补强砒砂岩区治理短板筑牢黄河流域生态安全屏障

2020-01-20姚文艺肖培青

中国水土保持 2020年9期

姚文艺，肖培青，张攀

(黄河水利科学研究院水利部黄土高原水土流失过程与控制重点实验室，河南郑州 450003)

黄河流域砒砂岩区属于黄土高原向荒漠草原的过渡带，是我国北方生态安全屏障的关键带，同时也是我国水土流失强度最大、生态问题最突出的区域之一，成为形成黄河下游“地上悬河”的粗泥沙来源核心区[1-3]。因此，补强砒砂岩区治理的短板，在黄河流域生态保护和高质量发展、筑牢黄河流域生态安全屏障的国家战略中具有十分重要的地位。

在20世纪60年代，人们曾利用生物措施治理砒砂岩区水土流失，但效果不甚明显[1]；20世纪80年代中期，水利部提出了以沙棘资源开发作为治理的突破口，并于1988年颁发了《开发建设晋陕蒙接壤地区水土保持规划》；之后陆续实施了国家水土保持重点治理项目、水土保持治沟骨干工程、砒砂岩沙棘减沙生态治理项目、中央财政预算内专项资金水土保持项目(国债项目)、小流域综合治理项目、京津风沙源治理二期工程等[4-5]，尤其是自1999年开展退耕还林还草工程以来，进一步推动了砒砂岩区的水土保持工作。当地政府在“植被建设是最大的基础建设”理念和发展战略指引下，先后实施了禁牧休牧及生态移民、矿区生态建设等一系列工程和举措，对砒砂岩区生态环境改善发挥了积极作用。几十年的治理实践取得了一定的成效，也积累了许多的治理经验，在砒砂岩侵蚀产沙规律[6]，砒砂岩“无水坚如磐石、遇水烂如稀泥”的岩性、化学机理[7]，复合侵蚀时空分异特征[8]等应用基础方面，以及沙棘“柔性坝”[9]、沙棘阻控侵蚀机理及其作用[10]、砒砂岩改性筑坝[11]、二元立体配置综合治理模式[12]等治理关键技术方面取得了多项突出进展[13]，为探索砒砂岩区生态保护和经济社会协同高质量发展的途径与模式提供了重要的理论、实践参考。

但是，目前砒砂岩区生态治理仍相当薄弱，传统治理局部化、零散化、间断化问题突出，还没有形成有效的治理措施体系，缺乏全区域尺度山水林田湖草空间一体化综合治理[13]，没有从根本上遏制砒砂岩区生态环境退化的趋势。砒砂岩区生态治理成为构建我国北方生态安全屏障中最难啃的硬骨头和黄河流域生态保护和高质量发展最突出的短板。为补强砒砂岩区生态治理的短板、筑牢黄河流域生态安全屏障，本研究基于黄河流域生态保护和高质量发展国家战略重大需求的战略背景，分析了砒砂岩区水土保持与生态建设存在的突出问题，并提出了对策建议，期望能为黄河流域生态保护、治理提供参考。

1 砒砂岩区生态保护、治理存在的突出问题

虽然经过几十年的治理，砒砂岩区局部植被得到恢复，水土流失有所减轻，生态环境有所改善，但是砒砂岩区生态环境整体脆弱的状况并没有得到根本改变，经济社会发展与水土资源、生态资源匮乏的矛盾不断加剧，高质量发展遭遇诸多挑战，水土保持发展面临许多新的问题。

