中咨視界
王爽 甄霖 李文君 | 典型生態脆弱區水土流失治理技術評價及實施效果
| |||||
| |||||
典型生態脆弱區 水土流失治理技術評價及實施效果 王爽 甄霖 李文君 摘要：【目的】為應對全球經濟發展和日益增強的人類活動給脆弱生態系統帶來的巨大挑戰，避免、減少和扭轉水土流失態勢，系統總結與差異刻畫區域間水土流失治理技術，為促進優良技術的輸出和引進提供參考。【方法】通過實地調研、問卷調查、關鍵人物訪談以及文獻資料內容分析等相結合的方法，系統梳理全球范圍內66個典型生態脆弱案例區水土流失治理技術，并進一步從技術推廣潛力、應用難度、成熟度、效益以及適宜性5個維度構建綜合指數對水土流失治理技術進行評價，歸納總結水土流失技術的治理效果。【結果】①典型生態脆弱區普遍應用的水土流失治理技術共45項，工程類和生物類技術占據主導地位，治理效果較好的技術有10項。②生物類水土流失治理技術的綜合指數最高，其次是農作類。工程類和其他類水土流失治理技術綜合指數較低，治理效果有待進一步提高。③受區域社會經濟發展水平、公眾意識等因素影響，同一技術在不同區域的治理效果存在明顯差異。【結論】目前國內外普遍應用的水土流失治理技術由工程類和生物類主導，且技術在不同區域的應用效果存在明顯差異，因此，在進行技術推介和引進時，應在分析當地退化驅動力的基礎上，結合實際需求和現實條件選擇、改良和優化相應技術及技術組合模式。 關鍵詞：水土流失；治理技術；技術評價；效果分析；生態治理 一、引言 2019年，聯合國大會發布《聯合國生態系統恢復十年》，表示2021-2030年聯合國將致力于擴大對退化和破壞生態系統的恢復[1]，土地退化被列為除了氣候變化和生物多樣性喪失外，國際社會還應共同應對的全球環境挑戰[2]。聯合國防治荒漠化公約報告（2022年）表示，目前全球高達40%的土地處于退化狀態[3]，影響著全球32億人口的生計[4]。水土流失是世界各地土地退化的主要威脅[5,6]，也是直接危及生態系統服務供給的重要因素[7]，高強度的土地利用和土地覆蓋變化顯著影響著水土流失的發展態勢[8,9]，此外，氣候變化也可能會進一步加劇水土流失[10]。密集的人類活動及氣候變化導致全球約60%的生態系統已經處于退化或者不可持續狀態[11]，全球水土流失、荒漠化、石漠化面積加和已達到全球土地面積的1/4[12]，生態退化問題尤其是水土流失嚴重威脅了區域生態系統和可持續發展[13,14]。因此，水土流失治理受到世界各國學術界和決策者的重點關注[8,15-18]。 人類活動對水土流失態勢的發展與演化有著不同程度的影響。為遏制水土流失發展態勢，全球各個國家均采取了相應的水土流失治理技術進行生態恢復或重建[19]，例如美國、俄羅斯、澳大利亞等發達國家從20世紀開始就啟動了大批生態保護項目，目的是實現土地利用優化管理、退化區綜合治理以及保護性自然恢復[13,20]。中國地域遼闊，土地利用/覆蓋和自然條件復雜，再加上強烈的人為干擾導致水土流失、荒漠化和石漠化生態退化類型并存，生態退化狀況空間分布復雜性特征明顯[21,22]，是世界上生態脆弱區分布面積最大、脆弱生態類型最多、生態脆弱性表現最明顯的國家之一。自20世紀50年代起針對不同生態退化類型實施了眾多生態保護工程，例如三北防護林工程、京津風沙源治理工程、黃土高原水土流失綜合治理、南方喀斯特地區石漠化生態恢復等，2000-2015年研發出214項生態綜合整治關鍵技術，64個綜合治理模式，100多個生態恢復技術體系[23]。 適宜的水土流失治理技術可有效減少土壤侵蝕，但其是否能夠成功應用具有一定的挑戰性。許多技術的應用在空間、時間以及實施方法等方面具有差異性[24]，此外，同一區域應用技術的實施條件及其對水土流失的治理效果也會隨著時間的推移發生變化，例如不同使用年限的淤地壩截留的泥沙量明顯不同[25]。迄今為止，已經有大量文獻從國家尺度[26-28]、區域尺度[24,29]以及全球尺度[30-31]評價了水土流失治理技術的效果或影響。此外，也有大量文獻圍繞某一特定治理技術在一個國家或區域的發展歷程及其面臨的挑戰開展了深入研究，例如加拿大草原[32]和美國加州[33]土壤耕作技術的發展歷史及挑戰，然而從全球視角對比分析不同區域水土流失治理技術特點與效果的研究還不夠深入，尚缺少水土流失治理技術成熟度、適宜性、推廣潛力和應用難度等維度的研究；同時，由于自然條件、環境、制度等多種因素的復雜性，目前仍缺乏對區域技術的系統總結與區域間差異的刻畫，缺乏統一的度量體系對現有技術本身進行評估，這在很大程度上限制了優良技術的推廣和應用。 因此，本文旨在通過關鍵人物訪談、文獻梳理相結合的方法建立技術評價指標，基于實地調研和問卷調查的方法對全球各大洲易發生水土流失的典型脆弱區實施的主要技術進行梳理和評價，并進一步基于文獻資料通過內容分析法對比分析水土流失治理技術的實施效果，為技術遴選提供參考依據，促使生態治理和修復的長效運行。 二、研究區選擇及數據來源 （一）研究區選擇 全球水土流失區面積約14.3×106km2[34]，從不同大洲來看，水土流失的發生情況主要表現為：一是歐洲因水力侵蝕導致的土壤流失量達10億t[35]，如德國、荷蘭等國家2021年遭受強降雨，引發洪水、泥石流等次生災害，水土流失形勢嚴峻；二是北美如美國水土流失遍布50個州，部分地區年侵蝕模數超過10000t/km2[32,33]；2017年因風蝕引起的水土流失量為1.96t/ac[35]；三是非洲東部、南部以及撒哈拉沙漠南緣水土流失狀況嚴峻[34]，主要分布在幾內亞、萊索托、埃塞俄比亞等國家；四是西亞和南亞的土地退化速度高于全球平均水平[36]，2020年由于持續降雨、大規模洪水和泥石流等地質災害，水土流失嚴重，主要分布在巴基斯坦、尼泊爾、孟加拉國、印度、斯里蘭卡等國家；此外，中國2023年強烈及以上水土流失侵蝕面積占比達18.43%[37]，且水土流失退化加重區主要分布在新疆天山南麓、橫斷山區、黃土高原及云貴高原，涉及陜西、寧夏、甘肅、山西、貴州、云南、四川等省（區）[21,34,38]。 本文在開展實地調研和問卷調查時充分考慮了以上容易發生水土流失的區域，結合數據可獲得性，共選擇了66個案例區進行數據搜集與分析，涉及5個洲33個國家，其中：歐洲包括奧地利、德國等7個國家8個案例區；非洲包括萊索托、埃塞俄比亞等5個國家5個案例區；北美洲包括美國和加拿大2個國家4個案例區；大洋洲包括澳大利亞和新西蘭2個國家2個案例區；亞洲包括中國、哈薩克斯坦等17個國家47個案例區。 （二）數據來源 1.問卷調查 針對上述66個案例區，采取面對面和線上問卷方式，對國內、外相關專家進行調查，獲取調研數據。