1 引言

1.1 研究背景

生态安全问题关系到人类的生存和国家的稳定，我国自十八大以来，在贯彻落实科学发展观、积极推进社会主义和谐社会建设的新形势下，大力推进生态文明建设，将区域生态系统环境的恢复与重建作为政府工作的一项重要内容，引起社会各界的广泛关注。随着经济社会的飞速发展，人口数量的不断增加，以及生产建设与资源开发活动的不断加快，水土流失成为各类生态问题的集中反映，由此引发的生态脆弱问题在全国各地不同程度的长期存在，成为影响我国生态安全的头号环境问题（史德明等，2002；刘士余等，2004）。面对水土流失发展严峻新形势，水土保持作为改善农业生产条件及生态和治理江河的根本措施显得愈发重要，为了维护和持续利用水土资源，满足我国新时期水土保持工作的需要（刘震，2003），自 2010年起，我国在全国范围内开展水土保持规划（区划）工作。水土保持规划（区划）工作明确国家层面区域水土保持方略，合理规划区域布局，完善相关防治途径及技术体系，为区域水土流失治理与生态保护、实现可持续发展战略创造条件，水土保持规划（区划）作为水土保持工作重要手段，在我国水土流失综合治理中地位不断提升。

现阶段国家级尺度水土保持规划（区划）趋于完成，省级水土流失综合防治工作虽有所加强，但现有省级水土保持分区还存在诸多问题，一方面对于区域类型及功能，在全国尺度上被整合概化，缺乏有针对性的指导意见，可操作性不强，难于利用；另一方面由于特殊的自然地理和经济社会条件，按照不同需求划分较多，缺乏统一。近年来，随着生态脆弱评价的研究升温，新《水土保持法》也对生态脆弱提出了相关要求，但现有生态脆弱性评价研究缺少对于水土流失生态脆弱的专项研究，缺乏有借鉴意义的统一评价方法与模式，严重影响了水土资源的可持续利用。所以针对这些问题有必要从全国水土保持区划出发，在水土资源可持续利用、流域防洪和水资源需求、国家生态安全等方面，合理界定不同区域的界线，进行水土保持生态功能定位，以此划定严格的水土资源保护、限制水土资源开发等功能区，将生态脆弱性评价作为水土流失分区防治的一项重要依据，确定分区水土资源管理和产业发展政策，加强水土流失综合防治，从宏观战略方面指导水土保持管理工作。

1.2 国内外研究进展

1.2.1 水土流失概述

土壤侵蚀是指在自然和人为的原因下，经过水流作用，土壤被冲刷、搬运与沉淀的全过程，作为一种自然现象的存在。但由于人类的干扰，加速了这一变化过程，造成水土资源的丧失（即水土流失），严重影响着人类的生存和生产。鉴于现阶段水土流失问题日益突出，成为世界各国环境问题关注的焦点，联合国将其列为三大主要环境问题之一。

1.2.1.1 国外水土流失研究

自 19 世纪以来，全世界都遭受了严重的土壤资源破坏。目前，由于世界人口的快速增长，人类需求不断增加，造成森林草地资源的逐步减少，使得水土流失和荒漠化面积不断扩大，危害着世界上 70％的国家和地区，影响着全球 1/3 的耕地资源，严重威胁着人类的生存。在过去的 50 年中，全球每年流失表土在 250 亿吨，造成 5 万-7万 km2的农田损失，同时还有 1965 万 km2的耕地遭受各种形式的土壤退化。其中美国逐年损失量达到 40 亿吨，印度年流失量在 53.34 亿吨左右，法国和西班牙分别有 4.5万 km2、0.5 万 km2土地受到不同程度水土流失的影响（杨传强，2004）。

对于水土流失研究，国外发达国家开展比较早，现侧重于微观水土流失机理分析，以完善土地规划理念、改良土地利用措施为根本，通过调查试点区域土壤侵蚀程度的方法，重点研究气候、土壤类型、地表状况、人为活动等土壤侵蚀因子（Pimentel，1993；Robinson，1999；Stevens et al.，2002；Morgan，2009），根据研究数据评价土壤侵蚀风险（McHugh，2003），强调侵蚀模型与预报模型在土壤侵蚀程度评价中的应用，开发了包括：CREAMS 农耕区侵蚀评价模型（Knisel et al.，1980），RUSLE 土壤侵蚀优化模型（Renard et al.，1991；Millward 1999），WEPP 水力侵蚀预报模型（Foster et al.，1987；  Laflen et al.，1991），ANWSERSC 流域环境非点源响应模型（Lane et al.，1992；Flanagan et al.，1995），LISEM 遥感数据土壤侵蚀模型（De Roo et al.，1996）等多种模型。在土壤侵蚀程度评价中广泛应用的 USLE 通用土壤流失方程（Universal Soil Loss Equation），是一种经验统计模型，其建立基础是依据美国近 30 年、30 个州、涉及近万个径流小区的观测资料，系统分析 5 大土壤侵蚀因子，即降雨、土壤可蚀性、作物管理、坡度坡长和水土保持措施等，用来构建模型，计算土壤流失量。土壤流失量作为侵蚀程度的评价参考，指导耕作习惯的改良、土地管理的合理经营，通过适当的保护措施来保持土壤。

