新時(shí)期黃河流域水土保持戰(zhàn)略目標(biāo)的轉(zhuǎn)變與發(fā)展對(duì)策

姚文藝， 劉國彬

(1.黃河水利委員會(huì) 黃河水利科學(xué)研究院， 鄭州 450003； 2.水利部 黃土高原水土流失過程與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 鄭州 450003； 3.中國科學(xué)院 水利部 水土保持研究所， 陜西 楊凌 712100)

黃河流域是中華文明的重要發(fā)祥地，是連接青藏高原、黃土高原和華北沖積平原的關(guān)鍵生態(tài)屏障，并擁有煤炭、油氣等豐富的自然資源，在中國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展戰(zhàn)略格局中占有十分重要的地位[1-2]。然而，黃河流經(jīng)的黃土高原是中國典型的生態(tài)脆弱區(qū)和世界上水土流失最為嚴(yán)重的區(qū)域[3-4],水土流失導(dǎo)致水土資源破壞，生態(tài)系統(tǒng)退化，農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力降低，自然災(zāi)害加劇。同時(shí)，水土流失產(chǎn)生的大量泥沙使黃河下游河道成為世界聞名的“地上懸河”，嚴(yán)重威脅中國華北地區(qū)的防洪安全和生態(tài)安全，對(duì)北方地區(qū)生態(tài)安全屏障構(gòu)筑和黃河流域高質(zhì)量發(fā)展帶來極大挑戰(zhàn)。因此，迫切需要根據(jù)黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展國家戰(zhàn)略(簡稱“黃河國家戰(zhàn)略”)對(duì)生態(tài)保護(hù)提出的新使命，確定新時(shí)期水土保持戰(zhàn)略目標(biāo)，創(chuàng)新水土保持的理論體系和技術(shù)體系，更新水土保持治理理念與實(shí)踐模式，從頂層設(shè)計(jì)上提高水土保持在黃河流域高質(zhì)量發(fā)展中的地位。

新中國成立70 a余來，黃河流域水土保持理論、技術(shù)和實(shí)踐均取得了顯著成就。以小流域?yàn)閱卧C合治理的模式與實(shí)踐成為世界水土保持發(fā)展的成功范例。具有黃河特色的生物措施、工程措施、耕作措施科學(xué)配置的綜合治理模式與技術(shù)體系[5]，保障了水土保持生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的統(tǒng)一，較好地解決了治理與開發(fā)、治坡與治溝、保水保土與生態(tài)修復(fù)的關(guān)系[5-6]，初步改變了黃土高原“一片黃色不見綠”的歷史狀況。近年來探索的水土流失綜合治理與生態(tài)產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展的相關(guān)理論和實(shí)踐將為新時(shí)期水土保持高質(zhì)量發(fā)展提供新的動(dòng)力[7]?！包S河國家戰(zhàn)略”對(duì)水土保持工作提出了新的使命和要求，必將促使中國的水土保持進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展階段。另外，隨著氣候變化及人們對(duì)環(huán)境問題日趨高度關(guān)注，水土保持也面臨許多新課題。國家發(fā)展和改革委員會(huì)與自然資源部聯(lián)合頒布的《全國重要生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和修復(fù)重大工程規(guī)劃(2021—2035年)》所確定的到2035年生態(tài)服務(wù)功能顯著提高，生態(tài)穩(wěn)定性明顯增強(qiáng)，自然生態(tài)系統(tǒng)基本上良性循環(huán)的目標(biāo)，以及聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)提出的實(shí)現(xiàn)可持續(xù)、生態(tài)服務(wù)等發(fā)展目標(biāo)[8]和亞洲開發(fā)銀行(ADB)開展的“黃河流域保護(hù)與治理問題對(duì)策”項(xiàng)目都將為黃河流域水土保持的科學(xué)理論與技術(shù)體系研究帶來新的機(jī)遇。為適應(yīng)新時(shí)期發(fā)展的需求，水土保持科學(xué)必須由傳統(tǒng)的單一的保土保水研究領(lǐng)域向著水—土—?dú)狻鷮捰蚨鹊姆较虬l(fā)展，這也是學(xué)科發(fā)展所面臨的新課題新任務(wù)。

本文在系統(tǒng)總結(jié)黃河流域水土保持研究成果和長期實(shí)地調(diào)研的基礎(chǔ)上，基于“黃河國家戰(zhàn)略”提出的歷史新使命，剖析目前存在的主要問題及需要應(yīng)對(duì)的挑戰(zhàn)，提出相應(yīng)對(duì)策和建議，以期為新時(shí)期黃河流域高質(zhì)量發(fā)展以及水土保持科學(xué)研究提供參考。