問卷主體內容包括退化區名稱、地理位置（包括自然條件、社會經濟狀況）、水土流失退化驅動因子（包括自然、人為）、目前實施的水土流失治理技術名稱及應用評價打分、應用中存在的問題以及技術需求等；調查過程（見表1）具體描述如下： （1）面對面訪談：①2017年5-6月在寧夏固原和鹽池結合實地調研采取入戶調研的方式回收16份問卷，識別10項技術；②2017年9月在“《聯合國防治荒漠化公約》第十三次締約方大會”（內蒙古鄂爾多斯）期間，采用便利抽樣方法對參會代表（包括國外政府部門代表及研究人員等）開展半結構訪談，通過面對面問答式的深入互動交流，獲得國外水土流失治理技術應用情況及技術打分，回收26份問卷，識別21項技術；③2018年6-7月在陜西安塞對國內從事水土流失治理的專家學者及政府部門技術人員采用面對面訪談的方式進行問卷調研，回收27份問卷，識別12項技術；④2018年4-5月、2018年7-8月和2019年7-8月分別在約旦、哈薩克斯坦和英國進行實地考察，借助哈薩克斯坦國家地理研究所，哈薩克斯坦地理學會，約旦皇家自然保護協會，愛丁堡大學等學術組織/科研機構/院校推薦的生態治理與修復專家開展了問答式訪談，獲取水土流失治理技術名稱及應用地點等相關信息，共回收31份問卷，識別16項技術；⑤2020年10-11月在甘肅羅玉溝小流域結合實地考察采用入戶調研的方式回收28份問卷，識別11項技術。 （2）線上問卷調查：2020年12月-2021年6月通過全球土地計劃、全球青年生物多樣性網絡、德國國際合作機構、生態修復學會、全球環境基金、國際農業發展基金等生態治理相關平臺獲取推薦專家的聯系方式，以郵件等線上方式對國內外相關專家、學者開展了問卷調研，回收31份問卷，其中國外問卷20份，國內問卷11份，共識別21項技術。 本研究共回收問卷159份，有效問卷146份，有效回收率為91.82%。其中國外有效問卷71份，涉及日本、菲律賓、尼泊爾、印度、土耳其、哈薩克斯坦、尼日利亞、埃塞俄比亞、挪威、西班牙、英國、荷蘭、德國、俄羅斯、美國、澳大利亞等32個國家40個案例區；國內有效問卷75份，涉及26個案例區。 表1 問卷調查及水土流失治理技術獲取過程
2.文獻資料 自2000年以來生態治理技術得到系統梳理[23]，為了進一步量化2000-2020年全球典型生態脆弱區水土流失治理技術數量及其應用效應，對比分析相同技術在不同國家水土流失治理中的效果，本文基于WebofScience、GoogleScholar、Scopus和中國知網等在線數據庫進行了文獻檢索，共檢索出26篇論文，包括人工造林/種草、蓄水庫、保護性耕作等7項關鍵技術，覆蓋中國、日本、加拿大等14個國家。檢索規則和檢索關鍵詞見表2按照檢索規則1對技術名稱進行檢索，在此基礎上，根據檢索規則2對66個案例區不同治理技術的實施效果進行檢索。 表2 文獻檢索關鍵詞和規則
三、研究方法 （一）評價指標及分級標準 為了便于評價不同技術類型的效果，將技術劃分為生物類、工程類、農作類和其他類技術四個類型[39,40]。技術的評價指標包括技術推廣潛力、應用難度、成熟度、效益、適宜性五個方面[16,39]。其中，推廣潛力指在未來發展過程中該項技術持續使用的優勢；應用難度指技術應用過程中對使用者技能素質的要求及技術應用的成本；成熟度指對技術體系完整性、穩定性和先進性的度量；效益指技術實施后對生態、經濟和社會帶來的促進作用；適宜性指技術與實施區域發展目標、立地條件、經濟需求、政策法律配套的一致程度。 問卷調查過程中，邀請專家采用Likert5點量表打分法對水土流失治理技術的應用效果進行打分，分值范圍為0~5（見表3）。此外，本文按照技術打分結果進行分級，分級標準如下：1、2級為低分，3、4為中等，5為高分。 表3 水土流失治理技術分級標準
（二）綜合指數評價模型構建 綜合指數可以表征治理技術的效果，是能夠定量反映不同區域、不同類型技術治理效果的指標。本文以技術評價指標為基礎，將綜合指數界定為技術在5個維度的得分與理想狀態下滿分的接近程度，計算公式如下：
式中：δ為技術的綜合指數；j為維度；SAj為第j個維度的實際技術評價分數；ωaj為第j個維度的實際權重，本文采用等權重法，均取1；ωpj為理想狀態下第j個維度的權重，采用等權重法，均取1；本文SPj為理想狀態下第j個維度的技術得分斜體，本文取滿分5分；綜合指數位于0~1之間，將綜合指數≥0.85的技術定義為高分技術，≤0.65的技術定義為低分技術。為篩選優良技術，總結技術存在問題，僅分析高分和低分技術，暫不考慮綜合指數位于（0.65,0.85）之間的技術。 （三）調研結果統計與驗證 基于SPSS統計軟件，采用t檢驗方法對146份問卷及其5個維度進行檢驗分析，以判斷調查結果是否符合統計檢驗標準。t檢驗公式如下：
式中：i=1…n（n=146）；X為樣本均值；μ為總體均值；S為樣本標準差。 檢驗結果表明，5個維度的評價結果p值均小于0.01（見表4），本文獲取的問卷調研結果具有統計學意義，可為進一步分析提供依據。 表4 問卷調研t檢驗結果
注：**代表在95%置信區間內數據具有顯著差異。 四、結果與分析 （一）不同區域水土流失治理技術評價 當前典型生態脆弱區水土流失治理技術共45項（見表5），其中生物類水土流失治理技術包括多樣化種植、飛播種林/草、林分改造等10項，工程類水土流失治理技術包括蓄水庫、谷坊群、廢物回填等17項，農作類水土流失治理技術包括農林間作、復合農業、保護性耕作等9項，其他類水土流失治理技術包括以草定畜、圍欄封育、舍飼/半舍飼養殖等9項。 表5 不同區域水土流失治理技術評價結果
從不同大洲來看，亞洲典型生態脆弱區的水土流失治理技術共37項，其中生物類、工程類、農作類和其他類水土流失治理技術分別有8、12、8和8項，主要包括多樣化種植、蓄水庫、農林間作和以草定畜等。非洲典型生態脆弱區的水土流失治理技術共8項，其中石堤、地下排水系統等工程類水土流失治理技術應用最為廣泛，其次是農林間作和保護性耕作等農作類水土流失治理技術，生物類和其他類水土流失治理技術的應用較少。歐洲典型生態脆弱區的水土流失治理技術共14項，其中以工程類和農作類水土流失治理技術的應用為主，主要包括水資源處理/利用、休耕/少耕/免耕等，物種選育、人工造林/種草等生物類水土流失治理技術由于應用難度較低、適宜性較高也得到了廣泛應用。北美洲和大洋洲應用的水土流失治理技術分別有7和4項。此外，同一技術可用于不同區域的水土流失治理中，如農林間作技術被廣泛運用到亞洲、非洲和北美洲等不同區域典型生態脆弱區的水土流失治理中。 （二）不同類型水土流失治理技術評價 在目前應用的水土流失治理技術中，工程類和生物類技術占據主導地位，兩者占比分別為38%和22%。雖然工程類技術數量的占比最高，但由于應用難度較高、成熟度較低導致其綜合指數（0.80）略低于生物類和農作類技術（0.81）（見圖1），從不同技術角度來看，蓄水庫、廢物回填2項技術的綜合指數≥0.85且成熟度和適宜性較高（見表5），而截水溝技術由于應用難度較高導致綜合指數得分較低，應用此技術時應結合實際條件和治理需求慎重考慮。
