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。因黄河泥沙的90%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，表现出四大特征：（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。     

关于黄土高原空间范围的讨论

长期以来,黄土高原的空间范围缺乏明确的定论。争论的焦点反映出不同学者对自然地理现象空间分布过渡性的认识和处理的差异。本文从黄土、黄土分布区、黄土高原及其毗邻的黄土分布区、黄土高原、典型黄土地貌区等几个不同层次的概念出发,探讨了划分黄土高原的客观标准,并根据野外考察和航卫片判读确定了黄土高原的空间范围。     

改善黄土高原环境重在搞好水土保持

本文针对黄土高原脆弱的自然和社会环境现状，分析了水土流失是造成生态环境恶化，农业生产水平低，群众生活贫困的根源，论述了世界银行贷款项目黄土高原水土保持的实施是治理水土流失，改善生态环境，为群众脱贫致富，振兴本区经济的根本出路。     

黄土高原农业地域资源优势利用与产业化探讨

从黄土高原农业生产实际出发，分析了本区农业地域资源优势，进而对地域资源优势的开发利用及产业化问题进行了探讨，得出如下结论：①黄土高原丘陵山地及沟壑区甚少现代环境污染，生产环境洁净，发挥这一地域资源优势，组建绿色食品农业基地，应是本区农民脱贫致富的良好抉择；②紫花苜蓿在黄土高原旱区具有广泛的生态适应性和稳定的生产力，又是高蛋白优质饲草，以扩大苜蓿种植面积为突破口，组建苜蓿草业基地，是发展本区效益型农业的基础。     

沙棘改善黄土高原生态环境的功能与效益

黄土高原地区严重的水土流失、脆弱的生态环境，是该地区可持续发展的主要制约因素之一。沙棘适应性强、生长快，４～５年即可形成良好的灌木－草本群落，具防风固沙，改良土壤，调节小气候，增加生物多样性，恢复重建稳定生态系统的生态功能，并具较高的生态、经济和社会效益。为加速治理黄土高原、改善黄土高原生态环境和水土流失区群众脱盆致富开辟一条新路。     

黄土高原资源与环境遥感调查简介

国家七五科技攻关项目国土资源研究的重点是黄土高原。查清资源是对区域整治和开发作出正确决策的基础。应用遥感技术清查资源在黄土高原的综合治理开发中起着重要作用。根据国家计划“区域综合治理试验”项目“黄土高原综合治理”(75-04-03)中规定,“采用卫星、飞机遥感和地面调查相结合,查清黄土高原水土流失和农林牧资源现状,     

黄土高原沟道治理：几百年来与洪水和泥沙的斗争

黄土高原千沟万壑,沟道密集,长度大于500 m的沟道有666700多条。正是这些纵横交错的沟道,把黄土高原切割得支离破碎。在新中国成立前,黄土高原沟道治理的历史实际上是当地老百姓与洪水泥沙作斗争的苦难史。新中国成立后,为保障黄河的安澜,黄土高原水土流失治理纳入到国家议事日程,其中“治沟”一直是重头戏。在黄土高原沟道治理中,淤地坝起到了关键的作用。经过70年的努力,淤地坝建设不断总结经验,提高工程质量,扩大建设规模,为控制黄河泥沙做出了巨大的贡献。近年来,黄土高原沟道治理出现了新的模式——治沟造地工程。实际上,治沟造地是淤地坝建设的继承与发展,包括坝系建设、旧坝修复、盐碱地改造、荒沟闲置土地开发利用、生态建设等多个方面,是一种综合的沟道治理体系。当前,在黄河流域生态保护和高质量发展国家战略的驱动下,黄土高原沟道治理已不仅仅是一个科学技术问题,而是一个需要融合自然科学和经济社会科学的综合性发展问题。因此,未来黄土高原沟道治理,不仅需要与洪水和泥沙的斗争,还需要与贫穷和落后作斗争,将沟道治理与经济社会发展相结合,提高黄土高原农村地区的经济社会发展水平。     

黄土高原森林植被对陆地水循环影响的研究

论文从土壤水文学科视角来研究和分析黄土高原森林水文作用的两个重大问题，即对总径流量和对地下水转化的影响。联系黄土高原与水循环有关的生态属性，系统阐述了林地土壤下伏干层的发现、分布、水文性质及其生物学成因。重点分析了干层因其巨大水分亏缺量阻隔重力水下渗，阻止降水垂直入渗补给地下水的作用。指出森林因其显著拦蓄径流作用，蓄积水分又难以转化为地下水，因而具有减少林地出境总径流量的作用。     

