山 仑，徐炳成

(1.西北农林科技大学 黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室，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）

退耕还林(草)是我国生态文明建设史上的标志性工程。然而,随着退耕还林(草)的持续深入实施,在取得显著成效的同时也逐渐显现一些新问题,如退耕地植被的结构不够合理、大范围植被建设的水资源承载力下降、退耕还林(草)生态建设可否持续等,因此有必要就该工程实施以来取得的成效及面临的新问题进行科学评估和系统梳理[1-2］。

延安市地处黄河中游、位于黄土高原腹地,其地形地貌、气候、植被特征以及农业生产方式等在黄土高原地区均具有典型性和代表性。延安市作为国家制定退耕还林(草)政策的发源地,被誉为“全国退耕还林第一市”,自1999年开始实施退耕还林(草)以来,生态建设取得了显著成效,成为黄土高原乃至全国连片增绿幅度最大的地区,为全国提供了生态修复的“延安样本”。本文基于中国工程院农业学部咨询研究项目“黄土高原典型地区退耕还林(草)成效、问题及对策”对延安市的实地调研资料和1990—2020年典型年份遥感影像解译资料,对延安市实施退耕还林(草)及林草植被建设取得的成效和面临的问题进行综合评估分析,并根据延安市的区位特点有针对性地提出林草植被建设的建议和对策,以期为新时期延安市乃至黄土高原地区的生态建设和高质量发展提供依据与参考。

1 延安市实施退耕还林（草）取得的成效

1.1 生态质量明显提高

延安市辖2个区(宝塔区和安塞区,其中宝塔区为延安市城区、安塞区由原安塞县于2016年撤县设区)、10个县(延长县、延川县、志丹县、吴起县、甘泉县、富县、洛川县、宜川县、黄龙县、黄陵县)和1个县级市(子长市,由原子长县于2019年撤县设市,陕西省直辖、延安市代管),总面积37037 km2；地形地貌以梁峁、沟壑为主,为典型的黄土丘陵沟壑区；气候属半湿润半干旱大陆性季风气候区,其中宝塔区以南为半湿润区、宝塔区以北为半干旱区；按照植被类型分带,延安市处于森林带向草原带的过渡区。

自1999年开始实施退耕还林(草)以来,延安市生态改善的面积为31761.80 km2,占总面积的86%。遥感影像解译表明,延安市植被覆盖度由2000年的47.98%提高到2020年的72.57%,森林(含果园)覆盖率由2000年的32.85%提高到2020年的59.75%。

1990—2020年延安市的归一化植被指数(NDVI)呈先降后升趋势(见图1)。1990—2000年NDVI呈下降趋势,10 a间下降了0.04,这与该时期耕地面积增加、林草面积下降有关；2000—2020年NDVI呈上升趋势,由0.50上升到0.68。

图1 延安市典型年份NDVI空间分布

1990—2020年全市水土流失总面积减少6716.2 km2,中度及以上土壤侵蚀面积占比下降23.87%(2020年轻度以下土壤侵蚀面积占比为63.57%),土壤侵蚀模数由9000 t/(km2·a)降至1077 t/(km2·a),生态较为脆弱的北部县(市、区)土壤侵蚀等级由以强烈侵蚀为主转变为以轻度侵蚀为主。

延安市所处的延河流域(面积为7725 km2)多年平均输沙模数由退耕前的15058 t/(km2·a)降至退耕后的2988 t/(km2·a),降幅达80.2%；多年平均径流量由2000年前超过2.0亿m3降为2000年以后的约1.5亿m3；多年平均输沙量由2000年前高于0.3亿t降为2000—2010年的0.17亿t和2010—2020年的0.05亿t。

1.2 土地利用结构迅速优化调整

1990—2020年延安市土地利用类型以农(耕)地、林地、草地为主,典型年份这3种主要土地利用类型占总面积的比例见表1。由表1可知,实施退耕还林(草)后土地利用结构得到迅速优化调整,1990年和2000年3种主要地类的面积比例接近1∶1∶1,即林草地面积之和约为农地的2倍,而2010年和2020年林草地面积之和约为农地的11倍。

表1 典型年份主要地类面积占比 %

据延安市统计局提供的统计资料分析,延安市人均耕地面积2000年以前超过0.13 hm2(2亩),2018年约为0.11 hm2(1.67亩)、2020年约为0.10 hm2(1.5亩)。