圖1 4類水土流失治理技術在5個維度的技術得分及綜合指數 生物類技術的綜合指數最高為0.82，且得分較高的生物類技術（28項）遠多于得分較低的技術數量（10項）（見表6），說明生物類技術的治理效果普遍較好，應用相對合理。從推廣潛力的角度來看，得分較高的生物類技術（9項）數量遠高于得分較低（1項）的生物類技術數量，說明當前生物類水土流失治理技術的推廣潛力較高，如人工造林/種草[41,42]、植被管理/保護[43-45]技術已經在24個典型脆弱區被廣泛采用。從應用難度的角度來看，生物類技術的得分均較低，表明在應用生物類技術治理水土流失時還存在一定難度，在日后實施時應從實際需求出發配置難度適宜的技術組合形成長效技術模式，以便充分發揮水土流失治理技術的實施效果。此外，在成熟度、效益和適宜性3個維度的高分技術數量均多于低分技術數量，說明生物類技術的成熟度和適宜性較高，產生的效益較好。從不同技術的角度來看，多樣化種植、防護林/緩沖林、飛播種林/草、林分改造和人工造林/種草5項技術的綜合指數均≥0.85且在3個維度的得分均較高（見表5），在進行水土流失治理技術推介時可優先考慮。 其他類和農作類水土流失治理技術數量的占比均為20%，其他類技術由于推廣潛力小、效益和適宜性較低致使綜合指數最低為0.79，表明其治理效果有待提高。農作類技術由于成熟度高、效益好導致其綜合指數較高為0.81，其中農林間作、復合農業、保護性耕作3項技術的綜合指數均≥0.85，且在3個維度的得分均較高（見表5），在需要遴選農作類技術進行水土流失治理時可優先考慮以上3項技術。 綜合來看，農作類和生物類水土流失治理技術的得分普遍較高，應用相對適宜，其他類和工程類技術還有待進一步提高。在進行水土流失治理技術遴選和推介時可優先考慮蓄水庫（工程）、農林間作（農作）、復合農業（農作）、多樣化種植（生物）、防護林/緩沖林（生物）、飛播種林/草（生物）、林分改造（生物）、坡改梯（工程）、保護性耕作（農作）以及人工造林/種草（生物）10項技術。 表6 不同水土流失治理技術在5個維度的量化比較
注：當高分技術數量≥低分技術數量時，狀態表示為綠色，說明現有技術較合理，圓圈越大說明越合理。否則表示為紅色，意味著需要提升和改進現有技術。 （三）關鍵技術應用效果分析 為進一步對比相同技術在不同國家水土流失治理中的效果，以綜合指數＞0.85且至少在兩個國家應用為依據，篩選出防護林/緩沖林（生物）、林分改造（生物）、人工造林/種草（生物）、蓄水庫（工程）、農林間作（農作）、復合農業（農作）、保護性耕作（農作）7項關鍵技術，對其效果進行分析。 防護林/緩沖林技術可有效降低近地面風速，提高植被覆蓋度，并產生顯著的經濟效益，已被廣泛應用到不同國家水土流失區治理，但應用效果有所差異（見圖2a），如何科學地篩選出適合當地氣候的優勢樹種進行優化配置，提高樹種存活率是該技術應用的難點（見表7）。其中，防護林/緩沖林技術在埃塞俄比亞水土流失區的適宜性和成熟度較低，更關注其所產生的經濟效益，在萊索托和中國水土流失區的適宜性和成熟度較高，例如三北防護林是世界最大的防護林生態工程，其不僅提高了北方風沙區的植被覆蓋度，還通過增加就業人口、擴寬就業渠道等形式增加了農牧業和旅游業從業者的收入，2017年三北防護林工程帶來的總凈效益增量為461.67×109元/年[48]。馬來西亞實施該技術4個月后土壤沉積量可達到0.137m3/m2[50]，具備較高的成熟度，但有些地區移栽幼苗的死亡率高達70%，存活幼苗僅30%，適宜性較低[50,66]。 林分改造技術實施后可增加植被覆蓋度，改善小氣候和土壤狀況，哈薩克斯坦北部實施該技術后顯著改善了土壤狀況，陽離子交換能力、活性酶分別提高了16.17%和25.74%[42]，效益和成熟度均較高，修復效果顯著（見圖2b）。中國實施該技術后土壤有機質可提高43.96%，植被覆蓋度可增加10.95%，且治理區溫度比其他區域降低了近1℃[41,67]，推廣潛力和適宜性較高，但不同樹種混交的修復效果差異較大，成本較高，應用難度較大，效益和成熟度有待進一步提升。
圖2 典型區水土流失治理關鍵技術評價對比分析 人工造林/種草技術通過提高植被覆蓋度改善土壤質量，遏制水土流失發展態勢。中國典型水土流失區在該技術實施后，土壤含水量的最大增幅可達到244.90%，草地產量可增加1.8~4.3倍/hm2，輸沙模數可降低至6000t/km2以下[52-54]，而在印度尼西亞樹苗存活率平均值僅為40%，需要通過嫁接、插枝繁殖手段提高樹苗存活率，但技術難度較高，所需時間較長導致技術的適宜性、效益和成熟度較低，育苗成本較高，具有一定應用難度[55]（見圖2c）。 蓄水庫提高水資源利用率，減少洪水和徑流量，從而減少水土流失的重要技術措施。2014-2017年韓國水土流失區建立蓄水庫后區域供水容量提高了1.8%~2.2%[56]，可有效提高水資源利用率，推廣潛力較高（見圖2d），然而截至2017年，儲存率并沒有恢復到50%以上，效益較低[57]。泰國于2011年實施該技術后洪水量減少了86億m3，洪水深度和面積平均減少了40%，同時減少了約20%的徑流量[58]，技術的效益較高，但由于成本較高，后期維護困難，導致推廣潛力較低（見圖2d）。 農林間作技術已在巴勒斯坦、斯里蘭卡和加拿大等國家廣泛應用，且取得了良好的治理效果。技術實施2~3年后巴勒斯坦水土流失區土壤水分流失量減少了34%~89%，水土流失量減少了45%~94%[59]，推廣潛力、效益和成熟度均較高（見圖2e），但間作寬度會影響修復效果，因此確定合理的間作寬度并配以適宜樹種是技術成功實施的關鍵，其所需的技術含量和成本較高，導致應用難度較大，適宜性有待進一步提升。2016-2018年斯里蘭卡水土流失區實施農林間作技術后土壤有機質含量、有效磷含量和總交換性鉀含量分別提高至22%、20%和69%[60]，同時農作物（茶葉）產量也提高了13%~21%[61]，適宜性和效益均較高，但推廣潛力、成熟度較低，成本高，應用難度較大（見圖2e）。加拿大采用、樹種移植的方式進行間作，其中紅橡和糖楓樹移植存活率可高達100%[68]，效益和成熟度較高，但63%的硬木和55%的雜交楊樹由于樹干分叉、凍裂和樹干傾斜等問題導致適宜性和推廣潛力較低，生產力不穩定和應用難度較大是當地農戶是否采用該技術的主要障礙。 復合農業技術在農牧交錯帶以及干旱/半干旱生態環境脆弱區發揮著重要作用，國內外均注重技術實施后退化區土壤微量元素、循環以及產量的變化。例如2016年技術實施后，可有效提高中國典型脆弱區地表水中氮（14.76%）、磷含量（15.52%），促進植被生長，提高產量，同時還可降低徑流中氮磷損失的潛在風險（可減少2.25kg/hm2）[62]，適宜性和推廣潛力較高（見圖2f）。日本施用1.3gNpot(-1)劑量的堆肥污泥，追施經處理后的城市污水，水稻產量提高了27%，蛋白質含量提高25%，且沒有重金屬（膠質）在籽粒和水稻土中積累的風險[63]，效益和成熟度較高（見圖2f）。 保護性耕作技術可有效降低土壤表層中30%~70%的溶解性活性磷，使0~75mm土層中的土壤磷流失量減少5%~59%，同時有效提高植物種群密度[64,65]，在萊索托和新西蘭水土流失區中的治理效果良好（見圖2g）。但與常規耕作相比，保護性耕作的播種率降低，收益降低，因此農戶積極性不高，使得該技術在萊索托水土流失區中的應用難度較大（見表7）。 表7 水土流失治理關鍵技術的應用效果
