黄土高原持续土地利用研究，本文主要内容关键词为：黄土高原论文,土地利用论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
分类号 《中图法》 F301.24
1 黄土高原综合治理的历史经验和关键问题
黄土高原强烈的现代侵蚀是独特的自然因素和人为因素综合作用的结果。自然因素中主要是特殊的地形、黄土母质、新构造运动和季节性集中的暴雨等。人为因素则主要体现在人们对土地的利用和水土保持措施上。人类不合理的农、林、牧业生产及其他各种建设，给土地生态系统增加混乱度（熵），是促使侵蚀加速的根本原因〔3〕。 地学界曾对黄土高原的自然侵蚀和人为加速侵蚀谁占主导的问题进行过长期的争论〔1〕。陈永宗等通过对30a 来（1949年以前至1979 年）黄土高原人类活动影响侵蚀的分析后认为，黄土高原发生侵蚀的自然因素并没有向更加恶化的方向发展，即自然侵蚀过程没有发生显著变化，侵蚀量却增加了1/3左右的原因（1949年以前为16.828×10[8]t/a，1959－1979 年平均为22.984×10[8]t/a）主要是人类破坏活动造成的，其中特别是陡坡耕垦面积增加和林草面积的缩小以及工矿交通等的建设〔3〕。 黄土高原的坡耕地平均占农耕地的50%，在黄土丘陵沟壑区可占70%－90%，坡耕地的侵蚀量占总侵蚀量的50%－60%〔1〕。以陕北米脂县为例，据1987年的土地利用现状调查结果，峁坡旱地占全部农耕地的78.5%，其中约有55.9%分布在坡度大于15°的梁峁坡或沟坡地上，这是造成水土流失的主要原因。由此可见，不合理的土地利用结构和耕作方式是导致黄土高原人为加速侵蚀愈演愈烈的最主要的原因。
针对黄土高原严重的土壤侵蚀现状和根深蒂固的滥垦、滥伐、滥牧的经营方式和广种薄收的农业生产传统，综合治理黄土高原水土流失、改善生态环境是一项复杂而艰巨的工程。自50年代初中国科学院黄河中游水土保持考察队的专家们提出“大力退耕，还林还牧”的建议到现在，一直在坚持不懈地进行着水土保持工作，但是进展却不大〔3〕， 甚至由于人口增长和不合理开垦，土壤侵蚀面积和侵蚀产沙量均有所增加〔1〕。其原因主要是治理方针缺乏系统性和连续性， 以致边治理边破坏。例如在一个时期过分地强调工程措施和水土保持技术的重要性，以治理效益为中心，造成很多盲目的水土保持行动和大量的投入，如六七十年代“以粮为纲”时，大坡度的修筑梯田、搞人造小平原等，忽视了林草建设和经济发展；而另一个时期又过分地强调生物措施，而把调整土地利用结构、种树种草作为控制水土流失的主要途径，但实际上又不能完全实现，因为面对如此大比例的坡耕地，到底应该退多少？如何退？怎么解决吃饭问题？如何使农民在进行水土保持的同时，经济和生产持续发展？
综上所述，黄土高原今后的综合治理迫切需要一个统一的理论指导，制定出科学的技术路线和稳定的政策，不能再出现过去那种强调工程措施的同时忽视了生物措施，在提倡生物措施的同时又忽视了其他工程措施的僵化思想。应该有一套全面合理的治理原则和科学的方法论，提出一种新的治理模式，将土地的合理利用开发和水土保持措施相统一，最终实现经济、生态和社会效益的稳定协调发展，这就是本文的研究主题，即黄土高原持续土地利用的问题。持续土地利用理论应作为今后黄土高原综合治理和开发的指导思想和归宿。
2 持续土地利用的基本思想
2.1 持续发展与持续土地利用
80年代中期，人们对环境问题和经济问题的认识有了一个新的飞跃，以牺牲生态环境换取的经济发展已证明是不能持久的，贫困将是未来全球环境问题的一个主要原因和后果，而解决贫困问题的根本出路是继续发展。于是提出了“持续发展”思想，这个战略思想的基本点就是以自然资源的持续利用和生态环境的改善保证社会经济的持续发展。
