山 侖,徐炳成
(1.西北農(nóng)林科技大學(xué) 黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,陜西 楊凌 712100;2.中國(guó)科學(xué)院 水利部 水土保持研究所,陜西 楊凌 712100)
退耕還林(草)是我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)史上的標(biāo)志性工程。然而,隨著退耕還林(草)的持續(xù)深入實(shí)施,在取得顯著成效的同時(shí)也逐漸顯現(xiàn)一些新問(wèn)題,如退耕地植被的結(jié)構(gòu)不夠合理、大范圍植被建設(shè)的水資源承載力下降、退耕還林(草)生態(tài)建設(shè)可否持續(xù)等,因此有必要就該工程實(shí)施以來(lái)取得的成效及面臨的新問(wèn)題進(jìn)行科學(xué)評(píng)估和系統(tǒng)梳理[1-2]。
延安市地處黃河中游、位于黃土高原腹地,其地形地貌、氣候、植被特征以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式等在黃土高原地區(qū)均具有典型性和代表性。延安市作為國(guó)家制定退耕還林(草)政策的發(fā)源地,被譽(yù)為“全國(guó)退耕還林第一市”,自1999年開始實(shí)施退耕還林(草)以來(lái),生態(tài)建設(shè)取得了顯著成效,成為黃土高原乃至全國(guó)連片增綠幅度最大的地區(qū),為全國(guó)提供了生態(tài)修復(fù)的“延安樣本”。本文基于中國(guó)工程院農(nóng)業(yè)學(xué)部咨詢研究項(xiàng)目“黃土高原典型地區(qū)退耕還林(草)成效、問(wèn)題及對(duì)策”對(duì)延安市的實(shí)地調(diào)研資料和1990—2020年典型年份遙感影像解譯資料,對(duì)延安市實(shí)施退耕還林(草)及林草植被建設(shè)取得的成效和面臨的問(wèn)題進(jìn)行綜合評(píng)估分析,并根據(jù)延安市的區(qū)位特點(diǎn)有針對(duì)性地提出林草植被建設(shè)的建議和對(duì)策,以期為新時(shí)期延安市乃至黃土高原地區(qū)的生態(tài)建設(shè)和高質(zhì)量發(fā)展提供依據(jù)與參考。
延安市轄2個(gè)區(qū)(寶塔區(qū)和安塞區(qū),其中寶塔區(qū)為延安市城區(qū)、安塞區(qū)由原安塞縣于2016年撤縣設(shè)區(qū))、10個(gè)縣(延長(zhǎng)縣、延川縣、志丹縣、吳起縣、甘泉縣、富縣、洛川縣、宜川縣、黃龍縣、黃陵縣)和1個(gè)縣級(jí)市(子長(zhǎng)市,由原子長(zhǎng)縣于2019年撤縣設(shè)市,陜西省直轄、延安市代管),總面積37037 km2;地形地貌以梁峁、溝壑為主,為典型的黃土丘陵溝壑區(qū);氣候?qū)侔霛駶?rùn)半干旱大陸性季風(fēng)氣候區(qū),其中寶塔區(qū)以南為半濕潤(rùn)區(qū)、寶塔區(qū)以北為半干旱區(qū);按照植被類型分帶,延安市處于森林帶向草原帶的過(guò)渡區(qū)。
自1999年開始實(shí)施退耕還林(草)以來(lái),延安市生態(tài)改善的面積為31761.80 km2,占總面積的86%。遙感影像解譯表明,延安市植被覆蓋度由2000年的47.98%提高到2020年的72.57%,森林(含果園)覆蓋率由2000年的32.85%提高到2020年的59.75%。
1990—2020年延安市的歸一化植被指數(shù)(NDVI)呈先降后升趨勢(shì)(見圖1)。1990—2000年NDVI呈下降趨勢(shì),10 a間下降了0.04,這與該時(shí)期耕地面積增加、林草面積下降有關(guān);2000—2020年NDVI呈上升趨勢(shì),由0.50上升到0.68。
