李宗善,楊 磊,*,王國梁,侯 建,信忠保,劉國華,傅伯杰

1 中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心城市與區(qū)域生態(tài)國家重點實驗室, 北京 100085 2 中國科學(xué)院水利部水土保持研究所, 楊陵 712100 3 北京林業(yè)大學(xué)水土保持學(xué)院, 北京 100083

黃土高原位于黃河中游,總面積約64萬km2,屬于溫帶大陸性氣候,年均降雨量為250—600 mm；黃土高原是世界上面積最大的黃土堆積區(qū),具有連續(xù)的第四紀(jì)黃土堆積,區(qū)內(nèi)高塬溝壑區(qū)和丘陵溝壑區(qū)黃土厚度大多在100—300 m左右[1-2]。黃土高原大多數(shù)區(qū)域存在嚴(yán)重的土壤侵蝕問題,是世界上水土流失最為嚴(yán)重的區(qū)域之一[3]；黃土高原又是中華民族的重要發(fā)祥地,在古代歷史上相當(dāng)長時間,植被覆蓋度高、生態(tài)環(huán)境條件優(yōu)越,所謂“山林川谷美,天才之力多”描述了黃河流域一帶自然風(fēng)物,《資治通鑒》記載了盛唐時期陜甘地區(qū)“閭閻相望、桑麻翳野,天下富庶者無如隴右”。古代文獻(xiàn)、花粉與古環(huán)境研究均表明黃土高原森林分布范圍比目前要廣泛得多[4-5]。

經(jīng)過人類社會長期的農(nóng)耕開墾利用,特別是明、清以來,濫墾、濫牧、戰(zhàn)亂使黃土高原自然森林和草原植被幾乎破壞殆盡,生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞,陜、甘等西北地區(qū)出現(xiàn)嚴(yán)重的土壤侵蝕,土地出現(xiàn)嚴(yán)重的沙化和荒漠化問題,成了目前黃土高原溝壑縱橫、禿嶺荒山的地貌特征[5-6]。黃土高原大部分地區(qū)土壤侵蝕模數(shù)高于1000t km-2a-1,丘陵溝壑區(qū)土壤侵蝕十分劇烈,土壤侵蝕模數(shù)大部分高于5000 t km-2a-1,其中黃普川流域土壤侵蝕模數(shù)最高,接近25000 t km-2a-1[7-8]。20世紀(jì)70年代前,三門峽水文站觀測的黃河輸沙量約為每年16億t,其中90%來自黃土高原[9]。據(jù)估計,每噸土壤流失中,包含0.8—1.5 kg銨態(tài)氮、1.5 kg全磷和20 kg全鉀。以每年16億t土壤流失計算,共約有3800 t銨態(tài)氮、全磷和全鉀流失[10]。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),水土流失問題成為制約黃土高原區(qū)域經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展的重要限制因素[11-12]。

黃土高原水土流失控制和治理歷來受到人們的關(guān)注,民國時期李儀祉、張含英等人主持的黃委會就十分重視黃河上中游的水土保持工作,在黃土高原多處成立水土保持試驗區(qū)[13]； 20世紀(jì)50年代至70年代,國家主要開展了植樹造林、梯田和淤地壩建設(shè)工程；80 至90年代后主要開展小流域治理和三北防護(hù)林建設(shè),2000年以來重點開展退耕還林(草)工程、坡耕地整治和治溝造地工程[8,14-17]； 2016年黃土高原作為國家第一批山水林田湖生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程試點,統(tǒng)籌山水林田湖草系統(tǒng)治理工作,并結(jié)合鄉(xiāng)村振興和生態(tài)文明建設(shè),黃土高原水土流失治理工作進(jìn)入了新的階段[18-20](表1)。

從總體上看,黃土高原目前實施的水土流失治理措施和工程均取得了顯著的生態(tài)效益,區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)整體向健康方向發(fā)展；然而黃土高原整體生態(tài)環(huán)境脆弱特點沒有改變,在新時代背景下黃土高原高原水土流失治理也進(jìn)入了新的時期,面臨新的問題[21-22]。本文系統(tǒng)總結(jié)了黃土高原水土流失治理的主要措施和經(jīng)驗,并對其生態(tài)效益和存在的問題進(jìn)行討論,提出了黃土高原水土流失治理的調(diào)整優(yōu)化建議,為黃土高原地區(qū)更加科學(xué)治理水土流失、防治土壤退化和維護(hù)生態(tài)平衡與可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1 黃土高原水土流失治理重要措施及成效

