黃土高原作為我國重要的生態(tài)屏障，其生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況與區(qū)域乃至國家的生態(tài)安全、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定息息相關(guān)。隨著全球范圍內(nèi)對(duì)生態(tài)保護(hù)與修復(fù)工作達(dá)成廣泛共識(shí)，借助科技力量賦能黃土高原生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)與修復(fù)，已成為該地區(qū)生態(tài)建設(shè)的關(guān)鍵任務(wù)之一。這一舉措不僅可以有效地改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境、保障人民生活質(zhì)量，更是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展、促進(jìn)人與自然和諧共生的必然選擇。

一、植被恢復(fù)措施多樣化

在過去數(shù)十年針對(duì)黃土高原植被恢復(fù)的研究歷程中，科研人員綜合運(yùn)用長期定位觀測(cè)、實(shí)驗(yàn)研究、遙感反演和模型模擬等多種科學(xué)方法，深入探究了多種植被恢復(fù)措施對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響，發(fā)現(xiàn)不同的植被恢復(fù)方式在水土保持、防風(fēng)固沙、水源涵養(yǎng)、土壤改良和生物多樣性提升等多種生態(tài)系統(tǒng)功能方面呈現(xiàn)出差異化的效果。

首先，人工造林作為退耕還林還草等生態(tài)工程的核心植被恢復(fù)措施，可顯著提升植被覆蓋度，有效遏制水土流失。在坡度較緩、立地條件較為適宜的區(qū)域，通過種植刺槐、油松等喬木樹種，成功構(gòu)建起了較為穩(wěn)定的人工林生態(tài)系統(tǒng)。這些人工林的根系能夠深入土壤，增強(qiáng)土壤的抗侵蝕能力，有效攔截坡面徑流，進(jìn)而顯著降低土壤流失量。定量監(jiān)測(cè)與分析數(shù)據(jù)表明，相較于未實(shí)施造林的區(qū)域，人工林區(qū)域的土壤侵蝕模數(shù)顯著降低。此外，草地生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)也是重要的生態(tài)恢復(fù)措施之一。草本植物生長迅速，能夠在短期內(nèi)覆蓋地表，減少土壤裸露面積，避免雨水對(duì)土壤的直接沖刷。諸如紫花苜蓿、沙打旺等草本植物，不僅具備較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性，還擁有固氮能力，既能有效保持水土，又能提升土壤肥力。在一些降水較少、土壤瘠薄的地區(qū)，種草或草地自然恢復(fù)成為優(yōu)先選擇的植被恢復(fù)措施。相關(guān)研究表明，種草區(qū)域的土壤有機(jī)質(zhì)含量在數(shù)年內(nèi)可顯著提升，切實(shí)有效地改善土壤質(zhì)量。

黃土高原生態(tài)恢復(fù)研究的逐漸深入，特別是長期對(duì)比實(shí)驗(yàn)等研究手段的引入，使得取得的成果越來越充分地表明，黃土高原部分區(qū)域的自然植被呈現(xiàn)出逐漸恢復(fù)的態(tài)勢(shì)，形成了豐富多樣的植物群落。自然恢復(fù)的生態(tài)系統(tǒng)展現(xiàn)出更高水平的生物多樣性和更強(qiáng)的穩(wěn)定性，具備更強(qiáng)的自然環(huán)境適應(yīng)性和抗干擾能力。監(jiān)測(cè)研究表明，人工林地的生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)功能比天然次生林分別低10%～15% 和19%～65%。然而，鑒于自然恢復(fù)的速率相對(duì)遲緩，需歷經(jīng)較長時(shí)間才能達(dá)到理想的生態(tài)成效，因此在實(shí)際應(yīng)用中，常將其與人工造林、種草等措施相結(jié)合。已有研究表明，“草+ 成熟林+ 草”和“草+ 幼林+ 成熟林+ 草”的土地利用組合更有利于控制土壤侵蝕，與“草+ 灌”的土地利用組合相比，土壤侵蝕量降低42%。“基于自然的解決方案”等近自然造林理念正逐漸在黃土高原的植被恢復(fù)工作中得到廣泛關(guān)注與應(yīng)用。選擇多種適宜當(dāng)?shù)厣L的樹種進(jìn)行混交造林，可構(gòu)建層次豐富、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的森林群落。多樣化的森林結(jié)構(gòu)一方面有助于提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，增強(qiáng)對(duì)病蟲害的抵抗力，另一方面能夠?yàn)橐吧鷦?dòng)物提供多樣化的棲息地和充足的食物來源，進(jìn)而促進(jìn)生物多樣性的恢復(fù)與發(fā)展。在造林實(shí)踐中，遵循自然規(guī)律，減少人為干預(yù)，促使森林在自然環(huán)境中逐漸演替和發(fā)展，采用適當(dāng)?shù)膿嵊胧?，如間伐、修枝等，有助于促進(jìn)林木的生長和森林結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。有研究發(fā)現(xiàn)，天然次生林在林下植被豐富度、生物量、土壤水儲(chǔ)量與養(yǎng)分含量等方面均優(yōu)于人工林，植被屬性對(duì)生態(tài)系統(tǒng)水文調(diào)節(jié)功能的影響最為直接，并且對(duì)土壤理化性質(zhì)也有著較高貢獻(xiàn)度。實(shí)踐已證實(shí)，近自然造林能夠有效優(yōu)化森林結(jié)構(gòu)、組成和功能，增強(qiáng)森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能和韌性。例如，采用近自然造林方式營造的森林，其水源涵養(yǎng)能力和碳匯能力相比傳統(tǒng)人工林均有顯著提升。此外，近自然造林還可降低造林成本和后期管護(hù)成本，促進(jìn)森林生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

