劉國(guó)彬,王 兵,衛(wèi) 偉,蔡進(jìn)軍,陳云明,畢華興,劉廣全,魏安智

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

黃土高原水土流失綜合治理技術(shù)及示范

劉國(guó)彬1,*,王 兵1,衛(wèi) 偉2,蔡進(jìn)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(xué), 楊凌 712100 2 中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心, 北京 100085 3 寧夏農(nóng)林科學(xué)研究院, 銀川 750002 4 中國(guó)科學(xué)院水利部水土保持研究所,楊凌 712100 5 北京林業(yè)大學(xué),北京 100083 6 中國(guó)水利水電科學(xué)研究院,北京 100038

黃土高原是我國(guó)水土流失嚴(yán)重和生態(tài)環(huán)境極為脆弱的地區(qū),也是我國(guó)“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(guān)技術(shù),建立試驗(yàn)示范樣板,為該區(qū)生態(tài)修復(fù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供技術(shù)支撐成為亟待解決的重要問(wèn)題?！包S土高原水土流失綜合治理技術(shù)及示范”項(xiàng)目(2016YFC0501700)屬于國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“典型脆弱生態(tài)修復(fù)與保護(hù)研究”專(zhuān)項(xiàng)。該項(xiàng)目通過(guò)6個(gè)類(lèi)型區(qū)水土流失治理相關(guān)技術(shù)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(fù)與生態(tài)安全中的主要學(xué)科發(fā)展及相關(guān)技術(shù)問(wèn)題。

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃；脆弱生態(tài)修復(fù)；水土流失；技術(shù)與示范；黃土高原

黃土高原是我國(guó)乃至世界典型的生態(tài)脆弱區(qū),也是我國(guó)水土保持和生態(tài)恢復(fù)的重點(diǎn)區(qū)域[1]。通過(guò)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(guó)家生態(tài)文明建設(shè)和區(qū)域經(jīng)濟(jì)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(shù)輻射與推廣方式簡(jiǎn)單等問(wèn)題[2,3]。開(kāi)展區(qū)域水土流失綜合治理技術(shù)體系和生態(tài)產(chǎn)業(yè)模式研究,需要充分借鑒國(guó)內(nèi)外環(huán)境與發(fā)展理念、研究成果和治理經(jīng)驗(yàn)。

在脆弱生態(tài)恢復(fù)理念方面,國(guó)內(nèi)外先后經(jīng)歷了改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件、保護(hù)與治理相結(jié)合、保護(hù)優(yōu)先、綜合整治、可持續(xù)發(fā)展與生態(tài)文明建設(shè)等不同階段,其核心理念包括了從關(guān)注生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)到關(guān)注系統(tǒng)效益、從單一技術(shù)到綜合措施、從治理為主到預(yù)防為主治理兼顧、從單純強(qiáng)調(diào)治理現(xiàn)狀到關(guān)注長(zhǎng)期的可持續(xù)性、從生態(tài)式社會(huì)的發(fā)展前提到生態(tài)是社會(huì)存在和發(fā)展的核心等轉(zhuǎn)變[4-6]。這種理念的演化過(guò)程,不但體現(xiàn)在各國(guó)水土流失治理、森林保護(hù)等法律和法規(guī)的演化方面,也體現(xiàn)在聯(lián)合國(guó)環(huán)發(fā)大會(huì)通過(guò)的《環(huán)境與發(fā)展宣言》、《21世紀(jì)議程》等倡導(dǎo)的可持續(xù)發(fā)展綱領(lǐng)性文件上。目前不少國(guó)家和地區(qū)都制定了生態(tài)文明建設(shè)計(jì)劃,如新加坡的綠色計(jì)劃、歐盟的綠色歐洲發(fā)展戰(zhàn)略、日本“環(huán)境立國(guó)”新國(guó)策和我國(guó)十八大以來(lái)提出的“生態(tài)文明”建設(shè)目標(biāo)等,在人與自然和諧基礎(chǔ)上建設(shè)生態(tài)文明,已經(jīng)成為世界各國(guó)共同遵循的理念和追求的目標(biāo)。

從治理技術(shù)和策略角度,國(guó)內(nèi)外脆弱生態(tài)恢復(fù)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(gè)過(guò)程中,不同技術(shù)和策略也越來(lái)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(fù)”,逐步在治理區(qū)內(nèi)采用不同針對(duì)性措施,提高生態(tài)系統(tǒng)整體功能；進(jìn)而通過(guò)區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展優(yōu)勢(shì)分異特點(diǎn),通過(guò)增加糧食產(chǎn)量、提高經(jīng)濟(jì)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(shí)現(xiàn)保護(hù)和發(fā)展兼顧的可持續(xù)目標(biāo)。

長(zhǎng)期的生態(tài)恢復(fù)研究和治理實(shí)踐也證明了綜合考慮自然-經(jīng)濟(jì)-社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展才是脆弱區(qū)生態(tài)恢復(fù)的可持續(xù)性的堅(jiān)實(shí)保障,為此,基于黃土高原自然條件和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的區(qū)域分異特點(diǎn),分析區(qū)域水土保持和生態(tài)產(chǎn)業(yè)技術(shù)的區(qū)域適宜性,并通過(guò)技術(shù)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(fù)和可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題。

1 研究?jī)?nèi)容

本項(xiàng)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(guān)鍵技術(shù)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(duì)策。重點(diǎn)開(kāi)展以下研究：