1 目前黃河流域水土保持面臨的關(guān)鍵問題

目前，黃河流域水土保持工作還難以完全滿足“黃河國家戰(zhàn)略”重大需求，與新要求、新使命不完全相適應(yīng)，還有一些亟需解決的問題。

1.1 治理程度空間不均衡

長期持續(xù)的大面積治理尤其是退耕還林還草工程的實(shí)施，使黃土高原整體植被覆蓋度明顯增加，入黃泥沙大大減少。例如，黃河多沙粗沙區(qū)的皇甫川、窟野河、禿尾河等18條主要支流的輸沙量由1954—1969年的1.19×109t/a減到2000—2012年的2.19×108t/a。然而，在遇有局地暴雨時(shí)，一些支流的水土流失現(xiàn)象仍比較嚴(yán)重。根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)[9-10]，盡管近年來實(shí)測最大洪水的徑流量、輸沙量均較以往歷史洪水有所降低，但水流含沙量仍然較高，來沙系數(shù)(定義為沙峰含沙量與洪峰流量之比)沒有明顯減小甚至還有所增加(見表1)。究其原因，第一是與水土保持措施對(duì)大暴雨的控制作用有限相關(guān)[11]，第二則與空間治理不均衡，低治理區(qū)水土流失依然嚴(yán)重也有很大關(guān)系。也就是說，雖然黃土高原生態(tài)退化總體上得到初步遏制，但是從局部區(qū)域或典型地帶來看，有些地方仍屬于弱治理區(qū)。例如，皇甫川、窟野河、禿尾河、十大孔兌等流域，包括砒砂巖區(qū)、黃土高原干旱半干旱部分區(qū)域及大部分溝道還屬于典型的低治理區(qū)，坡耕地較多，植被覆蓋度低，其水土流失仍然嚴(yán)重，生態(tài)系統(tǒng)依然脆弱，一旦發(fā)生局地暴雨，就會(huì)產(chǎn)生高含沙洪水，形成嚴(yán)重的洪水泥沙災(zāi)害[12-13]。再如，砒砂巖區(qū)是黃土高原侵蝕最劇烈的區(qū)域[14]，雖然自20世紀(jì)80年代中期以來，國家先后實(shí)施了一些專項(xiàng)治理工程，但治理度低且治理效果不明顯。根據(jù)觀測統(tǒng)計(jì)，該區(qū)的侵蝕模數(shù)目前仍達(dá)5 000～18 000 t/(km2·a)，生態(tài)退化并未得到根本遏制。

自2000年以來，黃土高原坡頂和緩坡地帶植被得到明顯恢復(fù)[15]，但溝道治理仍很薄弱，不少溝道的邊坡還屬于裸露的侵蝕地帶[16]。根據(jù)觀測，黃土高原大部分水土流失區(qū)的溝道侵蝕面積仍占總侵蝕面積的近60%[17]，溝道侵蝕量也占流域侵蝕總量的60%左右[18]，始終未能在廣大區(qū)域內(nèi)有效阻控溝道重力侵蝕。

表1 黃河流域典型支流2000年前后最大洪水水沙要素

1.2 人工植被系統(tǒng)空間結(jié)構(gòu)雷同化

黃河流域氣候、地形地貌、土壤、侵蝕類型空間分異性大，不同區(qū)域生態(tài)退化程度與機(jī)理也有很大差別。因此，所形成的生物群落結(jié)構(gòu)也表現(xiàn)出明顯的區(qū)域特征。根據(jù)分析，黃土高原草地凈初級(jí)生產(chǎn)力(NPP)分布具有明顯的空間異質(zhì)性，大體呈南高北低的狀態(tài)，且植物群落豐富度指數(shù)、多樣性指數(shù)、優(yōu)勢度指數(shù)和均勻度指數(shù)具有強(qiáng)烈的空間相關(guān)性[19-20]。顯然，生態(tài)治理需要分區(qū)量化施策，科學(xué)配置水土保持措施類型、結(jié)構(gòu)與模式，使之匹配于水資源承載力，保證人工生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 然而，目前在生態(tài)治理實(shí)踐中，黃土高原從南到北，從東到西種植的林草類型、配置結(jié)構(gòu)高度雷同，人工林樹種單調(diào)，對(duì)林草穩(wěn)定性、生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展等問題重視不夠。

通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，松樹(多為油松、樟子松)、柏樹、刺槐、沙棘基本上成了黃土高原各地區(qū)必配的林灌種類，而且生態(tài)林∶經(jīng)濟(jì)林∶人工草地∶自然恢復(fù)地的比例和人工林密度也不甚合理，沒有充分體現(xiàn)人口、資源、環(huán)境的空間分異性，加之缺乏必要的管養(yǎng)措施，人工林退化問題非常突出。根據(jù)黃河水利委員會(huì)綏德水土保持科學(xué)試驗(yàn)站工作人員對(duì)綏德、呂梁地區(qū)的典型調(diào)查，側(cè)柏和油松的枯葉病發(fā)生率達(dá)到15%左右，以致于年年種樹卻年年補(bǔ)樹，大大降低了投資效益。同時(shí)還會(huì)引起土層土壤水分嚴(yán)重虧損，形成土壤干層化的諸多環(huán)境問題[21-22]。

因此，黃土高原的人工生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)要以提升生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量和穩(wěn)定性為目標(biāo)，需要分區(qū)量化，以不同氣候區(qū)的水資源承載力為剛性約束，對(duì)現(xiàn)有的人工生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行改造，科學(xué)配置人工生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、類型。解決植樹的種類和適宜立地條件，建造淤地壩的適宜位置，以及生態(tài)恢復(fù)的方式(以人工修復(fù)還是以自然恢復(fù)為主)等問題，提質(zhì)增效促穩(wěn)，實(shí)現(xiàn)生態(tài)治理的高質(zhì)量發(fā)展。

