定西水土保持科研发展历程及未来展望

李旭春,孛永明,王丽洁

(定西市水土保持科学研究所,甘肃 定西 743000)

1 定西概况

定西地处甘肃省中部,是黄土高原、青藏高原和西秦岭交会地带,通称“陇中”。其自然条件严酷、水土流失严重、生态环境脆弱、自然灾害频发,严重制约着地方经济社会的发展。其中,水土流失类型多样、成因复杂、治理难度大是摆在水土保持工作者面前的最大现实问题。

2 水土保持科研发展历程

2.1 单一治理措施时期(20世纪80年代以前)

1956年成立了安家坡农林牧试验场,科研人员主要开展了以解决人的吃饭问题为导向的水土保持工程措施及耕作措施等多项专题措施研究,包括水土保持专用化肥试验、引洪漫地试验、定向爆破造田试验、旱作梯田培肥保墒试验等。如1974年甘肃省水利厅下达定西地区水土保持科学试验站(现定西市水土保持科学研究所)应用技术研究任务,开始对旱梯田增肥保墒、高产稳产进行试验研究,连续进行了10 a。试验结果表明,在年降水量427 mm、降水分配不均、旱灾频繁、水土流失严重的干旱山区,通过兴修梯田、改土培肥等综合措施,可以将农作物产量稳定在3 000 kg/hm2的水平(春小麦)。该成果研究水平达到国内先进。1976年的试验证明,定向爆破技术应用于农田基本建设上有许多优越性,工效高,占用劳力少,施工期短,使用工具简单,对场地、交通运输、季节等施工条件的要求也较低。

2.2 综合治理模式时期(1980—2000年)

进入20世纪80年代,陇中黄土高原地区的水土流失治理在实践中不断创新,治理模式逐渐由单一治理转为工程、生物和耕作措施相结合综合治理,由分散治理转为集中连片规模治理,由单一效益向生态、社会和经济综合效益转变。20世纪80年代,科研人员总结出了以小流域为单元的综合治理模式。这一时期,由甘肃省水利厅下达的“水土保持综合治理措施及其效益研究”课题,在小流域治理减流减沙等效益监测方面资料系列较长、分析结论完整、定量系统、准确可靠,在省内达到先进水平,可在条件相似的地方推广应用。这一时期最有代表性的研究成果“小流域地形小气候、土壤水分特征及治理措施对位配置研究”,所揭示的小流域地形小气候、土壤水分变化规律具有较高的学术价值,使定西的水土保持科研水平更上了一个台阶。同时,还有生物措施的研究,如甘肃中部干旱半干旱区灌木资源调查及主要水保灌木研究、黑穗醋栗引种试验研究、河北杨无性繁殖扦插育苗技术研究、半干旱区芦笋栽培及效益研究等。此外,还有水平梯田试验研究、半干旱地区节水技术研究、红层严重裸露区水土保持综合防护体系建设研究、黄土丘陵沟壑区农业生态环境治理技术体系研究、人工汇集雨水利用技术研究等高水平的研究成果。

2.3 生态修复及治理体系示范推广时期(2001—2018年)

进入21世纪,随着经济社会的快速发展,生态系统的脆弱性进一步显现,生态修复应运而生。定西市水土保持科学研究所开展的“半干旱地区生态修复技术与可持续发展研究”课题,结合水土保持生态修复工程项目,研究了生态修复工程与水土流失区生态经济可持续发展的关系,总结提出的水土保持生态修复集成技术和农村生态经济发展模式,在同类地区具有广泛的推广应用价值,成果达到国内领先水平。21世纪的前20 a,水土保持综合治理不断发展,科研成果层出不穷,随着治理规模的不断扩大,研究的尺度也在不断变化,宏观的、对整个陇中区域有影响力的课题不断立项实施,科研的发展向着精细化、精准化的方向推进。代表性的研究课题有半干旱区黄土丘陵沟壑区水土流失防治技术与示范、陇中黄土高原生态安全格局分析与评价研究、黄土丘陵沟壑区生态综合整治技术开发、黄土丘陵沟壑区生态清洁型小流域水土流失综合治理体系研究、干旱半干旱区森林生态系统-水文动态耦合过程研究、定西黄土高原丘陵沟壑区第Ⅴ副区侵蚀沟道特征与水沙资源保护利用研究,以及渭河源生态系统的演变、发展趋势及恢复技术模式研究等。

2.4 高质量发展时期(2019年至今)

2019年,黄河流域生态保护和高质量发展座谈会的召开拉开了黄河流域治水治沙新的历史序幕,水土保持科研工作也进入了一个新的阶段,省、市皆设了专项研究课题,定西市水土保持科学研究所在市科技部门申报了7个生态保护专项课题,专门研究淤地坝、梯田、流域综合治理、植物措施及碳汇等方面的提质增效问题。

3 代表性研究成果

在长期的水土保持科学研究实践中,定西市水土保持科学研究所在独立开展研究的同时,还注重发挥协作攻关的作用,与中国科学院生态环境研究中心、兰州大学、甘肃农业大学、甘肃省农业科学研究院、甘肃省林业科学研究院等科研院所和高等院校进行协作攻关,与省、市、县职能部门开展了广泛有效的合作,并取得了一批重大的科技协作研究成果。

