⾛进新时代的黄⼟⾼原⽣态恢复与⽣态治理
黄⼟⾼原因⽣态脆弱、⼟壤侵蚀剧烈⽽闻名于世。因90%的黄河泥沙来⾃黄⼟⾼原,因此黄⼟⾼原的⽣态健康直接维系黄河的健康运⾏。新中国成⽴以来,党和政府⾼度重视黄⼟⾼原的⽣态治理⼯作,取得举世瞩⽬的成就。
当前,多种证据表明,黄河⽔沙情势和黄⼟⾼原⽣态条件进⼊⼀个全新的时期,表现为以下四⼤特征:
1, 黄河输沙量降低⾄历史低值⽔平
2, 黄⼟⾼原植被覆盖度急剧增加
3, 黄⼟⾼原⽔资源可持续利⽤趋近植被恢复的极限
4, ⼈类活动的贡献率达到前所未有的⾼度
以上四⼤特征和历史上任何⼀个时期都不相同。古⼈云:黄河清,圣⼈出。黄⼟⾼原⽣态恢复与⽣态治理,和新时代中国特⾊社会主义建设⼀起,步⼊⼀个全新的时期。为适应新时期的需求,中国科学院地球环境研究所在继承和发展黄⼟⾼原国⼟整治“28字”⽅略的基础上,提出了新时代黄⼟⾼原⽣态环境综合治理“26字”建议,为黄⼟⾼原⽣态⽂明建设和可持续发展做出新的贡献。
黄⼟⾼原位于黄河中游地区,是世界上最⼤的黄⼟分布区,⾯积约64万平⽅公⾥,约占我国陆地总⾯积的6.67%,同时黄⼟⾼原也是中华⽂明重要的发源地。
黄⼟⾼原地理区位⽰意
轩辕黄帝是中华民族的⼈⽂始祖,陕西省每年都会在清明举⾏盛⼤的公祭轩辕黄帝典礼,着⼒昭⽰中华民族同根共祖、和谐发展的理念,充分表达民族和民众的共同意志和共同情感。
黄帝画像
⼤部分南⽅⼈对黄⼟⾼原的印象,主要来⾃⼋⼗年代红遍⼤江南北的歌曲《黄⼟⾼坡》:“我家住在黄⼟⾼坡,⼤风从坡上刮过,不管是西北风还是东南风,都是我的歌,我的歌……”;路遥的长篇⼩说《平凡的世界》,则把黄⼟⾼原独特的⽂化内涵和风⼟⼈情推向了全国。最近在中央电视台热播的纪念改⾰开放40周年电视剧《黄⼟⾼天》,深刻描绘了黄⼟⾼原农民在改⾰开放中坚忍不拔、奋发图强的精神故事。
出⽣于黄⼟⾼原的路遥和他的《平凡的世界》
从⾃然条件⽽⾔,黄⼟⾼原地处我国温带的半湿润-半⼲旱过渡区,降⾬量从西北部200 mm⾄东南部700 mm不等。除太⾏⼭、吕梁⼭、六盘⼭等⽯质⼭地外,黄⼟⾼原⼤部地区为厚层黄⼟覆盖,⼤部
分厚度为0-250⽶,部分厚度超过300⽶,地貌上可分为丘陵沟壑区和⾼塬沟壑区。已故的西北⼤学王永焱先⽣主编的《岩漠·砾漠·沙漠·黄⼟》⼀书中,采⽤宏观与微观相结合的⽅法阐明了过去260万年,黄⼟原始物质的⽣成、搬运和沉积过程。
黄⼟⾼原的地质背景-过去260万年风尘堆积
黄⼟厚度的空间分布(王天明等,2010)
黄⼟—古⼟壤交替的地层,就像⼀本⽆字的⾃然天书,每⼀页都写满了冰期—间冰期的精彩故事,等待着读懂他的⼈去讲述。
黄⼟地层剖⾯/(安芷⽣等, 2014, @李⼒)
黄⼟地层剖⾯/(安芷⽣等, 2014, @李⼒)
黄⼟⾼原以北的⽑乌素沙地,为风沙⼲旱草原区,是我国⼟地沙漠化最为严重的地区之⼀,但最近10多年由于降⾬量的增加和植被恢复的加强,沙漠化逆转较为明显。黄⼟⾼原深受东亚季风影响,降⾬变率⼤,丰⽔年和⼲旱年降⾬量相差2-5倍,集中发⽣在6-9⽉,且以暴⾬形式为主,加之风尘堆积的黄⼟,粒度组成以粉沙为主,⼟质疏松多孔,易于侵蚀,因此⽔⼟流失⼀直是黄⼟⾼原最为严峻的⽣态环境问题
晋陕峡⾕⾥黄⼟⾼原及黄河
⽬前,黄⼟⾼原⽔⼟流失⾯积约39 万km2,其中侵蚀模数⼤于8000 t/km2.a的极强度以上⽔蚀⾯积为8.5 万km2,占全国同类⾯积的64%,是全国乃⾄世界上⽔⼟流失最严重的地区。黄⼟⾼原⽔⼟流失造成⼤量泥沙下泄⼊黄,使黄河成为世界著名的悬河,严重威胁黄河下游堤坝和⼈民的⽣命财产安全。同时,为减轻下游河道淤积,必须保证⼀定的⽔量输沙⼊海,⼜加剧了黄河⽔资源的供需⽭盾。因此,黄⼟⾼原的⽣态环境直接维系黄河的健康运⾏。
