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提升黄土高原水土流失区生态系统服务的主要途径与措施: 热度 1 jiangming800403 2013-9-9 21:56; 本书从生态系统服务理论出发研究水土保持效益的评价方法和评价指标，从而较全面、系统的分析水土保持对全流域生态环境、经济社会诸多方面的影响，并将不同方面的影响转化为具有统一内涵的评价指标进行衡量，从而指出水土保持工作的实现程度、存在问题及改进思路，有针对性的回答了上述第二个与第二个问题，并可以对第一个问题即水土保持区划提供参考依据。 7.3 提升黄土高原水土保持生态系统服务功能的主要措施早期，水土保持的重要性主要体现在保证粮食安全、解决水土流失区温饱问题方面，随着经济社会的发展，目前和今后水土保持应更加关注于生态安全、环境安全，全面改善流域生态系统服务功能，为国家的可持续发展服务。 7.3.1 发挥水土保持措施的生态系统服务潜力但是水土保持措施在改善流域生态系统服务的过程中仍存在一些问题。前文分析表明：草地及畜牧业生态系统服务功能较低且呈现出相对下降的趋势，以及农田、果园生态系统外部服务功能较低，从长期态势看是制约水土保持型生态农业持续发展的主要问题。 7.3.1 .1 改善草地及畜牧业的生态系统服务为了防止破坏植被，保护生态环境， 1999 年起，陕北地区在大规模退耕还林的过程中，制定了“封山禁牧、舍饲养羊”的政策，但由于人工采集饲料效率太低，舍饲养羊劳动力投入太大，在当地目前的劳动力价格水平下，养羊远没有外出打工合算，因此，从 1999 年开始羊只被大量卖掉，存栏数急剧下降。同时，受退耕还林、封山禁牧造成秸秆、饲草等饲料减少的影响，陕北地区大牲畜（役畜）存栏量也在下降，陕北黄土丘陵沟壑区农田以梯田为主，田块较小，不便于机械化，大牲畜（役畜）减少已经给农业生产带来了不利影响。畜牧业则是连接农田生态系统与草地生态系统的纽带，也是解决影响研究区生态系统服务功能充分发挥的两大问题——农果地土壤有机质含量较低以及草地未得到充分利用。根据研究区实际情况，宜发展乳肉、役乳、役肉兼用的奶牛、驴等畜种，并开发满足当地实际需要的专门的生产工具，如可在坡地上方便使用的割草机具等，以提高畜牧业的劳动效率。根据研究区农民居住相对分散的情况，散养鸡也有可能成为一项重要的家庭副业。黄土丘陵区草地一般面积较少，且分布比较零散，缺乏集中连片的放牧草场，使建立围栏的成本较高，而且“个体承包、以粮代赈”的退耕还林（草）管理模式客观上也不利于羊只集中养殖、转场轮牧。同时，目前缺乏专用的机械化割草工具，单纯用人力割草，劳动力成本太大，养殖业难以承受；且陕北地区很多草地处于 15 o 甚至 25 o 以上的陡坡地上，由于坡度太大，普通割草机很难使用。而且如同过度放牧牲畜啃食、践踏草地会造成生态系统退化一样，割草地长期利用也会造成土壤养分以饲草为载体输出到系统外，使土地用养失调，生态系统退化。因此，虽然在“退耕还林、封山禁牧”政策的指导下，在不足 10 年的短暂时期内，陕北地区植被恢复取得了显著进展，土壤侵蚀得到了有效控制，生态环境逐步改善，但是由于缺乏适当的生产模式，“舍饲养羊”在很多地区并未实现，目前黄土丘陵区农牧、林牧交错带的养殖业特别是草食畜的养殖业实际上处于衰退之中，这阻碍了退耕还林、水土保持生态环境建设效益的充分发挥。如果草地畜牧业仍然得不到发展，国家补助结束后，草地经济效益低的问题就会更加突出，这不利于草地的保护与发展，地方政府与群众出于对自身利益的考虑可能更加倾向于补助时期更长、效益更稳定的造林，而不是种草，甚至可能违背适地适树的原则，在一些适合种草而非造林的地段也造了林，水土保持与生态环境修复效益只能是事倍功半。为解决此问题，一是需要开发适合黄土高原丘陵沟壑区自然条件的和群众要求的畜牧业机械，如小型背负式割草机，二是改良畜种结构与生产模式，变单纯禁牧为禁、牧结合。与西方大种植园农场不同，我国农业现在是、将来一段时期内还将是以家庭农户为主，农业生产的规模较小，畜牧业也将是以适度规模化、家庭小规模集群养畜为主。客观上讲，养羊业只有集群放牧，才有利于降低生产成本、形成规模效益，并不宜于一家一户分散饲养。相对而言，大家畜由于其单位牲畜产值较高，投入相同的人力进行管理更容易获得较高的收入，因此，更适合一家一户进行分散或小规模养殖。牛和驴既适合舍饲也适合放牧，而且放牧的方式也很多，如自由放牧、牵拴放牧等等。但羊耐粗饲能力更强，能利用其他牲畜难以食用的、适口性很差的树叶等粗饲料，不仅可以清除草地中的灌木杂草，而且养羊业与果业能形成很好的产业耦合，羊可以利用枝条树叶等果业生产中的废弃物，而羊粪可以补充果园土壤中的有机质与营养元素，且通过羊的“过腹还田”消除了果园落叶落果中携带的害虫与病原体，有利于防治果园病虫害、降低生产成本、提高果品品质。养禽业对植被的破坏较小，黄土高原地区农户居住相对分散，院落周围空地较多，家禽（鸡）散养也是一项可供发展的农村副业。 7.3.1 .2 提高土壤有机质含量农田与果园系统生态外部服务主要集中在提供产品与调节水文循环等领域，由于土壤有机质含量低下与增长缓慢，改善地球 - 生物物质循环的作用几乎可以忽略不计，而地球 - 生物物质循环可将大气中过量的二氧化碳转化为有机质储存在植被与土壤中，是缓解温室效应最有效的途径，长期以来研究区农田与果园有机质含量低于 1% ，处于极低下的水平，如果通过土壤管理使其达到 2%-3% ，将产生可观的生态效益。增加土壤有机质的办法一是增施有机肥，这需要养殖业的发展作为支持，二是秸秆还田与覆盖以及果园覆草，秸秆覆盖与果园覆草除了有改良土壤、增加土壤有机质含量、改善土壤肥力、提高土壤保水性的作用外，还有助于控制土壤表面水分蒸发，减少耗水量。但据调查，试验区内采用农田秸秆覆盖与果园覆草的面积很少。这一方面是因为农民认识不到位，尚未充分认识到农田秸秆覆盖与果园覆草的重要意义，而覆盖措施需要投入一定的人力，农民没有积极性；另一方面是每年有大量的秸秆与草被用作饲料与燃料，缺乏农田与果园覆盖的原料。因此建议：也将农田秸秆覆盖与果园覆草作为生态环境建设的一项内容，像退耕还林一样由国家提供一定的补贴，推动农民进行，同时，对农民使用商品燃料提供一定的补贴，“以煤代赈”，以减少生物质燃料的施用量，加强薪炭林与沼气建设，以减少作为燃料烧掉的秸秆数量，为推广农田秸秆覆盖与果园覆草提供充足的原料保证。 7.3.1 .3 充分发挥林地的生态系统服务研究表明，林地是研究区内生态系统边际外部服务功能，同时也是边际生态使用价值最高的一种土地利用形式，但研究区林地多为水土保持生态防护林，由于封育治理，目前采伐量很小，因此，林地生态系统服务目前主要为潜在功能，提供给当地生态经济系统的产品与服务有限。林地较高的生态系统服务来自其较高的生产力，这是由林地自身特点与外部环境两方面因素共同决定的。首先，树木为多年生植物，生长期长，可较充分地利用一年内的光、热、水等资源，同时根系较深，能利用深层土壤水，充分发挥土壤水库的调节作用，在干旱年份也可以保持较高的生长量，因此，平均生长量较高，且年际波动较小。其次，研究区林地以刺槐人工林为主，刺槐为豆科植物，原产于北美，耐旱、耐瘠薄，生长迅速，是一种优良速生丰产用材林树种，自引入我国以来，在黄土高原地区得到了迅速的推广，成为了当地植物群落的优势种与建群种。但随着林龄增加，林木生产力与材积增长量会迅速降低，水、土、光、热等资源的利用效率也会随之减小，同时，成过熟林易发生病虫害，影响木材材质甚至造成蓄积量损失，最终导致生态系统服务功能降低。同时，由于森林耗水量大，经年累月旺盛的蒸发蒸腾，会加速形成土壤“干层”。因此，种树与砍树、森林生态效益与经济效益之间并非是不可调和的矛盾，单纯的封禁并不是水土保持型生态防护林最佳的管理方式。商业性采伐不仅可以获得一定数量的林产品，实现其经济价值，为森林的持续利用提供资金支持；而且砍树也是为了种树，可腾出土地，使生命力旺盛、生长迅速的林地取代濒死的成、过熟林，促进森林更新、复壮并长期保持旺盛的生命力，这样才有助于提高林地的生态系统服务功能。森林采伐并不简单地意味着林木生态系统服务功能的丧失。因为林木吸收、固定的碳将长时期地甚至是永久地停留在木制品中，森林已有的固碳效益并不会因森林的消失而全部消失。采伐森林对生态环境的不良影响主要有野生生物栖息地丧失，植被覆盖度、郁闭度降低，水蚀风蚀加重，以及森林采伐剩余物分解释放二氧化碳等。但只要森林植被可以迅速更新，覆盖度与郁闭度在短时期内可以恢复到原有的水平，那么采伐对生态环境的干扰与冲击就是有限的、可以接受的。刺槐根系分布范围广，萌孽能力很强，刺槐更新一般多采取萌芽更新的方法，刺槐砍伐留下的树桩基部以及采迹地上会萌发出很多萌蘖苗，远远超过原有株数，只要稍加管理就可以形成幼林，同时，由于根蘖苗继承了树木原有的庞大的根系，前期生长迅速，通常 1-2 年幼林即可郁闭，故总体防护效益并未降低或降低有限，根蘖苗生长高峰来临较早，成材年限可大大缩短，只要及时抚育管理、除萌定株、去弱留强， 8-10 年左右即可作为小径材采伐利用，还可节省育苗造林的费用，提高林业经营的生产率与经济效益。为了保证防护林的群体防护效果，可采取隔带皆伐的方式更新，即每隔几行树采伐几行树，形成林间空地，这样既可保证森林的整体防护效果，林间空地内光照好，又可以促进幼林的更新，待幼林郁闭后，再采伐、更新剩余的成林，这样可以使林地郁闭度一直保持在较高的水平，从而使防护效果保持稳定。林地出现土壤干层本质上是由于土壤水分与林木密度之间的矛盾。林木密度愈高，耗水量愈大，且随着林龄增加，耗水量也逐渐增加。较高的植被耗水量超出了土壤供水能力，从而不断消耗深层土壤水，形成“干层”；如果土壤供水不能满足植被耗水的需求，就有可能使植被生长受阻，形成小老树。但是水土保持林的防护效果主要取决于林地的郁闭度，为了尽快使林地郁闭，水土保持林一般要采取较高的造林密度，这就会使林地耗水高峰提前到达，进一步加速了土壤干层的出现。水分是黄土高原地区植被恢复最主要的限制因子。根据生态学理论，在一个封闭的、资源有限的生存空间中，种内竞争与种间竞争都将加剧，竞争力强的物种与个体会继续生存，竞争力弱的将会被淘汰，最终表现为生物物种数量与个体总数减少，对固着性生物（包括树木）而言，这一过程被称为自疏。自疏过程中，生物密度与个体大小之间的关系一般会遵循 Yada-3/2 自疏定律，即随着生物个体增大生物密度会减小，但个体大小增加比密度减小更快，在双对数坐标系中生物个体大小与密度之间的关系呈现为一条斜率为 -3/2 的直线。人工林树种结构单一，个体之间差异较小，也意味着个体之间的竞争力都差不多，难以优胜劣汰，这会导致两个不利的结果，对环境中资源的过度利用（如形成土壤干层），以及过度竞争造成资源利用效率低下，出现“三三得九不如二五一十”的情况（如形成小老树）。因此，人工林经营中一项重要的任务就是根据自疏定律，结合抚育管理，对林木间伐，调整林分密度。水土保持造林之初，为了尽快使林地郁闭，达到较好的水土保持效果，应采取较高的造林密度；但在随后的营林过程中，应根据水分平衡原则，不断调整林分密度，间伐、择伐过程可保留生长旺盛、树干通直的林木，培育大径材，伐除病弱木、树形不良的林木，以提供薪柴与一部分小径材，最终使林木达到一个合理密度。同样，灌木林亦存在过度消耗土壤水资源、形成土壤干层的问题，同时，由于梁峁顶部及阳坡蒸发强烈，土壤含水率低，土壤干层的问题可能更突出，为此灌木经营中也要根据水分平衡原则，模拟生物群落中的“自疏”过程，适时调整林木密度，并即时平茬，促进灌木林更新、复壮。 7.3.2 土地利用与植被恢复的空间结构综上所述，土壤水分是影响黄土高原丘陵沟壑区生态恢复最主要的限制因子。研究区内年降水量在 500mm 以上，作物生育期内降水量在 450mm 左右，基本可以满足乔木生长和农作物生育期内的水分需求，但是由于降水分配不均，特别是存在着暮春与盛夏两个主要缺水期以及水分流失和在流域内的再分布，林木与作物生长常受到水分亏缺的困扰。为了促进黄土丘陵沟壑区植被恢复、提高生态系统服务功能，必须按照流域水文、土壤侵蚀与生物群落演化规律，合理安排土地利用与植被恢复的空间结构，做到“适地适水适物（植物、作物）”，采取水土保持措施，改良立地条件，促进植被恢复，改善生态系统生产力，这样才有助于改善生态系统的服务功能与提高水土保持的综合效益。 