五、結論與討論 （一）討論 全球各個國家通過實施一系列生態治理工程，已有22.8%的生態退化區實現了生態系統好轉[34]。世界水土保持方法和技術縱覽合作組織（WOCAT）總結了49項中國水土流失治理技術[69]，Wang等[19]也發現目前已有101項技術應用到了全球水土流失、荒漠化和退化生態系統的治理中，本文梳理出45項水土流失治理技術，涵蓋生物類、工程類、農作類和其他類4種類型，已有研究歸納總結的水土流失治理技術可為技術遴選提供有力支撐[19,35,69]。但在一些國家和地區仍缺少適當的技術和模式進行生態治理和修復[42,55,63]，如何選擇并應用治理綜合效果好的技術，仍是一項具有挑戰性的工作。例如土壤結皮技術通過提高土壤肥力可有效減少水土流失，目前在小規模的室內和野外培養中取得了較好的治理效果[70]，但其成本太高，因此在大范圍推廣時需開展投入-產出分析判斷成本與效益的關系，因此在水土流失面積范圍較大的脆弱區采用該技術時應充分考慮成本和效益的關系[71]。盡管目前針對不同退化類型形成了基本的治理技術和模式，但在實際治理過程中仍出現了部分失敗或治理效果欠佳的生態治理案例[42,50,72]，例如在高寒草甸地區種樹不僅導致樹種死亡，還破壞了草地資源和畜牧業[72]；大規模的造林可能會使植被蒸騰增加，消耗更多的水分，導致造林區域植被蓋度降低[73]；樹種單一、層次簡單、結構不穩定等問題，造成樹苗死亡率高和耗費水資源量大等，導致治理效果大幅降低[74]。 本文綜合考慮適用范圍、適用成本、使用效果、技術擴散、應用障礙等方面，基于技術推廣潛力、應用難度、成熟度、效益以及適宜性5個維度構建了綜合指數模型，評價了全球66個典型生態脆弱區的水土流失治理技術，建立了區域間水土流失治理技術的統一度量體系，可為后續橫向對比不同區域水土流失治理技術的實施效果提供量化依據和理論參考，但目前暫未考慮5個維度之間的相互影響關系，后續可根據生態技術需求、地域針對性等因素進一步優化完善評價指標體系，以便優化生態治理技術的篩選配置和適宜推介[16,21]。 我們發現由于區域自然條件和社會經濟狀況不同，致使不同退化類型的表現形式和驅動力呈現出空間差異性，不同技術在同一區域應用的效果不同，同一技術在不同區域應用的效果也存在差異性。造成不同技術在同一區域應用效果不同的原因可能包括實施區域自然條件、社會經濟發展水平、技術本身屬性等多方面的因素，一方面取決于實施區域的時空尺度范圍，由于實施區域的時間和空間尺度跨越較大，包含的退化類型以及導致退化的驅動力較為復雜，因此會出現同一區域因不同程度退化而采用不同技術以及不同技術組合配置的現象，從而引起不同技術在同一區域治理效果的差異性，如胡金嬌等[52]對治理青藏高原沙地的圍欄封育、布設高山柳沙障、布設高山柳沙障+種草3種生態恢復技術的效果進行了對比，結果表明圍欄封育適用于輕度沙化草地，而重度沙化草地的生態恢復需采用植灌和種草結合的模式，可見不同技術在同一區域應用的效果不同；另一方面取決于技術成熟度、適宜性以及應用難度等技術本身的屬性，不同技術由于發展階段、演化進程等都存在差異性[23]，導致不同的技術體系完整性、穩定性和先進性存在一定差異，可能會導致實際應用中的治理效果不同。同一技術在不同區域應用效果的差異性可能是受到實施區域發展目標、立地條件、經濟需求、政策法規配套、公眾意識以及技術本身的應用難度、成熟度等多種因素影響產生的結果，如Bai等[25]、Toosi等[75]、Helman等[76]對淤地壩技術的治理效果進行了研究，結果發現在中國、以色列和伊朗等不同國家的應用效果存在差異性，已有研究表明水土流失防治及管理要求、技術實施后期的管理和維護，以及技術使用者的技能素質等都會影響水土流失治理效果的長效穩定發揮[24,77-79]。 因此，水土流失治理不能忽視地區差異，技術實施時不能直接復制，必須充分考慮當地情況、社會經濟發展水平、公眾意識和實際需要進行技術本地化。在技術引進時應從退化原因、實際需求、現實條件出發配置適宜長效的技術及模式，按照最大限度保留和維持原有生態系統自我調節、修復、平衡的原則，最小限度匹配人工修復措施，設計具體修復方案，以便提高最佳技術及技術組合的推廣和應用價值。同時加強對技術使用者的技術和管理培訓并健全技術管護機制，確保技術人員能夠根據水土流失發生特點、防治原理篩選相應技術及技術組合配置，保障水土保持效益的穩定輸出。 （二）結論 本文在系統梳理全球范圍內典型生態脆弱區水土流失治理技術的基礎上，構建了水土流失治理技術綜合指數評價模型，并通過內容分析法對比分析了不同水土流失治理技術的實施效果。主要結論如下： 1.當前國內外典型生態脆弱區普遍應用的水土流失治理技術共45項，其中生物類、工程類、農作類和其他類技術分別為10、17、9和9項，治理技術由工程類和生物類主導，兩者占比達60%。 2.生物類水土流失治理技術的綜合指數最高為0.82，其次是農作類水土流失治理技術（0.81）。工程類水土流失治理技術由于應用難度較高、成熟度較低導致綜合指數略低。其他類水土流失治理技術推廣潛力較小、效益和適宜性較低，有待進一步提高。 3.蓄水庫、坡改梯、多樣化種植、防護林/緩沖林、飛播種林/草、林分改造和人工造林/種草、農林間作、復合農業、保護性耕作10項技術的綜合指數均高于0.85，技術實施效果較好。因此，在進行水土流失治理技術遴選和推介時可優先考慮。 綜合來看，水土流失治理技術具有地域針對性、退化問題針對性的特點，受區域社會經濟發展水平、公眾意識等因素影響，同一技術在不同區域的治理效果存在明顯差異。因此，在進行技術推介和引進時，應在分析當地退化驅動力基礎上，結合實際治理需求和現實治理條件配置相應技術及技術組合模式，以便保障水土流失治理效果的穩定輸出。 參考文獻 [1]UnitedNationsEnvironmentAgency.Resolution73/284:UnitedNationsDecadeonEcosystemRestoration(2021-2030)[EB/OL].