黄土高原水土流失治理前后生态环境变化特征.pdf

2023 年 6 月第 2 期2023 年 6 月Soil and Water Conservation Science and Technology in Shanxi山西水土保持科技No.2Jun.2023阴 生态建设黄河的根本问题在于黄土高原水土流失造成的黄河“水少沙多”问题。泥沙不仅使黄河下游形成著名的“悬河”，也是下游河堤“三年两决口”的罪魁祸首。黄土高原水土流失面积达 45.4 万 km2，使 64 万 km2黄土高原植被遭到严重破坏，严重制约了区域经济发展。70 年以来，黄土高原水土保持各项治理技术已基本完善，水土保持实践已取得决定性的成就。例如，黄河的水沙已发生明显变化，王光谦等1研究表明黄河潼关水文站 1919-1959 年实测平均径流量 426.1亿 m3，输沙量为 15.92 亿 t，平均含沙量为 36 kg/m3。2000-2018 年平均径流量大幅减少至 239.1 亿 m3，输沙量减少至 2.44 亿 t，平均含沙量为 10 kg/m3。与1960 年以前相比，水量减少 44%，沙量减少85%。与此同时，黄土高原降雨量大于 400mm的区域实现“由黄变绿”，降雨量小于 400 mm 的干旱半干旱地区虽整体变化不大，但其中的小流域水土保持治理试验区内，不仅实现减沙减水，而且植被覆盖率明显增加，生态环境向好，生物多样性显现。1黄土高原生态环境特征演变黄土高原形成于 250 万年前。随着自然环境的变化和人类活动的影响增加，黄土高原的草地植被逐渐发生演替24。从四世纪至全新世中期，黄土高原地区的植被经过多次演变过程，到全新世晚期，随着黄土高原水土流失治理前后生态环境变化特征李子镛（黄河水土保持西峰治理监督局，甘肃 庆阳 745000）摘要：生态环境改善是水土保持治理成效的重要体现。研究表明：黄土高原水土流失治理后，植被覆盖率显著提高，生态环境明显改善。物种数量及丰富度显著增加，种群间建立了新的生态平衡关系。建议：进一步开展黄土高原水土保持重点治理区生物多样性变化研究，制定生物多样性监测技术标准体系，完善生物多样性保护相关政策制度，为黄土高原地区生态环境改善效果和水土保持有效性评估奠定基础。关键词：黄土高原水土流失生态环境变化特征中图分类号：S157文献标识码：C文章编号：1008-0120（2023）02-0001-03Characteristics Of Ecological Environment Changes before and after Soil Erosion Controlin the Loess PlateauLi Ziyong渊Xifeng Management and Supervision Bureau of Yellow River Soil and Water Conservation袁Qingyang袁Gansu 745000袁China冤Abstract:Theimprovementofecologicalenvironmentisanimportantmanifestation of the effectivenessof soil andwater conservation management.The research shows that the vegetation coverage rate has significantly increased袁theecologicalenvironmenthassignificantlyimproved袁thenumberandrichnessofspecieshavesignificantlyincreased袁andanew Balance of naturerelationship hasbeen established between populations.Suggestion院 Further carry out research onbiodiversity changes in key areas for soil and water conservation in the Loess Plateau袁develop a biodiversity monitoringtechnology standard system袁improve policies and systems related to biodiversity protection袁and lay a foundation