1.3 促进了农业产业结构调整，助推了农民脱贫致富

延安市农业人口占比在实施退耕还林(草)前的1998年为78.6%,到2019年降至65.0%；以种植业为主的第一产业产值占比1998年为45.5%,到2017年降至9.2%(其中林果、棚栽、草畜等产业对农民收入的贡献比例达48%)。1994—2018年,全市果园面积由13.1万hm2增加到23.7万hm2,增幅达80.9%；干果总产量为11.6万t,年均产量约为4600 t。

2000—2020年延安市年均粮食产量71.95万t(其中:2000—2009年年均69.29万t,2010—2020年年均74.37万t),与1990—1999年年均72.77万t相当,说明退耕还林(草)未对粮食总产量产生明显影响。由于人口稳定增长,因此2000年以来年均粮食自给率在90 %以下。

1999年全市农民人均纯收入约为1381元,2020年全市农民人均可支配收入12845元。实施退耕还林(草)以来,农村劳动力向二、三产业和城镇大量转移(到2020年延安市城镇化率达64.07%),其中从事二、三产业的转移劳动力占20%,累计建成生态村944个、美丽宜居示范村466个,有16个村被命名为全国绿色村、45个村被命名为省级美丽宜居示范村。2018年年底,全市整体脱贫“摘帽”。

1.4 林草面积快速增加，植被得到良好恢复

截至2018年年底,全市共营造生态林144.5万hm2(占造林总面积的76.46%),营造经济林44.5万hm2(占造林总面积的23.54%),生态林面积与经济林面积之比约为3∶1。营造的乔木林主要树种为刺槐、侧柏和油松,其造林面积分别占造林总面积的83.05%、10.45%和3.34%；营造的灌木林树种以沙棘和柠条为主,其面积占比分别为96.71%和3.26%。

典型年份土地利用/覆被类型空间分布遥感影像解译结果(见图2)显示,实施退耕还林(草)后延安市林地呈现南部蔓延扩展和北部面积快速增加的特点,新增林地和草地主要分布在生态相对脆弱的西北部吴起县、志丹县、安塞区和子长市,这四县(区、市)植被覆盖度从2000年的29.8%提高到2018年的70.6%,1990—2020年吴起县、志丹县、安塞区和子长市林地面积分别增加了55.62%、34.23%、39.11%、35.81%。实施退耕还林(草)后,全市天然草地占土地总面积的比例基本维持在30%左右,低覆盖度(0%～30%)、中低覆盖度(30%～45%)、中覆盖度(45%～60%)草地面积占比分别降低了16.31、2.51、0.48个百分点,而中高覆盖度(60%～75%)、高覆盖度(＞75%)草地面积占比分别提高了5.83和6.63个百分点。

图2 延安市典型年份土地利用/覆被类型空间分布

2 当前延安市林草植被建设面临的问题

2.1 大规模植被恢复改变了地表水文过程

基于Landsat遥感影像解译结果进行测算表明:延安市植被净初级生产力(NPP)表现为南高北低的分布特征,与植被、气候地域特征相符。实施退耕还林(草)以来,延安市植被总体恢复良好,NPP由2000年的80.33 tDW/(hm2·a)提高至2020年的108.86 tDW/(hm2·a)。

基于MODIS-ET产品分析表明:延安市的实际蒸散发量(ET)呈增大趋势(见图3,图中R2为拟合线的决定系数、P为显著性水平),由2000—2004年的年均262.67 mm增加至2015—2019年的年均434.27 mm,增速为11.96 mm/a；实施退耕还林(草)后,延安市实际蒸散发量占降水量的比例呈显著增大趋势(见图4),降水通过蒸散发损失的比例由2000年的约35%增大到2019年的75%；延河甘谷驿站年径流量由1960—2000年的年均2.17亿m3减少至2000—2019年的年均1.51亿m3,减幅达30.6%(见图5)。植被生物量快速增加和有限降水量被大量蒸散发将影响区域水文循环和水分平衡,并将影响已建植被的后续稳定生长和生态服务功能的持续发挥,这是当前需要关注的问题之一[3］。