1.3 生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)缺乏景觀格局優(yōu)化配置

在目前的水土保持工程治理中，多從保持水土資源的層面上，關(guān)注工程措施、生物措施和耕作措施的結(jié)構(gòu)配置及其治理水土流失的效應(yīng)，而沒有從景觀格局層面上考慮具有生態(tài)學(xué)意義的水土保持措施類型、植被結(jié)構(gòu)、群落多樣性和空間配置的問題。由此可能帶來如下3個(gè)問題: ①植被建設(shè)模式單一，沒有體現(xiàn)景觀要素構(gòu)型的空間異質(zhì)規(guī)律，在不同區(qū)域小流域植被建設(shè)中，從梁峁頂?shù)搅横蛊拢瑥臏掀碌綔洗?，植物類型、空間單元分布、構(gòu)型組合等沒有明顯差異，單就草被類型來說，種植的主要就是紫花苜蓿、沙打旺、草木樨等，對(duì)其他草種的研究與推廣都不多，弱化了草被建設(shè)的景觀格局效應(yīng); ②由于人們對(duì)黃土高原人工植被群落演替規(guī)律、多樣性形成機(jī)制及與水土保持因子的關(guān)系缺乏深入認(rèn)識(shí)，因而，對(duì)于氣候—地貌—植被—侵蝕多元環(huán)境要素耦合關(guān)系有著很大差異的區(qū)域來說，如何優(yōu)化其植被措施配置，構(gòu)建穩(wěn)定的、群落多樣性的人工林草生態(tài)系統(tǒng)，則成為一個(gè)需要從景觀格局層面上解決的科學(xué)問題; ③在以牧業(yè)為主的地區(qū)，如何在改造和更新現(xiàn)有生態(tài)林的同時(shí)科學(xué)配置植被結(jié)構(gòu)，考慮植被景觀格局效應(yīng)，促進(jìn)人工草地的發(fā)展也是沒有解決的問題。

與景觀格局構(gòu)建有關(guān)的另外一個(gè)問題是，在近20 a大規(guī)模實(shí)施退耕還林還草的自然植被恢復(fù)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，不少區(qū)域在一定時(shí)段內(nèi)，植被恢復(fù)效果非常明顯，但其后則出現(xiàn)了不同程度的退化及病蟲害現(xiàn)象，表現(xiàn)為枯萎、萌芽率降低、死亡等。那么，關(guān)于黃土高原不同區(qū)域到底有什么樣的頂級(jí)群落結(jié)構(gòu)和是否需要及需要什么樣的方式進(jìn)行適度的人為干預(yù)才能形成穩(wěn)定的植物群落的問題，目前只能說在黃土高原部分區(qū)域初步解決了“綠”的低品質(zhì)階段，但都沒有達(dá)到高質(zhì)量發(fā)展的自然植被群落“穩(wěn)”的高品質(zhì)階段。為此，需要解決天然植被封育及人工促進(jìn)恢復(fù)、嚴(yán)酷生境林草種類選育、植物群落結(jié)構(gòu)及物種多樣性調(diào)控的空間格局效應(yīng)等一系列理論與技術(shù)問題，提出不同區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)景觀格局優(yōu)化配置模式[23]。

1.4 治理措施功能缺位及定量評(píng)估缺失

(1) 水土保持同黃土高原當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)經(jīng)濟(jì)發(fā)展結(jié)合不緊密。雖然一些地區(qū)實(shí)施了生態(tài)移民，創(chuàng)造了生態(tài)自然恢復(fù)的有利條件，但是生態(tài)治理與移民致富方式方法脫節(jié)，影響了農(nóng)民對(duì)生態(tài)保護(hù)和環(huán)境治理的積極性[16]，加之水土保持監(jiān)測監(jiān)管體系不完善，監(jiān)管主體的職能設(shè)置薄弱且發(fā)揮不充分，導(dǎo)致諸如毀林開荒、上山放牧的現(xiàn)象有所反彈，在局部區(qū)域甚至相當(dāng)嚴(yán)重。

(2) 仍未建立起有效的退耕還林還草生態(tài)補(bǔ)償運(yùn)行機(jī)制，缺乏科學(xué)定量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和監(jiān)督評(píng)價(jià)技術(shù)手段，使公平公正地執(zhí)行補(bǔ)貼政策難以實(shí)現(xiàn)，直接影響到退耕還林還草工程的可持續(xù)實(shí)施。為此需要以生態(tài)功能和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)空間流動(dòng)的視角，精準(zhǔn)界定補(bǔ)償政策實(shí)施的主要群體，建立公平公正的補(bǔ)償方式，形成科學(xué)的生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制和合理的補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而破解受償區(qū)群眾生態(tài)保護(hù)積極性不高的難題[16,24]。

2 水土保持戰(zhàn)略目標(biāo)的轉(zhuǎn)變

“黃河國家戰(zhàn)略”確立的目標(biāo)任務(wù)，要求新時(shí)期水土保持工作的戰(zhàn)略目標(biāo)需要向流域高質(zhì)量發(fā)展的方向轉(zhuǎn)變，需要在目標(biāo)提升、理念更新、技術(shù)創(chuàng)新和評(píng)估重構(gòu)等方面做出調(diào)整和補(bǔ)缺。

