高健翎， 張建國， 朱莉莉， 馬紅斌， 蘇鵬飛， 李 驍

(黃河流域水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心， 陜西 西安 710021)

黃土高原地處中國中部，總面積6.40×105km2，是地球上分布最集中且面積最大的黃土區(qū)，由于土質(zhì)疏松、坡陡溝深、植被稀疏、暴雨集中，水土流失十分嚴(yán)重。造成了該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境惡化和人民群眾的生活貧困，制約著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，而且大量的土壤流失導(dǎo)致黃河下游河道持續(xù)淤積、河床懸高，已成下游地區(qū)人民生產(chǎn)、生活的安全隱患。

黃土丘陵溝壑區(qū)是黃土高原水土流失最為嚴(yán)重的區(qū)域，水土流失面積在90%以上[1]，也是黃河泥沙的主要來源區(qū)。據(jù)統(tǒng)計(jì)黃河天然時(shí)期多年平均來沙量1.60×109t(陜縣，1919—1959年)[2-3]中，1.40×109t來自該區(qū)[4]，占入黃總沙量的87.5%。新中國成立以來，黨和國家領(lǐng)導(dǎo)人十分重視黃土高原的生態(tài)環(huán)境改善和人民脫貧問題，長期開展黃河的治理開發(fā)與保護(hù)工作，在黃土高原尤其是黃土丘陵溝壑區(qū)實(shí)施了各項(xiàng)水土保持措施，顯著提高了黃土高原的植被蓋度。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在潼關(guān)以上黃河主要產(chǎn)沙區(qū)，除了清水河、祖厲河、河龍區(qū)間西北部、十大孔兌地區(qū)和涇河西北部等年降雨量400 mm以下的地區(qū)植被蓋度在40%左右外，其它地區(qū)的植被蓋度均達(dá)到了55%～70%以上，其中汾河、河龍區(qū)間山西片和涇河高塬區(qū)的植被蓋度已經(jīng)達(dá)到70%～80%[5]。各種措施的實(shí)施有效的減少了黃土高原向黃河的輸沙量，促進(jìn)了黃土高原生態(tài)環(huán)境的建設(shè)與區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

為從黃土高原地區(qū)水土流失治理歷程中總結(jié)分析不同水土保持措施階段性模式和特點(diǎn)，揭示主要措施的轉(zhuǎn)變原因與條件，本文以黃土丘陵溝壑區(qū)為研究區(qū)域，通過分析長時(shí)間序列(1954—2015年)該區(qū)域梯田、造林、種草、封禁、淤地壩這5項(xiàng)水土保持措施的階段性發(fā)展現(xiàn)狀，揭示不同水土保持措施各階段特點(diǎn)，以期為黃土高原地區(qū)水土流失治理的關(guān)鍵措施和主要策略提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)源

1.1 研究區(qū)概況

黃土丘陵溝壑區(qū)主要分布在黃河中游河口鎮(zhèn)至龍門區(qū)間的黃河兩岸支流及涇河、渭河、洛河上游，包括陜北、晉西、晉南、豫西、隴東、隴中、隴南、內(nèi)蒙古南部以及青海、寧夏東部等地，總面積約2.16×105km2。涉及內(nèi)蒙古、陜西、山西、甘肅、青海、寧夏和河南7個(gè)省(自治區(qū))共194個(gè)縣(市、區(qū)、旗)。

該區(qū)域自南向北由暖溫帶向中溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候過度，四季分明，春季干燥，雨少風(fēng)多；夏季炎熱，雨量集中；秋季涼爽，冬季寒冷。多年平均氣溫5.0～11.5 ℃，年均降水量300～550 mm，呈自北向南遞增趨勢，降雨季節(jié)分布不均，且年際變化大，降水主要分布在6—9月份，且多以強(qiáng)暴雨形式出現(xiàn)；≥10 ℃積溫2 000～3 500 ℃，無霜期120～160 d。土壤以黃綿土為主，在黃土母質(zhì)上發(fā)育而成的，形態(tài)和屬性與黃土母質(zhì)相似，分布范圍廣，是該區(qū)域最主要的耕作土。