黃土高原水土流失治理模式針對治理對象不同大致可以分為兩類,一類以治理坡面土壤侵蝕為目的的生物措施模式,主要包括植樹造林、植被自然恢復(fù)以及修建梯田,一類是以治理溝道土壤侵蝕為目的的工程措施模式,主要包括修建淤地壩以及最近開展的治溝造地工程。植樹造林和植被自然恢復(fù)主要通過增加植被覆蓋度來降低水土流失,梯田主要通過平整土地和減少坡長來控制坡耕地水土流失,而淤地壩和治溝造地則能夠攔截溝谷泥沙,淤地造田[6, 8]。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展,人民更加注重溝坡兼治的小流域綜合治理模式,十八大以來,結(jié)合生態(tài)文明、鄉(xiāng)村振興、山水林田湖草新理念,黃土高原土流失治理模式逐漸強(qiáng)調(diào)治理的整體性和系統(tǒng)性[18-19]。

1.1 生物措施模式

生物措施模式是通過增加植被覆蓋度來控制水土流失的方法,主要控制坡面尺度的土壤侵蝕,主要體現(xiàn)在1999年以來國家大規(guī)模實施的退耕還林還草工程實施上。在2000—2015年期間,黃土高原共完成退耕還林工程建設(shè)任務(wù)581.12萬hm2,其中退耕還林215.07萬hm2、荒山造林328.65萬hm2、封山育林37.5萬hm2[23]。退耕還林還草工程的大規(guī)模實施已使得黃土高原生態(tài)環(huán)境條件明顯改善,一個突出特征是區(qū)域植被覆蓋度顯著增加,從植被覆蓋指數(shù)來看,1980年代以來黃土高原植被覆蓋指數(shù)上升了11.5%,2000—2015年期間,黃土高原植被指數(shù)增長率遠(yuǎn)高于全國平均水平[24]。退耕還林還草工程也顯著提升了區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能,在土壤保持方面,從2000年到2015年,平均土壤侵蝕由47.37 t/hm2下降到18.77 t/hm2,年減少土壤侵蝕量34.4億t[25]；黃河黃土高原段輸沙量呈現(xiàn)顯著下降趨勢,黃河年平均輸沙量從20世紀(jì)70年代13億t/a下降到不足3億t/a[26]。在固碳方面,黃土高原凈生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力顯著增加,且主要集中在黃土丘陵溝壑區(qū)等退耕還林還草工程實施區(qū)域；黃土高原在退耕還林還草工程實施以來,實現(xiàn)了從碳源向碳匯的轉(zhuǎn)變,區(qū)域累計固碳量約為960萬t[27-28]。

黃土高原以延安地區(qū)的植被覆蓋度增加最為明顯,退耕還林工程實施以來,延安共完成退耕還林面積71.83萬hm2,占國土總面積的 19.4%,占全省的 27%,延安市植被覆蓋率由46%上升到81.35%。從遙感影像圖上看(圖1),延安地區(qū)植被覆被情況顯著改善,大地基調(diào)已實現(xiàn)從黃到綠的轉(zhuǎn)變。延安地區(qū)土壤侵蝕模數(shù)從9000t/km2下降為1077 t/km2,入黃泥沙量由每年2.58億噸下降為0.31億t,基本實現(xiàn)了土不下山、泥不出溝；城區(qū)空氣優(yōu)良天數(shù)從238 d增加到313 d,大風(fēng)揚(yáng)塵天氣從19次/a下降為5次/a,年降雨量從約500 mm/a上升到600 mm/a以上[29-30]。由此可見,延安通過長期退耕還林工程的實施,區(qū)域生態(tài)環(huán)境條件得到了明顯的改善,森林植被涵養(yǎng)水源、土壤保持、調(diào)節(jié)氣候等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能已經(jīng)初步顯現(xiàn)。

圖1 延安市退耕還林工程實施20年遙感植被覆蓋度對比(延安氣象局制)Fig.1 The comparison of vegetation cover after the Grain to Green Program initiated during past two decades in Yanan region of Shaanxi Province of China (provided by Yanan Meteorological station)

退耕還林工程也是惠民利民的生態(tài)建設(shè)項目,延安地區(qū)80%以上的農(nóng)民受益,截至2018年,退耕戶戶均獲得補(bǔ)助3.9萬元,人均9038元。在實施退耕還林工程同時,延安市采取封山禁牧、舍飼養(yǎng)畜、生態(tài)移民、建設(shè)基本口糧田、發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)等多種措施,從而農(nóng)民群眾生產(chǎn)生活水平得到鞏固和提高,農(nóng)民人均純收入由退耕前的1313元增加到10856元,退耕還林成果得到進(jìn)一步鞏固和加強(qiáng)[30]。

