李旭春,孛永明,王麗潔

(定西市水土保持科學研究所,甘肅 定西 743000)

1 定西概況

定西地處甘肅省中部,是黃土高原、青藏高原和西秦嶺交會地帶,通稱“隴中”。其自然條件嚴酷、水土流失嚴重、生態(tài)環(huán)境脆弱、自然災害頻發(fā),嚴重制約著地方經濟社會的發(fā)展。其中,水土流失類型多樣、成因復雜、治理難度大是擺在水土保持工作者面前的最大現(xiàn)實問題。

2 水土保持科研發(fā)展歷程

2.1 單一治理措施時期(20世紀80年代以前)

1956年成立了安家坡農林牧試驗場,科研人員主要開展了以解決人的吃飯問題為導向的水土保持工程措施及耕作措施等多項專題措施研究,包括水土保持專用化肥試驗、引洪漫地試驗、定向爆破造田試驗、旱作梯田培肥保墑試驗等。如1974年甘肅省水利廳下達定西地區(qū)水土保持科學試驗站(現(xiàn)定西市水土保持科學研究所)應用技術研究任務,開始對旱梯田增肥保墑、高產穩(wěn)產進行試驗研究,連續(xù)進行了10 a。試驗結果表明,在年降水量427 mm、降水分配不均、旱災頻繁、水土流失嚴重的干旱山區(qū),通過興修梯田、改土培肥等綜合措施,可以將農作物產量穩(wěn)定在3 000 kg/hm2的水平(春小麥)。該成果研究水平達到國內先進。1976年的試驗證明,定向爆破技術應用于農田基本建設上有許多優(yōu)越性,工效高,占用勞力少,施工期短,使用工具簡單,對場地、交通運輸、季節(jié)等施工條件的要求也較低。

2.2 綜合治理模式時期(1980—2000年)

進入20世紀80年代,隴中黃土高原地區(qū)的水土流失治理在實踐中不斷創(chuàng)新,治理模式逐漸由單一治理轉為工程、生物和耕作措施相結合綜合治理,由分散治理轉為集中連片規(guī)模治理,由單一效益向生態(tài)、社會和經濟綜合效益轉變。20世紀80年代,科研人員總結出了以小流域為單元的綜合治理模式。這一時期,由甘肅省水利廳下達的“水土保持綜合治理措施及其效益研究”課題,在小流域治理減流減沙等效益監(jiān)測方面資料系列較長、分析結論完整、定量系統(tǒng)、準確可靠,在省內達到先進水平,可在條件相似的地方推廣應用。這一時期最有代表性的研究成果“小流域地形小氣候、土壤水分特征及治理措施對位配置研究”,所揭示的小流域地形小氣候、土壤水分變化規(guī)律具有較高的學術價值,使定西的水土保持科研水平更上了一個臺階。同時,還有生物措施的研究,如甘肅中部干旱半干旱區(qū)灌木資源調查及主要水保灌木研究、黑穗醋栗引種試驗研究、河北楊無性繁殖扦插育苗技術研究、半干旱區(qū)蘆筍栽培及效益研究等。此外,還有水平梯田試驗研究、半干旱地區(qū)節(jié)水技術研究、紅層嚴重裸露區(qū)水土保持綜合防護體系建設研究、黃土丘陵溝壑區(qū)農業(yè)生態(tài)環(huán)境治理技術體系研究、人工匯集雨水利用技術研究等高水平的研究成果。

2.3 生態(tài)修復及治理體系示范推廣時期(2001—2018年)

進入21世紀,隨著經濟社會的快速發(fā)展,生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性進一步顯現(xiàn),生態(tài)修復應運而生。定西市水土保持科學研究所開展的“半干旱地區(qū)生態(tài)修復技術與可持續(xù)發(fā)展研究”課題,結合水土保持生態(tài)修復工程項目,研究了生態(tài)修復工程與水土流失區(qū)生態(tài)經濟可持續(xù)發(fā)展的關系,總結提出的水土保持生態(tài)修復集成技術和農村生態(tài)經濟發(fā)展模式,在同類地區(qū)具有廣泛的推廣應用價值,成果達到國內領先水平。21世紀的前20 a,水土保持綜合治理不斷發(fā)展,科研成果層出不窮,隨著治理規(guī)模的不斷擴大,研究的尺度也在不斷變化,宏觀的、對整個隴中區(qū)域有影響力的課題不斷立項實施,科研的發(fā)展向著精細化、精準化的方向推進。代表性的研究課題有半干旱區(qū)黃土丘陵溝壑區(qū)水土流失防治技術與示范、隴中黃土高原生態(tài)安全格局分析與評價研究、黃土丘陵溝壑區(qū)生態(tài)綜合整治技術開發(fā)、黃土丘陵溝壑區(qū)生態(tài)清潔型小流域水土流失綜合治理體系研究、干旱半干旱區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)-水文動態(tài)耦合過程研究、定西黃土高原丘陵溝壑區(qū)第Ⅴ副區(qū)侵蝕溝道特征與水沙資源保護利用研究,以及渭河源生態(tài)系統(tǒng)的演變、發(fā)展趨勢及恢復技術模式研究等。

