一片干旱而赤贫的高原,10年间摆脱了生态噩运。甘肃定西的黄土塬上,曾经星星点点的绿色,如今连缀成片,给农民带来了致富机会。科技的力量,帮助定西人退耕还林,远离了“与天苦斗,越斗越苦”的时代。

“定西长期干旱缺水、灾害多发、生态环境极度脆弱,摆脱贫困、恢复生态互为因果、互相制约。党的十八大以来,通过加快发展生态型草产业,全市生态环境得到质的改变,经济社会取得长足发展。”定西市委书记唐晓明说,从长远看,实现绿水青山、推进生态文明既是定西可持续发展的必然要求,更是定西为国家筑牢西部生态屏障应有的担当。定西要深入贯彻落实党的十九大报告提出的“加快生态文明建设,建设美丽中国”和“开展国土绿化行动”的要求,继续大力实施生态立市战略,坚持保护与治理并重,把保护生态作为生命线贯穿到扶贫开发的全过程,把精准扶贫与生态环境治理紧密结合起来。

8月26日,科技日报记者随一个“十一五科技支撑计划课题”专家考察团,来到甘肃定西的龙滩流域。高原地貌,降雨极少的定西,曾是中国最为干旱的农业区。著名的“母亲水窖”公益行动,就是为了缓解这里的干渴。