1.2 工程措施模式

1.2.1梯田

修建梯田一直是黃土高原坡面水土流失治理的核心工程措施,而且梯田占總耕地面積的比例也在逐年增加,截止2017年,黃土高原梯田面積占總耕地面積達(dá)到60%左右,梯田建設(shè)和相應(yīng)的植被恢復(fù)措施可有效減少坡地水土流失,改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境,并使得景觀要素配置趨于優(yōu)化(圖2)。梯田也使得耕地質(zhì)量得到明顯改善,梯田糧食平均單產(chǎn)可以達(dá)到坡耕地的2—3倍,由于梯田建設(shè)的高效農(nóng)田,黃土高原在大規(guī)模退耕還林還草工程實施背景下,糧食總產(chǎn)量仍有波動性上升的趨勢[31]。另外,梯田蘋果是黃土丘陵溝壑區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè),僅延安地區(qū)梯田蘋果面積近16.67萬hm2,價值超過百億,是“綠水青山就是金山銀山”在黃土高原生態(tài)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要體現(xiàn)形式。黃土高原大規(guī)模的梯田建設(shè),形成了保障這一地區(qū)糧食和生態(tài)安全、推進(jìn)鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略實施的重要資產(chǎn)儲備[32]。

黃土高原梯田建設(shè)、使用和維護(hù),也應(yīng)當(dāng)綜合考慮當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r、農(nóng)業(yè)發(fā)展需求、農(nóng)業(yè)人口數(shù)量等,科學(xué)統(tǒng)籌和規(guī)劃梯田的建設(shè)和整理,以利于農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營、多樣化經(jīng)營和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)、穩(wěn)定增長[33]。另外,對于梯田的新建和擴(kuò)建則要嚴(yán)格控制,需因地制宜根據(jù)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和當(dāng)?shù)鼐用裥枨筮M(jìn)行科學(xué)規(guī)劃和統(tǒng)籌,合理配置農(nóng)業(yè)用地和生態(tài)用地,避免大規(guī)模新建、擴(kuò)建梯田,以維護(hù)退耕還林還草成果和區(qū)域生態(tài)安全[34]。

圖2 定西安家溝梯田建設(shè)景觀Fig.2 The terrace landscape of the Anjia watershed of Dingxi country in the Gansu Province

1.2.2淤地壩

在生態(tài)脆弱的陜北黃土高原地區(qū),淤地壩既能攔截泥沙、保持水土,又能淤地造田、增產(chǎn)糧食,是黃土高原分布最為廣泛和行之有效的水土流失保持措施(圖3)。在淤地壩發(fā)展過程中,歷經(jīng)了由小型到大型,從蓄水?dāng)r泥到淤地生產(chǎn),從單壩建設(shè)到壩系建設(shè)的過程,大體分為4個階段：20世紀(jì)50年代的試驗示范階段；60年代的推廣普及階段；70年代的發(fā)展建設(shè)階段；80年代以來以治溝骨干工程為骨架、完善提高壩系建設(shè)的規(guī)范化建設(shè)階段[35]。

淤地壩是黃土高原分布最廣的水土流失保持措施,主要防治溝道水土流失,具有較好的生態(tài)效益和糧食供給作用。淤地壩作為控制水土流失的重要措施,經(jīng)過50年的建設(shè),黃土高原的淤地壩數(shù)量已經(jīng)超過了10萬座以上,主要分布于陜西(36816座)、山西(37820座)和內(nèi)蒙古地區(qū)(17819座)。 淤地壩有效的控制了黃土高原的水土流失,每年減少入黃泥沙約為3—5百萬t,目前已經(jīng)截留了280億t水土流失總量。淤地壩中的土壤有機(jī)質(zhì)含量較高,達(dá)到了3.4g/kg,黃土高原淤地壩的碳蓄積量可達(dá)到9.52億t,相當(dāng)于中國森林植被的碳蓄積量的18%—24%,是黃土高原1998—2004時段退耕還林植被碳儲量的400倍[36]。當(dāng)淤地壩淤滿以后,因為具有良好的土壤養(yǎng)分和水分條件,可以轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)農(nóng)田,在2002年,淤地壩農(nóng)田規(guī)模達(dá)到了3200 km2。通過遙感數(shù)據(jù)分析可以推算出,淤地壩農(nóng)田的土壤水分含量是坡耕地農(nóng)田的1.86倍,糧食產(chǎn)生是梯田的2—3倍,是坡耕地農(nóng)田的6—10倍,淤地壩農(nóng)田平均單產(chǎn)可以達(dá)到4.5 t/hm2,有些地段淤地壩產(chǎn)量可以達(dá)到10.5 t/hm2,黃土高原淤地壩農(nóng)田只占總農(nóng)田面積的9%,糧食產(chǎn)生占總糧食產(chǎn)量的20.5%[37-38]。