圖1 延安市典型年份NDVI空間分布
1990—2020年全市水土流失總面積減少6716.2 km2,中度及以上土壤侵蝕面積占比下降23.87%(2020年輕度以下土壤侵蝕面積占比為63.57%),土壤侵蝕模數(shù)由9000 t/(km2·a)降至1077 t/(km2·a),生態(tài)較為脆弱的北部縣(市、區(qū))土壤侵蝕等級(jí)由以強(qiáng)烈侵蝕為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐暂p度侵蝕為主。
延安市所處的延河流域(面積為7725 km2)多年平均輸沙模數(shù)由退耕前的15058 t/(km2·a)降至退耕后的2988 t/(km2·a),降幅達(dá)80.2%;多年平均徑流量由2000年前超過(guò)2.0億m3降為2000年以后的約1.5億m3;多年平均輸沙量由2000年前高于0.3億t降為2000—2010年的0.17億t和2010—2020年的0.05億t。
1990—2020年延安市土地利用類型以農(nóng)(耕)地、林地、草地為主,典型年份這3種主要土地利用類型占總面積的比例見表1。由表1可知,實(shí)施退耕還林(草)后土地利用結(jié)構(gòu)得到迅速優(yōu)化調(diào)整,1990年和2000年3種主要地類的面積比例接近1∶1∶1,即林草地面積之和約為農(nóng)地的2倍,而2010年和2020年林草地面積之和約為農(nóng)地的11倍。
表1 典型年份主要地類面積占比 %
據(jù)延安市統(tǒng)計(jì)局提供的統(tǒng)計(jì)資料分析,延安市人均耕地面積2000年以前超過(guò)0.13 hm2(2畝),2018年約為0.11 hm2(1.67畝)、2020年約為0.10 hm2(1.5畝)。
延安市農(nóng)業(yè)人口占比在實(shí)施退耕還林(草)前的1998年為78.6%,到2019年降至65.0%;以種植業(yè)為主的第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占比1998年為45.5%,到2017年降至9.2%(其中林果、棚栽、草畜等產(chǎn)業(yè)對(duì)農(nóng)民收入的貢獻(xiàn)比例達(dá)48%)。1994—2018年,全市果園面積由13.1萬(wàn)hm2增加到23.7萬(wàn)hm2,增幅達(dá)80.9%;干果總產(chǎn)量為11.6萬(wàn)t,年均產(chǎn)量約為4600 t。
2000—2020年延安市年均糧食產(chǎn)量71.95萬(wàn)t(其中:2000—2009年年均69.29萬(wàn)t,2010—2020年年均74.37萬(wàn)t),與1990—1999年年均72.77萬(wàn)t相當(dāng),說(shuō)明退耕還林(草)未對(duì)糧食總產(chǎn)量產(chǎn)生明顯影響。由于人口穩(wěn)定增長(zhǎng),因此2000年以來(lái)年均糧食自給率在90 %以下。
1999年全市農(nóng)民人均純收入約為1381元,2020年全市農(nóng)民人均可支配收入12845元。實(shí)施退耕還林(草)以來(lái),農(nóng)村勞動(dòng)力向二、三產(chǎn)業(yè)和城鎮(zhèn)大量轉(zhuǎn)移(到2020年延安市城鎮(zhèn)化率達(dá)64.07%),其中從事二、三產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)移勞動(dòng)力占20%,累計(jì)建成生態(tài)村944個(gè)、美麗宜居示范村466個(gè),有16個(gè)村被命名為全國(guó)綠色村、45個(gè)村被命名為省級(jí)美麗宜居示范村。2018年年底,全市整體脫貧“摘帽”。
