袁晓波,尚振艳,牛得草,傅 华
(草地农业生态系统国家重点实验室,兰州大学草地农业科技学院,甘肃 兰州 730020)
黄土高原生态退化与恢复
袁晓波,尚振艳,牛得草,傅 华
(草地农业生态系统国家重点实验室,兰州大学草地农业科技学院,甘肃 兰州 730020)
我国的黄土高原不仅是水土流失最为严重的地区,同时也是生态环境最脆弱的地区之一,严重地限制着该区域经济发展和人们生活水平的提高,因此,加大对黄土高原生态环境的恢复治理显得尤为重要。本文在详细分析黄土高原地形地貌、气候及土壤3个方面特殊性的基础上,综述了当前黄土高原退化现状以及造成其退化的原因,提出了生态恢复治理的综合措施,并对当前黄土高原生态恢复相关研究中所存在的问题提出了建议。
黄土高原;地域特殊性;退化现状;治理措施
在我国,黄土高原是生态环境破坏最严重的区域之一[1-3]。据考证[4-5],历史上该区环境优美,分布着大片森林和森林草原,古代中国,包括秦、汉等都曾在这里兴建国都,是中华民族和文化的摇篮之一。但人类在近两千多年来的滥伐滥垦、毁林开荒、轮荒耕种等不当行为,导致黄土高原的环境发生了翻天覆地的变化,使得气候变化异常、植被破坏严重、土壤侵蚀以及频发自然灾害等问题愈显突出[6-8],这些问题严重影响了社会经济和人民的安全生产。因此,恢复治理黄土高原生态环境显得极其重要。本文主要从黄土高原地域特殊性入手,包括对黄土高原地形地貌的特殊性、气候的特殊性以及土壤的特殊性3个方面进行探讨,对黄土高原当前退化现状进行总结,并对造成其退化原因进行剖析,提出相关生态恢复治理措施,最后针对黄土高原当前生态恢复的相关研究中所存在的问题和不足提出建议,以期为今后黄土高原生态环境的综合治理提供指导和借鉴。
1.1 黄土高原的地貌特征
第三纪以来的喜马拉雅造山运动是促使黄土高原形成的决定性因素[9]。由于印度板块向北移动与亚欧板块发生碰撞,使亚欧板块不断抬升,导致喜马拉雅山最终形成并逐渐升高。喜马拉雅山的不断升高不仅导致了青藏高原的形成,而且也引起了中国大陆地表形态发生了一系列变化,进而改变了大气热量和水分再分配,阻碍了印度洋暖湿气团向北移动,造成南北气候的差异,使得中国西北部地区逐渐形成大面积的戈壁与沙漠,成为黄土高原沙尘发源地。同时,青藏高原的隆起加强了西风气流的动力作用,使得中国西北片区的戈壁与沙漠的大量粉尘随风向东南方向飘移。但东南季风和众多山脉的阻碍,使其在黄河中下游一带大量沉积,形成了总面积约64万km2的黄土高原[10-13]。
太行山脉、吕梁山和六盘山将黄土高原分成3部分,分别是山西高原、陕甘高原和陇西高原[14]。黄土高原地貌类型复杂多样,土壤受到强烈侵蚀,地表千沟万壑。高原梁谷地貌差异显著。沟间地地貌类型主要包括塬、梁、峁等,其中,由流水侵蚀黄土堆积形成的塬,其基底大多处在开阔盆地中,由于黄土的持续堆积作用,黄土层较厚,导致其地表较为平坦。由于沟谷强烈侵蚀了塬面,从而致使破碎塬的形成,在大的地堑断陷谷地里,形成复式阶梯状断层。塬面表层的黄土台塬保存较为完整。梁顶部宽度较小,顶下有明显的坡折,在平面上多呈现出长条形。梁的横断面坡度变异较小,一般小于5°。峁主要由单一黄土丘构成,地表多呈椭圆或圆形,峁坡呈现凸形,坡度约 20°,面积为 0.25 km2左右。梁峁地貌由于水蚀作用,加上后期黄土覆盖作用形成丘陵地貌。沟谷地貌类型主要包括河流的干支河谷以及数量众多的大小沟谷。沟谷地貌包括细沟、浅沟、切沟、冲沟和河沟等类型,其中,发育在坡面上的侵蚀沟有细沟、浅沟和切沟。细沟是由于坡面水蚀作用最先形成的一种沟形;浅沟由于坡面较大的股流冲刷作用而形成的;坡面股流冲刷作用进一步增大时便形成切沟;冲沟是由坡面侵蚀沟进一步发展形成的。河沟是较大的侵蚀沟,沟底较平缓,沟谷横剖面呈梯形,河床曲折,多发育在下伏基岩面上,常有流水。
1.2 黄土高原土壤特征