(2019-03-06)[2024-04-30]. https://undocs.org/A/RES/73/284. [2]CrossAT,NevillPG,DixonKW,etal.Timeforaparadigmshifttowardsarestorativeculture[J].RestorationEcology,2019,27:924-928. [3]UNCDD.Chroniclanddegradation:UNOffersStarkWarningsandPracticalRemediesinGlobalLandOutlook2[EB/OL].(2022-04-26)[2024-04-30]. https://www.unccd.int/news-stories/press-re?leases/chronic-land-degradation-un-offers-stark-warnings-and-practical. [4]IPBES.TheIPBESAssessmentReportonLandDegradationandRestoration/LucaMontanarella,RobertScholes,andAnastasiaBrainich[EB/OL].(2019-08-11)[2024-04-30]. https://doi.org/10.5281/zenodo.3237392. [5]孫鴻烈.我國水土流失問題與防治對策[J].中國水利,2011,(6):16. [6]BorrelliP,AlewellC,AlvarezP,etal.Soilerosionmodelling:Aglobalreviewandstatisticalanalysis[J].ScienceoftheTotalEnvi?ronment,2021,DOI:10.1016/j.scitotenv.2021.146494. [7]XuJ,XiaoYT,XieG,etal.Interregionalecosystemservicesbene?fitstransferfromwinderosioncontrolmeasuresinInnerMongolia[J].EnvironmentalDevelopment,2020,DOI:10.1016/j.envdev.2020.100496. [8]BorrelliP,RobinsonDA,PanagosP,etal.Landuseandclimatechangeimpactsonglobalsoilerosionbywater(2015-2070)[J].ProceedingsoftheNationalAcademyofSciencesoftheUnitedStatesofAmerica(PNAS),2020,117(36):21994-22001. [9]daCunhaER,SantosCAG,daSilvaRM,etal.Assessmentofcurrentandfuturelanduse/coverchangesinsoilerosionintheRiodaPratabasin(Brazil)[J].ScienceoftheTotalEnvironment,2021,DOI:10.1016/j.scitotenv.2021.151811. [10]EekhoutJP,deVenteJ.Globalimpactofclimatechangeonsoilero?sionandpotentialforadaptationthroughsoilconservation[J].Earth-ScienceReviews,2022,DOI:10.1016/j.earscirev.2022.103921. [11]MillenniumEcosystemAssessment.EcosystemsandHumanWell-Being:Synthesis[M].Washington,DC:IslandPress,2005. [12]LalR,LorenzK,HüttlRF,etal.RecarbonizationoftheBio?sphere:EcosystemsandtheGlobalCarbonCycle[M].Dordrecht,TheNetherlands:Springer,2012. [13]甄霖,劉雪林,李芬,等.脆弱生態區生態系統服務消費與生態補償研究:進展與挑戰[J].資源科學,2010,32(5):797-803. [14]中華人民共和國水利部.經濟日報:全面提升水土保持功能[EB/OL].(2023-05-09)[2025-03-20]. http://www.mwr.gov.cn/xw/mtzs/jjrb/202305/t20230509_1666199.html. [15]FAOandITPS.StatusoftheWorld’sSoilResources(SWSR)-MainReport[M].Rome,Italy:FAO,2015. [16]ZhenL,YanHM,HuYF,etal.Overviewofecologicalrestorationtechnologiesandevaluationsystems[J].JournalofResourcesandEcology,2017,8(4):315-324. [17]ClaassenR,BowmanM,McFaddenJ,etal.TillageIntensityandConservationCroppingintheUnitedStates[EB/OL].(2018-09- 26)[2024-04-30]. https://www.ers.usda.gov/publications/pub-de?tails?pubid=90200. [18]AbbasiNA,XuX,Lucas-BorjaME,etal.Theuseofcheckdamsinwatershedmanagementprojects:Examplesfromaroundtheworld[J].ScienceoftheTotalEnvironment,2019,676:683-691. [19]WangS,ZhenL,LuoQ,etal.Comprehensiveanalysisofecologi?calrestorationtechnologiesintypicalecologicallyvulnerablere?gionsaroundtheworld[J].Sustainability,2021,13.DOI:10.3390/su132313290. [20]WatersCM,OrgillSE,MelvilleGJ,etal.Managementofgrazingintensityinthesemi-aridrangelandsofSouthernAustralia:Ef?fectsonsoilandbiodiversity[J].LandDegradation&Develop?ment,2017,28(4):1363-1375. [21]甄霖,胡云鋒,魏云潔,等.