那么，对于土地资源来说，由于其耕地、草地或林地面积的相对减少及自然生产力的逐步退化与急剧膨胀的人口对食物需求的日益增加之间的矛盾日趋尖锐化，使之成为全球“持续发展”这一主题中的核心问题。在1992年6月的巴西世界环境与发展大会上， 持续土地利用问题已被列为21世纪议程中的优先项目。 与此同时， 国际农业研究顾问组（CGLAR）也将持续土地利用作为今后几年的重点课题〔5〕。
2.2 持续土地利用的含义
持续土地利用的思想应该说是由1990年2 月在新德里由印度农业研究会（ICAR）、美国农业部（USDA）和美国Rodale研究中心共同组织的首次国际土地持续利用系统研讨会（International
WorkshoponSustainable Land Use System）上正式确认的。 该会议主要是评价了世界不同地区的持续土地利用系统的现状和问题。以后又分别于1991年9月在泰国清迈举行了“发展中国家持续土地管理评价”和1993年6月在加拿大Lethbridge大学举行“21世纪持续土地管理”的国际学术讨论会，这两次会议的主要结果是提出了持续土地管理（利用）的明确概念、五大基本原则和评价纲要。这五大基本原则是：①保持和加强生产／服务（生产性）；②减少生产风险程度（稳定性）；③保护土地资源的潜力和防止土壤与水质的退化（保护性）；④具有经济活力（可行性）；⑤具有社会承受力（可承受性）。
上述这5个原则同等重要。 持续土地利用的重要任务是保持和加强生产及其有关服务，但是要使生产具有一定的稳定性，而且在高产与稳产的同时要注意保护土地与水资源，不能因为高产与稳产而造成土地资源退化、水资源枯竭、污染或富营养化。同时，不能因高产而出现“穷村”，必须保证生产者的生产与经济同时按比例的增长。而且在持续土地利用的模式方面必须考虑社会的可承受性。如第三世界国家目前首先要考虑的是解决人民的温饱，在这过程中逐步考虑其生态环境的改善与保护，最后达到生产与生态的高度结合。因此，持续土地利用对于不同发达水平的区域有其相应的具体含义，没有一个统一的模式。
根据上面的阐述，持续土地利用包括自然系统和经济系统的持续发展，具体可表达为通过技术与行政手段使一个区域的土地利用类型的结构、比例、空间分布与本区域的自然特征和经济发展相适应，使土地资源充分发挥其生产与环境功能，既满足人类经济生活与环境要求，又能不断改善资源本身的质量特性。所以持续土地利用是一个由行政管理与科学技术相结合的区域综合生态系统工程。
3 黄土高原持续土地利用（模式）的研究思路
3.1 研究思路
中国黄土高原是干旱、半干旱气候条件下的一个特殊地貌类型。深厚的黄土沉积，切割破碎的地形，恶劣的气候状况；又是中华民族古文明的发祥地，开发历史悠久，人口密度大。因此在这样的特殊区域进行持续土地利用研究要比一般地区复杂得多。这就要求我们在土地利用中既要遵照持续土地利用的五大基本原则，又要体现黄土高原的特殊性解决实际问题。目前黄土高原的根本问题一是贫困落后，二是水土流失。这两个问题是相互联系，互为因果的，既要彻底改变贫困落后的面貌，必须根除水土流失，而想治理水土流失又必须以解决贫困问题，提高农民生活水平为基础。过去30a 来治理黄土高原进展甚微的教训就说明了这一点。正确处理好开发利用和治理保护的辩证关系是黄土高原土地持续利用的核心。