1999-2018年延安市各区县退耕还林草实施效果分析

孙亚荣, 白应飞, 王亚娟, 景雪东, 赵 敏, 万星星, 陈云明,2

(1.西北农林科技大学 水土保持研究所, 陕西 杨凌 712100; 2.中国科学院 水利部水土保持研究所, 陕西 杨凌 712100; 3.延安市退耕还林工程管理办公室, 陕西 延安 716000;4.延安市林业局, 陕西 延安 716000; 5.延安市天然林资源保护工程管理办公室, 陕西 延安 716000)

延安市地处黄土高原腹地，由于不合理的土地利用、毁林开荒等人类活动和恶劣气候的双重胁迫，使该区域植被遭到破坏，水土流失严重，生态环境脆弱，严重制约着当地社会的可持续发展。退耕还林草工程可根据区域自然条件，社会经济需求，有目的地对生态系统各种资源进行改变，常作为优化环境，扩充森林资源，保水保土等重要手段被广泛使用[1-3]。作为我国迄今为止政策性最强、涉及面最广、投资性最大、群众参与程度最高的一项重大宏伟项目[4]，对抑制和扭转生态环境的恶化至关重要，在促进社会经济发展，统筹人与自然和谐发展的科学道路与生态文明建设中意义重大。

自1999年以来，延安市在党中央、国务院号召带领下，率先在全国开展了大规模退耕还林草工作，2013年再次率先启动新一轮退耕还林草工作，以其执着的“延安精神”，掀起了一场波澜壮阔的“绿色革命”。截至2016年底，该区累计完成退耕还林草总面积7.143×105hm2，其中退耕还林面积4.378×105hm2，荒山造林面积2.601×105hm2，封山育林面积1.64万 hm2[5]。经过20 年退耕还林草工程，植被恢复成效显著，有效遏制了区域水土流失，入黄泥沙量锐减，生物多样性增加，使延安市成功实现了由黄到绿的历史性变化，为全国生态修复提供了“延安样本”。在以往的研究中，有关该区退耕还林草工程在降低黄土高原土壤侵蚀、减少水土流失以及提高植被覆盖等方面成果丰硕，如谢怡凡等[6]以延安市土地利用/植被盖度数据为基础，评估了当地2000—2018年生境质量的时空演变格局及其驱动因素，并表明该区生境质量整体增加，空间呈现南高北低；朱会利等[7]表明2000—2012年延安市退耕还林草的植被覆盖度整体趋于上升趋势；陈雅茹等[8]对延安市1995—2007年退耕还林草前后的水土保持功能价值进行评估，并发现单位面积植被的土壤保持功能表现为林地>疏林地>草地>耕地，同时水土保持量呈现由东北向西南增加的趋势，且以轻度和中度侵蚀为主[9]。

目前为止，延安市退耕还林草工作成效卓越，研究成果的数量和质量逐年上升，但主要集中于对单一指标成果评价，针对区域退耕还林草植被恢复取得成果的综合评价研究较少，尤其在植被的空间分布、生态经济林种和类型等方面仍缺乏深入的系统性分析与评价。鉴于此，为进一步加强当地退耕还林草工程的科学性和合理性，本研究以延安市1999—2018年退耕还林草数据为基础，揭示区域植被恢复概况，阐明该区退耕还林草工程中存在问题，提出适宜当地退耕还林草发展的方向，为区域退耕还林草工程的可持续发展提供科学依据和实践指导。

1 研究区概况

延安市位于陕西省北部，黄土高原中部(35°21′—37°31′N，107°41′—110°31′E)，以丘陵沟壑区为主，地势北高南低，全市总面积3.7万km2，占全国土地面积的0.39%，人口228.26万，是全国总人口的0.16%，表现为人口分布稀疏，矿产资源丰富，该区气候夏季炎热少雨，昼夜温差大，降水量少，蒸发强烈，属典型的大陆干旱半干旱气候。自1999年实施退耕还林草工作后，截止2018年延安市退耕还林草面积达71.82万hm2，其中共营造生态林67.60万hm2，以刺槐(Robiniapseudoacacia)和沙棘(Hippophaerhamnoides)为主，退耕还林中生态经济树种主要有苹果(Maluspumila)、枣(Ziziphusjujuba)、梨(Pyrusspp)、核桃(Juglansregia)和花椒(Zanthoxylumbungeanum)等15种，共涉及13个行政区。

2 数据来源

本研究所使用的延安市各区县退耕还林草植被类型、林种分布和植被覆盖度的动态数据来源于延安市退耕还林办公室，并结合延安市的退耕还林草植被类型数据整理所得延安市各区县乔灌草的空间分布特征，水土流失面积减少量和固土等水土保持效益数据来自延安市2018年第五届六次《政府工作报告》和《2018年国民经济和社会发展计划执行情况与2019年国民经济和社会发展计划草案报告》。

