黃土高原生態(tài)退化與恢復(fù)

袁曉波，尚振艷，牛得草，傅 華

(草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，甘肅 蘭州 730020)

黃土高原生態(tài)退化與恢復(fù)

袁曉波，尚振艷，牛得草，傅 華

(草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，甘肅 蘭州 730020)

我國(guó)的黃土高原不僅是水土流失最為嚴(yán)重的地區(qū)，同時(shí)也是生態(tài)環(huán)境最脆弱的地區(qū)之一，嚴(yán)重地限制著該區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們生活水平的提高，因此，加大對(duì)黃土高原生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)治理顯得尤為重要。本文在詳細(xì)分析黃土高原地形地貌、氣候及土壤3個(gè)方面特殊性的基礎(chǔ)上，綜述了當(dāng)前黃土高原退化現(xiàn)狀以及造成其退化的原因，提出了生態(tài)恢復(fù)治理的綜合措施，并對(duì)當(dāng)前黃土高原生態(tài)恢復(fù)相關(guān)研究中所存在的問題提出了建議。

黃土高原；地域特殊性；退化現(xiàn)狀；治理措施

在我國(guó)，黃土高原是生態(tài)環(huán)境破壞最嚴(yán)重的區(qū)域之一[1-3]。據(jù)考證[4-5]，歷史上該區(qū)環(huán)境優(yōu)美，分布著大片森林和森林草原，古代中國(guó)，包括秦、漢等都曾在這里興建國(guó)都，是中華民族和文化的搖籃之一。但人類在近兩千多年來(lái)的濫伐濫墾、毀林開荒、輪荒耕種等不當(dāng)行為，導(dǎo)致黃土高原的環(huán)境發(fā)生了翻天覆地的變化，使得氣候變化異常、植被破壞嚴(yán)重、土壤侵蝕以及頻發(fā)自然災(zāi)害等問題愈顯突出[6-8]，這些問題嚴(yán)重影響了社會(huì)經(jīng)濟(jì)和人民的安全生產(chǎn)。因此，恢復(fù)治理黃土高原生態(tài)環(huán)境顯得極其重要。本文主要從黃土高原地域特殊性入手，包括對(duì)黃土高原地形地貌的特殊性、氣候的特殊性以及土壤的特殊性3個(gè)方面進(jìn)行探討，對(duì)黃土高原當(dāng)前退化現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)，并對(duì)造成其退化原因進(jìn)行剖析，提出相關(guān)生態(tài)恢復(fù)治理措施，最后針對(duì)黃土高原當(dāng)前生態(tài)恢復(fù)的相關(guān)研究中所存在的問題和不足提出建議，以期為今后黃土高原生態(tài)環(huán)境的綜合治理提供指導(dǎo)和借鑒。

1 黃土高原地域的特殊性

1.1 黃土高原的地貌特征

第三紀(jì)以來(lái)的喜馬拉雅造山運(yùn)動(dòng)是促使黃土高原形成的決定性因素[9]。由于印度板塊向北移動(dòng)與亞歐板塊發(fā)生碰撞，使亞歐板塊不斷抬升，導(dǎo)致喜馬拉雅山最終形成并逐漸升高。喜馬拉雅山的不斷升高不僅導(dǎo)致了青藏高原的形成，而且也引起了中國(guó)大陸地表形態(tài)發(fā)生了一系列變化，進(jìn)而改變了大氣熱量和水分再分配，阻礙了印度洋暖濕氣團(tuán)向北移動(dòng)，造成南北氣候的差異，使得中國(guó)西北部地區(qū)逐漸形成大面積的戈壁與沙漠，成為黃土高原沙塵發(fā)源地。同時(shí)，青藏高原的隆起加強(qiáng)了西風(fēng)氣流的動(dòng)力作用，使得中國(guó)西北片區(qū)的戈壁與沙漠的大量粉塵隨風(fēng)向東南方向飄移。但東南季風(fēng)和眾多山脈的阻礙，使其在黃河中下游一帶大量沉積，形成了總面積約64萬(wàn)km2的黃土高原[10-13]。