7.3.2 .1 不同地貌单元的土地利用布局景观生态体镶嵌与重复出现，是黄土高原景观生态系统的重要特征，如广域中的山 - 丘 - 原 - 川体系，构成了黄土高原景观系统的框架；局域中塬面（梁峁顶） - 塬坡（梁峁坡） - 沟坡 - 沟道的重复、对称出现。这种景观特征决定了黄土高原景观生态系统从在从东南向西北由森林、森林草原向草原及荒漠草原过渡的同时，具有微地貌分异规律。这是黄土高原地区植被分布和水土流失空间结构形成、发展的重要原因，只有理解这种空间镶嵌结构，才能搞好黄土高原地区的土地开发与环境建设。黄土高原土地利用和生态建设中除遵循大的地带性原则外，亦必须重视微地貌规律，这样才能使水土保持工作有的放矢、事半功倍。根据地貌、土壤水分与植被的微地形分异规律，黄土丘陵沟壑区的生态景观大体可以分为三部分，沟间地、沟谷坡地与川台沟坝地。朱显谟先生提出的治理黄土高原“ 28 字方针”中的土地利用原则即充分考虑了微地貌系统中土壤水分和土壤侵蚀的分布规律，提出了合理的土地利用与植被配置方案。本书分析表明，研究区水土保持生态系统服务内部价值大于外部价值，而外部使用价值大于内部使用价值。由于水土流失严重程度与土地的可利用性一般成负相关关系。因此，提高水土流失区生态系统服务价值应使生产经营活动逐渐向流域内生产力水平高、可利用性好的斑块（沟间地、川台坝地）聚集，发展集约化经营，提高农业的生产力水平；提高生态系统服务使用价值需要积极控制水土流失，迅速恢复土壤侵蚀斑块（沟坡地）的植被。这两方面相辅相成，不可偏废。同时，水是黄土高原植被重建、生态恢复恢复的主要限制因子，而当地沟壑纵横的地貌特征很难发展大面积的灌溉，植物需水主要来源于降水直接形成的土壤水。因此，需根据流域土壤水分的微地形分异规律，安排土地利用与植被恢复的布局，实现“适地（地形）适水（土壤水分）适物（作物、植物），从而达到既充分利用水土资源，发展水土流失区农业生产，又改善生态环境的目的，实现较高的综合效益。（ a ）沟间地应以基本农田建设为主，发展经济林和草田轮作，农果牧结合沟间地位于流域的最高处，包括梁峁顶地与梁峁坡地，梁峁顶坡度较小，多＜ 8 o ，但风大，蒸发强烈，土壤水分条件最差，适宜的土地利用方式首先为草地，其次是基本农田（蒋定生等， 1997 ）梁峁坡地坡度多在 15 o ～ 25 o ，研究区 25 ° 以下的坡地占到沟间地面积的 50% ，流域总面积的 20% 以上（中科院水利部水土保持研究所， 1986 ），人均达到 0.3hm 2 以上，适合修建水平梯田。以梯田为基础，可以实现草田轮作、农牧结合，在保证人均 0.15hm 2 （ 2.25 亩）基本农田的基础上，尽可能多的恢复植被。梁峁坡下部可逐渐发展水保林，在背风向阳的小地形条件下，还可以种植经济林果，沟谷坡地应以森林植被为主。造林应配合水平沟、鱼鳞坑等工程整地措施，以拦截面径流、泥沙，补充土壤水，并充分发挥林地蓄洪拦沙的生态系统服务功能。（ b ）恢复沟道植被，重建黄土高原地区良好的生态景观基质沟谷河道是黄土高原地区最重要廊道，既是黄土高原地区水沙输移的主要通道，又是人口、工农业和城镇集中分布的地区，是生态环境建设的重点。沟谷又包括沟坡地和沟道川台地两部分。黄土丘陵区支毛沟以 V 型沟为主，沟道尚处于强烈的下切过程中，因此沟底台地很少，甚至完全缺失，川台地主要集中在少数大的 U 型川道中。支毛沟是黄土丘陵区水土流失的主要场所，而且沟坡地、坡度很大，多为≥ 35 °的极陡坡，基本无法被有效利用，而且易破坏，难恢复。由于黄土丘陵区沟道面积占 50% 以上，即使全面控制沟间地水土流失，实现水不下坡，但沟坡地有较大的集水面积，仍可以形成严重的土壤侵蚀，甚至可发生大规模的滑坡、崩塌等重力侵蚀。同时，沟道也是发生人为水土流失的主要场所，黄土丘陵区道路主要沿沟道延伸，而且某些沟道的中下游已经切割到中生代砂岩层，开采石料已经成为当地农村一项重要的副业，修路、采石不仅破坏了沟坡植被，而且工程剥离物往往就地在沟道内堆积，成为土壤侵蚀的直接物质来源。因此，沟坡是黄土丘陵区水土流失治理的重点，如果沟坡水土流失得不到有效控制，那么黄土丘陵区土壤侵蚀强度仍会达到中度、甚至强度以上。由于陡坡植被易破坏、难恢复，因此沟坡地治理措施应以人工封禁促进自然恢复为主，因汇集坡上来水，沟坡土壤水分（特别是阴坡）一般可以支持乔木生长。沟坡地占研究区土地面积的 50% 以上，如果为乔灌草相结合的林草复合植被覆盖，实际上将成为当地景观生态系统的基质，不仅可以有效控制水蚀，且林地具有较高的生态系统外部服务，有利于充分利用黄土丘陵区边际土地资源与边际水资源，而且与周围环境相互融合，可控制沟道对沟间地的切割、侵蚀，维持斑块（基本农田、人工草地、经济林、果园）和廊道（道路、溪流）的发育和稳定，从而使水土流失区生态环境走向良性循环。黄土高原沟谷发育的地质过程是不可逆的，但发育速度是可以人为控制的，通过谷坊、坝库等各种治沟工程可控制侵蚀基点，抬高侵蚀面，最终实现黄土高原人工台原化，重建“远隰厎绩”、“山林川谷美”的自然景观，从而达到既充分控制土壤侵蚀，又有效利用水土资源的目的，充分发挥水土保持措施的生态服务潜力。（ c ）发展坝系和坡面集雨节灌农业川台地与沟道坝地位于流域的最下部，地势相对平坦，水分条件较好，有利于植被恢复和农业生产。应以建设高标准基本农田，发展节水灌溉与高附加值农业为其主要利用方式。由于灌溉可以保障作物关键需水期的水分需要，显著增加产量，虽然灌溉农田耗水量有所增加，但可以提高水资源及土地利用效率与经济效益。黄土丘陵区沟坝地的发展潜力可达到当地土地面积的 5%~10% ，甚至更高（范瑞瑜等， 2004 ）。虽然淤地坝是一项投资较大的水土保持措施。但不论生态系统内部服务，还是外部服务，都是所有水土保持措施最高的，而且以外部服务为主。因此，淤地坝建设应该是水土保持生态补偿的重要方面。同时如果坝地占流域面积达到一定比重，特别是形成坝系后，由于有较大面积可以承担和分散洪水与泥沙，每次洪水的淹没和淤积深减小，因此一般年份可保证农业周年生产，安全度汛，也极大降低了淤地坝水毁失事的风险，最终实现坝系相对平衡。坝地几十年才淤高 1m ，淤地坝加高为岁修代替（范瑞瑜等， 2004 ）（ d ）根据植物健康需水与土壤水分供应平衡，调整群落结构同时，“适地适水适物”不仅要求将流域土地资源与水资源结合起来，根据流域土壤水分的微地形分异规律，安排土地利用与植被恢复的布局；也要求在整个植被恢复过程中，根据植物健康需水要求与土壤水分供应情况，按照水量平衡原则，对群落结构加以调整，如通过草田轮作协调浅层土壤水与深层土壤水之间的关系，人工模拟生物群落“自疏”过程，对林木进行间伐、择伐，一方面可以较早地提供薪柴、条材、小径材（椽材、矿柱），缩短林地收益年限，另一方面可以避免林地对土壤水分的过度利用，也有助于培育大径材（锯材）。 7.3.2 .2 不同类型农村聚落的生产模式与水土流失治理模式农业生态景观既以自然条件为基础，也受到社会经济情况，特别是人口分布的影响，形成了以村庄为核心的同心圆式的环状格局。陕北黄土高原中部丘陵区农村聚落主要有三类情况（图 7-8 ），川台坡麓型、支毛沟型与梁峁坡型，其中以第一类较多（甘枝茂等， 2004 ）。川台坡麓型聚落一般沿河流流向分布，主要分布在河谷及大的支沟内的川台阶地与后缘坡麓上。一般聚落较大，可形成大的村镇，聚落密度较高，靠近公路，距水源较近，地势低平，交通及用水方便。支毛沟型农村聚落主要分布在河流两侧的二级沟谷内，由于沟谷狭窄，农村民居主要在沟谷两侧沿黄土坡麓因地势而建，村落一般较小，且居住分散，户间多不相连，聚落密度亦较低，农用地主要分布在聚落周围的山坡上以及聚落下方的沟道坝地及少量川台地内，交通及用水相对不便。梁峁坡型主要分布在位置较高的梁峁坡或沟脑缓坡，居住分散，村落很小，多为散居农户，由于位置较高，交通及人畜饮水困难，但周边土地较多，距耕地较近，耕作方便。为了充分发挥流域生态系统的服务功能，上述三类村落必须因地制宜，建立适宜的生产模式与水土流失治理模式，大体可以分为水土资源高效利用型、林果兼营型与农牧结合型。 7.3.2 .3 改善农村基础设施条件与充分利用水土资源之间的协调发展需要注意的是随着退耕还林、农业结构调整与新农村建设，农村聚落自发地或有目的地出现了“沿路、近水、集中”的趋势，一些分散在支毛沟里或者梁峁坡上的农户开始向川道中的大村落搬迁、集中，这虽然可以改善农民的交通、用水条件和生活水平，但另一方面也可能对生态系统服务产生不利影响。首先建设新居可能会占用川道内宝贵的土地资源，更重要的是随着人口向低平的川道村落聚集，由于水平距离与垂直距离增加，很多梁峁坡与梁峁顶地可能会被弃耕。因此，新农村建设中“沿路、近水、集中”的农村聚落调整战略在黄土高原大的范围内是正确的。如把分散在子午岭、黄龙山、劳山林区中的居民迁移到农业生产条件较好的沟道或川塬区集中安置，一方面有助于改善农村生产生活条件、促进经济发展与生态环境保护；另一方面也有助于协调经济发展与生态环境保护之间的矛盾和加快自然保护区建设，保护生态环境与生物多样性。但黄土高原中部丘陵区的土地利用整体上以保持水土、发展生产为目的，在新农村建设中，农村聚落布局并不应过分强调集中，而更应该重视“均质化发展”。沟谷川台阶地虽然生产力水平较高，但土地面积毕竟有限，提高黄土高原丘陵沟壑区土地生产力、生态系统服务功能与经济社会发展水平的主战场在梁峁坡上；因此，虽然支毛沟与梁峁坡村落交通、供水等基础设施较差，但不应以“后退”、“逃避”的方法解决该问题，将黄土高原丘陵沟壑区的人口与经济集中到基础设施较好的沟谷川道内，而是应该以农村基础设施建设为先导，推动旱坡地开发，实现发展经济、提高生态系统服务功能与改善生活条件的双赢。当然，集中与分散也是相对的、辩证的，如果农户居住过于分散，也不利于进行农村基本建设，解决农户的交通与用水困难，在黄土丘陵沟壑区，沟道不仅是洪水与泥沙的通道，也是连接生态景观各组成部分的纽带，农村聚落与道路多沿沟道分布，以此为基础，以农村路网为脉络，以集中式水源为点，使农村民居相对集中化，可以形成新的农村聚落分布格局，并以农村聚落为中心，按照同心圆的圈层结构安排土地利用结构，从而实现改善农村基础设施条件与充分利用土地资源之间的协调发展。村落是黄土高原地区农村经济社会活动的重心，也是资源和信息汇集的中心，特别是水资源汇集的中心。而水分短缺一直是制约黄土高原水土流失区农业发展的重要限制因素。前文实证分析表明，黄土高原生态系统内部服务单位耗水量的价值要高于外部服务，因此当地有限径流资源应首先用于单位产值较高的生产项目，如水果、瓜菜等。村落路面、屋面及庭院等硬化面积较大，径流系数较高，可作为较大的集雨场地收集雨水，同时近年来农村饮水条件显著改善，生活用水量增加，达到人均 10~20m 3 /a 或更多，生活用水中约有 50% 转化为污废水排放到环境中，是农村非点源污染的主要来源，但是如果将生活污水收集也可以作为灌溉水源，目前黄土高原地区农户年户均生活污废水排量达到 20~50m 3 ，加上收集屋面、院落、村落雨水，每年户均可以达到 50~100m 3 的灌溉用水，可以在村落周围发展以水窖、蓄水池为核心的集节灌农业，形成户均 1~2 亩（ 0.067~0.15hm 2 的水浇地）。蓄水工程还可以与道路、沟头防护工程结合起来，达到人工调控水沙聚散，防止径流集中形成冲刷，化水害为水利的目的。黄土高原地区，特别是支毛沟和梁峁坡村落，农户居住较分散，户均庭院面积较大，可以发展以屋面、庭院集雨场和水窖、蓄水池为基础的集水灌溉庭院经济与立体种养。坝系是黄土高原水土流失区小流域水资源利用的核心。一个结构良好的坝系，应坝库池井结合，滞洪、拦沙、蓄清并重，充分从而拦蓄地表径流与地下径流，形成了完整的小流域水资源利用体系，不仅可以灌溉坝地和沟台地，剩余的水资源还可以引水上山，通过喷灌、滴灌等节水灌溉技术或移动式抗旱补灌，发展小面积连片灌溉的梯田或果园。黄土丘陵区坝地发展潜力可达到土地面积的 5%~10% ，加之的沟间地，灌溉面积达到流域面积的 1/10 是可能的。同时黄土丘陵区径流深在 30~50mm 左右，通过庭院、村庄、路面集雨，沟道坝系，形成层层拦蓄的水资源利用体系，发展占流域 1/10 的水浇地，水源也是可以保障的。虽然入黄径流会因之在一定程度上趋于减少，但黄土高原地区通过果、牧、农、林等产品的形式向区外输出“虚拟水”，但通过水土保持黄河流域总的水资源承载力会进一步增加，对缓解黄河流域的缺水状况和全流域的可持续发展具有重要意义。