高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的淤地壩農(nóng)田建設(shè),實現(xiàn)了少種多收,勞動強(qiáng)度也大幅度降低,使農(nóng)民退出坡地的自覺性大大提高,為退耕還林還草創(chuàng)造了條件,每公頃壩地可促進(jìn)6—10hm2坡地退耕,將加快區(qū)域植被的快速有效恢復(fù),充分保障退耕還林還草工程順利實施。淤地壩建設(shè)還具有優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會發(fā)展的作用,在淤地壩農(nóng)田,優(yōu)質(zhì)品種的引進(jìn),現(xiàn)代農(nóng)機(jī)具和地膜覆蓋、溫室大棚技術(shù)的使用和推廣,大大提高了農(nóng)業(yè)集約化經(jīng)營程度和土地生產(chǎn)利用率及產(chǎn)出率；同時在退耕坡地上栽植經(jīng)濟(jì)林、藥材,發(fā)展高效牧草,促進(jìn)了林果業(yè)和畜牧業(yè)的發(fā)展[39]。

淤地壩壩系工程,不僅水土保持作用巨大,應(yīng)對極端氣候事件的防災(zāi)減災(zāi)能力也十分明顯,2017年榆林無定河流域發(fā)生“7·26”特大暴雨洪水,具備完整溝道壩系建設(shè)的韭園溝流域的洪峰流量相對照流域削減達(dá)到8倍,洪水最大含沙量也僅為對照流域的三分之一；盡管本次暴雨歷時長、雨強(qiáng)大,但韭園溝流域經(jīng)過淤地壩的層層攔截,溝口洪水流量和含沙量均已大大降低,進(jìn)一步證明淤地壩在攔沙淤泥、防洪減災(zāi)等方面的重要作用[40]。

1.2.3治溝造地

治溝造地是集壩系建設(shè)、舊壩修復(fù)、鹽堿地改造、荒溝閑置土地開發(fā)利用和生態(tài)建設(shè)為一體的一種溝道治理新模式,通過閘溝造地、打壩修渠、墊溝覆土等主要措施,實現(xiàn)小流域壩系工程提前利用受益,是增良田、保生態(tài)、惠民生的系統(tǒng)工程[41]。在延安市大規(guī)模退耕還林還草工程實施以后,坡耕地農(nóng)田面積急劇較少,農(nóng)村基本農(nóng)田保障和區(qū)域糧食安全受到很大影響；就此延安市在2011—2012年首先開展治溝造地工程建設(shè)(圖4),共完成治溝造地面積0.84萬hm2,并于2013年被列入全國土地整治重大工程而在全市迅速推廣,截止目前共完成治溝造地面積3.38萬hm2,累計投資51.72億元,新增耕地0.31萬hm2,取得了顯著成效[42]。

溝造地工程是根據(jù)陜北黃土丘陵溝壑縱橫的地貌特點,在繼承幾十年來淤地壩建設(shè)的成功模式基礎(chǔ)上,改壩庫天然淤沙為人工填土,快速造地、變荒溝為良田,是行之有效的正確途徑[43]；治溝造地工程的全面實施不僅增加了黃土高原地區(qū)基本農(nóng)田耕地面積,保障了區(qū)域糧食安全,而且對保護(hù)生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)社會主義新農(nóng)村建設(shè)都具有積極意義。另外,治溝造地工程要著眼長遠(yuǎn)、科學(xué)規(guī)劃,堅持增加耕地和保護(hù)環(huán)境并重,堅持造田不毀林,盡量增加造地成本投入建設(shè)高質(zhì)量農(nóng)田,精耕細(xì)作,提高生產(chǎn)效率,以促進(jìn)黃土高原地區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展,使治溝造地成為黃土高原利國利民的民生工程、生態(tài)工程[44]。

