劉國彬,王 兵,衛(wèi) 偉,蔡進軍,陳云明,畢華興,劉廣全,魏安智

1 西北農(nóng)林科技大學, 楊凌 712100 2 中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心, 北京 100085 3 寧夏農(nóng)林科學研究院, 銀川 750002 4 中國科學院水利部水土保持研究所,楊凌 712100 5 北京林業(yè)大學,北京 100083 6 中國水利水電科學研究院,北京 100038

黃土高原水土流失綜合治理技術及示范

劉國彬1,*,王 兵1,衛(wèi) 偉2,蔡進軍3,陳云明4,畢華興5,劉廣全6,魏安智1

1 西北農(nóng)林科技大學, 楊凌 712100 2 中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心, 北京 100085 3 寧夏農(nóng)林科學研究院, 銀川 750002 4 中國科學院水利部水土保持研究所,楊凌 712100 5 北京林業(yè)大學,北京 100083 6 中國水利水電科學研究院,北京 100038

黃土高原是我國水土流失嚴重和生態(tài)環(huán)境極為脆弱的地區(qū),也是我國“兩屏三帶”生態(tài)安全戰(zhàn)略格局的重要組成部分。研發(fā)及集成相關技術,建立試驗示范樣板,為該區(qū)生態(tài)修復與產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供技術支撐成為亟待解決的重要問題?！包S土高原水土流失綜合治理技術及示范”項目(2016YFC0501700)屬于國家重點研發(fā)計劃“典型脆弱生態(tài)修復與保護研究”專項。該項目通過6個類型區(qū)水土流失治理相關技術的研究及區(qū)域尺度上的集成研發(fā),闡明黃土高原脆弱區(qū)域生態(tài)持續(xù)恢復與生態(tài)安全中的主要學科發(fā)展及相關技術問題。

國家重點研發(fā)計劃；脆弱生態(tài)修復；水土流失；技術與示范；黃土高原

黃土高原是我國乃至世界典型的生態(tài)脆弱區(qū),也是我國水土保持和生態(tài)恢復的重點區(qū)域[1]。通過幾十年的綜合治理,在控制水土流失、減少入黃泥沙等方面取得了初步成效,但仍不能滿足國家生態(tài)文明建設和區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展需要,存在諸如植被水土保持功能低而不穩(wěn)、生態(tài)產(chǎn)業(yè)發(fā)展不均衡、科技水平不高、技術輻射與推廣方式簡單等問題[2,3]。開展區(qū)域水土流失綜合治理技術體系和生態(tài)產(chǎn)業(yè)模式研究,需要充分借鑒國內(nèi)外環(huán)境與發(fā)展理念、研究成果和治理經(jīng)驗。

在脆弱生態(tài)恢復理念方面,國內(nèi)外先后經(jīng)歷了改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件、保護與治理相結(jié)合、保護優(yōu)先、綜合整治、可持續(xù)發(fā)展與生態(tài)文明建設等不同階段,其核心理念包括了從關注生產(chǎn)和經(jīng)濟到關注系統(tǒng)效益、從單一技術到綜合措施、從治理為主到預防為主治理兼顧、從單純強調(diào)治理現(xiàn)狀到關注長期的可持續(xù)性、從生態(tài)式社會的發(fā)展前提到生態(tài)是社會存在和發(fā)展的核心等轉(zhuǎn)變[4-6]。這種理念的演化過程,不但體現(xiàn)在各國水土流失治理、森林保護等法律和法規(guī)的演化方面,也體現(xiàn)在聯(lián)合國環(huán)發(fā)大會通過的《環(huán)境與發(fā)展宣言》、《21世紀議程》等倡導的可持續(xù)發(fā)展綱領性文件上。目前不少國家和地區(qū)都制定了生態(tài)文明建設計劃,如新加坡的綠色計劃、歐盟的綠色歐洲發(fā)展戰(zhàn)略、日本“環(huán)境立國”新國策和我國十八大以來提出的“生態(tài)文明”建設目標等,在人與自然和諧基礎上建設生態(tài)文明,已經(jīng)成為世界各國共同遵循的理念和追求的目標。

從治理技術和策略角度,國內(nèi)外脆弱生態(tài)恢復和治理也經(jīng)歷了從坡面尺度的就地治理,到小流域和流域的綜合治理,然后到區(qū)域尺度的可持續(xù)發(fā)展宏觀布局的演變[7,8]。在這個過程中,不同技術和策略也越來越多地考慮了生態(tài)工程及其效益的可持續(xù)性,如水土保持植被措施從提高植被蓋度減少侵蝕,到考慮降水特征和根據(jù)土壤水分條件優(yōu)化植被結(jié)構(gòu)或發(fā)展“近自然林業(yè)”或“生態(tài)系統(tǒng)自然恢復”,逐步在治理區(qū)內(nèi)采用不同針對性措施,提高生態(tài)系統(tǒng)整體功能；進而通過區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展優(yōu)勢分異特點,通過增加糧食產(chǎn)量、提高經(jīng)濟作物產(chǎn)值等宏觀布局,提高資源利用效率,減輕整體環(huán)境壓力,從而實現(xiàn)保護和發(fā)展兼顧的可持續(xù)目標。

