水土保持普查的历史回顾与展望

水土保持普查的历史回顾与展望

调查（调查）是确定资源和环境的重要手段，是资源可持续使用和环境保护的基础。新水土保持法第四十二条规定:国务院水行政主管部门和省、自治区、直辖市人民政府水行政主管部门应当定期组织水土流失调查,并根据水土保持监测情况,定期对水土流失类型、面积、强度、分布状况和变化趋势,水土流失造成的危害,水土流失预防和治理情况进行公告。为了更好地执行水保法的规定,各级水行政部门首先需要解决水土流失调查周期、如何进行全面监测等问题。从空间尺度上看,水土保持监测主要包括坡面、小流域和区域尺度,要摸清区域水土流失和水土保持状况最直接的途径是开展区域水土保持普查。水利部在20世纪50和80年代、1999—2001年、2010—2012年共开展了4次水土保持普查工作,及时查清了我国的水土流失状况,为水土保持科学研究和综合治理提供了重要的数据资料。通过梳理国外土壤侵蚀普查的历史发展,借鉴我国其他资源与环境清查的经验,总结了我国水土保持普查工作情况,以期对未来水保普查工作提供参考。1国外土壤侵蚀的调查1.1调查方法与数据来源美国在1934年开展了第一次全国侵蚀勘探调查(NationalErosionReconnaissanceSurvey),这是美国开始全国土壤侵蚀调查的标志。根据土壤侵蚀调查周期的不同,1934年至今美国土壤侵蚀调查的发展大致经历了3个阶段:20世纪30—60年代为不定期普查阶段,70—90年代为5年一次普查阶段,2000年至今为每年一次普查阶段。1934年第一次全国侵蚀勘探调查结束之后,美国全境有40多个州开始了基于土壤实验站的小区监测,并于次年颁布了水土保持法。1958年,农业部水土保持局完成了全国水土保持需求调查,简称1958CNI,第一次将抽样调查方法应用于土壤侵蚀普查,随后于1967年完成了第二次CNI。1972年颁布的乡村发展法要求农业部每5~10年进行一次资源调查,这其中就包括土壤侵蚀调查。1977年水土保持局开展了全美资源调查,采用抽样调查与模型计算相结合的方法对土壤侵蚀情况进行了定量评估,选用的模型为通用土壤流失方程(USLE)和土壤风蚀方程(WEQ),抽样调查的方法沿用1967年的方法,即在全国确定了70000个基本抽样单元(PSUs),在每个抽样单元内随机抽取1~3个采样点。在1982、1987、1992、1997年(5年一次)进行了土壤侵蚀调查,受经费影响,各次抽样单元与采样点数量存在差异。经过1998—1999年的连续性调查方法研究,2000年正式启动连续调查方案,建立了15年序列的全国30万个PSUs和80万个采样点的数据库,调查对象包括核心单元与轮换单元。由于工作量较大,因此主要采用航片解译的方法,若无法获取航片或航片不清楚的,则辅以实地调查分析。1.2调查方法与模型20世纪90年代至21世纪初,欧盟联合研究中心欧洲土壤局先后在整个欧洲、欧洲范围内不同区域和不同国家开展了土壤侵蚀危险性评价工作,定量评价了欧洲土壤侵蚀状况,确定了土壤侵蚀易发生区域,为欧盟国家制定土壤保护和退化防治政策提供信息支撑。调查采用无缝隙网格估算法,按一定空间分辨率将区域划分为网格,利用USLE模型估算各网格土壤流失量,用以评估土壤侵蚀的实际危险性和潜在危险性,即分别考虑在有、无植被覆盖和水土保持措施影响下的土壤流失量。另外,还采用了因子分级打分方法评价全欧洲的土壤侵蚀危险性,考虑的因子包括降雨量、≥40mm日雨量频率和降雨侵蚀力、坡度、土壤理化性质、结皮和土壤可蚀性等。1.3土壤侵蚀模数计算1997—2001年,澳大利亚组织实施了国家土地与水资源调查(TheNationalLandandWaterResourcesAudit),旨在为资源管理与持续利用提供决策支持。项目分7个专题实施,土壤侵蚀调查属农业生产力与可持续能力专题。