1.3 小流域綜合治理模式

小流域綜合治理模式就是按照優(yōu)化治理目標(biāo),把水土保持諸項技術(shù)措施按一定的結(jié)構(gòu) 進(jìn)行科學(xué)配置,從而形成綜合系統(tǒng),使小流域的資源得到有效的保護(hù),積極培育和科學(xué)開發(fā)利用,促進(jìn)流域內(nèi)農(nóng)、林、牧、副等各個行業(yè)持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展,發(fā)揮最大的綜合效益[45]。黃土高原以小流域為單元開展水保持綜合治理試驗最早始于1950年代,直到1980年才正式開始試點、推廣和全面發(fā)展,截至目前黃土高原已先后開展3000多條小流域的治理開發(fā),小流域內(nèi)植被覆被度明顯增加,土地利用類型發(fā)生根本轉(zhuǎn)變,取得了顯著生態(tài)成效[46-47](圖5)。黃土高原小流域治理開發(fā)過程中,大致可以化為為3個階段,首先是從1980代初期到中期,小流域治理尚屬積累經(jīng)驗階段,水土保持是小流域治理的主要目標(biāo),根據(jù)小流域地貌特點和水土流失規(guī)律,布設(shè)適宜的治理措施,從而達(dá)到層層設(shè)防、節(jié)節(jié)攔蓄 控制水土流失；1980年代后期,為了適應(yīng)整個國家以經(jīng)濟(jì)建設(shè)為中心的形勢,黃土高原水土保持小流域治理也逐步突出了經(jīng)濟(jì)效益,通過治理與開發(fā)相結(jié)合,寓經(jīng)濟(jì)效益于治理措施之中,出現(xiàn)了一些效益型治理的小流域,為水土保持治理注入了新的理念；1990 年代開始,水土保持小流域治理開始以市場為導(dǎo)向,對小流域不同部位實施綜合治理與開發(fā),建立適度規(guī)模的商品生產(chǎn)基地,建立小流域的支柱性主導(dǎo)產(chǎn)業(yè),增強(qiáng)了水土保持的內(nèi)在活力,有利于促進(jìn)治理和鞏固治理成果,并且助力鄉(xiāng)村振興和農(nóng)民致富,從而推動水土保持小流域治理開發(fā)邁上了一個新的臺階。

圖5 延安羊圈溝小流域治理前后土地利用和植被覆被類型變化[47]Fig.5 The comparison of land use type and vegetation cover before and after the integrated management in the Yangjuangou watershed of Yanan city, Shaanxi Province of China[47]

陜北典型丘陵溝壑區(qū)主要存在5種類型的小流域治理模式：混農(nóng)林業(yè)模式、經(jīng)濟(jì)林(作物)模式、生態(tài)農(nóng)業(yè)模式、林草模式生和傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)模式。結(jié)合小流域綜合治理的基礎(chǔ)資料(生物措施、工程措施及生態(tài)恢復(fù)措施等),并結(jié)合社會經(jīng)濟(jì)方面數(shù)據(jù),可以構(gòu)建能夠相關(guān)的指標(biāo)體系(反映生態(tài)、社會和經(jīng)濟(jì)效果)對全面評價小流域治理效果；研究表明在陜北地區(qū),采用混農(nóng)林業(yè)模式、經(jīng)濟(jì)林(作物)模式、生態(tài)農(nóng)業(yè)模式和林草模式生態(tài)、社會、經(jīng)濟(jì)效益都比較好,傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)模式各類效益均較差[46]。在黃土高原水土流失問題比較嚴(yán)重的區(qū)域,應(yīng)因地制宜采用混農(nóng)林業(yè)模式、經(jīng)濟(jì)林(作物)模式、生態(tài)農(nóng)業(yè)模式進(jìn)行治理,從而加快治理速度,減少治理投資,提高治理水平和效益[46]。

隴東高塬溝壑區(qū)水土流失治理主要以“固溝保塬”為主,是指在“固溝-護(hù)坡-保塬”理念下的“塬面徑流調(diào)控、坡面植被恢復(fù)、溝道水沙集蓄”三道防線治理模式。一是在塬面和溝頭形成以水系、道路為骨架的田、路、林、村、防護(hù)林等相配套的塬面、溝頭綜合防護(hù)體系,防止塬面侵蝕溝的發(fā)育；二是在坡面形成以植被恢復(fù)為主,工程措施與林草植物措施相結(jié)合的溝坡防護(hù)體系,減輕溝坡水力侵蝕；三是營溝道防沖林,形成以溝道工程與林草植物措施相結(jié)合的溝道防護(hù)體系,防治崩塌、滑坡、溝岸擴(kuò)張等重力侵蝕[48]。2018年正式實施的《黃土高原溝壑區(qū)固溝保塬綜合治理規(guī)劃》,規(guī)劃治理流域面積為2.83萬km2,保護(hù)塬面面積0.13萬km2,治理侵蝕溝8968條,規(guī)劃以“固溝保塬”為目的,結(jié)合當(dāng)?shù)剜l(xiāng)村建設(shè)、生態(tài)及人居環(huán)境建設(shè),提出了建立立體防控和塬面徑流調(diào)控兩大綜合治理體系,在治理水土流失的同時,促進(jìn)農(nóng)業(yè)增效和農(nóng)民增收,取得顯著生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益[48]。

