西北黄土高原区农业与生态恶化及恢复重建的关系

西北黄土高原区农业与生态恶化及恢复重建的关系程序中国农业大学北京摘要采取生态学和农业历史地理学学科交叉的方法对西北地区主要是黄土高原地区的农业和生态环境的现状及其演化历程进行了综合分析∀论证了导致农业生产力低下和以土地严重侵蚀为突出标志的生态环境恶化的根本原因在本应属于适生性稀树灌丛草原植被仅适于草!畜业的半干旱地区却以开垦草地为中心一直持续了余年成为愈来愈甚的粗放型农业种植业∀论证了从特殊国情出发正确处理西北黄土高原地区农业与生态恢复重建的关系及其途径∀可集中归结为在农牧交错带首先取得突破在合理利用资源!提高农业系统生产力的过程中重建生态彻底改变农业生产的传统格局在粮食精种和适度自给的前提下推行/水土保持型0生态农业逐步建成我国昀主要的草业和牛羊肉!毛绒!皮及加工品生产基地∀关键词西北黄土高原地区农业生态恢复重建中图分类号≥2文献标识码文章编号222ΡελατιονσηιπΒετωεενΑγριχυλτυρεΕχολογιχαλΔετεριορατιονΡεστορατιονανδΡεχονστρυχτιονινΛοεσσΠλατεαυΑρεασοφΝορτηωεστΧηινα≤∞÷∏ΧηιναΑγριχυλτυραλΥνιϖερσιτψΒειϕινγ100094Αβστραχτ√∏∏∏∏∏∏≤∏°∏22∏∏∏2∏√∏¬√√22∏∏√∏∏∏∏≤√∏∏∏∏√∏∏∏∏2∏√/√2∏∏0∏∏∏2∏∏∏√∏≤Κεψωορδσ°∏≤∏∏∞∏收稿日期22基金项目国家重点基础研究/0项目作者简介程序2男江苏无锡人教授博士生导师国家有突出贡献的中青年专家长期从事农作制度和农业生态学的研究和教学工作∀×2ƒ¬∞2∏¬西北地区主要指黄土高原是中华民族农业的发祥地已经有至少年的农耕历史∀据考证≈中国农业科学≥∏∏≥西北地区农业的地位至唐朝末叶开始下降全国农业经济重心自此逐渐南移至长江流域∀其中的原因固然是多方面的但当时以陕西!陇东为中心的西北地区人口负载量过大加之不正确的农业经营对环境的破坏显然是一个极其重要的因素∀尽管如此西北地区迄今承养着亿多人口是中!东部农区的生命线大江大河的水源涵养地∀其上分布着的农牧交错带还是我国中!东部的生态屏障∀鉴于该区拥有我国昀大面积的后备土地以及大规模能源!重化工基地的扩建因此西北地区农牧经济的可持续发展以及生态建设的推进对西部大开发具有极大的重要性≈∀西北地区多年来人口大幅增长和不正确的农业经营造成的恶果西北地区的农业主要包括半干旱雨养农业年降雨量∗区和干旱地带以下的绿洲灌溉农业∀黄土高原分布在该地区的中!西部∀由于黄土系风成土壤决定了其极易被降水和风侵蚀!需要良好植被保护的根本特性∀根据气候带与植被带分布一致性原理以及对黄土高原土层剖面孢粉分析的结果证明西北黄土高原地区原始植被属温带稀树灌丛草原∀但这一植被早在多年前即已被破坏殆尽≈∀从周秦时期起人口增长驱使以秦川为中心居住区的汉族农耕文化不断向边际土地地区黄土高原推进∀历史上曾经历过秦2西汉!唐2西夏!明2清及民国次农田扩张高潮∀尤以清朝中叶以来人口猛增!开垦失控之影响为甚≈∀据考证自清康熙末五十一年年起推行的/摊丁入亩0制度其初衷虽是为减少在按人丁计税中的严重舞弊以及缓解明末清初多年战乱造成的人口锐减局面但客观上却因公开宣布/滋生人丁永不加赋0而极大地刺激了人口的猛增∀史料记载从雍正初年至乾隆末年的年里全国人口竟由万骤增为亿戴逸∀清政权建立之初为分隔民族而沿长城划定的宽百余公里的禁区带也正是从康熙后期起由于越来越大的人口压力而被突破∀继而在乾隆!咸丰!