调查采用无缝隙网格估算法,在全国范围内对不同数据源精度的数据进行网格划分,利用修订版通用土壤流失方程(RUSLE)计算土壤侵蚀模数。由于数据源精度有限、模型参数处理简单,且没有考虑水土保持措施的影响,因此此次调查工作应该属于土壤侵蚀危险性评价。2土壤侵蚀普查我国的水土流失调查始于20世纪50年代,当时采用人工调查方法调查了部分地区,初步查清了水蚀的面积、强度及分布。20世纪80年代开始采用遥感调查方法。1999年全国土壤侵蚀调查,通过地形图获取坡度信息、TM影像获取植被覆盖度信息、土地利用图获取土地利用类型、土壤图和地质图提取地表组成物质,结合野外调查及其他相关资料,确定土壤侵蚀强度和类型。2010年开始的第四次水土保持普查中土壤侵蚀普查对象包括水力、风力和冻融侵蚀,主要采用抽样调查的方法,此外还进行了西北黄土高原和东北黑土区侵蚀沟道调查及全国水土保持措施调查。以该次水力侵蚀普查为例,采用分层不等概系统抽样方法确定野外调查单元,基于山丘区密度大、平原区或深山区密度小的特点,分4%、1%、0.25%和0.0625%四类密度,在全国共布设32948个单元,调查降雨、土壤、地形、植被覆盖、生物、工程和耕作措施等与水蚀密切相关的因子,其中降雨侵蚀力通过收集1981—2010年全国2678个气象、水文站的侵蚀性日雨量信息计算得到,土壤可蚀性因子通过收集31个省(自治区、直辖市)土种志资料和土壤类型图结合全国950个实地样点资料、115个文献样本资料计算得到,坡长和坡度通过数字化地形图提取,植被覆盖通过1km分辨率MODIS地表反射率和30m分辨率环境星地表反射率遥感资料提取,土地利用类型和生物、工程、耕作措施则是通过野外调查单元实地调查得到,利用中国土壤侵蚀方程计算调查单元的土壤侵蚀模数,判断侵蚀强度,再用地统计学方法汇总统计全国不同行政区域水蚀强度分级面积。3其他资源和环境的解释3.1资料准备和分析方法我国土壤调查的历史可追溯到20世纪30年代,当时在全国范围内对土壤状况进行粗略调查,并调查了部分区域性土壤,绘制了全国土壤图、部分省(县)土壤图和分县土壤图。第一次全国土壤普查开始于1958年(表1),历时3年完成,以全国耕地为主要调查对象,完成了除西藏和台湾外的耕地调查,绘制了全国土地利用现状图、农业土壤图、土壤肥力概图等。1979年,国务院批示开始第二次全国土壤普查,历时10年,先期工作主要是收集整理资料,一是自然成土因素资料,如气象资料、地质和地貌、地表水和地下水、植被资料等,全面了解土壤的形成气候背景、地质构造和岩性基础、特殊性状成因和土壤有机质成分;二是农业生产资料,如农林牧业生产情况、地区轮作布局情况等,了解人类活动对成土过程和土壤性质的影响;三是土壤资料,如已有的土壤调查成果等,借鉴有益经验从而确定工作重点。然后,准备大比例尺地形图和航卫片资料,卫星影像主要包括陆地卫星影像MSS和TM影像,其中空间分辨率较低的MSS影像主要用于牧区、荒漠区的专业制图和省级、地区级的资料汇总工作;空间分辨率较高的TM影像主要用于平原区的1∶50000~1∶100000的土地利用调查。此次工作主要是基于航卫片目视解译确定土壤类型图斑和边界,并根据统计学原理进行少量的(一般20%的土壤图斑和界限)野外检查验证。对于在判读过程中认为把握性不大的,要进行详细的实地检验调查;对于具有生产意义的地区,要进行重点野外验证。野外实地调查采集供室内评土比土的土壤标本、土壤理化分析样本,进一步了解土壤的理化性质;对农耕历史悠久的地区,还要通过走访调查,总结农业发展中的问题和先进经验,分级汇总出全国成果。此次调查完善了我国土壤分类系统,绘制了土壤类型图、土壤养分图、土壤评级图、土壤改良利用分区图、土地利用现状图等。3.2两种调查的方法我国目前的森林资源监测体系大体可分为5类:国家森林资源连续清查(简称一类调查)、森林资源规划设计调查(简称二类调查)、森林作业设计调查(简称三类调查),年度森林资源专项调查(如造林核查、采伐限额检查等)及专业调查,5类森林资源调查对象和时间均不相同。