2 材料与方法

在明确国内外研究的基础上，我们选取山西省作为研究对象，来界定相关区域的具体界线及脆弱评价，从而为山西省水土保持分区、生态脆弱性评价研究和水土流失防治策略制定提供科学依据。

2.1  研究区概况

研究区范围涉及山西省（N34°34.8\\\'-N40°43.4\\\'，E110°14.6\\\'-E114°33.4\\\'）107个县（市）（市辖区按1个单位统计），包括太原市、大同市、阳泉市、长治市、晋城市、朔州市、晋中市、运城市、忻州市、临汾市、吕梁市等各地级市（图 4），土地总面积为15.4万km2。

2.1.1 自然地理概况

2.1.1.1 地质地貌

山西省地处黄土高原东翼，毗邻华北大平原，总面积15.4万km2，整个地形表现为东北高、西南低，其中山区丘陵区面积占到80%以上。地处我国二级阶梯到三级阶梯的过渡地带，平均海拔在500-1500m之间，相差较大，其中五台山主峰北台顶（叶斗峰）和垣曲县亳清河入黄河处的河滩分别为省内的最高点和最低点，五台山珠峰北台顶（叶斗峰）海拔为3058米，被称为”华北屋脊”，而最低点（垣曲县亳清河入黄河处的河滩）海拔仅180米。山西省南北长和东西宽分别为680km和380km左右。从图5上看，其轮廓为一个由东北倾向西南的平行四边形。该省地层发育齐全，地质构造造就了其独特的地貌特征-典型的黄土覆盖山地型高原（山西高原），表现为东西两侧隆起，中部断陷盆地径向排列，呈”两山夹一川”地貌。地势起伏不平，河谷纵横，东北高西南低，地貌类型多种多样，山地、丘陵、平原面积分别为 6.78万km2、5.79 万km2、3.06万km2，且山地、丘陵面积占总面积的80.1%，平川、河谷仅占19.9%；黄土台地、缓坡丘陵、峁状丘陵、梁状丘陵、破碎黄土源和黄土残源构成了山西省主要的黄土地貌形态。东部山地以太行山为主，与华北平原相连，受构造运动影响，山体走向呈北东向，平均海拔在1200-1500m，花岗岩、沙岩、页岩常相间分布，岩层倾斜较大，地面坡度陡，易形成碎小颗粒而被侵蚀，间有山间盆地和山前丘陵阶地分布；西部以吕梁山为主体，和黄土高原相接，平均山体走向呈南北向及北东向，平均海拔在1800-2000m左右，多为基岩，为红色页岩的黄土丘陵区；中部是部分塌陷的新生盆地，平均海拔250-1000m左右，从南到北依次为运城、临汾、太原、忻定、大同 5个盆地，黄土厚度大，平原分布其间，是山西省主要农业生产区。

2.2 研究目标、内容与技术路线

2.2.1 研究目标

主要针对山西省水土保持生态建设规划决策和监督管理制度建设需求，围绕水土保持生态功能维护与管理决策问题，结合已有区划与山西省相关数据成果，确定山西省水土保持一级区，并在此基础上进一步开展山西省二级区水土保持分区、生态功能定位，生态脆弱性评价以及水土流失综合防治政策研究。

（1）根据全国水土保持区划和山西省相关区划成果，充分考虑新时期水土保持管理工作的要求，按照水土流失及其影响因子特征，确定山西省水土保持一级区，研究划分满足山西省水土保持生态功能管理需求的二级区。

（2）基于生态、国土、粮食、饮水、防洪等安全利益的维护，依据国家水土保持法等法律法规的要求，以及生态建设、生态功能规划（区划）的相关规定，评价与定位二级区的水土保持主导功能。

（3）依据山西省水土保持实际需求，构建山西省水土保持生态脆弱性评价体系，包括评价指标体系、评价科学方法、脆弱评定等级，完成山西省基于县的一级区、二级区水土保持生态脆弱性评价。

（4）基于山西省一级区、二级区区域分析，结合水土保持主导基础功能和生态脆弱性评价，依据新《水土保持法》及相关区划、规划的要求，提出针对山西省水土流失综合防治的建议。

2.2.2 研究内容

（1）山西省水土保持分区

借鉴全国水土保持及山西省区划等相关成果，定性定量的确定山西省一、二级区界线，依据山西省水土流失影响因子和制约水土资源可持续利用的主导因子及其空间异质性分析，参考《全国水土保持区划导则》的相关内容与方法，评价各二级区的水土保持基础功能，并确定其主导基础功能。

（2）生态脆弱性评价

通过对山西省生态脆弱影响因子的分析，选取最能体现其水土流失生态脆弱的关键性因子研究，构建包括评价指标体系、评价科学方法、脆弱评定等级三个方面的生态脆弱性评价体系，对山西省各县（市）进行水土保持生态脆弱度计算，统计分析山西省一、二级区所包含的行政县(市)、脆弱性等级的组成与分布面积，进而评价山西省一、二级区的生态脆弱性状况。