1.1 水土流失问题依然突出，脆弱生态环境未能得到根本改变

砒砂岩区具有地貌、植物、气候、土壤等多元过渡的特征，其地貌类型由东南部以水蚀为主的黄土丘陵沟壑逐渐过渡到以风蚀为主的风沙地貌[14]；植物群落由东南部的半旱生植物占优势逐渐演变到西北部的以沙生植物占优势；气候由半干旱过渡到干旱，极端最高和最低气温分别为40.2 ℃和-34.5 ℃[1]，既有鄂尔多斯高原风大沙多的特点，又有黄土高原大陆性气候暴雨年内集中且强度大的特点。因而，该区荒漠化、沙漠化和水土流失多重危害并存发生，复合侵蚀剧烈[7]，生态承载力极其低下。虽然长期应用沙棘治理砒砂岩取得了一些突破，但由于沙棘经过10多年生长，树高、地径、盖度已接近其生长上限值[15]，砒砂岩区300～400 mm的年降水量已不能满足其需水要求，成片枯死现象严重，而诸如抗蚀促生护坡、砒砂岩改性筑坝等一批具有突破性的治理水土流失、修复植被的新技术未得到大范围推广，因此未能建立起有效的治理措施体系。同时，近年来地方虽出台禁牧政策，但放牧现象屡禁不止、普遍存在。总体来说，砒砂岩区治理度低且效益不明显，丘陵区侵蚀模数仍达到13 000～18 000 t/(km2·a)，风沙区侵蚀模数也达7 000～8 800 t/(km2·a)。

1.2 水土保持项目建设制度性缺陷制约水土保持高质量持续发展

按照现行的水土保持建设管理制度，水土保持项目属公益性质，没有占压土地补偿资金。在土地资源极为匮乏的砒砂岩区，由此引发的水土保持项目占用地与群众要求补偿的社会矛盾日渐凸显，致使近年来批复的植被修复、淤地坝建设等水土保持项目用地很难落实，按期开工难、开工后常停工的现象非常严重，直接影响了水土保持生态建设可持续发展的社会环境，使水土保持发展遭遇制度性瓶颈制约。另外，按照现行水土保持项目建设管理规定，项目实施要执行招投标制度，但这并不符合当地水土保持建设的实际情况。一是中标单位难以协调用地；二是当地群众往往不能参与项目招标，被占地的农户在既没有参与项目建设又没有得到经济补偿的情况下，对项目建设不支持、不配合。这些新矛盾的存在，严重影响了水土保持项目按进度、保质保量实施，也严重影响到当地政府的积极性。这些问题在黄土高原其他地区也一定程度地存在，但砒砂岩区的土地资源、水资源较黄土高原其他区域更为匮乏，问题也更为突出。

水土保持发展进入新时期，在管理体制、机制上出现了许多新挑战，尤其是在砒砂岩贫困地区矛盾更为突出，急需以深水区改革的勇气，推进水土保持建设、管理制度改革，创新水土保持工程建设管理机制，适应新时期生态建设的国家战略需求。

1.3 新技术新模式推广力度弱，制约提升水土流失治理水平和对经济社会发展的贡献度

砒砂岩区位于典型的水力-风力-冻融多动力复合侵蚀区，加之该区处在干旱半干旱地带，气候干燥多风，水土流失剧烈且治理难度大，其水土流失治理需要在借鉴以往成功经验的基础上不断应用新技术、新模式，实现科学治理。针对近年来砒砂岩区生态保护与修复的科技需求，人们探索出了不少行之有效的治理技术和模式，例如抗蚀促生护坡、砒砂岩改性筑坝、砒砂岩改良沙地、植物“柔性坝”、矿区退化土地与生态快速修复等新技术，以及“以水调控生态”、煤矿开采区生态恢复-土地复整-生态旅游采摘观光-农产品综合开发多产业协同发展等新模式。但新技术、新模式推广力度还很弱，目前基本上以常规的治理技术、模式和措施为主，且未能形成有效的综合治理技术体系。

1.4 水土流失监测体系不完善、监管不力

水利部多次强调，水利建设必须加快补齐水利工程短板，加强水利行业监管，强化监测、信息化、科研等基础性工作，并把水土保持监管作为近年的水土保持工作重点。然而对于砒砂岩区来说，水土保持监测监管体系建设的短板极为突出，更谈不上水土流失监测预测的信息化。