典型脆弱生態區生態退化趨勢與治理技術需求分析[J].資源科學,2019,41(1):63-74. [22]JiangC,GuoHW,WeiYP,etal.Ecologicalrestorationisnotsuf?ficientforreconcilingthetrade-offbetweensoilretentionandwa?teryield:Acontrastingstudyfromcatchmentgovernanceperspec?tive[J].ScienceoftheTotalEnvironment,2021,DOI:10.1016/j.scitotenv.2020.142139. [23]甄霖,王繼軍,姜志德,等.生態技術評價方法及全球生態治理技術研究[J].生態學報,2016,36(22):7152-7157. [24]WenX,ZhenL.SoilerosioncontrolpracticesintheChineseLoessPlateau:Asystematicreview[J].EnvironmentalDevelopment,2020,DOI:10.1016/j.envdev.2019.100493. [25]BaiLC,WangN,JiaoJY,etal.Soilerosionsedimentintercep?tionbycheckdamsinawatershedforanextremerainstormontheLoessPlateau,China[J].InternationalJournalofSedimentRe?search,2020,35(4):408-416. [26]García-RuizJM.TheeffectsoflandusesonsoilerosioninSpain:Areview[J].Catena,2010,81(1):1-11. [27]HaregeweynN,TsunekawaA,NyssenJ,etal.Soilerosionandcon?servationinEthiopia:Areview[J].ProgressinPhysicalGeogra?phy,2015,39(6):750-774. [28]XiaoLG,LiGQ,ZhaoRQ,etal.Effectsofsoilconservationmea?suresonwinderosioncontrolinChina:Asynthesis[J].ScienceoftheTotalEnvironment,2021,DOI:10.1016/j.scitotenv.2021.146308. [29]MaetensW,PoesenJ,VanmaerckeM.Howeffectivearesoilcon?servationtechniquesinreducingplotrunoffandsoillossinEu?ropeandtheMediterranean?[J].Earth-ScienceReviews,2012,115(1):21-36. [30]XiongM,SunR,ChenL.Effectsofsoilconservationtechniquesonwatererosioncontrol:Aglobalanalysis[J].ScienceoftheTotalEnvironment,2018,645:753-760. [31]Lucas-BorjaME,PitonG,YuY,etal.Checkdamsworldwide:Objectives,functions,effectivenessandundesiredeffects[J].Cate?na,2021,DOI:10.1016/j.catena.2021.105390. [32]AwadaL,LindwallCW,SonntagB.Thedevelopmentandadop?tionofconservationtillagesystemsontheCanadianPrairies[J].In?ternationalSoilandWaterConservationResearch,2014,2(1):47-65. [33]MitchellJP,CarterLM,ReicoskyDC,etal.AhistoryoftillageinCalifornia’sCentralValley[J].SoilTillageResearch,2016,157:52-64. [34]ZhangYZ,HuYF,HanYQ,etal.Spatialdistributionsandevo?lutionsofglobalmajorecologicaldegradationregionsandresearchhotspotregions[J].ActaEcologicaSinica,2021,41(19):7599-7613.] [35]TheEuropeanEnvironmentAgency(EEA).The2024StateofSoilsinEurope[EB/OL].(2024-11-21)[2025-03-20].https://www.eea.europa.eu/en/topics/in-depth/soil. [36]USDA(U.S.DepartmentofAgriculture).SummaryReport:2017NationalResourcesInventory,NaturalResourcesConservationService.[EB/OL].(2020-10-09)[2025-03-20]. https://www.nrcs.usda.gov/sites/default/files/2022-10/2017NRISummary_Final.pdf [37]水利部網站.2023年我國水土流失狀況持續改善生態質量穩中向好[J].中國水土保持,2024,(4):3. [38]胡云鋒,韓月琪,曹巍,等.中國水土流失研究熱點區的空間分布制圖[J].生態學報,2019,39(16):5829-5835. [39]甄霖,謝永生.典型脆弱生態區生態技術評價方法及應用專題導讀[J].生態學報,2019,39(16):5747-5754. [40]劉寶元,劉瑛娜,張科利,等.中國水土保持措施分類[J].水土保持學報,2013,27(2):80-84. [41]徐涵秋,何慧,黃紹霖.