李相儒，金 釗張信寶，周衛(wèi)健

（1.中國(guó)科學(xué)院地球環(huán)境研究所 黃土與第四紀(jì)地質(zhì)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安710061；2.中國(guó)科學(xué)院水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所，成都 610041；3.國(guó)家大型科學(xué)儀器中心 西安加速器質(zhì)譜中心，西安710061；4.西安交通大學(xué)，西安 710049；5.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京100049）

doi：10.7515/JEE201504007

黃土高原近60年生態(tài)治理分析及未來發(fā)展建議

李相儒1，5，金 釗1，張信寶2，周衛(wèi)健1，3，4

（1.中國(guó)科學(xué)院地球環(huán)境研究所 黃土與第四紀(jì)地質(zhì)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安710061；2.中國(guó)科學(xué)院水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所，成都 610041；3.國(guó)家大型科學(xué)儀器中心 西安加速器質(zhì)譜中心，西安710061；4.西安交通大學(xué)，西安 710049；5.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京100049）

黃土高原作為黃河中游獨(dú)特的地理單元，維系黃河的健康運(yùn)行和中華文明的傳承。本文簡(jiǎn)要介紹了黃土高原的地理背景及水土流失問題，總結(jié)分析了近60年生態(tài)治理的歷史，對(duì)未來發(fā)展提出了建議。根據(jù)主要治理措施的差異，黃土高原近60年生態(tài)治理歷史可劃分為5個(gè)階段，即1950—1960s中期、1960s中期—1970s末期、1970s末期—1990s末期、2000—2010年、2010年至今。這5個(gè)不同時(shí)段，淤地壩、梯田等工程治理和植樹造林、植被自然修復(fù)等生物治理交替出現(xiàn)，并逐步走向工程治理和生物治理全面結(jié)合的發(fā)展階段。我們認(rèn)為，在未來很長(zhǎng)一段時(shí)間，退耕還林還草政策不能變；科學(xué)開展淤地壩建設(shè)和治溝造地工程，加快治理黃土高原水土污染，提高人民生活質(zhì)量。

水土流失；梯田；淤地壩；植樹造林；退耕還林還草工程；治溝造地工程

Key words:soil and water loss；terrace；check dam；afforestation；Grain for Green Program；filling gully project

1 黃土高原地理背景

黃土高原位于黃河中游，總面積約64萬(wàn)km2，是世界上最大的黃土分布區(qū)。黃土高原具有連續(xù)的第四紀(jì)黃土堆積，除土石山區(qū)黃土厚度低于50m外，其余區(qū)域黃土厚度為50～300m（圖1）。黃土高原地貌主要由高塬溝壑區(qū)（塬面地形為主）和丘陵溝壑區(qū)（梁峁為主）組成。這兩種地貌類型的海拔高度約為1000～2000m，均受到侵蝕沖溝的切割作用。溝谷密度大都高于3～4km·km-2，最大密度超過10km·km-2（田劍等，2013）。從溝谷地形來看，溝壑區(qū)可分為兩種地貌單元，即坡度較陡的溝谷地（30～75°）和地勢(shì)較為平坦的溝間地。在塬區(qū)，溝間地十分平坦；但在梁峁區(qū)，溝間地具有一定坡度（0～30°）（劉東生等，1985）。

圖1 黃土高原黃土厚度分布圖（Wang et al，2010）Fig.1 The spatial distribution of the Loess deposits depth of the Loess Plateau（Wang et al，2010)

黃土高原氣候?yàn)闇貛Т箨懶詺夂?，年均降雨?50～600 mm。黃土高原80％降雨集中在6—9月，且以暴雨形式為主。從空間分布來看，東南部降雨量高，至西北降雨逐漸減少。黃土高原塬面的原始植被為溫帶草原，溝谷底部和土石山區(qū)的原始植被為針葉和落葉闊葉混交林。從地帶性植被來看，黃土高原可分為5種植被類型，即森林、森林草原、典型草原、荒漠草原和草原化荒漠（程積民等，2002）。自人類文明開始，黃土高原植被分布變化很大，特別是隨著人口增長(zhǎng)、農(nóng)業(yè)發(fā)展和城市建設(shè)對(duì)土地、糧食等需求的不斷增加，黃土高原天然森林遭到嚴(yán)重破壞，草原退化（史念海，1981，1991）。

