豫西地區(qū)植被提質增效關鍵技術與地域發(fā)展模式
——以洛陽市為例

魏振浩，廖柄臻, 王耀斌，上官周平*

(1.西北農(nóng)林科技大學 創(chuàng)新實驗學院，陜西 楊凌 712100；2.西北農(nóng)林科技大學黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國家重點實驗室，陜西 楊凌712100)

提質增效是在中國經(jīng)濟社會發(fā)展步入全新階段——新常規(guī)的大背景下明確提出的。黨的十八大以來，提質增效一直是我國經(jīng)濟發(fā)展的主旋律[1]。隨著中國城鎮(zhèn)化與工業(yè)化的快速推進，對自然資源的需求量急劇增大[2]，而其與經(jīng)濟發(fā)展的矛盾不斷凸顯。所以，探索人與自然-經(jīng)濟-社會相互和諧的綠色經(jīng)濟社會發(fā)展模式是我國未來經(jīng)濟社會發(fā)展的重點。隨著我國生態(tài)文明建設的持續(xù)推進，我國產(chǎn)生了大量地域提質增效發(fā)展典范，其中河南省濮陽市南樂縣通過積極推行三個“全覆蓋”破解農(nóng)業(yè)面源污染治理難題、河南省平頂山市寶豐縣通過暢通種養(yǎng)循環(huán)關鍵節(jié)點推進綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展、陜西省市眉縣推動獼猴桃產(chǎn)業(yè)全域全鏈發(fā)展實現(xiàn)農(nóng)業(yè)綠色崛起。生態(tài)環(huán)境修復技術在生物群落結構[3]、新型碳基復合材料[4]、有機粘土礦物修復[5]等方面產(chǎn)生了明顯進步，對環(huán)境生態(tài)的提質增效提供了技術支持。因此，如何做好豫西地區(qū)的生態(tài)環(huán)境提質增效，已成為該地區(qū)實現(xiàn)生態(tài)文明建設與可持續(xù)發(fā)展的關鍵。

豫西地區(qū)大部分處于黃土丘陵區(qū)，是黃土高原典型的生態(tài)脆弱區(qū)和生態(tài)敏感區(qū)，也是退耕還林生態(tài)工程的主要實施區(qū)。近30年來，豫西地區(qū)生態(tài)環(huán)境發(fā)生了明顯改善，植被覆蓋也得到顯著提高，但該區(qū)在生態(tài)系統(tǒng)碳匯增加、水土流失防治、災害預防能力等方面還有較大的提升空間。本項工作以豫西區(qū)的洛陽市為例，全市共轄偃師市、孟津、新安、伊川、宜陽、嵩縣、洛寧、欒川和汝陽共1市8縣區(qū)。洛陽屬于亞熱帶向暖溫帶過渡地帶，土地面積1.52×106hm2，其中山區(qū)面積占45.51%，丘陵面積占40.73%，平原面積占13.76%，在豫西地區(qū)具有較好的代表性[6]。因此，本文在大量調(diào)研工作基礎上，結合豫西地區(qū)自然生態(tài)環(huán)境與地區(qū)特征，歸納提出豫西地區(qū)植被提質增效關鍵技術與地域發(fā)展模式，為踐行“兩山論”、實現(xiàn)黃河國家戰(zhàn)略提供科技支撐。

1 豫西地區(qū)生態(tài)保護與修復現(xiàn)狀

1.1 土地利用結構變化

洛陽市86.24%的土地為山地、丘陵，其市內(nèi)耕地資源分布稀疏，且受該地區(qū)地形地勢的影響，該地區(qū)各種地塊散落分布，地形險峻。隨著生態(tài)文明建設的推進，當?shù)氐母刭Y源越來越難以滿足發(fā)展的需要，而且耕地資源保護、生態(tài)保護用地和各個古城遺址加劇了城市規(guī)劃用地的壓力。據(jù)《洛陽市土地利用總體規(guī)劃(2006-2020年)》顯示，2020年全市建設用地面積占土地總面積的9.67%，農(nóng)用地面積占土地總面積的72.74%，耕地面積占土地總面積的27.92%，總體而言，洛陽市當前仍存在著較多閑置和低效建設用地，土地的投入程度和使用效率有待進一步加強和提升。

