黄土丘陵沟壑区现代沟道农业及其可持续发展_黄云鑫.pdf

黄云鑫,刘彦随,刘正佳.黄土丘陵沟壑区现代沟道农业及其可持续发展 J.地理科学,2023,43(1):130-141.Huang Yunxin,Liu Yansui,Liu Zhengjia.Modern gullyagriculture and its sustainable development in the loess hilly and gully region.Scientia Geographica Sinica,2023,43(1):130-141.doi:10.13249/ki.sgs.2023.01.014黄土丘陵沟壑区现代沟道农业及其可持续发展黄云鑫1,2,3，刘彦随1,2,3，刘正佳1,2（1.中国科学院地理科学与资源研究所，北京 100101；2.中国科学院区域可持续发展分析与模拟重点实验室，北京 100101；3.中国科学院大学资源与环境学院，北京 100049）摘要摘要：现代沟道农业是黄土丘陵沟壑区人地耦合发展形成的一种新兴农业地域类型，其可持续发展对于区域农业高质量发展、“三生”空间优化和乡村振兴具有重大现实意义。从人地系统科学认知出发，对现代沟道农业的内涵、可持续发展方向、典型发展模式和保障体系进行了探讨，并进行了相关研究展望，为系统认识黄土丘陵沟壑区沟道农业模式，推进农业可持续发展提供了理论参考。主要结论：沟道农业是乡村地域系统的重要功能类型，具有多尺度、多层次的特点，其可持续发展应从微观、中观和宏观 3 个层面，协同解决土壤生态系统、农田生态系统和农业地域系统的可持续发展问题。保障粮食安全和生态安全，积极推进农业结构调整，发展多功能农业，通过“3C”模式，即农业自身内循环、农业外循环、基于农业多功能的农业大循环，实现生产结构优化、产业链条延伸和城乡功能互补。创新推广土地综合整治带动模式、农业结构调整带动模式、特色资源综合开发模式和土地流转规模生产模式，有助于农业提质增效和农业高质量发展。拓展地理学与其他学科的交叉研究，深化“理论实践”贯通式研究，探索建立涵盖技术研发与应用、人才培养、政策制度支撑等内容于一体的农业生产保障体系，全面提升沟道农业资源利用效率和综合生产效益，推动沟道农业现代化。关键词关键词：沟道农业；人地系统科学；农业地域类型；农业发展模式；农业地理工程；黄土丘陵沟壑区中图分类号中图分类号：K901文献标识码文献标识码：A文章编号文章编号：1000-0690(2023)01-0130-12 农业是国民经济和社会发展的重要基础，事关国计民生大计。黄土丘陵沟壑区是最为典型的黄土高原地貌类型，区域内梁峁交错，地形破碎，沟壑众多。长期以来，由于区域农业生产“广种薄收”，几乎所有坡面都被开垦为耕地1，导致区域植被破坏，加之特殊的地貌特点和气候条件，区域内水土流失严重、生态环境恶劣，农业发展也陷入越垦越穷的困境2。自 1999 年实施退耕还林（草）工程以来，黄土高原地区的生态建设持续推进，生态环境质量得到明显改善，实现了由黄到绿的历史性转变3。但由于大量的坡耕地退耕还林草，造成耕地数量减少，带来人地矛盾、人粮矛盾等新问题45。在此背景下，沟道类型在农业发展布局优化中的优势和地位日益显现，成为农业发展、生态建设政策调整和学术研究关注的热点。沟道农业发展与区域生态整治密不可分。早在 400 多年前，人们就开始在黄土高原开展筑坝淤地4。20 世纪 5060 年代，打坝淤地在区域得到推广，但受限于当时有限的技术和经济水平，工程设计不够合理、坝体规模较小，坝体遇暴雨易毁坏，效果有限4。6070 年代末，开展了沟坡联治，主要手段包括修建梯田和淤地坝。80 年代前后，开展了以修建梯田和淤地坝为主，兼以一定规模植树造林的小流域综合治理，取得了明显成效1,6。一定程度上，长期以来的打坝淤地活动为沟道农业的形成奠定了基础7。但在退耕还林（草）政策实施以后，区域泥沙流失量急剧减少，传统的打坝淤地模式已不再适宜新时期增加耕地的需求。