1.2 數(shù)據(jù)獲取及處理

數(shù)據(jù)資料主要包括2011年第一次全國水利普查、“十二五”國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目“黃河水沙調(diào)控技術(shù)研究與應(yīng)用”、黃河流域綜合規(guī)劃、“十一五”國家科技支撐計(jì)劃課題“黃河流域水沙變化情勢評價(jià)研究”等項(xiàng)目的水土保持措施(梯田、造林、種草、封禁治理、壩地面積)研究成果。以及水利部水沙研究基金一期、二期，“黃河上中游水土保持措施效益與評價(jià)”項(xiàng)目的水土保持措施研究成果[6]，黃河水土保持生態(tài)工程項(xiàng)目成果，各省(區(qū))歷年水土保持措施年報(bào)數(shù)據(jù)、水土保持公報(bào)數(shù)據(jù)，水土保持志等。

通過統(tǒng)計(jì)分析各類數(shù)據(jù)資料，并以2011年第一次全國水利普查為基準(zhǔn)，對匯總數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，完成了黃土丘陵溝壑區(qū)1954—2015年歷年的梯田、造林、種草、封禁、淤地壩這5項(xiàng)水土保持措施的時(shí)空格局演變概況。其中，淤地壩數(shù)據(jù)主要來源于黃土高原淤地壩安全大檢查專項(xiàng)行動(dòng)(2008年底)、第一次全國水利普查數(shù)據(jù)(2011年)和黃土高原各省區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒等方面資料。

2 結(jié)果與分析

2.1 各項(xiàng)水土保持措施累計(jì)治理面積變化

從黃土丘陵溝壑區(qū)1954—2015年各項(xiàng)水土保持措施面積累計(jì)變化圖(圖1)可以看出，梯田、造林、種草、封禁這4項(xiàng)水土保持措施的累計(jì)面積呈持續(xù)增加趨勢，尤以造林面積增加最多，其次為梯田面積，封禁治理面積在2000年以后開始迅速增加。

圖1 黃土丘陵溝壑區(qū)各項(xiàng)水土保持措施面積累計(jì)

從增長幅度分析可將黃土丘陵溝壑區(qū)水土保持措施治理面積增長幅度劃分為3個(gè)時(shí)段，即1980年以前，為增長緩慢期，1980—2000年為快速增長時(shí)期，2000年以后，該區(qū)域各項(xiàng)水土保持措施治理累計(jì)面積增幅進(jìn)一步增加，迎來了水土流失治理的高速發(fā)展時(shí)期。水土保持措施治理面積表現(xiàn)出3個(gè)階段性發(fā)展特點(diǎn)的主要原因與國家相關(guān)政策的支持及資金投入力度加大緊密相關(guān)，分析認(rèn)為：20世紀(jì)80年代以后，國家先后開展了小流域治理工程、水土保持重點(diǎn)工程、退耕還林(草)、淤地壩建設(shè)和坡耕地整治等一系列生態(tài)工程，對土壤侵蝕控制、生態(tài)建設(shè)等均起到了良好作用[7]；尤其是1980年以后，水土流失治理進(jìn)入重點(diǎn)整治和依法防治階段，各項(xiàng)水土保持措施全面推進(jìn)；2000年左右，隨著黨中央發(fā)出“再造一個(gè)山川秀美的西北地區(qū)”號召后，水土流失治理進(jìn)入工程推動(dòng)和生態(tài)修復(fù)快速發(fā)展階段，退耕還林工程、封山禁牧、三北防護(hù)林等一大批水土保持生態(tài)建設(shè)重點(diǎn)項(xiàng)目啟動(dòng)，促使各項(xiàng)水土保持措施的廣泛推廣應(yīng)用。尤以造林和種草面積顯著增加，生態(tài)環(huán)境得到了顯著改觀。

以北洛河流域植被覆蓋變化為例，1987—2007年，北洛河流域植被蓋度呈先緩慢增長后迅速增長趨勢，其流域植被覆蓋度比例從41.12%，46.43%，增加至63.43%[8]。史曉亮等[9]研究表明，自1999年后黃土高原地區(qū)草地覆蓋度增加趨勢顯著，增速達(dá)到1.76%，尤其是在陜北高原、山西中西部的呂梁—太行山等地，草地覆蓋度增加趨勢明顯。