从“富庶陇右”到“苦甲天下”的警示中找到发展之路

发布部门: 水利部 发布文号:
各流域机构,各省、自治区、直辖市水利(水务)厅(局),各计划单列市水利(水务)局,新疆生产建设兵团水利局:
  为推动水土保持科技事业发展,进一步提升水土保持科技贡献率,根据《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006―2020年)》和《水利科技发展规划(2001―2010)》,水利部组织编制了《全国水土保持科技发展规划纲要》,现印发给你们,请结合本地区、本部门的实际贯彻执行。
2008年9月8日
全国水土保持科技发展规划纲要(2008-2020年)
目  录
一、水土保持科技现状与发展趋势
(一)水土保持科技发展现状
(二)水土保持科技发展趋势
(三)新时期水土保持科技面临的机遇和挑战
二、水土保持科技发展指导思想及目标任务
(一)指导思想
(二)基本原则
1.面向实际,理论研究与生产实践相结合
2.重点突破,长远目标和近期目标相结合
3.兼收并蓄,集成创新与引进吸收相结合
4.注重成效,实用技术开发与高新技术应用并举
(三)目标及任务
三、水土保持科技重点研究领域
(一)重大基础理论
1.土壤侵蚀动力学机制及其过程
2.土壤侵蚀预测预报及评价模型研究
3.土壤侵蚀区退化生态系统植被恢复机制及关键技术
4.水土流失与水土保持效益、环境影响评价
5.水土保持措施防蚀机理及适用性评价研究
6.流域生态经济系统演变过程和水土保持措施配置
7.区域水土流失治理标准与容许土壤流失量研究
8.水土保持社会经济学研究
9.水土保持生态效益补偿机制
10.水土保持与全球气候变化的耦合关系及评价模型
(二)关键技术
1.水土流失区林草植被快速恢复与生态修复关键技术
2.降雨地表径流调控与高效利用技术
3.水土流失区面源污染控制与环境整治技术
4.开发建设项目与城市水土流失防治技术
5.水土流失试验方法与动态监测技术
6.坡耕地与侵蚀沟水土综合整治技术
7.水土保持农业技术措施
8.水土保持数字化技术
9.水土保持新材料、新工艺、新技术
四、主要土壤侵蚀区水土保持研究重点
(一)水力侵蚀区
1.东北黑土区
2.北方土石山区
3.黄土高原地区
4.长江上游及西南诸河流域
5.西南岩溶区
6.南方红壤区
(二)风力侵蚀区
(三)冻融侵蚀区
五、水土保持科技发展保障措施
(一)深化水土保持科技体制改革与创新体系建设
(二)建立与完善水土保持科技政策与投入体系
(三)构建科研协作网络与科技基础条件平台
(四)完善水土保持应用技术推广体系
(五)加强水土保持试验示范与科普教育基地建设
(六)建设一支高素质的科技队伍
  水土资源是人类生存和发展的基本条件。我国人口众多,水土资源短缺,生态环境问题严重,全国水土流失面积356万平方公里,占国土总面积的37%,平均每年土壤流失量50亿吨。近50年来,因水土流失损失的耕地达5000多万亩,平均每年约100万亩。以2000年数据分析,当年水土流失造成的经济损失在2000亿元以上,约占当年全国GDP的2.25%。水土流失严重地区多位于大江大河的中上游地区和水源区,是我国生态环境脆弱、经济发展滞后的地区。在我国诸多生态环境问题中,水土流失涉及范围广、影响大、危害重,是生态恶化的集中反映,已成为制约经济社会可持续发展和构建和谐社会的重大环境问题之一。因此,水土保持是促进人与自然和谐、保障国家生态安全与可持续发展的一项长期的战略任务。
  党的十七大已明确把加快科学技术的发展,建设创新型国家、建设生态文明、建设资源节约型和环境友好型社会,作为今后我国发展的重要战略目标。为了贯彻落实党的十七大精神,充分发挥”科学技术是第一生产力”的作用,进一步提升水土保持科技贡献率,推动水土保持工作再上新台阶,以水土资源的可持续利用和生态环境的可持续维护,促进经济社会的可持续发展,根据国务院制定的《国家中长期科学和技术发展规划纲要
(2006━2020年)》和水利部制定的《水利科技发展规划(2001-2010)》,组织编制了本规划纲要。
  一、水土保持科技现状与发展趋势
  (一)水土保持科技发展现状
  经过半个多世纪的努力,我国水土保持逐步发展成为一门独立的学科,基本确立了水土保持在我国科学体系中的学科地位:
  1.初步形成了水土保持基础理论体系。通过长期水土流失治理实践、试验研究、观察和测试,摸清了中国水土流失的基本规律,提出了土壤侵蚀分类系统,建立了以土壤侵蚀学、流域生态与管理科学、区域水土保持科学为基础的中国水土保持理论体系。
  2.建立了一批小流域水土流失综合治理样板,总结出比较完整的小流域水土流失综合治理理论与技术体系。基本建立起适应不同地区、不同地理环境、不同土壤侵蚀类型的水土流失防治方法、模式和技术措施,逐步形成了以小流域为单元,合理利用水土资源,各项工程措施、生物措施和农业技术措施优化配置的综合技术体系。
  3.初步建立起水土流失观测与监测站网。在不同类型区建立起一些小区、小流域及流域等不同空间尺度的监测站点,开展了水蚀、风蚀、重力侵蚀、冻融侵蚀等不同形态和侵蚀作用力的水土流失观测。开始建立全国水土保持监测网络和信息系统,信息收集和整编能力不断提高,为水土保持科研和宏观决策提供了基础数据。
  4.建立了较为完善的水土保持技术标准体系。已颁布实施的技术标准涵盖了水土保持规划设计、综合治理、生态修复、竣工验收、效益计算、工程管护、监测评价、信息管理等各个方面,基本上形成了比较完整的水土保持技术标准体系,为实现科学化、规范化管理提供了技术保障。
  5.初步构建了水土保持科学研究与教育体系。在服务生产的过程中,水土保持科研和教育队伍不断壮大,从业人员不断增多,科研实验和观测手段不断完善。目前,全国专门从事水土保持科研或以水土保持为主的相关科研机构达53个,水土保持科研人员4000多人。水土保持高等教育稳步发展,全国设有水土保持、荒漠化防治等相关专业的大专院校达19所,有40所大学和研究机构开展水土保持专业研究生教育,现有博士点9个,硕士点34个,每年培养一大批高级专门人才。
  (二)水土保持科技发展趋势
  水土保持科学的重点是研究水土流失地区水土资源与环境演化规律及各要素之间相互作用过程,建立土壤侵蚀综合防治理论和技术体系,促进人与自然的和谐和经济社会可持续发展。世界环发大会和21世纪议程均将土壤侵蚀防治列为优先发展领域。许多国家都十分重视水土保持与生态环境保护工作,投入了大量的人力、物力和财力开展土壤侵蚀和水土资源保护研究,取得了一系列成就,分析近年来国外水土保持学科发展动态,可概括为以下几个方面:
  1.注重土壤侵蚀机理研究。建立土壤侵蚀预报模型,强调开发水土保持生态环境效应评价模型,扩展土壤侵蚀模型的服务功能,将模型引入农业非点源污染物的运移机理与预报研究。以美国、英国等为代表的西方发达国家先后研发了通用土壤流失方程(RUSLE2.0),土壤侵蚀预报的物理模型,如WEPP、EUROSEM、LISEM、GUEST、WEPS等。
  2.注重研究手段革新。应用空间技术和信息技术,推动水土保持的数字化研究;美国等发达国家,利用高分辨率的遥感对地观测技术、计算机网络技术和强大的数据处理能力,开展了全球尺度的土壤侵蚀与全球变化关系研究。利用核素示踪技术和径流泥沙含量与流量在线实时自动测量等新技术,使得对土壤侵蚀和水土保持过程的描述更加精细,水土保持科学逐步向精确科学发展。
  3.水土保持的理念不断深化,多学科交叉的趋势明显。将水土保持与环境保护、江河污染和全球气候变化,水土保持与提高土地生产力、区域生态修复、环境整治,水土保持与水利工程安全、地质灾害等联系起来开展多学科交叉研究,不但深化了水土保持的理念,开拓了水土保持的研究领域,而且提高了水土保持在国家经济、社会可持续发展中的地位与价值。
  4.注重生态系统健康评价与生态修复的研究。近年来世界各国纷纷出台有关生态保护、生态建设的政策,并组织科研机构和专业人员进行系统研究。2005年在西班牙召开的第17届国际恢复生态学大会和第4届欧洲恢复生态学大会,标志着恢复生态学的研究重心由北美开始向世界拓展。当前生态系统修复研究最受关注的问题是生态系统健康学说,主要包括从短期到长期的时间尺度、从局部到区域空间尺度的社会系统、经济系统和自然系统的功能,从区域到全球胁迫下的地球环境与生命过程。其目标是保护和增强区域甚至地球环境容量及恢复力,维持其生产力并保持地球环境为人类服务的功能。
  5.注重流域水土资源开发与保护,将水土流失治理与河流健康相结合。自上世纪80年代在欧洲和北美,人们开始反思水土流失治理与河流保护问题。人们认识到河流是系统生命的载体;不仅要关注河流的资源功能,还要关注河流的生态功能。许多国家通过制定、修改水法和环境保护法,加强河流的环境评估,以实现水土等自然资源的合理经营及河流的服务功能。
  6.注重水土保持与全球气候变化研究。全球气候变化是世界各国高度关注的问题,投入了大量人力、物力用于研究应对策略。其中,植树种草引起的土地覆被变化(碳循环变化),土壤侵蚀和泥沙搬运引起的土壤有机碳的变化,进而与全球生源要素(C、N、P、S)循环乃至全球气候变化的耦合关系等已成为国内外研究的热点问题。
  (三)新时期水土保持科技面临的机遇和挑战
  21世纪,我国已进入全面建设小康社会、加快推进现代化建设的新阶段。党的十七大明确提出”建设生态文明、基本形成节约能源资源和保护生态环境的产业结构、增长方式、消费模式”的战略目标。治理水土流失、改善生态环境已成为全社会广泛关注的热点,我国水土保持生态建设和科技事业的发展面临着千载难逢的机遇。
  同时,我国地域广阔、生物气候与土地利用类型多样,人地矛盾突出,长期的土地不合理利用,造成严重的土壤侵蚀。特别是工业化和城市化过程中,新的人为水土流失情况还会不断发生。我国的水土流失已成为生态环境建设方面最突出的问题之一,保护水土资源任重道远。水土保持科技面临诸多挑战,突出的问题是:
  1.我国水土保持科学研究机构和队伍不稳定,缺乏全国性组织协调机构,难以组织和协调多部门开展水土保持重大基础理论与关键技术联合攻关,提高研究实效性。
  2.科学研究与示范推广经费投入严重不足,与新时期国家大规模的水土流失治理、生态建设工程对水土保持重大基础理论与关键技术支撑的要求不相适应。
  3.水土保持监测站网与监测技术、监测标准尚不完善,已有的监测数据完整性与可比性差,且使用效率低、缺乏数据共享的机制,严重制约水土保持科学的发展。
  4.水土保持科研、教学机构受体制与投入机制等深层次问题的影响,造成科学研究与生产实践需求脱离,一方面大量研究成果难以转化,另一方面水土流失治理缺乏有效的科技支撑。
  二、水土保持科技发展指导思想及目标任务
  (一)指导思想
  以科学发展观为指导,坚持以人为本,以建设资源节约型和环境友好型社会,服务国家生态安全、粮食安全、防洪安全和饮水安全为目标,全面提升我国水土保持科学研究水平,解决国家水土流失治理与生态建设中重大科技问题,以自主创新、重点跨越、支撑生态建设为重点,强化水土保持若干重大基础理论与关键技术研究,为国家宏观决策和区域土壤侵蚀防治提供科技支撑,全面推动水土保持科技发展,防止新的水土流失,逐步减缓现有水土流失强度,减少水土流失面积,促进水土资源的可持续利用和生态环境的可持续维护。
  (二)基本原则
  1.面向实际,理论研究与生产实践相结合
  从生产实践的紧迫需求出发,紧紧围绕生态环境保护与建设,结合水土保持重点治理工程,特别是国家重点项目,研究解决重大关键性技术问题。坚持理论研究与技术推广应用相结合,公益性研究与市场化开发相结合,生态、经济、社会效益相结合,不断提高科技成果的转化率。
  2.重点突破,长远目标和近期目标相结合
  水土保持科研领域面临着许多重大的理论问题和实际问题,要坚持有所为、有所不为。实施重点跨越,优选一批对水土保持生态建设影响重大的项目,集中力量,攻破难点。同时,依据水土保持学科发展与国家土壤侵蚀治理的需求和国家投入能力的客观实际,将近期目标与长远目标相结合。超前部署前沿技术和基础研究,引领科学研究的前沿,推动水土保持学科发展与水土保持工作。
  3.兼收并蓄,集成创新与引进吸收相结合
  根据我国土壤侵蚀的特点,研究探索具有创新性的治理途径,特别要倡导原始创新、集成创新、引进吸收和消化再创新。广泛研究和应用推广水土保持新材料、新技术、新工艺,提高水土保持的科技含量和创新内容。在自主创新的同时,积极引进、吸收和消化国际水土保持与生态建设的最新科学理论与研究成果,开创具有中国特色的水土保持科技新领域。
  4.注重成效,实用技术开发与高新技术应用并举
  水土保持既是一门传统行业,也是一门应用性极强的学科。一方面注重实用性强、易接受、投入少、成本低、见效快的实用技术的开发、集成与传统工艺的改造;另一方面要跟踪高新技术的发展,为水土流失治理提供全新的技术手段,拓宽治理的途径,提高治理的速度与效益。
  (三)目标及任务
  目标:到2020年,建立一个较为完备的集国家、地方与企业为一体的水土保持科学研究体系;建设一批集土壤侵蚀监测、科学研究、试验示范、人才培养、科学普及为一体,高水平的水土保持科技园区和一批小流域综合治理示范样板;在土壤侵蚀预报模型、数字水土保持、退化生态系统的修复机理研究与技术研发等方面取得突破,形成具有中国特色的水土保持理论与技术体系;水土保持与生态建设队伍自主创新能力显著增强,培养和凝聚一批优秀科技人才。为我国进入创新型国家行列,在本世纪中叶达到中等发达国家水平,提供水土保持科技支撑。近期,经过5-10年的努力,构建水土保持科技示范与推广、监测评价两大体系和国家基础理论研究、水土保持科技协作和国家水土保持科学决策与工程设计支撑三大平台,在水土保持重大基础理论和关键技术研发、应用等方面取得突破。