黃土易于耕作，是黃土高原成為中華文明發(fā)祥地的重要原因。公元6—15世紀(jì)，黃土高原人口約占中國(guó)總?cè)丝诘?5％（Cai，2001）。歷史上，黃土高原人口經(jīng)歷了3次大的起伏。西漢初年、隋唐時(shí)期、清康熙到光緒年間是該地區(qū)人口發(fā)展的3個(gè)高峰期，而東漢西晉時(shí)期、宋元時(shí)期、清末民國(guó)時(shí)期是該地區(qū)人口發(fā)展的3個(gè)低谷期（圖2）。1949年以來，黃土高原人口快速增長(zhǎng)，從建國(guó)初期的不足4000萬(wàn)增長(zhǎng)至1億800萬(wàn)。短短50年，人口增加6000多萬(wàn)，這同新中國(guó)成立后經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、醫(yī)療和衛(wèi)生條件的改善相關(guān)。人口的快速增長(zhǎng)，使得對(duì)土地資源的利用加劇。1980年代，黃土高原的梁峁和塬面土地幾乎全部被開墾，溝谷的部分坡地也被利用（Cai，2001）。

2 黃土高原水土流失問題

黃土高原主要為風(fēng)塵粉砂堆積，質(zhì)地疏松多孔，極易發(fā)生土壤侵蝕和水土流失。黃土高原坡耕地土壤侵蝕為面蝕和細(xì)溝侵蝕，而溝谷地為沖溝侵蝕。張信寶等利用137Cs指紋示蹤技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)，河流泥沙主要來自溝谷地區(qū)，約占河流泥沙總量的70％～80％（Zhang and Zhang，1995）。上世紀(jì)70年代前，三門峽水文站觀測(cè)的黃河輸沙量約為每年16億噸，其中90％來自黃土高原（Wang et al，2007）。由于黃土的粉砂性質(zhì)和陡峭的地貌特征，黃土高原的泥沙輸移比接近1（陳永忠等，1988，1989）。除土石山區(qū)和汾—渭流域外，黃土高原大部分地區(qū)土壤侵蝕模數(shù)高于1000t·km-2·a-1（圖3）。此外，黃土高原年均降雨量低于300mm的地區(qū)，土壤侵蝕模數(shù)也較低。丘陵溝壑區(qū)土壤侵蝕十分劇烈，土壤侵蝕模數(shù)大部高于5000t·km-2·a-1。晉—陜—蒙接壤區(qū)是黃土高原土壤侵蝕最為劇烈的地區(qū)，土壤侵蝕模數(shù)通常高于10000t·km-2·a-1，其中皇甫川流域土壤侵蝕模數(shù)最高，接近25000t·km-2·a-1（Cai，2001）。

圖2 1949年前歷史時(shí)期黃土高原人口總量變化（劉艷華等，2012）Fig.2 Population change before 1949 in the Loess Plateau region（Liu et al， 2012)

圖3 黃土高原土壤侵蝕強(qiáng)度空間分布（數(shù)據(jù)來自黃土高原水土保持專業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)）Fig.3 The spatial distribution of the soil erosion intensity of the Loess Plateau（Data derived from the Ecological Environment Database of Loess Plateau)