1)小流域地形小气候、土壤水分特征及治理措施对位配置研究。该课题由甘肃省水利厅下达,起止时间1982—1988年。经多年定位研究,探索了流域内地形小气候对植物影响的主要因子及土壤水分时空分布的数量特征。课题鉴定委员会认为,本课题所揭示的小流域地形小气候、土壤水分变化规律具有较高的学术价值,在寻求小流域不同部位治理措施配置的科学依据上,结合多种因子,创新运用多种手段观测研究小流域生态环境,在国内处于领先地位。该项成果荣获1989年甘肃省水利厅科技进步奖一等奖、甘肃省科技进步奖二等奖。

2)水平梯田试验研究。该项目1994年由省水利厅水土保持局、甘肃省水土保持科学研究所、平凉地区水土保持科学研究所(现平凉市水土保持科学研究所)、定西地区水土保持科学试验站共同完成。水平梯田试验研究是一项综合性研究项目,包括梯田建设的应用基础理论、应用技术及软科学三个方面。经课题组6 a努力,完成了全部研究任务。研究紧密结合生产实际,成果具有高度综合性和广泛适应性,研究的深度和广度在全国是没有先例的,对黄土高原的治理与开发有着重要的科学意义和应用价值。经资料查新和专家评审,该项研究成果处于同类研究的国内领先地位,达到国际先进水平,获甘肃省科技进步奖二等奖。

3)半干旱区黄土丘陵沟壑区水土流失防治技术与示范。该项目是国家“十五”科技攻关计划重大项目,由甘肃省林业科学研究院、中国科学院生态环境研究中心、甘肃林研科技工程公司、定西市水土保持科学研究所共同完成,起止时间2001—2005年。在定西安家沟流域,通过水土流失防治技术研究与示范,达到了半干旱黄土丘陵沟壑区典型研究地区生态系统结构合理、生态功能稳定、社会经济效益良好的目标,被鉴定为国内领先水平,获甘肃省科技进步奖二等奖。

4)渭河源生态系统的演变、发展趋势及恢复技术模式研究。该课题由省水利厅下达,定西市水土保持科学研究所独立完成。项目采用遥感技术、地理信息系统技术及多年实测资料对研究区近30 a来的气候、水文、植被变化特征等进行分析,揭示了渭河源区生态系统的演变、发展趋势及成因;根据研究区地貌和生态特征,将渭河源区划分为土壤保持生态功能区(北部黄土丘陵沟壑恢复区)和生物多样性保护生态功能区(南部西秦岭山地土石山恢复区);在充分考虑微地貌特征、土壤、植被、土地利用、树草种的适生性等因素的基础上,提出了黄土丘陵沟壑区植被恢复技术模式(里仁模式和峪岭模式)、土石山区植被恢复模式(水源涵养区限禁及生物多样性保护模式)。该项成果于2017年获省水利科技进步奖二等奖。

5)甘肃黄土高原灌草优化耦合技术模式与示范。该课题由兰州大学、甘肃省林业科学研究院、甘肃省草原技术推广总站、定西市水土保持科学研究所共同完成。针对黄土高原灌草配置不合理导致的环境-林草地-家畜-人居系统相悖、资源利用不充分、土地退化和水土流失严重等重大科学和生产问题,提出了以耕地/草地/林地-家畜互作为基础的系统耦合技术模式,选育推广了3个牧草新品种,筛选了35个适生优良灌草品种,研制了13个灌草品种的环境因子、生物因子和利用方式等产量和品质评价技术和快测技术,建立了灌草品种栽培技术体系,优良灌草种质资源开发利用和林、草、耕地优化配置模式,研发了4类生态-产业一体化的灌草时空配置模式及技术,明确了其生产、生态效应,开发了小流域灌草系统多手段、多尺度、自动化、可预测的动态监测技术等,并在甘肃黄土高原示范推广。项目成果有助于甘肃省黄土高原生态文明建设、农民脱贫和乡村振兴,获2019年度甘肃省科技进步奖一等奖。

6)欧李新品种引进与示范。本项目由定西市科技局立项下达,定西市水土保持科学研究所主持完成,起止时间2018—2020年。项目采用定位试验和示范推广相结合的方法,选择引进不同品种进行定位试验和示范,开展不同品种栽培试验、不同示范点栽培试验、育苗技术试验、保墒栽培技术试验,定期开展欧李生长(生长量、产量)、生物学特性的观测和经济效益记录分析,并在此基础上通过系统的分析计算和总结,筛选出适宜定西生态环境的欧李栽培品种,探索其育苗技术要点,总结出定西欧李育苗技术,制定了黄土丘陵沟壑区欧李栽培技术规程,为欧李在该地区大面积栽植和产业化发展提供了有力技术支撑。该项成果于2021年获定西市优秀科技成果奖二等奖。

