数据,分析2011—2021年全省及各行政区、三级水土保持分区土壤侵蚀及水土保持率变化情况,以期为全省水土保持科学决策、精准监管提供科学依据。

1 数据来源

从2012年水土保持专项成果、2018—2021年历年黑龙江省水土保持公报中,选取2011年、2018—2021年黑龙江省128个县(市、区)的水力、风力侵蚀数据。

2 统计指标

水土保持率[1]是反映水土保持总体状况的宏观管理指标,是水土流失预防治理成效和自然禀赋水土保持功能在空间尺度上的综合体现。将区域内土壤侵蚀强度轻度以下的非水土流失面积与区域总面积的比值作为水土保持率。黑龙江省水土保持区划涉及8个三级区,分别为大兴安岭山地水源涵养生态维护区、小兴安岭山地丘陵生态维护保土区、三江兴凯平原生态维护农田防护区、东南部山地水源涵养减灾区、东南部山地丘陵水质维护保土区、中部漫川漫岗土壤保持区、西部平原防沙农田防护区和西部低山丘陵土壤保持区。黑龙江省水力侵蚀覆盖全省128个县(市、区),风力侵蚀主要涉及齐齐哈尔、大庆2个市的18个县(区),水力与风力侵蚀面积比约为9∶1,并呈年际小幅波动,因此本研究主要分析水力侵蚀引起的水土流失变化特征,若有其他侵蚀方式,会指明。将研究期2011—2021年变化定义为总体变化,将研究期2018—2021年变化定义为动态变化。

3 结果与分析

3.1 全省及各行政区土壤侵蚀变化

3.1.1 总体变化

1)2011—2021年黑龙江省土壤侵蚀强度及面积见表1,期间黑龙江省水土流失面积减少8 787.81 km2,减幅达10.72%,其中轻度侵蚀面积增加20 046.06 km2,增幅达49.55%,其余侵蚀面积均减少,且减幅均达63.00%以上。可见,多年来黑龙江省水土流失状况总体上得到改善,土壤侵蚀已实现由高强度向低强度的转变,并形成了以轻度侵蚀为主的水土流失格局。

表1 2011—2021年黑龙江省土壤侵蚀强度及面积

2)2011—2021年风力侵蚀面积年际变化见表2,期间风力侵蚀面积减少695.03 km2,减幅达8.00%,风力侵蚀面积线性递减趋势明显(R2=0.96);2018—2021年,风力侵蚀面积减少403.39 km2,减幅达4.80%。

表2 2011—2021年风力侵蚀面积年际变化

3.1.2 动态变化

1)表1表明:2018—2021年,全省轻度侵蚀面积先增大后减小,其占水土流失总面积的比例呈线性增大(R2=0.84),中度、强烈、极强烈和剧烈侵蚀面积均逐年减小,其占水土流失总面积的比例呈线性减小(R2分别为0.95、0.82、0.78和0.79)。

2)2018—2021年黑龙江省各行政区水土流失面积占全省水土流失面积的比例见表3,期间大庆、牡丹江、七台河、鹤岗和大兴安岭等5个市(地区)水土流失面积占全省水土流失面积的比例总体呈下降趋势,鸡西市总体无变化,其他7个市总体呈上升趋势;各年黑河市占比均最大、大兴安岭地区占比均最小;总体上,全省水土流失集中分布在黑河、齐齐哈尔、哈尔滨、大庆、牡丹江和绥化6个市,其水土流失面积之和各年均占全省水土流失面积的80%以上,分别为80.83%、80.88%、80.92%、80.90%。

表3 2018—2021年黑龙江省各行政区水土流失面积占全省水土流失面积的比例

3.2 各水土保持分区土壤侵蚀变化

3.2.1 总体变化

2011—2021年黑龙江省各水土保持分区土壤侵蚀强度及面积,见表4。由表4可知:①2021年较2011年,除了西部平原防沙农田防护区各级侵蚀强度面积均减少,其他7个分区轻度侵蚀面积均增加,中度及其以上侵蚀强度面积均减少。②2011、2021年各分区水土流失面积占全省水土流失面积的比例中,中部漫川漫岗土壤保持区占比均最大,分别为48.83%和49.80%,与其他7个分区占比之和相当;大兴安岭山地水源涵养生态维护区占比均最小,分别为0.17%和0.39%。③各分区水土流失面积占全省水土流失面积的比例中,中部漫川漫岗土壤保持区、西部低山丘陵土壤保持区、东南部山地水源涵养减灾区和大兴安岭山地水源涵养生态维护区占比均增加,其他4个分区占比均减少。

表4 2011—2021年黑龙江省各水土保持分区土壤侵蚀强度及面积

3.2.2 动态变化

由表4知:2018—2021年,各分区水土流失面积占全省水土流失面积比例的排序维持不变,仍是中部漫川漫岗土壤保持区占比最大、大兴安岭山地水源涵养生态维护区占比最小。轻度侵蚀面积除大兴安岭山地水源涵养生态维护区、东南部山地丘陵水质维护保土区、东南部山地水源涵养减灾区是增加的外,其余5个分区均稍有下降;其余强度侵蚀面积整体呈下降趋势。