黃土的基本性質(zhì)、陡峭和密集的溝谷地形以及暴雨集中的特點(diǎn)是黃土高原土壤侵蝕劇烈的主要自然因素。此外，土地的開墾和利用是加劇土壤侵蝕的主要人為因素。在長(zhǎng)達(dá)5000年的人類文明史中，黃土高原塬面的草原植被和溝谷的森林植被幾乎被破壞殆盡，陡峭坡地的草灌植被也被用來放牧。16世紀(jì)后期人口的持續(xù)增長(zhǎng)加劇了土地的利用強(qiáng)度和土壤侵蝕的烈度。陜西子洲黃土洼聚湫侵蝕歷史研究表明，17世紀(jì)明朝邊關(guān)屯軍，溝間地被廣泛開墾生產(chǎn)糧食，加劇了土壤侵蝕，使得這一時(shí)期土壤侵蝕模數(shù)和現(xiàn)在接近（Zhang et al，2009）。地質(zhì)歷史時(shí)期黃河輸沙量約為9億t·a-1，然而1930s—1960s，黃河輸沙量達(dá)到16億t·a-1（任美鍔，2006；Wang et al，2007），這表明約每年7億t的泥沙來自人類活動(dòng)的貢獻(xiàn)。

黃土高原劇烈的水土流失，使得區(qū)域生態(tài)環(huán)境惡化，同時(shí)土壤侵蝕產(chǎn)生的泥沙也對(duì)黃河的健康運(yùn)行產(chǎn)生影響。黃土高原的土地資源由于水土流失變得十分貧瘠，糧食產(chǎn)量低，產(chǎn)生了“越墾越窮，越窮越墾”的惡性循環(huán)。據(jù)估計(jì)，每噸土壤流失中，包含0.8～1.5kg銨態(tài)氮、1.5kg全磷和20kg全鉀。以每年16億t土壤流失計(jì)算，總共約3800t銨態(tài)氮、全磷和全鉀流失（Cai，2001）。到目前為止，黃土分布區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)含量大部分低于1％，甚至低于0.5％，糧食生產(chǎn)力低，而且十分不穩(wěn)定，因此貧困問題一直是黃土高原主要的經(jīng)濟(jì)社會(huì)問題。由于大量的泥沙通過黃河攜帶至下游地區(qū)，使得下游河床抬升，洪水頻發(fā)，是中國(guó)歷史上洪水災(zāi)害最頻繁的地區(qū)。據(jù)記載，公元前602年至1946年，黃河下游共發(fā)生洪水1593次，決口1000次，改道7次（唐克麗，2004）。

3 黃土高原近60年生態(tài)治理分析

自1949年新中國(guó)成立以來，國(guó)家投入巨大的人力、物力和財(cái)力開展黃土高原生態(tài)治理工作。梯田、植樹造林、植被自然恢復(fù)和修建淤地壩是黃土高原控制水土流失的四種主要方法（唐克麗，2004）。梯田主要通過平整土地和減少坡長(zhǎng)來控制坡耕地水土流失，植樹造林和植被自然恢復(fù)主要通過增加植被蓋度來降低土壤流失，淤地壩則能夠直接攔截溝谷泥沙，淤地造田。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，這四種方法隨著時(shí)間變化交替使用。

根據(jù)水土保持目標(biāo)，治理模式和措施的變化（Zhao et al，2013；Zhou et al，2013；Wang et al，2015），我們將黃土高原近60年生態(tài)治理歷史劃分為如下5個(gè)階段：1950s—1960s中期、1960s中期—1970s末期、1970s末期— 1990年代末期、1990s末期— 2010、2010年至今（表1）。各個(gè)不同治理階段，治理的主要措施存在明顯的差異。

表 1 黃土高原過去60年生態(tài)治理分析Tab.1 Historical analysis of ecosystem management during the past 60 years on the Loess Plateau

階段Ⅰ（1950s—1960s中期）：當(dāng)時(shí)認(rèn)為黃河泥沙主要來自坡面，因此主要的水土保持措施是坡耕地修建梯田，非坡耕地植樹造林（竺可楨，1955，1960），但植樹造林效果不理想。除控制水土流失外，該階段修建梯田的一個(gè)重要目的是提高糧食產(chǎn)量，保障群眾口糧。在這一階段，黃河泥沙沒有出現(xiàn)明顯的減少。學(xué)術(shù)界和政府部門開始懷疑這些治理措施對(duì)減少入黃泥沙的作用。當(dāng)時(shí)，學(xué)術(shù)界對(duì)侵蝕泥沙來源也存在較大爭(zhēng)議，泥沙主要來自溝谷地還是溝間地，尚不確定。這一時(shí)期，黃土高原生態(tài)治理以梯田等工程治理為主，輔以植樹造林等生物治理措施。