砒砂岩区是黄河流域乃至世界上的复合侵蚀生态极度脆弱区[7]，同时也是以煤炭为主的资源开发等建设项目的集中区，人类活动强烈。无论对于强化水土保持监管工作还是强化对复合侵蚀规律研究及生态治理技术创新的基础性工作，水土流失科学监测都是极为重要的。然而，目前在这样一个极为特殊、典型的砒砂岩生态脆弱区，并没有建立起基本的水土保持监测站网，仅有个别地方建设了水土流失科学试验站，但其观测设施不完备、监测参数不完整、监测手段较落后，远远不能满足区域生态保护治理的需求。砒砂岩区不应该成为黄河流域水土流失监测漏缺的空白区。同时，砒砂岩区的水土保持监管工作也是严重短板之一。由于缺乏完善的治理监督管护制度与机制，因此重建设而轻监管的问题突出，比如：对煤矿开发、公路建设等生产建设项目水土保持方案的前期实施有监管，而对后期的监督却乏力；水土保持工程建设完成后缺乏必要、强有力的维护和监督，严重影响了治理效益的持续发挥。

2 砒砂岩区水土保持综合治理对策建议

习近平总书记在黄河流域生态保护和高质量发展座谈会上指出：黄河的问题，表象在黄河，根子在流域；治理黄河，重在保护，要在治理。粗泥沙就是造成黄河下游“地上悬河”这一根子问题的核心，而砒砂岩区正是粗泥沙来源的核心地，是治理之要。砒砂岩区治理也是践行生态优先、绿色发展，实现生态保护和脱贫致富共赢之路的迫切需求。为此，急需补强砒砂岩区生态治理的短板，堵上水土流失监测监管的漏洞，做强砒砂岩区生态-经济-社会协同高质量发展的弱项，精心规划，综合治理，科学施策。

2.1 确立砒砂岩区生态治理在黄河流域生态保护和高质量发展中的战略定位

砒砂岩区北居库布齐沙漠，西邻毛乌素沙地，东、南接壤黄土高原黄土丘陵沟壑区，是“三北”防护林体系区域带的关键组成部分，是中国北方生态屏障的中心，是黄河流域生态安全屏障最重要也是最脆弱的关键带，在我国北疆乃至全国生态环境系统中占有举足轻重的地位。基于这一战略定位，建议树立总体黄河流域生态安全观，提出砒砂岩区生态治理规划，从战略层面确定该区水土保持与生态治理的目标与愿景；从技术层面提出补强砒砂岩区生态屏障、实现生态-经济-社会协同发展的科学途径、模式与对策；从政策层面制定实现砒砂岩区治理目标要求的保障对策和举措。砒砂岩区治理既是黄河流域生态保护的重点又是难点，需要较其他区域有更大的投资强度，增加更多投资，力争通过系统、全域化综合治理，尽快实现生态环境根本好转，治理质量和成效明显提高，“绿水青山”提质增效显著，生态系统功能得到很大恢复，生态、经济、民生基本实现高效协同发展的目标，使砒砂岩区成为我国生态脆弱区生态保护和高质量发展的典范，形成黄河流域水力-风力-冻融-重力复合侵蚀剧烈中心、暴雨中心、黄河粗泥沙来源中心、煤气资源储存中心相叠合的生态极度脆弱区山水林田湖草综合治理的特色方案。

2.2 创设砒砂岩区生态-经济-社会-文化多位一体协同发展的综合治理模式，铺就具有地域特色高质量发展的新路子

砒砂岩区属于鄂尔多斯地区，其高质量发展面临的突出问题是生态环境脆弱、农牧产业相对落后、城镇产业承载乏力、城乡发展差距拉大，其中生态环境脆弱是根本。砒砂岩区自然生态系统、人工生态系统和社会文化系统融合交错，构成了人类活动强烈干扰下高度复杂的砒砂岩复合生态系统，多种生态类型交会于此，且都处在相变的临界状态，生态安全的压力极大。为从根本上解决砒砂岩区生态安全问题，必须走生态-经济-社会-文化多位一体协同高质量发展的路子。