(1) 更新水土保持科學(xué)理念。著力加強(qiáng)生態(tài)保護(hù)治理，積極支持流域省(區(qū))打贏脫貧攻堅(jiān)戰(zhàn)是“黃河國家戰(zhàn)略”向水土保持工作提出的新要求。為此，水土保持工作必須轉(zhuǎn)變思路和理念，把水土流失治理、生態(tài)環(huán)境改善與農(nóng)民增收、脫貧致富和流域高質(zhì)量發(fā)展作為同等重要的任務(wù)，通過生態(tài)治理讓人民群眾充分享受綠色福利，通過生態(tài)惠民、生態(tài)利民、生態(tài)為民，使水土保持在黃河流域高質(zhì)量發(fā)展中發(fā)揮重要作用[16]。為此，水土保持需要長遠(yuǎn)規(guī)劃，綜合施策，遵循生態(tài)保護(hù)優(yōu)先原則，基于黃河流域水資源承載力空間分異性，充分考慮資源特色、產(chǎn)業(yè)特色、農(nóng)牧業(yè)特色和文化特色，構(gòu)建與之適應(yīng)的綜合治理模式，優(yōu)選具有保持水土資源和經(jīng)濟(jì)開發(fā)價(jià)值雙重功能的生態(tài)治理措施，通過生態(tài)建設(shè)培育新型生態(tài)衍生產(chǎn)業(yè)，帶動(dòng)當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的水土保持科學(xué)理念和模式。

(2) 提升水土保持戰(zhàn)略目標(biāo)。在黃河流域植被得到明顯修復(fù)，生態(tài)環(huán)境得到總體改善的形勢下，水土保持工作在戰(zhàn)略層面上需要從單一的水土資源保持階段轉(zhuǎn)向水土保持與生態(tài)經(jīng)濟(jì)相協(xié)同的高質(zhì)量發(fā)展階段；在技術(shù)層面上，需要把大規(guī)模面上治理階段轉(zhuǎn)到高風(fēng)險(xiǎn)低治理區(qū)進(jìn)行集中精準(zhǔn)和精致治理階段；在治理實(shí)踐層面上，需要改變工程學(xué)意義上的以小流域?yàn)閱卧亩啻胧┚C合治理，轉(zhuǎn)向注重生態(tài)學(xué)意義上的以小流域?yàn)閱卧目臻g優(yōu)化的水土保持生態(tài)景觀格局建設(shè)；在管理層面上，需要由重建設(shè)、輕管理轉(zhuǎn)向強(qiáng)監(jiān)管、重評(píng)價(jià)。

今后一個(gè)時(shí)期，黃河流域水土保持的治理目標(biāo)應(yīng)主要包含如下幾方面。 ①要突出黃河粗泥沙集中來源區(qū)重點(diǎn)治理項(xiàng)目。粗泥沙集中來源區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的整合性、持續(xù)性和協(xié)調(diào)性屬于黃河流域中最弱的，不僅生態(tài)系統(tǒng)功能不完整，生態(tài)承載力極低，且處于人類強(qiáng)烈干擾的脅迫中，對(duì)其治理還相當(dāng)薄弱，尤其是砒砂巖區(qū)和黃河上游十大孔兌流域的生態(tài)問題尤為突出。為此，建議將黃河粗泥沙集中來源區(qū)治理作為優(yōu)先行動(dòng)計(jì)劃項(xiàng)目，探索生態(tài)極度脆弱區(qū)的治理經(jīng)驗(yàn)，建立干旱半干旱區(qū)水資源節(jié)約集約利用技術(shù)體系與生態(tài)補(bǔ)償模式，形成富有地域特色的生態(tài)—經(jīng)濟(jì)協(xié)同高質(zhì)量發(fā)展的新路子。 ②要從改善生態(tài)系統(tǒng)層面建立以小流域?yàn)閱卧目臻g生態(tài)景觀格局治理模式，優(yōu)化小流域景觀組成單元的類型、數(shù)目以及空間分布與配置，量化小流域空間異質(zhì)性、生態(tài)學(xué)過程和尺度的關(guān)系，進(jìn)行精致精準(zhǔn)治理，形成生態(tài)學(xué)上具有不可替代意義的人工與自然共生的植被系統(tǒng)，用以更加有效地涵養(yǎng)水源，保護(hù)水土資源和生態(tài)環(huán)境。另外，禁牧政策也需要與時(shí)俱進(jìn)。有研究表明，封禁10～15 a的生態(tài)效果最好，其后可以合理利用草被資源。例如，適度放牧利用將會(huì)有利于后續(xù)植被演替[25]。那么，禁牧政策應(yīng)當(dāng)如何調(diào)整與完善，這也涉及到退耕還林還草等生態(tài)建設(shè)戰(zhàn)略目標(biāo)轉(zhuǎn)變的大問題。 ③要確立水土保持助力黃土高原鄉(xiāng)村振興的重要職責(zé)，把水土保持同生態(tài)環(huán)境改善和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展有機(jī)結(jié)合起來，形成空間治理需求多元化與空間治理分工化的協(xié)同治理格局。

(3) 理清水土保持科技問題。進(jìn)入新時(shí)代，迫切需要理清制約水土保持發(fā)展的科技瓶頸問題，以應(yīng)對(duì)生態(tài)治理與經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展的挑戰(zhàn)。需要提高對(duì)“綠水青山就是金山銀山”論斷的科學(xué)認(rèn)知水平，發(fā)揮水土保持在生態(tài)保護(hù)治理與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中良性平衡的功能性作用，形成區(qū)域特色鮮明，充分體現(xiàn)水土保持特點(diǎn)的水土保持—生態(tài)治理—脫貧致富融合的發(fā)展模式，實(shí)現(xiàn)水土保持高質(zhì)量發(fā)展。同時(shí)，在水土保持科學(xué)研究上，也要求把水土保持固土蓄水的傳統(tǒng)學(xué)科目標(biāo)轉(zhuǎn)變?yōu)榍治g阻控與生態(tài)功能整體提升，服務(wù)功能增值的科學(xué)權(quán)衡，完善水土保持的科學(xué)內(nèi)涵和知識(shí)體系，提升水土保持學(xué)科在國家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中的科技支撐作用，建立起水土保持新的理論體系與技術(shù)體系。