1960—2017年黄土高原极端降水的时空演化及其对环流变化的响应

基于1960—2017年黄土高原47个气象站逐日降水量数据,对黄土高原极端降水量、极端降水日数和极端降水强度的时空演化特征进行了分析。结果显示：（1）黄土高原极端降水时空分布存在明显异质性。极端降水事件在全年发生频率不高（13.2%—46.1%）,但对年降水量贡献突出（50.4%—91.4%）。（2）1960—2017年黄土高原极端降水量和降水日数出现下降,但极端降水强度上升。在黄土高原干旱化的同时,极端降水在全年降水中的占比有升高趋势。作为黄土高原土壤侵蚀的主要驱动力,愈发增强的极端降水将会给该地区水土保持和地质灾害防治工作带来严峻挑战。（3）极端降水特征EOF分解第一模态反映了黄土高原极端降水的一致性变化,其空间分布特征可能受到了当地水汽条件及大气层结稳定度等大气动力效应的影响。第二模态反映了黄土高原极端降水的差异性变化,极端降水量和极端降水日数均大致以临夏—太原一线呈反相位变化,这种分布模式可能和地形因素密切相关。（4）黄土高原极端降水特征的年际变化受厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）活动的显著影响,厄尔尼诺年极端降水量偏低、日数偏少,拉尼娜年反之。     

黄土高原生态环境的恶化及其对策

由于种种原因,黄土高原生态环境脆弱现象日益扩张,水土流失、沙漠化、干旱、沙尘暴等灾害频繁发生,生态环境的可持续性引起了科技工作者的关注。利用历史资料,从黄土高原2000a左右的自然灾害发生频率、森林植被的严重破坏、土壤侵蚀的不断加剧、人口的无限制增长以及近几十年来黄河的频繁断流等几个方面出发,说明了黄土高原生态环境在这些重要因素的影响下,表现出明显的不可持续性发展,并提出了相应的防治对策,包括加强人口控制、加快植被的恢复与重建、节约利用水资源以及提高利用效率等。该研究的目的并非消极悲观,而是正确认识黄土高原生态环境的演变历史,树立国民的环境忧患意识和可持续发展的思想,为实现黄土高原的生态安全和持续发展提供科学依据。     

黄土高原沟道农业系统与优化模式

黄土高原沟道农业是现代人地关系耦合发展的一种新兴农业地域类型，其可持续发展对于区域农业提质增效、乡村振兴和黄河流域高质量发展具有重大现实意义。本文基于人地系统科学原理阐述了沟道农业的概念内涵、科学认知、优化模式及其保障政策。结果表明：（1）沟道农业可持续性应遵从“要素—系统”到“结构—功能”，注重“沟坡水土保持、流域生态建设与区域乡村振兴”的多目标有机结合。同时，处理好宏观与微观效益的关系以及不同尺度的沟道水土构型、农田景观、农业系统的层次体系，深化贯通式研究，全面揭示沟道农业发展演变过程及其微观作用机理。（2）总结了沟道农业优化模式，搭建了不同模式的框架图，建议完善相关的技术与制度保障体系，以支撑实现区域乡村振兴和黄河流域高质量发展目标。（3）新时期黄土高原现代沟道农业高质量发展应立足于人地系统科学前沿，全面构建现代沟道农业系统理论与方法，深入探究优化沟道农业生产方式和创新经营管理模式的新途径。（4）基于要素流、产业链、流通网，面向SDGs目标和乡村振兴、粮食与生态安全，深入探究不同尺度沟道农业状态评估与情景模拟，服务支撑区域现代化建设决策。黄土高原沟道农业系统特征与优化模式研究，是推动农业地理学研究理论与方法创新，进而为黄土高原农业高质量发展提供科学依据的重要途径。     

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

黄土高原实施退耕还林还草工程20余年,区域生态环境发生巨大变化,过度植被恢复产生的负效应也逐步显现,有关黄土高原高强度植被恢复的可持续性问题引起讨论。当前,黄土高原植被恢复已进入一个节点性时期,但植被重建的终极目标并不十分明确。未来50—100 a,黄土高原退耕还林还草工程的环境效应与可持续性如何,目前缺乏前瞻性的科学认识。鉴于这一问题,本文对黄土高原近20 a大规模植被恢复和重建产生的生态、水文、侵蚀和气候效应进行了回顾,并对在甘肃庆阳南小河沟长期退耕还林和还草小流域持续开展近10 a的观测研究成果进行了总结分析,探讨长期自然和人为植被恢复背景下小流域的生态水文效应,最后从小流域视角对黄土高原退耕还林还草的可持续性进行了探讨。针对当前黄土高原退耕还林还草工程取得的成绩和面临的挑战,提出了退耕还林还草的两阶段论。第一阶段为退耕还林还草实施至今20 a,主要目标是增绿、控蚀、减泥沙,目前这一目标已基本实现;第二阶段为未来20—30 a,目标是稳绿、增水、促发展,当前工作的重点是需要针对第二阶段的目标开展规划和研究工作,提高黄土高原生态质量的持久性和区域人地关系的协调。     

GIS支持下的黄土高原土壤景观生态信息系统研究

地理信息系统具有对空间数据的存贮和管理能力,还提供强大的空间分析手段,满足了土壤景观生态研究往往要分析大量的庞杂的空间信息的要求。本文利用地理信息系统技术在黄土高原土壤景观生态学研究中开展了土壤景观生态信息系统方面的应用研究,并建立了《黄土高原土壤景观生态信息系统》,分析了黄土高原土壤景观生态信息系统的技术特征,并对建立黄土高原土壤景观生态信息系统的一些问题进行了探讨,为黄土高原土壤景观生态学研究提供科学依据。     