太行山脈、呂梁山和六盤山將黃土高原分成3部分，分別是山西高原、陜甘高原和隴西高原[14]。黃土高原地貌類型復(fù)雜多樣，土壤受到強(qiáng)烈侵蝕，地表千溝萬(wàn)壑。高原梁谷地貌差異顯著。溝間地地貌類型主要包括塬、梁、峁等，其中，由流水侵蝕黃土堆積形成的塬，其基底大多處在開闊盆地中，由于黃土的持續(xù)堆積作用，黃土層較厚，導(dǎo)致其地表較為平坦。由于溝谷強(qiáng)烈侵蝕了塬面，從而致使破碎塬的形成，在大的地塹斷陷谷地里，形成復(fù)式階梯狀斷層。塬面表層的黃土臺(tái)塬保存較為完整。梁頂部寬度較小，頂下有明顯的坡折，在平面上多呈現(xiàn)出長(zhǎng)條形。梁的橫斷面坡度變異較小，一般小于5°。峁主要由單一黃土丘構(gòu)成，地表多呈橢圓或圓形，峁坡呈現(xiàn)凸形，坡度約 20°，面積為 0.25 km2左右。梁峁地貌由于水蝕作用，加上后期黃土覆蓋作用形成丘陵地貌。溝谷地貌類型主要包括河流的干支河谷以及數(shù)量眾多的大小溝谷。溝谷地貌包括細(xì)溝、淺溝、切溝、沖溝和河溝等類型，其中，發(fā)育在坡面上的侵蝕溝有細(xì)溝、淺溝和切溝。細(xì)溝是由于坡面水蝕作用最先形成的一種溝形；淺溝由于坡面較大的股流沖刷作用而形成的；坡面股流沖刷作用進(jìn)一步增大時(shí)便形成切溝；沖溝是由坡面侵蝕溝進(jìn)一步發(fā)展形成的。河溝是較大的侵蝕溝，溝底較平緩，溝谷橫剖面呈梯形，河床曲折，多發(fā)育在下伏基巖面上，常有流水。

1.2 黃土高原土壤特征

黃土高原是在干旱半干旱環(huán)境中，由黃土風(fēng)成堆積作用而形成，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離的飄移和分選，其物質(zhì)結(jié)構(gòu)組成具有高度的均一性[15]。受西北風(fēng)和東南季風(fēng)的影響，其土層厚度分布大致由西北向東南方向逐漸遞減，土層平均厚度為50～100 m。例如，甘肅境內(nèi)土層厚度200～300 m，陜北土層厚度100～150 m，晉西土層厚度80～120 m，晉東南和豫西北土層厚度20～80 m。土壤類型豐富，主要包括黑壚土、黃綿土、漠土、灰鈣土、棕鈣土、栗鈣土、風(fēng)沙土、灰漠土等。黃土粒度以粒徑0.005～0.05 mm的粉砂為主，所占比例約60%，其次為粒徑>0.05 mm的細(xì)砂，占30%左右，而且黃土的粒徑由西北向東南逐漸變細(xì)[16-17]。黃土中包含有60多種礦物質(zhì)，其中易溶性化學(xué)成分含量較高，石英重量約占50%，長(zhǎng)石約20%，碳酸鈣約10%，從化學(xué)組成方面，SiO2約占50%，Al2O3約8%～15%，CaO約10%，以及Fe2O3、MgO、K2O、Na2O等[18]。

黃土結(jié)構(gòu)多為“點(diǎn)、棱接觸支架式多孔結(jié)構(gòu)”[19]，土質(zhì)疏松且極易滲水。黃土中細(xì)粒物質(zhì)如易溶性鹽類、石膏等在干燥情況下易固結(jié)成聚積體，從而使黃土具有較強(qiáng)的強(qiáng)度，但遇水后隨著礦物溶解與分散，土體又會(huì)迅速發(fā)生分散，因此，黃土的抗侵蝕能力很弱[20-21]。黃土的孔隙度一般在50%左右，尤其是大孔隙，當(dāng)其受水浸潤(rùn)后，土體上部在自身重力和壓力的作用下，極易發(fā)生塌陷。同時(shí)，大孔隙也為土體中水體和細(xì)粒物質(zhì)遷移創(chuàng)造了通道，從而使黃土易發(fā)生潛蝕[22-24]。

1.3 氣候特征

黃土高原位于由東南濕潤(rùn)季風(fēng)氣候帶依次向西北內(nèi)陸干旱氣候帶、暖溫帶落葉闊葉林、典型草原和荒漠草原過(guò)渡的交錯(cuò)帶，其氣候特征主要包含半干旱和半濕潤(rùn)兩種氣候類型。東南部地區(qū)屬半濕潤(rùn)氣候，年降水量在600 mm以上；中部廣大黃土丘陵溝壑地區(qū)屬于半濕潤(rùn)易旱氣候，年降水量400～600 mm；西北部地區(qū)屬半干旱氣候，年降水量150～250 mm[25]。另外，整個(gè)地區(qū)強(qiáng)降雨主要集中于4-9月，降水季節(jié)分配明顯，且北部較南部降水量季節(jié)性差異明顯[26]。黃土高原地區(qū)≥10 ℃的年積溫為2 300～4 500 ℃·d，無(wú)霜期120～250 d，日照時(shí)數(shù)1 900～3 200 h。研究表明，近百年來(lái)我國(guó)各地區(qū)氣溫明顯升高，其中西北變暖的強(qiáng)度高于全國(guó)平均值，另外，陜北地區(qū)近50年的氣象數(shù)據(jù)顯示，黃土高原冬季氣溫增幅最大，增加約0.199 7 ℃；其次是春季，增加約0.157 3 ℃；且秋夏氣溫增加幅度不大。同時(shí)，春季降水量變化不大，其他季節(jié)均表現(xiàn)出下降趨勢(shì)，但夏季下降幅度尤為突出，約1 118 mm，而冬季平均蒸發(fā)量增幅最大。降水量的減少和氣溫的上升，加劇了土壤干燥化程度，除此之外，人為因素的干擾等，導(dǎo)致黃土高原存在嚴(yán)重的水土流失風(fēng)險(xiǎn)[27-32]。根據(jù)最近30年來(lái)的研究顯示，黃土高原的氣候?qū)?huì)表現(xiàn)出更加溫暖和干旱的趨勢(shì)[33-35]。