同时，黄河下游降水量较黄土高原丰富，当地水资源，特别是地下水，还有一定的开发空间；沿黄城市污水回用的空间也比较大，沿海地区还可以适度利用海水。同时，黄河下游地区经济相对发达，而且南水北调中、东线工程调水量大、技术简单、单位投资低，发展跨流域调水的资金和技术约束较小。由此可见，黄河下游地区获得替代水源相对容易，可对产业结构和水资源利用结构加以必要的调整，改变片面依赖引黄的局面。黄河流域应“高水高用”，黄土高原地区有限的降水优先用于当地的经济社会生活和生态恢复，才可以有效提高水资源承载力与流域可持续发展能力。 7.3.3 开展水土保持生态补偿水土保持治理具有很大的外部性。水土保持工作的主体——水土流失区广大群众，或多或少都具有“经济人”特征，进行水土流失治理都有一定的目的性，同时水土保持不同效益间可能存在此消彼长的关系；由于外部性造成不同利益主体间的冲突，水土保持效益往往无法达到最优。水土保持效益是流域治理共同作用的结果，涉及到流域内外众多的市场主体，而水土保持外部效益一旦产生就不受任何人的控制，只按水力学、水文学或生态学规律作用，为受益区范围内所有成员共享。由于缺乏明确的买者、卖者，以及交易市场，产权交易显然难以解决水土保持效益的外部性问题。为了避免由外部性带来的不经济，使水土保持综合效益最大化，有必要对水土保持进行生态补偿。实践中存在两类生态补偿：第一类生态补偿是对破坏生态环境的行为进行赔偿，即“破坏者治理、污染者付费”原则；第二类生态补偿是某种生态服务功能的使用者向该服务功能的提供者支付相应的费用，即“受益者付费原则”。根据补偿途径的不同，生态补偿可以分为不同类型，如一次性补偿或多次补偿、市场与非市场补偿等。一次性补偿是通过产权转让的方式，生态补偿的提供方向接受方一次性支付补偿资金，多次补偿是生态补偿的提供方通过补贴、租金、股息等形式向接受方分期提供补偿资金。市场补偿是生态服务的提供者与受益者直接通过市场交易实现的生态补偿，主要有一对一交易、政府引导的环境产权交易市场（如水权市场、排污权市场）与生态标记（如绿色认证、节能标识、有机食品认证、 CMD 机制等）三种形式。市场补偿具有直接性、激励性等特点，相对于政府补偿是一种激励式制度，可推动市场经济主体改善经营管理水平，实现资源优化配置，但存在实施难度大、短期行为严重等缺陷。非市场补偿主要是政府补偿，政府补偿主要方式有生态补偿税费、保证金与保险，财政补贴、政策优惠、生态补偿基金等。主要途径是政府征收生态补偿税费、用于财政补贴或直接用于生态修复与污染治理工程建设，通过补贴或政策优惠等方式规范市场行为，具有强制性、间接性等特点，交易成本低，但运行成本高。由经济活动，如基础设施建设、矿山开发、工业生产等造成的人为水土流失，是第一类水土保持生态补偿的基础。虽然目前新增生产建设项目都要有配套的水土保持措施，但是完全控制基本建设和工矿业生产的新增水土流失也是比较困难的，同时控制比达到一定程度后，继续治理新增水土流失的边际成本较大。从流域角度，有限的资金投向更适宜的方向将获得更好的收效。第二类生产补偿，即水土保持措施减洪减淤固碳等生态系统服务的受益者，如河流下游的水库水电站等对水土保持项目区进行生态补偿。水源涵养基金、水电基金、防洪基金均属于第二类生态补偿。水土保持可以减轻下游地区的洪水灾害，改善水利工程发电、供水等综合效益。下游地区将其防洪费用或水利水电过程收益的一部分补偿给上游地区用于支持其开展水土保持工作，将获得更大的收益，取得双赢的效果。这也是流域下游对上游地区的转移支付。国务院 1993 年 5 号文件《国务院关于加强水土保持工作的通知》中明确提出“从大中型水电站提取一定比例资金用于库区或上游的水土保持” 碳税是“碳排放税”的简称，顾名思义是指对燃烧化石燃料排放温室气体征收的税，通过经济手段达到减少燃料消耗和温室气体排放的目的。从抑制温室效益的角度分析，减少碳排放与增加“碳汇”是等效的，因此“碳税”既可以用来支持发展清洁能源以减少温室气体排放，也可以用来资助碳汇林业、碳汇农业。水土保持恢复植被、改良土壤等方面的效益均有明显的碳汇作用。因此，可将一部分碳税用于水土保持事业。由于水土保持效益是分散的，是流域治理的综合成果，为流域内外的受益人共享，且过程是非可控的，只受水力学、水文学和生态学规律作用，无法确定明确的买者和卖者，市场补偿的交易成本过高，因此只能以政府或准政府补偿为主。目前广泛实施的退耕还林政策也是一种政府补偿。水土保持生态补偿资金的主要来源除国家财政外，还有水保补偿费、水源基金、水电基金、防洪基金以及碳税。水保补偿费属于第一类生态补偿，其征收对象是水土流失区新增土壤流失或破坏水土保持措施的基建、开矿、工业生产等活动及其主体。水源涵养基金、水电基金、防洪基金均属于第二类生态补偿。水土保持可以减轻下游地区的洪水灾害，改善水利工程发电、供水等综合效益。下游地区将其防洪费用或水利水电过程收益的一部分补偿给上游地区用于支持其开展水土保持工作，将获得更大的收益，取得双赢的效果。这也是流域下游对上游地区的转移支付。国务院 1993 年 5 号文件《国务院关于加强水土保持工作的通知》中明确提出“从大中型水电站提取一定比例资金用于库区或上游的水土保持” 碳税是“碳排放税”的简称，顾名思义是指对燃烧化石燃料排放温室气体征收的税，通过经济手段达到减少燃料消耗和温室气体排放的目的。从抑制温室效益的角度分析，减少碳排放与增加“碳汇”是等效的，因此“碳税”既可以用来支持发展清洁能源以减少温室气体排放，也可以用来资助碳汇林业、碳汇农业。水土保持恢复植被、改良土壤等方面的效益均有明显的碳汇作用。因此，可将一部分碳税用于水土保持事业。淤地坝是最值得开展生态补偿的水土保持措施。坝地不仅生态系统边际内部服务最高，而且边际外部服务更高，所占比重最大。但淤地坝前期投资大，回收时间长，水土流失区农户一般难以承担。黄土高原坝系建设潜力很大，最适合淤地坝建设的黄土丘陵区总面积约为 23.6 万 km 2 ，坝地最终面积按占流域面积的 5%-10% 计算，那么仅黄土丘陵区坝地可达到 118-236 万 hm 2 ，是目前黄土高原坝地面积的 4-8 倍。坝地单位面积拦沙量按 60000t/ hm 2 计算，那么总拦沙量将接近 700-1400 亿 t 。黄河流域多年平均土壤侵蚀量约 15.8 亿 t/a （水利部， 2010 ），那么淤地坝拦沙量约相当于黄河 45-90 年的输沙量。广泛实行的退耕还林政策也是一种水土保持生态补偿。本书计算出水保林（乔木）、果木林、草地的边际生态系统外部服务价值，认为其为生态购买价格的上限，分别为 17.65 万元 /km 2 、 10.07 万元 /km 2 、 7.47 万元 /km 2 （ 2000 年不变价格），可认为是生态补偿的上限，该结果也在一定程度上也证实了退耕还林补偿标准的合理性。梯田是水土流失区基本农田的主体，以生态系统内部服务为主，因此梯田的生态补偿可以与“以工代赈”结合起来。通过国家投资、水土流失区投劳的办法推动基本农田的建设。更全面的内容如下： 7.2 黄土高原水土保持及存在的主要问题 7.2.1 黄土高原水土保持的历史历程虽然黄土高原地区的农业活动导致了植被破坏和严重的水土流失，使生态环境日益恶化。但是人们在与恶劣的生态环境，在与干旱、缺水斗争的过程中不断总结经验教训，有目的的“平治水土”，开始了原始的水土保持活动。黄土高原地区梯田相传已有 3000 年前的历史。如《诗经·笃公刘》记载“笃公刘，既溥既长。既景乃冈，相其阴阳。观其流泉，其军三单。度其隰原，彻田为粮” 反映了平整土地的水土保持效果。至今，黄土高原地区仍可以看到有 600 年以上历史的老梯田。“天然聚湫”（由黄土滑坡而成的堰塞湖）是人们最早利用的坝地，如陕西子洲县裴家湾乡黄土洼“天然聚湫”形成于明代隆庆三年（公元 1569 年），距今已有 440 余年历史。坝高 60 米，控制流域面积 2.8km 2 ，现已淤地 800 亩（ 53.3hm 2 ）以上，年年丰收，一直是当地人民群众旱涝保收的基本农田。另根据地方史志，早在明代万历年间（公元 1573 — 1619 年）山西汾西县就有修建淤地坝的记载，距今也有 400 年的历史。但上述水土保持活动都是零星的、分散的。对水土流失进行大规模综合治理始于新中国成立之后。 1957 年全国人大《通过关于根治黄河水害和开发黄河水利的综合规划的决议》时，即将黄河中游黄土高原地区坡耕地修建梯田和退耕还林、营造水土保持林作为黄河综合流域综合治理开发重要内容，以期控制入黄泥沙，实现“黄河清”，为综合开发黄河水利创造条件，但这一设想，低估了黄土高原水土流失的复杂性与水土保持的艰巨性、长期性，明显急于求成、脱离实际。从 20 世纪 50 年代起，在合作化与人民公社化运动的推动下，黄土高原地区普遍采用群众运动的方式修建了大量的梯田，并推广“山头戴绿帽（植树）”的水土保持治理模式，但由于农业生产条件未得到充分改善，梯田增产效益不高，加之人口迅速增长，农民的口粮问题得不到解决，陡坡地开荒一直无法禁止，因此边治理边破坏，治理赶不上破坏，同时梁峁丘陵顶部土壤含水率低、风大、蒸发强烈，造林难以成活，即使成活也往往因为水分不足、成为“小老树”，加之黄土高原丘陵区长期以来口粮得不到解决、饲料、燃料、肥料、木料等“四料”俱缺，开荒、放牧、樵采、砍伐等对植被的破坏非常严重，水土保持林的保存率更低，年年造林不见林、成林不成才。以至于水土保持治理进度远远落后于 1957 年《规划》的要求，不仅黄河清的梦想未能实现，而且花费巨额代价建成的黄河干流上第一个大型水利枢纽工程——三门峡水库，运行后不久即被淤成“泥库”，综合效益难以充分发挥。 20 世纪 60 年代以后，为了尽快减少入黄泥沙，减轻三门峡水库的淤积，在沟道中筑坝拦泥的热潮兴起，沟道筑坝在拦泥的同时，还可以将沟壑淤成坝地，作为一种基本农田，坝地的土壤水分与肥力条件较好，单产要比坡耕地以及梯田高出很多，干旱年份增产效益则更加突出。因此群众打坝淤地的热情很高，特别是“水坠坝”这一高效筑坝新技术的推广，黄土高原丘陵区出现了淤地坝建设的第一个高潮，出现了队队打坝、沟沟淤地的局面。但淤地坝建设早期，设计洪水标准偏低，一遇到达的暴雨洪水，淤地坝大面积被冲毁，造成了很大的损失。 70 年代在陕北经历了几次大的垮坝洪水以后，淤地坝建设也陷入了低潮。经过对 20 多年来水土保持经验教训的系统总结，水土保持界逐渐认识到黄土高原地区水土保持治理投入很大、但治理效果不明显的主要原因是对水土流失的科学规律认识不足，忽视了水土流失灾害的综合性与复杂性，治理措施单一，未协调好治理与开发之间，治坡与治沟之间，工程、林草、农业等三大措施之间，上下游、左右岸之间的辩证规律，以致事倍功半；认为需要将小流域作为治理单元，进行综合治理，突出重点、成片推进。 1979 年，国家计委和农业部召开黄土高原学术讨论会，提出以小流域为治理单元的必要性； 1980 年，水利部开始推广以小流域为单元治理的经验；从 1983 年起，国家决定在无定河等 8 片水土流失严重的地区进行小流域综合治理示范，其中的 50% 即无定河、三川河（ 1998 年转到湫水河）、皇甫川、定西县等 4 片位于黄土高原地区；经过 20 余年来的发展，国家进行小流域综合治理的重点地区已经由 8 片发展到 19 片（水利部， 2010 ），截至 2005 年底，我国已完成小流域综合治理 3.8 万条（水利部， 2005 ），这些小流域中有相当一部分位于黄河流域。 …………….. 7.2.3 黄土高原水土保持存在的主要问题毋庸讳言，黄土高原地区经过综合治理的几千条小流域已取得了显著的成效，入黄河泥沙量较多年平均水平减少约 3.0×10 8 t ，长期困扰黄土高原水土流失区的口粮问题已经基本得到解决，在人口由建国初的约 3500 万增加到目前近一亿人的情况下，粮食生产已经实现区域自给、丰年有余。但从整体而言黄土高原与黄河流域“生态环境仍在继续恶化”，老的问题尚未全部解决，新的问题仍不断出现，如断流、环境污染等，生态环境点上改善、面上恶化这一矛盾如何解释？另一方面，试区与试点小流域曾经在粮食生产方面总结出一系列经验，并得到了广泛的应用，为解决黄土高原地区粮食自给与农村温饱问题做出了重要贡献，但在推动农村经济社会进一步发展方面仍不理想，而且在试点初期曾经表现出的一些优势也正在消失，发展水平逐渐与周边地区一致，整个黄土高原地区的经济社会发展水平与发达地区的差距仍在扩大。