(4) 重構(gòu)生態(tài)治理成效評(píng)估。近期，由國家林業(yè)和草原局發(fā)布的《中國退耕還林還草二十年(1999—2019)》白皮書系統(tǒng)介紹了退耕還林還草工程的建設(shè)成就。自1999年以來，黃土高原陸續(xù)開展的退耕還林還草工程促進(jìn)了生態(tài)改善、農(nóng)民增收、農(nóng)業(yè)增效和農(nóng)村發(fā)展。然而，目前黃河流域仍未建立起科學(xué)長效的生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制與完善的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，不利于退耕還林還草工程建設(shè)的高質(zhì)量發(fā)展，難以做到補(bǔ)償政策實(shí)施的公正性和公平性，構(gòu)成了機(jī)制性的挑戰(zhàn)。迫切需要精準(zhǔn)界定生態(tài)補(bǔ)償和受償?shù)闹饕后w，明確生態(tài)補(bǔ)償對(duì)象并制定合理補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)，明晰生態(tài)補(bǔ)償主體與受償主體的空間格局、經(jīng)濟(jì)鏈環(huán)的復(fù)雜勾稽關(guān)系，建立起完善且能夠有效保障補(bǔ)償政策公平公正實(shí)施的監(jiān)測評(píng)價(jià)機(jī)制，開展生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)成效監(jiān)測評(píng)估，將按單位面積(畝)核算的均等化補(bǔ)償方式轉(zhuǎn)變?yōu)槟軌蝮w現(xiàn)生態(tài)價(jià)值的差異化補(bǔ)償，從戰(zhàn)略層面解決制約生態(tài)治理持續(xù)發(fā)展的機(jī)制性問題。

3 新時(shí)期黃河流域水土保持的重大關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)難題

根據(jù)新時(shí)期水土保持所承擔(dān)的使命和面對(duì)的諸多挑戰(zhàn)，仍有不少規(guī)律還需要深化認(rèn)識(shí)，有不少嚴(yán)重制約生態(tài)治理提質(zhì)增效的關(guān)鍵技術(shù)迫切需要突破。

(1) 植被穩(wěn)定性與功能持續(xù)發(fā)揮機(jī)制。大規(guī)模退耕還林還草工程的實(shí)施，使黃土高原人工林面積增加至7.50×106hm2多，植被覆蓋度增加了50%，多數(shù)治理地區(qū)的植被覆蓋度從原來的30%左右提高到60%左右，在減少水土流失，實(shí)現(xiàn)該區(qū)由“黃”變“綠”的過程中發(fā)揮了重要的作用。但目前面臨人工植被結(jié)構(gòu)單一，植物群落尚不穩(wěn)定，生態(tài)功能沒有完全發(fā)揮，人工林如刺槐林出現(xiàn)退化等問題。在新的歷史時(shí)期，對(duì)于黃土高原人工林的生態(tài)功能，需要從注重水土保持單一功能向保持水土資源、碳匯、生物多樣性保育和景觀格局效應(yīng)等多功能并重的方向發(fā)展。因此，應(yīng)該系統(tǒng)研究植物群落結(jié)構(gòu)和生態(tài)功能的區(qū)域分異與演變規(guī)律，進(jìn)行系統(tǒng)提質(zhì)改造；同時(shí)需要揭示人工林結(jié)構(gòu)對(duì)水土保持功能、碳匯功能和生物多樣性保育功能的影響機(jī)制，提出基于系統(tǒng)功能平衡的人工林結(jié)構(gòu)調(diào)控方法，為人工林改造和生態(tài)再建設(shè)提供理論依據(jù)。

(2) 黃河流域容許水土流失量的合理閾值。黃河是世界上水流含沙量最高的河流，且較其他流域具有更為復(fù)雜環(huán)境結(jié)構(gòu)的自然—社會(huì)—經(jīng)濟(jì)復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)。泥沙是該系統(tǒng)的關(guān)鍵組分，與流失地區(qū)土壤肥力、河流水沙關(guān)系、水生生物生存環(huán)境、下游河床演變、灘區(qū)濕地演替、河口三角洲沖淤及其生物多樣性等密切相關(guān)，是河流生態(tài)系統(tǒng)演化的主導(dǎo)因子，決定了河流生態(tài)系統(tǒng)這一“翹板”結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性(見圖1)。