2 黃土高原退化現(xiàn)狀及原因

2.1 退化現(xiàn)狀

2.1.1 水土流失日益嚴(yán)重 黃土高原在自然因素(地質(zhì)因素、地貌因素、降雨因素、地形因素及土壤因素等)和人為因素雙重作用下水土流失現(xiàn)象極為嚴(yán)重(表1)。據(jù)2002年水利部水土保持監(jiān)測(cè)中心黃土高原土壤侵蝕遙感分析資料和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，該區(qū)域水土流失面積約45.5萬(wàn)km2，水力侵蝕、風(fēng)力侵蝕和凍融侵蝕均很嚴(yán)重。其中，全區(qū)侵蝕模數(shù)大于1 000 t·km-2·a-1的輕度水土流失面積約占總面積的70.9%左右；侵蝕模數(shù)大于5 000 t·km-2·a-1的強(qiáng)度水蝕面積約占總面積的38.8%左右；侵蝕模數(shù)大于8 000 t·km-2·a-1的極強(qiáng)度水蝕面積約占總面積的64.1%左右；侵蝕模數(shù)大于15 000 t·km-2·a-1的劇烈水蝕面積約占總面積的89.0%左右；部分地區(qū)的侵蝕模數(shù)甚至超過(guò)30 000 t·km-2·a-1[37-38]，黃土覆蓋的流域面積和溝谷面積之比超過(guò)25%，最嚴(yán)重地區(qū)達(dá)56.7%[39]。風(fēng)力侵蝕主要發(fā)生在黃河流域東北部地區(qū)，包括陜北、寧夏和內(nèi)蒙古等地區(qū)，該區(qū)風(fēng)力侵蝕比較嚴(yán)重，其中強(qiáng)度以上的風(fēng)力侵蝕占總風(fēng)力侵蝕面積的48.97%左右。凍融侵蝕主要發(fā)生于黃土高原西部山體的梁，由于該區(qū)地勢(shì)偏高，致使氣溫下降，凍融侵蝕較為活躍[36]。據(jù)黃河水利委員會(huì)綏德水土保持試驗(yàn)站的研究表明，由于黃土高原長(zhǎng)期遭受水力侵蝕和活躍的重力侵蝕，地面溝道侵蝕嚴(yán)重，在黃土丘陵溝壑區(qū)， 溝谷密度為2.5～7.5 km·km-2，地面分割度多表現(xiàn)在10°～55°[40]。而且黃土高原的年泥沙流失量也很巨大，其年均輸入黃河的泥沙量達(dá)1.6×109t，使黃河水平均含沙量約為35 kg·m-3，是長(zhǎng)江流域的29倍[41]、尼羅河流域的30 倍、密西西比河流域的 90 倍[42]。根據(jù)2006年黃河水利委員會(huì)通過(guò)產(chǎn)沙面積與產(chǎn)沙量的比較分析表明[43]，采用0.1 mm的粗泥沙輸沙模數(shù)1 400 t·km-2·a-1作為指標(biāo)，得出黃河中游的粗泥沙來(lái)源區(qū)面積約為1.88×104km2，并且呈現(xiàn)“品”字形，年均輸入黃河流域的粗泥沙量達(dá)1.52億t，其中溝谷徑流量占總徑流量的比例較大，占59.3%～83.5%，泥沙量占總輸沙量的57.9%～69.5%。據(jù)統(tǒng)計(jì)，黃河每年水土流失的量約為33.33萬(wàn)hm2耕地30 cm厚耕層土壤，流失土壤中的N、P、K含量約4.2×107t，約占1989年全國(guó)化肥使用量的177%[44]，其中約有80%泥沙量源于甘肅和陜西兩省[45]。根據(jù)專家的相關(guān)估計(jì)，在自然力的作用下，形成1 cm厚的土壤需要經(jīng)過(guò)100～400 a的時(shí)間，因而水土流失又是一場(chǎng)生態(tài)災(zāi)難，它既是導(dǎo)致黃土高原經(jīng)濟(jì)落后、農(nóng)業(yè)低產(chǎn)的主要因素，也是黃河下游頻發(fā)水災(zāi)的根源所在[46-47]。

表1 2008年黃土高原區(qū)域水土流失狀況[36]