黄土高原是在干旱半干旱环境中,由黄土风成堆积作用而形成,经过长距离的飘移和分选,其物质结构组成具有高度的均一性[15]。受西北风和东南季风的影响,其土层厚度分布大致由西北向东南方向逐渐递减,土层平均厚度为50~100 m。例如,甘肃境内土层厚度200~300 m,陕北土层厚度100~150 m,晋西土层厚度80~120 m,晋东南和豫西北土层厚度20~80 m。土壤类型丰富,主要包括黑垆土、黄绵土、漠土、灰钙土、棕钙土、栗钙土、风沙土、灰漠土等。黄土粒度以粒径0.005~0.05 mm的粉砂为主,所占比例约60%,其次为粒径>0.05 mm的细砂,占30%左右,而且黄土的粒径由西北向东南逐渐变细[16-17]。黄土中包含有60多种矿物质,其中易溶性化学成分含量较高,石英重量约占50%,长石约20%,碳酸钙约10%,从化学组成方面,SiO2约占50%,Al2O3约8%~15%,CaO约10%,以及Fe2O3、MgO、K2O、Na2O等[18]。
黄土结构多为“点、棱接触支架式多孔结构”[19],土质疏松且极易渗水。黄土中细粒物质如易溶性盐类、石膏等在干燥情况下易固结成聚积体,从而使黄土具有较强的强度,但遇水后随着矿物溶解与分散,土体又会迅速发生分散,因此,黄土的抗侵蚀能力很弱[20-21]。黄土的孔隙度一般在50%左右,尤其是大孔隙,当其受水浸润后,土体上部在自身重力和压力的作用下,极易发生塌陷。同时,大孔隙也为土体中水体和细粒物质迁移创造了通道,从而使黄土易发生潜蚀[22-24]。
1.3 气候特征
黄土高原位于由东南湿润季风气候带依次向西北内陆干旱气候带、暖温带落叶阔叶林、典型草原和荒漠草原过渡的交错带,其气候特征主要包含半干旱和半湿润两种气候类型。东南部地区属半湿润气候,年降水量在600 mm以上;中部广大黄土丘陵沟壑地区属于半湿润易旱气候,年降水量400~600 mm;西北部地区属半干旱气候,年降水量150~250 mm[25]。另外,整个地区强降雨主要集中于4-9月,降水季节分配明显,且北部较南部降水量季节性差异明显[26]。黄土高原地区≥10 ℃的年积温为2 300~4 500 ℃·d,无霜期120~250 d,日照时数1 900~3 200 h。研究表明,近百年来我国各地区气温明显升高,其中西北变暖的强度高于全国平均值,另外,陕北地区近50年的气象数据显示,黄土高原冬季气温增幅最大,增加约0.199 7 ℃;其次是春季,增加约0.157 3 ℃;且秋夏气温增加幅度不大。同时,春季降水量变化不大,其他季节均表现出下降趋势,但夏季下降幅度尤为突出,约1 118 mm,而冬季平均蒸发量增幅最大。降水量的减少和气温的上升,加剧了土壤干燥化程度,除此之外,人为因素的干扰等,导致黄土高原存在严重的水土流失风险[27-32]。根据最近30年来的研究显示,黄土高原的气候将会表现出更加温暖和干旱的趋势[33-35]。
2.1 退化现状
2.1.1 水土流失日益严重 黄土高原在自然因素(地质因素、地貌因素、降雨因素、地形因素及土壤因素等)和人为因素双重作用下水土流失现象极为严重(表1)。据2002年水利部水土保持监测中心黄土高原土壤侵蚀遥感分析资料和统计数据表明,该区域水土流失面积约45.5万km2,水力侵蚀、风力侵蚀和冻融侵蚀均很严重。其中,全区侵蚀模数大于1 000 t·km-2·a-1的轻度水土流失面积约占总面积的70.9%左右;侵蚀模数大于5 000 t·km-2·a-1的强度水蚀面积约占总面积的38.8%左右;侵蚀模数大于8 000 t·km-2·a-1的极强度水蚀面积约占总面积的64.1%左右;侵蚀模数大于15 000 t·km-2·a-1的剧烈水蚀面积约占总面积的89.0%左右;部分地区的侵蚀模数甚至超过30 000 t·km-2·a-1[37-38],黄土覆盖的流域面积和沟谷面积之比超过25%,最严重地区达56.7%[39]。风力侵蚀主要发生在黄河流域东北部地区,包括陕北、宁夏和内蒙古等地区,该区风力侵蚀比较严重,其中强度以上的风力侵蚀占总风力侵蚀面积的48.97%左右。冻融侵蚀主要发生于黄土高原西部山体的梁,由于该区地势偏高,致使气温下降,冻融侵蚀较为活跃[36]。据黄河水利委员会绥德水土保持试验站的研究表明,由于黄土高原长期遭受水力侵蚀和活跃的重力侵蚀,地面沟道侵蚀严重,在黄土丘陵沟壑区, 沟谷密度为2.5~7.5 km·km-2,地面分割度多表现在10°~55°[40]。