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亚博yabo888vip手机版郭忠升:水土保持高质量可持续发展

时间:2021-03-15 21:20

  新构造运动是第三纪以来发生的地壳构造变动,表现为垂直升降运动和水平运动。受强烈新构造运动形成的多山地形特点和不稳定的季风降水等诸多自然背景因素,以及我国悠久的农业开发历史、人口众多等诸多人文因素的共同影响下,导致我国成为世界上水土流失最严重的国家,特别是黄土高原地区,水土保持克不容缓。

  水土资源是宝贵的自然资源,人类社会可持续发展的基础。水土流失影响水土资源和土地生产力再分配,独特风景区建设,国家粮食和生态安全体系建设,关乎人民群众生命财产安全和生活水平提高。高效可持续利用水土资源是创造更多物质财富和精神财富的基础,满足人民日益增长的美好生活对水土保持高质量发展需要的重要保障。

  百余年来,在广大水土保持工作者不懈努力下,中国的水土保持工作取得了重大进展,具体表现在区分了水土保持植被覆盖度和覆盖率概念(郭忠升,1996),提出了水土保持林(或植被)、防风固沙林和水源涵养林成林标准和及其适宜建造规模,防风固沙林有效覆盖率,水源涵养林有效覆盖率和水土保持林有效覆盖率(郭忠升,1996,1998,2000);创立了土壤水资源利用限度和土壤水分植被承载力理论(郭忠升,2014)。在水土流失区建立了大面积水土保持植被,兴修了大量水库,在黄河长江等大江大河河流沿岸建立大坝或大堤等水土保持工程措施;在实现降水就地入渗拦蓄、减少地表径流与泥沙,改善水质,亚博yabo888vip手机版建立粮食安全、生态安全和幸福河湖,促进区域经济发展方面取得了重大进展。但是也存在理论研究相对滞后,例如土壤允许流失量,清水划分标准,土壤侵蚀评价指标,水土保持措施空间优化配置系数等,以致出现水土保持工程措施和植被措施建造标准低,水土保持措施空间配置不合理,水土保持工作重视前期规划和数量而轻视后期质量管理,导致水土保持效能低。在遇到干旱、森林大火、飓风和山洪等事件,就会引发大面积水土保持植被衰败、垮坝垮堤等偶发事件的发生,出现严重水土流失毁坏农田、村庄,道路和车辆,影响交通、粮食安全和生态安全,给国家和社会造成了巨大损失,出现了水土保持工作难以满足公众对美好生活向往对高质量水土保持工作要求,影响了乡村振兴和美丽中国建设。为了克服这些困难,推动新时期水土保持发展,就必须加强水土保持理论(Guo,2020)研究,以水土保持新理论为指导,促进水土保持高质量可持续发展。为了更好理解水土保持新理论,作者从以下几方面对水土保持新理论进行论述。

  水土流失(Soil and Water Loss)作为专门术语起源于中国。水土流失是一种自然现象。在20世纪初,水土流失就应用于西北黄土高原。形成水土流失的外力称水土流失营力,包括水、风和温度(冻融)等。侵蚀很早就用于地学方面,多用于表达外营力夷平作用的形成。土壤侵蚀最早出现在1909年.柯兹门克(Kozmenko)的著作中,以后被广泛运用,20世纪30年代传入中国。土壤侵蚀是指在陆地表面,在水力、风力、冻融和重力等外力作用下土壤及其母质、以及地面组成物质被破坏、剥离、转运和沉积的全部过程(关君蔚,2006)。流水产生的动力为水力,风力是指风吹到物体上所表现出的力量。温度是物体分子运动平均动能的标志,是分子热运动的集体表现。

  目前人们对水土流失认识不统一。有人认为水土流失是指“在外营力作用下,水土资源和土地生产力的破坏和损失过程,包括土地表层侵蚀和水土损失;多数人认为水土流失等同于土壤侵蚀即土壤被水力冲刷、风力吹蚀或重力侵蚀,使土壤发生分散、搬运和堆积过程。为了促进新时期水土保持高质量发展,首先应统一对水土流失认识。作者认为,水土流失就是水土资源转移过程,它包括广义水土流失和狭义水土流失。广义水土流失是指在一定时期和空间,在外力作用下水土资源发生转移,引发土地生产力和生态环境发生变化的过程。狭义水土流失等同于土壤侵蚀(Guo,2020)。