2.1.2 荒漠化土地面積不斷擴(kuò)大 黃土高原是我國(guó)沙化嚴(yán)重地區(qū)之一，同時(shí)該區(qū)的沙地和沙漠區(qū)地處我國(guó)典型的農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)，但是持續(xù)不斷的過(guò)度放牧與農(nóng)墾活動(dòng)，使得植被遭到嚴(yán)重破壞，生境破碎，荒漠植被和裸地面積不斷擴(kuò)大[48]，導(dǎo)致原來(lái)就很脆弱的生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)一步失去了平衡，土地荒漠化不斷擴(kuò)大[49]，成為當(dāng)?shù)貐^(qū)域經(jīng)濟(jì)和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的重要限制因素[3]。黃土高原地區(qū)沙化土地主要分布在銀川平原、寧衛(wèi)平原、河套平原以及陜北和晉西北，涉及47個(gè)縣(市、旗)，這些區(qū)域主要包括鄂爾多斯市的東勝區(qū)、鄂托克旗、杭錦旗、巴彥淖爾市的磴口縣、烏審旗、鄂托克前旗、達(dá)拉特旗等地區(qū)，其土壤沙化面積達(dá)11.8萬(wàn)km2，約占黃土高原總面積的18.4%，其中嚴(yán)重沙漠化面積3.57萬(wàn)km2，占沙漠化面積的27.7%[50]。目前，黃土高原土地荒漠化和沙化面積不斷擴(kuò)大，20世紀(jì)50-70年代擴(kuò)大為1 560 km2，70-80年代約為2 100 km2，90年代則上升為約2 460 km2[51]。特別是黃土高原北部農(nóng)牧區(qū)近幾年來(lái)土地沙化擴(kuò)展迅速，現(xiàn)今寧夏、陜西、山西等地的土地退化極為嚴(yán)重，并且擴(kuò)展到長(zhǎng)城以南10～70 km，陜北流沙距長(zhǎng)城約70 km，并以每年0.1 km的速度向南擴(kuò)張。僅寧夏全區(qū)共有荒漠化面積4 461.0萬(wàn)畝(約合297.4萬(wàn)hm2)，其中沙化土地面積1 774.5萬(wàn)畝(約合118.3萬(wàn)hm2)[52]。按沙化程度分：輕度沙化面積1 078.5萬(wàn)畝(約合71.9萬(wàn)hm2)，占沙化面積的60.8%；中度沙化面積285.0萬(wàn)畝(約合19萬(wàn)hm2)，占沙化面積的16%；重度沙化面積202.5萬(wàn)畝(約合13.5萬(wàn)hm2)，占沙化面積的11.5%；極重度沙化面積208.5萬(wàn)畝(約合13.9萬(wàn)hm2)，占沙化面積的11.7%。賀振和賀俊平[53]對(duì)黃土高原2001-2009年間土地荒漠化動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)果的結(jié)表明，黃土高原極重度荒漠化土地面積增加了16.53 km2，增長(zhǎng)率為28.36%，盡管重度荒漠化和中度荒漠化土地面積均表現(xiàn)出不同程度的降低，但從荒漠化土地類型的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化來(lái)看，黃土高原的荒漠化程度仍然在持續(xù)增強(qiáng)。內(nèi)蒙古鄂爾多斯市的烏審旗等地處于毛烏素沙地腹地，由于降水稀少，蒸發(fā)量大，沙塵暴頻繁等，產(chǎn)生的危害也很嚴(yán)重。榆林市位于毛烏素沙地南端，約有沙化面積2.44萬(wàn)km2，有6座縣城陷于沙漠之中，412個(gè)村莊由于受風(fēng)沙的侵襲而被壓埋；除此之外，100年間，持續(xù)的荒漠化已吞沒農(nóng)田、牧場(chǎng)約14萬(wàn)km2。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)[54]，大沙塵暴20世紀(jì)50年代約5次、60年代約8次、70年代約13次、80年代約14次、90年代則上升到23次，近幾年沙塵暴更為嚴(yán)重，連續(xù)的沙塵暴嚴(yán)重影響了京津、華北以及華東大片地區(qū)。截止到2012年，鄂爾多斯市約有3.07×106hm2荒灘、荒沙和沙化土地需要恢復(fù)治理，土地沙化和荒漠化仍在持續(xù)增加[49]。

2.1.3 草地退化、沙化和鹽化面積逐年增加 長(zhǎng)久以來(lái)，黃土高原受干旱少雨等自然因素以及超載過(guò)牧等人為因素的影響，草原生態(tài)環(huán)境遭到了嚴(yán)重的破壞。據(jù)2008年監(jiān)測(cè)，內(nèi)蒙古黃土高原區(qū)內(nèi)8個(gè)牧業(yè)旗(縣)冷季總飼草儲(chǔ)量229.89萬(wàn)t，適宜載畜量616.73萬(wàn)綿羊單位，而6月末牲畜實(shí)際存欄數(shù)已達(dá)1 195.14萬(wàn)綿羊單位，超載過(guò)牧現(xiàn)象極為嚴(yán)重。此外，部分地區(qū)地下水位比較高，也導(dǎo)致草地鹽化面積逐年增加。目前，草地退化面積已達(dá)1 400萬(wàn)hm2，占該區(qū)域總面積的22%左右，且草地質(zhì)量和功能逐漸降低[55]。根據(jù)青海省有關(guān)資料分析和遙感調(diào)查，青海黃土高原地區(qū)現(xiàn)有荒漠化土地140萬(wàn)km2，超過(guò)土地總面積的40%。目前，仍以每年9.67萬(wàn)km2的速度擴(kuò)展，整個(gè)黃土高原的草地退化、沙化和鹽化面積仍在逐年增加[28]。