截至2018年年底,全市共營(yíng)造生態(tài)林144.5萬(wàn)hm2(占造林總面積的76.46%),營(yíng)造經(jīng)濟(jì)林44.5萬(wàn)hm2(占造林總面積的23.54%),生態(tài)林面積與經(jīng)濟(jì)林面積之比約為3∶1。營(yíng)造的喬木林主要樹種為刺槐、側(cè)柏和油松,其造林面積分別占造林總面積的83.05%、10.45%和3.34%;營(yíng)造的灌木林樹種以沙棘和檸條為主,其面積占比分別為96.71%和3.26%。
典型年份土地利用/覆被類型空間分布遙感影像解譯結(jié)果(見圖2)顯示,實(shí)施退耕還林(草)后延安市林地呈現(xiàn)南部蔓延擴(kuò)展和北部面積快速增加的特點(diǎn),新增林地和草地主要分布在生態(tài)相對(duì)脆弱的西北部吳起縣、志丹縣、安塞區(qū)和子長(zhǎng)市,這四縣(區(qū)、市)植被覆蓋度從2000年的29.8%提高到2018年的70.6%,1990—2020年吳起縣、志丹縣、安塞區(qū)和子長(zhǎng)市林地面積分別增加了55.62%、34.23%、39.11%、35.81%。實(shí)施退耕還林(草)后,全市天然草地占土地總面積的比例基本維持在30%左右,低覆蓋度(0%~30%)、中低覆蓋度(30%~45%)、中覆蓋度(45%~60%)草地面積占比分別降低了16.31、2.51、0.48個(gè)百分點(diǎn),而中高覆蓋度(60%~75%)、高覆蓋度(>75%)草地面積占比分別提高了5.83和6.63個(gè)百分點(diǎn)。
圖2 延安市典型年份土地利用/覆被類型空間分布
基于Landsat遙感影像解譯結(jié)果進(jìn)行測(cè)算表明:延安市植被凈初級(jí)生產(chǎn)力(NPP)表現(xiàn)為南高北低的分布特征,與植被、氣候地域特征相符。實(shí)施退耕還林(草)以來(lái),延安市植被總體恢復(fù)良好,NPP由2000年的80.33 tDW/(hm2·a)提高至2020年的108.86 tDW/(hm2·a)。
基于MODIS-ET產(chǎn)品分析表明:延安市的實(shí)際蒸散發(fā)量(ET)呈增大趨勢(shì)(見圖3,圖中R2為擬合線的決定系數(shù)、P為顯著性水平),由2000—2004年的年均262.67 mm增加至2015—2019年的年均434.27 mm,增速為11.96 mm/a;實(shí)施退耕還林(草)后,延安市實(shí)際蒸散發(fā)量占降水量的比例呈顯著增大趨勢(shì)(見圖4),降水通過(guò)蒸散發(fā)損失的比例由2000年的約35%增大到2019年的75%;延河甘谷驛站年徑流量由1960—2000年的年均2.17億m3減少至2000—2019年的年均1.51億m3,減幅達(dá)30.6%(見圖5)。植被生物量快速增加和有限降水量被大量蒸散發(fā)將影響區(qū)域水文循環(huán)和水分平衡,并將影響已建植被的后續(xù)穩(wěn)定生長(zhǎng)和生態(tài)服務(wù)功能的持續(xù)發(fā)揮,這是當(dāng)前需要關(guān)注的問(wèn)題之一[3]。
圖3 延安市2000—2019年蒸散發(fā)量變化情況
圖4 延安市2000—2019年蒸散發(fā)量占降水量比例變化情況
圖5 1960—2019年延河甘谷驛站徑流量變化情況
調(diào)查結(jié)果顯示,在“造林優(yōu)先”思想指導(dǎo)下,延安市退耕造林主要在北部半干旱地區(qū)開展,人工營(yíng)造的喬木林和灌木林林分類型均較單一。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,生態(tài)林喬木樹種中刺槐、側(cè)柏和油松面積合計(jì)占比達(dá)96.84%,灌木樹種中沙棘和檸條面積合計(jì)占比達(dá)99.97%,人工喬木純林(如刺槐)存在密度較大且不成材、林地自我更新能力弱、撫育過(guò)程中不能進(jìn)行砍伐、撫育副產(chǎn)品利用率低等問(wèn)題,灌木純林(如沙棘)易發(fā)生嚴(yán)重病蟲(特別是木蠹蛾)害等問(wèn)題。經(jīng)濟(jì)林雖有發(fā)展(面積約占造林總面積的24%),但受自然因素和產(chǎn)品運(yùn)輸條件等的影響,經(jīng)濟(jì)效益較低甚至部分地區(qū)的經(jīng)濟(jì)林無(wú)經(jīng)濟(jì)效益,實(shí)際發(fā)揮的是生態(tài)效益。