  主要任务是:
  1.强化基础理论研究,初步建立国家土壤侵蚀评价与预报模型;
  2.加强应用技术攻关,关键实用技术研究取得突破,完善水土流失综合防治技术体系;
  3.开展水土保持数字化工程建设,构建水土保持决策支撑平台;
  4.强化科技合作,建设水土保持科技协作平台;
  5.加强水土保持科技成果转化,建设水土保持科学园区与科技示范推广体系,提高科技贡献率;
  6.加强技术的标准化体系建设。
  三、水土保持科技重点研究领域
  (一)重大基础理论
  1.土壤侵蚀动力学机制及其过程
  应用力学与能量学经典理论与研究方法,研究土壤侵蚀过程及其侵蚀力、抗蚀力的演变、能量传递与作用机制,全面揭示土壤侵蚀的过程与机制。
  近期研究的重点:水力侵蚀过程与动力学机理,风力侵蚀过程与动力学机制,重力侵蚀,如滑坡、泥石流与崩岗等发生机理,人为侵蚀与特殊侵蚀过程机制。
  2.土壤侵蚀预测预报及评价模型研究
  用数学方法定量描述各个因子对土壤侵蚀的影响,以及侵蚀过程,最终预报土壤流失量。
  近期研究的重点:土壤侵蚀因子定量评价,坡面水蚀预测预报模型,小流域分布式水蚀预测预报模型,风蚀预测预报模型,区域土壤侵蚀预测评价模型,农业非点源污染模型,滑坡、泥石流预警预报模型,多尺度土壤侵蚀预测、预报及评价模型,以及各类预报模型的适用范围及效果评价。
  3.土壤侵蚀区退化生态系统植被恢复机制及关键技术
  不同类型区生态系统植被退化的类型及成因,不同类型区退化生态系统植被恢复机制和途径及近自然恢复程度。
  近期研究的重点为:不同类型区植被自然恢复过程人工干预的条件和技术,不同类型区植被潜力、稳定性维持机制,不同区域植被区系与生态环境因子耦合关系,不同区域植被的生态功能评价技术、不同类型区植被建设的区域布局和不同尺度的景观格局及其对生态系统间相互关系的影响。
  4.水土流失与水土保持效益、环境影响评价
  长时期和大范围的土壤侵蚀,以及长期开展和正在实施的重大生态建设工程,对环境构成多方面的深刻影响,使得水土保持和土地利用活动成为侵蚀地区现代环境发展演化的主要驱动力之一。分析揭示水土流失、水土保持对本地、异地区域环境过程和环境要素的影响,为区域社会经济持续发展和进一步的水土保持决策提供支持。
  近期研究的重点:水土流失与水土保持对环境要素和环境过程影响的研究,水土保持效益、环境影响评价指标与模型,土壤侵蚀与全球变化关系。
  5.水土保持措施防蚀机理及适用性评价研究
  我国水土保持历史悠久,水土流失治理措施丰富多样,系统分析总结各地区水土保持措施,阐明各种措施的防蚀机理与适用区域,对指导我国生态建设,以及丰富世界水土保持措施知识库具有重要作用。
  近期研究的重点:水土保持措施防蚀机理,水土保持措施适用性评价,水土保持措施效益分析。
  6.流域生态经济系统演变过程和水土保持措施配置
  流域是相对完整的自然单元,它既是地表径流泥沙汇集输移的基本单元,也是水土保持措施配置的单元。根据流域土壤侵蚀、水土资源的时空分异规律,综合布设各种治理措施。研究小流域尺度的土壤侵蚀过程、土壤侵蚀治理过程及两者共同驱动下的生态经济系统演替过程,是土壤侵蚀与水土保持学科的重要组成部分。
  近期研究的重点:小流域土壤侵蚀及其环境演化过程研究,侵蚀-治理双向驱动下小流域生态系统结构与功能研究,小流域水土保持措施配置和流域健康诊断,数字流域及其流域过程模拟。
  7.区域水土流失治理标准与容许土壤流失量研究
  水土流失治理目标已从单一维护土地生产力转向保护侵蚀区生态环境、减少非侵蚀区的损失等多目标并重。区域水土流失治理标准与容许土壤流失量、水土流失危险性程度、土壤可改良程度、社会经济发展水平、环境质量要求等紧密相关。
  近期研究重点:影响区域水土流失治理标准的因素及其定量计算方法,区域水土流失治理标准分级系统与计算方法,容许土壤流失量的影响因素及其定量计算方法等。
  8.水土保持社会经济学研究
  水土流失和水土保持都是与一定社会经济条件相联系的,随着经济社会的发展,水土保持与人类文明的关系愈来愈密切。应在研究自然科学方法和手段的同时,加强水土保持与社会经济、法律、道德伦理、文化、管理体制等人文和社会经济学方面的研究。
  近期研究重点:水土流失和社会经济发展的关系,社会经济政策对水土保持的影响,水土保持对社会经济发展的贡献,不同区域的人口承载力,人口、土地利用结构对水土流失的影响。
  9.水土保持生态效益补偿机制
  水土流失不仅造成上游流失区土地退化,生态恶化,制约经济的持续发展,更严重危害流域中下游地区生态、防洪安全。限制上游地区的一些生产经营行为与规模,保护生态,以及通过经济补偿的形式解决上游地区人们的生存与发展问题,愈来愈成为人们普遍关注的热点。
  近期研究重点:水土流失区土地生态经济功能分区、评价模式,水土保持与流域防洪减灾的关系,水土保持生态效益补偿标准及其补偿机制。
  10.水土保持与全球气候变化的耦合关系及评价模型
  人类活动引起全球气候变化加剧,造成灾害性天气频发,影响人类经济与社会发展结论已被科技界研究证实,并日益引起世界各国政府的高度关注。水土流失与水土保持改变下垫面,影响全球碳循环,引起气候的变化,同时全球气候的变化也会影响区域水土流失强度与水土保持的效果。
  近期研究重点:水土流失、水土保持与全球气候变化的内在联系、评价指标与标准,全球气候变化对区域水土流失、水土保持造成的影响,水土保持与全球气候变化的耦合关系及其评价模型。
  (二)关键技术
  1.水土流失区林草植被快速恢复与生态修复关键技术
  针对我国目前土壤侵蚀区区域植被结构不尽合理,林草措施成活率与保存率低,植被生产力及经济效益不高等问题,应加强区域植被快速建造与持续高效生产方面的研究。主要有:高效、抗逆性速生林草种选育与快速繁殖技术,林草植被抗旱营造与适度开发利用技术,林草植被立体配置模式与丰产经营利用技术,特殊类型区植被的营造及更新改造与综合利用技术,不同类型区生态自我恢复的生物学基础与促进恢复技术,生物能源物种的筛选与水土保持栽培管理技术,经济与生态兼营型林、灌、草种的选育与栽培技术,小流域农林复合经营技术。
  2.降雨地表径流调控与高效利用技术