對洛陽市2005-2015年10 a間洛陽市土地利用分布變化進行了分析，耕地與林地一直都是占比最多的2種土地利用類型，也是變化最大的2種用地類型[7]，其中耕地比例由46.3%降為34.6%，下降了11.7百分點(圖1)；林地占比由39.1%增加到51.3%，增加了12.2百分點。耕地面積主要以洛陽市北部的宜陽、洛寧、伊川、新安、偃師、孟津等所占比例較大，而林地主要在洛陽市南部的欒川、嵩縣和汝陽所占比例較大。

圖1 2005年和2015年洛陽市土地利用分布

1.2 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結構變化

洛陽市農(nóng)業(yè)主要依靠種植業(yè)與牧業(yè)支撐，漁業(yè)與林業(yè)發(fā)展態(tài)勢疲軟且林業(yè)部門產(chǎn)值占農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值比例有所下降，而與其相關的服務業(yè)產(chǎn)值正逐年上升，發(fā)展態(tài)勢較為良好(表1)。從各部門產(chǎn)值看，2013-2019年，洛陽市農(nóng)林牧漁產(chǎn)業(yè)通過不斷調(diào)整與優(yōu)化，洛陽市農(nóng)林牧漁各產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值都有變化，種植業(yè)產(chǎn)值從2013年的226.95億元增加到2019年的285.25億元；林業(yè)的產(chǎn)值從2013年的40.59億元減少到2019年的17.11億元；牧業(yè)的產(chǎn)值從2013年134.64億元減少到2019年的114.77億元；漁業(yè)的產(chǎn)值從2013年的5.14億元增加到2019年的5.28億元，產(chǎn)值變化不大；農(nóng)林牧漁相關的服務業(yè)從2013年的23.6億元增加到2019年的44.4億元[8]，種植業(yè)與農(nóng)林牧漁服務業(yè)產(chǎn)值增加較多，林業(yè)與牧業(yè)產(chǎn)值不斷下降，漁業(yè)產(chǎn)值基本維持不變。

從各部門產(chǎn)值占總產(chǎn)值比例看，洛陽市農(nóng)業(yè)主要是由種植業(yè)與牧業(yè)構成，在2013-2019年，兩者產(chǎn)值占農(nóng)業(yè)比例總產(chǎn)值的比例之和常年穩(wěn)定在80%以上，而林業(yè)與漁業(yè)的產(chǎn)值占比較少。林業(yè)部門產(chǎn)值占比正在逐年下降?？傮w來看，洛陽市農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結構主要還是由種植業(yè)和牧業(yè)支撐，而林業(yè)與漁業(yè)起到輔助完善作用，所以其農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結構還需進一步平衡優(yōu)化。

表1 洛陽市農(nóng)牧林漁產(chǎn)值及其構成

1.3 植被結構與功能變化

豫西地區(qū)境內(nèi)山區(qū)丘陵面積占轄區(qū)總面積的86.2%，地形地勢較高，光熱條件良好[9]，但由于易發(fā)生水土流失從而使得該地區(qū)的植被和生態(tài)環(huán)境條件比較脆弱。該地區(qū)森林植被覆蓋率為41.04%，由于受伏牛山、熊耳山等高大山體的影響，形成了明顯的植被垂直分布帶[6]，區(qū)域內(nèi)的森林植被分為喬木群落、灌木群落、草本群落等類型。

本區(qū)天然植物中常見的有側柏—牡荊—酸棗—黃背草等群落，另外尚有較廣泛分布的灌木叢、酸棗、小胡枝子、荊條、連翹等[10]。草本有野菊花、狗尾草、黃背草、白茅、白羊草、小白茅、長華須芒草等；人工樹種有側柏、刺槐、白絨毛楊、旱柳等；經(jīng)濟林木主要有蘋果樹、梨木、桃樹、棗樹、核桃樹、山梨樹等；農(nóng)業(yè)種植糧食作物主要有冬小麥、玉米、棉花、紅薯、谷子、高梁、花生、野芝麻、油菜、煙草等。由于豫西山地丘陵區(qū)獨特的地形地貌與氣候條件，當?shù)剡m合各種中藥材生長、繁育，區(qū)域內(nèi)中藥材資源豐富，是全國十大中藥材生產(chǎn)基地之一，其中以丹參、連殼、酸棗仁、穿山龍、黃芩、山茱萸、柴胡、連翹、板藍根及桔梗等中藥材最具代表[11]。