3 结果与分析

3.1 延安市退耕还林草实施概况

3.1.1 退耕还林草面积及区域分布 截至2018年，延安市累计完成退耕还林草面积71.82万hm2，在吴起县和安塞区最高，分别占13.78万hm2，9.49万hm2，其中退耕还林草工程中主要以退耕还林为主，占总退耕还林草工程的61.49%，其次为荒山造林(36.22%)，封山育林面积最小(2.28%)(表1)，退耕还林与荒山造林面积分别是封山育林面积的26.93倍和15.87倍。延安市各区县退耕还林面积中，吴旗县退耕面积最高，达7.69万hm2，占全市退耕还林的17.4%，其次为安塞区(5.65万hm2)、志丹县(5.51万hm2)、宝塔区(4.68万hm2)和延川县(4.85万hm2)，黄陵县最少，为0.29万hm2，仅占区域退耕还林的0.66%。荒山造林是市直局主要退耕还林草工程，当地荒山造林面积0.38万hm2，相当于延安市荒山造林面积的1/76，安塞区和志丹县分别达3.66万hm2，3.47万hm2，累计占荒山育林总面积的27.4%。封山育林在退耕还林草工程中占比均较小，各区县分别在0.08～0.21万hm2间波动。

表1 延安市各县退耕还林草工程分布特征

3.1.2 退耕还林草中植被覆盖度的空间变化 植被覆盖度指植被在地面的垂直投影面积占统计区总面积的百分比[10]，是评判区域生态环境的重要指标[11]。2000—2018年延安市平均植被覆盖度随时间整体呈上升趋势，与延安市北部变化趋势相近，全市退耕还林草平均植被盖度由2000年的46.1%增加到2018年的78.4%，植被盖度增加了32.3%，延安市北部平均植被盖度从2000年的29.8%增加到2018年的70.6%，其中北部是延安市平均植被盖度的0.90倍，平均上升了25.41个百分点，黄龙县植被覆盖度最高，达90.5%，其次为黄陵县，为89.7%，吴起县最低，仅为66.7%(图1)。将延安市和延安市北部植被盖度与统计年份进行线性拟合发现，当地植被盖度随时间变化均存在显著正相关关系(p<0.01)，相关系数R2分别为0.87，0.85(图2)。总体来看，延安市退耕还林草主要集中于延安市北部，这主要受政策的执行和落实情况以及地域小气候变化影响。

图1 2018年延安市各区县植被覆盖度 图2 2000-2018年延安市植被覆盖度

3.2 延安市各区县退耕还林草中植被的分布特征

3.2.1 延安市各区县乔灌草资源分布特征 在统计的延安市13个区县退耕还林草中共营造乔木林、灌木林和草本植物47种，其中乔木林36种、灌木林9种、草本植物2种。表2为延安市退耕还林草工程中乔木林、灌木林和草本植被的配置，其中退耕还林草中乔灌草面积总体表现为乔木林(46.81万hm2)>灌木林(25.01万hm2)>草本植物(0.01万hm2)，比例约4 680∶250∶1，乔木林是灌木林和草本面积的19倍和4 680倍。乔灌草分布表明，各区县中乔木林在延川县、宝塔区和延长县较高，分别为7.09万hm2，6.72万hm2，5.00万hm2，黄陵县最少(0.78万hm2)，灌木林在吴起县(11.16万hm2)、安塞区(4.77万hm2)、志丹县(4.13万hm2)占比较大，草本植物均较少，仅有甘泉县涉及，面积为0.01万hm2。乔灌比例除安塞区和志丹县在1∶1外，其余比例均存在差异，其中黄龙县和延川县乔灌差异最大，达87倍和64倍，使得延安市退耕还林草表现为林分结构简单，空间利用率低，重乔轻灌草严重。

3.2.2 延安市各区县中植被类型分布特征 统计发现，延安市退耕还林草主要代表乔灌种有刺槐、沙棘、侧柏(Platycladusorientalis)、山杏(Armeniacasibirica)和苹果，分别占退耕还林草总面积的47.93%，28.81%，4.71%，4.42%和2.96%，累计占88.83%(表3)。通过分析各区县退耕还林草植被表明，各区县退耕还林植被均以刺槐为主，在宝塔区(5.48万hm2)、子长县(5.2万hm2)等北部地区较高，最大极差达5.27万hm2，这主要是因刺槐在干旱地区具有较强的适应性，成活率高，在保持水土、抵抗侵蚀方面有一定优势。其次退耕植被主要为灌木沙棘，经济林主要以苹果为主，在宝塔区(0.86万hm2)、安塞区(0.30万hm2)、延川县(0.25万hm2)和延长县(0.20万hm2)等地区占比均较大，山杏主要集中于子长县(0.94万hm2)、安塞区(0.62万hm2)、延长县(0.61万hm2)和甘泉县(0.41万hm2)，不同植被类型在黄陵县与黄龙县中均涉及较少。