長期的生態(tài)恢復研究和治理實踐也證明了綜合考慮自然-經(jīng)濟-社會協(xié)調(diào)發(fā)展才是脆弱區(qū)生態(tài)恢復的可持續(xù)性的堅實保障,為此,基于黃土高原自然條件和社會經(jīng)濟發(fā)展的區(qū)域分異特點,分析區(qū)域水土保持和生態(tài)產(chǎn)業(yè)技術的區(qū)域適宜性,并通過技術集成與模式優(yōu)化和推廣,才能從根本上解決黃土高原脆弱區(qū)生態(tài)恢復和可持續(xù)發(fā)展問題。

1 研究內(nèi)容

本項目以有效防治水土流失的植被群落構(gòu)建為核心,以生態(tài)產(chǎn)業(yè)發(fā)展為突破口,圍繞群落優(yōu)化-綜合防治-生態(tài)產(chǎn)業(yè)-資源與產(chǎn)業(yè)耦合主線,根據(jù)黃土高原生態(tài)環(huán)境格局和生態(tài)衍生產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿?形成水土流失綜合治理和生態(tài)產(chǎn)業(yè)關鍵技術體系,建立具有區(qū)域特色的水土保持和生態(tài)產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展耦合模式,提出黃土高原水土保持與生態(tài)產(chǎn)業(yè)發(fā)展對策。重點開展以下研究：

(1)不同類型區(qū)林草植被結(jié)構(gòu)定向調(diào)控原理與技術

針對不同類型區(qū)水土流失特點和植被結(jié)構(gòu)不合理等問題,提出以區(qū)域資源承載力為核心的林草植被建設以及退化植被改造的技術、標準和調(diào)控途徑,明確不同類型區(qū)植被結(jié)構(gòu)調(diào)控的目標和調(diào)控技術體系。

(2)生態(tài)產(chǎn)業(yè)技術研發(fā)與發(fā)展模式

針對不同類型區(qū)生態(tài)產(chǎn)業(yè)技術薄弱等問題,提出以水土保持-經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展為目標的水土資源管理和提質(zhì)增效技術,明確不同類型區(qū)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的模式和管理技術體系。

(3)水土資源與景觀格局優(yōu)化配置及流域生態(tài)設計

以流域生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)協(xié)同發(fā)展和流域生態(tài)服務功能提升為核心,提出流域生態(tài)設計原則和方法,明確不同類型區(qū)景觀格局優(yōu)化配置技術。

(4)水土流失治理技術區(qū)域適宜性與生態(tài)功能提升技術

以水土保持技術綜合化、系統(tǒng)化和可持續(xù)性為核心,提出不同類型區(qū)水土流失綜合治理技術與模式,促進區(qū)域生態(tài)功能的全面提升。

同時,設置7個課題：黃土寬梁緩坡丘陵區(qū)生態(tài)格局優(yōu)化與特色糧草產(chǎn)業(yè)化技術及示范,黃土梁狀丘陵區(qū)林草植被體系結(jié)構(gòu)優(yōu)化及杏產(chǎn)業(yè)關鍵技術與示范,黃土丘陵溝壑區(qū)植被功能提升與山地果園管理關鍵技術及示范,黃土殘塬溝壑區(qū)水土保持型景觀優(yōu)化與特色林產(chǎn)業(yè)技術及示范,水蝕風蝕交錯區(qū)植被群落構(gòu)建與沙棘產(chǎn)業(yè)化技術及示范,高塬溝壑區(qū)固溝保塬生態(tài)防護與蘋果產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效技術及示范,黃土高原水土流失治理與生態(tài)產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展技術集成與模式。探討有效阻控水土流失的植物群落合理構(gòu)建與功能定向調(diào)控原理；水土保持、資源配置與生態(tài)產(chǎn)業(yè)耦合機制等共性關鍵科學問題。擬擬重點解決抗侵蝕植物群落構(gòu)建與景觀優(yōu)化設計技術；水土流失治理措施優(yōu)化布局與系統(tǒng)功能提升技術；不同類型區(qū)特色生態(tài)產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效技術；水土流失綜合治理與生態(tài)產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展技術等關鍵技術問題。技術路線見圖1。

圖1 技術路線及任務分解圖Fig.1 Technical route and task partition

2 總體目標

針對黃土高原生態(tài)恢復存在的植被結(jié)構(gòu)不盡合理、水土保持功能較低的現(xiàn)實,闡明治理措施、資源配置與生態(tài)產(chǎn)業(yè)耦合機制,研發(fā)并集成主要類型區(qū)以群落合理構(gòu)建為核心的水土流失治理技術、特色生態(tài)產(chǎn)業(yè)技術,明確生態(tài)產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式和優(yōu)化布局方案,進行水土保持-經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展型的生態(tài)設計,并通過示范推廣,為脆弱區(qū)生態(tài)修復與功能提升提供科學依據(jù)與關鍵技術支撐。