对于上述水土保持治理成效在时空尺度上的不一致性，许多学者进行了研究分析，并提出了许多真知灼见。一是试点小流域缺乏典型性，总结出的模式过于模糊，不利于分类指导与面上推广（常茂德等， 1995 ）。黄土高原“综合治理开发分区”（中国科学院黄土高原综合科学考察队， 1991 年）将黄土高原地区分成 12 个综合治理开发区，但每个区内部仍然异质性过多，如将属于风沙区 - 土石山区的靖边等县同黄土层深厚的延川等县均化为“晋西陕北区”，两者不仅在地貌、土壤上不同，气候等生态因子也有很大的差异，显然不能套用同一个治理模式（程序，等， 2004 ）。同时由各试点小流域治理成果总结的生态治理和建设模式，主要为“综合技术体系”，多数提法较笼统，且过于追求治理的成果，对于一些技术细节的可行性不够关心，缺乏可操作性。由于试点小流域不足以代表整个黄土高原的全貌以及治理模式可操作性不足，这就造成了由小流域试点得到的经验未能在面上得到全面的应用，推广工作不尽人意（程序，等， 2004 ）。二是以小流域为研究单元，虽然便于总结水土流失中客观规律，但相对于水土流失而言，水土保持涉及到生态环境、经济社会的方方面面，是一个更加复杂的系统工程，小流域水土保持综合治理处于一个开放的系统中，但流域边境割断了整体与部分的联系，使研究缺乏系统性，无法反映系统与部分间相互反馈的关系与机制。在自然科学领域小流域综合治理很少考虑一个大的流域或区域内水文循环和生态系统中的内在联系，如忽视了小流域内部水资源利用与全流域“生态用水”的辩证关系。在人文社会科学领域，很少考虑农林牧产品的总体平衡，即产品的销路问题，当然在试点阶段由于产品少，销售基本无问题，但一旦大规模推广，随着生产规模的增加，市场对生产的反作用就会突出显现出来（包仲谟， 1996 ；蒋定生， 1997 ）。如从 1985 年起，国家在晋陕甘宁内蒙等五省区选择了 11 个具有代表性的小流域作为试区，经过“六五” - “十五”进行了长达 20 年的水土保持综合治理的实验研究与示范推广工作， 11 个试区中，特别是黄土高原中南部的几个试区，在试点初期都曾经将果业作为一种支柱产业来发展，曾经取得过可观的效益，并推动了晋南、渭北、陇东苹果种植的发展，促进了黄土高原苹果带的形成，但随着苹果生产规模的扩大。 20 世纪 90 年代中期以后，“卖果难”问题日渐突出，果业的比较优势下降，试点小流域与周边地区在经济收入方面也再无显著性差异。三是衡量水土保持成效的指标重点都放在一些生产指标如粮食单产、农业产值、农民人均纯收入等单项技术的效果上，而缺乏从整体判断生态治理和经济社会发展水平的指标，这种评价指标体系在一定程度上可能造成试验示范工作可能偏离从整体上改善黄土高原地区生态环境与推动经济社会发展这一根本目标（程序，等， 2004 ）。本书从生态系统服务理论出发研究水土保持效益的评价方法和评价指标，从而较全面、系统的分析水土保持对全流域生态环境、经济社会诸多方面的影响，并将不同方面的影响转化为具有统一内涵的评价指标进行衡量，从而指出水土保持工作的实现程度、存在问题及改进思路，有针对性的回答了上述第二个与第二个问题，并可以对第一个问题即水土保持区划提供参考依据。 7.3 提升黄土高原水土保持生态系统服务功能的主要措施早期，水土保持的重要性主要体现在保证粮食安全、解决水土流失区温饱问题方面，随着经济社会的发展，目前和今后水土保持应更加关注于生态安全、环境安全，全面改善流域生态系统服务功能，为国家的可持续发展服务。 7.3.1 发挥水土保持措施的生态系统服务潜力但是水土保持措施在改善流域生态系统服务的过程中仍存在一些问题。前文分析表明：草地及畜牧业生态系统服务功能较低且呈现出相对下降的趋势，以及农田、果园生态系统外部服务功能较低，从长期态势看是制约水土保持型生态农业持续发展的主要问题。 7.3.1 .1 改善草地及畜牧业的生态系统服务现代商品畜牧业主要有两种生产方式：一种是以划区轮牧为特点的相对粗放的围栏养畜模式，这一模式广泛分布在新大陆的草原地区如美国、加拿大、阿根廷、巴西、澳大利亚等国，以及欧洲相对地广人稀的边远地区如比利牛斯山区、法国中央高原、英国偏僻的丘陵地带等；另一种是高度集约的工厂化养殖模式，主要集中在欧洲中西部，其特点是大规模集中舍饲，生产的自动化程度很高，饲料主要由种植业提供。目前，我国农村畜牧业基本尚处于一家一户散养的传统阶段。我国农村畜牧业长期依存于种植业，养畜的目的主要是为种植业生产提供畜力与肥料，以及少量的肉、奶、蛋、毛等畜产品。养殖业也主要利用农村生产生活的副产品以及闲散劳力，处于“有啥吃啥”的阶段，生产水平较低。生猪以及牛、马、驴等大牲畜多圈养，家禽主要散养，羊只主要是利用耕地间、林间及林下草地自由放牧。改革开放以来，畜牧业集约化水平越来越高，饲养畜禽的目的主要由自给性消费变为提供商品、增加经济收入，出现了规模化养猪、养鸡、养牛等集约经营。黄土高原地区素有养羊传统，直到大规模退耕还林以前，羊只的饲养量也在逐年增加。养羊业对于促进陕北地区经济发展、提高农民收入具有积极作用，在 20 世纪 90 年代当地煤炭、石油、天然气等能源全面开发之前，养羊基础上发展的毛纺织、食品等行业是榆林与延安两地重要的支柱产业。但是长期以来，陕北地区养羊以散养为主，这种养殖模式的主要问题是：一是农林、农牧矛盾，羊群破坏树木、偷食庄稼，是黄土高原地区“年年造林不见林”的重要原因；二是草地集体公有与家庭放牧之间的矛盾，草地有人用、无人管，形成“公地悲剧”。同时，养羊户在农村中只占少数，少数人无偿使用公共草地放牧，对其他农户也是不公平的，且养羊户多为资金、劳力相对充裕的农户，属于农村中相对富裕的家庭，这种生产模式客观上起到了扶强抑弱的效果，不利于农村的共同富裕与和谐发展。为了防止破坏植被，保护生态环境， 1999 年起，陕北地区在大规模退耕还林的过程中，制定了“封山禁牧、舍饲养羊”的政策，但由于人工采集饲料效率太低，舍饲养羊劳动力投入太大，在当地目前的劳动力价格水平下，养羊远没有外出打工合算，因此，从 1999 年开始羊只被大量卖掉，存栏数急剧下降。同时，受退耕还林、封山禁牧造成秸秆、饲草等饲料减少的影响，陕北地区大牲畜（役畜）存栏量也在下降，陕北黄土丘陵沟壑区农田以梯田为主，田块较小，不便于机械化，大牲畜（役畜）减少已经给农业生产带来了不利影响。畜牧业则是连接农田生态系统与草地生态系统的纽带，也是解决影响研究区生态系统服务功能充分发挥的两大问题——农果地土壤有机质含量较低以及草地未得到充分利用。根据研究区实际情况，宜发展乳肉、役乳、役肉兼用的奶牛、驴等畜种，并开发满足当地实际需要的专门的生产工具，如可在坡地上方便使用的割草机具等，以提高畜牧业的劳动效率。根据研究区农民居住相对分散的情况，散养鸡也有可能成为一项重要的家庭副业。黄土丘陵区草地一般面积较少，且分布比较零散，缺乏集中连片的放牧草场，使建立围栏的成本较高，而且“个体承包、以粮代赈”的退耕还林（草）管理模式客观上也不利于羊只集中养殖、转场轮牧。同时，目前缺乏专用的机械化割草工具，单纯用人力割草，劳动力成本太大，养殖业难以承受；且陕北地区很多草地处于 15 o 甚至 25 o 以上的陡坡地上，由于坡度太大，普通割草机很难使用。而且如同过度放牧牲畜啃食、践踏草地会造成生态系统退化一样，割草地长期利用也会造成土壤养分以饲草为载体输出到系统外，使土地用养失调，生态系统退化。因此，虽然在“退耕还林、封山禁牧”政策的指导下，在不足 10 年的短暂时期内，陕北地区植被恢复取得了显著进展，土壤侵蚀得到了有效控制，生态环境逐步改善，但是由于缺乏适当的生产模式，“舍饲养羊”在很多地区并未实现，目前黄土丘陵区农牧、林牧交错带的养殖业特别是草食畜的养殖业实际上处于衰退之中，这阻碍了退耕还林、水土保持生态环境建设效益的充分发挥。 2007 年在第一次退耕还林（草）原定 8 年的补助期结束后，国务院决定草地延长补助 2 年，以后不再继续补助，如果草地畜牧业仍然得不到发展，国家补助结束后，草地经济效益低的问题就会更加突出，这不利于草地的保护与发展，地方政府与群众出于对自身利益的考虑可能更加倾向于补助时期更长、效益更稳定的造林，而不是种草，甚至可能违背适地适树的原则，在一些适合种草而非造林的地段也造了林，水土保持与生态环境修复效益只能是事倍功半。为解决此问题，一是需要开发适合黄土高原丘陵沟壑区自然条件的和群众要求的畜牧业机械，如小型背负式割草机，二是改良畜种结构与生产模式，变单纯禁牧为禁、牧结合。与西方大种植园农场不同，我国农业现在是、将来一段时期内还将是以家庭农户为主，农业生产的规模较小，畜牧业也将是以适度规模化、家庭小规模集群养畜为主。客观上讲，养羊业只有集群放牧，才有利于降低生产成本、形成规模效益，并不宜于一家一户分散饲养。相对而言，大家畜由于其单位牲畜产值较高，投入相同的人力进行管理更容易获得较高的收入，因此，更适合一家一户进行分散或小规模养殖。牛是一种役、乳、肉兼用的家畜，黄土高原地区素有养牛传统，中国传统黄牛五大优良品种中有两种即秦川牛与晋南牛就出产于黄土高原地区。但传统黄牛主要作为役畜，一年中除少数时间外，大多数时间无事可做，经济效益与生态效率很低，因此，养牛业的发展方向是役肉、役乳兼用。特别是役乳兼用的奶牛品种，在满足使役需要的同时，可以生产牛奶，带来稳定的经济收入，同时提供牛犊供育肥用，从而避免了单纯的肉牛生产、繁殖母牛所占用的大量资源。相对于牛而言，驴体格更小，性情更温顺，更适合于山区使役，同时肉驴也是一种新兴的养殖业，其肉质细嫩鲜美、营养丰富，备受消费者青睐，在市场上供不应求。同时，驴皮可生产著名的补血中药“阿胶”，也是雕刻皮影工艺品的重要原料。黄土高原是我国最早饲养驴的地区之一，而且陕北的佳米驴也是久负盛名的优良驴种，以佳米驴为核心发展适合役肉兼用的新型驴种，发展肉驴生产，必将是黄土丘陵沟壑区畜牧业新的亮点。牛和驴既适合舍饲也适合放牧，而且放牧的方式也很多，如自由放牧、牵拴放牧等等。但羊耐粗饲能力更强，能利用其他牲畜难以食用的、适口性很差的树叶等粗饲料，不仅可以清除草地中的灌木杂草，而且养羊业与果业能形成很好的产业耦合，羊可以利用枝条树叶等果业生产中的废弃物，而羊粪可以补充果园土壤中的有机质与营养元素，且通过羊的“过腹还田”消除了果园落叶落果中携带的害虫与病原体，有利于防治果园病虫害、降低生产成本、提高果品品质。养禽业对植被的破坏较小，黄土高原地区农户居住相对分散，院落周围空地较多，家禽（鸡）散养也是一项可供发展的农村副业。实际上即使畜牧业发达的西欧国家，如阿尔卑斯山区仍然保留有“放牛归山”的牧业传统。每年六月，从比利牛斯到阿尔卑斯、从阿尔卑斯到中央高地，法国各地都要将平原上的牲畜赶入山野或高山牧场，除了牛，还有羊、马和猪，牲畜一般六月份上山，要在山上呆上 4 个月的时间。“放牛归山”一方面使圈养牲畜夏季进山吃到优质而肥美的野生牧草，减轻农场经营负担；也能提高肉、奶、毛等畜产品的质量，另一方面也能清除草场中的杂木，在维持当地生态平衡和物种多样性两个领域扮具有不可或缺的作用。天然草场若是疏于打理，会被杂草、灌木侵占，通过放牛归山，牛羊夏季进山吃草，秋季下山圈养，既保证了草场自然循环，也不会对牧草造成过度利用，维持了生态平衡；其次，每年大量牲畜在上山和下山的过程中，蹄间、皮毛和消化道内携带的数量众多的植物种子、微生物及真菌，也随机撒播在大自然的各个角落，人为的牲畜季节性迁徙在不知不觉中保证了当地的生物多样性，可谓一举多得。如今，法国人还把放牛归山的传统做成了旅游项目。随牛羊上山，既了解了当地农牧生产文化，又吃到了农家特产，令许多人感到收获颇丰。 7.3.1 .2 提高土壤有机质含量农田与果园系统生态外部服务主要集中在提供产品与调节水文循环等领域，由于土壤有机质含量低下与增长缓慢，改善地球 - 生物物质循环的作用几乎可以忽略不计，而地球 - 生物物质循环可将大气中过量的二氧化碳转化为有机质储存在植被与土壤中，是缓解温室效应最有效的途径，长期以来研究区农田与果园有机质含量低于 1% ，处于极低下的水平，如果通过土壤管理使其达到 2%-3% ，将产生可观的生态效益。增加土壤有机质的办法一是增施有机肥，这需要养殖业的发展作为支持，二是秸秆还田与覆盖以及果园覆草，秸秆覆盖与果园覆草除了有改良土壤、增加土壤有机质含量、改善土壤肥力、提高土壤保水性的作用外，还有助于控制土壤表面水分蒸发，减少耗水量。