淺談甘肅黃土高原區(qū)的植被恢復(fù)與重建

趙志煒，謝新平

（甘肅省林業(yè)科學(xué)研究院，甘肅 蘭州 730020）

1 引言

甘肅黃土高原地區(qū)位于我國西北腹地，南接隴南山地，東起甘陜省界，西至烏鞘嶺，土地面積約1.13×105km2，占甘肅省總面積的24.9%[1]。甘肅黃土高原大部分為厚層黃土覆蓋，徑流水長期強(qiáng)烈侵蝕，逐漸形成千溝萬壑、地形支離破，再加上區(qū)內(nèi)降雨季節(jié)分配不均，自然災(zāi)害頻發(fā)，致使黃土高原成為世界水土流失最為嚴(yán)重和植被群落系統(tǒng)最為脆弱的地區(qū)之一。陸地植被生態(tài)系統(tǒng)在調(diào)節(jié)氣候、生物多樣性保育、保持水土等方面具有非常重要的作用，植被恢復(fù)與重建一直是該區(qū)域生態(tài)建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。自1999年實(shí)施退耕還林（草）、天然林保護(hù)等國家重大生態(tài)工程以來，黃土高原植被覆蓋率得到了顯著提高，水土流失得到了有效控制，土壤侵蝕治理成效顯著。但是，在人工林營造和發(fā)育過程中普遍存在一些問題，如人工林結(jié)構(gòu)單一、違背適地適樹原則、造林密度過大、管理粗放等現(xiàn)象造成人工林過早衰退、生態(tài)效益低、景觀價(jià)值差、生產(chǎn)力不高等現(xiàn)象。尤其是在黃土高原干旱半干旱地區(qū)，地形地貌多樣，水熱條件差，地下水資源一般不易利用，普遍單一喬木樹種造林，致使很多地方出現(xiàn)“小老樹”現(xiàn)象。

在黃土高原植被恢復(fù)與重建的理念方面，經(jīng)歷了改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件、治理水土流失、退耕還林還草及封山育林等階段，并正在轉(zhuǎn)入生態(tài)系統(tǒng)綜合服務(wù)功能提升階段，其核心理念變遷突出體現(xiàn)在從解決個(gè)別問題到關(guān)注植被的多功能效益，從單一技術(shù)到綜合措施的運(yùn)用，從提高植被蓋度為主到關(guān)注植被結(jié)構(gòu)改善和功能提升的轉(zhuǎn)變；在黃土高原水土流失治理策略和技術(shù)方面，經(jīng)歷了從坡面就地治理、小流域治理、流域管理等階段，并正轉(zhuǎn)入面向區(qū)域可持續(xù)發(fā)展宏觀布局的多尺度綜合管理階段。

隨著人類認(rèn)識(shí)自然水平的不斷提高，和人類對(duì)自然需求的變化，人們?cè)絹碓礁嗫紤]人工植被多種功能的協(xié)同性和可持續(xù)性，植被建設(shè)從提高植被蓋度轉(zhuǎn)到水分限制下的植被群落結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、“近自然林業(yè)”和“生態(tài)系統(tǒng)自然恢復(fù)”理念指導(dǎo)下的經(jīng)營管理。追求的目標(biāo)為人工植被生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和多功能效益的最大化，以及對(duì)相鄰或下游其他生態(tài)系統(tǒng)的影響，在多個(gè)空間尺度上對(duì)多種功能的權(quán)衡而實(shí)現(xiàn)促進(jìn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展，這也是當(dāng)前甘肅黃土高原地區(qū)生態(tài)恢復(fù)與重建面臨的主要挑戰(zhàn)。

2 甘肅黃土高原植被恢復(fù)面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)

中國黃土高原經(jīng)過長期大規(guī)模的植被重建和恢復(fù)，在提高植被蓋度、水土流失防治、減少流入黃河泥沙等方面取得了明顯成效，但在植被建設(shè)的質(zhì)量方面與滿足國家生態(tài)文明建設(shè)和區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求方面依然存在很大差距，諸如林地生態(tài)防護(hù)功能低且不穩(wěn)、生態(tài)恢復(fù)與經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展不均衡、科學(xué)技術(shù)成果不能高質(zhì)量轉(zhuǎn)化為林業(yè)建設(shè)的實(shí)踐能力、技術(shù)輻射與推廣方式單一、不易被技術(shù)使用者直接接受等問題。在植被建設(shè)理念方面，現(xiàn)代人類社會(huì)發(fā)展先后經(jīng)歷了發(fā)展農(nóng)業(yè)、保護(hù)與利用相結(jié)合、優(yōu)先保護(hù)、綜合治理、生態(tài)文明等不同階段，其核心思想體現(xiàn)在從關(guān)注農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)到關(guān)注自然-社會(huì)-經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)效益、從單一理念到系統(tǒng)綜合、從治理為主到保護(hù)為主、從關(guān)注當(dāng)前發(fā)展到可持續(xù)性發(fā)展等轉(zhuǎn)變。這種理念的演進(jìn)，既體現(xiàn)在水土流失綜合治理、植被保護(hù)等法規(guī)、法律的完善演化，也體現(xiàn)在國家行為上。