2.2 退化原因

2.2.1 自然因素 地形因素：長(zhǎng)期的水土侵蝕，塑造了黃土高原殘塬、梁、峁和溝谷等多種特殊的地貌形態(tài)。黃土覆蓋的流域面積和溝谷面積之比超過(guò)25%，最嚴(yán)重地區(qū)達(dá)56.7%[36]。由于決定徑流沖刷能力的基本因素是地面坡度，且侵蝕量與坡度呈正相關(guān)關(guān)系，因此，黃土高原這種特殊地貌的存在，在一定程度上，又進(jìn)一步加劇了該區(qū)域的水土流失。

土壤特性：黃土高原地表主要組成物質(zhì)為黃土，其粒度成分主要是粉砂粒(0.005～0.05 mm)，而粗粉砂在粉砂粒級(jí)中占較大優(yōu)勢(shì)，從而導(dǎo)致黃土土層具有明顯的垂直節(jié)理性，呈現(xiàn)出遇水易分散，抗沖、抗蝕性能弱的獨(dú)特性，溝道滑塌、崩塌、瀉溜等混合侵蝕現(xiàn)象異?；钴S。黃土的這種顆粒性、粉砂性、疏松性等特點(diǎn)是造成黃土高原水土流失的內(nèi)在原因[12,19,23]。

降水因素：黃土高原地區(qū)年降水量少且暴雨集中，汛期降雨量占年降水量的比例大。這種暴雨歷時(shí)短、強(qiáng)度大、突發(fā)性強(qiáng)的特點(diǎn)是造成嚴(yán)重水土流失和高含沙洪水的主要原因[5,8,16]。同時(shí)，由于黃土高原地區(qū)植被稀少，裸露較多，這也是造成黃土高原生態(tài)環(huán)境惡化的主要因素之一[29-40]。

地質(zhì)作用：地質(zhì)作用主要包括兩方面，一是直接作用——地震；二是間接作用——地殼的抬升，這兩種作用均導(dǎo)致了侵蝕基面發(fā)生變化。黃土土壤具有顆粒性、粉砂性、疏松性的理化特性，導(dǎo)致黃土高原容易受地震引起的滑塌和崩塌現(xiàn)象。地殼抬升容易引起地形能量變化，這是地質(zhì)作用影響水土流失的主要方式[7,9]。

2.2.2 人為因素 除自然因素外，在歷史時(shí)期下，農(nóng)民為了獲得足夠的糧食，大面積地開墾森林，增加耕地面積，而被開墾的土地由于水土流失比較嚴(yán)重，土壤肥力大大下降，最終導(dǎo)致產(chǎn)量降低，農(nóng)民便開始棄耕撂荒，再選擇較好土地進(jìn)行開墾。這種廣種薄收與輪荒制度是造成黃土高原生態(tài)環(huán)境遭到破壞最為主要的根源[56]。眾所周知，植被與土壤、氣候和降水有著密切的聯(lián)系，并且現(xiàn)在也作為研究全球氣候變化的一個(gè)重要指標(biāo)[57]。在黃土高原這種特殊的環(huán)境條件下，植被對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境起著不可替代的作用，而且黃土高原高海拔和中等海拔梯度的植被活力可以延長(zhǎng)植被的生長(zhǎng)季節(jié)[58-62]，根據(jù)最近30多年黃土高原的植被繁衍和統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，黃土高原植被覆蓋度經(jīng)歷著以下4個(gè)階段：1)在1981-1989年，植被覆蓋度表現(xiàn)出持續(xù)增加的現(xiàn)象；2)1990-1998年，植被覆蓋度處于一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定階段；3)1999-2000年，植被覆蓋度迅速減少；4)2001-2009年植被覆蓋度又顯著增加(圖1)[63]。而且整個(gè)階段表現(xiàn)出顯著地時(shí)空差異，在內(nèi)蒙古和寧夏等生態(tài)保護(hù)區(qū)表現(xiàn)出顯著增加，而在黃土高原的丘陵和溝谷表現(xiàn)出顯著下降[56]，導(dǎo)致這種現(xiàn)象交替出現(xiàn)主要與人為破壞和人為保護(hù)密切相關(guān)。

圖1 2000-2009年黃土高原不同植被覆蓋度等級(jí)面積變化Fig.1 Change in area of different level vegetation coverage of the Loess Plateau from 2000 to 2009

A，極高覆蓋度Very high level coverage;B，高覆蓋度High level coverage;C，中等覆蓋度Medium level coverage;D，低覆蓋度Low level coverage;E，極低覆蓋度Very low level coverage.