人工草地建設(shè)一直是黃土高原半干旱區(qū)植被建設(shè)體系中的薄弱環(huán)節(jié),這受當(dāng)?shù)亟涤昙竟?jié)分配不均、地形破碎、可用于種草的土地面積少等條件影響,也與適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)良草種缺乏以及人工草地建設(shè)中的種植、栽培、管理、運(yùn)輸、利用等配套技術(shù)體系不完備有關(guān)[1]。2011—2019年,延安市年均人工草地保留面積與新種草地面積分別為20.96萬(wàn)hm2和1.60萬(wàn)hm2,北部7個(gè)縣(市、區(qū))的人工草地保留面積是南部6個(gè)縣的10.88倍。從調(diào)查結(jié)果來(lái)看,目前人工草地建設(shè)存在面積不穩(wěn)、利用不足、分布分散、持久性差、經(jīng)濟(jì)效益低等問(wèn)題。人工草地發(fā)展緩慢與其未被正式納入種植制度有關(guān),這在一定程度上影響了草食畜牧業(yè)的健康發(fā)展。
從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和遙感資料分析得知,延安市天然草地面積約占土地總面積的30%,若加上人工林地?cái)D占的天然草地及林下草地面積,則實(shí)際草地面積占比更大。資料顯示,目前天然草地恢復(fù)良好,總體平均覆蓋度在60%以上,但存在生產(chǎn)力偏低、優(yōu)質(zhì)牧草占比偏小、草地恢復(fù)進(jìn)程偏慢等問(wèn)題。如何在確保草地生態(tài)效益前提下,利用好這些退耕和封禁形成的廣袤的天然草地資源,綜合提升生態(tài)經(jīng)濟(jì)服務(wù)功能,也是當(dāng)前需要考慮的重要問(wèn)題之一。
受退耕還林(草)進(jìn)度要求影響,多數(shù)地區(qū)的退耕還林(草)在快速推進(jìn)中缺乏統(tǒng)一規(guī)劃。當(dāng)前,應(yīng)根據(jù)各縣(區(qū)、市)資源環(huán)境特征和生產(chǎn)實(shí)際,綜合評(píng)估實(shí)施退耕還林(草)以來(lái)取得的成效和遇到的新問(wèn)題,結(jié)合土地利用結(jié)構(gòu)的調(diào)整,圍繞國(guó)土空間規(guī)劃要求,科學(xué)編制退耕還林(草)后續(xù)發(fā)展總體規(guī)劃,把維護(hù)退耕還林(草)政策和培育新產(chǎn)業(yè)緊密結(jié)合起來(lái),做好頂層設(shè)計(jì),為鞏固退耕還林(草)成果、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和區(qū)域高質(zhì)量發(fā)展提供依據(jù)。
有限水資源是半干旱地區(qū)影響植被恢復(fù)和植物生長(zhǎng)的主要決定性因子。研究結(jié)果表明,實(shí)施退耕還林(草)20 a后,延河流域的水沙關(guān)系和地表水文過(guò)程發(fā)生了顯著變化,隨著退耕和封禁后林草植被的持續(xù)恢復(fù),植被覆蓋度和生長(zhǎng)量逐漸提高,對(duì)區(qū)域水文循環(huán)和水分平衡將產(chǎn)生更顯著的影響。