在此背景下，收稿日期收稿日期：2021-06-28；修订日期修订日期：2021-10-12基金项目基金项目：国家自然科学基金重点项目（41931293）资助。Foundation:National Natural Science Foundation of China(41931293).作者简介作者简介：黄云鑫（1993），男，四川眉山人，博士研究生，主要研究方向为乡村发展与农业地理。E-mail:通讯作者通讯作者：刘彦随。E-mail: 第 43 卷第 1 期地理科学Vol.43 No.12023 年 01 月Scientia Geographica SinicaJan.,20232013 年延安启动实施了治沟造地土地整治重大工程，通过人工削坡填沟快速增加沟道耕地数量。同时，工程充分考虑了坡面防护、沟道安全及生产需要，极大地改善了项目区沟道的生产条件。当前，通过治沟造地已建设沟道坝地 50 万亩，未来造地规模可能将进一步扩大，为区域沟道农业的发展提供了新的机遇4,8。对于沟道农业的研究，此前多集中关注沟道坝地土壤质量、作物产量、灾害防控及农业生产的生态效应等方面9-12，较少从人地系统科学认知出发探讨沟道农业及其可持续发展。新时期，随着黄河流域高质量发展、生态文明建设、乡村振兴等重大战略的提出，农业的可持续发展不再仅仅是追求产量或土地生产力的最大化，而是在保障粮食安全的前提下，进一步追求发展与生态的平衡，实现乡村“三生”空间的优化和人地业的协调发展12。本文拟从人地系统科学认知的角度出发，阐释沟道农业及其可持续发展的内涵，并提出可供区域沟道农业可持续发展实践的典型模式和保障体系。1 沟道农业及其可持续发展的科学认知1.1沟道农业的科学认知和战略作用沟道农业的科学认知和战略作用沟道农业，顾名思义即存在于沟道中的农业，在空间上与坡地农业、梁峁农业、塬地农业相对应，是山区农业的一种空间分异类型。当前，随着区域一系列工程的实施，沟道的生产条件大为改善，具备了进行稳定农业生产的条件，并逐渐成为黄土丘陵沟壑区农业发展最具潜力的区域。作为一种新型的农业地域类型，正确认识沟道农业对于其可持续发展具有重要现实意义。从人地系统科学认知来看，沟道农业实质是人地关系地域系统的一种表现形式和组成部分13。人地关系理论认为，人地系统是一个复杂的、动态的巨系统，“人”可在遵循人地关系规律的前提下主动去利用和改变“地”，以使“地”更好地为人类服务14。农业系统作为一种半自然半人工的人地系统，人地相互作用尤为明显。在黄土丘陵沟壑区，人们的一系列活动不断地改变着区域的微观地貌、植被状态等自然条件，由此导致区域水、土、气、生、人等要素的重组，进而导致水土构型、土地利用结构、农业生产格局等不同层次结构的重构，最终使得区域人地系统功能得以重塑（图 1）。沟道农业即是区域人地关系变化过程中人居关系、居业关系、作土关系等综合作用的结果和体现。按农业发展过程中人地关系特征的差异，可将区域农业的转型过程大致划分为以下几个阶段：梁峁、坡面农业阶段。这个时期，沟道灾害频发、设施落后，难以形成稳定的沟道农业系统，人们选择垦荒发展坡面和梁峁农业，受限于落后的技术和生产条件，农业生产以“广种薄收”为主要特征，劳动强度较大。矛盾突显阶段。这个时期，过度毁林开荒导致生态环境严重破坏，土地肥力降低，农业生产陷入越垦越穷的困境；人们被迫推进生态环境治理，但又导致坡耕地数量的减少，人地矛盾突显。农业空间转型阶段。随着一系列生态工程的实施，区域生态逐渐好转，沟道具备了进行稳定农业生产的条件，农业生产空间逐步由梁、峁、坡向沟道转移，沟道农业形成。这一时期，作物单产的增加推动农业生产由“广种薄收”向“少种多收”转变；农业机械化程度大幅提高，劳动强度下降，适应了农村劳动力不足的现状；沟道“三生”空间得到优化，形成了“山上退耕保生态，山下造地惠民生”的新格局，“三生”功能进入良性协同发展阶段。农业全面转型阶段。在经济社会、技术条件快速变化的背景下，为适应新的发展需求，传统农业必须全面转型。