  水土流失是水与土两种资源的流失,”水”既是水土流失的动力,又是流失的对象。在当前水资源十分紧缺的形势下,更应切实保护和高效利用水资源。要通过汇集、疏导地表径流等措施使”水”、”土”两种资源更有效地结合,提高利用率。需要研究的关键技术有:降雨–地表径流资源利用潜力分析与计算方法,降雨径流安全集蓄共性技术,降雨径流网络化利用技术,降雨地表径流高效利用的配套设备。
  3.水土流失区面源污染控制与环境整治技术
  水土流失是面源污染的载体,流失的水体和土壤携带的大量氮素、磷素、农药等物质,是下游河湖、水库面源污染物的主要来源。水土保持应与提供清洁水源和环境整治相结合,在改善当地生产条件、提高农民生活水平的同时,控制面源污染,保障城乡饮用水安全。需要研究和开发的关键技术有:氮磷流失过程及其综合调控技术,流失养分的局域多层空间综合防治措施优化配置调控技术,水源地面源污染防治技术,农村饮用水源的生态保护与生活排水处理技术,生态清洁型小流域建设技术,流域尺度面源污染防治措施及控制技术体系,土壤侵蚀区农村生态家园规划方法及景观设计技术,土壤侵蚀区农村环境整治与山水林田路立体绿化技术。
  4.开发建设项目与城市水土流失防治技术
  新时期,随着我国经济社会快速发展,工业化、城市化步伐的加快,开发建设项目和城市建设过程中人为造成新的水土流失防治的关键技术研究十分迫切。主要有:不同下垫面开发建设项目弃土弃渣土壤流失形式、流失量及危害性评价,城市土壤侵蚀特点、流失规律、危害与防治对策,开发建设项目与城市土壤侵蚀综合防治规划与景观设计,开发建设严重扰动区植被快速营造模式与技术,不同类型区开发建设项目水土保持治理模式与技术标准。
  5.水土流失试验方法与动态监测技术
  长期以来作为研究工作基础的土壤侵蚀实地试验观测和动态监测工作还比较薄弱,亟待加强。同时,监测体系刚刚建立,各地开展监测的内容、技术和方法不一,观测资料难以统一分析和对比。亟需加强的关键技术研究有:区域水土流失快速调查技术,坡面和小流域水土流失观测设施设备,沟蚀过程与流失量测验技术,风蚀测验技术,滑坡和泥石流预测方法与观测设备,冻融侵蚀监测方法,水土流失测验数据整编与数据库建设,全国水蚀区小流域划分及其数据库建设,水土保持生态项目管理数据库建设等。
  6.坡耕地与侵蚀沟水土综合整治技术
  坡耕地改造是改变微地貌、有效遏制水土流失的关键技术。研究重点是:不同类型区高标准梯田、路网、水系合理布局与建造技术,不同生态类型区坡地改造与耕作机具的研制与开发,梯地快速培肥与优化利用技术。
  沟壑整治与沟道治理开发是水土保持主要措施之一。研究重点:坝系合理安全布局、设计与建造技术,沟壑综合防治开发利用技术,淤地培育与提高利用率技术,泥石流、滑坡、崩岗综合防治技术。
  7.水土保持农业技术措施
  缓坡耕地将在我国一定时期内的农业生产中长期存在,大量坡耕地的存在又是我国土壤侵蚀的主要策源地,在农牧交错区、黑土区、以及土层极薄的土石山区,由于受地形和投入等因素的限制,大量坡耕地难以通过基本农田建设及时加以改造。因而,亟需加强水土保持保护性耕作、保护性栽培、管理等关键技术研发。主要有:水土保持土地整治与带状种植模式技术,缓坡耕地水土保持保护性耕作机具研究,不同作物水土保持保护性耕作专用技术与模式,免耕、等高耕作技术。
  8.水土保持数字化技术
  水土保持数字化是数字地球思想及其技术在水土保持领域的应用与发展。”水土保持数字化”可以定义为按地理坐标对水土保持要素状况的数字化描述和处理,它借助地球空间信息技术,对水土流失影响因子、水土流失以及水土保持防治措施、水土保持管理等信息按照数字信号进行收集、贮存、传输、分析和应用。主要研究的内容有:水土保持数字化的技术标准,水土保持信息基础设施的构建,水土保持数据库设计与开发,业务应用服务和信息共享平台建设技术,应用信息系统开发。
  9.水土保持新材料、新工艺、新技术
  水土保持也必须吸收相关学科和行业的发展成果,加快新材料、新工艺和新技术的应用研究。需研究的关键技术有:核素示踪技术在土壤侵蚀过程与规律研究方面的应用,土壤侵蚀动态监测的”3S”技术开发和应用,风沙区表土固结材料与技术,工程开挖造成的陡峭崖壁喷混植生技术,植生袋技术,坡面植被恢复过程中土壤保湿剂使用技术等。
  四、主要土壤侵蚀区水土保持研究重点
  我国地域辽阔,自然条件区域差异显著,土壤侵蚀类型与成因复杂。根据不同类型区地貌特征、生物气候及其土壤侵蚀特点,将我国主要土壤侵蚀区划分为水力侵蚀区、风力侵蚀区及冻融侵蚀区三大类型区。其中,水力侵蚀区又续分为:东北黑土区、北方土石山区、黄土高原区、长江上游及西南诸河流域、西南岩溶区和南方红壤区六个亚区。针对不同类型区水土流失的区域特点、国家决策所关注的水土保持生态建设重大战略问题,以及各区水土保持生产实践中亟需解决的热点、难点问题及其关键技术进行分析研究,提出不同类型区的研究方向和任务,为区域水土保持服务(前文已论述的重大共性基础理论与关键技术问题,本节不重复赘述)。
  (一)水力侵蚀区
  1.东北黑土区
  该区涉及松花江、辽河两大流域。区内地形多为漫岗长坡,在顺坡耕作情况下,水土流失不断加剧。土壤侵蚀主要来源于缓坡、长坡耕地水蚀及冻融诱发的重力侵蚀。
  研究方向与任务:东北黑土资源退化规律及其对粮食生产的影响与预警,冻融作用对黑土土壤侵蚀的影响,黑土区土壤侵蚀强度分级标准、侵蚀危险度评价,东北黑土土壤侵蚀综合治理与黑土地生态系统修复关键技术研究与模式示范。
  2.北方土石山区
  该区涉及海河、淮河两大流域,主要分布在流域上游的太行山、沂蒙山、桐柏山、大别山、伏牛山等地。区内降雨集中,大部分地区土层浅薄,岩石大面积裸露,山丘区一半以上耕地土层厚度在50cm以下,水土流失对土地生产力破坏极大。水土流失作为面源污染的载体,加剧了水源污染,对下游地区饮水安全构成重大威胁。
  研究方向与任务:河流上游水土保持对下游水资源供给的影响,生态补偿区土地资源生态经济功能定位与土壤侵蚀综合防治技术与标准研究,北方土石山区坡耕地改造与保护性耕作技术与模式,优质水土保持经济林果品种培育及水土保持栽培技术,生态家园、清洁小流域规划设计与水土保持型生态旅游建设关键技术与模式研究。
  3.黄土高原地区
  该区涉及青海、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西、河南七省(区)。区内土层深厚疏松、沟壑纵横、气候干旱、植被稀少,降水时空分布不均,加之水土资源利用不合理,土壤侵蚀强度之大、流失量之多堪称世界之最。
  研究方向与任务:退化生态系统植被恢复机制及途径,生态自然恢复与人工促进恢复技术与模式,坡地整治与坝系优化建设技术,水沙调控与淤地坝等工程的科学布局及建设技术,晋陕蒙粗沙多沙区不同尺度区域水土流失分布或数值模型技术,能源重化工区土壤侵蚀治理与环境演变,退耕还林还草、生态建设与粮食安全、经济持续发展模式与战略。