黃土高原西北部的水蝕風(fēng)蝕交錯區(qū),由于風(fēng)蝕水蝕交互影響,再加上人為不合理的開墾和放牧等,生態(tài)環(huán)境條件極為脆弱,在這一地區(qū)應(yīng)以發(fā)展生態(tài)防護(hù)林帶為主,喬灌草結(jié)合,造林與營林并提,防護(hù)林和經(jīng)濟(jì)林并舉,走生態(tài)經(jīng)濟(jì)林業(yè)道路, 以生態(tài)防護(hù)林為主體,農(nóng)林牧副協(xié)調(diào)發(fā)展的綠色生態(tài)系統(tǒng),最終達(dá)到改善生態(tài)環(huán)境,促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)的全面發(fā)展的目的,實現(xiàn)生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的有機(jī)結(jié)合[49]。

1.4 區(qū)域綜合整治模式

早在民國時期,李儀祉就已經(jīng)認(rèn)識到“黃河之患,在于泥沙。欲減黃河之泥沙,自須防西北黃土坡嶺之沖刷”,并引入了西方的水土保持理論,在黃土高原進(jìn)行了水土流失治理實踐[13]。以根治泥沙為治黃之本,提出了精辟的水土保持觀點、措施和方法。一是他認(rèn)識了土壤侵蝕的三種主要方式,即風(fēng)力、水力、重力侵蝕,因害設(shè)防；二是從土地利用上,提出治理坡耕地、培植森林、廣種苜蓿、改良鹽堿荒溝荒灘；三是在治理方式上,層層設(shè)防,從坡、溝、川、灘分層治理；四是在泥沙利用上,提出了保(就地蓄水保土)、攔(坎庫攔淤)、排(排洪排沙)、淤(引洪淤灌)[13],從而奠定了我國水土保持理論基礎(chǔ),成為我國近代水土保持工作的先驅(qū)。

新中國成立后,毛主席就認(rèn)識到林業(yè)對防治水土流失的重要性,“在墾荒的時候,必須同保持水土的規(guī)劃相結(jié)合,避免水土流失的風(fēng)險”；毛主席非常強(qiáng)調(diào)植樹造林、保護(hù)生態(tài)環(huán)境對社會主義建設(shè)的重要性,并發(fā)出了“綠化祖國”的號召,并提出全國1.2億hm2耕地實行“三三制”,即三分之一農(nóng)業(yè)生產(chǎn),三分之一種草,三分之一種樹,實現(xiàn)農(nóng)、林、牧業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展[2]。1980—1990年代,我國政府根據(jù)黃土高原惡劣的生態(tài)環(huán)境提出了“植樹造林、綠化沙漠、建設(shè)生態(tài)農(nóng)業(yè),再造一個山川秀美的西北地區(qū)”以及“退田還林,封山綠化,個體承包,以糧代賑”十六字方針,指明了黃土高原治理水土流失治理的總體方向和目標(biāo)[6]。

中科院院士朱顯謨于20世紀(jì)80年代初提出了黃土高原國土整治“28字”方略,即：“全部降水就地入滲攔蓄,米糧下川上塬、林果下溝上岔、草灌上坡下坬”,主要是在重建黃土高原土壤水庫的基礎(chǔ)上,對旱地農(nóng)業(yè)和植被恢復(fù)進(jìn)行科學(xué)布局[50]。根據(jù)新時代黃土高原生態(tài)治理的新特點,中科院院士周衛(wèi)健和安芷生院士提出了《新時代黃土高原生態(tài)環(huán)境綜合治理“26字”建議》,即：“塬區(qū)固溝保塬,坡面退耕林還林草,溝道攔蓄整地,沙區(qū)固沙還灌草”,對黃土高原生態(tài)環(huán)境綜合治理起到重要的指導(dǎo)作用[21]。

雖然我國開展的各項生態(tài)工程對生態(tài)環(huán)境的保護(hù)和修復(fù)起到了積極的作用,然而由于對生態(tài)系統(tǒng)各要素流動性、區(qū)域內(nèi)社會經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)性、流域上下游關(guān)聯(lián)性等問題考慮不足,規(guī)范缺乏統(tǒng)一性、系統(tǒng)性和整體性,生態(tài)保護(hù)和恢復(fù)工程總體效果還不夠理想,部分生態(tài)問題還較突出[50]。在此背景下,基于整體生態(tài)系統(tǒng)觀,國家十九大提出“山水林田湖草生命共同體”的概念,重視生態(tài)系統(tǒng)完整、穩(wěn)定、健康等特征,統(tǒng)籌兼顧生態(tài)系統(tǒng)各要素及各部門,對生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行整體保護(hù)、系統(tǒng)修復(fù)和綜合治理,成為我國當(dāng)前生態(tài)保護(hù)與修復(fù)的重點任務(wù),黃土高原丘陵溝壑區(qū)也于2017年列入我國首批五個國家重點生態(tài)功能區(qū)山水林田湖草系統(tǒng)保護(hù)修復(fù)試點之一[51-52]。