  土壤肥力是土壤支持植物生产的能力(Chen,2020)。严重的水土流失造成水土流失区肥沃表层土壤变薄,耕地面积减少,导致土壤肥力下降、作物产量降低(Wolka等,2019),加剧人地矛盾等灾难性后果。随着水土流失发展,在水土流失区容易形成大量开垦坡地,实行广种薄收,形成“越穷越垦、越垦越穷”的恶性循环,进而造成生态环境不断恶化,制约了经济社会高质量发展,加剧了贫困(朱显馍,2003)。

  山洪、山体滑坡和泥石流等严重水土流失淤积河道、湖泊、水库:例如,浙江省虽然水土流失较轻,可是省内有8条水系的河床普遍增高了0.1—0.2米,内河航行里程当前比60年代减少了1000公里。2019年4月24-26日,云南多发泥石流冲毁道路水土流失冲毁道路,淤积河道、湖泊、水库,村庄和农田。由于河床淤沙太多,黄河中游河床抬升。

  水土流失加速面源污染。目前,中国江、河湖的水库污染严重。水土流失则是水污染的一个重要原因。当发生暴雨时,强大的地表径流将地表堆积的垃圾冲击到农田,大江大河中,严重影响河流水质和粮食安全。

  随着经济社会发展,人们出行和社交活动日益频繁,对生命安全、健康要求越来愈高,而台风、雾霾、扬尘天气、沙尘暴和山体滑坡等影响航班和公路交通,严重影响人们快速出行和社会活动。

  土壤和岩石经过水力、风力和冻融等多种外营力的共同作用,形成诸多神奇、美妙的自然景观。比如位于克什克腾旗东北部的克什克腾石阵景区,位于榆林的丹霞自然景区以及位于秦岭山中柞水溶洞等。柞水溶洞是地下水长期溶蚀的结果,石灰岩里碳酸钙在H2O和CO2作用下形成微溶碳酸氢钙。由于石灰岩层各部分含石灰质量不同,侵蚀程度不同,就逐渐被溶解分割成互不相依、千姿百态、陡峭秀丽的山峰和奇异景观的溶洞,促进生态旅游和当地经济发展。同样是壶口瀑布,目前壶口瀑布周围已成为旅游热点地区。

  大量泥沙在河口地区淤积,形成淤积平原,扩大陆地面积。例如,在长江流域出海口,形成了崇明岛。开始这里不过是一块小沙丘而已,随着泥沙冲击、沉淀,沙丘面积逐渐扩大扩大,行成了一个岛屿,逐渐有渔民在这里安居。黄河水每年携带大量泥沙穿峡谷,跨平原,滚滚东流,在入海口向外填海造陆,使黄河三角洲的陆地边缘持续外延。因此应该全面充分认识水土流失后果,全方位开展水土保持工作。水土保持工作者要开阔眼界、扬长避短,满足经济社会快速发展要求,特别是要加强台风、大风和暴雨等引起的雾霾、扬尘天气、沙尘暴和山体滑坡等影响面大,危害严重的水土流失现象的预测、预报和防治工作。

  3.1水土保持概念在《中国水利百科全书・水土保持分册》中指出:水土保持是防治水土流失,保护、改良与合理利用水土资源,维护和提高土地生产力,以利于充分发挥水土资源的生态效益、经济效益和社会效益,建立良好生态环境的事业。这个定义是不能满足目前水土保持需要的。因此水土保持应该改进为,水土保持就是采用一些方法或措施减少水土流失,使土壤流失量降低到土壤允许流失量(Guo,2020)。水土保持不仅提高水土流失区的土地生产力(王青兰等,2008);同时还要高效利用水土流失过程中的水土资源,发展经济,满足人民日益提高的高质量发展要求(Guo,2020)。例如在黄土高原水土保持综合治理中,早就有“引洪淤地”“拉沙造田”“治河造地”“洪水泥沙资源化”等措施,增加引黄灌溉区面积,实行节水灌溉,提高干旱半干旱地区果树和农田面积产量和效益,提高森林草地盖度和覆盖率,如库布其治沙等,减少黄河下游淤积;又如在沙坡头景区和壶口瀑布利用河川径流开展生态旅游。确保生态系统安全,提高生态系统的生态、经济和社会效益。水土保持就是要以合理方式利用水土资源,为经济社会高质量发展提供优质产品和服务,为实现粮食安全、生态安全和可持续发展提供保障。