我们不能单纯地搞水土保持，盲目强调种树种草和工程措施，不设法开发土地的生产潜力，就地解决粮食问题；避免不切实际的行为，而应寓水土保持于土地利用之中；当然也不能把调整土地利用结构作为控制土壤侵蚀的唯一途径，因为土地利用现状有深远的历史根源和深刻的社会经济根源。黄土高原现有的土地利用状况是几千年以来自然条件和文化经济特点综合影响的结果。其中，因自然条件不利于高产粮食作物生产，造成了农业劳动生产率低，以及人口膨胀的压力迫使农民扩大耕地面积。因此，坡耕地的存在是必然的，对这部分土地必须强调水土保持措施，同时通过建设基本农田，改善农业生产的土地条件，力争高产稳产，满足农民的粮食需要，陡坡退耕，还林还牧的设想才有可能实现。所以，黄土高原持续土地利用模式应该是一种生产和经济发展基础上的生态环境保护，具体可表述为：
（1）根据现实自然与社会经济条件及发展趋势预测， 确定社会需求和经济目标，合理配置农、林、牧业生产，建立土地利用结构优化模式，使之具有社会可承受性和经济可行性。
（2）将优化结构中的各种土地利用类型与相适宜的土地类型单元相匹配，进行土地生态经济系统的空间生态设计，使土地利用系统与土地系统的结构耦合协同，互利共生。体现持续土地利用的生产性和保护性。
（3 ）预测整个土地利用系统的负输出即每个土地利用单元的土壤侵蚀量，进行水土保持决策，实施水土保持技术方案（包括耕作技术措施和工程措施），减少土地利用的侵蚀风险性，使新的土地利用系统具有稳定性和保护性。
（4）在土地利用中要求改良和建设土地生态系统， 一方面适宜规模地建设基本农田，实行集约化经营，力争高产稳产；另一方面，在治坡的同时逐步治理沟壑，改善生产条件，进一步加强土地利用的生产和服务性，提高整个土地生态经济系统的稳定性，实现良性循环。
当然，黄土高原持续土地利用研究必须以地理信息系统（GIS ）为技术依托。在整个研究过程中，牵涉到大量的空间数据和属性数据的处理、分析工作，没有GIS支持是难以完成的。因此， 本文将在开发应用PC ARC/INFO系统的基础上， 初步建立为黄土高原持续土地利用管理服务的小流域土地资源管理信息系统。
3.2 研究边界
黄土高原基本地貌组合单元是塬、梁、峁，但因侵蚀切割得千沟万壑、支离破碎，因此主要类型是峁和梁。对一个小流域来说，都是由梁、峁地和树枝状沟道体系构成的，它几乎包括了黄土丘陵沟壑区的所有地貌要素和土地类型。从侵蚀类型的分布来看，峁边线以上的梁峁坡地主要以溅蚀、面蚀、细沟侵蚀为主；峁边线以下的沟坡地以沟蚀和重力侵蚀为主；而树枝状沟道体系则以泥沙输运和淤积为主，当然在沟头部分也还存在着溯源侵蚀。所以黄土高原的沟道小流域是一个完整的侵蚀产沙和输水输沙系统。一般来说，小流域面积都很小，行政分区往往只是一个村，也是一个最小的经济单元，农、林、牧业生产一应俱全，土地利用结构具有很强的代表性。因此，无论从生态系统还是从经济系统的角度来看，小流域是一个理想研究单元，也就是一个最小的土地生态经济系统。我们选择了陕北米脂县泉家沟小流域作为分析、解剖和综合治理的典型试验区。
4 泉家沟小流域持续土地利用实践
4.1 泉家沟小流域概况
泉家沟属无定河水系的二级支沟，流域面积5.19km[2]， 主沟道长4.13km，流域内有大小支毛沟18 条， 大小山峁38 个， 沟壑密度为4.66km/km[2]，地形破碎，沟头切割严重， 属典型的黄土高原峁状丘陵沟壑类型区。流域内主要土壤类型有黄绵土、硬红土、潮土，其中大部为黄绵土。土壤有机质含量很低，一般坡地0.27%－0.39 %， 梯田0.33%－0.50%；土壤瘠薄，但土层深厚、质地较好。 试区总土地面积420.7hm[2]，其中坡度20°以下占25.1%，20－25°占6.05%， 25 －35°占16.25%，35°以上占21.78%，梯田、沟坝地及居民点占31.3%，峁边线以上面积占总面积47%，峁边线以下占53%。表1为1992 年泉家沟流域土地利用现状。