從目前林草植被恢復(fù)和分布情況來(lái)看,延安市北部地區(qū)應(yīng)暫停大規(guī)模擴(kuò)張式造林,通過(guò)監(jiān)測(cè)和評(píng)估大范圍實(shí)施退耕還林(草)后植被恢復(fù)的環(huán)境生態(tài)效應(yīng),根據(jù)水資源(主要是降水)承載能力,制定使退耕還林(草)環(huán)境生態(tài)效益持續(xù)和穩(wěn)定的措施。當(dāng)前可首先從兩方面著手:一是加強(qiáng)林草植被生長(zhǎng)和水分利用等相關(guān)基礎(chǔ)資料的收集和監(jiān)測(cè),為植被恢復(fù)的環(huán)境生態(tài)效應(yīng)準(zhǔn)確評(píng)價(jià)和未來(lái)林草植被建設(shè)發(fā)展決策提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ);二是鼓勵(lì)林草植被功能提升相關(guān)的應(yīng)用類和應(yīng)用基礎(chǔ)類科技項(xiàng)目直接面向生產(chǎn)實(shí)際,增強(qiáng)科技在生態(tài)質(zhì)量改善和特色產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的服務(wù)與支撐能力。
根據(jù)退耕還林(草)政策,退耕還生態(tài)林被納入生態(tài)效益補(bǔ)償范圍,享受森林撫育補(bǔ)貼,并與管護(hù)責(zé)任掛鉤,這有利于調(diào)動(dòng)退耕農(nóng)戶管護(hù)積極性、提高退耕還林質(zhì)量、增強(qiáng)生態(tài)林功能,但前期在退耕地和部分荒山營(yíng)造的生態(tài)林存在樹種單一、密度過(guò)大等問(wèn)題,導(dǎo)致林分質(zhì)量不高、抵抗病蟲害能力差、部分灌木枯死等。當(dāng)前,應(yīng)在全面普查基礎(chǔ)上,根據(jù)立地條件和植被特征,在不造成新增水土流失前提下,按照“以水定林”原則有計(jì)劃、有步驟地對(duì)部分退耕還生態(tài)林進(jìn)行樹木密度調(diào)整和林分改良,如對(duì)過(guò)密刺槐純林進(jìn)行間伐、逐步替換耗水量大的樹種以優(yōu)化林分結(jié)構(gòu),加強(qiáng)生態(tài)與經(jīng)濟(jì)兼用樹種的培育和利用,提升退耕還林的穩(wěn)定性和可持續(xù)性,實(shí)現(xiàn)退耕林地由單一生態(tài)功能向多功能、多效益轉(zhuǎn)變[4-5]。同時(shí),針對(duì)已經(jīng)形成的大面積退耕林地和封禁林地,在做好撫育管理和提升質(zhì)量的同時(shí),培育和建立具有長(zhǎng)效生態(tài)功能的生態(tài)-經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè),因地制宜地積極發(fā)展林下經(jīng)濟(jì)、開發(fā)高附加值林副產(chǎn)品,如發(fā)展養(yǎng)蜂業(yè)、養(yǎng)牛業(yè)、中藥材和香菇種植業(yè)等。
優(yōu)質(zhì)飼草料的穩(wěn)定供應(yīng)是發(fā)展可持續(xù)草食畜牧業(yè)的物質(zhì)基礎(chǔ)。由上述分析可知,延安市人工草地的大規(guī)模發(fā)展仍將受到自然條件和耕地紅線的約束。調(diào)查結(jié)果顯示,生長(zhǎng)旺盛期的天然草地植被覆蓋度在80%以上,達(dá)到了保持水土所需的65%,也超過(guò)了放牧要求的70%[6]。研究表明,具有高覆蓋度的天然草地若不適當(dāng)利用將會(huì)影響草地自然演替和更新,導(dǎo)致草地退化。在連續(xù)實(shí)施退耕還林(草)和封禁20余a后,當(dāng)前草地建設(shè)應(yīng)以天然草地恢復(fù)管理為重點(diǎn),從植物群落結(jié)構(gòu)優(yōu)化和土壤質(zhì)量提升兩方面入手,加強(qiáng)天然草地資源的管理與合理利用,這包括天然草地的人工撫育調(diào)控和提質(zhì)增效、天然草地的合理利用,以及人工草地與天然草地協(xié)同發(fā)展和利用[1,7-8]。