圖1 泥沙在河流生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)平衡中的作用示意圖

黃河流域生態(tài)系統(tǒng)演變與泥沙具有密切的響應(yīng)關(guān)系，存在著系統(tǒng)平衡下的泥沙量及其過程的多維臨界規(guī)律，輸沙量一旦大幅偏離該閾值，將引發(fā)全流域或部分地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)作出調(diào)整，導(dǎo)致總體系統(tǒng)失衡(見圖2)。近幾十年來，黃河泥沙顯著減少，由原來的年均產(chǎn)沙1.60×109t減至3.00×108t左右[26]。黃河泥沙到底應(yīng)減少到什么程度？這就要求必須從整體黃河生態(tài)系統(tǒng)觀出發(fā)，研究黃土高原生態(tài)承載力及生態(tài)修復(fù)臨界值，維持黃河生態(tài)系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定的水沙臨界值、保持黃河三角洲生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)平衡與安全的水沙約束條件，進(jìn)而給出多重約束條件下基于生態(tài)系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定的黃河流域土壤容許流失量和輸沙量(包括水沙關(guān)系)的多維復(fù)合臨界值，為科學(xué)確定黃土高原的治理目標(biāo)提供依據(jù)。

圖2 泥沙與生態(tài)系統(tǒng)平衡的關(guān)系示意圖

(3) 典型區(qū)域和特殊情景下的土壤侵蝕規(guī)律。目前，黃河流域砒砂巖區(qū)及黃土區(qū)溝坡等典型區(qū)域的土壤侵蝕仍很嚴(yán)重，是治理的短板和難點(diǎn)。需要研究砒砂巖區(qū)水力、風(fēng)力、凍融多動(dòng)力復(fù)合侵蝕交互特征與復(fù)合關(guān)系，定量揭示復(fù)合侵蝕發(fā)生發(fā)展機(jī)理及復(fù)合侵蝕對(duì)植被退化的影響作用，明晰土壤侵蝕強(qiáng)度格局與植被景觀格局的空間耦合關(guān)系[16]，闡明復(fù)合侵蝕與生態(tài)退化的耦合過程與互動(dòng)效應(yīng)，突破砒砂巖區(qū)復(fù)合侵蝕治理與植被快速修復(fù)的關(guān)鍵技術(shù)；需要加強(qiáng)研究溝道重力侵蝕發(fā)生的動(dòng)力機(jī)制及其臨界條件，揭示溝道重力侵蝕發(fā)生的隨機(jī)觸發(fā)規(guī)律。

(4) 區(qū)域尺度治理關(guān)鍵技術(shù)與優(yōu)化布局。以黃河流域總體系統(tǒng)為對(duì)象，基于空間治理均衡的系統(tǒng)觀點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)坡面—溝道系統(tǒng)侵蝕全過程阻控為目標(biāo)，研發(fā)基于重力侵蝕阻控、洪水泥沙調(diào)控、溝道人工濕地生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建的多功能的溝道整治新技術(shù)、新模式，解決有效控制溝道穩(wěn)定的技術(shù)難題；需要優(yōu)化水土保持與生態(tài)治理措施體系在黃河流域區(qū)域尺度上的布局，深化關(guān)于氣候—地貌—植被—侵蝕耦合機(jī)理及多維復(fù)合臨界規(guī)律的研究，揭示植被時(shí)空演替特征及驅(qū)動(dòng)因子，研究適宜種樹的立地條件和適宜樹種的問題，系統(tǒng)解決治理措施配置體系的空間優(yōu)化布局等重大實(shí)踐問題。

(5) 基于水土資源可持續(xù)利用的生態(tài)—經(jīng)濟(jì)協(xié)同發(fā)展模式。實(shí)現(xiàn)水土資源可持續(xù)利用不僅是黃土高原內(nèi)部的問題，同時(shí)也是確保黃河長治久安和振興黃河流域經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵所在。需要深化認(rèn)識(shí)不同類型區(qū)生態(tài)承載力，揭示基于水量平衡及土壤侵蝕環(huán)境制約的生態(tài)承載力維持和提升機(jī)制，判別提升閾值及其主控因子；研究基于生態(tài)友好型土地資源開發(fā)與保護(hù)和基于生物性節(jié)水[27]的水資源高效利用關(guān)鍵術(shù)；建立區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)安全的空間科學(xué)布局，重構(gòu)水土資源可持續(xù)開發(fā)與利用結(jié)構(gòu)模式，量化經(jīng)濟(jì)與社會(huì)對(duì)水土資源利用的優(yōu)化結(jié)構(gòu)[28],完善空間治理，保障生態(tài)修復(fù)質(zhì)量，形成一個(gè)與人口增長相適應(yīng)的水土資源保護(hù)型生產(chǎn)體系和一個(gè)水土資源可持續(xù)利用的糧食安全保障技術(shù)體系[29]。需要深入研究“綠水青山就是金山銀山”的理論內(nèi)涵和實(shí)踐途徑，建立“綠水青山”的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益核算方法與評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；集成研發(fā)極具生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益的復(fù)合水土保持產(chǎn)業(yè)技術(shù)與模式，揭示黃河流域生態(tài)屏障和經(jīng)濟(jì)地帶的空間協(xié)同關(guān)系，構(gòu)建水土保持與生態(tài)產(chǎn)業(yè)相配套，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)服務(wù)功能保護(hù)提升相融合的技術(shù)體系，并積極探索商品型生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式，促進(jìn)流域生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)超常規(guī)演替，實(shí)現(xiàn)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)良性發(fā)展[30]，構(gòu)建生態(tài)修復(fù)—經(jīng)濟(jì)發(fā)展協(xié)同推進(jìn)的水土保持關(guān)鍵技術(shù)體系。