但据调查，试验区内采用农田秸秆覆盖与果园覆草的面积很少。这一方面是因为农民认识不到位，尚未充分认识到农田秸秆覆盖与果园覆草的重要意义，而覆盖措施需要投入一定的人力，农民没有积极性；另一方面是每年有大量的秸秆与草被用作饲料与燃料，缺乏农田与果园覆盖的原料。因此建议：也将农田秸秆覆盖与果园覆草作为生态环境建设的一项内容，像退耕还林一样由国家提供一定的补贴，推动农民进行，同时，对农民使用商品燃料提供一定的补贴，“以煤代赈”，以减少生物质燃料的施用量，加强薪炭林与沼气建设，以减少作为燃料烧掉的秸秆数量，为推广农田秸秆覆盖与果园覆草提供充足的原料保证。在陕北榆林、延安两市的榆阳、横山、神木、府谷、黄陵、子长等区县都有丰富的煤炭储量，特别是当前我国能源供需矛盾逐渐缓和，煤炭供过于求开始显现，陕北地区“以煤代柴”具有可行性。 7.3.1 .3 充分发挥林地的生态系统服务研究表明，林地是研究区内生态系统边际外部服务功能，同时也是边际生态使用价值最高的一种土地利用形式，但研究区林地多为水土保持生态防护林，由于封育治理，目前采伐量很小，因此，林地生态系统服务目前主要为潜在功能，提供给当地生态经济系统的产品与服务有限。林地较高的生态系统服务来自其较高的生产力，这是由林地自身特点与外部环境两方面因素共同决定的。首先，树木为多年生植物，生长期长，可较充分地利用一年内的光、热、水等资源，同时根系较深，能利用深层土壤水，充分发挥土壤水库的调节作用，在干旱年份也可以保持较高的生长量，因此，平均生长量较高，且年际波动较小。其次，研究区林地以刺槐人工林为主，刺槐为豆科植物，原产于北美，耐旱、耐瘠薄，生长迅速，是一种优良速生丰产用材林树种，自引入我国以来，在黄土高原地区得到了迅速的推广，成为了当地植物群落的优势种与建群种（彭鸿，等， 2003 ）。根据资料，刺槐材积生长的高峰期在 20~25 年之间（彭鸿，等， 2003 ）。研究区刺槐林主要营造于 20 世纪 80 年代以后，特别是 1997 年开展中尺度研究区建设以来，因此，研究区大多数林木尚处于生长相对迅速的时期，可以获得较高的年材积增长量。刺槐材质坚硬、纹理细致、耐水湿、耐磨性能好，不仅可以做建筑、车船用材，生产地板、器具等，甚至可以用于制造机械部件，由于其断面呈犬牙交错状，断裂过程中可发出响声，作矿柱有独特优点，使人们在断裂发生时可采取应急措施。此外，木材热量高，枝和树根火力旺，燃烧时间长，且烟少，是很好的薪材（彭鸿，等， 2003 ）。研究区以北即为草原与荒漠地带，为少林区，木材缺口较大，刺槐等速生树种有着广阔的市场需求。刺槐虽然耐旱、耐贫瘠，但喜温暖、湿润的气候，在肥沃的土壤上生长旺盛，一般只适宜于在土壤水分条件较好的阴坡与沟谷等“负地形”中生长，目前研究区林地主要集中在沟谷中与沟坡下部，是研究区土壤水分较好的地方，立地条件可以满足刺槐高速生长的要求。而在梁峁顶部，由于土壤含水率低、风大、蒸发旺盛，不仅造林难以成活，即使成活，也往往成林不成材，形成小老树，年材积生长量低于 1m 3 /hm 2 。梁峁顶部及阳坡除草地外仅宜发展灌木林地。黄土高原沟壑区适宜发展的灌木树种主要有柠条、沙棘、山杏等。柠条可以生产条材，或作饲料林；沙棘除作饲料林外，果实可以加工生产多种产品；山杏杏仁也可进行加工利用。但随着林龄增加，林木生产力与材积增长量会迅速降低，水、土、光、热等资源的利用效率也会随之减小，同时，成过熟林易发生病虫害，影响木材材质甚至造成蓄积量损失，最终导致生态系统服务功能降低。同时，由于森林耗水量大，经年累月旺盛的蒸发蒸腾，会加速形成土壤“干层”。因此，种树与砍树、森林生态效益与经济效益之间并非是不可调和的矛盾，单纯的封禁并不是水土保持型生态防护林最佳的管理方式。商业性采伐不仅可以获得一定数量的林产品，实现其经济价值，为森林的持续利用提供资金支持；而且砍树也是为了种树，可腾出土地，使生命力旺盛、生长迅速的林地取代濒死的成、过熟林，促进森林更新、复壮并长期保持旺盛的生命力，这样才有助于提高林地的生态系统服务功能。刺槐等速生阔叶林主伐树龄一般为 25-40 年（王礼先等， 2000 ），但研究区立地条件较差，已经属于刺槐适宜生长区的边缘地带，林木易早衰，更新改造时间宜进一步提前。如李文华、陈一鹗（ 1993 ）研究表明，以培育小径材为目的，渭北黄土高原沟壑区实生刺槐适宜的采伐树龄为 14-18 年，阴坡可适当延长，采伐后形成的根萌苗采伐树龄可提前到 8-10 年。李军等（ 2009 ）通过数值模拟结合观测认为，长武（黄土高原沟壑区）、延安（黄土高原丘陵沟壑区）刺槐林地土壤水分可持续利用最大年限（亦即刺槐的更新年林）分别为 26a 和 18a 。森林采伐并不简单地意味着林木生态系统服务功能的丧失。因为林木吸收、固定的碳将长时期地甚至是永久地停留在木制品中，森林已有的固碳效益并不会因森林的消失而全部消失。采伐森林对生态环境的不良影响主要有野生生物栖息地丧失，植被覆盖度、郁闭度降低，水蚀风蚀加重，以及森林采伐剩余物分解释放二氧化碳等。但只要森林植被可以迅速更新，覆盖度与郁闭度在短时期内可以恢复到原有的水平，那么采伐对生态环境的干扰与冲击就是有限的、可以接受的。刺槐根系分布范围广，萌孽能力很强，刺槐更新一般多采取萌芽更新的方法，刺槐砍伐留下的树桩基部以及采迹地上会萌发出很多萌蘖苗，远远超过原有株数，只要稍加管理就可以形成幼林，同时，由于根蘖苗继承了树木原有的庞大的根系，前期生长迅速，通常 1-2 年幼林即可郁闭，故总体防护效益并未降低或降低有限，根蘖苗生长高峰来临较早，成材年限可大大缩短，只要及时抚育管理、除萌定株、去弱留强， 8-10 年左右即可作为小径材采伐利用，还可节省育苗造林的费用，提高林业经营的生产率与经济效益。为了保证防护林的群体防护效果，可采取隔带皆伐的方式更新，即每隔几行树采伐几行树，形成林间空地，这样既可保证森林的整体防护效果，林间空地内光照好，又可以促进幼林的更新，待幼林郁闭后，再采伐、更新剩余的成林，这样可以使林地郁闭度一直保持在较高的水平，从而使防护效果保持稳定。林地出现土壤干层本质上是由于土壤水分与林木密度之间的矛盾。林木密度愈高，耗水量愈大，且随着林龄增加，耗水量也逐渐增加。较高的植被耗水量超出了土壤供水能力，从而不断消耗深层土壤水，形成“干层”；如果土壤供水不能满足植被耗水的需求，就有可能使植被生长受阻，形成小老树。但是水土保持林的防护效果主要取决于林地的郁闭度，为了尽快使林地郁闭，水土保持林一般要采取较高的造林密度，这就会使林地耗水高峰提前到达，进一步加速了土壤干层的出现。水分是黄土高原地区植被恢复最主要的限制因子。根据生态学理论，在一个封闭的、资源有限的生存空间中，种内竞争与种间竞争都将加剧，竞争力强的物种与个体会继续生存，竞争力弱的将会被淘汰，最终表现为生物物种数量与个体总数减少，对固着性生物（包括树木）而言，这一过程被称为自疏。自疏过程中，生物密度与个体大小之间的关系一般会遵循 Yada-3/2 自疏定律，即随着生物个体增大生物密度会减小，但个体大小增加比密度减小更快，在双对数坐标系中生物个体大小与密度之间的关系呈现为一条斜率为 -3/2 的直线。人工林树种结构单一，个体之间差异较小，也意味着个体之间的竞争力都差不多，难以优胜劣汰，这会导致两个不利的结果，对环境中资源的过度利用（如形成土壤干层），以及过度竞争造成资源利用效率低下，出现“三三得九不如二五一十”的情况（如形成小老树）。因此，人工林经营中一项重要的任务就是根据自疏定律，结合抚育管理，对林木间伐，调整林分密度。水土保持造林之初，为了尽快使林地郁闭，达到较好的水土保持效果，应采取较高的造林密度；但在随后的营林过程中，应根据水分平衡原则，不断调整林分密度，间伐、择伐过程可保留生长旺盛、树干通直的林木，培育大径材，伐除病弱木、树形不良的林木，以提供薪柴与一部分小径材，最终使林木达到一个合理密度。对于黄土高原地区刺槐人工林而言，王百田等（ 2005 ）认为山西省吕梁山西麓方山县刺槐人工林的最优密度为 1111 株 /hm 2 ；王军等（ 2009 ）认为长武和延安刺槐林地适宜种植密度分别为 1500~3000 和 1500 株 /hm 2 ；卞义宁（ 1998 ）根据观测数据与水分平衡原则研究了陇东地区刺槐水保林的合理密度，认为当林木密度为 2342 株 /hm 2 时林木可达到最大郁闭度 0.927 ，初植合理密度为 2303 株 /hm 2 ，并计算了不同郁闭度、不同胸径情况下的成林合理密度。此外，刺槐林萌蘖能力很强，如不进行采伐抚育，形成的次生林林相将很杂乱，无法实现良好的效益，因此，对萌孽林进行管理时，要除萌定株，抚育、间伐，在培育大径材（可用作锯材）的同时，抚育、间伐得到的萌条、树枝可作为薪柴，另外还可获得一部分小径材，可用于椽材、矿柱等。对水土保持林进行采伐、更新还有助于用优良品种改造低产林及营造混交林。我国现存大面积的水土保持林多为纯林，而且主要是几十年来通过群众运动的方式完成的，缺乏品种规划，基本上是“有什么种、栽什么树”，品种混杂，林木个体间生产性能参差不齐，既有表现出良好的生产性能与适应性的个体，但也有些个体生产性能差，经济效益低，甚至基本没有经济效益。就刺槐而言，刺槐是欧洲重要的人工林树种，近年来欧洲国家，特别是德国致力于选育直干高大的桅干型刺槐，已经选出 30 余个无性系。我国刺槐人工林已多达数百万公顷，主要集中在黄土高原地区，虽然品种来源混杂，个体和林分间生长差异明显，但使刺槐人工林保存了较高的遗传多样性，同时由于我国气候和地形的多样性，刺槐人工林的生态型更是多种多样，其中不乏干形笔直高大、生长良好、树干近似桅干型的优良单株。鉴定优良林分、选择优良单株，培育已在本地表现良好的品种和无性系，同时从国内、国外引种优良品种与无性系，用优良品种改造低产林，是提高产量、营造速生优质丰产林的物质基础（彭鸿，等， 2003 ）。在林木采伐更新的过程中，可以通过植苗、嫁接等方法用优良的品种与无性系取代原有的品种混杂、生产性能较低的林分。同时，在带状皆伐、择伐、间伐形成的林间空地上可以种植其他树种，从而将纯林改造为混交林，发挥物种间的互利共生效应，提高林地生态系统的稳定性与资源利用效率，刺槐可以与杨树、栎树、油松等树种营造混交林（彭鸿，等， 2003 ）。同样，灌木林亦存在过度消耗土壤水资源、形成土壤干层的问题，同时，由于梁峁顶部及阳坡蒸发强烈，土壤含水率低，土壤干层的问题可能更突出，为此灌木经营中也要根据水分平衡原则，模拟生物群落中的“自疏”过程，适时调整林木密度，并即时平茬，促进灌木林更新、复壮。 7.3.2 土地利用与植被恢复的空间结构综上所述，土壤水分是影响黄土高原丘陵沟壑区生态恢复最主要的限制因子。研究区内年降水量在 500mm 以上，作物生育期内降水量在 450mm 左右，基本可以满足乔木生长和农作物生育期内的水分需求，但是由于降水分配不均，特别是存在着暮春与盛夏两个主要缺水期以及水分流失和在流域内的再分布，林木与作物生长常受到水分亏缺的困扰。为了促进黄土丘陵沟壑区植被恢复、提高生态系统服务功能，必须按照流域水文、土壤侵蚀与生物群落演化规律，合理安排土地利用与植被恢复的空间结构，做到“适地适水适物（植物、作物）”，采取水土保持措施，改良立地条件，促进植被恢复，改善生态系统生产力，这样才有助于改善生态系统的服务功能与提高水土保持的综合效益。 7.3.2 .1 不同地貌单元的土地利用布局景观生态体镶嵌与重复出现，是黄土高原景观生态系统的重要特征，如广域中的山 - 丘 - 原 - 川体系，构成了黄土高原景观系统的框架；局域中塬面（梁峁顶） - 塬坡（梁峁坡） - 沟坡 - 沟道的重复、对称出现。这种景观特征决定了黄土高原景观生态系统从在从东南向西北由森林、森林草原向草原及荒漠草原过渡的同时，具有微地貌分异规律。这是黄土高原地区植被分布和水土流失空间结构形成、发展的重要原因，只有理解这种空间镶嵌结构，才能搞好黄土高原地区的土地开发与环境建设。黄土高原土地利用和生态建设中除遵循大的地带性原则外，亦必须重视微地貌规律，这样才能使水土保持工作有的放矢、事半功倍。根据地貌、土壤水分与植被的微地形分异规律，黄土丘陵沟壑区的生态景观大体可以分为三部分，沟间地、沟谷坡地与川台沟坝地。朱显谟先生提出的治理黄土高原“ 28 字方针”中的土地利用原则即充分考虑了微地貌系统中土壤水分和土壤侵蚀的分布规律，提出了合理的土地利用与植被配置方案。