外面的世界 陈奕迅黄⼟⾼原⼟壤侵蚀强度的空间分布/李相儒等, 2015
皮影戏伴奏(数据来⾃黄⼟⾼原⽔⼟保持专业数据库)
从经济发展⽽⾔,黄⼟⾼原是我国西部⼤开发和区域经济社会发展的重要地区,起到承东启西的作⽤。黄⼟⾼原包括7个省(⾃治区)341 个县(市),总⼈⼝1.08亿。黄⼟⾼原地区蕴含丰富的煤炭、⽯油、天然⽓和有⾊⾦属矿产,同时具备较好的光热资源,是我国重要的能源重化⼯基地和旱作农业产区。以陕西省为例,2017年陕西省苹果产量达1154万吨,位居全国第⼀,约占中国总产量的四分之⼀,世界总产量的七分之⼀。
位于黄⼟⾼原的陕西延长⽯油
因此,新中国成⽴以来,党和国家⼀直⾼度重视黄⼟⾼原的⽣态治理⼯作,也取得了举世瞩⽬的成就。上世纪50-60年代,⽔利部、中国科学院等单位多次联合对黄⼟⾼原⽔⼟流失进⾏科学考察,提出⽔⼟保持⼯作的⽅向和措施;60-70年代,黄⼟⾼原⼤量修建的淤地坝⼯程,不但拦蓄了⼤量泥沙,⽽且在淤沙造⽥、蓄洪滞洪、减蚀固沟、增地增收、促进农村⽣产条件和⽣态环境改善等⽅⾯发挥了显著作⽤;80年代开展⼩流域综合治理,加强了⽣物措施,特别是1999年以来⼤规模退耕还林还草⼯程的实施,黄⼟⾼原植被覆盖明显提⾼,⼊黄泥沙减少,⽣态环境逐步改善。然⽽,随着退耕还林还草⼯程的深⼊实施和区域经济社会的快速发展,黄⼟⾼原⽣态环境治理进⼊新的时期,⾯临新的问题,例如⽔资源平衡问题、城市建设⽤地⾼度紧张问题、农村优质耕地不⾜问题、塬⾯侵蚀剧烈和坡碎化问题、农村发展缓慢和贫困问题等。这些问题,严重影响了黄⼟⾼原的可持续发展和⼈民⽣活⽔平的提⾼。
黄⼟⾼原地理功能分区与多沙粗沙区分布范围/⾦钊等, 2012
我赚钱了歌词
表1 黄⼟⾼原过去60年⽣态治理分析/李相儒等, 2015
黄⼟⾼原梯⽥
1950s-1960s, 坡⾯被认为是黄河泥沙的主要来源地,因此当时的⽔⼟保持措施主要针对坡⾯展开,包括坡⾯修建梯⽥、植树造林等。
黄⼟⾼原坡⾯和沟⾕
1960s中期-1970s末期, 科学家发现沟⾕侵蚀是河流泥沙的主要来源地,⽽不是坡⾯。沟⾕侵蚀的产沙量约占总产沙量的70%,⽽坡⾯只占产沙量的30%,因此该段时期加强了沟⾕治理,⼤规模兴建淤地坝。
沟道中修建的淤地坝
据统计,黄⼟⾼原过去50年,修建淤地坝11万多座/王亚峰等, 2011
宁夏云雾⼭⾃然恢复形成的草地
1999年以来⼤规模退耕还林还草⼯程的实施,黄⼟⾼原植被覆盖明显提⾼,⼊黄泥沙减少,⽣态环境逐步改善
当前,黄⼟⾼原⽣态现状不同于历史上任何时期,表现为四⼤特征
1, 黄河输沙量降低⾄历史低值⽔平
20世纪70年代末期,黄河输沙量为16亿吨/每年,⽽近10多年降低⾄2-3亿吨/每年,特别是在年降⾬量
没有明显变化的情况下,2008和2009年黄河输沙量仅为1.34和1.98亿吨,2015年降低⾄1亿吨。这⼀数值相当于宋朝之前黄河的输沙量,⽽宋朝之前黄⼟⾼原⼈类活动较弱,对⽣态环境的影响较⼩;黄⼟⾼原⽣态环境的退化主要发⽣在明清时期(近500年)。
新时期特征⼀/黄河泥沙急剧减少
2, 黄⼟⾼原植被覆盖度急剧增加
1999年黄⼟⾼原的植被覆盖度为32%,⽽⾄2013年,黄⼟⾼原的植被覆盖度增加⾄59%,⼏乎翻了⼀倍。在延安地区,植被覆盖度增加更为显著,2017年达到81%,森林覆盖率达到46%。在过去不到20年的时间,黄⼟⾼原植被覆盖度如此剧烈的增加,必将显著改变区域的物质和能量循环。
新时期特征⼆/黄⼟⾼原植被覆盖度显著提⾼
3, 黄⼟⾼原植被恢复趋近⽔资源可持续利⽤的极限