(6) 水土保持效益與生態(tài)服務(wù)功能監(jiān)測評(píng)估關(guān)鍵技術(shù)。集成創(chuàng)新高分辨率衛(wèi)星影像和全流域、分區(qū)域、多門類、多層次的監(jiān)測技術(shù)體系，構(gòu)建以生態(tài)優(yōu)先為原則的黃河流域水土保持分區(qū)域多目標(biāo)多層次的效益與功能評(píng)估評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，開展基于大數(shù)據(jù)的水土保持監(jiān)測多元化數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析，進(jìn)而逐步實(shí)現(xiàn)黃河流域水土保持重點(diǎn)工程圖斑化精細(xì)管理，水土流失實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測，生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目天地一體化動(dòng)態(tài)監(jiān)控和監(jiān)管全覆蓋，破解制約數(shù)據(jù)共享的瓶頸技術(shù)與“堵點(diǎn)”機(jī)制，最終構(gòu)建起完善的能夠滿足科研、監(jiān)管雙需求的水土流失綜合監(jiān)測，大數(shù)據(jù)同化及評(píng)估，預(yù)測和預(yù)警的水土保持綜合信息系統(tǒng)，為水土保持強(qiáng)監(jiān)管提供堅(jiān)實(shí)的決策支持技術(shù)平臺(tái)，貢獻(xiàn)智能防控治理方案與監(jiān)管對(duì)策。

4 新時(shí)期黃河流域水土保持發(fā)展對(duì)策

(1) 開展高風(fēng)險(xiǎn)低治理區(qū)水土流失專項(xiàng)調(diào)查。在全國水利普查/地方水土流失普查及土壤侵蝕動(dòng)態(tài)監(jiān)測基礎(chǔ)上，對(duì)一些具有高風(fēng)險(xiǎn)和亟待治理的區(qū)域和地帶等(例如，對(duì)低治理區(qū)、極度脆弱生態(tài)區(qū)、坡耕地、溝坡等低植被覆蓋區(qū)、砒砂巖、黃土溝坡、風(fēng)蝕水蝕交錯(cuò)區(qū)、塬邊等區(qū)域)進(jìn)行專項(xiàng)詳查，重點(diǎn)了解黃土高原存在強(qiáng)烈侵蝕潛在風(fēng)險(xiǎn)的區(qū)域或地帶；了解低治理區(qū)的生態(tài)退化程度、黃土高原溝道重力侵蝕規(guī)模及其時(shí)空分布，定量評(píng)估未得到有效治理的溝坡潛在侵蝕量；研究與評(píng)估治理措施配置與區(qū)域布局的合理性，尋找治理的薄弱環(huán)節(jié)，研究水土流失治理的攻堅(jiān)點(diǎn)和難度，提出有效的對(duì)策，以便制定切實(shí)可行的治理規(guī)劃，達(dá)到精準(zhǔn)治理。

(2) 做好新時(shí)期水土保持發(fā)展頂層設(shè)計(jì)。需要從全流域高質(zhì)量發(fā)展的多維度深化認(rèn)識(shí)新時(shí)期水土保持的科學(xué)知識(shí)體系、工程實(shí)踐內(nèi)涵；同時(shí)以民生保障與改善作為水土保持工作的出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)，做好新時(shí)期黃河流域水土保持高質(zhì)量發(fā)展的頂層設(shè)計(jì)，提出解決新時(shí)期黃土高原水土保持補(bǔ)短板、強(qiáng)監(jiān)管等重點(diǎn)難點(diǎn)的成套技術(shù)和政策方案，明確建設(shè)目標(biāo)和任務(wù)，確定重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目。

(3) 建立高效完善的水土保持生態(tài)建設(shè)工作機(jī)制。應(yīng)借鑒以下國際先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)： ①澳大利亞墨累—達(dá)令河(Murray Darling River)流域水生態(tài)水環(huán)境一條龍管理機(jī)構(gòu)統(tǒng)一管理[31-32]； ②歐洲萊茵河(Rhine River)在各涉河國協(xié)作機(jī)制框架下從流域整體生態(tài)系統(tǒng)出發(fā)統(tǒng)籌綜合治理[33]； ③美國田納西河(Tennessee River)流域在州際資源統(tǒng)一管理和規(guī)劃的基礎(chǔ)上開展綜合性生態(tài)治理[34-35]； ④美國密西西比河流域(Mississippi River)聯(lián)邦統(tǒng)一協(xié)調(diào)，流域各州合作落實(shí),多方共同參與綜合治理[36-37]。同時(shí)，充分發(fā)揮中央流域管理機(jī)構(gòu)在中央政府、地方政府、企業(yè)與涉域農(nóng)民之間的協(xié)調(diào)功能[38]。為此，應(yīng)該強(qiáng)化黃河水利委員會(huì)的職能，強(qiáng)化流域內(nèi)各省共同協(xié)作的工作機(jī)制，建立水土保持、林草、生態(tài)環(huán)境、農(nóng)業(yè)、資源、水利等多部門的會(huì)商與聯(lián)署工作機(jī)制，形成多方一致的目標(biāo)與行動(dòng)。要充分發(fā)揮水土保持工作能夠統(tǒng)籌各方力量和綜合發(fā)力的優(yōu)勢，創(chuàng)新水土保持生態(tài)建設(shè)工作體制機(jī)制，探索出一套滿足全流域統(tǒng)籌要求的合作機(jī)制，形成全流域推進(jìn)生態(tài)保護(hù)治理事業(yè)發(fā)展的強(qiáng)大合力，破解“九龍治水”的困境。