人為因素可概括為以下幾個(gè)方面，一是農(nóng)民為了獲得足夠的糧食，亂砍濫伐，擴(kuò)大耕地面積，使該地區(qū)大片森林遭到砍伐，導(dǎo)致森林面積大幅度減少，水土流失日益加??；二是超載過(guò)牧行為嚴(yán)重增加了草地地表裸露度，降低了土壤抗緩沖能力，使其極易被沖蝕，造成水土流失；三是長(zhǎng)期以來(lái)人們盲目毀林毀草墾荒，擴(kuò)大耕種面積，導(dǎo)致土地生產(chǎn)力逐年下降，增加地表裸露面積，水土流失嚴(yán)重；四是過(guò)度的開發(fā)建設(shè)以及對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重要性和生態(tài)重建的難度認(rèn)識(shí)不足，如加大開礦、修路、建廠以及其他工程建設(shè)的力度，工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中隨意排放和丟棄“三廢”，產(chǎn)生大量的棄土、棄渣，不僅增加了新的產(chǎn)沙來(lái)源，而且危害林草生長(zhǎng)，成為水土流失問題日益嚴(yán)重的又一主要原因。此外，農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的不合理性，人口迅速增長(zhǎng)和大規(guī)模的生產(chǎn)建設(shè)活動(dòng)，進(jìn)一步加重了水土流失和生態(tài)環(huán)境的惡化。

3 黃土高原生態(tài)環(huán)境恢復(fù)與治理措施

3.1 推進(jìn)退耕還林還草工程，增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)自我修復(fù)功能

雖然黃土高原生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重的破壞，但整體生態(tài)系統(tǒng)保留的比較完整，仍然具有較好的生態(tài)系統(tǒng)自我修復(fù)功能，只要停止或減少人為負(fù)向干擾的影響，整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)就會(huì)發(fā)生正向演替，朝著更穩(wěn)定的方向發(fā)展[64]。 因此，我們應(yīng)在黃土高原地廣人稀、還殘存著一些天然植被的地區(qū)，加以人為的輔助措施，例如人工種草、封山育林、改良天然草地植被以及實(shí)行舍飼等一些生物措施，就能使退化的生態(tài)環(huán)境逐步恢復(fù)起來(lái)。退耕還林還草工程[65]是因地制宜封山、造林、種草和禁牧，從而達(dá)到“山青、水秀、村美、人富”。自從1999年在黃土高原實(shí)施退耕還林(草)工程以來(lái)，黃土高原的水土保持治理和生態(tài)環(huán)境建設(shè)取得了巨大成就。目前已有研究表明[66-71]， 退耕還林還草工程具有改變土地利用結(jié)構(gòu)，改善生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等重要作用。高照良等[72]認(rèn)為對(duì)于黃土高原地區(qū)應(yīng)堅(jiān)持實(shí)施退耕還林還草工程和恢復(fù)植被，禁止開荒種地。對(duì)于無(wú)法實(shí)施退耕的地區(qū)，可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)囊泼?，從而減輕對(duì)土地的過(guò)度利用，防止生態(tài)環(huán)境進(jìn)一步退化。同時(shí)政府部門應(yīng)制定相關(guān)政策，禁止對(duì)荒山荒坡開墾利用，加強(qiáng)林草植被的保護(hù)。林草面積的大幅度增加不僅促進(jìn)當(dāng)?shù)匦竽翗I(yè)的快速發(fā)展，而且也有利于提高廣大農(nóng)牧民投入到生態(tài)環(huán)境建設(shè)與保護(hù)中的積極性。

3.2 注重生態(tài)效益與生產(chǎn)效益相結(jié)合，合理配置農(nóng)牧業(yè)資源

黃土高原大部分區(qū)域?qū)儆谵r(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)[73]。3 000多年來(lái)一直延續(xù)著“以牧為主、牧農(nóng)結(jié)合”的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)方式[2]。但是自從明清以來(lái)，尤其是解放以后，國(guó)家力推“以糧為綱”的政策嚴(yán)重?cái)D壓畜牧業(yè)的發(fā)展，固定了黃土高原“以耕為主、以糧為綱、以牧為輔”的農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)模式，使得草林資源急劇減少，飼料短缺，迫使當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)模式由“以牧為主”轉(zhuǎn)向“以耕為主”[74]，結(jié)果導(dǎo)致當(dāng)?shù)匦竽翗I(yè)產(chǎn)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于全國(guó)平均水平，這種模式最終也造成了嚴(yán)重的生態(tài)問題，嚴(yán)重阻礙了當(dāng)?shù)夭菰竽翗I(yè)的發(fā)展，貧困人口持續(xù)增多。因此，需要構(gòu)建一種新型的農(nóng)林草牧的耦合系統(tǒng)，統(tǒng)一生態(tài)效益與生產(chǎn)效益。目前也有許多學(xué)者對(duì)黃土高原地區(qū)農(nóng)牧業(yè)發(fā)展存在問題進(jìn)行了思考，劉維佳[42]認(rèn)為該區(qū)應(yīng)該置換農(nóng)牧主輔關(guān)系，通過(guò)農(nóng)林草灌耦合的方式，以宜草則草、宜灌則灌、宜林則林的思路進(jìn)行草灌先行，逐步形成草灌林立體生態(tài)屏障的持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，并結(jié)合舍飼、半舍飼的畜牧業(yè)經(jīng)營(yíng)方式，形成以產(chǎn)業(yè)培育、政府扶持、項(xiàng)目投入和利益引導(dǎo)的“四輪驅(qū)動(dòng)”的畜牧業(yè)發(fā)展格局。依托各地工程建設(shè)和大型企業(yè)的帶動(dòng)，把經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境治理結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)生態(tài)與生產(chǎn)效益雙贏的局面。