表2 延安市各区县乔灌草分布特征

3.2.3 延安市各区县中林种分布特征 表4生态林与经济林面积统计结果表明，该区退耕还林草工程以生态林为主，占退耕还林草总面积的94.04%(67.54万hm2)，而生态经济林仅占5.96%(4.28万hm2)，生态林与经济林面积比达16∶1，且经济树种以山地苹果、山杏和山桃等为主(表3)，均以零星种植为主。其中生态林中退耕还林面积是荒山造林和封山育林的1.5倍和24.5倍，经济林在封山育林和荒山造林中均未涉及。以延安市各区县为单元分析，退耕还林中生态林主要集中于吴起县(7.69万hm2)、子长县(6.18万hm2)、安塞区(5.31万hm2)和志丹县(5.03万hm2)，经济林分别在宝塔区(0.90万hm2)、延长县(0.70万hm2)、延川县(0.65万hm2)、志丹县(0.48万hm2)和安塞区(0.34万hm2)。通过对延安市各区县的生态经济林比(8∶2)进行对比分析，结果表明，吴起县生态经济林比例失衡最大，达14∶0，其次为安塞区，为27∶1，黄龙县最小(8∶2)。

表3 延安市各区县植被分布特征 万hm2

表4 延安市各区县生态林与经济林分布特征

3.3 延安市退耕还林草中植被的水土保持效益分析

根据延安市2018年第五届六次《政府工作报告》和《2018年国民经济和社会发展计划执行情况与2019年国民经济和社会发展计划草案报告》记载，延安市年入黄河泥沙由治理前2.58亿t(1999年)降为0.31亿t(2018年)，降幅达87.98%，每年退耕还林草涵养水源6.0亿m3，固土达1 044.1万t，水土流失面积减少了6 716.2 km2。在延安市实施退耕还林草工程植被恢复后，每年吸收污染物7.9万t，滞尘879万t，吸滞TSP 703万t；扬沙天气由退耕前的27.2次/年减少为2.7次/年，城区空气优良天数达到315 d。目前，省级以上自然保护区达到7个，其中国家自然保护区2个，13个县区均被列为全国生态环境建设示范县。区域水土流失现状明显好转，新增水土流失治理面积1 000 km2，新增水土流失地区封育保护面积142.3 km2。

4 结论与建议

4.1 结 论

(1) 2000—2018年延安市植被覆盖度随时间变化表现为显著正相关关系(p<0.01)，增加32.3个百分点，决定系数R2为0.87。各区县植被覆盖度中黄龙县(90.5%)和黄陵县较高(89.7%)，而吴起县则较低(66.7%)。

(2) 延安市退耕还林草植被主要以乔木刺槐和灌木沙棘为主，占退耕还林草面积的76.74%，草本植物仅在甘泉县涉及，其中乔木林累计营造46.81万hm2，灌木林25.01万hm2和草本植物0.01万hm2。而乔灌草比在黄龙县差异最大(87∶0∶0)，其次是延川县(64∶0∶0)，而甘泉县中乔灌草比差异最小(261∶41∶1)。

(3) 到2018年为止，延安市累计实施退耕还林草面积71.82万hm2，主要集中于延安市北部(吴起县、安塞区、志丹县、子长县、延川县、宝塔区和延长县)，分别占延安市退耕还林草总面积的19.18%，13.21%，12.59%，10.75%，10.03%，9.91%和8.35%。退耕还林草以生态林为主，面积达67.54万hm2，而经济林仅占退耕还林草面积的4.28万hm2。

4.2 建 议

退耕还林草工程是我国实施西部大开发项目的重要政策之一，1999年国务院提出了退耕还林草工程，2002年国务院根据《退耕还林条例》将退耕还林草工程分为：退耕还林、封山绿化、以粮代赈和个体承包四部分，并在延安市率先开展了退耕还林草试验点。从整体上看，延安市退耕还林草取得了显著成效，但仍存在一些问题，本研究针对延安市退耕还林草工程实施成效，剖析以下存在问题(植被覆盖度高，乔灌草空间分布不均，生态林与生态经济林的科学配置)，并对延安市新一轮退耕还林草工程提出以下建议：