黨的十九大做出了關(guān)于中國經(jīng)濟(jì)已由高速增長階段轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展階段的重大歷史判斷，高質(zhì)量發(fā)展要求對(duì)發(fā)展理念創(chuàng)新，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整、對(duì)社會(huì)-經(jīng)濟(jì)-自然復(fù)合系統(tǒng)管理、對(duì)生產(chǎn)力要素配置等提出了更高標(biāo)準(zhǔn)。2019年9月18日，習(xí)近平總書記在鄭州主持召開了黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展座談會(huì)并發(fā)表重要講話，黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展上升為國家戰(zhàn)略，黃河流域由此也將迎來“大治時(shí)代”。2021年10月8日，中共中央、國務(wù)院印發(fā)《黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃綱要》，指出黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展關(guān)系到中華民族偉大復(fù)興，學(xué)習(xí)新發(fā)展思想，尊重自然和社會(huì)發(fā)展規(guī)律，系統(tǒng)推進(jìn)山水林田湖草沙綜合治理、系統(tǒng)治理、源頭治理，優(yōu)化水資源利用配置，促進(jìn)黃河流域生態(tài)綜合整治，全面推進(jìn)黃河流域高質(zhì)量發(fā)展，提高人民生活質(zhì)量，保護(hù)傳承弘揚(yáng)黃河的歷史文化，讓黃河成為造福人民的幸福河。依據(jù)國家黃河流域高質(zhì)量的戰(zhàn)略部署，2021年10月27日，甘肅省委、省政府印發(fā)《甘肅省黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃》，明確了生態(tài)治理和可持續(xù)發(fā)展的新理念，其技術(shù)和戰(zhàn)略思想體現(xiàn)在生態(tài)治理及其多功能效益的發(fā)揮，強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化配置、近自然發(fā)展思想指導(dǎo)“生態(tài)經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)同可持續(xù)發(fā)展”，利用系統(tǒng)性治理措施，提升系統(tǒng)的多功能效益。具體實(shí)施要根據(jù)區(qū)域社會(huì)-經(jīng)濟(jì)發(fā)展差異特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)景觀林、生態(tài)林和經(jīng)濟(jì)林等宏觀布局，最終實(shí)現(xiàn)資源高效利用，環(huán)境改善，生態(tài)保護(hù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展協(xié)同提升的目標(biāo)。

水分是黃土高原植被恢復(fù)關(guān)鍵因子，區(qū)域多年平均降水量200～600 mm，多為暴雨，約50%～80%集中于7—9月份。降水是干旱半干旱黃土高原地區(qū)土壤唯一的補(bǔ)給來源，一部分降水形成土壤入滲，但地表植被強(qiáng)烈的蒸散發(fā)、形成長期土壤虧缺，導(dǎo)致土壤干層嚴(yán)重。該區(qū)氣候特點(diǎn)為旱災(zāi)出現(xiàn)頻率較高、降雨有效利用率低、土壤侵蝕嚴(yán)重。從而導(dǎo)致黃土高原生態(tài)過程閾值低、反應(yīng)快，自身恢復(fù)能力差。黃土高原生態(tài)系統(tǒng)對(duì)極端氣候及人類干擾響應(yīng)敏感，易出現(xiàn)退化現(xiàn)象，導(dǎo)致林分結(jié)構(gòu)不良、生長量低、早衰、自然更新缺乏、穩(wěn)定性差、土壤干化等問題[2]，限制了生態(tài)系統(tǒng)多種效益的發(fā)揮。黃土高原人工林草系統(tǒng)健康及穩(wěn)定性、生態(tài)功能及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、演化過程及生態(tài)修復(fù)技術(shù)等方面，在時(shí)間和空間較大尺度上成為制約黃土高原生態(tài)恢復(fù)的關(guān)鍵科學(xué)問題。探索人工林草系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能、水分環(huán)境和土壤演變的過程，進(jìn)行理論和技術(shù)創(chuàng)新，支撐區(qū)域植被建設(shè)與保護(hù)，促進(jìn)人工植被可持續(xù)恢復(fù)，將為我們進(jìn)一步創(chuàng)新研究提供了方向。