2 黃土高原水土流失治理措施存在的問題

(1)現(xiàn)存的水土流失治理模式急需經(jīng)營維護(hù)

經(jīng)過長期生態(tài)建設(shè),黃土高原人工生態(tài)林面積已有較大規(guī)模(約7.47萬km2),部分人工生態(tài)林由于營建不合理,出現(xiàn)了林分結(jié)構(gòu)單一、植株密度過大、生物多樣性低、土壤環(huán)境干旱化和大面積衰退等問題,影響著植被穩(wěn)定性和生態(tài)服務(wù)功能的發(fā)揮,難以滿足新時代生態(tài)文明建設(shè)的需求,急需進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造和功能提升[29]；有研究表明,黃土高原現(xiàn)有的人工植被覆蓋度已經(jīng)接近了該地區(qū)水分承載力閾值,不合理的人工林建設(shè)可能對對區(qū)域水文循環(huán)和社會用水需求造成影響[28]。

另外,黃土高原經(jīng)歷了長期持續(xù)水土流失治理工作,現(xiàn)有水土保持工程是多批次水土保持建設(shè)累積,存在經(jīng)營維護(hù)不足現(xiàn)象。水土保持低功能林面較大,梯田淤地壩缺乏維修和管護(hù),低效粗放經(jīng)營經(jīng)濟(jì)林較為普遍。梯田、淤地壩等工程日常經(jīng)營維護(hù)不足,存在不同程度年久失修,水土保持功能發(fā)揮不充分的問題。如何將黃土高原現(xiàn)有水土保持工程開展有效經(jīng)營維護(hù),改造提升水土保持功能,是今后黃土高原水土流失治理重要工作方向[4, 8]。

(2)水土流失治理理念亟待更新

十九大以來,生態(tài)文明建設(shè)進(jìn)入新時代。黃土高原水土流失治理理念需要緊跟時代步伐,用最新生態(tài)文明建設(shè)理念指導(dǎo)黃土高原水土流失治理工作。目前,黃土高原水土流失治理仍以減緩水土流失和增加耕地面積為主要目標(biāo),這與國家生態(tài)文明建設(shè)理念要求還存在距離。踐行綠水青山也是金山銀山的綠色發(fā)展理念,統(tǒng)籌山水林田湖草系統(tǒng)治理,以水土流失治理為抓手建設(shè)美麗中國,形成綠色發(fā)展方式和生活方式,賦予新時代黃土高原水土流失治理更多目標(biāo)和使命[6]。

(3)水土保持治理目標(biāo)不夠系統(tǒng)綜合

當(dāng)前黃土高原水土流失治理目標(biāo)與社會需求存在一定脫節(jié)現(xiàn)象。新時代背景下,黃土高原需求已從過去減少水土流失,增加糧食供給能力,轉(zhuǎn)為提升生態(tài)環(huán)境質(zhì)量,改善人居環(huán)境,增加經(jīng)濟(jì)收入,促進(jìn)城鄉(xiāng)社會經(jīng)濟(jì)繁榮。傳統(tǒng)水土流失治理目標(biāo)過于單一,與新時代對水土保持要求不匹配。今后,水土流失治理目標(biāo)需要更多考量區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展,統(tǒng)籌山水林田湖草多要素,實現(xiàn)生態(tài)建設(shè)與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展高度融合,賦予水土保持更加系統(tǒng)綜合治理目標(biāo)[22]。

(4)水土流失治理對農(nóng)民增收貢獻(xiàn)不大

黃土高原水土流失治理增強(qiáng)了糧食供應(yīng)能力,改善了當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境,但對農(nóng)民收入增加貢獻(xiàn)比重不高。長期以來,黃土高原水土流失治理以政府投資和補(bǔ)助為主,農(nóng)民對水土流失治理投入積極性不高。如何更好地治理黃土高原水土流失,優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),并與增加農(nóng)民收入相結(jié)合,讓農(nóng)民從中得到更多實惠,形成生態(tài)系統(tǒng)健康可持續(xù)和農(nóng)民增收脫貧不返貧的水土流失治理新模式,是當(dāng)前亟待解決的問題[51]。

3 黃土高原水土流失治理前景及展望

(1)踐行新時代水土流失治理新理念

黃土高原水土流失治理應(yīng)該走出傳統(tǒng)水土流失治理理念,賦予水土流失治理更多使命,建立新時代大水保理念。水土流失治理不僅是減少土壤侵蝕,增加耕地面積,更重要是提升景觀品質(zhì),改善人居環(huán)境,優(yōu)化經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),助推區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)增長[51]。以山水林田湖草作為一個生命同體理念為指導(dǎo),踐行綠水青山就是金山銀山的綠色發(fā)展觀,通過區(qū)域水土流失治理與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展深度耦合,構(gòu)建新型水土流失治理模式,提升區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展能力,助力穩(wěn)定脫貧機(jī)制形成與構(gòu)建,促進(jìn)鄉(xiāng)村振興。