3.3 各行政区水土保持率变化

3.3.1 总体变化

2011—2021年黑龙江省各行政区水土保持率变化见表5,期间黑龙江省水土保持率增长1.99个百分点,13个市(地区)中6个市水土保持率增长量超过全省水平,其中双鸭山市增长量最大,为3.90个百分点;鸡西、七台河和大兴安岭3个市(地区)水土保持率出现负增长,其中七台河市负增长量最大,为4.11个百分点。

表5 2011—2021年黑龙江省各行政区水土保持率变化

3.3.2 动态变化

表5表明:2018—2021年,鸡西、鹤岗、伊春、佳木斯和大兴安岭5个市(地区)历年水土保持率均高于全省水平,大庆市水土保持率历年均为全省最低;13个市(地区)中大庆市水土保持率增长量最大,为1.77个百分点,大兴安岭地区增长量最小,为0.05个百分点;黑龙江省水土保持率呈显著线性增长(R2=0.99),全省水土保持率年均增长量为0.18个百分点。

3.4 各水土保持分区水土保持率变化

3.4.1 总体变化

2011—2021年各水土保持分区水土保持率见表6,期间除大兴安岭山地水源涵养生态维护区水土保持率下降0.33个百分点外,其他7个分区水土保持率均有增长,其中西部平原防沙农田防护区增长最快,为4.03个百分点,西部低山丘陵土壤保持区增长最慢,为0.34个百分点。

表6 2011—2021年各水土保持分区水土保持率

3.4.2 动态期变化

表6表明:2018—2021年,黑龙江省8个水土保持分区水土保持率均有增长,其中西部平原防沙农田防护区增长量最大,为1.53个百分点,大兴安岭山地水源涵养生态维护区增长量最小,为0.05个百分点。大兴安岭山地水源涵养生态维护区、小兴安岭山地丘陵生态维护保土区和三江兴凯平原生态维护农田防护区历年水土保持率均远高于全省水平,契合了3个分区“生态维护”的水土保持主导基础功能定位;其余5个水土保持分区水土保持率均低于全省水平,与其以粮食生产、牧业生产和农业综合生产为主的社会经济功能定位有关,研究[2]表明,投入以上分区的水土流失治理资金明显高于其他3个分区,一定程度上保障了其水土保持率的持续提升。在水土保持区划层面,黑龙江省水土保持率呈现“一带一片高、东西中片低”的分布特征,其中“一带”指大兴安岭山地水源涵养生态维护区和小兴安岭山地丘陵生态维护保土区,“一片”指三江兴凯平原生态维护农田防护区,“东片”指东南部山地丘陵水质维护保土区和东南部山地水源涵养减灾区,“西片”指西部低山丘陵土壤保持区和西部平原防沙农田防护区,“中片”指中部漫川漫岗土壤保持区。

4 结论

1)2011—2021年,黑龙江省土壤侵蚀强度由高向低转变,水土流失面积递减趋势明显,总体减少8 787.81 km2,减幅达10.72%;水土流失面积80%以上分布在黑河、齐齐哈尔、哈尔滨、大庆、牡丹江和绥化6个市,近50%分布在中部漫川漫岗土壤保持区;2011—2021年,风力侵蚀面积线性递减趋势明显,总体减少695.03 km2,减幅达8.00%,风力侵蚀主要分布在齐齐哈尔市和大庆市。

2)2011—2021年,黑龙江省水土保持率整体增长1.99个百分点,其中双鸭山市增长量最大,为3.90个百分点,七台河市负增长量最大,为4.11个百分点;除大兴安岭山地水源涵养生态维护区水土保持率下降0.33个百分点外,其他7个分区水土保持率均有增长。2018—2021年,黑龙江省水土保持率呈显著线性增长(R2=0.99),年均增长量为0.18个百分点,其中大庆市水土保持率增长量最大,为1.77个百分点,大兴安岭地区增长量最小,为0.05个百分点;8个水土保持分区水土保持率均有增长,其中西部平原防沙农田防护区增长量最大,为1.53个百分点,大兴安岭山地水源涵养生态维护区增长量最小,为0.05个百分点。

3)本研究分析了黑龙江省水土流失总体变化特征及动态变化特征,可为下一步分区施策、合理布局、多措并举开展水土流失综合防治提供技术支撑。在水土保持区划层面,黑龙江省水土保持率呈现出的“一带一片高、东西中片低”的分布特征,为立足水土保持主导基础功能和社会经济功能定位的区域水土保持生态建设,以及打造少行政区划束缚、多生态要素统筹的大尺度空间上的水土流失综合治理模式提供参考。