for theevaluation of the effectiveness of ecological environment improvement and soil and water conservation in the LoessPlateauregion.Keywords:Loessplateau曰Soilerosion曰Ecologicalenvironment曰Variationcharacteristics收稿日期：2023-04-17窑1窑2023 年第 2 期山西水土保持科技农耕文化的发展，垦殖活动愈发频繁，人类活动对黄土高原植被演替的影响日益凸显。历史上黄土高原东南部曾有大量森林分布；黄土高原西北部主要为草原地带；内蒙古西部及宁夏地区主要为荒漠地带。但黄土高原东南部森林地带中兼有草原，并随历史时期而不断变迁。黄土高原森林的渊源可溯源至新石器时期。据 孟子 滕文公上记载，尧舜时期，黄土高原曾草木繁盛，鸟兽的繁殖甚至曾影响农业发展。在西安半坡遗址中也曾发现榛子、栗子、朴树子。夏商时期，人类主要沿河谷及冲积平原活动，黄土高原绝大部分保持着良好天然植被。西周至战国时期，生产力低下使得黄土高原绝大部分地区保持着较好的疏林草原景观。山海经 西次四经 记载，位于黄土高原的秃尾河源头有大量森林分布。战国时期铁质工具得到广泛应用，不断增加的耕地逐步取代了平原地区的森林及草原植被，黄土高原植被保持原始状态的状况到了战国时期基本终止3。秦至西汉时期农耕业兴起，秦国重视农业生产，重农政策的实施使得黄土高原农耕区逐渐向西北拓展，不断地屯田及开荒对天然植被破坏严重。至西汉年间，农业开发力度增大，大量移民及驻兵使黄土高原人口高达千万，草地面积逐渐萎缩。东汉至魏晋南北朝时期战祸频增，黄土高原农业人口大量迁出，加之游牧经济发展，使得黄土高原草原面积变大，相当部分农田转变为次生草原和灌丛植被。隋唐时期文化繁荣、人口增长，农耕人口不断增加并向黄土高原西部和北部边缘推进。至唐末，由于降雨量大幅度减少，自然环境改变，黄土高原土地沙化问题严重，部分草原向荒漠草原和荒漠转变。宋代社会技术和经济的繁荣，使得人类对黄土高原的人为破坏活动愈演愈烈，林草资源消损严重，黄土高原汾渭谷地等区域天然森林已消失殆尽。金元时期，游牧民族不断开垦坡耕地，发生严重人为土壤侵蚀，黄土高原疏林和灌丛草原遭受破坏。明清时期，黄土高原自然资源和草地植被在滥垦、滥牧、战乱之下几乎破坏殆尽。民国时期连年战争，黄土高原丘陵山区植被破坏严重。建国后人口快速增长、自然灾害频发，人地矛盾突出使得黄土高原植被生境极度恶化。以宁夏 50年代与 1981 年天然次生林数据对比为例，固原县从 48 000 km2减少到 5 333 km2，减少了 88.9%，西吉县从 2 593 km2减少到 300 km2，减少了 88.4%4。280 年代以来水土流失治理成就从上世纪 50 年代开始，黄土高原水土流失治理先后经历了三个治理时期：第一时期是为实现拦泥增产的目的，尝试在沟道进行淤地坝建设，后期探索研究小流域综合治理措施。上世纪 80 年代，国家推广“户包治理小流域”，让“千家万户治理千沟万壑”，在实践中探索治理模式。第二时期强调了生态自然恢复作用，在黄河流域实施了“退耕还林（草）”及封育政策，充分发挥生态系统的天然修复能力。第三时期是在党的十八大以后坚持不懈推进水土流失综合治理、系统治理、源头治理，我国水土流失持续呈现流失面积和流失强度“双下降”、水力侵蚀和风力侵蚀“双减少”的趋势。据统计，从 2011-2021 年，我国因地制宜开展“黄河水土保持生态工程”“坡耕地综合整治”“病险淤地坝除险加固工程”和“塬面保护”等国家水土保持重点工程，使全国水土流失面积从 2011 年的 294.91 万 km2，下降到了 2021 年的267.42 万 km2，水土流失面积减少了 27.49 万 km2，水土保持率达到 72.04%。特别是黄河流域生态保护和高质量发展重大国际战略决策实施以来，人为造成的水土流失面积得到有效防控。根据 全国水土保持公报数据，2021 年西北黄土高原区水土流失面积 20.55 万 km2，与 2020 年相比水土流失面积减少0.29 万 km2，减幅为 1.4%；国家重点生态功能区黄土高原丘陵沟壑水土保持生态功能区 2021 年水土流失面积 49 603 km2，比 2020 年的 50 208 km2减少了 605 km2；黄河粗沙多沙区 2021 年水土流失面积 106 757 km2，比 2020 年的 107 980 km2减少了1 223 km2。