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

針對(duì)不同類(lèi)型區(qū)水土流失特點(diǎn)和植被結(jié)構(gòu)不合理等問(wèn)題,提出以區(qū)域資源承載力為核心的林草植被建設(shè)以及退化植被改造的技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)和調(diào)控途徑,明確不同類(lèi)型區(qū)植被結(jié)構(gòu)調(diào)控的目標(biāo)和調(diào)控技術(shù)體系。

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

針對(duì)不同類(lèi)型區(qū)生態(tài)產(chǎn)業(yè)技術(shù)薄弱等問(wèn)題,提出以水土保持-經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展為目標(biāo)的水土資源管理和提質(zhì)增效技術(shù),明確不同類(lèi)型區(qū)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的模式和管理技術(shù)體系。

(3)水土資源與景觀格局優(yōu)化配置及流域生態(tài)設(shè)計(jì)

以流域生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)協(xié)同發(fā)展和流域生態(tài)服務(wù)功能提升為核心,提出流域生態(tài)設(shè)計(jì)原則和方法,明確不同類(lèi)型區(qū)景觀格局優(yōu)化配置技術(shù)。

(4)水土流失治理技術(shù)區(qū)域適宜性與生態(tài)功能提升技術(shù)

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

同時(shí),設(shè)置7個(gè)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(shù)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(guān)鍵技術(shù)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(guān)鍵技術(shù)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(shù)及示范,水蝕風(fēng)蝕交錯(cuò)區(qū)植被群落構(gòu)建與沙棘產(chǎn)業(yè)化技術(shù)及示范,高塬溝壑區(qū)固溝保塬生態(tài)防護(hù)與蘋(píng)果產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效技術(shù)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(shù)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(jī)制等共性關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。擬擬重點(diǎn)解決抗侵蝕植物群落構(gòu)建與景觀優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)；水土流失治理措施優(yōu)化布局與系統(tǒng)功能提升技術(shù)；不同類(lèi)型區(qū)特色生態(tài)產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效技術(shù)；水土流失綜合治理與生態(tài)產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。技術(shù)路線見(jiàn)圖1。

圖1 技術(shù)路線及任務(wù)分解圖Fig.1 Technical route and task partition

2 總體目標(biāo)

針對(duì)黃土高原生態(tài)恢復(fù)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(shí),闡明治理措施、資源配置與生態(tài)產(chǎn)業(yè)耦合機(jī)制,研發(fā)并集成主要類(lèi)型區(qū)以群落合理構(gòu)建為核心的水土流失治理技術(shù)、特色生態(tài)產(chǎn)業(yè)技術(shù),明確生態(tài)產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式和優(yōu)化布局方案,進(jìn)行水土保持-經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展型的生態(tài)設(shè)計(jì),并通過(guò)示范推廣,為脆弱區(qū)生態(tài)修復(fù)與功能提升提供科學(xué)依據(jù)與關(guān)鍵技術(shù)支撐。

項(xiàng)目根據(jù)黃土高原水土保持和經(jīng)濟(jì)發(fā)展新需求,從側(cè)重植被數(shù)量恢復(fù)向關(guān)注結(jié)構(gòu)改善與定向培育,從單純生態(tài)建設(shè)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(jī)制的新型治理模式與技術(shù),創(chuàng)新點(diǎn)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(lèi)型區(qū)植被結(jié)構(gòu)定向調(diào)控技術(shù)。明確不同類(lèi)型區(qū)林草資源多功能價(jià)值,形成特色生態(tài)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)技術(shù)體系。發(fā)展生態(tài)經(jīng)濟(jì)互利性修復(fù)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(yǔ)

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(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。項(xiàng)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(gè)核心科學(xué)問(wèn)題開(kāi)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(shè)計(jì)、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(guān)科學(xué)理論。項(xiàng)目將研發(fā)水土流失治理新技術(shù)和生態(tài)產(chǎn)業(yè)新技術(shù),提出相應(yīng)技術(shù)規(guī)程及申報(bào)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利；建立核心示范區(qū)并開(kāi)展以縣域?yàn)閱卧氖痉逗屯茝V；發(fā)表研究論文,培養(yǎng)研究生和技術(shù)人才,開(kāi)展農(nóng)民技術(shù)培訓(xùn)；提出水土保持與生態(tài)產(chǎn)業(yè)發(fā)展咨詢建議報(bào)告。這些成果將推動(dòng)水土保持、恢復(fù)生態(tài)、生態(tài)經(jīng)濟(jì)等相關(guān)學(xué)科發(fā)展,擴(kuò)大我國(guó)在這些領(lǐng)域的國(guó)際影響；提高公眾的生態(tài)保護(hù)意識(shí)及政府決策的科學(xué)性,有效解決區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護(hù)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的矛盾,實(shí)現(xiàn)生態(tài)與經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

項(xiàng)目匯集了西北農(nóng)林科技大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院水利部水土保持研究所、中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心、北京林業(yè)大學(xué)、中國(guó)水利水電科學(xué)研究院、中國(guó)林業(yè)科學(xué)院、水利部沙棘中心等11個(gè)研究單位和5個(gè)生態(tài)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)公司,形成了“產(chǎn)學(xué)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(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2016YFC0501700)

2016- 10- 25

10.5846/stxb201610252172

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

劉國(guó)彬,王兵，衛(wèi)偉,蔡進(jìn)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(shù)及示范.生態(tài)學(xué)報(bào),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.