一类调查始于1973年,约每5年进行一次,至今已经进行过8次(表1)。调查主要根据统计学原理布设样地,样地形状多为长方形和正方形,面积为667~800m2,运用连续清查法对样地进行定期复查以获取数据。以第六次贵州省森林资源调查为例,首先建立卫片解译标志用以分辨不同的地类,对于较难判断的地类则参照地形图和二类调查成果确定,根据判读依据和原则,参照判读标志,采用人机目视区划判读,同时完成判读因子的登记;然后抽取图斑总数的5.2%进行野外验证,对错判的图斑进行修正后,再抽取图斑总数的1%做判读质量检查;最后各省汇总形成《全国森林资源清查主要结果报告》等系列成果。通过森林资源清查可以获得森林资源数量、结构、区域分布和动态变化,为森林资源维护与发展提供决策依据。3.3健全的土地利用调查方法第一次全国性的土地资源调查(国土一调)开始于1984年,1999年完成全国调查成果汇总,出版了《中国土地资源调查技术》和《中国土地资源》,绘制了《中华人民共和国土地利用图》等。国土二调于2007年开始,2010年基本结束,大约每20年进行一次。随着技术的发展,土地资源调查手段也在不断改进,比如将高分辨率遥感影像与历史时期的GIS土地利用数据库相结合,利用计算机技术自动或交互式提取土地利用变化信息,对于室内无法判读的图斑进行外业调查确认;GPS为外业调查提供了实时、准确的定位技术支持,在空间数据库支持下实现了基础图件的数字化,有利于更新土地利用现状数据。3.4普查对象的确定2007年10月9日颁布的《全国污染源普查条例》规定,全国污染源普查每10年开展1次,标准时点为普查年份的12月31日。第一次全国污染源普查于2008年开始,至2010年结束。本次全国范围内的污染源普查对象包括工业污染源、农业污染源、生活污染源、集中式污染治理设施和其他产生、排放污染物的设施。首先依据区编制办、区税务局、区环保局等提供的资料,建立全区普查的基本名录底册;然后以基本名录为基础,以各镇、街、园区为单元,组织普查员逐一清查、摸底和进一步核实,掌握较为全面的清查名录,建立清查名录底册;再次通过清查名录逐一审查筛选,确定符合普查条件的普查对象名录,采取入户普查的方法,将全面普查与重点详查相结合、全面普查与抽样调查相结合,提高普查数据的准确度。2010年2月6日,中华人民共和国环境保护部、国家统计局和国家农业部联合发布了《第一次全国污染源普查公报》。4关于全国水土保持普查的周期针对全国水土保持普查的周期和方式进行了问卷调研。参与调查的水保专家共37位,其中9位来自流域和省级水保站、7位来自北京市区县水保站,其余21位来自相关科研院所和公司。调研结果显示:对于全国水土保持普查的周期,21位专家认为5年一次较为适宜,占调查总数的57%,有8位专家赞成2年一次或者1年一次,占调查总数的22%(表2)。同时,专家进一步建议,可借鉴美国的经验,启动连续调查方案,在现有调查单元布局的基础上进一步提高单元密度,每年只调查部分单元,5年全部轮完,重点特色区域每年进行动态监测。5定期开展调查与执法美国土壤侵蚀普查周期从不定期普查到5年一次定期普查,再到2000年之后每年连续进行轮换调查;欧盟和澳大利亚在20世纪末至21世纪初进行了一次全面的土壤侵蚀调查;我国至今共进行了4次水土保持普查,从1986年开始,大约每10年一次;我国土壤资源、森林资源、土地资源、污染源调查的周期各不相同,分别为大约每20年、5年、20年和10年一次。导致调查周期不同的原因与调查对象的时间变化尺度密切相关,也与调查工作量、人力物力支持和调查实施方式手段是否高效有关。除森林资源和污染源调查为法律规定定期调查外,其余均未实现定期普查。根据新水保法和对水保专家的问卷调研,定期开展水土保持普查,并将普查周期定为5年一次较为适宜。另外,近年来“3S”技术的发展极大地提高了资源