本书分析表明，研究区水土保持生态系统服务内部价值大于外部价值，而外部使用价值大于内部使用价值。由于水土流失严重程度与土地的可利用性一般成负相关关系。因此，提高水土流失区生态系统服务价值应使生产经营活动逐渐向流域内生产力水平高、可利用性好的斑块（沟间地、川台坝地）聚集，发展集约化经营，提高农业的生产力水平；提高生态系统服务使用价值需要积极控制水土流失，迅速恢复土壤侵蚀斑块（沟坡地）的植被。这两方面相辅相成，不可偏废。同时，水是黄土高原植被重建、生态恢复恢复的主要限制因子，而当地沟壑纵横的地貌特征很难发展大面积的灌溉，植物需水主要来源于降水直接形成的土壤水。因此，需根据流域土壤水分的微地形分异规律，安排土地利用与植被恢复的布局，实现“适地（地形）适水（土壤水分）适物（作物、植物），从而达到既充分利用水土资源，发展水土流失区农业生产，又改善生态环境的目的，实现较高的综合效益。（ a ）沟间地应以基本农田建设为主，发展经济林和草田轮作，农果牧结合沟间地位于流域的最高处，包括梁峁顶地与梁峁坡地，梁峁顶坡度较小，多＜ 8 o ，但风大，蒸发强烈，土壤水分条件最差，适宜的土地利用方式首先为草地，其次是基本农田（蒋定生等， 1997 ），但目前研究区内由于载畜量下降，草地生态系统服务功能未能充分发挥，而且草地改良土壤、提高土壤肥力的生态系统服务功能只有通过草田轮作才能实现，才能节省化肥与农业投入，否则仅是一种潜在效益。梁峁坡地坡度多在 15 o ～ 25 o ，研究区 25 ° 以下的坡地占到沟间地面积的 50% ，流域总面积的 20% 以上（中科院水利部水土保持研究所， 1986 ），人均达到 0.3hm 2 以上，适合修建水平梯田。以梯田为基础，可以实现草田轮作、农牧结合，在保证人均 0.15hm 2 （ 2.25 亩）基本农田的基础上，尽可能多的恢复植被。水平梯田可以切断径流线，促进降雨入渗补给土壤水，草田轮作、带状间作可以合理利用浅层与深层土壤水，避免深层水过度利用、形成土壤干层和造成植被衰败。由于降水几乎是梁峁顶、梁峁坡地带土壤水分的唯一来源，为增加农业生产的抗旱能力，应以蓄水保墒、增加土壤水库库容为主要目的进行水土保持工程措施建设与土壤改良。随着土壤水分条件的改善，梁峁坡下部可逐渐发展水保林，在背风向阳的小地形条件下，还可以种植经济林果，沟谷坡地应以森林植被为主。造林应配合水平沟、鱼鳞坑等工程整地措施，以拦截面径流、泥沙，补充土壤水，并充分发挥林地蓄洪拦沙的生态系统服务功能。（ b ）恢复沟道植被，重建黄土高原地区良好的生态景观基质沟谷河道是黄土高原地区最重要廊道，既是黄土高原地区水沙输移的主要通道，又是人口、工农业和城镇集中分布的地区，是生态环境建设的重点。沟谷又包括沟坡地和沟道川台地两部分。黄土丘陵区支毛沟以 V 型沟为主，沟道尚处于强烈的下切过程中，因此沟底台地很少，甚至完全缺失，川台地主要集中在少数大的 U 型川道中。支毛沟是黄土丘陵区水土流失的主要场所，而且沟坡地、坡度很大，多为≥ 35 °的极陡坡，基本无法被有效利用，而且易破坏，难恢复。由于黄土丘陵区沟道面积占 50% 以上，即使全面控制沟间地水土流失，实现水不下坡，但沟坡地有较大的集水面积，仍可以形成严重的土壤侵蚀，甚至可发生大规模的滑坡、崩塌等重力侵蚀。同时，沟道也是发生人为水土流失的主要场所，黄土丘陵区道路主要沿沟道延伸，而且某些沟道的中下游已经切割到中生代砂岩层，开采石料已经成为当地农村一项重要的副业，修路、采石不仅破坏了沟坡植被，而且工程剥离物往往就地在沟道内堆积，成为土壤侵蚀的直接物质来源。因此，沟坡是黄土丘陵区水土流失治理的重点，如果沟坡水土流失得不到有效控制，那么黄土丘陵区土壤侵蚀强度仍会达到中度、甚至强度以上。由于陡坡植被易破坏、难恢复，因此沟坡地治理措施应以人工封禁促进自然恢复为主，因汇集坡上来水，沟坡土壤水分（特别是阴坡）一般可以支持乔木生长。沟坡地占研究区土地面积的 50% 以上，如果为乔灌草相结合的林草复合植被覆盖，实际上将成为当地景观生态系统的基质，不仅可以有效控制水蚀，且林地具有较高的生态系统外部服务，有利于充分利用黄土丘陵区边际土地资源与边际水资源，而且与周围环境相互融合，可控制沟道对沟间地的切割、侵蚀，维持斑块（基本农田、人工草地、经济林、果园）和廊道（道路、溪流）的发育和稳定，从而使水土流失区生态环境走向良性循环。黄土高原沟谷发育的地质过程是不可逆的，但发育速度是可以人为控制的，通过谷坊、坝库等各种治沟工程可控制侵蚀基点，抬高侵蚀面，最终实现黄土高原人工台原化，重建“远隰厎绩”、“山林川谷美”的自然景观，从而达到既充分控制土壤侵蚀，又有效利用水土资源的目的，充分发挥水土保持措施的生态服务潜力。图7-7沟坡是人为水土流失主要的发生场所（赵建民摄） Fig. 7-7 The artificial soli and water loss in the gully of Loess Plateau （ c ）发展坝系和坡面集雨节灌农业川台地与沟道坝地位于流域的最下部，地势相对平坦，水分条件较好，有利于植被恢复和农业生产。应以建设高标准基本农田，发展节水灌溉与高附加值农业为其主要利用方式。由于灌溉可以保障作物关键需水期的水分需要，显著增加产量，虽然灌溉农田耗水量有所增加，但可以提高水资源及土地利用效率与经济效益。黄土丘陵区沟坝地的发展潜力可达到当地土地面积的 5%~10% ，甚至更高（范瑞瑜等， 2004 ）。虽然淤地坝是一项投资较大的水土保持措施。但不论生态系统内部服务，还是外部服务，都是所有水土保持措施最高的，而且以外部服务为主。因此，淤地坝建设应该是水土保持生态补偿的重要方面。同时如果坝地占流域面积达到一定比重，特别是形成坝系后，由于有较大面积可以承担和分散洪水与泥沙，每次洪水的淹没和淤积深减小，因此一般年份可保证农业周年生产，安全度汛，也极大降低了淤地坝水毁失事的风险，最终实现坝系相对平衡。坝地几十年才淤高 1m ，淤地坝加高为岁修代替（范瑞瑜等， 2004 ）。根据不同流域的特点和坝系形成阶段，坝系建设大体可以分为以下几种模式。 ① 小多成群，全面控制，以蓄为主，拦泥淤地。这主要是较小流域坝系形成的初期，为了分散洪水和尽快控制水土流失，在流域内全面建坝，每个坝控制面积不大，以中小型坝为主，规模和投资较小。由于坝系处于形成初期，剩余库容较大，淤地坝工程以“两大件”（坝体和放水设施）为主，可不布设溢洪道，一般可全部拦蓄沟道洪水；但坝地面积较小，积水较深且时间长，坝地利用只能“一水一麦”，发展避洪农业，甚至全年积水，难以耕种，只能作为鱼塘养鱼等。韭园沟坝系的核心—— 王茂沟流域在淤地坝建设的第一阶段（ 1953-1963 年）就按此种模式形成坝系（张金惠， 1991 ；孙广民等， 2008 ）。王茂沟流域面积 5.97km 2 ，主沟道长 3.75km ，平均比降 2.7% ，沟壑密度 4.3km/km 2 。从 1953 年春沟口修建第一座中型淤地坝开始，到 2007 年底共建坝 57 座，保存 23 座，布坝密度为 3.85 座 /km 2 ，总库容 278.57 万 m 3 ，拦泥库容 274.95 万 m 3 ，已拦泥 104.45 万 m 3 ，可淤地 40.41hm 2 （孙广民等， 2008 ）。沟道坝系具体形成主要有三种顺序。其一是由下而上，从沟口开始，下级坝淤成，投入生产后，再在其上游筑坝蓄洪拦泥，“上蓄下种”直至坝系形成，坝地淤满同时无法加高后，在坝地中开挖排水渠，改蓄水为排水。这种建设方式的优点是：坝系形成快，有效控制水土流失，生产安全；但初期防洪压力较大。王茂沟流域埝堰沟即采用此布坝方式，仅四年时间就基本形成了坝系。其二是沟道分段、同时建坝，一次形成坝系。优点是：可尽快控制水土流失，有利于防洪安全；但初期投入大，坝地形成较慢，受益迟。王茂沟流域的死地咀沟采用这种方式形成坝系。还有一种建坝顺序是由上而下，在沟尾建第一座坝，坝地形成投入生产后，开挖排洪渠和溢洪道，将洪水和泥沙排入沟道下游，并在下游建坝控制，形成“下淤上种”的生产模式，逐次向下游推进，直到沟口；优点是初期投入少，且防洪压力小，但坝地形成慢，收效迟，且后期防洪压力大，可看作是投入不足情况下，第二种方式的一种变通。坝系形成的过程也是淤地坝加高、调整、合并的过程，如王茂沟流域总共建坝 57 座，坝系形成后合并为 23 座。 · ② 骨干控制，轮淤轮种，上拦下种，淤种结合。随着坝地面积增加，坝系剩余库容减少，防洪能力降低；为了避免发生连锁性垮坝洪水，较大流域内一般要建立若干骨干坝分段控制。骨干坝要有足够的库容拦蓄上游的垮坝洪水与泥沙，保护下游坝地和沟台川地。为了提高坝地利用率，上下两级坝可轮淤轮种，上坝滞洪，下坝生产，上拦下种，淤种结合。该坝系模式的典型如绥德县韭园沟流域。该流域位于无定河中游左岸，主沟长 18km ，流域面积 70.7km 2 ，沟道平均比降为 1.2% ，沟壑密度为 5.34km /km 2 ，人口密度大，在 150 人 /km 2 以上。 1953 年黄河水利委员会在绥德设立了水土保持科学试验站，并将韭园沟流域选为试验研究基地，通过多年持之不断淤地坝坝系建设，战胜了多次暴雨洪水的挑战，韭园沟流域实现了泥沙就地拦蓄，使荒沟变成良田，增加了耕地面积，许多沟道实现了川台化。截止 2006 年底，该流域已建淤地坝 211 座，布坝密度为 2.98 座 /km 2 ，其中骨干坝 27 座、大中型淤地坝 40 座；骨干坝、大中型淤地坝小型淤地分别形成总库容 2603.2 万 m 3 、 1149.34 万 m 3 和 331.88 万 m 3 ，已淤库容为 1271.10 万 m 3 、 776.20 万 m 3 、 15.20 万 m 3 ，可淤地分别为骨干坝 206.51hm 2 、 121.75hm 2 、 80.55hm 2 ，已淤坝地分别为 121.86hm 2 、 92.34hm 2 、 72.57hm 2 （孙太旻等， 2008 ）。目前，该流域坝地面积与流域面积之比为 1/24 ，坝系基本上达到了相对稳定，且骨干坝尚有较大的剩余防洪库容，实现了洪水泥沙全部拦蓄，水沙不出沟。 ③ 支沟滞洪，干沟生产，清洪分治，漫淤结合。在面积较大的流域内，随着坝系的发展，许多支沟的子坝系逐渐合并为一个较大的坝系。可选择库容较大的支沟坝作为拦洪坝，并适当加高，保持足够的防洪库容；干沟较宽阔，坝地和川台地面积较大，以生产为主。在生产坝支沟较多的一侧筑堤挖渠，由上到下划段修档水埂，把坝地和川台划分成不同的地块，每一地块上端开引水口，引洪漫淤，下端开退水口，把多余的洪水或清水退入排水渠中，淤地坝加修溢洪道，通过溢洪道将清水或洪水排到坝下游，排水渠不仅能排洪排涝，还能降低坝地地下水位，研究表明如果坝地尾部排水渠深 2.5m 以上，坝地盐碱化基本不会发生。经过漫淤，坝地逐渐抬高，引洪渠和排洪渠变深变宽，这时可在靠山坡处另开新渠，把旧渠淤成坝地，不断扩大坝地利用面积，逐步达到坝系稳定。坝库相间，清洪分治。在沟道内有地下水出露、泉水集中的地方建库蓄水，水库上游打坝拦洪，修排洪渠，绕库排沙，以免水库淤积。水库既能灌溉，又不致使泉水淤埋在坝地内，造成盐碱化。如延安市碾庄沟坝系已具此模式的特点。碾庄沟位于陕西省延安市宝塔区东北部，为延河的一级支流，流域面积 54.2km 2 ，有大小支毛沟 500 余条。从 1956 年起，截至 2000 年底，该流域坝系累计建成淤地坝 192 座，其中控制性骨干工程 11 座。总库容 3840 万 m 3 ，累计拦泥 3230 万 m 3 ，可淤地 5760hm 2 ，已淤成 2326hm 2 ，发展稻田 8 hm 2 ，养殖水面 13.3 hm 2 ，流域内人均坝地达到了 0.04 hm 2 （石军启和曹耀军，2002 ）。坝地基本可做到周年生产，实现旱涝保收，甚至在坝地上已经发展了大棚蔬菜等设施农业。 ④ 坝库相间，以排为主，排灌结合，引洪漫涧。黄土高原大规模淤地坝建设只有约 50 年的历史，目前大部分坝系尚在形成中，剩余库容较大，以排为主的模式不多，主要是少数面积较大、洪水较多，且控制工程不足的流域，为了坝地安全，才采取以排为主的方式，把多余的洪水泥沙有计划地引入涧地、台地、滩地或沙漠进行淤灌，如靖边县龙州大涧流域，位于土桥水库上游，流域面积 24.3km 2 ，为了防止水库淤积， 1956-1970 年在流域内修淤地坝，淤满后沟道水位抬升，开挖排洪渠引洪水漫淤大涧内的沙荒地 126.7hm 2 （范瑞瑜等， 2004 ；吴发启和高甲荣， 2010 ）。