(1) 明确延安市各区县退耕还林草植被覆盖度最优阈值。植被覆盖度是表征森林生态系统中乔木林和灌草间相互关系的一个重要指标，可从侧面反映森林生态系统结构，如高盖度的植被导致区域蒸腾耗水增加，使得土壤水分对植被供需不足，特别是典型水资源稀缺的黄土高原地区，供水的不平衡致使土壤干燥化，延安市出现许多“小老头”树就是一个范例[12]。因此，在森林生态系统中乔木林覆盖度应存在一个阈值，使得植被盖度处于阈值两侧时生态系统表现截然不同的变化特征[13]。如果忽视植被的阈值效应，就可能导致森林生态系统结构的不合理，最终影响森林生态系统功能。如张军泽等[14]表明，在植被恢复中乔木层阈值为42.85%，当盖度超过该值后，林下灌草覆盖度开始下降；索立柱[15]以安塞区为研究对象，分析不同乔灌林地的最优植被盖度，并提出当植被盖度降低25%～50%时，可有效减少土壤干燥化。因此，确定该市各区县的植被阈值对区域今后退耕还林草意义重大。在高盖度的区县可通过抚育间伐以乔木林为主的高密度人工林，有效降低植被盖度，而对低盖度的地区，可灵活选择植被，提高植被盖度，发挥退耕还林草的最大效益。最后，只有灵活把握选种育苗、适地栽种、抚育间伐、防治病虫害等环节的配合与管控，才能实现植被的快速发展。然而，对延安市各区县的植被阈值鲜有研究，可作为今后的研究方向。

(2) 科学配置生态系统中乔灌草空间分布。乔灌草植被的空间配置作为植被建设的核心，其目的不仅能解决乔木林、灌木林和草本植物的空间配置及比例问题，也关系到乔灌草的物种选择和生态及生态经济价值，对维持和提高森林生态系统物种多样性至关重要[16-17]。辛云玲等[18]以延安市为例，分析水土保持林树种的空间林分结构特征，结果表明延安市林层结构简单，成层性不强，更新困难，而在林分水平结构上延安市植被主要表现为植被单一、林龄较高且相近[19]；郭彪等[20]以乔木小叶杨、灌木沙棘和撂荒地为研究对象，分析其土壤水分变化特征，并表明在植被的恢复重建过程中，需调整土地利用结构，改善乔灌草比例，实现多样化植被恢复，合理分配种群密度，构建相对平衡的植被群落，减少个体与群落间矛盾[21]。因此，在新一轮退耕还林草中要特别重视乔灌草的合理搭配，在遵循造林基本原则(宜林则林、宜草则草、宜荒则荒)的基础上，根据区域自然植被的地带性分布和局部小气候，充分考虑林草比例和物种选择，既实现乔灌草空间合理分配，又达到土地资源合理利用的目的。如近年来品质优良的苜蓿在多数地区成为首推草种，但对于地处干旱半干旱的黄土丘陵区，在草本植物的推广过程中重点关注草种的抗旱节水。

(3) 协调生态林与生态经济林比例。经济林是除生产木材以外的果品、药材、饮料和工业原料等为主要目的的经济林种，也是森林生态系统的主要组成部分[22]，其不但能有效增加人民收益，而且在促进社会发展和蓄水保土等方面作用显著，同时兼备生态林、保障民生和改善当地生活水平的功能。科学规范经营经济林亦可起到保水保土效果[23]。根据最新退耕还林条例，生态林与经济林比应维持在8∶2，即经济林比重应不低于退耕还林草面积的20%，所以生态林与经济林比成为延安市退耕还林草的重要存在问题。因此，在今后工作中，我们应坚持以生态林为主，根据区域气候、地形等特点发展特种生态经济林，特别是果业和草地畜牧业，如近年来新兴的洛川苹果、安塞苹果等。然而在发展生态经济林过程中，不仅要提高生态经济林数量，还要重视其质量，以提高农民积极性，保证就业增收。同时，坚持“生态建设产业化，产业建设生态化”的基本理念，结合当地实际情况，因地制宜选择林种，为区域经济发展打下坚实基础，实现既能绿水青山，又能金山银山的奋斗目标，满足社会对林业多样化发展的需求[24]。

致谢：退耕还林草作为国民经济的重要组成部分，不仅有较好的经济效益，也对生态环境产生巨大影响。目前，延安市退耕还林草工程成果显著，同时也存在一些问题，而这些问题的解决离不开政府和人民的共同努力。最后，作者在此非常感谢陕西省延安市退耕还林办公室提供的有关退耕还林草工程数据及相关建议和信息协助。