二、改善土壤質(zhì)量和功能的技術(shù)手段豐富

黃土高原的多種生態(tài)修復(fù)措施對(duì)土壤質(zhì)量和功能產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，具體表現(xiàn)為固持土壤、改善土壤結(jié)構(gòu)、增加土壤有機(jī)質(zhì)含量、影響土壤化學(xué)性質(zhì)、改變土壤生物群落間的相互關(guān)系、促進(jìn)生物結(jié)皮的形成等。

針對(duì)黃土高原干旱且貧瘠的特殊立地條件，學(xué)者將具有水土保持和防風(fēng)固沙功能的主要造林樹種作為研究對(duì)象。西北農(nóng)林科技大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)通過大量實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析，成功分離鑒定出了黃土高原水土保持、防風(fēng)固沙的主要喬灌木和草本植物外生菌根真菌32 種和叢枝菌根真菌43 種。這一重要發(fā)現(xiàn)為菌根真菌技術(shù)在黃土高原的廣泛應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。并且，科研團(tuán)隊(duì)從中篩選出了具有耐旱耐鹽堿、抗病性、抗重金屬等優(yōu)良特性的菌株。這些特殊菌株的篩選使得我們?cè)诟鞣N惡劣的環(huán)境條件下，都能夠找到與之相匹配的菌根真菌，從而進(jìn)一步提升植被恢復(fù)的成功率。此外，已有研究也表明，不同恢復(fù)措施下，植物群落恢復(fù)所涉及的微生物調(diào)控機(jī)制存在差異。

三、工程技術(shù)措施的不斷改進(jìn)

黃土高原的水土保持工程措施呈現(xiàn)出多樣化的特征，涵蓋了固溝保塬工程、淤地壩工程及多種坡面治理措施等。這些工程中一系列新技術(shù)的應(yīng)用與配合，為黃土高原水土流失的減少和生態(tài)環(huán)境的改善提供了新的途徑。

周衛(wèi)健和安芷生院士等提出了“塬區(qū)固溝保塬、坡面退耕還林草、溝道攔蓄整地、沙地固沙還灌草”的新時(shí)期黃土高原綜合治理“26 字”方略，促進(jìn)了水利部對(duì)《黃土高原溝壑區(qū)“固溝保塬”綜合治理規(guī)劃（2015—2025 年）》的編制與實(shí)施。其中，“以隴東董志塬、晉西太德塬、陜北洛川塬、關(guān)中渭北臺(tái)塬等塬區(qū)為重點(diǎn)，實(shí)施黃土高原固溝保塬項(xiàng)目”這一內(nèi)容被納入中共中央、國務(wù)院印發(fā)的《黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃綱要》。