从地质过程角度分析，淤地坝系最终应发展成为类似涧地或“聚湫”（由堰塞湖形成的天然淤地坝）的地貌类型，涧地是黄土高原河流源头分水岭地带的一种特殊地形，以黄土高原西北部居多，是黄土掩覆古河谷形成宽浅微凹的长条状凹地，其宽度一般数百米至几千米，长度可达数十千米，多位于现代河谷溯源侵蚀尚未到达的河源区，如果已为河谷溯源侵蚀破坏，则称为“破涧”，反映了侵蚀 - 堆积 - 侵蚀的地质旋回。掌地成因与涧地基本相同，唯靠近分水岭或坡麓地带坡度较大。在宁南一带，丘间填充地还有“埫地”、“洼”、“杖地”等称呼，如彭阳县的王洼（王玉，等， 1989 ）。随着淤地坝坝系的发展，由于抬高了侵蚀基准面，沟道发育基本停止，高差缩小，大面积沟坡地为平坦坝地所代替，水土流失得到控制，黄土丘陵区沟道最终可能成为阶梯状的、类似于涧地的长条状凹地地貌，最终实现黄土高原“人工台原化”。但是淤地坝发展到一定程度后，将难以继续加高，因此坝系的运行方式也将从蓄洪拦沙转变为滞洪调沙、放淤漫灌。同时当占流域面积达到一定比例后，坝地承载洪水、泥沙的能力也会增强，一般洪水积水深不超过 1m ，同时几十年甚至上百年坝面才淤高 1m ，从而实现坝系相对平衡；占流域面积比例达 1/5 的天然 “聚湫”一般年份坡面洪水已经略显不足， 1~2 年才能将坝地轮淤轮灌一遍（范瑞瑜等， 2004 ），这实际上已经是洪漫地，即将坝地划分为不同的地块，在地块一侧开引洪渠，通过坝系调控，将坡面洪水由大化小，由急化缓，有计划的引入并分散到坝地里，另一侧挖排水渠，并接溢洪道，将剩余洪水和清水排到坝系下游。排水渠除了排除坝地积水外，还能降低坝地地下水位，防止土地盐碱化。在坝系适当位置，可建设水库，将排水渠中的清水引入水库中，作为抗旱灌溉的水源，实现坝地水利化，从而既充分利用了水沙资源，又分散了洪水，避免洪水集中，发生溯源侵蚀、毁坏坝系。水库应布置在沟道的适当位置，达到既可充分调节水源，又便于灌溉的目的，最好是有泉水出露的沟段，一方面既可汇集地表又可汇集地下径流，另一方面也避免了因掩埋泉水而出现的坝地地下水位上升和盐碱化。还可通过打井挖池的办法降低地下水位，并发展灌溉，变旱坝地为水坝地。坝系中有两类水井：一是在已有的泉水处修池围井，取用地下水，并防止因掩埋泉水而造成的坝地盐碱化；二是直接新打水井，开采地下水。沟道下游两岸卵石层或碎石层是汇集地下水的地段，可直接打井取水。由于坝地土壤多为粉砂质，透水性一般，为加大水井出流量，坝地打井一般采用辐射井。坝地尾部地下水埋藏浅，特别是当淤积到上游坝脚后，由于上游渗水，坝地甚至出现沼泽化而无法利用，这时可以挖塘养鱼的办法，降低地下水位，并利用坝地。实际上，延安市碾庄沟坝系已经部分具有“以排为主，排灌结合”的特点，而且还发展了水田、鱼池，并建起了蔬菜大棚。山西省汾西县康和沟坝系，坝地面积已达到流域面积的近 1/10 ，基本具有以排为主的特点，实现坝系相对平衡。正常情况下，暴雨洪水可通过排洪渠及时排出，保障了工程安全和高秆作物安全度汛、基本保收（范瑞瑜等， 2004 ）。另外村落及庭院的周围由于有较大的集雨场地可收集雨水以及生活废水，可以开展以水窖为核心的集雨节水灌溉农业。（ d ）根据植物健康需水与土壤水分供应平衡，调整群落结构同时，“适地适水适物”不仅要求将流域土地资源与水资源结合起来，根据流域土壤水分的微地形分异规律，安排土地利用与植被恢复的布局；也要求在整个植被恢复过程中，根据植物健康需水要求与土壤水分供应情况，按照水量平衡原则，对群落结构加以调整，如通过草田轮作协调浅层土壤水与深层土壤水之间的关系，人工模拟生物群落“自疏”过程，对林木进行间伐、择伐，一方面可以较早地提供薪柴、条材、小径材（椽材、矿柱），缩短林地收益年限，另一方面可以避免林地对土壤水分的过度利用，也有助于培育大径材（锯材）。 7.3.2 .2 不同类型农村聚落的生产模式与水土流失治理模式农业生态景观既以自然条件为基础，也受到社会经济情况，特别是人口分布的影响，形成了以村庄为核心的同心圆式的环状格局。陕北黄土高原中部丘陵区农村聚落主要有三类情况（图 7-8 ），川台坡麓型、支毛沟型与梁峁坡型，其中以第一类较多（甘枝茂等， 2004 ）。图7-8黄土高原不同地貌类型（赵建民，马� 。如党小虎（ 2005 ）研究指出，延河流域属于沟谷坡麓聚落类型的河庄坪试区存在着较高的生态赤字，而属于支毛沟聚落类型的县南沟、飞马河和高桥均有生态盈余。刘佳和王继军（ 2008 ）也指出， 2007 年纸坊沟流域属于川台坡麓型的纸坊沟村存在生态赤字，而属于支毛沟型的瓦树塌和寺崾岘村均有生态盈余。因此，川台坡麓聚落类型区应发挥人多优势，加强农业基础设施建设，提高耕地生产力水平，发展高效农业与商品经济。前文指出由于设施农业延长了作物生育期、提高了复种指数，菜地是耕地中太阳能与降雨相对利用效率最高的土地利用类型，可实现较高的生态效益与经济效益。因此，川台坡麓型村落应以水资源开发利用和日光温室、大棚建设为重点，发展高效设施农业，通过改善耕地水热条件充分利用太阳辐射资源，提高农作物单产与农业经济效益，克服地少劣势。黄土高原丘陵沟壑区水资源有限，且丰枯差异悬殊，应通过引、提河水，打井、截潜流等方式充分利用地表水与地下水，并发展节水灌溉。温室、大棚等设施农业可以使农作物的成熟期提前或推迟，或发展反季节栽培。黄土高原中部地区气候大陆性强，冬春季晴朗，光照充足，且春季回暖较早、升温较快，有利于蔬菜的反季节栽培以及早春蔬菜提前播种、提前供应市场，温室大棚除种植蔬菜外，还可生产瓜类、草莓、樱桃、桃、葡萄、花卉等。研究区靠近延安市区与陕北能源重工业基地，有国、省干道及县级公路与外界相通，有利于开拓市场。但设施农业对市场与生产技术要求较高。制约研究区设施农业发展的主要问题是生产技术落后，如农技管理技术、平衡施肥技术、病虫害综合防治技术、节水灌溉技术等等。技术落后严重地影响了设施农业产品的产量与品质，使设施农业在发展农业生产、提高生态系统服务功能方面的效益未能得到充分发挥。河谷川道地区一般有交通干线经过，便于对外联络，因此成为了黄土高原丘陵沟壑区与内外部市场进行人流、物流、信息流交流的主要场所，一方面是黄土高原丘陵沟壑区农副产品（如苹果）进行加工与销售的主要场所，另一方面也从外界获得黄土高原沟壑区所需要的人、财、物、信息等并服务于整个地区。因此，其是整个黄土高原丘陵沟壑区经济社会活动开放性最强的地区。与之相适应，研究区川台坡麓型村落畜牧业也具有开放性、商品性较强的特点，以猪、鸡、奶牛等为主，主要为城镇居民提供肉、蛋、奶等副食品，所需饲料除一部分由农户自己提供外，也从市场上购买商品性饲料。今后川台坡麓型村落的商品性养殖应与研究区农林业进一步结合，多利用农林业、农产品加工业产生的剩余废弃物，如用秸秆、饲草、树叶等可进行肉羊育肥，果汁厂产生的果渣可用于牛羊等草食畜的养殖，另外屠宰鸡、兔、羊等产生的废弃物也可以用来养殖狐、貂等珍稀毛皮兽；同时，畜禽的排泄物可以作为农家肥用于农果业生产，从而建立研究区生态农业的大循环。川台坡麓型村落经济的开放性较强，也可以通过向外提供劳动与服务换回商品来弥补生态赤字。（ b ）支毛沟型村落——林果兼营模式支毛沟型村落一般位于黄土高原小流域的中段，沟壑切割较深，一般地势较陡峭，坡耕地较多，是黄土高原水土流失的主要场所。因此，土地利用应以退耕还林、发展林果业为主，其基本农田多配置为村落上部的梁峁坡梯田与村落下部沟岔中的沟台地、坝地。前文指出，林地的生态系统服务功能较高，但目前多数为潜在价值，且易过量消耗土壤水资源。因此，造林一方面应与水土保持工程措施相结合，利用水平沟、水平阶、鱼鳞坑等工程整地措施，拦蓄林地径流，增加降雨对土壤水的补给；另一方面应遵循“适水适物”的原则，根据树木整个生命周期中的需水规律，按照水量平衡原理，适时调整林分密度。影响坡梯田生产力和生态系统服务功能的首要问题是土壤干旱，应加强降雨拦蓄，促进水分入渗形成土壤水资源，采用保墒覆盖措施，减少土壤水分无效损失。坝地具有较好的土壤水分条件，因此生产力与生态系统服务功能较高，应积极发展，但多数坝地应注意排水，以控制涝渍害与土壤盐碱化，并综合利用水资源。（ c ）梁峁坡型村落——农牧结合模式梁峁坡型村落一般位于小流域上游，靠近分水岭的地方，地势较高，太阳辐射强烈，风大，蒸发剧烈，土壤水分条件差，造林难以成活；但沟道切割较浅，相对地广人稀，人均土地面积较广，土地利用以草地和基本农田为主，以修建水平梯田为先导，开展退耕还草、草田轮作，既能发展种草养畜、实现农牧结合，又可以充分发挥草地的生态系统服务功能。对于不适宜建设基本农田的陡坡地，可以采取人工措施与自然修复相结合的方法恢复林草植被，造林应以灌木为主，但需对群落结构进行适当的干扰，如间伐、平茬等，以保持群落生产力和避免土壤水分过度利用。制约该地段生态系统服务功能的主要问题是土壤干旱，粮食产量低而不稳。鉴于此，首先要采用水土保持工程措施改变产流环境，水平梯田可以截断径流线，拦蓄降水，促进入渗，改善土壤水分环境条件；二是采用覆盖措施，减少无效的裸土蒸发；三是采用垄沟种植、水平沟种植，利用微地形集蓄水分，改善作物根区土壤水分条件，适当密植，提高作物群体的水分利用效率。 7.3.2 .3 改善农村基础设施条件与充分利用水土资源之间的协调发展需要注意的是随着退耕还林、农业结构调整与新农村建设，农村聚落自发地或有目的地出现了“沿路、近水、集中”的趋势，一些分散在支毛沟里或者梁峁坡上的农户开始向川道中的大村落搬迁、集中，这虽然可以改善农民的交通、用水条件和生活水平，但另一方面也可能对生态系统服务产生不利影响。首先建设新居可能会占用川道内宝贵的土地资源，更重要的是随着人口向低平的川道村落聚集，由于水平距离与垂直距离增加，很多梁峁坡与梁峁顶地可能会被弃耕。 2003 年退耕地中，梁峁顶 3 o 的平地，退耕比例高达 59.85% ， 3~15 o 坡段上的坡耕地退耕比重也达到了 40.7% （张晓萍， 2005 ）。但这些耕地可以作为生态建设粮食安全保障的后备资源不进行退耕。根据地形自然分异确定其适宜性，加强科学规划和科技支撑是未来退耕中必需要解决的关键问题。以位于延河支流杏子川上的纸坊沟小流域为例， 1973 年起原西北水土保持研究所在位于沟口处的茶坊村建立了水土保持实验站， 1975-1978 年纸坊沟流域的水土流失得到了初步控制；从 1983 年起，对纸坊沟流域进行综合治理，使其走上发展水土保持生态农业的道路，在加强基本农田建设、提高粮食单产的过程中，通过不断的退耕还林，植被覆盖度显著提高，水土流失得到了有效控制；从 1999 年开始大面积退耕还林以来，纸坊沟流域土地利用发生了新的改变，形成了以村落为中心，内、中、外三个圈层的嵌套结构，内层以果园、瓜菜等园地为主，中层主要为基本农田，外层多是林草地（图 7-8 ）。农田主要集中在沟口杏子河川地与沟道中部开阔处的梁峁坡与塌地上，沟坡地、坬地等陡坡地以及距离村落较远，水平距离在 1km 以上，垂直距离在 150m 以上的梁峁坡地多已经退耕。林地主要集中在沟缘线附近的梁峁坡与沟坡上，特别是水分条件较好的塌地以与沟谷坡上的悬沟内。乔木树种主要为刺槐，沟底溪流两侧也有旱柳等。流域两侧分水岭上以及沟道尾部，距村落较远，多已弃耕，目前主要为灌草地，沟道两侧的陡峭沟坡上也主要为草地。纸坊沟村位于沟道下游，沟道切割深，土地坡度较大，山地大部分已退耕，仅在沟外杏子河川道上有一些水地，人均耕地较少，小于 0.067hm 2 ，除种粮食外，也种植西瓜和蔬菜等经济作物。寺腰岘、瓦树塔两村的农田主要为梁坡与塌地上的梯田，寺腰岘附近还有两块坝地，坝地与塌地上多种玉米，梁坡梯田上主要为旱杂粮，有谷子、洋芋、杂豆、荞麦等。图7-9 安塞县纸坊沟流域土地利用和植被覆盖格局的历史演变过程（据张晓萍等） Fig. 7-9 The historical change of land use and vegetation cover in zhifanggou watershed, Ansai County 因此，新农村建设中“沿路、近水、集中”的农村聚落调整战略在黄土高原大的范围内是正确的。