階段Ⅱ（1960s中期—1970s末期）：淤地壩和梯田成為主要治理措施，顯示出這一階段以工程治理為主。然而，1973年陜北發(fā)生特大洪水，大量淤地壩被損毀（Zhang et al，1997），使得當(dāng)時(shí)對(duì)淤地壩建設(shè)產(chǎn)生爭(zhēng)議。一方認(rèn)為淤地壩建設(shè)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)大，一方認(rèn)為通過科學(xué)設(shè)計(jì)和提高工程質(zhì)量，災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)可降低，淤地壩工程可推廣（唐克麗，2004）。1970年代，黃河泥沙出現(xiàn)明顯的減少（陳永忠等，1988，1989），淤地壩的攔沙功能顯現(xiàn)出來。農(nóng)村地區(qū)出現(xiàn)戶包治理這一新的水土保持治理理念。1970s末期，小流域綜合治理這一新的水土保持治理政策出現(xiàn)（唐克麗，2004）。

階段Ⅲ （1970s末期—1990s末期）：這一時(shí)期以小流域綜合治理為主，由工程治理逐漸向生物治理轉(zhuǎn)變，探討多種措施的結(jié)合（王化云，1984，1986；錢正英，1985，1988；鄂竟平，1997）。張信寶等研究發(fā)現(xiàn)侵蝕泥沙主要來自溝谷地，約占全部產(chǎn)沙的70％～80％，而溝間地侵蝕產(chǎn)沙只占20％～30％（Zhang and Zhang，1995）。這一發(fā)現(xiàn)使得淤地壩大規(guī)模建設(shè)和推廣。此外，張信寶和安芷生研究發(fā)現(xiàn)厚層黃土區(qū)不適合植樹造林（張信寶和安芷生，1994），為黃土高原植被建設(shè)提供了更為科學(xué)的指導(dǎo)。1990s末期，隨著大量的農(nóng)民工開始進(jìn)城務(wù)工，很多土地被棄耕，為后續(xù)退耕還林還草政策的實(shí)施提供了契機(jī)。1990s末期，由于前期修建的淤地壩大量被淤滿，骨干壩工程開始出現(xiàn)。

階段Ⅳ（2000—2010年）：這一時(shí)期最主要的治理措施為退耕還林還草工程，以生物治理為主。退耕還林還草工程實(shí)施十余年，取得巨大成就。2000—2008年，黃土高原植被覆蓋度提高11.5％，年減少土壤侵蝕量34.4億t（Lü et al，2012），黃河年均輸沙量由上世紀(jì)70年代16億t銳減到退耕還林還草后的不足3億t（其中包括小浪底等水利工程的貢獻(xiàn)）（Jin et al，2012）。由于大規(guī)模的退耕，黃土高原部分地區(qū)出現(xiàn)土地資源不足現(xiàn)象。以延安為例，由于大規(guī)模退耕，耕地面積由退耕前的近2000萬(wàn)畝減少至2010年的900萬(wàn)畝，耕地面積減少一半多。

階段Ⅳ（2010年至今）：這一時(shí)期退耕還林還草政策堅(jiān)持不變，但出現(xiàn)新的治理措施——治溝造地工程。治溝造地是由延安干部群眾最早發(fā)起實(shí)施，主要目的是增加優(yōu)質(zhì)耕地，擴(kuò)展土地資源，保障糧食安全，促進(jìn)城鎮(zhèn)化和新農(nóng)村發(fā)展（Liu et al，2013）。到目前為止，延安已治溝造地18萬(wàn)畝，有效增加了耕地面積。治溝造地實(shí)質(zhì)上是淤地壩的擴(kuò)展和延伸，應(yīng)繼承淤地壩建設(shè)的成功經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步科學(xué)規(guī)劃和設(shè)計(jì)，重視黃土的濕陷性和極端氣候造成的自然災(zāi)害問題（Jin et al，2014）。