泉家沟小流域隶属于米脂县桥河岙乡，为一自然村。1992 年有189户人家共842人，人口密度达200人/km[2]，在黄土丘陵沟壑区属于人口密度较大的地区， 人口结构为幼年型， 正面临着严重的人口危机。1992年整个流域总产值为48.67×10[4]元，人均纯收入578元， 其中农林牧收入占63%，副业占37%。
表1 泉家沟流域土地利用现状（1992）
Table 1 The current Land Use Conditions of Quanjiagou Small Watershed in 1992
利用现状梯田
坝地台地
坡旱地
果园
乔木
灌木
(hm[2])100.924.3 91.5 24.1
27.4
63.2
(%) 24.0 5.8 21.7 5.76.5
15.0
人工草
天然草地居民点水域漫滩荒地
38.9
5.423.4
9.5
12.1
9.2
1.3 5.6
2.32.9
4.2 研究内容
根据文中前面讨论的研究思路结合泉家沟小流域的基本特点，具体拟定了以下研究方案和内容，见图1。
4.2.1 小流域土地生态经济系统分析 对小流域土地系统、 土地利用系统和社会经济环境系统的分析，是进一步评价、设计和改造整个土地生态经济系统的基础。土地系统分析包括对土地自然地理综合体的各构成要素（即土壤、气候、地貌、植被等）的分析；对土地类型的系统划分及空间分布结构的模拟；其成果是土地各构成要素图和土地类型图。土地利用系统分析主要是对土地利用现状的分析，即土地利用的类型、结构、空间分布模式及输入和输出的分析；分析土地利用现状存在的问题，指出土地利用结构调整的方向等；其成果是土地利用现状图及相应的分析报告。社会经济环境分析主要是对生产、投入、人口、社会需求等的分析；预测社会发展趋势，确定经济目标；为优化土地利用结构提供规划目标和约束条件。
4.2.2 土地资源综合评价 包括土地评价单元的综合调查、 土地质量鉴定、土地生产潜力等级评价和土地生态适宜性评价，是进行土地利用结构优化、土地利用空间布局和土地系统生态设计的基本依据。其成果主要是土地资源数据库、土地潜力等级图和各种土地利用方式的生态适宜性评价结果。
图1 黄土高原持续土地利用设计模式
Fig.1 The Designing Model of sustainable Land Use systemin the Hilly-Gully Loess Region
4.2.3 土地利用系统结构优化 根据社会需求、经济目标、 土地适宜性和土地生产潜力等级的约束，建立土地利用决策模型，优化土地生态经济系统的内部结构和功能，筛选出泉家沟小流域土地利用优化模式，包括：①农、林、牧各类土地利用类型的数量结构（比例）；②土地利用的空间布局结构
4.2.4 土地系统生态设计 在土地利用结构优化模式的前提下，根据不同作物的生态适宜性特点，按照一定的原则，合理设计各土地利用方式的时空组合形式，实现土地利用空间面积分配，主要包括：①土地利用镶嵌模式；②不同间轮作方式。
4.2.5
