黃土高原生態系統保護修復取得的科技進展?|?科技支撐黃土高原生態屏障區建設

黃土高原作為我國重要的生態屏障，其生態系統的健康狀況與區域乃至國家的生態安全、經濟發展和社會穩定息息相關。隨著全球范圍內對生態保護與修復工作達成廣泛共識，借助科技力量賦能黃土高原生態系統的保護與修復，已成為該地區生態建設的關鍵任務之一。這一舉措不僅可以有效地改善區域生態環境、保障人民生活質量，更是實現可持續發展、促進人與自然和諧共生的必然選擇。

一、植被恢復措施多樣化

在過去數十年針對黃土高原植被恢復的研究歷程中，科研人員綜合運用長期定位觀測、實驗研究、遙感反演和模型模擬等多種科學方法，深入探究了多種植被恢復措施對生態系統的影響，發現不同的植被恢復方式在水土保持、防風固沙、水源涵養、土壤改良和生物多樣性提升等多種生態系統功能方面呈現出差異化的效果。

首先，人工造林作為退耕還林還草等生態工程的核心植被恢復措施，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域，通過種植刺槐、油松等喬木樹種，成功構建起了較為穩定的人工林生態系統。這些人工林的根系能夠深入土壤，增強土壤的抗侵蝕能力，有效攔截坡面徑流，進而顯著降低土壤流失量。定量監測與分析數據表明，相較于未實施造林的區域，人工林區域的土壤侵蝕模數顯著降低。此外，草地生態系統恢復也是重要的生態恢復措施之一。草本植物生長迅速，能夠在短期內覆蓋地表，減少土壤裸露面積，避免雨水對土壤的直接沖刷。諸如紫花苜蓿、沙打旺等草本植物，不僅具備較強的環境適應性，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，種草或草地自然恢復成為優先選擇的植被恢復措施。相關研究表明，種草區域的土壤有機質含量在數年內可顯著提升，切實有效地改善土壤質量。

黃土高原生態恢復研究的逐漸深入，特別是長期對比實驗等研究手段的引入，使得取得的成果越來越充分地表明，黃土高原部分區域的自然植被呈現出逐漸恢復的態勢，形成了豐富多樣的植物群落。自然恢復的生態系統展現出更高水平的生物多樣性和更強的穩定性，具備更強的自然環境適應性和抗干擾能力。監測研究表明，人工林地的生物多樣性和生態系統功能比天然次生林分別低10%～15% 和19%～65%。然而，鑒于自然恢復的速率相對遲緩，需歷經較長時間才能達到理想的生態成效，因此在實際應用中，常將其與人工造林、種草等措施相結合。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工作中得到廣泛關注與應用。選擇多種適宜當地生長的樹種進行混交造林，可構建層次豐富、結構復雜的森林群落。多樣化的森林結構一方面有助于提高生態系統的穩定性，增強對病蟲害的抵抗力，另一方面能夠為野生動物提供多樣化的棲息地和充足的食物來源，進而促進生物多樣性的恢復與發展。在造林實踐中，遵循自然規律，減少人為干預，促使森林在自然環境中逐漸演替和發展，采用適當的撫育措施，如間伐、修枝等，有助于促進林木的生長和森林結構的優化。有研究發現，天然次生林在林下植被豐富度、生物量、土壤水儲量與養分含量等方面均優于人工林，植被屬性對生態系統水文調節功能的影響最為直接，并且對土壤理化性質也有著較高貢獻度。實踐已證實，近自然造林能夠有效優化森林結構、組成和功能，增強森林生態系統服務功能和韌性。例如，采用近自然造林方式營造的森林，其水源涵養能力和碳匯能力相比傳統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成本，促進森林生態系統的可持續發展。

二、改善土壤質量和功能的技術手段豐富

黃土高原的多種生態修復措施對土壤質量和功能產生了深遠的影響，具體表現為固持土壤、改善土壤結構、增加土壤有機質含量、影響土壤化學性質、改變土壤生物群落間的相互關系、促進生物結皮的形成等。