如把分散在子午岭、黄龙山、劳山林区中的居民迁移到农业生产条件较好的沟道或川塬区集中安置，一方面有助于改善农村生产生活条件、促进经济发展与生态环境保护；另一方面也有助于协调经济发展与生态环境保护之间的矛盾和加快自然保护区建设，保护生态环境与生物多样性。但黄土高原中部丘陵区的土地利用整体上以保持水土、发展生产为目的，在新农村建设中，农村聚落布局并不应过分强调集中，而更应该重视“均质化发展”。沟谷川台阶地虽然生产力水平较高，但土地面积毕竟有限，提高黄土高原丘陵沟壑区土地生产力、生态系统服务功能与经济社会发展水平的主战场在梁峁坡上；因此，虽然支毛沟与梁峁坡村落交通、供水等基础设施较差，但不应以“后退”、“逃避”的方法解决该问题，将黄土高原丘陵沟壑区的人口与经济集中到基础设施较好的沟谷川道内，而是应该以农村基础设施建设为先导，推动旱坡地开发，实现发展经济、提高生态系统服务功能与改善生活条件的双赢。当然，集中与分散也是相对的、辩证的，如果农户居住过于分散，也不利于进行农村基本建设，解决农户的交通与用水困难，在黄土丘陵沟壑区，沟道不仅是洪水与泥沙的通道，也是连接生态景观各组成部分的纽带，农村聚落与道路多沿沟道分布，以此为基础，以农村路网为脉络，以集中式水源为点，使农村民居相对集中化，可以形成新的农村聚落分布格局，并以农村聚落为中心，按照同心圆的圈层结构安排土地利用结构，从而实现改善农村基础设施条件与充分利用土地资源之间的协调发展。村落是黄土高原地区农村经济社会活动的重心，也是资源和信息汇集的中心，特别是水资源汇集的中心。而水分短缺一直是制约黄土高原水土流失区农业发展的重要限制因素。前文实证分析表明，黄土高原生态系统内部服务单位耗水量的价值要高于外部服务，因此当地有限径流资源应首先用于单位产值较高的生产项目，如水果、瓜菜等。村落路面、屋面及庭院等硬化面积较大，径流系数较高，可作为较大的集雨场地收集雨水，同时近年来农村饮水条件显著改善，生活用水量增加，达到人均 10~20m 3 /a 或更多，生活用水中约有 50% 转化为污废水排放到环境中，是农村非点源污染的主要来源，但是如果将生活污水收集也可以作为灌溉水源，目前黄土高原地区农户年户均生活污废水排量达到 20~50m 3 ，加上收集屋面、院落、村落雨水，每年户均可以达到 50~100m 3 的灌溉用水，可以在村落周围发展以水窖、蓄水池为核心的集节灌农业，形成户均 1~2 亩（ 0.067~0.15hm 2 的水浇地）。蓄水工程还可以与道路、沟头防护工程结合起来，达到人工调控水沙聚散，防止径流集中形成冲刷，化水害为水利的目的。黄土高原地区，特别是支毛沟和梁峁坡村落，农户居住较分散，户均庭院面积较大，可以发展以屋面、庭院集雨场和水窖、蓄水池为基础的集水灌溉庭院经济与立体种养。坝系是黄土高原水土流失区小流域水资源利用的核心。一个结构良好的坝系，应坝库池井结合，滞洪、拦沙、蓄清并重，充分从而拦蓄地表径流与地下径流，形成了完整的小流域水资源利用体系，不仅可以灌溉坝地和沟台地，剩余的水资源还可以引水上山，通过喷灌、滴灌等节水灌溉技术或移动式抗旱补灌，发展小面积连片灌溉的梯田或果园。黄土丘陵区坝地发展潜力可达到土地面积的 5%~10% ，加之的沟间地，灌溉面积达到流域面积的 1/10 是可能的。同时黄土丘陵区径流深在 30~50mm 左右，通过庭院、村庄、路面集雨，沟道坝系，形成层层拦蓄的水资源利用体系，发展占流域 1/10 的水浇地，水源也是可以保障的。虽然入黄径流会因之在一定程度上趋于减少，但黄土高原地区通过果、牧、农、林等产品的形式向区外输出“虚拟水”，但通过水土保持黄河流域总的水资源承载力会进一步增加，对缓解黄河流域的缺水状况和全流域的可持续发展具有重要意义。同时，黄河下游降水量较黄土高原丰富，当地水资源，特别是地下水，还有一定的开发空间；沿黄城市污水回用的空间也比较大，沿海地区还可以适度利用海水。同时，黄河下游地区经济相对发达，而且南水北调中、东线工程调水量大、技术简单、单位投资低，发展跨流域调水的资金和技术约束较小。由此可见，黄河下游地区获得替代水源相对容易，可对产业结构和水资源利用结构加以必要的调整，改变片面依赖引黄的局面。黄河流域应“高水高用”，黄土高原地区有限的降水优先用于当地的经济社会生活和生态恢复，才可以有效提高水资源承载力与流域可持续发展能力。 7.3.3 开展水土保持生态补偿水土保持治理具有很大的外部性。水土保持工作的主体——水土流失区广大群众，或多或少都具有“经济人”特征，进行水土流失治理都有一定的目的性，同时水土保持不同效益间可能存在此消彼长的关系；由于外部性造成不同利益主体间的冲突，水土保持效益往往无法达到最优。水土保持效益是流域治理共同作用的结果，涉及到流域内外众多的市场主体，而水土保持外部效益一旦产生就不受任何人的控制，只按水力学、水文学或生态学规律作用，为受益区范围内所有成员共享。由于缺乏明确的买者、卖者，以及交易市场，产权交易显然难以解决水土保持效益的外部性问题。为了避免由外部性带来的不经济，使水土保持综合效益最大化，有必要对水土保持进行生态补偿。实践中存在两类生态补偿：第一类生态补偿是对破坏生态环境的行为进行赔偿，即“破坏者治理、污染者付费”原则；第二类生态补偿是某种生态服务功能的使用者向该服务功能的提供者支付相应的费用，即“受益者付费原则”。根据补偿途径的不同，生态补偿可以分为不同类型，如一次性补偿或多次补偿、市场与非市场补偿等。一次性补偿是通过产权转让的方式，生态补偿的提供方向接受方一次性支付补偿资金，多次补偿是生态补偿的提供方通过补贴、租金、股息等形式向接受方分期提供补偿资金。市场补偿是生态服务的提供者与受益者直接通过市场交易实现的生态补偿，主要有一对一交易、政府引导的环境产权交易市场（如水权市场、排污权市场）与生态标记（如绿色认证、节能标识、有机食品认证、 CMD 机制等）三种形式。市场补偿具有直接性、激励性等特点，相对于政府补偿是一种激励式制度，可推动市场经济主体改善经营管理水平，实现资源优化配置，但存在实施难度大、短期行为严重等缺陷。非市场补偿主要是政府补偿，政府补偿主要方式有生态补偿税费、保证金与保险，财政补贴、政策优惠、生态补偿基金等。主要途径是政府征收生态补偿税费、用于财政补贴或直接用于生态修复与污染治理工程建设，通过补贴或政策优惠等方式规范市场行为，具有强制性、间接性等特点，交易成本低，但运行成本高。由经济活动，如基础设施建设、矿山开发、工业生产等造成的人为水土流失，是第一类水土保持生态补偿的基础。虽然目前新增生产建设项目都要有配套的水土保持措施，但是完全控制基本建设和工矿业生产的新增水土流失也是比较困难的，同时控制比达到一定程度后，继续治理新增水土流失的边际成本较大。从流域角度，有限的资金投向更适宜的方向将获得更好的收效。第二类生产补偿，即水土保持措施减洪减淤固碳等生态系统服务的受益者，如河流下游的水库水电站等对水土保持项目区进行生态补偿。由于水土保持效益是分散的，是流域治理的综合成果，为流域内外的受益人共享，且过程是非可控的，只受水力学、水文学和生态学规律作用，无法确定明确的买者和卖者，市场补偿的交易成本过高，因此只能以政府或准政府补偿为主。 20 世纪 70 年代山西省原平县组织水库受益区劳力参与水库上游农田基建和水保治理，实际上已经带有原始流域补偿的涵义。目前广泛实施的退耕还林政策也是一种政府补偿。水土保持生态补偿资金的主要来源除国家财政外，还有水保补偿费、水源基金、水电基金、防洪基金以及碳税。水保补偿费属于第一类生态补偿，其征收对象是水土流失区新增土壤流失或破坏水土保持措施的基建、开矿、工业生产等活动及其主体。如根据 1998 年经国务院同意制定的《开发建设晋陕蒙接壤地区水土保持规定》，陕西、山西、内蒙古 3 省区从煤炭销售收入中按煤 0.5~1.0 元 /t 收取水土保持补偿费，用于矿区水土流失治理和生态环境恢复，神化集团从吨煤生产成本中提取 0.45 元用于水土保持，并取得了很好的治理成效（姜德文， 2006 ）。与煤矿相比，我国黑色、有色金属、稀贵金属及非金属矿单位矿石剥离的植被和产生的废弃物更多，水土流失的风险更大，其水保补偿费的标准应该高于煤炭， 2011 年我国煤炭产量达 35.2 亿 t ，若按 0.5 元 /t 的标准，可征收水保补偿费 17.6 亿元。另外 2011 年我国铁矿石产量达 13.3 亿吨，金属和其他非金属矿山也可能征收总额不小于煤炭行业的水保补偿费。水源涵养基金、水电基金、防洪基金均属于第二类生态补偿。水土保持可以减轻下游地区的洪水灾害，改善水利工程发电、供水等综合效益。下游地区将其防洪费用或水利水电过程收益的一部分补偿给上游地区用于支持其开展水土保持工作，将获得更大的收益，取得双赢的效果。这也是流域下游对上游地区的转移支付。国务院 1993 年 5 号文件《国务院关于加强水土保持工作的通知》中明确提出“从大中型水电站提取一定比例资金用于库区或上游的水土保持”，随后广东、河北等省制定了具体提取比例及基金管理使用办法，从每千瓦时电销售收入中提取 0.1~0.5 分（姜德文， 2006 ）。 2011 年全年水电发电量达到 6626 亿千瓦时，补偿费率按每万千瓦时 50 元（ 0.5 分 /kwh ）计算，合计达 33.13 亿元（姜德文， 2006 ）。广东省每年从东深供水工程水费中安排 1.5 亿元资金，用于东江源区水土保持和生态环境保护， 2005 年就治理了 33 条小流域，并对多处垃圾、污水、尾矿等也进行了治理（姜德文， 2006 ）。碳税是“碳排放税”的简称，顾名思义是指对燃烧化石燃料排放温室气体征收的税，通过经济手段达到减少燃料消耗和温室气体排放的目的。从抑制温室效益的角度分析，减少碳排放与增加“碳汇”是等效的，因此“碳税”既可以用来支持发展清洁能源以减少温室气体排放，也可以用来资助碳汇林业、碳汇农业。水土保持恢复植被、改良土壤等方面的效益均有明显的碳汇作用。因此，可将一部分碳税用于水土保持事业。本文计算出碳税税率约为 302.15 元 /tC ，如果以此为标准，根据含碳量的不同，对化石能源征收碳税，并将其中的 1/10 用于水土保持，那将是一笔可观的治理资金。还可以在人口集中、建设用地紧缺的经济发达城镇设立土地基金来保证水土流失区中的基本农田建设。经济发达地区可以将土地出让金的一部分用于水土流失区的基本农田建设，在改善生态环境的同时，也在国家范围内实现了耕地占补平衡。淤地坝是最值得开展生态补偿的水土保持措施。坝地不仅生态系统边际内部服务最高，而且边际外部服务更高，所占比重最大。但淤地坝前期投资大，回收时间长，水土流失区农户一般难以承担。黄土高原坝系建设潜力很大，最适合淤地坝建设的黄土丘陵区总面积约为 23.6 万 km 2 ，坝地最终面积按占流域面积的 5%-10% 计算，那么仅黄土丘陵区坝地可达到 118-236 万 hm 2 ，是目前黄土高原坝地面积的 4-8 倍。坝地单位面积拦沙量按 60000t/ hm 2 计算，那么总拦沙量将接近 700-1400 亿 t 。黄河流域多年平均土壤侵蚀量约 15.8 亿 t/a （水利部， 2010 ），那么淤地坝拦沙量约相当于黄河 45-90 年的输沙量。广泛实行的退耕还林政策也是一种水土保持生态补偿。本书计算出水保林（乔木）、果木林、草地的边际生态系统外部服务价值，认为其为生态购买价格的上限，分别为 17.65 万元 /km 2 、 10.07 万元 /km 2 、 7.47 万元 /km 2 （ 2000 年不变价格），可认为是生态补偿的上限，该结果也在一定程度上也证实了退耕还林补偿标准的合理性。梯田是水土流失区基本农田的主体，以生态系统内部服务为主，因此梯田的生态补偿可以与“以工代赈”结合起来。通过国家投资、水土流失区投劳的办法推动基本农田的建设。正是通过国家、集体、群众相结合，几十年如一日以工代赈，大兴农田基建，陇上高原的庄浪县、定西市（安定区）、宁县、庆阳市（西峰区）在 20 世纪 90 年代以后相继实现全县（区）梯田化，成为“全国梯田模范县”（甘肃省水保局， 2009 ）。详见拙作《基于生态系统服务的水土保持综合效益评价研究》（黄河出版传媒集团宁夏人民教育出版社，2013年; 个人分类: 土壤侵蚀与水土保持|12445 次阅读|7 个评论

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标签: 水土流失区

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