2.4 高質量發(fā)展時期(2019年至今)

2019年,黃河流域生態(tài)保護和高質量發(fā)展座談會的召開拉開了黃河流域治水治沙新的歷史序幕,水土保持科研工作也進入了一個新的階段,省、市皆設了專項研究課題,定西市水土保持科學研究所在市科技部門申報了7個生態(tài)保護專項課題,專門研究淤地壩、梯田、流域綜合治理、植物措施及碳匯等方面的提質增效問題。

3 代表性研究成果

在長期的水土保持科學研究實踐中,定西市水土保持科學研究所在獨立開展研究的同時,還注重發(fā)揮協(xié)作攻關的作用,與中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心、蘭州大學、甘肅農業(yè)大學、甘肅省農業(yè)科學研究院、甘肅省林業(yè)科學研究院等科研院所和高等院校進行協(xié)作攻關,與省、市、縣職能部門開展了廣泛有效的合作,并取得了一批重大的科技協(xié)作研究成果。

1)小流域地形小氣候、土壤水分特征及治理措施對位配置研究。該課題由甘肅省水利廳下達,起止時間1982—1988年。經多年定位研究,探索了流域內地形小氣候對植物影響的主要因子及土壤水分時空分布的數(shù)量特征。課題鑒定委員會認為,本課題所揭示的小流域地形小氣候、土壤水分變化規(guī)律具有較高的學術價值,在尋求小流域不同部位治理措施配置的科學依據(jù)上,結合多種因子,創(chuàng)新運用多種手段觀測研究小流域生態(tài)環(huán)境,在國內處于領先地位。該項成果榮獲1989年甘肅省水利廳科技進步獎一等獎、甘肅省科技進步獎二等獎。

2)水平梯田試驗研究。該項目1994年由省水利廳水土保持局、甘肅省水土保持科學研究所、平涼地區(qū)水土保持科學研究所(現(xiàn)平涼市水土保持科學研究所)、定西地區(qū)水土保持科學試驗站共同完成。水平梯田試驗研究是一項綜合性研究項目,包括梯田建設的應用基礎理論、應用技術及軟科學三個方面。經課題組6 a努力,完成了全部研究任務。研究緊密結合生產實際,成果具有高度綜合性和廣泛適應性,研究的深度和廣度在全國是沒有先例的,對黃土高原的治理與開發(fā)有著重要的科學意義和應用價值。經資料查新和專家評審,該項研究成果處于同類研究的國內領先地位,達到國際先進水平,獲甘肅省科技進步獎二等獎。

3)半干旱區(qū)黃土丘陵溝壑區(qū)水土流失防治技術與示范。該項目是國家“十五”科技攻關計劃重大項目,由甘肅省林業(yè)科學研究院、中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心、甘肅林研科技工程公司、定西市水土保持科學研究所共同完成,起止時間2001—2005年。在定西安家溝流域,通過水土流失防治技術研究與示范,達到了半干旱黃土丘陵溝壑區(qū)典型研究地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)結構合理、生態(tài)功能穩(wěn)定、社會經濟效益良好的目標,被鑒定為國內領先水平,獲甘肅省科技進步獎二等獎。

4)渭河源生態(tài)系統(tǒng)的演變、發(fā)展趨勢及恢復技術模式研究。該課題由省水利廳下達,定西市水土保持科學研究所獨立完成。項目采用遙感技術、地理信息系統(tǒng)技術及多年實測資料對研究區(qū)近30 a來的氣候、水文、植被變化特征等進行分析,揭示了渭河源區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的演變、發(fā)展趨勢及成因;根據(jù)研究區(qū)地貌和生態(tài)特征,將渭河源區(qū)劃分為土壤保持生態(tài)功能區(qū)(北部黃土丘陵溝壑恢復區(qū))和生物多樣性保護生態(tài)功能區(qū)(南部西秦嶺山地土石山恢復區(qū));在充分考慮微地貌特征、土壤、植被、土地利用、樹草種的適生性等因素的基礎上,提出了黃土丘陵溝壑區(qū)植被恢復技術模式(里仁模式和峪嶺模式)、土石山區(qū)植被恢復模式(水源涵養(yǎng)區(qū)限禁及生物多樣性保護模式)。該項成果于2017年獲省水利科技進步獎二等獎。