3 甘肅黃土高原植被健康與可持續(xù)發(fā)展及途徑

3.1 統(tǒng)籌“山水林田湖草沙”系統(tǒng)治理

2020年，國家將隴中和隴東黃土高原的生態(tài)保護(hù)和修復(fù)列入《全國重要生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和修復(fù)重大工程總體規(guī)劃（2021—2035年）》。當(dāng)前，全省國家公益林面積7.44×104km2，其中人工林面積5.61×104km2。但這些人工林存在林分結(jié)構(gòu)單一、生物多樣性低以及大面積衰退的問題，主要是已有人工林建設(shè)僅考慮了短期水土流失治理的效果，沒有關(guān)注土壤水分條件與林草系統(tǒng)穩(wěn)定性的關(guān)系，故需從土壤水分約束林草植被系統(tǒng)的視角，重新優(yōu)化和改造已有人工林結(jié)構(gòu)。“要統(tǒng)籌山水林田湖草沙系統(tǒng)治理”，維持黃土高原生態(tài)系統(tǒng)正常運(yùn)行[3]。做好山水林田湖草沙一體化保護(hù)和系統(tǒng)治理工作，深刻認(rèn)識(shí)和把握生態(tài)文明建設(shè)規(guī)律，突出人與自然和諧共生的價(jià)值追求，從更好保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)完整性出發(fā)，立足各生態(tài)系統(tǒng)自身?xiàng)l件，遵循“宜耕則耕、宜林則林、宜草則草、宜濕則濕、宜荒則荒、宜沙則沙”的原則，既不能一味放任、屈從生態(tài)系統(tǒng)的變化，也不能僅僅按照主觀意志對(duì)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行人為干預(yù)；堅(jiān)持自然恢復(fù)為主、人工修復(fù)為輔，整體考慮生態(tài)系統(tǒng)的完整性，以對(duì)流域、山體山脈等為管理和治理單元，結(jié)合行政地域劃分，科學(xué)開展生態(tài)保護(hù)修復(fù)。深刻理解習(xí)近平生態(tài)文明思想，遵循客觀規(guī)律，堅(jiān)持系統(tǒng)觀念，增強(qiáng)各項(xiàng)舉措的關(guān)聯(lián)性和耦合性，更好統(tǒng)籌山水林田湖草沙系統(tǒng)治理。

3.2 “量水而行”是植被健康的關(guān)鍵

甘肅省黃土高原地區(qū)極易遭受持續(xù)干旱和強(qiáng)暴雨侵蝕等自然災(zāi)害，導(dǎo)致區(qū)域水土流失嚴(yán)重、植被覆蓋度低、森林退化等問題，雖歷經(jīng)幾十年生態(tài)治理并在植被恢復(fù)、侵蝕控制等方面取得了顯著成效，但上述自然災(zāi)害問題依然十分突出，尤其是干旱缺水的狀況不但沒有扭轉(zhuǎn)反而更加嚴(yán)重，表現(xiàn)為生態(tài)環(huán)境脆弱、土壤干層嚴(yán)重，徑流大幅減少，上中下游之間以及行業(yè)之間的用水矛盾愈加尖銳，《黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃綱要》計(jì)劃實(shí)施生態(tài)優(yōu)先、量水而行、因地制宜、分類施策、區(qū)域均衡的流域治理。開展“量水而行”的旱區(qū)植被恢復(fù)，是實(shí)現(xiàn)“高質(zhì)量發(fā)展”的前提和保障。區(qū)域水分植被承載力是黃土高原旱區(qū)“量水而行”的植被恢復(fù)不可超越的上界，水資源不足是限制植被恢復(fù)及影響植被穩(wěn)定性的最大因素，黃土高原過去有很多實(shí)例表明，超過植被承載力的植被恢復(fù)，尤其大規(guī)模造林，即使在短時(shí)間內(nèi)看來是成功的，但長期穩(wěn)定性很差，抵御干旱和其他次生災(zāi)害如病蟲害的能力很低，甚至出現(xiàn)森林的大面積退化或者成為“小老頭”樹[4-5]，導(dǎo)致造林成效低，造成人力、物力的巨大浪費(fèi)。超過區(qū)域水分植被承載力的植被恢復(fù)還會(huì)導(dǎo)致流域產(chǎn)水量減少[6]，出現(xiàn)土壤干層等生態(tài)退化現(xiàn)象。因此，黃土高原旱區(qū)植被恢復(fù)，必須考慮對(duì)供水安全和多種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的影響，即需要同時(shí)考慮水分限制下的植被穩(wěn)定、產(chǎn)水影響和多功能需求的植被承載力，在深入研究各類植被的數(shù)量、結(jié)構(gòu)和分布格局對(duì)生態(tài)水文過程與功能影響的基礎(chǔ)上，開展植被承載力指導(dǎo)下的科學(xué)造林，從而實(shí)現(xiàn)“高質(zhì)量發(fā)展”要求的旱區(qū)植被恢復(fù)與水資源合理利用。