  水土保持措施能有效地保持水土(Zhao等,2019)。水土保持措施不仅包括水土保持工程、水土保持耕作和水土保持生物措施,而且还应该包括高科技措施,如建风力发电厂降低到达近表风力动能,和土壤蒸发,如贺兰山风力发电厂,降低到达近表风力动能和土壤蒸发;在鱼塘上或戈壁滩建太阳能发电厂,如磴口光伏治沙,太阳能电池板能吸收利用光能,减少地表热能的巨变对稳定表层土壤结构的破坏,促进板下植被生长;采用人工降雨等,清洗沙尘暴发生时大气中的土粒和气溶胶粒子浓度。在恢复植被时,在无人区可以采用自然力恢复植被;但是在有人居住地区,应该采用人为干涉恢复植被,以植被承载力为指导,进行森林草地可持续管理,以利于获取更多更好的水土保持植被生态系统提供产品和服务,满足人类日益增加的生产生活需要。

  多年来,在广大水土保持工作者不懈努力下,中国的水土保持工作取得了重大进展,在水土流失区建立了大面积水土保持植被,兴修了大量水库;在黄河长江等水土流失区河流沿岸建立大坝或大堤等水土保持工程措施,在实现全部降水就地入渗拦蓄、减少地表径流与泥沙,将土壤流失量控制在允许流失量以下;改善水质,促进区域经济发展方面取得了重大进展。但是由于水土保持理论研究滞后,导致水土保持措施的建造标准低,不健全,水土保持措施空间配置不合理,出现了水土保持工作重视规划和数量,而轻视后期质量培育和管理等现象,例如水土保持植被的造林成活率和保存率,木材蓄积量等难以反映水土保持植被质量,水土保持植被必须经过多年培育,达到水土保持植被成林标准(郭忠升,2000),并进行可持续管理(郭忠升,2014),才能满足水土保持高质量可持续发展需要;淤地坝建设在黄土高原已有数百年历史,是行之有效的水土保持工程技术。先后经历了由自发展到有组织进行,从试验示范到全面推广,在拦沙滞洪、巩固退耕还林(草)、保障生态安全和粮食安全、促进经济社会稳定发展等方面发挥了重要作用,但是淤地坝建设中存在建造质量低、病险坝比重大、重建轻管等问题,特别是对数量巨大的小型淤地坝关注不够(付文婷,张行勇,2019);出现一年辛苦一水漂,不能满足新时代水土保持高质量发展需要,在遇干旱,森林大火、极端降水、飓风等气候条件形成山洪,就会导致大面积水土保持植被衰败、垮坝垮堤,冲毁道路和农田等偶发事件的发生,引发严重水土流失,毁坏农田、村庄,道路和车辆,影响交通和生态安全,给国家和社会造成了巨大损失,使得水土保持工作难以满足公众对美好生活向往对水土保持工作要求,青山绿水和美丽中国建设。

  空间优化配置系数是指在一个水土流失区或流域内,水土保持资金或措施可能有不同配置方式或方法,不同配置方式或方法带来不同的水土保持效能:即不同的地表径流和泥沙。空间优化配置是指使区域或流域水土保持效能达到最大的一种配置方式。空间优化配置系数判断水土保持措施空间优化配置程度的定量指标。目前急需加强水土流失区不同下垫面土壤允许流失量研究,制定高标准严要求的水土保持工程和植被建造标准,并进行空间优化配置,并在水土流失区发展太阳能、风能和水能发电等。尽管按照以前的认识水平,这些方法或措施不属于水土保持措施,但是他们的存在显著地提高了水土保持效益和效能,全社会是命运共同体,为了真正实现以人民为中心的发展理念,坚持发展水土保持事业是为了人民、必须依靠人民进行水土保持,水土保持成果由人民共享,因此必须寻求全社会支持,形成全国的合力,以获取最大水土保持效能,实现水土保持高质量发展,应该扩大水土保持措施外延,以适应新形势发展需要。