  4.长江上游及西南诸河流域
  该区主要涉及四川、重庆、云南、贵州、西藏、陕西、甘肃和湖北等省(区、市)。区内地质构造复杂而活跃,山高坡陡,人口密集,降雨集中,坡耕地比重大,水土流失严重。同时,区内水土流失极易诱发滑坡、泥石流等山地灾害。
  研究方向与任务:水沙环境与区域水资源、生态环境演变的关系,长江侵蚀泥沙定量评估,泥石流、滑坡等山地灾害预警及防治技术,三峡库区水土流失、山地灾害及面源污染监测,移民和城镇化过程中新增土壤侵蚀综合防治技术,坡地整治与沟壑塘坝优化建设技术,林草植被快速恢复与保持水土营造技术,三峡库区水土流失综合治理技术,云、贵高原干热河谷生态系统修复,农村能源开发新途径和相关政策。
  5.西南岩溶区
  该区以贵州高原为中心,包括广西西北部、云南东部和四川、重庆、湖南的部分地区。区内土层瘠薄,降雨强度大,陡坡耕种普遍,水土流失非常严重。水土流失剧烈的地区土层消失殆尽,土地石漠化极为严重。该区坡耕地综合整治,遏制水土流失的任务极为艰巨。
  研究方向与任务:岩溶地区的土壤侵蚀过程、机理及其预测预报模型,土壤侵蚀危险度评价与岩溶地区的水土流失防治关键技术,岩溶地质背景生态修复物种选育与干预途径,岩溶地区小流域综合治理模式和复合农林业经营技术,适宜于岩溶发育规律和水文网结构的水土调控和地下水开发工艺与技术标准,不同岩溶土壤的改良与快速培肥技术,不同岩溶流域农业和林业发展模式与种植品种,岩溶流域的人口承载力与生态移民的规模及相关政策。
  6.南方红壤区
  该区主要是指我国东南部地区,涉及广东、福建、海南、湖南、浙江、江西以及鄂东南和皖南地区。区内水土流失主要表现为:一是岩层高度风化后,风化壳深厚,在强降雨作用下极易产生崩岗侵蚀;二是近年来荒坡地林产品开发强度大,引发严重人为水土流失;三是该区不少人工林为单一树种的纯林,林下缺少灌木或草本植被覆盖,土壤表面裸露,保持水土能力很弱。
  研究方向与任务:水土流失与污染物的迁移、扩散的关系及预测、预报模型与技术,小流域综合治理与复合农林业经营技术,崩岗的治理开发,纯林林分改造与林下流失防控技术,城市水土保持关键技术,开发建设引起的人为土壤侵蚀防治技术和生态修复技术。
  (二)风力侵蚀区
  本区主要分布在新疆、内蒙和青海、宁夏、甘肃、陕西、山西、辽宁、河北等省的部分地方。区内土地过度开垦和草场超载放牧,植被覆盖度低,风力侵蚀和水力侵蚀交替发生,生态十分脆弱。
  研究方向与任务:风蚀产沙机理与运移规律,风蚀与水蚀交错区交互作用内在机理研究和水土保持措施研究,风沙草原区土地退化机理与土地利用模式、承载力及其预警体系,保护性耕作与栽培管理技术体系,农牧交错区风沙源控制综合防治技术,荒漠及绿洲植被生态演变及恢复技术,草原鼠害综合防治、草库仑建设与牧业制度改革技术与途径,沙地表土固结技术等。
  (三)冻融侵蚀区
  冻融侵蚀主要分布在我国西部青藏高原、新疆天山、东北大小兴安岭等高寒地区。区内受人为活动影响较小,以自然侵蚀为主。
  研究方向与任务:冻融区的发展趋势,冻土扰动影响及防控,植被移植与恢复,全球气候变化引起的冻融侵蚀区水土流失对策措施研究。
  五、水土保持科技发展保障措施
  (一)深化水土保持科技体制改革与创新体系建设
  强化宏观指导,推进国家级水土保持研究院(所、校)现代科技管理体制建设。加强国家水土保持科技管理协调,积极稳妥地推进水土保持科研机构管理体制的改革,强化宏观指导与调控,健全国家级水土保持科技决策机制,消除体制机制性障碍,加强部门之间、地方之间、部门与地方之间的统筹协调,切实整合科技资源,进一步加强工程技术研究中心和重点实验室建设。对于服务国家公益性基础研究的水土保持研究院(所、校)要加强科研能力建设,建立稳定的投入机制,逐步建立起有利于水土保持科技发展的现代科技管理体制。
  积极推进地方和流域科研机构的改革。具备市场应对能力的应用研究和技术推广机构,要向企业化转制或转制为科技服务机构;对承担区域基础研究和监测的机构,政府要给予一定的支持。同时要拓宽工作领域,面向市场,增强自我发展能力,加强技术推广和技术咨询、工程监理等服务。
  (二)建立与完善水土保持科技政策与投入体系
  加大对技术推广的支持力度。建立推广水土保持综合治理先进适用技术的新机制,在国家重大生态工程建设项目中列专项经费用于开展重大技术攻关和实用技术推广,重点支持工程建设中急待解决的重大科技问题研究。
  通过政策引导,建立多元化、多渠道的科技投入体系。充分发挥政府在投入中的引导作用,通过积极争取各级财政直接投入、税收优惠等多种政策引导和调动地方、企业投入水土保持公益性科学研究的积极性。
  (三)构建科研协作网络与科技基础条件平台
  水土保持科技协作网。以全国水土保持生态建设的需求为导向,以提高水土保持工程科技含量和加快生态环境建设速度为目标,制定全国水土保持科技协作规程,有计划、有步骤地组织全国水土保持科研单位,围绕重大科技问题联合攻关、协同作战。
  科技基础条件平台。多部门协作,建立以信息、网络技术为支撑,将土壤侵蚀研究实验基地、大型科学设施和仪器装备、科学数据与信息、自然科技资源等组成科技基础条件平台,通过有效配置和共享,服务于全社会科技创新。
  建立科技资源的共享机制。根据”整合、共享、完善、提高”的原则,制定各类科技资源的标准规范,建立促进科技资源共享的政策法规体系。针对不同类型科技条件资源的特点,采用灵活多样的共享模式。
  (四)完善水土保持应用技术推广体系
  教学、科研和各级业务主管部门,要面向生产实践,建立面向基层的技术服务和科技推广体系,确保推广工作落到实处;要加强对广大群众的培训,采取户外教室与实用技术培训相结合的措施,促进科技成果向现实生产力的转化;要不断总结和大力推广新的实用技术。
  (五)加强水土保持试验示范与科普教育基地建设
  建立不同尺度、不同类型的土壤侵蚀综合防治试验示范工程,通过试区示范、推广、扩散作用,带动周边地区的土壤侵蚀综合治理与开发,不断提高水土保持的科技贡献率。编辑出版水土保持科普读物,建立水土保持科普教育基地,提高全民水土保持意识。
  (六)建设一支高素质的科技队伍
  依托重大科研和建设项目,造就一批由初、中、高各层次组成的,比例适合、数量适中、专业配套的水土保持科研队伍。加大学科带头人的培养力度,积极推进创新团队建设,培养造就一批具有世界前沿水平的水土保持高级专家。
  充分发挥教育在创新人才培养中的重要作用。加强水土保持科技创新与人才培养的有机结合,鼓励科研院所与高等院校合作培养研究型人才。支持研究生参与或承担科研项目,鼓励本科生投入科研工作,确保水土保持科技队伍后继有人。