根據(jù)延安市的自然條件,建議以小流域?yàn)榛締卧?按照流域內(nèi)的土地利用和人口狀況,采用個(gè)人承包或者集體合伙承租的形式,在嚴(yán)格控制利用強(qiáng)度前提下,開展封禁恢復(fù)草地的適度放牧利用試點(diǎn)(如季節(jié)性短期放牧、有限度輪牧等),積極探索廣闊草地資源的合理利用方式,為草食畜牧業(yè)的健康快速發(fā)展奠定基礎(chǔ),這對(duì)退耕還林(草)后續(xù)政策的調(diào)整也具有重要意義。
當(dāng)前,除了要依法依規(guī)保護(hù)退耕還林(草)形成的林草資源外,還要積極探索符合區(qū)域特點(diǎn)的鞏固退耕還林(草)成果的機(jī)制。畜牧業(yè)既是陜北地區(qū)重要的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),也是整個(gè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系的重要組成部分,但目前存在產(chǎn)業(yè)鏈不完整、整體效益不高、支撐保障體系不完善等問(wèn)題。調(diào)查和統(tǒng)計(jì)分析表明,2001—2020年延安市畜牧業(yè)年均產(chǎn)值為20.47億元,約占農(nóng)林牧業(yè)總產(chǎn)值的15.66%(2020年僅占11.0%),遠(yuǎn)低于國(guó)際半干旱地區(qū)50%左右的比例,也低于全國(guó)平均水平(全國(guó)平均比例約為1/3)。畜牧業(yè)產(chǎn)值偏低與當(dāng)前退耕還林(草)政策實(shí)施中對(duì)天然林草和人工林草植被的嚴(yán)格封禁有關(guān),也與農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)未能適時(shí)調(diào)整以及畜牧業(yè)發(fā)展的現(xiàn)代化和產(chǎn)業(yè)化水平偏低等有關(guān)。隨著人們飲食習(xí)慣和食品消費(fèi)模式的轉(zhuǎn)變,對(duì)畜牧業(yè)產(chǎn)品的需求將快速增加。當(dāng)前,推動(dòng)畜牧業(yè)的現(xiàn)代化和健康可持續(xù)發(fā)展,是促進(jìn)延安市農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整的戰(zhàn)略選擇,是農(nóng)業(yè)增效、退耕農(nóng)民增收、加快農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的重要途徑和重要?jiǎng)恿?也是鞏固和提升退耕還林(草)成果的重要保障[8]。因此,建議實(shí)施草食畜牧業(yè)專項(xiàng)扶持和培育,改原來(lái)的針對(duì)退耕戶的糧食和現(xiàn)金直補(bǔ)為發(fā)展畜牧業(yè)補(bǔ)助,通過(guò)扶持形成高質(zhì)量畜牧業(yè)發(fā)展的全產(chǎn)業(yè)鏈及其配套體系,將發(fā)展畜牧業(yè)與廣袤的退耕林草資源管護(hù)和合理利用銜接起來(lái),逐步建立鞏固和提升退耕還林(草)成果的長(zhǎng)效機(jī)制。
致謝:本項(xiàng)目組在調(diào)研過(guò)程中得到延安市委市政府、延安市林業(yè)局、延安市退耕辦和吳起縣、安塞區(qū)、洛川縣等縣(區(qū))政府及其有關(guān)部門的支持。在調(diào)研資料和調(diào)研報(bào)告的整理中,西北農(nóng)林科技大學(xué)張歲岐研究員、陳云明研究員、溫仲明研究員、焦峰副研究員、孫文義副研究員和王智助理研究員等參與了相關(guān)工作,在此一并表示感謝!