越来越多地区实现了从“泥水秃山”到“绿水青山”的转变。3生态环境和生物多样性变化特征3.1生态环境变化特征20 世纪 80 年代黄土高原生态建设进入集中规模治理阶段，通过几十年的治理，黄土高原生态环境和生物多样性都发生了变化。建设之初，由于缺乏植被建设的理论基础与实践经验，林草保存率较低。随着植被建设经验积累以及持续不断的科学研究探索，到 70 年代使造林种草的成活率和保存率都有了明显提高。90 年代后黄土高原退耕还林还草工程产生了一系列生态效应，其中变化最为显著的是植被覆盖度的提高，研究结果表明：植被覆盖度由 2000年的 27.4%增长至 2019 年的 57.5%。以晋陕两省为例，山西省通过水土保持治理全省森林覆盖率治理前后从 13.29%增加到 23.57%，林草覆盖率达到49.57%。陕西省从 1999 年启动“退耕还林（还草）”以窑2窑2023 年 6 月李子镛黄土高原水土流失治理前后生态环境变化特征来，累计还林还草 2.75 万 km2，居全国前列。2020年陕西省植被覆盖度为 73.29%，陕北退耕还林区和风沙区增加最为显著，93.24%的沙化土地治理率使毛乌素沙漠几近从陕西版图“消失”，榆林 57.33 万 km2流沙披上绿衣。3.2生态多样性变化特征水土保持生态效应体现在多个方面，除了植被覆盖度的增加，土壤理化性质的改善，土壤肥力的提高，森林生态水文效应与可持续发展5和局地小气候的改善，还体现在治理区的生物多样性变化。1995-2006 年开展的砒砂岩地区沙棘植物“柔性坝”试验资料显示6，沙棘植物“柔性坝”项目启动后，两坝之间的淤积体上长出了旱柳、北京杨等乔木，乌柳、沙柳等灌木以及大量野草。“柔性坝”项目区还出现了雉鸡、野兔等动物，生物多样性显现。黄土高原丘陵区沙棘人工林土壤微生物群落演变研究表明，随着沙棘作为生态水保治理措施的种植，沙棘树龄对土壤微生物种群结构和养份特性有显著影响7。内蒙准旗世行贷款项目区8布尔陶亥的李家圪楞社，原来自然环境恶劣，水土流失严重，农田仅有 25.8hm2，还多属于坡耕地，自从 1995 年确立筑坝蓄水发展水浇地的生态战略后，修塘坝、修梯田、造林种草，在25毅以上的退耕坡地、光秃的山峁及已沙化的坡地栽种沙棘、沙柳、油松、柠条、杨树等乔灌混交林带162.2hm2，种植沙打旺、扬柴、苜蓿等良种牧草 100hm2，使得这片曾经的荒山秃岭植被覆盖率达 80%，这一数据相比 1993 年，增加了 4 倍之多，随着植被愈发茂盛，生态环境条件日趋改善。小动物物种数量也逐渐丰富，食物链上端的中型动物也偶尔可见，据观测，白天鹅、野鸭、鸳鸯等国家保护动物也因此繁衍生息。20 世纪 90 年代后半期，英国赠款对黄土高原水土保持世行贷款一、二期项目实施效果进行了小流域监测评价9，对花池县樊庄小流域进行典型案例调查分析，经过观测，项目区治理后昆虫纲由671 种增至 1 023 种，隶属目由 14 目增至 17 目，隶属科由 162 科增至 175 科，昆虫种类增加 34.41%。植物、动物的变化使得种群建立了新的平衡，鸟类和兽类的物种数量及丰富度有所增加，从治理前的 81 种增至 133 种，隶属目由 12 目增至 16 目，隶属科由28 科增至 33 科，鸟类总种数增加 39.1%。项目区治理前后，哺乳类动物由 19 种增至 30 种，并以啮齿目为主。通过以上分析，不难看出，随着小流域生态环境的恢复，生物多样性有了一定改善。4建议黄土高原水土保持工作的持续开展，对减少当地入黄泥沙、改善生态环境、增加生物多样性等发挥了重要作用。建议进一步开展黄土高原水土保持重点治理区生物多样性变化研究，对总结水土保持治理成效，促进生态文明建设、人与自然和谐共处具有重要的现实意义。一是加强顶层设计。贯彻落实习近平生态文明思想，贯彻黄河流域生态保护和高质量重大国家战略的要求，按照 黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要 相关要求，加强生物多样性治理保护，开展黄土高原水土保持重点治理区生物多样性发展变化研究。二是完善相关制度。制定和完善黄土高原地区生物多样性保护相关政策制度，健全自然保护地生态保护补偿制度，完善生态环境损害赔偿制度，健全生物多样性损害鉴定评估方法和工作机制。三是推进科学研究。推进黄土高原水土流失治理前后生物多样性比较研究，探索其规律。制定水土保持生物多样性监测技术标准体系，为水土保持有效性研究和评估奠定基础。四是拓宽资金渠道。