而当记者来到龙滩附近的山上,放眼望去,却已看不出多少干旱的迹象。沿着狭窄的土路爬到海拔2000多米的山顶,一路上绿意不绝。眺望龙滩流域方圆几十里,清澈的蓝天下,高峻的黄土塬,基本被绿色的外衣覆盖。山坡上见不到“赤地”,土豆田和玉米田里作物长势良好。山里能看到兔子和飞翔的野鸡,还能看到苍鹰在盘旋。这一切,并不符合“荒芜憔悴”的旱塬既有形象。下到龙滩沟底,才能察觉这里是严重的干旱区。尽管前一天下了雨,但沟里并没有明显的水流。龙滩流域的农户仍然是“靠天吃饭”—但这个词如今有了不同的含义。

“历史上,陇中地区是一个以畜牧业为主的农牧交错地带,是重要的草业和牧业基地,同时还是官苑屯牧地区。”定西市委常委、宣传部长王美萍说,秦汉时期,陇中定西渭河两岸阡陌纵横、水草丰茂,山谷深处绿树成荫;到了唐代,这里曾设置陇右郡监牧,专为国家提供优质战马,除官营牧马之外,民间畜牧业也很发达,是全国四大牧业基地之一。然而,自宋代之后,随着人口增长,大面积的伐木垦草造田,许多草地被辟为农田,生态环境破坏,经济发展日渐衰退,陇中地区也由“富庶陇右”沦为“苦甲天下”。