图3 延安市2000—2019年蒸散发量变化情况

图4 延安市2000—2019年蒸散发量占降水量比例变化情况

图5 1960—2019年延河甘谷驿站径流量变化情况

2.2 退耕造林林分类型单一问题突出

调查结果显示,在“造林优先”思想指导下,延安市退耕造林主要在北部半干旱地区开展,人工营造的乔木林和灌木林林分类型均较单一。统计结果表明,生态林乔木树种中刺槐、侧柏和油松面积合计占比达96.84%,灌木树种中沙棘和柠条面积合计占比达99.97%,人工乔木纯林(如刺槐)存在密度较大且不成材、林地自我更新能力弱、抚育过程中不能进行砍伐、抚育副产品利用率低等问题,灌木纯林(如沙棘)易发生严重病虫(特别是木蠹蛾)害等问题。经济林虽有发展(面积约占造林总面积的24%),但受自然因素和产品运输条件等的影响,经济效益较低甚至部分地区的经济林无经济效益,实际发挥的是生态效益。

2.3 人工草地建设规模具有局限性

人工草地建设一直是黄土高原半干旱区植被建设体系中的薄弱环节,这受当地降雨季节分配不均、地形破碎、可用于种草的土地面积少等条件影响,也与适应性强的优良草种缺乏以及人工草地建设中的种植、栽培、管理、运输、利用等配套技术体系不完备有关[1］。2011—2019年,延安市年均人工草地保留面积与新种草地面积分别为20.96万hm2和1.60万hm2,北部7个县(市、区)的人工草地保留面积是南部6个县的10.88倍。从调查结果来看,目前人工草地建设存在面积不稳、利用不足、分布分散、持久性差、经济效益低等问题。人工草地发展缓慢与其未被正式纳入种植制度有关,这在一定程度上影响了草食畜牧业的健康发展。

2.4 大面积天然草地亟待合理开发利用

从统计数据和遥感资料分析得知,延安市天然草地面积约占土地总面积的30%,若加上人工林地挤占的天然草地及林下草地面积,则实际草地面积占比更大。资料显示,目前天然草地恢复良好,总体平均覆盖度在60%以上,但存在生产力偏低、优质牧草占比偏小、草地恢复进程偏慢等问题。如何在确保草地生态效益前提下,利用好这些退耕和封禁形成的广袤的天然草地资源,综合提升生态经济服务功能,也是当前需要考虑的重要问题之一。

3 对未来林草植被建设的建议

3.1 开展区域农业综合评估和规划，为产业结构调整确定方向和目标

受退耕还林(草)进度要求影响,多数地区的退耕还林(草)在快速推进中缺乏统一规划。当前,应根据各县(区、市)资源环境特征和生产实际,综合评估实施退耕还林(草)以来取得的成效和遇到的新问题,结合土地利用结构的调整,围绕国土空间规划要求,科学编制退耕还林(草)后续发展总体规划,把维护退耕还林(草)政策和培育新产业紧密结合起来,做好顶层设计,为巩固退耕还林(草)成果、实现产业结构调整和区域高质量发展提供依据。

3.2 加强退耕还林（草）生态效应的监测与评估

有限水资源是半干旱地区影响植被恢复和植物生长的主要决定性因子。研究结果表明,实施退耕还林(草)20 a后,延河流域的水沙关系和地表水文过程发生了显著变化,随着退耕和封禁后林草植被的持续恢复,植被覆盖度和生长量逐渐提高,对区域水文循环和水分平衡将产生更显著的影响。从目前林草植被恢复和分布情况来看,延安市北部地区应暂停大规模扩张式造林,通过监测和评估大范围实施退耕还林(草)后植被恢复的环境生态效应,根据水资源(主要是降水)承载能力,制定使退耕还林(草)环境生态效益持续和稳定的措施。当前可首先从两方面着手:一是加强林草植被生长和水分利用等相关基础资料的收集和监测,为植被恢复的环境生态效应准确评价和未来林草植被建设发展决策提供数据基础；二是鼓励林草植被功能提升相关的应用类和应用基础类科技项目直接面向生产实际,增强科技在生态质量改善和特色产业发展中的服务与支撑能力。