項目根據(jù)黃土高原水土保持和經(jīng)濟發(fā)展新需求,從側(cè)重植被數(shù)量恢復向關注結(jié)構(gòu)改善與定向培育,從單純生態(tài)建設向重視生態(tài)衍生產(chǎn)業(yè)相結(jié)合,發(fā)展基于資源配置與生態(tài)產(chǎn)業(yè)耦合機制的新型治理模式與技術,創(chuàng)新點表現(xiàn)在：確定維持水土保持功能的植被結(jié)構(gòu)特征閾值,突破不同類型區(qū)植被結(jié)構(gòu)定向調(diào)控技術。明確不同類型區(qū)林草資源多功能價值,形成特色生態(tài)產(chǎn)業(yè)開發(fā)技術體系。發(fā)展生態(tài)經(jīng)濟互利性修復理論,構(gòu)建區(qū)域水土保持-資源配置-生態(tài)產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式。

3 結(jié)語

黃土高原水土流失綜合治理與生態(tài)產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展是保障黃土高原生態(tài)安全和社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的基礎。項目基于有效阻控水土流失的植物群落合理構(gòu)建與功能定向調(diào)控和水土保持、資源配置與生態(tài)產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展兩個核心科學問題開展研究工作,將在抗土壤侵蝕植物群落構(gòu)建與景觀優(yōu)化設計、水土流失治理措施優(yōu)化布局與系統(tǒng)功能提升、特色生態(tài)衍生產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效、水土流失綜合治理與生態(tài)產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展等方面深化和發(fā)展相關科學理論。項目將研發(fā)水土流失治理新技術和生態(tài)產(chǎn)業(yè)新技術,提出相應技術規(guī)程及申報國家發(fā)明專利；建立核心示范區(qū)并開展以縣域為單元的示范和推廣；發(fā)表研究論文,培養(yǎng)研究生和技術人才,開展農(nóng)民技術培訓；提出水土保持與生態(tài)產(chǎn)業(yè)發(fā)展咨詢建議報告。這些成果將推動水土保持、恢復生態(tài)、生態(tài)經(jīng)濟等相關學科發(fā)展,擴大我國在這些領域的國際影響；提高公眾的生態(tài)保護意識及政府決策的科學性,有效解決區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護與社會經(jīng)濟發(fā)展的矛盾,實現(xiàn)生態(tài)與經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

項目匯集了西北農(nóng)林科技大學、中國科學院水利部水土保持研究所、中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心、北京林業(yè)大學、中國水利水電科學研究院、中國林業(yè)科學院、水利部沙棘中心等11個研究單位和5個生態(tài)產(chǎn)業(yè)開發(fā)公司,形成了“產(chǎn)學研用”系統(tǒng)鏈條。

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Technique and demonstration of water and soil loss comprehensive harness on the Loess Plateau

LIU Guobin1,*, WANG Bing1, WEI Wei2, CAI Jinjun3, CHEN Yunming4, BI Huaxing5, LIU Guangquan6, WEI Anzhi1

1NorthwestAandFUniversity,Yangling712100,China2ResearchCenterforEco-EnvironmentalSciences,ChineseAcademyofSciences,Beijing100085,China3NingxiaAcademyofAgricultureandForestrySciences,Yinchuan750002,China4InstituteofSoilandWaterConservation,ChineseAcademyofSciences,Yangling712100,China5Beijingforestryuniversity,Beijing100083,China6ChinaInstituteofWaterResourcesandHydropowerResearch,Beijing100038,China

On the loess plateau of China, soil and water losses are serious and the ecological environment is fragile. This region is also considered as an integral part of the Strategy of Ecological Security of China.To recovery the ecosystem and to develop the industry on the Loess Plateau, researching and integrating technology and establishing experiment and demonstration prototype are urgent affairs in this region.The specific project of “Technology and demonstration of water and soil loss comprehensive harness on the Loess Plateau (2016YFC0501700)” is a part of the national key research and development plan of “Restoration and Protection of Typical Fragile Ecology”.In this project, the main issue is to solve the Scientific and technical problems for the ecology sustained restoration and ecology security, based on the soil and water conservation technology developing and integrating though the six typical regions in the regional scale.

the national key research and development plan；fragile ecology restoration；water and soil loss；technique and demonstration；the Loess Plateau

國家重點研發(fā)計劃項目(2016YFC0501700)

2016- 10- 25

10.5846/stxb201610252172

*通訊作者Corresponding author.E-mail: gbliu@ms.iswc.ac.cn

劉國彬,王兵，衛(wèi)偉,蔡進軍,陳云明,畢華興,劉廣全,魏安智,王兵.黃土高原水土流失綜合治理技術及示范.生態(tài)學報,2016,36(22):7074- 7077.

Liu G B, Wang B, Wei W, Cai J J, Chen Y M, Bi H X, Liu G Q, Wei A Z, Wang B.Technique and demonstration of water and soil loss comprehensive harness on the Loess Plateau.Acta Ecologica Sinica,2016,36(22):7074- 7077.