5)甘肅黃土高原灌草優(yōu)化耦合技術模式與示范。該課題由蘭州大學、甘肅省林業(yè)科學研究院、甘肅省草原技術推廣總站、定西市水土保持科學研究所共同完成。針對黃土高原灌草配置不合理導致的環(huán)境-林草地-家畜-人居系統(tǒng)相悖、資源利用不充分、土地退化和水土流失嚴重等重大科學和生產問題,提出了以耕地/草地/林地-家畜互作為基礎的系統(tǒng)耦合技術模式,選育推廣了3個牧草新品種,篩選了35個適生優(yōu)良灌草品種,研制了13個灌草品種的環(huán)境因子、生物因子和利用方式等產量和品質評價技術和快測技術,建立了灌草品種栽培技術體系,優(yōu)良灌草種質資源開發(fā)利用和林、草、耕地優(yōu)化配置模式,研發(fā)了4類生態(tài)-產業(yè)一體化的灌草時空配置模式及技術,明確了其生產、生態(tài)效應,開發(fā)了小流域灌草系統(tǒng)多手段、多尺度、自動化、可預測的動態(tài)監(jiān)測技術等,并在甘肅黃土高原示范推廣。項目成果有助于甘肅省黃土高原生態(tài)文明建設、農民脫貧和鄉(xiāng)村振興,獲2019年度甘肅省科技進步獎一等獎。

6)歐李新品種引進與示范。本項目由定西市科技局立項下達,定西市水土保持科學研究所主持完成,起止時間2018—2020年。項目采用定位試驗和示范推廣相結合的方法,選擇引進不同品種進行定位試驗和示范,開展不同品種栽培試驗、不同示范點栽培試驗、育苗技術試驗、保墑栽培技術試驗,定期開展歐李生長(生長量、產量)、生物學特性的觀測和經濟效益記錄分析,并在此基礎上通過系統(tǒng)的分析計算和總結,篩選出適宜定西生態(tài)環(huán)境的歐李栽培品種,探索其育苗技術要點,總結出定西歐李育苗技術,制定了黃土丘陵溝壑區(qū)歐李栽培技術規(guī)程,為歐李在該地區(qū)大面積栽植和產業(yè)化發(fā)展提供了有力技術支撐。該項成果于2021年獲定西市優(yōu)秀科技成果獎二等獎。

4 研究成效及未來展望

4.1 研究成效

建所67 a來,定西市水土保持科學研究所先后承擔完成了170多項科研課題,共取得科技成果43項,獲國家實用新型專利8項,獲省部級科技進步獎11項、地廳級科技進步獎29項、市科技發(fā)明獎1項,發(fā)表科技論文200余篇,所獲研究技術成果先后在相似范圍內推廣應用,為隴中黃土丘陵溝壑區(qū)的流域治理和生態(tài)恢復提供了強有力的技術支撐。其中,實用新型技術發(fā)明“野外觀測徑流小區(qū)建造方法及工藝”廣泛應用到區(qū)域水土保持監(jiān)測和科學研究中;清潔小流域項目成果提升了小流域綜合治理的技術方法,為甘肅省清潔小流域建設做出了有益的探索,指導了隴西縣樺林生態(tài)清潔小流域的建設。

4.2 未來展望

1)面向社會需求研判科研方向。一直以來,定西市水土保持科學研究所面向農林第一線開展水土保持科研示范推廣,擔負著以定西地區(qū)為代表的甘肅中部干旱半干旱地區(qū)水土流失規(guī)律與基礎理論、水土資源開發(fā)利用與保護、水土保持與生態(tài)環(huán)境建設應用技術研究,水土保持優(yōu)良樹種的引種選育,雨水利用技術的試驗、示范、推廣任務,而對如何提高水土保持的社會影響力、提高群眾參與度,將水土保持觀念和意識宣傳到社會中、植入社會各個階層的腦海中等方面的研究涉及甚少,“保持水土”與“節(jié)約用水”“節(jié)約用電”這樣被社會大眾入心入腦普遍接受的觀念還有差距。究其原因,主要是投入資金少,科普宣傳不到位,科學研究成果影響力小,導致社會認同感低。特別是近年來,定西逐步加強了工業(yè)份額,城鎮(zhèn)化和工業(yè)活動帶來經濟社會快速發(fā)展的同時,人為水土流失和生態(tài)問題進一步凸顯,對水土保持技術服務的需求與日俱增,水土保持科研工作要面向這些社會需求來做工作。