发展生态经济，走生态建设产业化、产业发展生态化之路是唯一选择，是脱贫致富、乡村振兴的基石。多年来该区先后探索出了沙棘生态治理与沙棘产业开发相结合、防风固沙与沙产业发展相结合、煤炭能源开发整体环境治理等生态-经济协调发展的模式与经验，并先后发展了沙棘、山杏等果品和生态旅游、生态光伏、灌草高值利用等衍生生态产业链，尤其是近年来又成功开发出了砒砂岩改性筑坝、抗蚀促生护坡、酸枣产品系列开发等多项产业化技术，以及煤矿能源开发整体环境治理与衍生产业协同发展模式，出现了生态、经济、社会效益多赢的良好态势，奠定了创建砒砂岩区生态-经济-社会-文化多位一体协同发展典范的认识、理论、实践与技术基础。因此，水土保持综合治理应当将生态经济发展作为目标之一，通过水土保持措施的实施让当地农民得到致富的实惠。为此，需要长远规划、综合施策，在遵循生态修复为主的基础上，针对裸露砒砂岩区、覆土砒砂岩区和覆沙砒砂岩区的不同土壤类型和水资源承载力，充分考虑资源特色、产业特色、农牧业特色和文化特色，构建与之适应的综合治理模式，优选具有保持水土和经济开发价值双重功能的治理措施，通过水土保持培育新型生态产业，带动当地产业经济发展，让水土保持成为乡村振兴、脱贫致富、产业发展和社会进步不可或缺的重大保障措施，使砒砂岩区成为生态-经济-社会-文化多位一体高质量协同发展的国家典范和示范区，为探索黄河流域具有地域特色的高质量发展新路子提供砒砂岩区水土保持的成功方案。

2.3 加大新技术新模式的示范推广力度，提升砒砂岩区生态综合治理效益

砒砂岩区生态治理必须因地制宜、科学施策，在借鉴以往成功经验的基础上，推广应用新技术、新模式，创建有地域特色的生态保护与治理的技术体系，尽快改变砒砂岩区长期治理、长期退化的困境。建议大力推广抗蚀促生护坡、砒砂岩改性筑坝、砒砂岩改良风沙土、植物“柔性坝”、矿区退化土地与生态快速修复等新技术和治理措施体系-地貌系统高适配的二元立体配置综合治理新模式，以及灌草饲料化、酸枣等果品综合利用提质增效、砒砂岩资源化等衍生产品产业技术和矿区生态恢复-土地复整-生态旅游采摘观光-农产品综合开发产业发展新模式。在植被建设中，基于降水资源的承载力，坚持宜草则草、宜灌则灌、宜乔则乔、宜封则封，推广具有快速修复植被、有效阻控侵蚀综合功能的抗蚀促生护坡技术和“以水调控生态”的植被建设模式，探索适应区域现状水资源条件的植被建设方向和途径，建立风沙区、丘陵区以水资源为刚性约束条件的高质量植被建设优化模式。在沟道治理中，建议系统总结现状库坝的蓄水拦沙效益，推广砒砂岩改性淤地坝修建技术，逐步解决坝址布置不合理、溃坝险坝、无效坝、超期服役坝等诸多问题；推广采用植物“柔性坝”、灌草封沟、砒砂岩改性筑坝与植物/砒砂岩改性谷坊群相结合的治理模式；采用自然沟坡阶梯化与抗蚀促生护坡相结合的措施治理陡坡。

2.4 创新水土保持项目建设体制机制，推动砒砂岩区水土保持健康持续发展

建议将砒砂岩区水土保持生态建设列入国家重大水利工程项目，解决占地补偿问题，同时坚持退耕还林还草和生态移民政策不变，并作为黄河流域生态保护和高质量发展的重大战略措施上升到常态化的国家行为，实现还林还草并增收增利、移民脱贫并致富兴家。