針對黃土高原干旱且貧瘠的特殊立地條件，學者將具有水土保持和防風固沙功能的主要造林樹種作為研究對象。西北農林科技大學的科研團隊通過大量實驗和數據分析，成功分離鑒定出了黃土高原水土保持、防風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。這一重要發現為菌根真菌技術在黃土高原的廣泛應用奠定了堅實的基礎。并且，科研團隊從中篩選出了具有耐旱耐鹽堿、抗病性、抗重金屬等優良特性的菌株。這些特殊菌株的篩選使得我們在各種惡劣的環境條件下，都能夠找到與之相匹配的菌根真菌，從而進一步提升植被恢復的成功率。此外，已有研究也表明，不同恢復措施下，植物群落恢復所涉及的微生物調控機制存在差異。

三、工程技術措施的不斷改進

黃土高原的水土保持工程措施呈現出多樣化的特征，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的應用與配合，為黃土高原水土流失的減少和生態環境的改善提供了新的途徑。

周衛健和安芷生院士等提出了“塬區固溝保塬、坡面退耕還林草、溝道攔蓄整地、沙地固沙還灌草”的新時期黃土高原綜合治理“26 字”方略，促進了水利部對《黃土高原溝壑區“固溝保塬”綜合治理規劃（2015—2025 年）》的編制與實施。其中，“以隴東董志塬、晉西太德塬、陜北洛川塬、關中渭北臺塬等塬區為重點，實施黃土高原固溝保塬項目”這一內容被納入中共中央、國務院印發的《黃河流域生態保護和高質量發展規劃綱要》。

經過數十年的試驗摸索、經驗總結和示范推廣，淤地壩在黃土高原的攔截泥沙、減蝕固溝、促進農業生產、減少入黃泥沙量等方面的重要作用得到了充分證實。從歷史數據來看，黃土高原地區的淤地壩建設經歷了1968～1976 年和2003～2008 年兩個高峰期。據《黃河流域水土保持公報（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69.07%，累計建成淤地壩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，一系列適宜于黃土高原淤地壩建設的標準陸續出臺，淤地壩建設成為我國生態恢復的標志性基礎工程。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，且淤積形成的優質高產壩地能夠對退耕還林中減少的坡耕地進行有效的代償。同時，淤地壩改變了小流域原有的侵蝕形態和局地環境，為整個流域的生態改善、退耕還林還草工程成果的鞏固、糧食安全問題的解決、人地關系的和諧構建提供了有力支撐。

四、持續的生態修復項目與科技投入

從國家“八五”以來的科技攻關、科技支撐計劃、國家重點研發計劃，到國家自然科學基金等項目，我國對黃土高原生態系統保護修復工作給予了大量的科技投入。基于對發表的中文論文項目資助信息的檢索分析和統計，發現1991～2021 年黃土高原生態系統保護修復領域共獲得2175 項國家及地方項目的支持。其中國家重點基礎研究發展計劃項目59 項，占比為2.71%；國家科技支撐計劃項目128 項，占比為5.89%；國家重點研發計劃項目107 項，占比為4.92%；國家自然科學基金項目709 項，占總項目數的近1/3，其中國家自然科學基金重點項目和重大項目42 項；其他項目類型千余項。

表 黃土高原生態系統保護修復項目基金投入

本文摘編自《科技支撐黃土高原生態屏障區建設》（中國科學院黃土高原專題研究組編. 北京: 科學出版社, 2026.1）一書“第七章 黃土高原生態屏障區生態系統與保護修復”，標題為編者所加。

(科技創新與美麗中國: 西部生態屏障建設)

ISBN 978-7-03-082805-7

責任編輯：朱萍萍 高雅琪

黃土高原生態屏障是我國“三區四帶”生態安全戰略格局的重要組成部分，在黃河上中游地區生態系統穩定、生態和經濟功能提升，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。本書面向國家生態安全、黃河流域生態保護和高質量發展重大戰略需求，系統梳理了黃土高原生態屏障區建設的科技實踐、核心挑戰與未來方向，并基于多學科交叉融合理論與方法，深入解析了科技在水土流失治理、水資源優化調控、污染環境防治、生物多樣性保護和氣候變化應對中的支撐作用，為破解黃土高原生態脆弱性難題、構建綠色可持續生態屏障提供科學方案與戰略路徑。

本書可為生態學、環境科學、地球系統科學和管理領域的科研人員、工程技術人員、政策制定者的研究與決策提供基礎知識、理論參考，也可為高校師生提供理論與實踐深度結合的素材，是公眾了解生態文明建設的重要讀本。

（本文編輯：劉四旦）

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