3.3 有计划、有步骤对部分林分和树种进行调整

根据退耕还林(草)政策,退耕还生态林被纳入生态效益补偿范围,享受森林抚育补贴,并与管护责任挂钩,这有利于调动退耕农户管护积极性、提高退耕还林质量、增强生态林功能,但前期在退耕地和部分荒山营造的生态林存在树种单一、密度过大等问题,导致林分质量不高、抵抗病虫害能力差、部分灌木枯死等。当前,应在全面普查基础上,根据立地条件和植被特征,在不造成新增水土流失前提下,按照“以水定林”原则有计划、有步骤地对部分退耕还生态林进行树木密度调整和林分改良,如对过密刺槐纯林进行间伐、逐步替换耗水量大的树种以优化林分结构,加强生态与经济兼用树种的培育和利用,提升退耕还林的稳定性和可持续性,实现退耕林地由单一生态功能向多功能、多效益转变[4-5］。同时,针对已经形成的大面积退耕林地和封禁林地,在做好抚育管理和提升质量的同时,培育和建立具有长效生态功能的生态-经济产业,因地制宜地积极发展林下经济、开发高附加值林副产品,如发展养蜂业、养牛业、中药材和香菇种植业等。

3.4 加强天然草地的抚育管理和合理利用

优质饲草料的稳定供应是发展可持续草食畜牧业的物质基础。由上述分析可知,延安市人工草地的大规模发展仍将受到自然条件和耕地红线的约束。调查结果显示,生长旺盛期的天然草地植被覆盖度在80%以上,达到了保持水土所需的65%,也超过了放牧要求的70%[6］。研究表明,具有高覆盖度的天然草地若不适当利用将会影响草地自然演替和更新,导致草地退化。在连续实施退耕还林(草)和封禁20余a后,当前草地建设应以天然草地恢复管理为重点,从植物群落结构优化和土壤质量提升两方面入手,加强天然草地资源的管理与合理利用,这包括天然草地的人工抚育调控和提质增效、天然草地的合理利用,以及人工草地与天然草地协同发展和利用[1,7-8］。根据延安市的自然条件,建议以小流域为基本单元,按照流域内的土地利用和人口状况,采用个人承包或者集体合伙承租的形式,在严格控制利用强度前提下,开展封禁恢复草地的适度放牧利用试点(如季节性短期放牧、有限度轮牧等),积极探索广阔草地资源的合理利用方式,为草食畜牧业的健康快速发展奠定基础,这对退耕还林(草)后续政策的调整也具有重要意义。

3.5 培育和建立畜牧业可持续发展体系

当前,除了要依法依规保护退耕还林(草)形成的林草资源外,还要积极探索符合区域特点的巩固退耕还林(草)成果的机制。畜牧业既是陕北地区重要的传统产业,也是整个农业生产体系的重要组成部分,但目前存在产业链不完整、整体效益不高、支撑保障体系不完善等问题。调查和统计分析表明,2001—2020年延安市畜牧业年均产值为20.47亿元,约占农林牧业总产值的15.66%(2020年仅占11.0%),远低于国际半干旱地区50%左右的比例,也低于全国平均水平(全国平均比例约为1/3)。畜牧业产值偏低与当前退耕还林(草)政策实施中对天然林草和人工林草植被的严格封禁有关,也与农业产业结构未能适时调整以及畜牧业发展的现代化和产业化水平偏低等有关。随着人们饮食习惯和食品消费模式的转变,对畜牧业产品的需求将快速增加。当前,推动畜牧业的现代化和健康可持续发展,是促进延安市农业产业升级和农村经济结构调整的战略选择,是农业增效、退耕农民增收、加快农业现代化进程的重要途径和重要动力,也是巩固和提升退耕还林(草)成果的重要保障[8］。因此,建议实施草食畜牧业专项扶持和培育,改原来的针对退耕户的粮食和现金直补为发展畜牧业补助,通过扶持形成高质量畜牧业发展的全产业链及其配套体系,将发展畜牧业与广袤的退耕林草资源管护和合理利用衔接起来,逐步建立巩固和提升退耕还林(草)成果的长效机制。

致谢：本项目组在调研过程中得到延安市委市政府、延安市林业局、延安市退耕办和吴起县、安塞区、洛川县等县（区）政府及其有关部门的支持。在调研资料和调研报告的整理中，西北农林科技大学张岁岐研究员、陈云明研究员、温仲明研究员、焦峰副研究员、孙文义副研究员和王智助理研究员等参与了相关工作，在此一并表示感谢！