2.2 歷年各項(xiàng)水土保持措施比重動(dòng)態(tài)變化

從黃土丘陵區(qū)歷年各項(xiàng)水土保持措施比重的動(dòng)態(tài)變化(圖2)可以看出，1954—2015年，造林措施占4項(xiàng)水土保持措施的面積比重基本維持在55%左右，為黃土丘陵溝壑區(qū)的主要水土保持措施類型；梯田措施的面積比重呈現(xiàn)逐年下降的趨勢，由30%～40%降至25%～30%；種草和封禁治理兩種措施的面積比重在穩(wěn)定中有所增加，2010年后，面積比重基本維持在8%～10%。

根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料統(tǒng)計(jì)(見表1)，可將1954—2015年期間的水土流失治理歷程劃分為7個(gè)階段，即1954—1959年、1960—1969年、1970—1979年、1980—1989年、1990—1999年、2001—2010年、2011—2015年。封禁治理措施的面積在2000年以來顯著增加，在2011—2015年達(dá)到最大比例，為21%。造林、梯田、種草和封禁治理這4項(xiàng)措施的面積比例由1954—1959年的60∶29∶7∶4，轉(zhuǎn)變?yōu)?011—2015年的47∶24∶8∶21，造林措施比重下降13%，梯田措施比重下降5%，種草措施的面積基本穩(wěn)定，而封禁治理措施的比重增加了17%。由此分析認(rèn)為，黃土高原丘陵溝壑區(qū)的治理策略已由最初的重治理重人工造林種草輕植被資源保護(hù)，轉(zhuǎn)變?yōu)橹匾暽鷳B(tài)修復(fù)，依靠自然的力量恢復(fù)植被。此外，由于沒有合理的適地適樹進(jìn)行造林，平均造林保存率很低，而且形成了大面積的低質(zhì)林分[10]，也是造成造林面積比例下降的重要原因之一。本文對關(guān)鍵措施的研究與康玲玲等[11]的研究結(jié)果一致，她指出，黃土丘陵溝壑區(qū)自1994年開始經(jīng)過8 a治理后，延河、佳蘆河、河保偏、蔚汾河的關(guān)鍵措施比例為：梯田11.10%～50.80%，造林47.32%～71.70%，種草0.04%～24.4%。種草和造林面積偏低，可能與部分林地和草地面積算作封禁治理面積有關(guān)。

圖2 黃土丘陵溝壑區(qū)歷年各項(xiàng)水土保持措施比例動(dòng)態(tài)變化表1 黃土丘陵溝壑區(qū)年實(shí)施措施量比例

時(shí) 段年實(shí)施措施量比例維持水平/%造林梯田種草封禁治理1954—1959年60 29 7 4 1960—1969年53 38 5 4 1970—1979年57 29 8 6 1980—1989年61 19 15 5 1990—1999年50301362001—2010年561419102011—2015年4724821

2.3 各項(xiàng)水土保持措施增量占比動(dòng)態(tài)變化

從黃土丘陵溝壑區(qū)歷年各項(xiàng)水土保持措施增量面積占總措施增量面積比例(圖3)可以看出，1996年以前為綜合治理時(shí)期，各項(xiàng)措施增量比例雖有波動(dòng)，但總體上保持穩(wěn)定。1996年以后，隨著國家政策導(dǎo)向與不同省(區(qū))治理重點(diǎn)的差異化，各項(xiàng)措施增量比重波動(dòng)較大，造林表現(xiàn)為先增后降的趨勢，梯田和封禁增幅較大，種草表現(xiàn)為先降后增。

圖3 歷年各項(xiàng)水土保持措施面積增量占當(dāng)年總措施面積增量比例(1954-2015年)

造林措施的增量的比重基本維持在50%左右，為第一大水土保持措施。2002—2003年、2007—2008年增幅較大，這主要與國家實(shí)施了退耕還林、封山禁牧、三北防護(hù)林等一批水土保持生態(tài)建設(shè)重點(diǎn)項(xiàng)目有關(guān)。1996年黃河流域各省(區(qū))的林地總面積為4.71×106hm2，到2015年，林地面積達(dá)到1.15×107hm2，增長145%。以陜西省為例，陜西省先后實(shí)施退耕還林、天然林保護(hù)、三北防護(hù)林建設(shè)等重點(diǎn)工程，累計(jì)投入2.19×1010元，完成造林4.56×106hm2，森林覆蓋率由2000年的30.92%增長到現(xiàn)在的37.26%[12]。吳起縣1986—2003年間，63.55%的耕地轉(zhuǎn)換成林地和草地，生態(tài)環(huán)境明顯改善，整體生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)提高到0.747，提高了47.72%[13]。