福建省長汀縣河田水土流失區植被覆蓋度變化及其熱環境效應[J].生態學報,2013,33(10):2954-2963. [42]AnJ,ChangHN,HanSH,etal.ChangesinbasicsoilpropertiesandenzymeactivitiesalonganafforestationseriesonthedryAralSeaBed,Kazakhstan[J].ForestScienceandTechnology,2020,16(1):26-31. [43]WestphalC,VidalS,HorganFG,etal.Promotingmultipleecosys?temserviceswithflowerstripsandparticipatoryapproachesinriceproductionlandscapes[J].BasicandAppliedEcology,2015,16(8):681-689. [44]LingL,ShuaiYJ,XuY,etal.ComparingriceproductionsystemsinChina:Economicoutputandcarbonfootprint[J].ScienceoftheTotalEnvironment,2021,DOI:10.1016/j.scitotenv.2021.147890. [45]YuX,YuanS,TaoX,etal.Comparisonsbetweenmainandratooncropsinresourceuseefficiencies,environmentalimpacts,andeco?nomicprofitsofriceratooningsystemincentralChina[J].ScienceoftheTotalEnvironment,2021,DOI:10.1016/j.scitotenv.2021.149246. [46]范志平,孫學凱,王瓊,等.農田防護林帶組合方式對近地面風速作用特征的影響[J].遼寧工程技術大學學報(自然科學版),2010,29(2):320-323. [47]武金洲,鄭曉,高添,等.三北防護林體系建設工程對科爾沁沙地社會經濟影響的定量分析[J].生態學雜志,2020,39(11):3567-3575. [48]CaoSX,SuoXH,XiaCQ.PayofffromafforestationundertheThree-NorthShelterForestProgram[J].JournalofCleanerProduc?tion,2020,DOI:10.1016/j.jclepro.2020.120461. [49]王懷彪,潘鵬,高保山.黃土丘陵區水保林優化配置及抗旱示范推廣成效分析[J].陜西林業科技,2009,(2):74-78. [50]KamaliB,HashimR.Mangroverestorationwithoutplanting[J].EcologicalEngineering,2011,37(2):387-391. [51]KusarD,KomacB.AgeographicalandarchitecturalperspectiveonAlpinehaymeadowabandonmentinBohinj,Slovenia[J].EcoMont-JournalonProtectedMountainAreasResearch,2019,11(1):32-42. [52]胡金嬌,周青平,呂一河,等.青藏高原東緣半濕潤沙地典型生態恢復模式的效果比較研究[J].生態學報,2020,40(20):7410-7418. [53]李昂,曹素珍,李雪,等.甘肅省沿黃灌區春小麥與披堿草/苜蓿混播對土壤鹽漬化的影響[J].水土保持通報,2020,40(6):51-56,63. [54]ChenH,ZhouJX,CaiQG,etal.Theimpactofvegetationrestora?tiononerosion-inducedsedimentyieldinthemiddleYellowRiv?erandmanagementprospect[J].ScienceinChinaSeriesD:EarthSciences,2005,48(6):724-741. [55]ImanuddinR,HidayatA,RachmatHH,etal.Reforestationand sustainablemanagementofpinusmerkusiiforestplantationinIn?donesia:Areview[J].Forests,2020,11(12):1235-1235. [56]ChoiY,AhnJ,JiJW,etal.Effectsofinter-basinwatertransferprojectoperationforemergencywatersupply[J].WaterResourcesManagement,2020,34(8):2535-2548. [57]MateoCM,HanasakiN,KomoriD,etal.Assessingtheimpactsofreservoiroperationtofloodplaininundationbycombininghydro?logical,reservoirmanagement,andhydrodynamicmodels[J].Wa?terResourcesResearch,2014,50(9):7245-7266. [58]KomporW,YoshikawaS,KanaeS.UseofSeasonalstreamflowforecastsforfloodmitigationwithadaptivereservoiroperation:AcasestudyoftheChaoPhrayaRiverBasin,Thailand,in2011[J].Water,2020,DOI:10.3390/w12113210. [59]SalahAMA,PrasseR,MarschnerB.Intercroppingwithnativepe?rennialplantsprotectssoilofarablefieldsinsemi-aridlands[J].JournalofAridEnvironments,2016,130:1-13. [60]RaveendraSAST,NissankaSarathP,SomasundaramD,etal.Coconut-gliricidiamixedcroppingsystemsimprovesoilnutrientsindryandwetregionsofSriLanka[J].AgroforestrySystems,2021,95(