而且黄土高原的年泥沙流失量也很巨大,其年均输入黄河的泥沙量达1.6×109t,使黄河水平均含沙量约为35 kg·m-3,是长江流域的29倍[41]、尼罗河流域的30 倍、密西西比河流域的 90 倍[42]。根据2006年黄河水利委员会通过产沙面积与产沙量的比较分析表明[43],采用0.1 mm的粗泥沙输沙模数1 400 t·km-2·a-1作为指标,得出黄河中游的粗泥沙来源区面积约为1.88×104km2,并且呈现“品”字形,年均输入黄河流域的粗泥沙量达1.52亿t,其中沟谷径流量占总径流量的比例较大,占59.3%~83.5%,泥沙量占总输沙量的57.9%~69.5%。据统计,黄河每年水土流失的量约为33.33万hm2耕地30 cm厚耕层土壤,流失土壤中的N、P、K含量约4.2×107t,约占1989年全国化肥使用量的177%[44],其中约有80%泥沙量源于甘肃和陕西两省[45]。根据专家的相关估计,在自然力的作用下,形成1 cm厚的土壤需要经过100~400 a的时间,因而水土流失又是一场生态灾难,它既是导致黄土高原经济落后、农业低产的主要因素,也是黄河下游频发水灾的根源所在[46-47]。
表1 2008年黄土高原区域水土流失状况[36]
2.1.2 荒漠化土地面积不断扩大 黄土高原是我国沙化严重地区之一,同时该区的沙地和沙漠区地处我国典型的农牧交错区,但是持续不断的过度放牧与农垦活动,使得植被遭到严重破坏,生境破碎,荒漠植被和裸地面积不断扩大[48],导致原来就很脆弱的生态系统进一步失去了平衡,土地荒漠化不断扩大[49],成为当地区域经济和环境可持续发展的重要限制因素[3]。黄土高原地区沙化土地主要分布在银川平原、宁卫平原、河套平原以及陕北和晋西北,涉及47个县(市、旗),这些区域主要包括鄂尔多斯市的东胜区、鄂托克旗、杭锦旗、巴彦淖尔市的磴口县、乌审旗、鄂托克前旗、达拉特旗等地区,其土壤沙化面积达11.8万km2,约占黄土高原总面积的18.4%,其中严重沙漠化面积3.57万km2,占沙漠化面积的27.7%[50]。目前,黄土高原土地荒漠化和沙化面积不断扩大,20世纪50-70年代扩大为1 560 km2,70-80年代约为2 100 km2,90年代则上升为约2 460 km2[51]。特别是黄土高原北部农牧区近几年来土地沙化扩展迅速,现今宁夏、陕西、山西等地的土地退化极为严重,并且扩展到长城以南10~70 km,陕北流沙距长城约70 km,并以每年0.1 km的速度向南扩张。仅宁夏全区共有荒漠化面积4 461.0万亩(约合297.4万hm2),其中沙化土地面积1 774.5万亩(约合118.3万hm2)[52]。按沙化程度分:轻度沙化面积1 078.5万亩(约合71.9万hm2),占沙化面积的60.8%;中度沙化面积285.0万亩(约合19万hm2),占沙化面积的16%;重度沙化面积202.5万亩(约合13.5万hm2),占沙化面积的11.5%;极重度沙化面积208.5万亩(约合13.9万hm2),占沙化面积的11.7%。贺振和贺俊平[53]对黄土高原2001-2009年间土地荒漠化动态监测果的结表明,黄土高原极重度荒漠化土地面积增加了16.53 km2,增长率为28.36%,尽管重度荒漠化和中度荒漠化土地面积均表现出不同程度的降低,但从荒漠化土地类型的结构转化来看,黄土高原的荒漠化程度仍然在持续增强。内蒙古鄂尔多斯市的乌审旗等地处于毛乌素沙地腹地,由于降水稀少,蒸发量大,沙尘暴频繁等,产生的危害也很严重。榆林市位于毛乌素沙地南端,约有沙化面积2.44万km2,有6座县城陷于沙漠之中,412个村庄由于受风沙的侵袭而被压埋;除此之外,100年间,持续的荒漠化已吞没农田、牧场约14万km2。据相关数据统计[54],大沙尘暴20世纪50年代约5次、60年代约8次、70年代约13次、80年代约14次、90年代则上升到23次,近几年沙尘暴更为严重,连续的沙尘暴严重影响了京津、华北以及华东大片地区。截止到2012年,鄂尔多斯市约有3.07×106hm2荒滩、荒沙和沙化土地需要恢复治理,土地沙化和荒漠化仍在持续增加[49]。