4 研究成效及未来展望

4.1 研究成效

建所67 a来,定西市水土保持科学研究所先后承担完成了170多项科研课题,共取得科技成果43项,获国家实用新型专利8项,获省部级科技进步奖11项、地厅级科技进步奖29项、市科技发明奖1项,发表科技论文200余篇,所获研究技术成果先后在相似范围内推广应用,为陇中黄土丘陵沟壑区的流域治理和生态恢复提供了强有力的技术支撑。其中,实用新型技术发明“野外观测径流小区建造方法及工艺”广泛应用到区域水土保持监测和科学研究中;清洁小流域项目成果提升了小流域综合治理的技术方法,为甘肃省清洁小流域建设做出了有益的探索,指导了陇西县桦林生态清洁小流域的建设。

4.2 未来展望

1)面向社会需求研判科研方向。一直以来,定西市水土保持科学研究所面向农林第一线开展水土保持科研示范推广,担负着以定西地区为代表的甘肃中部干旱半干旱地区水土流失规律与基础理论、水土资源开发利用与保护、水土保持与生态环境建设应用技术研究,水土保持优良树种的引种选育,雨水利用技术的试验、示范、推广任务,而对如何提高水土保持的社会影响力、提高群众参与度,将水土保持观念和意识宣传到社会中、植入社会各个阶层的脑海中等方面的研究涉及甚少,“保持水土”与“节约用水”“节约用电”这样被社会大众入心入脑普遍接受的观念还有差距。究其原因,主要是投入资金少,科普宣传不到位,科学研究成果影响力小,导致社会认同感低。特别是近年来,定西逐步加强了工业份额,城镇化和工业活动带来经济社会快速发展的同时,人为水土流失和生态问题进一步凸显,对水土保持技术服务的需求与日俱增,水土保持科研工作要面向这些社会需求来做工作。

2)建立会商机制,征集技术需求。为进一步优化科技项目立项机制,坚持重大科技项目由产业界出题、行业主管部门建议、(院所)企业牵头承担。针对全市水土保持行业科技成果整体水平不高、转化应用少的突出问题,具体到小流域综合治理提质增效、淤地坝效益提升及信息化管理、林草植被建管、老旧梯田改造、侵蚀沟道生态化等方面的技术需求,深化科技部门与水土保持部门、县(区)政府、企业、第三方服务机构间的会商机制,共同凝练科技需求,共同设计研发任务,共同组织项目实施,对巩固现有水土流失治理成果,增强水土保持生态环境建设中的科技含量,推动高质量发展具有现实和长远意义,是非常必要的。

3)摸清人才底数基数,着力创新团队建设。人才是推动科研工作发展的主观因素和主要驱动因素。基于创新团队建设的客观必要性,进一步梳理现有人才资源和结构,包括年龄、学历、专业、地域等客观数据,还包括工作热情和积极性、理论修养和文字表达能力、组织管理能力和创造力等主观数据。合理配置不同专业、年龄、学历和能力的人才,建立跨区域、跨行业、跨学科的水土保持科技创新团队。创新团队要明确研究方向、经费来源和相关的责权利;要不定期补充新鲜血液,充实管理团队;要强化培训和学术交流,提升团队素质。至少要建设3支以上、每支10人左右的富有创造力、学术端正的创新团队。

4)建设定西市水土保持科普示范平台。科技成果要通过示范、推广进而转化成生产力,离不开一个专业的平台和窗口,定西市水土保持科技示范园建设应运而生。园区采取“区中有园、园中分区”的布局,在安家沟流域现有设施设备基础上,充分运用景观生态学、园林生态学、水土保持工程学和系统工程学方法,因地制宜、全面统筹、科学配置各项示范措施,按照“一心、两基、三带、七区”总体布局(“一心”即水土保持技术研发孵化中心;“两基”即许公祠廉政教育基地、国家级水土流失监测基地;“三带”即城市防护林带、沟道坝系蓄水保土带、公路雨水集蓄利用带;“七区”即水土保持科研及学术交流区、水土流失防治技术引领区、水土保持科普体验互动区、清洁小流域典型示范区、黄土高原水土保持植物聚集区、生态观光休憩区、美丽乡村示范区)[1],把该流域建成高质量科技示范园,打造成西北黄土高原水土保持科学示范、新型技术孵化基地和黄河流域生态保护和高质量发展小流域综合治理典型。

5 结束语

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的讲话精神对新时期水土保持生态建设提出了新的更高要求,同时也为水土保持事业提供了重要发展机遇。水土保持具有充分考虑自然、社会等各种因素,统筹协调各方力量,科学综合各项措施,实现生态、经济、社会协同发展的基本特质。因此,定西在打造陇中地区黄土高原生态文明示范区实践中,要贯彻“创新、绿色、协调、开放、共享”的新发展理念来促进陇中地区生态保护与治理,打赢脱贫攻坚战,实施乡村振兴,建设美丽定西,进而推动定西的水保科研高质量发展。面对新时代陇中黄土高原地区水土保持生态建设的新目标、新任务,定西水土保持科研将以国家生态文明建设战略需求为牵引,以省、市提出的新时期水土保持工作要求为遵循,聚焦区域水土流失治理与治理开发等战略需求的基础性、关键性科学问题,面向社会需求来提升科研水平,为陇中黄土高原生态安全作出重要贡献。