豫西黃土丘陵地帶的原有自然植被均已不復存在，現(xiàn)有為大量自然次生植物和人工植物。由于地質環(huán)境演化與人類活動的干擾侵害，植被生存條件不斷惡化，引起了嚴重的水土流失，導致生態(tài)環(huán)境極為脆弱。區(qū)內(nèi)植被屬暖溫帶落葉闊葉林[12]。由于該地區(qū)植物覆蓋率相對較少以及夏季集中降雨的天然特點，給土壤侵蝕創(chuàng)造了能量基礎和自然環(huán)境條件，從而增加了地區(qū)的土壤侵蝕，使土壤侵蝕成為阻礙該區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟發(fā)展的主要因素。發(fā)展林果業(yè)，提高森林覆蓋率，防治土壤侵蝕，保護該區(qū)生態(tài)環(huán)境，才能實現(xiàn)該區(qū)可持續(xù)發(fā)展。

洛陽下轄各縣市森林植被碳儲量、碳密度空間分布特征如圖2所示，不同縣市的森林碳儲量在0.31～10.34 Tg之間，碳儲量在區(qū)域分布上不平衡，西南部為碳匯的主要區(qū)域[6]。這與各縣(市)森林植被的類型、森林面積、蓄積和樹齡組成等不同有關；另外，不同區(qū)域的地形條件、氣候狀況、人為活動及森林的用途也對碳儲量的空間分布不平衡產(chǎn)生了重要影響。

1.4 水土資源現(xiàn)狀

洛陽市的年平均降雨量約為106.61億立方米，水資源總量為28.10億立方米，包括地表水資源量26.27億立方米，地下水量16.79億立方米，自然資源的總量為14.97億立方米。2019年發(fā)布的全區(qū)平均自然資源量為2 077.75 m3，而該年的洛陽市轄區(qū)總人口為692.22萬人，平均自然資源量約413 m3，僅為該區(qū)平均水平的約1/5，由于處于極端缺水地區(qū)，再加上平均自然資源量的地理分布極不平衡，區(qū)平均自然資源量最高僅有34.3 m3，而人口相對較少的各縣(區(qū))平均自然資源量則最高達到2 080 m3，二者差距高達60倍[13]。

圖2 洛陽下轄各縣市森林植被碳儲量、碳密度空間分布特征

圖3 洛陽市水土資源承載力分級圖

洛陽市土地利用類型在南北地形地貌差異的影響下，形成了較為明顯的區(qū)域性特征。洛陽市東北部地區(qū)的地形地勢相對較低，主要以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和城鎮(zhèn)用地為主；西南部地形地貌大都為山地，主要將國家公益林和地方公益林作為主要土地利用類型。在土地利用類型方面，反映出了洛陽市以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地為主體的結構特征。洛陽市耕地占比約為28%左右，而未利用土地為20.70萬公頃，比例超過了13.58%，以荒草地、裸地居多，其中可開墾為農(nóng)田的面積為5.15萬公頃左右，占全市土地總面積的3.38%。洛陽市山區(qū)丘陵面積大，森林覆蓋率高達45%，全域范圍中有多個自然保護區(qū)、森林公園等生態(tài)涵養(yǎng)基地[14]，還擁有充足的水源涵養(yǎng)地，使得當?shù)氐淖匀画h(huán)境條件較為優(yōu)良。

洛陽市存在水土資源承載力2級(較高)、3級(中等)、4級(較低)、5級(低)四個等級(圖3)，洛陽市絕大多數(shù)的區(qū)縣水土資源承載力處于中等水平[14]，水土資源總體上面臨的壓力一般，表明洛陽市土地的生產(chǎn)功能、物質承載能力上較為良好。