2.1.3 草地退化、沙化和盐化面积逐年增加 长久以来,黄土高原受干旱少雨等自然因素以及超载过牧等人为因素的影响,草原生态环境遭到了严重的破坏。据2008年监测,内蒙古黄土高原区内8个牧业旗(县)冷季总饲草储量229.89万t,适宜载畜量616.73万绵羊单位,而6月末牲畜实际存栏数已达1 195.14万绵羊单位,超载过牧现象极为严重。此外,部分地区地下水位比较高,也导致草地盐化面积逐年增加。目前,草地退化面积已达1 400万hm2,占该区域总面积的22%左右,且草地质量和功能逐渐降低[55]。根据青海省有关资料分析和遥感调查,青海黄土高原地区现有荒漠化土地140万km2,超过土地总面积的40%。目前,仍以每年9.67万km2的速度扩展,整个黄土高原的草地退化、沙化和盐化面积仍在逐年增加[28]。
2.2 退化原因
2.2.1 自然因素 地形因素:长期的水土侵蚀,塑造了黄土高原残塬、梁、峁和沟谷等多种特殊的地貌形态。黄土覆盖的流域面积和沟谷面积之比超过25%,最严重地区达56.7%[36]。由于决定径流冲刷能力的基本因素是地面坡度,且侵蚀量与坡度呈正相关关系,因此,黄土高原这种特殊地貌的存在,在一定程度上,又进一步加剧了该区域的水土流失。
土壤特性:黄土高原地表主要组成物质为黄土,其粒度成分主要是粉砂粒(0.005~0.05 mm),而粗粉砂在粉砂粒级中占较大优势,从而导致黄土土层具有明显的垂直节理性,呈现出遇水易分散,抗冲、抗蚀性能弱的独特性,沟道滑塌、崩塌、泻溜等混合侵蚀现象异常活跃。黄土的这种颗粒性、粉砂性、疏松性等特点是造成黄土高原水土流失的内在原因[12,19,23]。
降水因素:黄土高原地区年降水量少且暴雨集中,汛期降雨量占年降水量的比例大。这种暴雨历时短、强度大、突发性强的特点是造成严重水土流失和高含沙洪水的主要原因[5,8,16]。同时,由于黄土高原地区植被稀少,裸露较多,这也是造成黄土高原生态环境恶化的主要因素之一[29-40]。
地质作用:地质作用主要包括两方面,一是直接作用——地震;二是间接作用——地壳的抬升,这两种作用均导致了侵蚀基面发生变化。黄土土壤具有颗粒性、粉砂性、疏松性的理化特性,导致黄土高原容易受地震引起的滑塌和崩塌现象。地壳抬升容易引起地形能量变化,这是地质作用影响水土流失的主要方式[7,9]。
2.2.2 人为因素 除自然因素外,在历史时期下,农民为了获得足够的粮食,大面积地开垦森林,增加耕地面积,而被开垦的土地由于水土流失比较严重,土壤肥力大大下降,最终导致产量降低,农民便开始弃耕撂荒,再选择较好土地进行开垦。这种广种薄收与轮荒制度是造成黄土高原生态环境遭到破坏最为主要的根源[56]。众所周知,植被与土壤、气候和降水有着密切的联系,并且现在也作为研究全球气候变化的一个重要指标[57]。在黄土高原这种特殊的环境条件下,植被对当地环境起着不可替代的作用,而且黄土高原高海拔和中等海拔梯度的植被活力可以延长植被的生长季节[58-62],根据最近30多年黄土高原的植被繁衍和统计发现,黄土高原植被覆盖度经历着以下4个阶段:1)在1981-1989年,植被覆盖度表现出持续增加的现象;2)1990-1998年,植被覆盖度处于一个相对稳定阶段;3)1999-2000年,植被覆盖度迅速减少;4)2001-2009年植被覆盖度又显著增加(图1)[63]。而且整个阶段表现出显著地时空差异,在内蒙古和宁夏等生态保护区表现出显著增加,而在黄土高原的丘陵和沟谷表现出显著下降[56],导致这种现象交替出现主要与人为破坏和人为保护密切相关。
图1 2000-2009年黄土高原不同植被覆盖度等级面积变化Fig.1 Change in area of different level vegetation coverage of the Loess Plateau from 2000 to 2009