3.3 推進(jìn)黃土高原地區(qū)生態(tài)旅游資源的開發(fā)

黃土高原地處我國(guó)西北部地區(qū)，生態(tài)環(huán)境非常脆弱，生產(chǎn)力水平低下，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平比較落后，但是由于獨(dú)特的地貌特征，尤以其黃土分布廣泛而聞名于世。歷史發(fā)展表明，旅游業(yè)具有“投資少，見效快”的特點(diǎn)，而黃土高原生態(tài)旅游資源種類豐富，包括除海洋、島嶼等外的所有旅游資源，數(shù)量眾多，種類齊全。李會(huì)琴[75]通過(guò)對(duì)黃土高原生態(tài)旅游開發(fā)的優(yōu)勢(shì)分析表明，我們應(yīng)以國(guó)家近年實(shí)施的西部大開發(fā)和中部崛起等戰(zhàn)略為支撐，充分利用勞動(dòng)力優(yōu)勢(shì)，發(fā)揮黃土高原生態(tài)旅游資源優(yōu)勢(shì)，大力發(fā)展當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)旅游產(chǎn)業(yè)。生態(tài)旅游資源的開發(fā)不僅對(duì)當(dāng)?shù)厮亮魇А⒃黾又脖桓采w度等有利，而且也大大帶動(dòng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展。

3.4 加大黃土高原的水利工程的發(fā)展，推進(jìn)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)

黃土高原屬于干旱半干旱半濕潤(rùn)的氣候類型，其降水量比較低，而且降水在區(qū)內(nèi)分布很不均勻，因而應(yīng)加強(qiáng)旱區(qū)水利工程建設(shè)[76]，有效利用水資源。實(shí)踐證明，在黃土高原地區(qū)開展淤地壩建設(shè)是治理當(dāng)?shù)厮亮魇У闹匾こ檀胧?。開展淤地壩建設(shè)，尤其是小流域淤地壩的建設(shè)，不僅促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展，而且具有改善生態(tài)環(huán)境和提高退耕還林成果等重大作用[77]。同時(shí)，在農(nóng)田耕作種植中，充分利用棄耕地，按照“統(tǒng)一規(guī)劃，合理布局，配套建設(shè)，適當(dāng)超前”的原則，大力推進(jìn)高標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)代農(nóng)田建設(shè)，在不能穩(wěn)產(chǎn)和高產(chǎn)的坡耕地，大力發(fā)展水澆地和搞好“四田”建設(shè)，其不僅能夠減少水土流失，而且有利于提高土壤肥力[72]。

3.5 科學(xué)進(jìn)行小流域綜合治理，推進(jìn)生態(tài)改善與經(jīng)濟(jì)發(fā)展

小流域綜合治理始于20世紀(jì)80年代，其主要核心是以小流域?yàn)閱卧?，統(tǒng)一規(guī)劃山水田林路，并有效結(jié)合工程措施、生物措施和耕作措施，兼顧經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益，把修建基本農(nóng)田和發(fā)展林果業(yè)為突破口作為基本思路。這條水土治理措施的成功經(jīng)驗(yàn)出自于黃土高原[36]。劉彩霞[78]和張喜榮等[79]認(rèn)為做好小流域綜合治理，必須做到：以降低江河水患?jí)毫槠瘘c(diǎn)，全面加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境建設(shè)；兼顧自然規(guī)律和經(jīng)濟(jì)規(guī)律，推進(jìn)小流域綜合治理；統(tǒng)籌安排不同治理措施，由點(diǎn)及面逐步治理，降低水土流失，造福人民。黨維勤[80]以循環(huán)經(jīng)濟(jì)為起點(diǎn)，提出了黃土高原小流域綜合治理措施配置模式，主要包括淤地壩壩系建設(shè)、山坡地梯田工程建設(shè)、經(jīng)濟(jì)林建設(shè)、水地建設(shè)、生態(tài)旅游建設(shè)、封禁治理舍飼養(yǎng)畜等小流域綜合治理模式。

4 黃土高原生態(tài)環(huán)境恢復(fù)的建議

針對(duì)當(dāng)前對(duì)黃土高原生態(tài)環(huán)境恢復(fù)的理論研究與治理實(shí)踐中的相關(guān)問題，建議今后應(yīng)在以下幾方面入手：