水土保持决策 土壤侵蚀是黄土高原的一个十分特殊的生态环境问题。因此，解决这一问题是实现黄土高原持续土地利用的第二个核心任务。科学的水土保持决策是在土壤侵蚀定量分析的基础上进行的。具体包括3个方面的研究内容：①土壤侵蚀定量研究， 以小流域为侵蚀系统的分析单元，根据侵蚀小区历年观察结果和大量的淤地坝调查数据，应用侵蚀因子匹配方法分别对峁边线以上的面蚀—细沟侵蚀区和峁边线以下的沟蚀、重力侵蚀区进行土壤侵蚀的遥感定量分析，建立侵蚀定量系列模型；②应用侵蚀模型进行土壤侵蚀的定量分析，包括对小流域土壤侵蚀现状分析以及土地利用优化设计后的土壤侵蚀量预测；③水土保持决策与技术体系配置，即对侵蚀量超出最大允许值的土地利用单元进行水土保持决策，通过对侵蚀模型中的各因子的不同组合和调整合理配置水土保持技术措施。当然，这一决策必须是建立在土地利用优化设计结构的基础上的，保证水土保持的可行性，使最后的土地利用模式充分体现经济效益、社会效益和生态效益三者的统一。
4.2.6 土地资源管理信息系统建立 应用PC ARC/INFO系统软件的地理信息输入、管理、空间分析和数据转换及图形处理功能，以小流域为基本设计单元，重点设计和建立土地资源数据库、土地评价模块、土地利用规划模块和水土保持决策模块，使黄土高原持续土地利用实现以小流域为基本单元的计算机管理决策化。
4.3 结果评价
经过土地系统分析、土地利用优化、土地生态设计、侵蚀定量分析和水土保持决策等一系列步骤的实施，新的土地利用系统具有以下特点：
（1）人均粮食占有量达到515kg，油料、蔬菜等基本满足人们日益增长的生活需要，完全解决了当地的温饱问题；人均农、林、牧业纯收入775.72元，比原有364.14元（1992年）翻了1番多， 平均年增长率9.9%。因此，新的土地利用系统实现了社会需求与生产服务的平衡发展，具有一定的经济活力。
（2）土地利用宏观结构优化合理，农、林、牧各业协调发展， 其用地比例为：农业∶林业∶牧业/1.00∶1.13∶0.91 符合当地的农业生态系统特点和物能循环。
（3 ）新的土地利用系统是完全根据当地的土地资源潜力和适宜性程度，选择具体的土地利用方式及组合结构，并应用了生态学原理进行土地利用系统生态设计，使之与小流域土地系统的自然结构协调发展，具有较好的稳定性。
（4 ）峁边线以上农地土壤流失量控制在最大允许侵蚀量内（1200t/km[2]·a），大于15°的陡坡地全部实现退耕，林草覆盖率达60%左右，整个流域水土流失有效控制面积在80%以上。
上述几点说明，泉家沟流域持续土地利用模式符合本文开始所讨论的持续土地利用的五大基本原则，因此可以定性地认为它是一个持续土地利用系统。当然，在评价某一个土地利用系统是否是持续系统时，我们必然会陷入一个困境，即具体的标准问题。很显然，这牵涉到大批的定量指标，这些指标应该包括有关土地利用的多个领域，如社会、经济、环境以及土地本身的各个自然地理要素等，这是一个相当复杂的问题， 直至目前还没人提出过一个相应的评价体系。 因此， 在1993 年Lethebridge会议上， 认识到建立一个科学的持续土地利用评价纲要的重要性。但是在出现一个公认的评价体系之前，我们只能依靠一些主要指标或事实定性地说明一个土地利用系统是否符合持续土地利用的五大基本原则。
5 黄土高原持续土地利用模式的讨论
5.1 关于黄土高原持续土地利用模式的实现途径问题