  1962年,蕾切尔•卡森发表 “寂静春天”,揭示环境污染对生物物种、生态系统及人类带来的巨大灾难。1989年国际应用系统分析研究所首次提出“生态安全”这一重要概念并明确指出生态安全是确保人类生活、健康、安乐基本权利,确保人类适应环境变化能力不受威胁状态。在1996年制定《地球公约》的《面对全球生态安全的市民条约》中,有许多国家200多万人签字,呼吁建立环境安全、可持续发展和生态安全,要求成员国和团体相互协调利益、积极履行责任和义务,加强国际间合作。至此,生态安全得到国际社会的公认(曹秉帅等,2019)。

  生态安全包括狭义和广义生态安全。狭义生态安全是指自然和半自然生态系统的安全,主要研究生态系统的健康状况、景观安全格局以及生态风险等。随着科学技术发展,人们意识到生态安全还应包括经济和社会生态安全在内,即广义生态安全。它强调人类活动对自然生态系统的影响,探究国际组织在解决生态问题时所采取的一系列措施对生态安全的影响。生态安全评价是生态安全研究的基础和前提,对于一个国家或地区的经济发展、资源合理利用以及生态环境保护至关重要,准确可靠的生态安全评价结果能够反映生态环境所存在的安全问题及隐患[17]。例如,中国计划在雅鲁藏布江大拐弯处修建墨脱水电站,因为这里水量非常丰富,落差又大。墨脱水电站修建完成后,其装机容量6000万千瓦的超级瀑布大水电站,是三峡水电站的2倍多,年发电量3000亿度,仅次于大英加超级瀑布水电站。藏南地区位于青藏高原边缘,地震、滑坡、泥石流等灾害频频发生,修建水电站之后,巨大的蓄水量将会进一步加大这些灾害。目前,水土保持区生态安全研究,特别是极端气候形成的暴雨、飓风,山洪和山体滑坡等影响下水土流失区生态风险评价相对滞后。

  1750年前后由一系列技术革命形成的工业革命给人类带来了前所未有的经济社会全面发展的同时,也让人类面临着前所未有的巨大挑战:在生态环境方面面临工业革命所造成全球性环境污染和生态破坏;经济方面面临着自然资源耗竭的发展瓶颈;在社会方面存在代际间不公平导致的人类社会发展不可持续等问题。为了解决这些问题,就必然提出人类发展可持续性问题。1972年以丹尼斯•米都斯为首的研究团队,在深入研究西方长期流行的高增长理论后,发表了“增长极限”的研究报告,阐明了资源环境重要性以及资源与人口之间关系。它向人们展示了在资源有限的星球上,无限增长所带来的后果,为可持续发展奠定基础。

  1980年国际自然保护同盟(IUCN)初步定义了可持续发展概念。在1987年联合国世界环境与发展委员会明确地定义了可持续发展是“既能满足当代人需要,又不对后代人满足其需要的能力构成危害的发展。”此后,可持续发展理念已逐渐为全世界所接受,许多国家开始实施可持续发展战略。1992年中国政府向联合国环境与发展大会提交了中国环境与发展报告,阐述了中国可持续发展的基本立场和观点。1994年中国政府明确做出今后中国在经济和社会发展中实施可持续发展战略。“十五”计划还具体提出了可持续发展阶段目标。