梯田措施增量比重基本維持在20%左右，為第二大水土保持措施。梯田增量比重自2009年起大幅度提升，與甘肅省2009年啟動(dòng)實(shí)施3.33×105hm2標(biāo)準(zhǔn)梯田建設(shè)工程有關(guān)[14]，至2015年，甘肅省梯田建設(shè)面積已累計(jì)達(dá)到1.94×106hm2，梯田建設(shè)重點(diǎn)縣人均梯田占有面積由2008年的0.111 hm2增加到0.158 hm2[15]。

種草措施增量比重呈現(xiàn)逐年下降趨勢，封禁治理措施比重呈逐年增加趨勢。封禁治理措施增量比例在2002年和2010年出現(xiàn)大幅度提升，封禁面積由1996年的6 400 km2增加到目前的3.44×104km2，增長率達(dá)437%[5]，可能與1998年國家開始實(shí)施天然林保護(hù)工程全面禁止采伐天然林有關(guān)。此外，青海省、寧夏回族自治區(qū)大范圍實(shí)施的封禁管護(hù)措施對封禁治理面積增加起到積極作用。青海省在黃土高原地廣人稀地區(qū)實(shí)施了“自然型”植被建設(shè)，以天然林保護(hù)、退耕還林草、劃區(qū)輪牧、大面積封禁管護(hù)為主要措施的植被恢復(fù)，使得部分草地“三化”加重趨勢得到有效遏制，天然林草地和人工林草地水土保持功能得到了有效鞏固。寧夏自治區(qū)2012年全區(qū)新增生態(tài)修復(fù)、封禁保護(hù)面積500 km2，水土流失防治步伐明顯加快，鹽池縣自2005年實(shí)施封禁治理以來，生態(tài)環(huán)境發(fā)生了顯著變化，封禁治理區(qū)域的林草覆蓋率均達(dá)到70%以上[16]。分析表明，植被封禁保護(hù)已是黃土高原植被恢復(fù)的重要措施[17]。

2.4 淤地壩工程變化分析

從黃土高原歷年新增淤地壩數(shù)量(圖4)可以看出，淤地壩增量呈現(xiàn)出先增加后下降的趨勢。這可能是由于1986年后淤地壩建設(shè)進(jìn)入了以治溝骨干工程為骨架、完善提高的壩系建設(shè)階段造成的，2003年，淤地壩被作為水利部“三大亮點(diǎn)”工程之一推動(dòng)實(shí)施后，進(jìn)入大規(guī)模發(fā)展的新時(shí)期；2010年以后，由于國家對淤地壩建設(shè)管理和安全生產(chǎn)提出了新的要求，淤地壩建設(shè)急劇減少。從區(qū)域分布而言，目前建設(shè)的淤地壩主要分布在陜西、山西和內(nèi)蒙古三省(區(qū))。

圖4 黃土高原丘陵溝壑區(qū)歷年新增淤地壩數(shù)量特征

3 結(jié) 論

1954—2015年，黃土丘陵溝壑區(qū)不同時(shí)期關(guān)鍵水土保持措施累積面積占當(dāng)年總措施的面積比重表現(xiàn)為：造林比重下降13%，梯田比重下降5%，種草面積保持穩(wěn)定水平，而封禁治理比重增加17%，淤地壩增量呈現(xiàn)出先增加后下降的趨勢。不同時(shí)期，關(guān)鍵水土保持措施比重動(dòng)態(tài)變化表明，該地區(qū)逐步將植被封禁保護(hù)作為黃土高原植被恢復(fù)的重要措施，重治理輕保護(hù)的理念逐步轉(zhuǎn)變。

經(jīng)過人民治黃70 a的水土流失治理，隨著尊重自然、順應(yīng)自然、保護(hù)自然的生態(tài)文明理念的不斷深入，黃土高原地區(qū)的生態(tài)環(huán)境得到顯著的改善，植被覆蓋度大幅度提升，黃土高原初步實(shí)現(xiàn)了由黃到綠的轉(zhuǎn)變。