2)建立會商機制,征集技術需求。為進一步優(yōu)化科技項目立項機制,堅持重大科技項目由產業(yè)界出題、行業(yè)主管部門建議、(院所)企業(yè)牽頭承擔。針對全市水土保持行業(yè)科技成果整體水平不高、轉化應用少的突出問題,具體到小流域綜合治理提質增效、淤地壩效益提升及信息化管理、林草植被建管、老舊梯田改造、侵蝕溝道生態(tài)化等方面的技術需求,深化科技部門與水土保持部門、縣(區(qū))政府、企業(yè)、第三方服務機構間的會商機制,共同凝練科技需求,共同設計研發(fā)任務,共同組織項目實施,對鞏固現(xiàn)有水土流失治理成果,增強水土保持生態(tài)環(huán)境建設中的科技含量,推動高質量發(fā)展具有現(xiàn)實和長遠意義,是非常必要的。

3)摸清人才底數(shù)基數(shù),著力創(chuàng)新團隊建設。人才是推動科研工作發(fā)展的主觀因素和主要驅動因素?；趧?chuàng)新團隊建設的客觀必要性,進一步梳理現(xiàn)有人才資源和結構,包括年齡、學歷、專業(yè)、地域等客觀數(shù)據(jù),還包括工作熱情和積極性、理論修養(yǎng)和文字表達能力、組織管理能力和創(chuàng)造力等主觀數(shù)據(jù)。合理配置不同專業(yè)、年齡、學歷和能力的人才,建立跨區(qū)域、跨行業(yè)、跨學科的水土保持科技創(chuàng)新團隊。創(chuàng)新團隊要明確研究方向、經費來源和相關的責權利;要不定期補充新鮮血液,充實管理團隊;要強化培訓和學術交流,提升團隊素質。至少要建設3支以上、每支10人左右的富有創(chuàng)造力、學術端正的創(chuàng)新團隊。

4)建設定西市水土保持科普示范平臺?？萍汲晒ㄟ^示范、推廣進而轉化成生產力,離不開一個專業(yè)的平臺和窗口,定西市水土保持科技示范園建設應運而生。園區(qū)采取“區(qū)中有園、園中分區(qū)”的布局,在安家溝流域現(xiàn)有設施設備基礎上,充分運用景觀生態(tài)學、園林生態(tài)學、水土保持工程學和系統(tǒng)工程學方法,因地制宜、全面統(tǒng)籌、科學配置各項示范措施,按照“一心、兩基、三帶、七區(qū)”總體布局(“一心”即水土保持技術研發(fā)孵化中心;“兩基”即許公祠廉政教育基地、國家級水土流失監(jiān)測基地;“三帶”即城市防護林帶、溝道壩系蓄水保土帶、公路雨水集蓄利用帶;“七區(qū)”即水土保持科研及學術交流區(qū)、水土流失防治技術引領區(qū)、水土保持科普體驗互動區(qū)、清潔小流域典型示范區(qū)、黃土高原水土保持植物聚集區(qū)、生態(tài)觀光休憩區(qū)、美麗鄉(xiāng)村示范區(qū))[1],把該流域建成高質量科技示范園,打造成西北黃土高原水土保持科學示范、新型技術孵化基地和黃河流域生態(tài)保護和高質量發(fā)展小流域綜合治理典型。

5 結束語

習近平總書記在黃河流域生態(tài)保護和高質量發(fā)展座談會上的講話精神對新時期水土保持生態(tài)建設提出了新的更高要求,同時也為水土保持事業(yè)提供了重要發(fā)展機遇。水土保持具有充分考慮自然、社會等各種因素,統(tǒng)籌協(xié)調各方力量,科學綜合各項措施,實現(xiàn)生態(tài)、經濟、社會協(xié)同發(fā)展的基本特質。因此,定西在打造隴中地區(qū)黃土高原生態(tài)文明示范區(qū)實踐中,要貫徹“創(chuàng)新、綠色、協(xié)調、開放、共享”的新發(fā)展理念來促進隴中地區(qū)生態(tài)保護與治理,打贏脫貧攻堅戰(zhàn),實施鄉(xiāng)村振興,建設美麗定西,進而推動定西的水?？蒲懈哔|量發(fā)展。面對新時代隴中黃土高原地區(qū)水土保持生態(tài)建設的新目標、新任務,定西水土保持科研將以國家生態(tài)文明建設戰(zhàn)略需求為牽引,以省、市提出的新時期水土保持工作要求為遵循,聚焦區(qū)域水土流失治理與治理開發(fā)等戰(zhàn)略需求的基礎性、關鍵性科學問題,面向社會需求來提升科研水平,為隴中黃土高原生態(tài)安全作出重要貢獻。