光绪朝代以及民国初均有由政府纵容甚至直接组织的大规模垦荒≈∀到世纪年代黄土高原地区平均人口密度已达人Ù已远远超出国际公认的半干旱地区人口承载上限人Ùƒ∀可以毫不夸张地说人口严重超载是西北地区生态退化的根本原因而违背自然和经济规律的政策则是这一退化过程的催化剂∀半湿润气候由黄土高原地区南部向中!北部半干旱!干旱气候的过渡同历史上由于汉族与游牧少数民族在该地区的势力对比消长而引发的种植业和放牧业的交替效应相叠加形成了为我国所特有的!地域广阔而边界无定!但总体趋势不断向干旱荒漠草原推进的/农牧交错带0∀在这个特定地带各种矛盾激化成为生态退化!农业和资源!环境矛盾昀尖锐的区域≈∀对于黄河变成中华民族/心腹之患0的根本原因科学家早有真知灼见∀年代著名的气候学家竺可桢≈和历史地理学家谭其骧≈均曾从不同角度分析指出西北地区尤其是处于黄河中游的黄土高原地区自秦代起除东汉至唐末期间因游牧民族和畜牧业在北方占了主导地位因而植被恢复水土流失大大减轻黄河得以安澜余年属例外之外其余多年中经历过多次大规模土地垦殖军屯田!商垦!犯垦!民垦造成该地区内!外生态环境不断恶化≈∀因而得出结论这一地区/必须开发草地而不能大面积开垦0/凡度以上坡地皆应退耕还林还草0∀一个关于垦荒对加速黄土高原水土流失及土地沙化!有史为据的明证是陕北今长城沿线土地由肥美草地沦为沙漠化土地的历史变迁∀公元年匈奴南单于后裔赫连勃勃乘曾经称霸于北方的后秦国大败于东晋!无暇它顾之机在今河套至陕北榆林一带建立大夏国并在奢延水今无定河上游旁筑统万城为国都∀据5十六国春秋6记载当时这一带/临广泽而带清流0被赫连勃勃赞为从未见过的/美哉0之地∀然而经隋统一到唐朝初西北农田的垦辟继秦西汉以来达第二次大高潮∀大批趋免租之利的农民首次深入到黄土高原北部丘陵沟壑区加上朝廷在今毛乌素沙漠南部增设州府进行屯垦塞内外大片草原被滥垦∀结果仅仅不到年到唐末已成/茫茫沙漠广渐远赫连城0∀至宋初公元年统万城已/深在沙漠0而沦为废墟≈∀年春季我国北方连续遭受次沙尘暴的袭击∀外因固然有近两年大旱后表土虚暄以及异常气候/反厄尔尼诺现象0或称/拉尼娜现象0即春季西风气候盛行等但归根到底昀主要的还是内因即人类不正确的土地利用使以植被为主的地表覆盖尤其在冬春季处于极差状态∀西北地区几省的森林覆盖率多年来均远远低于的全国平均数农田约占到已利用土地的以上且多为一年生粮食作物∀不到夏季作物生长盛期地面冠层根本建期程序西北黄土高原区农业与生态恶化及恢复重建的关系立不起来即便建立也只能维持至个月∀因而土壤侵蚀越来越重∀以沙尘主要来源之一的内蒙古自治区为例其开垦草地扩种粮食作物的活动在近年来达到新的高潮∀据该区环保部门利用遥感测算年间耕地新增万增幅为∀现有耕地面积万竟已是解放初期的倍与此同时沙漠化面积却增至万占到全区总面积的Ù∀西北地区生态脆弱的要害问题所在以上下的年降水量和厚达的黄土层条件从表面上看西北地区中!东部似还称不上是/生态脆弱0∀但正是降水和黄土两者的独特性加上四季多强风引发了对农业和生态环境极其不利的摧残作用∀首先是罕见的年际降水变率左右使得本已较少的年均降水量变得对农业生产的实际意义更加难测∀年均降水上下加上降水变率意味着不但年际降水量可相差倍之多而且旱灾频繁∀其次虽总量不大但降水却高度集中在频次不多的几次暴雨之中≈∀作为风成土的黄土土壤水稳性团粒结构差∀其易受风!水蚀性显而易见∀但土质偏砂且多孔理论上土层可吸纳将近全年左右的降水而不发生水土流失∀然而由于地处高原水本身具有很大的径流潜势一旦表土层土粒失去植被根系的缠绕保护甫有雨水渗入土体结构立即丧失并形成不透水的饱和层从而使每场降雨的绝大部分都变成/超渗径流0朱显谟造成严重的水土流失≈∀频繁的水土流失还造成土壤中有限的植物矿质养分大部分丢失形不成稳定的!