建议建立淤地坝等水土保持工程项目建设用地补偿机制，进一步完善水土保持项目建设制度，创新水土保持建设项目招投标机制。将一般项目的招投标改为由项目区群众实施、政府监管、国家补助，即国家投资购买水土保持材料，让被占用土地的农户或当地其他相关农户负责实施，并参照退耕还林还草补助政策和方式，以管护费的形式给予农民补助，3～5年一个周期，政府主管部门通过验收后一次性发放管护费，这样既可以解决占用土地纠纷问题，又可以调动农民的积极性，让农民得到实惠，形成当地农民实施、政府部门监管的机制，这也符合水利部确定的深化水土保持“放管服”改革的精神。对于具有生态衍生产品开发价值或具有实现经济收益良好前景之类的项目，可以建立金融扶持和税收优惠的机制，引导企业、个人等社会资金参与水土保持项目建设。同时，建议对蓄水条件较好的已建淤地坝，按病险水库标准进行除险加固，允许蓄水，这样既可以有效缓解水资源紧张的问题，满足生态用水、农业经济发展用水需求，又可以大大调动农民及当地政府建设淤地坝的积极性，破解目前多方均对修建淤地坝积极性不高的问题。此外，建立水土保持工程运行的维护和监督体制机制，设立水土保持维护管护费用的稳定投入机制，保证淤地坝有防汛岁修费、植被建设有管护费，确保水土保持效益的长期发挥。

2.5 加强砒砂岩区生态综合治理技术研发，建立脆弱生态区治理技术与模式国家级科技示范基地

为使砒砂岩区生态环境尽快得到根本改善，迫切需要探索、总结具有推广价值、应用前景、示范带动作用的综合治理模式。为此，建议建立黄河流域砒砂岩区国家水土保持科技示范基地，针对砒砂岩区生态退化严重、多种自然灾害高发、资源开发强度大、多类生态系统复合、生态治理难度大的特征，强化砒砂岩区生态综合治理研究，开展砒砂岩区复合侵蚀机制，生态系统退化机理，水土流失监测评估与预测，砒砂岩区生态综合治理理论、技术与模式，砒砂岩区综合治理对黄河水沙变化影响的监测评估，以及砒砂岩区生态系统承载力，资源开发生态安全保障理论与技术，生态高效产业发展潜质，生态经济区划、规划与优化模型，绿色经济发展模式等系统化研究，开展技术、模式的试验研究与示范应用；建立砒砂岩区国家水土保持监测站网，构建区域全覆盖的全要素动态监测和智能化防控与治理体系，对砒砂岩覆沙区、覆土区、裸露区开展水土保持动态监测与科学试验，形成能够满足科研、国家监管需求的砒砂岩区水土保持综合观测与监测评估平台，提供智能防控治理方案与监管对策；建立煤矿开采区资源开发、生态修复与生态产业协同发展的国家示范区，加大矿山生态修复模式创新，探索生态补偿及生态修复的企业投融资机制，破解资源开发、生态安全与生态经济协同发展的难题，实现“富矿又富民”的生态友好发展，提供生态建设产业化、产业发展生态化的绿色发展途径的实践范例，为全国矿山生态修复提供参考样板。

通过建立砒砂岩区生态治理技术与模式国家级科技示范基地，聚焦合力、驱动创新，推进形成我国自主的现代化生态治理、水土保持科学技术体系、生态衍生产业体系、监测评估体系、管理创新体系和模式示范应用体系，创立具有中国特色的区域生态保护和高质量发展的模式。

3 展望

随着黄河流域生态保护和高质量发展国家战略的实施，砒砂岩区的生态保护治理工作必将得到有效推进，砒砂岩区生态保护治理也必将成为黄河流域生态长廊建设的重点。在砒砂岩区治理中，集成适宜的新技术、新模式和新措施是实现快速、有效治理的重要技术途径，协同水土保持-生态-经济-社会发展是砒砂岩区高质量治理的必然选择。随着砒砂岩区治理实践的推进，未来将在多动力复合侵蚀交替/耦合规律、复合侵蚀与植被退化的互馈机制、脆弱生态区生态-气候-人为多系统响应关系、生态保障功能提升，以及多动力复合侵蚀模拟方法与技术等应用基础、关键技术方面取得突破，从而促进我国生态治理技术进步，奠定我国生态极度脆弱区治理技术在国际上的引领地位。砒砂岩区生态安全关乎黄河流域乃至我国北方生态屏障的安全，因此迫切需要补强砒砂岩区治理短板，而且需要急补，全线筑牢黄河流域总体生态屏障。

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