积极争取国家项目资金，支持水土保持治理生物多样性研究及监测相关业务开展。坚持政府投资为主，社会多元化参与的资金投入长效机制，多渠道、多领域筹集资金。五是强化人才保障。加强水土保持生物多样性研究监测工作的组织领导，完善多学科人才选拔机制，设立高素质专业化复合型人才库，为工作开展提供人才保障。参考文献1王光谦，钟德钰，吴保生.黄河泥沙未来变化趋势J中国水利，2020（1）：9-12.2夏 悦，王国会，沈禹颖，等.黄土高原草地植被的嬗变J.草业科学，2021，38（9）：1869-1881.3王守春.历史时期黄土高原的植被及其变迁J.人民黄河，1994，17（2）：9-12.4桑广树.黄土高原历史时期植被变化J.干旱区资源与环境，2005，19（4）：54-58.5金 钊.黄土高原小流域退耕还林还草的生态水文效应与可持续性 J/OL.地球环境学报，2022.4.6毕慈芬，王富贵，李学勇.砒砂岩地区植物“柔性坝”野外试验研究综述J.中国水土保持，2022（4）：46-51.7余 璇，刘 旭，刘金良.黄土高原丘（下转第 12 页）窑3窑2023 年第 2 期山西水土保持科技陵区沙棘人工林土壤微生物群落演变研究J.西北林学院学报，2015，30（5）：1-6.8 鄂尔多斯市水土保持工作手册（上册）M.鄂尔多斯市水保局编印，2007，154-155.9刘泽荣，武俊德，杨冰，等.小流域水土保持治理前后生物多样性的变化检测方法与案例水土保持研究J.2008，15（5）：200-203.作者简介李子镛（1996-）：男，助理工程师；主要从事水土保持监测等方面的研究；E-mail：4项目投资与效益分析4.1项目投资项目总投资为 1 670.66 万元（建设主体自筹670.66 万元，申请中央奖补资金 1 000 万），其中工程措施 227.69 万元，林草措施 1 306.29 万元，封禁治理 87.26 万元，独立费用 49.42 万元。4.2效益分析4.2.1经济效益经济效益是水保治理措施所产生的直接经济效益，本项目直接产生经济效益的措施为新修梯田和仁用杏、玉露香等经济林，其中，机修梯田 52.32 hm2，1 hm2增产按 4 500 kg 计，可增产粮食 235.44 万 t，增加产值 141.26 万元；栽植仁用杏 156.22 hm2，1 hm2产量按 3 750 kg 计，1kg 产值按 5 元计，可增加产值292.91 万元。栽植玉露香 35.22 hm2，1 hm2产量按42 000 kg 计，1 kg 产值按 10 元计，可增加产值1 479.24 万元。栽植白水杏 6.67 hm2，可增加产值1.33 万元。项目措施全面实施后，项目区内土地得到合理利用，各项措施充分发挥效益，项目区内每年增加产值 1 914.75 万元，人均每年增收 1 684.63 元。4.2.2生态效益通过水土保持综合治理项目，项目区新增水保林面积 562.38 hm2，新增封禁面积 1 509.17 hm2，项目区林草覆盖率达 90%以上，项目区累计治理度将达到85%以上，水土流失状况基本得到控制。其中，机修梯田以控制坡面水土流失、保护耕地水肥为主要目标，可增加耕地面积，提高土地利用率；水保林可改善土壤理化性质，增强土壤抗蚀力与渗透性，有效拦蓄地面径流；在荒坡荒山实施的封禁治理措施，促进植被自然恢复，提升林草覆盖率，具有净化空气、美化环境的作用。经计算，实施水土保持综合治理措施后，保土量 3.4 万 t，保水量 20.78 万 m3（见表 1），生态效益显著。表 1水土保持措施蓄水保土效益表4.2.3社会效益当地政府在以奖代补项目政策的指引下，通过建立组织领导机构、广泛开展社会宣传、制定出台优惠政策等一系列工作，以典型示范带动的方式，动员社会各界和广大群众积极参与水土流失治理，有效地撬动了社会民间资本投入。各项措施的实施后，项目区农业生产条件明显改善，土地利用结构进一步优化，土地利用率提高，项目区抵御自然灾害的能力增强，在推动农村社会文明进步、带动项目区贫困农民增收等方面发挥积极作用，有效促进当地社会持续健康发展。作者简介梁明霞（1980-）：女，工程师；主要从事水利工程建设方面的研究；E-mail：措施名称面积/hm2保土系数保土量/万 t保水系数保水量/万 m3机修梯田52.320.80.180.651.35水保林562.380.51.230.286.25封禁治理 1 509.170.31.990.2213.18合计2 123.873.4020.78（上接第 3 页）窑12窑