(4) 建立“黃河國家戰(zhàn)略”先行示范區(qū)。強(qiáng)化水土保持在“黃河國家戰(zhàn)略”中的重要地位，建設(shè)黃土高原生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展的國家戰(zhàn)略先行示范區(qū)，形成示范帶動(dòng)效應(yīng)，推進(jìn)形成中國自主的黃土高原現(xiàn)代化水土保持的科學(xué)技術(shù)體系、生態(tài)衍生產(chǎn)業(yè)體系、監(jiān)測監(jiān)督評(píng)估體系、管理創(chuàng)新體系和模式示范應(yīng)用體系，為黃河流域高質(zhì)量發(fā)展提供成套技術(shù)支撐，并為世界水土保持與生態(tài)治理提供高質(zhì)量發(fā)展的成功案例。

(5) 提升水土保持監(jiān)測監(jiān)管水平。完善和優(yōu)化黃河流域水土保持監(jiān)測站網(wǎng)空間布局，創(chuàng)新和補(bǔ)充基于黃河流域高質(zhì)量發(fā)展需求的監(jiān)測指標(biāo)和參數(shù)；重點(diǎn)加強(qiáng)砒砂巖區(qū)、粗泥沙集中來源區(qū)等生態(tài)極度脆弱區(qū)監(jiān)測站網(wǎng)建設(shè)；推動(dòng)站點(diǎn)監(jiān)測設(shè)備和設(shè)施的更新與升級(jí)改造工作；加強(qiáng)基于時(shí)空大數(shù)據(jù)理念的水土保持現(xiàn)代化監(jiān)測評(píng)價(jià)技術(shù)研發(fā)，提升監(jiān)測監(jiān)管水平；把黃土高原水土保持監(jiān)測站網(wǎng)納入國家生態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)體系，使其成為黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展的可靠基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐平臺(tái)。

(6) 強(qiáng)化水土保持科技支撐作用。在國家科技計(jì)劃頂層設(shè)計(jì)中，應(yīng)加強(qiáng)黃土高原特別是典型生態(tài)脆弱區(qū)土壤侵蝕與生態(tài)退化互饋機(jī)制，水土流失過程精確預(yù)測及作業(yè)預(yù)報(bào)，水土保持措施優(yōu)化配置與空間合理、均衡布局，水土保持景觀格局建設(shè)、精準(zhǔn)施策重點(diǎn)治理的相關(guān)應(yīng)用基礎(chǔ)及關(guān)鍵技術(shù)，生態(tài)治理對(duì)黃河水沙調(diào)控機(jī)制與應(yīng)對(duì)策略，以及生態(tài)治理新技術(shù)新模式等方面的研究，用新技術(shù)帶動(dòng)水土保持項(xiàng)目實(shí)施與投資，解決黃河流域水土保持高質(zhì)量發(fā)展的制約性瓶頸技術(shù)問題。

5 結(jié) 論

人民治黃70 a余來，黃河流域水土保持與生態(tài)治理得到極大發(fā)展，水土流失得到明顯遏制，生態(tài)恢復(fù)效果顯著，并在治理理論與技術(shù)方面取得了多項(xiàng)研究進(jìn)展，奠定了中國在生態(tài)脆弱區(qū)綜合治理理論與技術(shù)上的國際領(lǐng)先地位?！包S河國家戰(zhàn)略”賦予了黃河流域水土保持新的使命，同時(shí)也為水土保持事業(yè)提供了大有作為的高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略期。無論是在實(shí)踐維度還是在學(xué)科知識(shí)體系方面，這是水土保持大發(fā)展的一個(gè)系統(tǒng)的、寬域的新機(jī)遇，需要相關(guān)管理、科研、生產(chǎn)、教育等多領(lǐng)域的工作者協(xié)同努力，抓住這一歷史機(jī)遇，針對(duì)黃河流域水土保持在空間格局(砒砂巖區(qū)、溝道、低治理區(qū))，結(jié)構(gòu)創(chuàng)新(新模式、新措施、新技術(shù))，功能提升(生態(tài)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)、水土保持—生態(tài)—經(jīng)濟(jì)協(xié)同發(fā)展)和機(jī)制運(yùn)行(水土保持與生態(tài)治理措施建設(shè)、管理、維護(hù)和監(jiān)測)等方面存在的突出問題，制定科學(xué)、可行的應(yīng)對(duì)策略與措施，確立水土保持發(fā)展戰(zhàn)略新目標(biāo)，重點(diǎn)解決減沙效益與流域生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的臨界關(guān)系，人工生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定及其生態(tài)功能持續(xù)，空間治理系統(tǒng)均衡，景觀格局優(yōu)化，措施科學(xué)配置與空間布局，水土保持—生態(tài)—經(jīng)濟(jì)協(xié)同發(fā)展模式與路徑，水土保持監(jiān)管與水土流失監(jiān)測的智能化全域化等薄弱環(huán)節(jié)中的關(guān)鍵技術(shù)問題，完善水土保持與生態(tài)綜合治理技術(shù)體系，豐富水土保持學(xué)科的知識(shí)體系，提升黃河流域水土保持質(zhì)量，為筑牢黃河流域生態(tài)安全屏障，實(shí)現(xiàn)黃河長治久安提供堅(jiān)實(shí)的科技支撐與科學(xué)高效的體制機(jī)制保障。