2):307-319. [61]DeCostaW,SurenthranP.Resourcecompetitionincontourhedge?rowintercroppingsystemsinvolvingdifferentshrubspecieswithmatureandyoungteaonslopinghighlandsinSriLanka[J].JournalofAgriculturalScience,2005,143(5):395-405. [62]WangGL,ZhangJH,KouXM,etal.Zizaniaaquatica-duckeco?systemwithrecycledbiogasslurrymaintainedcropyield[J].Nutri?entCyclinginAgroecosystems,2019,115(3):331-345. [63]PhungLD,IchikawaM,PhamDV,etal.Highyieldofprotein-richforagericeachievedbysoilamendmentwithcompostedsew?agesludgeandtopdressingwithtreatedwastewater[J].ScientificReports.2020,10(1):2045-2322. [64]QuineTA,WallingDE,ChakelaQK,etal.Ratesandpatternsoftillageandwatererosiononterracesandcontourstrips:Evidencefromcaesium-137measurements[J].Catena,1999,36(1):115-142. [65]LambertDM,BisangwaE,EashNS,etal.Minimaltillageandcropresidueretentionadoption,inputdemand,andmaize(ZeamaysL.)production:AhouseholdsurveyanalysisofsmallholderproducersinLesotho[J].JournalofSoilandWaterConservation,2016,71(2):118-128. [66]HashimR,KamaliB,TaminNM,etal.Anintegratedapproachtocoastalrehabilitation:MangroverestorationinSungaiHajiDorani,Malaysia[J].EstuarineCoastalandShelfScience,2010,86(1):118-124. [67]高培軍,鄭郁善,王妍,等.杉木擬赤楊混交林土壤肥力性狀研究[J].江西農業大學學報(自然科學),2003,(4):599-603. [68]RivestD,CogliastroA.Establishmentsuccessofsevenhardwoodsinatree-basedintercroppingsysteminsouthernQuebec,Canada[J].AgroforestrySystems,2019,93(3):1073-1080. [69]WOCAT.WorldOverviewofConservationApproachesandTech?nologies[EB/OL].(2017-10-31)[2025-03-20]. https://wocat.net/en/qcat/list/?country=cn. [70]張丙昌,武志芳,李彬.黃土高原生物土壤結皮研究進展與展望[J].土壤學報,2021,58(5):1123-1131. [71]虞曉芬,龔建立,張化堯.技術經濟學概論(第5版)[M].北京:高等教育出版社,2018. [72]孫鴻烈,鄭度,夏軍,等.專家筆談:資源環境熱點問題[J].自然資源學報,2018,33(6):1092-1102. [73]ZhangY,PengCH,LiWZ,etal.Multipleafforestationprogramsacceleratethegreennessinthe‘ThreeNorth’regionofChinafrom1982to2013[J].EcologicalIndicators,2016,61:404-412. [74]WadeTI,NdiayeO,MauclaireM,etal.BiodiversityfieldtrialstoinformreforestationandnaturalresourcemanagementstrategiesalongtheAfricanGreatGreenWallinSenegal[J].NewForests,2018,49(3):341-362. [75]ToosiAS,TousiEG,GhassemiSA,etal.Amulti-criteriadeci?sionanalysisapproachtowardsefficientrainwaterharvesting[J].JournalofHydrology,2020,DOI:10.1016/j.jhydrol.2019.124501. [76]HelmanD,MusseryA.Usinglandsatsatellitestoassesstheim?pactofcheckdamsbuiltacrosserosivegulliesonvegetationreha?bilitation[J].ScienceoftheTotalEnvironment,2020,DOI:10.1016/j.scitotenv.2020.138873. [77]姜德文.引領新時代水土保持之科技前瞻[J].中國水土保持科學,2024,22(2):1-8. [78]高德正.國家水土保持重點建設工程水土流失綜合治理項目實施經驗淺談[J].亞熱帶水土保持,2024,36(1):36-38. [79]范昊明,蔡強國,陳光,等.世界三大黑土區水土流失與防治比較分析[J].自然資源學報,2005,(3):387-393. 注：原文載自《資源科學》2025年第3期，原作者：王爽、甄霖、李文君、梁立。本次發表有改動。文中部分圖片來源于網絡，版權歸原作者所有，若有侵權請聯系刪除。 | |||||
相關鏈接
- 楊凱越 | 構建“戰略和價值”二...2025-04-22
- 楊凱越 | 構建“戰略和價值”二...2025-04-16
- 央視《焦點訪談》| 破壁壘 疏堵...2025-04-09
- 楊凱越 | 構建“戰略和價值”二...2025-04-07
- 石延杰 | 我國城市更新制度體系...2025-04-02