A,极高覆盖度Very high level coverage;B,高覆盖度High level coverage;C,中等覆盖度Medium level coverage;D,低覆盖度Low level coverage;E,极低覆盖度Very low level coverage.
人为因素可概括为以下几个方面,一是农民为了获得足够的粮食,乱砍滥伐,扩大耕地面积,使该地区大片森林遭到砍伐,导致森林面积大幅度减少,水土流失日益加剧;二是超载过牧行为严重增加了草地地表裸露度,降低了土壤抗缓冲能力,使其极易被冲蚀,造成水土流失;三是长期以来人们盲目毁林毁草垦荒,扩大耕种面积,导致土地生产力逐年下降,增加地表裸露面积,水土流失严重;四是过度的开发建设以及对生态环境保护的重要性和生态重建的难度认识不足,如加大开矿、修路、建厂以及其他工程建设的力度,工业生产过程中随意排放和丢弃“三废”,产生大量的弃土、弃渣,不仅增加了新的产沙来源,而且危害林草生长,成为水土流失问题日益严重的又一主要原因。此外,农业结构的不合理性,人口迅速增长和大规模的生产建设活动,进一步加重了水土流失和生态环境的恶化。
3.1 推进退耕还林还草工程,增强生态系统自我修复功能
虽然黄土高原生态环境遭到严重的破坏,但整体生态系统保留的比较完整,仍然具有较好的生态系统自我修复功能,只要停止或减少人为负向干扰的影响,整个生态系统就会发生正向演替,朝着更稳定的方向发展[64]。 因此,我们应在黄土高原地广人稀、还残存着一些天然植被的地区,加以人为的辅助措施,例如人工种草、封山育林、改良天然草地植被以及实行舍饲等一些生物措施,就能使退化的生态环境逐步恢复起来。退耕还林还草工程[65]是因地制宜封山、造林、种草和禁牧,从而达到“山青、水秀、村美、人富”。自从1999年在黄土高原实施退耕还林(草)工程以来,黄土高原的水土保持治理和生态环境建设取得了巨大成就。目前已有研究表明[66-71], 退耕还林还草工程具有改变土地利用结构,改善生态环境、促进经济发展等重要作用。高照良等[72]认为对于黄土高原地区应坚持实施退耕还林还草工程和恢复植被,禁止开荒种地。对于无法实施退耕的地区,可以进行适当的移民,从而减轻对土地的过度利用,防止生态环境进一步退化。同时政府部门应制定相关政策,禁止对荒山荒坡开垦利用,加强林草植被的保护。林草面积的大幅度增加不仅促进当地畜牧业的快速发展,而且也有利于提高广大农牧民投入到生态环境建设与保护中的积极性。
3.2 注重生态效益与生产效益相结合,合理配置农牧业资源
黄土高原大部分区域属于农牧交错区[73]。3 000多年来一直延续着“以牧为主、牧农结合”的生产经营方式[2]。但是自从明清以来,尤其是解放以后,国家力推“以粮为纲”的政策严重挤压畜牧业的发展,固定了黄土高原“以耕为主、以粮为纲、以牧为辅”的农业结构模式,使得草林资源急剧减少,饲料短缺,迫使当地农业模式由“以牧为主”转向“以耕为主”[74],结果导致当地畜牧业产值远远低于全国平均水平,这种模式最终也造成了严重的生态问题,严重阻碍了当地草原畜牧业的发展,贫困人口持续增多。因此,需要构建一种新型的农林草牧的耦合系统,统一生态效益与生产效益。目前也有许多学者对黄土高原地区农牧业发展存在问题进行了思考,刘维佳[42]认为该区应该置换农牧主辅关系,通过农林草灌耦合的方式,以宜草则草、宜灌则灌、宜林则林的思路进行草灌先行,逐步形成草灌林立体生态屏障的持续发展战略,并结合舍饲、半舍饲的畜牧业经营方式,形成以产业培育、政府扶持、项目投入和利益引导的“四轮驱动”的畜牧业发展格局。依托各地工程建设和大型企业的带动,把经济发展与生态环境治理结合在一起,实现生态与生产效益双赢的局面。
3.3 推进黄土高原地区生态旅游资源的开发
黄土高原地处我国西北部地区,生态环境非常脆弱,生产力水平低下,社会经济发展水平比较落后,但是由于独特的地貌特征,尤以其黄土分布广泛而闻名于世。历史发展表明,旅游业具有“投资少,见效快”的特点,而黄土高原生态旅游资源种类丰富,包括除海洋、岛屿等外的所有旅游资源,数量众多,种类齐全。李会琴[75]通过对黄土高原生态旅游开发的优势分析表明,我们应以国家近年实施的西部大开发和中部崛起等战略为支撑,充分利用劳动力优势,发挥黄土高原生态旅游资源优势,大力发展当地生态旅游产业。生态旅游资源的开发不仅对当地水土流失、增加植被覆盖度等有利,而且也大大带动当地经济的发展。