1)在半干旱的黃土高原，降水是支撐當(dāng)?shù)剞r(nóng)牧業(yè)發(fā)展和植被生長(zhǎng)的主要途徑，而當(dāng)?shù)亟邓粌H量少而且波動(dòng)性大，農(nóng)業(yè)得不到充足的水源導(dǎo)致產(chǎn)量降低，開墾面積增加，植被破壞嚴(yán)重,生態(tài)系統(tǒng)退化和糧食產(chǎn)量降低，農(nóng)業(yè)發(fā)展受到限制。人民為了生存又不得不開墾土地，從而形成嚴(yán)重的惡性循環(huán)。所以，農(nóng)民的利益是當(dāng)?shù)赝恋刭Y源利用的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力。因此，在以后的生態(tài)系統(tǒng)治理和恢復(fù)研究中，應(yīng)以農(nóng)民利益為主，以生態(tài)恢復(fù)和補(bǔ)助機(jī)制為輔，發(fā)展集約化生產(chǎn)道路。

2)利用分布式水文模型有效結(jié)構(gòu)和較為成熟的“3S”遙感技術(shù)，探究地形地貌、氣候、土壤等因素對(duì)下墊面空間變異性與非均勻的影響，把遙感監(jiān)控技術(shù)與生態(tài)系統(tǒng)模型量化相結(jié)合，評(píng)估當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的固碳潛力以及C、N、P的化學(xué)計(jì)量特征，從而為預(yù)測(cè)未來(lái)黃土高原動(dòng)態(tài)趨勢(shì)變化提供相關(guān)依據(jù)。

3)在進(jìn)行人工植被種植時(shí)，應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)氐牧⒌貤l件，因地制宜地合理密植，可以在中、高海拔地區(qū)適當(dāng)種植適合當(dāng)?shù)氐闹脖?，從而延長(zhǎng)整個(gè)黃土高原植被的生長(zhǎng)季時(shí)間，以及進(jìn)行集雨補(bǔ)灌等措施，發(fā)展可持續(xù)的集水型生態(tài)農(nóng)業(yè)，合理改善景觀配置模式，逐步改善植被蓄水能力，在密植過(guò)程中，要遵循自然規(guī)律，防止土壤干層的出現(xiàn)。

4)盡管當(dāng)前黃土高原水肥熱條件得到了大大的改善，但由于水熱資源的重新分配，導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)含量降低，土壤微生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，因此，在進(jìn)行深入研究的同時(shí)，提高農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)管理的科學(xué)合理性，從而緩解由水熱條件的重新分配帶來(lái)的土壤退化問題，這樣既能提高土壤生產(chǎn)力，又能提高新技術(shù)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

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(責(zé)任編輯 武艷培)

Advances in ecological degeneration and restoration of Loess Plateau

YUAN Xiao-bo, SHANG Zhen-yan, NIU De-cao, FU Hua

(State Key Laboratory of Grassland Agro-ecosystems, College of Pastoral Agriculture Science and Technology, Lanzhou University, Lanzhou 730020, China)

The Loess Plateau is the one of the most vulnerable areas of ecological environment, mainly characteried by serious soil erosion in China, which restrict the economic development of the region and the improvement of living standard. Therefore, it is very important to govern the ecological environment of Loess Plateau. This paper mainly analyzes and discusses three aspects of Loess Plateau, which include the particularity of geomorphology, topography, climate and soil. Simultaneously, we summarize the relevant measures of ecological restoration combining the current status of Loess Plateau deterioration and analyzing the reasons which result in the deterioration. Finally, we present some suggestions for the problems which mainly relate to the ecological restoration of Loess Plateau in recently relevant researches so as to provide some guidances for ecological environment comprehensive management of the Loess Plateau in future.

Loess Plateau; particularity of location; situation of deterioration; control measures

NIU De-cao E-mail：xiaocao0373@163.com

10.11829j.issn.1001-0629.2014-0156

2014-04-02 接受日期：2015-01-12

長(zhǎng)江學(xué)者和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)發(fā)展計(jì)劃(IRT13019)；國(guó)家自然科學(xué)基金(31201837)；蘭州大學(xué)中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助(lzujbky-2014-78);高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)轉(zhuǎn)向科研基金(20120211110029)；蘭州大學(xué)“本科教學(xué)工程”國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃

袁曉波(1990-)，男，安徽六安人，在讀碩士生，研究方向?yàn)椴莸厣鷳B(tài)學(xué)。E-mail：13669321812@163.com

牛得草(1981-)，男，河南林州人，副教授，博士，研究方向?yàn)樯鷳B(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)和植物功能生態(tài)學(xué)。E-mail：xiaocao0373@163.com

S154.4;X171

A

1001-0629(2015)03-0363-09

袁曉波，尚振艷，牛得草，傅華.黃土高原生態(tài)退化與恢復(fù)[J].草業(yè)科學(xué),2015,32(3):363-371.

YUAN Xiao-bo,SHANG Zhen-yan,NIU De-cao,FU Hua.Advances in ecological degeneration and restoration of Loess Plateau[J].Pratacultural Science，2015,32(3)：363-371.