  在水土保持方面,为了实现可持续发展,就必须实现水土保持可持续发展,就需实行水土保持措施可持续管理。对于水土保持工程措施,需要提高设计标准并制定相应的应急预案,防止极端气候形成的飓风、海啸和大暴雨造成大坝溃堤和溃坝现象发生,例如2019年8月受9号台风“利奇马”影响,山东潍坊、滨州等地出现大暴雨,潍坊市平均降水量237.4mm,暴雨中心的临朐县辛庄流域降水量达570mm,这是1952年有水文记录以来场次降雨最大值(Guo,2020;刘宝元,2020)。暴雨引发洪水,冲毁了大量农业生产措施、粮田、路桥涵洞、住房及公共建筑等,受灾严重,引起社会各界广泛关注(Guo,2020);8月20日凌晨,受强降雨影响,在距四川卧龙龙潭水电站大坝不到300米的窑子沟流域,突发特大泥石流。当时,值班人员发现大坝水位上涨,拦污栅前后水位差迅速增大,立即停机避峰,开启泄洪闸。当三道泄洪闸开度不到1米时,迅猛的泥石流将工作电源输电线路冲垮,导致泄洪闸电源中断,泄洪闸无法继续抬升,导致水位快速上涨,发生洪水漫坝事件;2020年8月17日凌晨,成都东部新区丹景街道全安村的村民巫素珍发现自家客厅墙体突然出现了一道1cm宽的裂缝,就上报领导,当地政府采取预案,提前转移群众,避免了一次山体滑坡造成的重大伤亡事件,尽管这次百余立方的山体滑坡造成6间房损失。对水土保持生物措施,需要按照植被承载力,主要包括空间资源承载植被的能力,空间植被承载力,土壤水分植被承载力和土壤水分植被承载力,对水土保持生物措施的植物生长与自然资源的关系进行适时适量调控,以实现自然资源可持续利用,对水土保持措施进行可持续管理,达到水土保持可持续发展目的,因为水土保持生物措施多采用外来植物种,外来植物种的水土保持效能高,但是它改变了原生植被的植物生长与自然环境的关系,容易引发植被衰败或不充分利用自然资源现象,影响水土保持效能。

  目前,我国经济社会发展已经进入新时期,社会财富得到空前提高;新时期公众对水土保持工作提出了更高要求,要求保护空气质量、生命财产和健康,确保粮食、生态和交通安全,水土保持工作进入新阶段(李敏等,2019),需要新理论和新技术(李锐,2019)。为了实现以人民为中心的发展理念,坚持高质量可持续发展水土保持就是为了人民、高质量可持续发展水土保持必须依靠人民和科技创新,人民共享发展水土保持成果的理念,确保新时期人民生命财产安全和满足人民日益增长的美好生活对水土保持需要,我们必须提高认识水平,辩证、全面地看待水土流失产生的后果,利用卫星导航等设备,及时预测预报并采取有效措施,处置山洪、飓风,沙尘暴和山体滑坡等突发事件可能引发的严重水土流失后果,减少影响公众生命财产安全的重大事故,确定植被承载力并以此对水土保持植被的植物生长与环境关系进行调控,以确保水土流失区自然资源可持续利用,森林植被高质量可持续发展和农业高质量可持续生产。协调推进水土流失区面源污染综合防治、退化生态系统恢复和人居环境改善,实现共建和共治理念(冷疏影等,2004)。实现青山绿水、水土保持高质量发展,达到乡村振兴,建设美丽中国,满足人们对美好生活向往的需要。

  科技创新是实现水土保持高质量可持续发展的重要保证。为了满足新时期人民对美好生活向往对水土保持工作的全方位高标准需要,我们必须尽快立项,完善水土保持新理论,统一认识,充分认识水土保持后果,扬长避短,以土壤允许流失量为主要指标,并参考空气质量和土壤污染情况,因地制宜提出高标准水土保持措施,并进行合理布局,号召全社会重视并参与水土保持工作,确保水土流失区自然资源可持续利用和经济效益,生态系统安全,实现水土保持工程措施和生物措施可持续管理。

  因为水土流失区范围较广,降水、植被类型,人口,经济发展不平衡,不可能采用统一标准和模式进行高效治理。水土保持新理论为满足公众日益增长的对美好生活向往对粮食安全和生态安全、道路畅通和生态旅游,保障生命财产等需要,水土保持高质量发展和可持续发展提供理论依据和科技支撑。今后应加强基础研究,进行水土流失区水土保持工作顶层设计,确定水土流失区不同地区不同立地条件土壤形成速率和允许流失量,优良水土保持植被的植被承载力,依据水土流失区土壤允许流失量和空气质量以及土壤污染程度的关系,确定不同地区水土保持工程和生物措施标准,水土保持措施空间优化配置模式,加强水土流失区暴雨、山洪、滑坡和泥石流等风险预报和预警,并及时采取应对措施,尽快完善水土保持新理论,呼吁全社会参与水土保持工作,实现山水林田路综合治理,提高水土保持效能,确保水土流失区水土资源高效利用,粮食安全和生态安全,水土保持高质量可持续发展。

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  第一作者简介和通信作者简介:郭忠升,性别,男,学位,博士,职称,教授,博士导师。主要研究方向:森林生态,森林培育,水土保持和自然资源可持续利用。电子信箱:返回搜狐,查看更多