3.4 加大黄土高原的水利工程的发展,推进高标准农田建设
黄土高原属于干旱半干旱半湿润的气候类型,其降水量比较低,而且降水在区内分布很不均匀,因而应加强旱区水利工程建设[76],有效利用水资源。实践证明,在黄土高原地区开展淤地坝建设是治理当地水土流失的重要水利工程措施。开展淤地坝建设,尤其是小流域淤地坝的建设,不仅促进当地经济发展,而且具有改善生态环境和提高退耕还林成果等重大作用[77]。同时,在农田耕作种植中,充分利用弃耕地,按照“统一规划,合理布局,配套建设,适当超前”的原则,大力推进高标准现代农田建设,在不能稳产和高产的坡耕地,大力发展水浇地和搞好“四田”建设,其不仅能够减少水土流失,而且有利于提高土壤肥力[72]。
3.5 科学进行小流域综合治理,推进生态改善与经济发展
小流域综合治理始于20世纪80年代,其主要核心是以小流域为单元,统一规划山水田林路,并有效结合工程措施、生物措施和耕作措施,兼顾经济效益、社会效益和生态效益,把修建基本农田和发展林果业为突破口作为基本思路。这条水土治理措施的成功经验出自于黄土高原[36]。刘彩霞[78]和张喜荣等[79]认为做好小流域综合治理,必须做到:以降低江河水患压力为起点,全面加强生态环境建设;兼顾自然规律和经济规律,推进小流域综合治理;统筹安排不同治理措施,由点及面逐步治理,降低水土流失,造福人民。党维勤[80]以循环经济为起点,提出了黄土高原小流域综合治理措施配置模式,主要包括淤地坝坝系建设、山坡地梯田工程建设、经济林建设、水地建设、生态旅游建设、封禁治理舍饲养畜等小流域综合治理模式。
针对当前对黄土高原生态环境恢复的理论研究与治理实践中的相关问题,建议今后应在以下几方面入手:
1)在半干旱的黄土高原,降水是支撑当地农牧业发展和植被生长的主要途径,而当地降水不仅量少而且波动性大,农业得不到充足的水源导致产量降低,开垦面积增加,植被破坏严重,生态系统退化和粮食产量降低,农业发展受到限制。人民为了生存又不得不开垦土地,从而形成严重的恶性循环。所以,农民的利益是当地土地资源利用的关键驱动力。因此,在以后的生态系统治理和恢复研究中,应以农民利益为主,以生态恢复和补助机制为辅,发展集约化生产道路。
2)利用分布式水文模型有效结构和较为成熟的“3S”遥感技术,探究地形地貌、气候、土壤等因素对下垫面空间变异性与非均匀的影响,把遥感监控技术与生态系统模型量化相结合,评估当地生态系统的固碳潜力以及C、N、P的化学计量特征,从而为预测未来黄土高原动态趋势变化提供相关依据。
3)在进行人工植被种植时,应结合当地的立地条件,因地制宜地合理密植,可以在中、高海拔地区适当种植适合当地的植被,从而延长整个黄土高原植被的生长季时间,以及进行集雨补灌等措施,发展可持续的集水型生态农业,合理改善景观配置模式,逐步改善植被蓄水能力,在密植过程中,要遵循自然规律,防止土壤干层的出现。
4)尽管当前黄土高原水肥热条件得到了大大的改善,但由于水热资源的重新分配,导致土壤有机质含量降低,土壤微生物群落结构发生变化,因此,在进行深入研究的同时,提高农田生态系统管理的科学合理性,从而缓解由水热条件的重新分配带来的土壤退化问题,这样既能提高土壤生产力,又能提高新技术的经济价值。
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(责任编辑 武艳培)
Advances in ecological degeneration and restoration of Loess Plateau
YUAN Xiao-bo, SHANG Zhen-yan, NIU De-cao, FU Hua
(State Key Laboratory of Grassland Agro-ecosystems, College of Pastoral Agriculture Science and Technology, Lanzhou University, Lanzhou 730020, China)