从⽔资源的可持续利⽤⽽⾔,黄⼟⾼原的⽔资源能够⽀撑植被的净初级⽣产⼒(NPP)阈值为400 g C m-2 yr-1,⽽当前植被的NPP已经趋近这⼀阈值。
新时期特征三/黄⼟⾼原植被恢复接近⽔资源可持续利⽤的上限
4, ⼈类活动的贡献率达到前所未有的⾼度
根据已发表的研究成果,近20年来⼈类活动对黄河径流和泥沙减少的贡献率已达到80-90%,表明⼈类活动已经主导了黄⼟⾼原⽣态环境的变化过程。例如中科院⽔保所穆兴民研究员2017年在《⼈民黄河》发表⽂章认为,2000-2013年,⼈类活动对黄河输沙量减少的贡献率达到93%。以上四⼤特征表明,黄⼟⾼原⽣态建设和社会主义建设⼀起,步⼊了⼀个全新的时期。
新时期特征四/⼈类活动的影响达到前所未有的⾼度
新时代黄⼟⾼原⽣态治理如何⾛,是值得每⼀位从事黄⼟⾼原研究⼯作的科学家思考的问题。已故的中科院院⼠、中科院⽔利部⽔⼟保持研究所名誉所长朱显谟院⼠于20世纪80年代初提出了黄⼟⾼原国⼟整治“28字”⽅略,即:“全部降⽔就地⼊渗拦蓄,⽶粮下川上塬、林果下沟上岔、草灌上坡下坬”。“28字”⽅略的前10字“全部降⽔就地⼊渗拦蓄”,⽬标是要重建黄⼟⾼原⼟壤⽔库,后18字主要是根据不同地形条件下⼟壤⽔分的不同,对旱地农业和植被恢复提出的科学布局。“28字⽅略”的重要科学意义在于以黄⼟的形成和物质结构为基础,提出重建黄⼟⾼原“⼟壤⽔库”学说,这对黄⼟⾼
赵胤胤局。“28字⽅略”的重要科学意义在于以黄⼟的形成和物质结构为基础,提出重建黄⼟⾼原“⼟壤⽔库”学说,这对黄⼟⾼原综合治理具有现实指导意义。
中国科学院⽔利部⽔⼟保持研究所朱显谟院⼠
然⽽,针对新时期黄⼟⾼原存在的新问题,如何根据时代需求,从微观和宏观地理和地貌分区的⾓度提出新时代黄⼟⾼原⽣态环境综合治理的⽅略,值得我们深⼊思考。尤其是在当前新的⽣态条件下,黄⼟⾼原出现了很多⼤规模的⼯程治理措施,例如延安“治沟造地”⼯程、庆阳“固沟保塬”⼯程等。
根据这些新的时代特征和新的区域发展需求,中科院地球环境研究所周卫健和安芷⽣院⼠提出了《新时代黄⼟⾼原⽣态环境综合治理“26字”建议》,即:“塬区固沟保塬,坡⾯退耕林还林草,沟道拦蓄整地,沙区固沙还灌草”。
当前,《关于新时代黄⼟⾼原⽣态环境综合治理⽅略的建议》的报告已通过中国科学院学部呈交给党中央、国务院,获得国家领导⼈和国务院相关管理部门的重视,相信在今后相当长⼀段时间内,“26字”建议将对黄⼟⾼原⽣态环境综合治理起到重要的指导作⽤。
中科院地球环境研究所安芷⽣院⼠和周卫健院⼠考察黄⼟⾼原
中科院地球环境研究所安芷⽣和周卫健院⼠多次在黄⼟⾼原进⾏综合野外考察,结合多年在黄⼟⾼原⽣态环境变化基础研究领域取得的科研成果,探寻新时代黄⼟⾼原⽣态环境综合治理⽅略,提出了“塬区固沟保塬,坡⾯退耕林还林草,沟道拦蓄整地,沙区固沙还灌草”26字建议。
参考⽂献:
安芷⽣等, 2014. Late Cenozoic Climate Change in Asia:Loess, Monsoon and Monsoon-arid Environment Evolution. Springer, Library of Congress Control Number: 2013958087
陈怡平等, 2015. Balancing green and grain trade. Nature Geoscience, 8, 739–741.
冯晓明等, 2016. Revegetation in China's Loess Plateau is approaching sustainable water resource limits. Nature Climate Change, 6, 1019–1022.