在该阶段，沟道农业生产方式和功能转型是重点，新要素、新技术的投入是主要特征，强调生产综合效益，进一步重视农业生产和区域发展的关系。对于乡村地域系统，农业系统是一种重要的功能分异类型，承担着保障粮食安全、保育生态环境、支撑经济发展、维持社会稳定、传承农耕文明的重要功能15。乡村振兴战略明确指出要坚持农业农村优先发展，按照产业兴旺、生态宜居、乡风文明、治理有效、生活富裕的总要求，加快推进农业农村现代化。农业作为乡村地区的主要产业，是协调人地关系的重要抓手，既是乡村振兴的重要内容也是乡村振兴的实现途径。对于黄土丘陵沟壑区而言，沟道农业的转型发展不仅是保障区域粮食安全的重要举措，更是推动农业高质量发展、优化区域内“三生”空间布局、助力乡村全面振兴的重要战略路径。1 期黄云鑫等：黄土丘陵沟壑区现代沟道农业及其可持续发展131 1 亩=0.067 hm2.1.2沟道农业可持续发展沟道农业可持续发展对于可持续农业的认知因地区和发展阶段的不同而存在差异。发达国家更重视食物安全与营养，强调资源环境的保护；而发展中国家则更强调满足人口的食物需求16。对于农业的可持续性，有的学者强调环境的良性循环，而更多的学者认为除此以外，还需考虑社会、经济的可持续性17-18。FAO 对持续农业的定义认为，持续农业不仅要考虑资源、环境的可持续性，还要考虑技术和经济的可行性19。1991 年荷兰丹波国际农业与环境会议进一步明确了持续农业的目标，包括：增加粮食生产，稳定粮食供应，保障粮食安全；促进农村综合发展，开展多种经营，扩大农村劳动力的就业机会，增加农民收入；合理利用、保护与改善自然资源，创造良好的生态环境20。国内关于可持续农业模式的观点主要有“高投入、高产出、高效益”“高效益、高循环、低投入”“高技术、高效率、产业化”等19。就黄土丘陵沟壑区的情况来看，社会经济发展水平较低，生态环境脆弱，农业发展面临基础设施薄弱、水资源匮乏以及农业技术落后等诸多问题。“高投入”的发展道路需要雄厚的资金，高强度的要素投入也不可避免会加大对生态环境的损害，这显然不符合区域生态保育重地的定位，而“高技术”的道路在短时间内也难以实现。鉴于区域的现实情况，沟道农业持续发展必须从实际出发，因地制宜，以提高效率和增加效益为中心，以基础设施与科技投入为重点，以增强农业持续发展能力和发展农村经济为目标，最终实现人口、资源、生态与经济社会发展的协调共进和良性循环12,21。基于此，本文从农业地域系统多层次性和可调控性的特性出发，认为沟道农业的可持续发展应立足于 3 个层面：微观层面。应保证沟道农田自然生产力的可持续性和农田土壤生态系统的健康运行，通过构建合理的水、土、气、肥耦合关系，提高生产要素的利用效率，实现农业生产提质增效。中观层面。沟道农业价值的实现关键在于生产者的生产活动。在该过程中，田间管理是核心，生产者通过合理的田间管理，协调作土关系，实现经济效益和生态效益的最大化，从而实现农田生态系统的可持续。宏观层面。应着重关注农业生产结构和布局，优化“三生”空间，协调一二三产融合发展，重视农业发展与乡村转型之间的关系，促进农业地域系统的可持续发展。土地管理制度 人才保障制度 支农助农政策 土地综合整治带动 农业结构调整带动 特色资源综合开发 土地流转规模生产 丘陵沟壑区 水资源匮乏 生态脆弱 土壤绵厚 光照充足 毁林开荒 打坝淤地 坡改梯 退耕还林 治沟造地自然条件人类及其活动耦合作用本体系统主体系统沟道农业人地关系地域系统要素重组结构重构功能重塑空间尺度关系系统发展目标土体沟域/区域土壤生态系统土壤生态系统可持续农田生态系统农业地域系统农田生态系统可持续农业地域系统可持续田块技术支撑发展模式制度保障 旱作农业技术 作物优选技术 土壤改良技术 水肥管理技术区域可持续发展沟道农业可持续发展图 1 沟道农业及其可持续发展的内涵Fig.1 Connotation of gully agriculture and its sust