走进村里的一户院子,引人注目的是一架太阳灶,明晃晃地正在烧水。村里人有时还会用沼气来做饭。两件宝贝省下了不少秸秆和林草。49岁的主人杨举告诉我们,现在的秸秆不再烧火,而是用氨化池处理为饲料。“去年养羊赚了5000元。”杨举说,圈养的山羊,除了秸秆外,主要吃山上种植的优质紫花苜蓿。除了羊,村里人还养殖猪和牛,跟平原地区似乎差别不大。

“从上个世纪80年代开始,定西上下齐动员‘反弹琵琶’,大念‘草牧经’,推动农业发展方向的战略转移,其北部的安定、通渭、陇西、临洮4县区开始大力发展以‘停止植被破坏’为目的的人工种草。从2012年以来,定西市草牧业发展进入了成熟阶段,成为全市经济发展的战略性主导产业和脱贫攻坚的首位产业。”定西市畜牧兽医局局长苏存富说,2016年市委、市政府提出了打造中国“西部草都”的目标,草产业进入大发展时期。2017年底,全市多年生牧草留床面积达到320万亩,发展适度规模牧草种植户10044户。

而院子里用水泥盖遮掩的窖里,藏了不少水。水既有从井里抽上来的,也有从山上流下,被专门修建的收集装置引到窖里的。尽管水质稍差,但可以饮用。杨举所在的村子用水已不再是问题。

“要过家多栽树。”80岁的定西市安定区白碌乡农民王永瑞至今仍牢记父亲生前嘱咐的这句话。白碌乡地处大山深处,常年干旱少雨、沟壑纵横、植被稀疏。上世纪60年代,刚过20岁的王永瑞积极响应国家号召开始义务植树,一直坚持到现在。王永瑞说,上世纪80年代,当地号召人们“种草种树、绿化定西”,他把承包的50亩荒山全部修成了反坡台,用仅有的200元钱购买了树苗,挖坑、种树、浇水、保苗,50亩荒山全部栽上了白杨、旱柳、柠条、云杉、松柏等树木。

水土流失得到抑制,是水资源改善的主要原因。走在山上的水土保持试验区里,到处可以看到规律排列的树木和草种。作为国家“十一五”科技支撑项目的承担单位,甘肃省林业科学研究院与中科院等单位联合,设计了大范围的实验观测项目。研究人员将植被进行搭配种植,观测它们在雨后截留水土的能力。

寒来暑往,靠着一把镢头一把揪,打埂筑坝,王永瑞先后造林30余万棵,硬是让原本寸草不生的400多亩荒山披上了绿色,被当地人称为“活愚公”。

“我们在山坡上设立了大大小小的径流试验区,进行了长期的观测。”中科院生态环境研究中心的卫伟博士介绍说,这些长方形一一隔开的区域,可以用来测试单位面积栽种不同植被的情况下,分别有多少水土流失。实验最终得出了科学结论——当地防止水土流失,最好的方式之一是侧柏、柠条和紫花苜蓿间种在一起,山毛桃、山杏等乔木也可以跟紫花苜蓿搭配起来。

面对恶劣的自然环境,一辈子植树造林、绿化荒山,王永瑞仅是定西干部群众遏制生态恶化、种草种树的典型代表之一。

近几年,退耕还林实施后,这些能防止水土流失的新作物,迅速取代了原先的庄稼地。龙滩流域的山头由此全部绿化,宝贵的雨水被锁在了山里。另一方面,封山禁牧后,山羊由放养改为圈养,给了高原植被修养生息的机会。

“靠着干部群众们的苦干实干,定西的植被逐步增加,大地渐渐有了绿色,生态环境趋向好转。历史的经验教训告诉我们,生态兴则经济强,生态兴则百姓富。”唐晓明说,作为全国典型的深度贫困地区,定西要实现脱贫致富、繁荣发展,就必须要从“富庶陇右”到“苦甲天下”的警示中汲取经验教训,必须要牢固树立“绿水青山就是金山银山”的绿色发展理念,大力发展生态文明。

定西农民之所以能够心甘情愿地放弃大量耕地,还因为他们找到了新的致富方式——种土豆。定西的土质和气候,都适合优质土豆生长。近几年科研人员推广土豆种植技术,让定西成为了中国最大的土豆种植基地。

在立草为业和草畜并举中保护和恢复生态环境

“在过去,这里的农民?得最多的是小麦和扁豆。”甘肃省林业科学研究院研究员季元祖说,“其实这些夏季作物并不适合定西的降水条件。种秋季作物更合适,但农民并没有这个习惯。”10月初收获的土豆,实际上是最好的经济作物。

“草牧业的快速发展,让定西农民在实现增收、加快脱贫上拥有了一个最具潜力的产业,更为素来干旱贫瘠的陇中山河重新披上了‘绿装’。”定西市委副书记、市长戴超说,广大农村正围绕乡村振兴战略重新布局产业项目,提升产业的带富能力,一大批绿色产业带头人脱颖而出。黄土塬上,层层梯田阡陌交通,林果树木、经济作物、牛羊畜群交相辉映,厂房、村落点缀其间,一个个生态和谐新农村正绽放出勃勃生机。

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