The Loess Plateau is the one of the most vulnerable areas of ecological environment, mainly characteried by serious soil erosion in China, which restrict the economic development of the region and the improvement of living standard. Therefore, it is very important to govern the ecological environment of Loess Plateau. This paper mainly analyzes and discusses three aspects of Loess Plateau, which include the particularity of geomorphology, topography, climate and soil. Simultaneously, we summarize the relevant measures of ecological restoration combining the current status of Loess Plateau deterioration and analyzing the reasons which result in the deterioration. Finally, we present some suggestions for the problems which mainly relate to the ecological restoration of Loess Plateau in recently relevant researches so as to provide some guidances for ecological environment comprehensive management of the Loess Plateau in future.
Loess Plateau; particularity of location; situation of deterioration; control measures
NIU De-cao E-mail:xiaocao0373@163.com
10.11829j.issn.1001-0629.2014-0156
2014-04-02 接受日期:2015-01-12
长江学者和创新团队发展计划(IRT13019);国家自然科学基金(31201837);兰州大学中央高校基本科研业务费专项资金资助(lzujbky-2014-78);高等学校博士学科点转向科研基金(20120211110029);兰州大学“本科教学工程”国家级大学生创新创业训练计划
袁晓波(1990-),男,安徽六安人,在读硕士生,研究方向为草地生态学。E-mail:13669321812@163.com
牛得草(1981-),男,河南林州人,副教授,博士,研究方向为生态化学计量学和植物功能生态学。E-mail:xiaocao0373@163.com
S154.4;X171
A
1001-0629(2015)03-0363-09
袁晓波,尚振艳,牛得草,傅华.黄土高原生态退化与恢复[J].草业科学,2015,32(3):363-371.
YUAN Xiao-bo,SHANG Zhen-yan,NIU De-cao,FU Hua.Advances in ecological degeneration and restoration of Loess Plateau[J].Pratacultural Science,2015,32(3):363-371.