(2)加強(qiáng)水土保持工程經(jīng)營維護(hù)與功能提升

黃土高原水土流失治理工程保有量巨大,對減緩黃土高原水土流失起到控制性作用,當(dāng)前須從水土流失治理數(shù)量上增長轉(zhuǎn)到質(zhì)量上鞏固、提高和改善。迫切需要開展黃土高原水土流失治理工程現(xiàn)狀普查,摸清水土保持工程存在問題,開展水土保持效益評估。開展梯田淤地壩等水土保持工程措施保存情況及其抵御暴雨能力評估,摸清低效水土保持林和經(jīng)濟(jì)林的規(guī)模與空間分布,進(jìn)而為水土保持工程措施經(jīng)營維護(hù)和功能提升提供基礎(chǔ),也為新型水土流失治理模式構(gòu)建提供科學(xué)依據(jù)[33-34]。

(3)智能化構(gòu)建黃土高原水土流失治理新模式

黃土高原水土流失治理具有漫長的歷史,積累了豐富、系統(tǒng)的水土流失治理寶貴經(jīng)驗。黃土高原不同區(qū)域現(xiàn)已形成的水土流失治理模式,是當(dāng)?shù)厝嗣耖L期開展水土流失治理實踐結(jié)晶,是長期經(jīng)受實踐篩選和考驗的結(jié)果,對當(dāng)前和今后黃土高原水土流失治理具有重要指導(dǎo)作用。借助大數(shù)據(jù)挖掘、地理空間分析、地學(xué)信息圖譜等現(xiàn)代信息技術(shù),對黃土高原水土流失治理寶貴經(jīng)驗進(jìn)行深度挖掘并形成新知識和新規(guī)則,以此為基礎(chǔ),研發(fā)黃土高原水土流失治理模式構(gòu)建平臺。平臺以山水林田湖草統(tǒng)籌系統(tǒng)治理為科學(xué)原則,統(tǒng)籌水土流失治理、增加經(jīng)濟(jì)收入、改善人居環(huán)境、提升景觀、休閑旅游、山地災(zāi)害防治等多目標(biāo),加強(qiáng)水土流失治理與區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的融合,實現(xiàn)黃土高原水土流失治理模式智能化構(gòu)建[50]。

(4)黃土高原水土流失治理新模式研發(fā)與示范

經(jīng)過近半個世紀(jì)水土流失實踐工作,每個區(qū)域已積累了較為成熟有效的水土流失治理模式。除此之外,近年來黃土高原經(jīng)濟(jì)開發(fā)過程中,已逐步形成若干新型水土流失治理模式。這些水土流失治理模式大多面向市場以企業(yè)為主導(dǎo),通過區(qū)域生態(tài)環(huán)境修復(fù)和經(jīng)濟(jì)開發(fā)而逐步形成,例如美麗鄉(xiāng)村休閑旅游、生態(tài)經(jīng)濟(jì)驅(qū)動鄉(xiāng)村振興、高科技含量經(jīng)果林、山地災(zāi)害治理、礦山修復(fù)等水土流失治理模式。根據(jù)生態(tài)文明建設(shè)和區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求,篩選對區(qū)域水土流失治理具有示范作用的水土流失治理新模式,通過對新型水土流失治理模式優(yōu)化,開展多目標(biāo)新型水土流失治理模式國家示范園區(qū)建設(shè),實現(xiàn)水土流失治理技術(shù)集成、治理理念集中展示、治理新模式的示范推廣。

(5)水土流失治理支撐鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略

遵循山水林田湖草統(tǒng)籌系統(tǒng)治理原則,通過水土流失治理支撐美麗鄉(xiāng)村建設(shè),促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展,實現(xiàn)鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略。通過土地、產(chǎn)業(yè)、稅費等相關(guān)政策供給,提高農(nóng)民、企業(yè)參與水土流失治理積極性,鼓勵民間資本參與水土流失治理工作,提高水土保持治理多方參與度。通過對現(xiàn)有水土流失治理工程進(jìn)行提升增效,盤活現(xiàn)有水土保持工程存量,釋放生態(tài)經(jīng)濟(jì)潛能,優(yōu)化區(qū)域生態(tài)資源配置和區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展結(jié)構(gòu)。以水土流失治理為依托,通過培育提升農(nóng)業(yè)、旅游等產(chǎn)業(yè),實現(xiàn)區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化,形成具有鮮明地域特色的穩(wěn)定脫貧機(jī)制。