經(jīng)過數(shù)十年的試驗(yàn)摸索、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和示范推廣，淤地壩在黃土高原的攔截泥沙、減蝕固溝、促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、減少入黃泥沙量等方面的重要作用得到了充分證實(shí)。從歷史數(shù)據(jù)來看，黃土高原地區(qū)的淤地壩建設(shè)經(jīng)歷了1968～1976 年和2003～2008 年兩個(gè)高峰期。據(jù)《黃河流域水土保持公報(bào)（2024 年）》，截至2024 年，黃河流域水土保持率（非水土流失面積占國土面積的比例）達(dá)69.07%，累計(jì)建成淤地壩5.83 萬座，其中大中型淤地壩1.85 萬座，小型淤地壩3.98 萬座。同時(shí)，一系列適宜于黃土高原淤地壩建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)陸續(xù)出臺(tái)，淤地壩建設(shè)成為我國生態(tài)恢復(fù)的標(biāo)志性基礎(chǔ)工程。黃河流域的梯田、淤地壩和水庫等工程措施在攔沙減蝕方面效果顯著，且淤積形成的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)壩地能夠?qū)ν烁€林中減少的坡耕地進(jìn)行有效的代償。同時(shí)，淤地壩改變了小流域原有的侵蝕形態(tài)和局地環(huán)境，為整個(gè)流域的生態(tài)改善、退耕還林還草工程成果的鞏固、糧食安全問題的解決、人地關(guān)系的和諧構(gòu)建提供了有力支撐。

四、持續(xù)的生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目與科技投入

從國家“八五”以來的科技攻關(guān)、科技支撐計(jì)劃、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，到國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目，我國對(duì)黃土高原生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)修復(fù)工作給予了大量的科技投入?；趯?duì)發(fā)表的中文論文項(xiàng)目資助信息的檢索分析和統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)1991～2021 年黃土高原生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)修復(fù)領(lǐng)域共獲得2175 項(xiàng)國家及地方項(xiàng)目的支持。其中國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目59 項(xiàng)，占比為2.71%；國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目128 項(xiàng)，占比為5.89%；國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目107 項(xiàng)，占比為4.92%；國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目709 項(xiàng)，占總項(xiàng)目數(shù)的近1/3，其中國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目和重大項(xiàng)目42 項(xiàng)；其他項(xiàng)目類型千余項(xiàng)。

表 黃土高原生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)修復(fù)項(xiàng)目基金投入

本文摘編自《科技支撐黃土高原生態(tài)屏障區(qū)建設(shè)》（中國科學(xué)院黃土高原專題研究組編. 北京: 科學(xué)出版社, 2026.1）一書“第七章 黃土高原生態(tài)屏障區(qū)生態(tài)系統(tǒng)與保護(hù)修復(fù)”，標(biāo)題為編者所加。

(科技創(chuàng)新與美麗中國: 西部生態(tài)屏障建設(shè))

ISBN 978-7-03-082805-7

責(zé)任編輯：朱萍萍 高雅琪

黃土高原生態(tài)屏障是我國“三區(qū)四帶”生態(tài)安全戰(zhàn)略格局的重要組成部分，在黃河上中游地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定、生態(tài)和經(jīng)濟(jì)功能提升，以及黃河安瀾和華北平原安全保障等方面均具有重大作用。本書面向國家生態(tài)安全、黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展重大戰(zhàn)略需求，系統(tǒng)梳理了黃土高原生態(tài)屏障區(qū)建設(shè)的科技實(shí)踐、核心挑戰(zhàn)與未來方向，并基于多學(xué)科交叉融合理論與方法，深入解析了科技在水土流失治理、水資源優(yōu)化調(diào)控、污染環(huán)境防治、生物多樣性保護(hù)和氣候變化應(yīng)對(duì)中的支撐作用，為破解黃土高原生態(tài)脆弱性難題、構(gòu)建綠色可持續(xù)生態(tài)屏障提供科學(xué)方案與戰(zhàn)略路徑。

本書可為生態(tài)學(xué)、環(huán)境科學(xué)、地球系統(tǒng)科學(xué)和管理領(lǐng)域的科研人員、工程技術(shù)人員、政策制定者的研究與決策提供基礎(chǔ)知識(shí)、理論參考，也可為高校師生提供理論與實(shí)踐深度結(jié)合的素材，是公眾了解生態(tài)文明建設(shè)的重要讀本。

（本文編輯：劉四旦）

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