2 豫西地區(qū)生態(tài)高質量發(fā)展亟待解決問題

2.1 植被生態(tài)功能亟待提升

生態(tài)系統(tǒng)服務功能的衰退不但威脅當代人類社會的幸福，而且也將極大降低人類后代在生態(tài)系統(tǒng)中所謀求的收益。植被生態(tài)系統(tǒng)是自然生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，其水土保持和固碳釋氧等生態(tài)功能對于維持區(qū)域經(jīng)濟、生態(tài)平衡具有重要的作用[15]。豫西黃土丘陵區(qū)是河南省森林植被分布的主要地區(qū)，在全省生態(tài)文明建設中有著重要性，它對于確保南水北調(diào)工程的效益有巨大意義[6]。豫西地區(qū)植被長期固碳能力不強，植被碳密度不高，從而加劇當?shù)販厥倚c氣候變化。森林固碳是應對氣候變化最經(jīng)濟實用的途徑，其固碳成本低、時間長，并且還具有多種生態(tài)功能，而工業(yè)直接減排成本較高，推行難度較大[16]。此外，森林固碳量大且時間長，森林固碳能力受造林、再造林、森林管理、土地利用變化、人類采伐、氣候變化、CO2濃度、火災、病蟲鼠害和暴風雪災害等人為因素和自然因素的強烈干擾[17]。因此，調(diào)節(jié)該地區(qū)森林樹種分布結構、增加固碳能力和涵養(yǎng)水分能力強的植被數(shù)量，是提高該地區(qū)生態(tài)功能服務效益的重要舉措。

2.2 土地利用結構需要改變

隨著洛陽市經(jīng)濟社會的發(fā)展，有限的用地資源和日益增長的土地供求問題也開始突顯起來，其工業(yè)化、城市化發(fā)展的腳步也越來越加快，在土地利用方面的問題也與日俱增：首先，城市用地供應有限而農(nóng)村供求無限的問題也越來越突出；其次，由于政府不科學合理的管理使用土地資源而導致了許多土壤衍生問題逐漸加重，如土地質量的衰退、耕地承載能力減少等[18]。洛陽市86.24%的耕地都為山地、丘陵，受耕地及其后備資源零星布局和地形地貌等各種因素的影響，該區(qū)域土地資源分布相對零散，洛陽市的農(nóng)田大多是山區(qū)、丘陵，所以，緩解豫西區(qū)域土地資源的不足問題，就需要土地空間結構的合理優(yōu)化，土地利用空間結構的合理優(yōu)化才可以滿足人口的持續(xù)增加，以適應旅游業(yè)的迅速發(fā)展而產(chǎn)生的新的土地來滿足需要，并合理進行土地結構調(diào)整與合理布局，在保障自然環(huán)境的條件下，實現(xiàn)地區(qū)產(chǎn)業(yè)、經(jīng)濟、人口、環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展[19]。

2.3 農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結構探討分析

農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結構優(yōu)化是一種動態(tài)的過程，是通過持續(xù)地對農(nóng)、林、牧、副、漁等生產(chǎn)結構的有效調(diào)節(jié)，使農(nóng)村資源配置效益實現(xiàn)了最大化的過程[20]。農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結構優(yōu)化與調(diào)整主要是為了發(fā)揮農(nóng)村的基本功能，并帶動第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，從而達到提高農(nóng)戶人均收入，獲取最大程度的社會經(jīng)濟效益[21]。近年來，洛陽市大力發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)、林下經(jīng)濟，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)有了快速發(fā)展，但其長久的發(fā)展過程中存在了一些農(nóng)產(chǎn)品品牌優(yōu)勢不強、農(nóng)業(yè)規(guī)模化程度不高、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)經(jīng)營主體力量不足、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率不高、農(nóng)業(yè)新技術新理念投入不足、生產(chǎn)鏈條發(fā)展欠缺、資源配置不合理等問題[22-23]。

2.4 水土資源承載能力提升

水土資源承載力作為環(huán)境資源承載力研究的主要分支，對中國社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展有著重大意義。在氣候方面，河南省西部地區(qū)水資源生態(tài)承載力大的原因主要是處于秦嶺山脈的迎風坡，來自東部海洋的暖濕氣流在此爬升冷卻形成降雨(降水量在700 mm以上)。東部地區(qū)離海洋近，又位于黃淮海平原，不受地形阻隔，海洋濕潤氣流的長驅直入使得它的降水量稍高于中部和北部地區(qū)[24]。此外，豫西地區(qū)人數(shù)眾多，重工業(yè)發(fā)達，也是水資源的相對短缺的主要原因。土地資源承載力，是指利用土地給人們所提供的各項公共服務的閥值.追根溯源，土地資源承載力實質上是對土地功能的評估，也就應該是對所有土地功能的評估[25]。豫西區(qū)的耕地資源利用效率低，耕地集約化程度低，很大的影響著對耕地資源的有效利用，加劇了土地資源矛盾，并且由于該地區(qū)城市化進程推進較快，出現(xiàn)了大量的閑散土地和廢棄房屋未被利用，使得土地不能得到充分利用。