持续土地利用是一个逐步实现的过程，其五大基本原则仅仅是它的基本内核，在不同阶段或不同区域有其具体的内容和任务，因而所须解决的问题和实现途径也不同。对黄土高原来说，目前迫切要解决的一是贫困落后，二是水土流失。这与发达地区是不一样的，前者必须在解决吃饭问题的前提下，逐步改善生态环境，通过生态经济系统的初步恢复，逐渐提高系统生产力和稳定性，促进经济发展，最后实现生态效益的良性循环和持续发展。这种情况明显地体现在泉家沟流域的持续土地利用模式中，由于必须满足粮食生产需要，仍保留了一部分坡耕地，同时进行基本农田建设和实施水土保持技术措施，随着以后的生产力的提高和经济的发展，这部分坡耕地终将在不远的将来逐步消失。而后者在实现持续土地利用的过程中，首先是以生态效益为先决条件，也可能暂时牺牲部分经济效益。例如，同样对待坡耕地问题，这种情况也许首先必须执行全部退耕，实施封山育林，恢复生态。这是在不同阶段或区域实现持续利用目标的两种基本过程，但是无论采取哪种形式，其最终目标必须是符合持续土地利用的五大基本原则。
以泉家沟流域为范例的黄土高原丘陵沟壑区持续土地利用模式的理论方法和技术过程是符合当地实情的，具体可表述为：①以小流域为基本生态经济单元，根据现实的自然与社会经济条件及其发展趋势预测确定社会需求和经济目标，充分考虑当地的土地资源潜力和适宜性持点，合理配置农、林、牧业生产及其内部结构，建立土地利用结构优化模式；②应用生态学原理将优化模型中的各土地利用类型与相适宜的土地类型单元相匹配，进行土地系统的生态设计，使土地利用系统与土地系统的自然结构互利共生，协调发展；③应用土壤侵蚀定量模型预测新的土地利用系统的侵蚀潜在可能性，进行水土保持决策，使农地土壤流失量控制在最大允许侵蚀量以内；④在土地利用过程中要求改良和建设土地生态经济系统，集约经营，追加投入，逐步提高生产效率，促进生态系统良性循环，实现持续发展。
5.2 对黄土高原土地利用与水土保持的统一性问题讨论
土地利用与水土保持的关系是一个长期争论的问题，就是关于开发利用与合理保护之间的关系问题。实际上这也是黄土高原持续土地利用的实质问题。持续土地利用理论的产生已包含了这两者之间的基本关系。
过去争论不休的根源是土地利用与水土保持经常相互冲突，不能正确统一。这还体现在不同职能部门之间，即农业部门强调扩大耕地面积，多产粮食，其基本职能是解决吃饭问题，否则是失职。由于日益增长的人口压力，必须大面积开荒，毁林毁草，从而加剧了水土流失，造成“越垦越穷，越穷越垦”的恶性循环。直至目前，黄土高原某些地方这样的恶性循环依然存在。1954年，《黄河综合利用规划技术经济报告》的水土保持规划中，要求15a内退耕陡坡173.3×10[4]hm[2]， 现在30a过去了，不仅退耕计划没有实现，而且又新增了大量的陡坡开荒地。而水利和林业部门又各有其责，前者要求减少泥沙入库入河，后者要求扩大林地覆盖率，希望坡耕地面积越少越好，或干脆封山育林，可以立竿见影。但在温饱问题尚未完全解决的情况下，这些措施又无法实现，以致年年植树不见林，黄河的泥沙仍没有显著减少。
上述矛盾的存在主要原因是没有一个统一的理论基础，从而使土地利用与水土保持割裂开来。持续土地利用的目的是协调好经济系统与自然生态系统的关系，使土地资源得到最大限度的永续利用，同时又使生态环境始终处于利于人类生存和发展的优良状态，建立起“人地共荣”的生物圈。所以，黄土高原的综合治理应以持续土地利用理论为指导，从被动的防护性治理向开发性治理转变，即将水土保持寓于土地利用之中，治理保护与开发利用相统一，实现生态和经济持续同步发展。至此，值得提议的是要实现这一目标，仅有持续土地利用的理论，以及像本文所研究的诸如类似的技术路线和模式是不够的，建议成立一个“黄土高原持续土地管理委员会”，专门协调和监督各部门特别是农业部门、水利部门、林业部门的土地利用与水土保持工作，具体实施《水土保持法》。只有这样，科学的技术方法和科学的管理监督同时实现，黄土高原的综合治理才能获得成功。