傅伯杰等, 2017. Hydrogeomorphic ecosystem responses to natural and anthropogenic changes in the Loess Plateau of China. Annual Review Earth and Planetary Sciences, 45, 223–243.
⾦钊等, 2012. How many check dams do we need to build on the Loess Plateau? Environmental Science & Technology, 2012, 46, 8527−8528.
刘国彬等, 2017. 黄⼟⾼原⽣态⼯程的⽣态成效. 中国科学院院刊, 32(1): 11-19.
李相儒等, 2015. 黄⼟⾼原近60 年⽣态治理分析及未来发展建议. 地球环境学报, 6(4): 248-254.
刘彦随等, 2017. Revitalize the world’s countryside. Nature, 548(7667): 275–277.
穆兴民等, 2017. 黄河输沙量研究的⼏个关键问题与思考. ⼈民黄河, 39 (8) :1-3
任美锷. 黄河的输沙量:过去、现在和将来--距今15万年以来的黄河泥沙收⽀表. 地球科学进展, 21(6): 551-563.
邵明安等, 2015. 黄⼟⾼原⽣态建设与⼟壤⼲燥化. 中国科学院院刊, 30(3): 257-264.
汪亚峰等, 2011. Check dam in the Loess Plateau of China: engineering for environmental services and food security. Environmental Science & Technology, 45, 10298-10299.
王厚杰等, 2007. Stepwise decreases of the Huanghe (Yellow River) sediment load (1950–2005): Impacts of climate
王厚杰等, 2007. Stepwise decreases of the Huanghe (Yellow River) sediment load (1950–2005): Impacts of climate change and human activities. Global and Planetary Change, 57: 331–354.
谢容儿的歌王帅等, 2015. Reduced sediment transport in the Yellow River due to anthropogenic changes. Nature Geoscience 9, 38–41.
王天明等, 2010. Ecologically asynchronous agricultural practice erodes sustainability of the Loess Plateau of China. Ecological Applications, 20(4): 1126-1135.
王永焱, 1985. 《岩漠·砾漠·沙漠·黄⼟》画册. 陕西⼈民美术出版社, 西安.
朱显谟. 1998. 黄⼟⾼原国⼟整治“28字⽅略”的理论与实践, 中国科学院院刊, 3: 232-236.
编辑:周杰
风中有朵雨做的云吉他谱校对:成星