甘肃黄土高原气候植被类型初探

甘肃黄土高原位于我国黄土高原的西部,它西起乌鞘岭,东抵子午岭,南至太子山、西秦岭和甘陕省界,北止甘宁省界,包括临夏州、平凉和庆阳两地区、兰州和白银两市的全部,以及定西和天水两地市的绝大部分,面积约11万km²,占甘肃面积的24％左右。陇山以西部分称之为陇西黄土高原,呈丘陵、沟壑地貌,大部分海拔高度在1200—2500m;陇山以东部分叫做陇东黄土高原,塬面较完整,多呈塬、沟地貌,大部分海拔为1200—1800m。 多年以来,在对甘肃黄土高原历史时期的自然植被和治理等问题上,存在着很大的意见分歧。一种观点认为,这里历史时期曾是森林广布、水草丰美的地方,完全是人类不合     

1961—2014年黄土高原气温和降水变化趋势

利用黄土高原地区52个气象站1961—2014年月气温和月降水资料,采用线性趋势法、累积距平法、Mann-Kendall法和Morlet小波分析等方法,对近54年来黄土高原气候变化和突变现象进行了分析。结果表明:1961—2014年黄土高原年平均气温呈上升趋势,线性趋势为0.31℃?10a~(-1)(P0.01),在1991年前后发生了由低温到高温的突变。四季均温均呈增加趋势,其中冬季增速最大,达0.44℃?10a~(-1)。气温年代际变化呈现明显的变暖趋势,1991年以后变暖加速,其中冬季均温增速最大。年均气温增速较大的地区位于黄土高原北部地区,黄土高原南部地区气温增速较小,变暖速率的空间分布随纬度升高而变大。1961—2014年黄土高原年降水量变化不明显,整体呈波动式下降,线性趋势为-7.51 mm?10a~(-1)(P0.05);其中1961—1970年属于降水偏多的年代,而1991—2000年属于降水偏少的年代。季节降水量呈现不同变化趋势和强度,其中秋季、夏季和春季降水量呈减少趋势,秋季降水减少速率最大,为-3.56 mm?10a~(-1);而冬季呈弱增加趋势,为0.43 mm?10a~(-1)。年降水量减少速率最大的地区位于黄土高原东南部,而黄土高原西北部降水变化不明显。Morlet小波分析结果表明,黄土高原年平均气温存在4 a和7~9 a变化周期,黄土高原年降水量存在5~7 a和12~14 a变化周期。通过以上分析,近54年黄土高原气候总体呈现暖干化趋势。     

人类活动对黄土高原生态环境及现代气候变化的影响

本文简要阐明人类活动对黄土高原生态环境和现代气候变化的影响。重点分析了黄土高原69个气象台站40年来(1951-1969年)气温、降水变化趋势。结果表明:黄土高原的平均气温从50年代以来不断升高,降水持续减少。升温幅度较大的地区多在干旱区的新兴大、中工业城市。并找出了人口增减对气温影响的关系。     

黄土高原植被数量区划研究

采用GIS技术与数量生态分析技术(TWINSPAN)相结合的方法,对黄土高原植被进行数量区划。植被数量区划的结果表明:黄土高原可划分为4个植被区,包括5个植被亚区,与黄土高原植被DCA、CCA、DCCA排序的结果相吻合。     

黄土高原自然资源和生态环境的人口压力及其缓解途径的探讨

本文主要讨论了三个问题。第一,黄土高原自然资源和生态环境受到破坏,其主要原因是人口压力;第二,治理和开发都非常必要并有一定效果,但是很难在几十年内彻底解决黄土高原的人口压力问题;第三,应该考虑黄土高原的人口向沿海及长江走廊经济开发区流动以缓解人口压力。     

黄土高原东部大气降尘量的空间和季节变化

2012年,黄土高原东部未发生明显沙尘事件,降尘主要表现为常态化的非尘暴降尘.对2012年该区18个站点降尘量监测结果表明,研究区年均降尘量为89.27t/(km2×a),春季、夏季、秋季和冬季分别占全年的53.69%、22.45%、8.44%和15.42%;降尘量季节变化主要受风速影响,但高的降水量和NDVI指数也可以减少降尘量;在现代气候背景下,研究区各季节非尘暴降尘均主要为地方性粉尘,春、冬季降尘中远源粉尘含量相对较高,总体来说,黄土高原东部已很少接收西北干旱区的远源粉尘;与地质时期风尘通量相比,黄土高原现代降尘量表明现代气候可能处于间冰期较为暖湿的时期,并且倒数第2次冰期和末次冰期的整体气候环境可能类似于黄土高原西部现代3、4月份的气候,而倒数第2次间冰期和末次间冰期则类似于黄土高原东部现代5、6月份的气候.     

黄土高原土壤水资源与植树造林

论文在对黄土高原土壤水分资源的赋存条件和土壤水分循环与平衡分析基础上，讨论了人工林系统的土壤水文效应、土壤干燥化──土壤干层的形成与植树造林问题。