3 未來豫西地區(qū)植被高質量發(fā)展對策

豫西地區(qū)生態(tài)環(huán)境質量與社會經(jīng)濟體系的協(xié)同發(fā)展需要當?shù)氐貐^(qū)資源與經(jīng)濟的相互適應。自然資源的過度開發(fā)利用會對當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境帶來巨大壓力，而資源本身的有限性也是經(jīng)濟發(fā)展的障礙。通過采取“豫西地域提質增效優(yōu)化模式”(圖4)，將促進實現(xiàn)豫西自然、環(huán)境和經(jīng)濟三者協(xié)調(diào)發(fā)展的目標。

圖4 豫西地域提質增效發(fā)展模式

3.1 建立豫西地區(qū)生態(tài)植被評價標準

建立生態(tài)植被環(huán)境評估方法和標準能夠分析一個地區(qū)的植被發(fā)展水平，是通過了解該地區(qū)的生態(tài)植被環(huán)境特征和功能，以確定人類活動對生態(tài)影響的性質、程度以及生態(tài)植物系統(tǒng)對影響的敏感程度，并確定采取相應措施以保護地區(qū)內(nèi)生態(tài)環(huán)境功能和資源可持續(xù)性發(fā)展的重要措施。要針對豫西地區(qū)生態(tài)文明建設需求，利用遙感等新技術，開展空間大尺度同步觀測和長時間序列連續(xù)觀測[26]，掌握植被變化動態(tài)，確定有地域特點的植被生態(tài)評價方法與標準，來對區(qū)域植被恢復建設進行人為生態(tài)設計，為科學決策當?shù)厣鷳B(tài)植被高質量發(fā)展提供有力的支撐。

3.2 因地制宜合理配置自然資源

土地空間總體規(guī)劃有明確的資源整合能力，是對轄區(qū)內(nèi)山水林田湖草等各種資源的有效協(xié)調(diào)整合，以完成對轄區(qū)內(nèi)"三生"地空間布局的整合優(yōu)化。豫西地區(qū)要通過各縣(市、區(qū))的自然資源稟賦分配，并通過自然資源優(yōu)勢互補，以追求在整個范圍內(nèi)各種自然資源配置的整體效益最大化。當?shù)匦枰槍μ囟ǖ匦蔚貏荩詷嫿ōh(huán)境友好型土地利用模式為目標，積極為當?shù)夭煌匦畏謩e合理配置東北部河谷川地區(qū)土地利用、丘陵區(qū)土地利用、山區(qū)“生態(tài)-旅游-特產(chǎn)”土地利用、城鄉(xiāng)結合部“園藝種植—新村建設”土地利用、礦山生態(tài)恢復土地利用等土地利用新模式，減少人類活動對生態(tài)環(huán)境的破壞。各地方經(jīng)過對所有資源的合理規(guī)劃與分析，達到資源的最高開發(fā)利用化，才能減少無謂的資源耗費，對于該地長期有效高質量發(fā)展具有重要意義。

3.3 融合多種技術模式，完善該地植被生態(tài)技術

豫西地區(qū)植被高質量長期發(fā)展需要科學技術水平的支撐，該地科研機構需要盡快開發(fā)適合本地的植被提質增效技術，結合多種新型學科理念，構建多種技術理念體系，并且借鑒國內(nèi)外先進技術模式，不斷取長補短，選擇適宜的技術模式，為當?shù)亻_發(fā)出一套行之有效的植被提質增效技術與地域發(fā)展模式。

3.4 提高植被生態(tài)功能與社會協(xié)同發(fā)展

豫西地區(qū)大部分地區(qū)屬于黃土高原山地丘陵區(qū)，生態(tài)植被系統(tǒng)比較脆弱，提高當?shù)厣鷳B(tài)植被功能效益，對于當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境氣候具有巨大的影響。該地區(qū)應該充分考慮當?shù)氐慕?jīng)濟、生活、社會，因地制宜，堅持建立生態(tài)與社會協(xié)同發(fā)展的生態(tài)農(nóng)業(yè)模式，為在實現(xiàn)當?shù)刂脖簧鷳B(tài)結構質量穩(wěn)定發(fā)展的同時，滿足了當?shù)氐某掷m(xù)發(fā)展。