3.3 實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，科學(xué)植樹種草

科學(xué)植樹種草是推進(jìn)鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略、實(shí)現(xiàn)美麗鄉(xiāng)村建設(shè)的主要內(nèi)容，也是滿足人民對(duì)美好環(huán)境需要的必然選擇。依托退耕還林（草）、天然林保護(hù)等國家重大生態(tài)工程建設(shè)成果的基礎(chǔ)，進(jìn)一步提升我省黃河流域生態(tài)建設(shè)質(zhì)量，推進(jìn)城市綠化、村鎮(zhèn)綠化和通道綠化，形成點(diǎn)、線、面結(jié)合，城鄉(xiāng)一體化協(xié)同發(fā)展的生態(tài)建設(shè)格局；充分尊重自然規(guī)律，建設(shè)穩(wěn)定的人工植被生態(tài)系統(tǒng)，促進(jìn)黃土高原生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)展，提升水土流失整治的效益最大化。同時(shí)堅(jiān)持生態(tài)恢復(fù)與產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和美麗鄉(xiāng)村建設(shè)相結(jié)合，因地制宜促進(jìn)生態(tài)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，支持和培育特色經(jīng)濟(jì)林、碳匯林、森林旅游與康養(yǎng)基地建設(shè)。以全面貫徹習(xí)近平新時(shí)代中國特色社會(huì)主義思想為指導(dǎo)，牢固樹立新發(fā)展理念，落實(shí)高質(zhì)量發(fā)展要求，統(tǒng)籌推進(jìn)“五位一體”總體布局和“四個(gè)全面”戰(zhàn)略布局，按照產(chǎn)業(yè)興旺、生態(tài)宜居、鄉(xiāng)風(fēng)文明、治理有效、生活富裕總要求，堅(jiān)持以人民為中心，滿足人民對(duì)美好生態(tài)環(huán)境的需求為目標(biāo)，全面推進(jìn)鄉(xiāng)村科學(xué)綠化，切實(shí)提升鄉(xiāng)村綠化建設(shè)的質(zhì)量，努力建設(shè)“村美、業(yè)興、家富、人和”的生態(tài)宜居美麗鄉(xiāng)村。

4 未來和展望

人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和氣候演化背景下生態(tài)環(huán)境的演變規(guī)律、水土資源利用、土地自然承載力系統(tǒng)評(píng)價(jià)是當(dāng)前的國際前沿研究領(lǐng)域。在國家大規(guī)模植被建設(shè)和生態(tài)修復(fù)背景下，生態(tài)景觀時(shí)空變化、水土資源利用與其生態(tài)效應(yīng)、土地的自然承載力方面的研究急需進(jìn)一步深化。受林草生態(tài)格局的多樣性、跨尺度的系統(tǒng)復(fù)雜性等因素的影響，生態(tài)治理與社會(huì)經(jīng)濟(jì)協(xié)同發(fā)展已成為新時(shí)代生態(tài)文明建設(shè)急需解決的技術(shù)瓶頸。因此，探明人工植被生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與水土資源可持續(xù)利用的相互作用，以及人工植被群落結(jié)構(gòu)對(duì)實(shí)現(xiàn)其多功能效益的影響機(jī)制，為量化區(qū)域綜合植被承載力提供理論依據(jù)，從而進(jìn)一步選育適宜甘肅黃土高原生態(tài)建設(shè)的林（灌）草種、提出黃土高原脆弱生態(tài)系統(tǒng)分區(qū)保護(hù)、分類修復(fù)和調(diào)控途徑，構(gòu)建可持續(xù)林草生態(tài)系統(tǒng)及多功能效益的技術(shù)體系，是未來黃土高原實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的重要保障。