3  结果与分析 ................ 37

3.1 山西省水土保持分区............... 37

3.1.1 分区指标体系 .................37

3.1.2 一级区界定结果 ............. 39

4 讨论 ........70

4.1 研究尺度问题 ...................70

4.2 评价指标选取 ..............70

4.3 区域界线确定 ........... 71

5 结论 .............72

5.1  一级区..........72

5.2  二级区...........72

4 讨论

4.1 研究尺度

本论文中山西省水土保持分区作为省级分区，针对山西省在全国水土保持区划中被整合概化（或隐含、忽略）的区域类型，从山西省水土流失及其危害敏感性和特殊性出发，结合水土保持生态功能及其管理的重要性和特殊性，在遵循全国水土保持区划导则的基础上，与全国水土保持框架相衔接，作为其补充、说明与细化的一部分，与全国水土保持区划相关成果构成一个完整分区体系。分区及脆弱性评价研究存在研究尺度问题，因为任何的人为和自然作用过程都是在一定尺度范围内而发生作用的，在不同的尺度存在着不同的问题。例如在国家级尺度界定的土壤保持功能在省级尺度上就可能不具备土壤保持功能的任何特征，难以满足省级分区需求。

这便要求省级分区要在国家区划的基础上继续细化，在区域范围内加以区分，从而进行有针对性的进行水土流失综合防治。

4.2 指标体系

现阶段生态脆弱评价指标体系只注重自然状况指标，忽视了社会状况指标的影响，同时也缺乏专业性的考虑。本论文从水土流失防治角度考虑，构建了水土保持生态脆弱评价指标体系，为水土保持分区与生态脆弱研究提供了理论基础。

本论文建立的生态脆弱性评价指标体系中，多年平均气温与降雨量指标反映了区域水热资源状况，其值增加有利于提高山西省不同区域生物群落系统的复杂性和生态的稳定性；国民生产总值和粮食总产量指标体现了区域社会经济的发展状况，其值越大越有利于提高水土保持的经费投入和生态建设水平；林草覆盖率和水土流失治理率增大，表征着区域水土流失减轻，生态趋于稳定和良好。因此，上述6项评价指标与生态脆弱性之间均存在一定的负相关性，即指标值越大，区域生态脆弱程度越低。与之相反，评价指标体系中的多年平均暴雨日数、多年平均大风天数越多，表征区域的致灾因子越频繁；农村人口密度、工矿业密度、土地耕垦指数和坡耕地面积越大，意味着人为活动对区域水土资源开发的潜力或强度越大，不利于生态的稳定；水土流失率、中度以上水土流失比越高，表征着区域水土流失程度及其对生态的危害越大。因此，上述9项评价指标与生态脆弱性之间均存在一定的正相关性，即指标值越大，区域生态脆弱程度越高。

5 结论

山西省水土保持分区是在全国水土保持区划系统架构下进行的，可以与全国水土保持区划较好的衔接，克服了以往区划的独立性，使其能够更好的应用于水土保持规划及水土保持工作的统筹管理。其应用定性与定量相结合的分析方法，运用新数据，采用统计分析与地理信息系统相结合的方法，共划分为6个一级区，13个二级区。不同区域生态脆弱性程度及空间分布具有明显差异，针对不同区域的水土保持工作需求及其生态脆弱程度，制定了各分区水土流失治理措施和水土保持管理制度。

5.1  一级区

一级区作为战略格局区，确定了全省水土保持工作战略部署，反映水土资源保护、开发和合理利用的总体格局。其中在山西省一级区中，生态脆弱性最高的是Ⅵ晋西南高塬沟壑区，其次是Ⅰ太行山西北部山地丘陵区、Ⅱ太行山西南部山地丘陵区和Ⅲ晋西北黄土丘陵沟壑区，较小的是Ⅴ晋南丘陵阶地区和Ⅳ汾河中游丘陵沟壑区。

因此，山西省防治方略如下：

保护Ⅵ晋西南高塬沟壑区耕地资源；保障Ⅰ太行山西北部山地丘陵区的水源涵养生态安全；优化配置Ⅱ太行山西南部山地丘陵区农业产业结构；保障Ⅲ晋西北黄土丘陵沟壑区粮食生产安全；完善Ⅴ晋南丘陵阶地区生产生活建设；改善Ⅳ汾河中游丘陵沟壑区城市群周边生态及人居环境。

5.2  二级区

二级区作为主导功能区，反映区域特征优势地貌特征、水土流失特点、植被区带分布特征，确定区域水土保持防治途径及重点。

其中，水土保持二级分区生态脆弱性评价结果：

生态脆弱性属于强度脆弱级的区域：

Ⅰ-2  大同盆地及周边山地农田防护区

Ⅰ-3  恒山五台山山地丘陵水源涵养区

Ⅱ-1  太行山中段山地丘陵土壤保持区

Ⅱ-2  长治盆地及周边山地水源涵养区

Ⅲ-1  忻州西部缓坡丘陵风沙防风固沙区

Ⅲ-2  汾河上游山地丘陵生态维护区

参考文献（略）