4 未來可持續(xù)發(fā)展對(duì)策

（1）堅(jiān)定執(zhí)行退耕還林還草政策不變，提高黃土高原自然生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量

退耕還林還草工程作為一項(xiàng)“修身養(yǎng)息”的生態(tài)工程，在過去十余年已取得舉世矚目的成就。植被覆蓋度大幅增加，土壤侵蝕減弱，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能增強(qiáng)，入黃泥沙減少，獲得政府、學(xué)術(shù)界和普通民眾的一致認(rèn)可。因此，未來很長(zhǎng)一段時(shí)間，應(yīng)堅(jiān)定執(zhí)行退耕還林還草政策不變，提高黃土高原自然生態(tài)系統(tǒng)的質(zhì)量。

（2）科學(xué)實(shí)施淤地壩和治溝造地工程，解決區(qū)域土地資源不足的問題

黃土高原淤地壩建設(shè)已有幾十年的成熟經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，建議后期淤地壩建設(shè)應(yīng)集中在黃土高原粗泥沙集中來源區(qū)（圖4）。從社會(huì)發(fā)展的角度看待治溝造地工程，科學(xué)實(shí)施，合理規(guī)劃，降低災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)將農(nóng)民遷移到較為平坦的地方居住，發(fā)展小城鎮(zhèn)，提高農(nóng)民的公共福利水平，促進(jìn)農(nóng)村地區(qū)脫貧致富和可持續(xù)發(fā)展。

圖4 黃河中游粗泥沙集中來源區(qū)（徐建華等，2000）Fig.4 The source area of coarse sediment in the middle reaches of the Yellow River （Xu et al，2000)

（3）重視黃土高原水土污染治理，提高人民生活質(zhì)量

當(dāng)前，由于煤礦、石油和化工業(yè)的快速發(fā)展，黃土高原環(huán)境污染問題已十分嚴(yán)重。建議科學(xué)家和政府部門重視黃土高原水土污染問題，加快治理，保障區(qū)域水資源的安全，提高人民的生活質(zhì)量。

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Analysis of ecosystem management of the Loess Plateau during the past 60 years and suggestions for the future development

LI Xiang-ru1，5，JIN Zhao1，ZHANG Xin-bao2，ZHOU Wei-jian1，3，4
（1.State Key Laboratory of Loess and Quaternary Geology，Institute of Earth Environment，Chinese Academy of Sciences，Xi'an 710061，China；2.Institute of Mountain Hazards and Environment，Chinese Academy of Sciences，Chengdu 610041，China；3.The National Center for Large Scientif c Instruments，Xi'an Accelerator Mass Spectrometry Center，Xi'an 710061，China；4.Xi'an Jiaotonng University，Xi'an 710049，China；5.University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049，China)

The Loess plateau is a unique geographical unit located in the middle reaches of the Yellow River，which sustain the health of the Yellow River and inherit the ancient civilization of China.The paper brief y introduced the background of the Loess Plateau and its soil erosion problems.Moreover，we synthesized the history of ecosystem management of the Loess Plateau during the past 60 years and put forward suggestions for the future development.According to the difference of primary ecological measures，the history of ecosystem management of the Loess Plateau had been divided into f ve stages.StageⅠis the period of 1950 to the middle of 1960s，stageⅡis the period of middle of 1960s to the end of 1970s，stage Ⅲ is the period of end of 1970s to the end of 1990s，stage Ⅳ is the period of 2000—2010 and stage Ⅴ is the period of 2010 until now.We suggest that the Grain for Green Program can not be replaced in the future.Moreover，check dam project and f lling gully project should be scientif cally implemented，and soil-water pollution should be controlled as soon as possible.All these work would be really elevate the quality of people life on the Loess Plateau.

S157

A

1674-9901（2015)04-0248-07

2015-02-27

中國(guó)科學(xué)院重點(diǎn)部署項(xiàng)目（KZZD-EW-04）；中國(guó)科學(xué)院“西部之光”項(xiàng)目

金 釗，E-mail：jinzhao@ieecas.cn