相对肥沃的表土层∀非常贫瘠的土壤对形成良好植被极为不利∀土地瘠薄又诱发撩荒式的滥垦坡地的习俗埋下土地极不合理利用的祸根∀由此可见人类活动不当的干预特别是在黄土高原滥垦滥伐必定会在很大程度上加剧生态环境的脆弱与恶化≈∀西北地区农业和生态恢复重建问题的特殊性由国情所决定尽管西北地区人口已远远超过国际公认的同类半干旱地区的人口承载极限却不可能采取通常的大规模向外移民和放弃农业的做法∀相反伴随国家西部大开发战略的实施西北能源!重化工基地建成及人口的进一步增加以及广大农民迫切要求/小康0乃至致富农业的地位还只能加强∀其次该地区恶劣的生态环境与人口迅速增长以及破坏!掠夺性土地利用已形成多年的恶性循环因而原已极其脆弱的资源!环境基础必将受到更大的压力∀据考证黄土高原地区当前的人口为生态环境堪称/山川秀美0的唐代前期的近倍∀可见西北地区受损生态系统恢复重建的难度必将极大在全世界亦可能是没有先例的就仅存的几大农业文明而言∀如果没有我国自身特色的基础研究不制定新的发展战略不采用新的模式和相应技术包括研究方法本身等的重大突破将不可能指望解决∀西北地区生态系统恢复重建问题首要和昀关键的是植被的恢复与重建∀受气候特点及黄土高原水土保持要求的独特性所决定植被类型和组分的确定既不可能照抄它地!它国经验更不能有随意性而应综合考虑气候带植被分布带规律考虑植被的经济效益特点!坡向!种植难易度及成存活率等并汲取年代西北大规模植树种草失败的教训进行植被区划≈∀尊重气候带植被分布带规律昀好的方法是参照西北地区历史上尤其是史前没有人类活动干预的植被分布情况进行决策∀大量考证表明黄土高原古植被顶极群落在全新世距今∗万年时期仍是稀树灌丛草原而且是欧亚大草原的东端李博≈∀实践也证明特别是在农牧交错带昀适植被是多年生灌木和草本植物在年降水量超过或虽不足但有良好天然或人为集雨机制的地区方可实行大量植树乔!灌!草结合≈∀而沙棘!拧条等风土种以及沙打旺与苜蓿等已被确认是适应性昀强!兼具生态和经济效益的灌!草类∀枣及杏则由于可分别嫁接于属该地区昀具生命力的灌木类的酸枣及野山杏也已被大量实际证明是理想的生态恢复!重建经济植物∀此外鉴于黄土高原地区内部微气候和地形的多变性在作植被区划时要求基于尽可能小的比例尺如两万分之一以下而不应再基于传统的大比例尺∀除了广义的植被包括农作物的恢复与重建之外主要分布在西北地区的多万旱作农田的表土层减少侵蚀即大范围实施水土保持耕作技术包括免少耕!留茬!覆盖!等高沟种植等对改善生态环境尤其是从根本上解决沙尘扬沙沙暴问题具有特殊重要意义∀而这一点却往往被严重忽视∀国际生态系统恢复重建研究和实践的概况及其对我们的启示国际上退化!废弃土地得到生态恢复的昀早范中国农业科学卷例是年对美国威斯康星大学校园内因过牧而退化!废弃的草地经几十年生态恢复的努力变成大学植物园≈与此同时土地生态道德论的先驱在威斯康星河沙滩的废弃农地上独立进行了生态恢复的实践≈∀早期生态恢复的对象废弃矿场!废弃的农!牧!林地均出现在先行实现工业化的西欧国家美国在世纪年代由于不正确的农业集约化造成的/大尘暴0以及大湖区的滥伐森林还有湿地开垦也都产生了大规模的土地退化≈∀西方生态恢复的宗旨是强调/复原0到未受人类干扰前生态系统的初始状态主要为自然保护区建设及增加生态系统物种!生境多样性服务≈∀然而由于缺乏有力!正确的生态学理论的指导大量生态恢复的实践活动往往招致失败或拖时过长或耗费过大昀终难以被公众接受≈∀而在西欧为达/复原0目标提出了在不同地区长期维持农地休闲∀近年来由于有了大量过剩农地出现了将优选生态恢复地址为大量设置自然保护区服务作为研究内容的情况≈∀当前恢复生态学!生态系统生态学!景观生态学!生物多样性Ù全球气候变化与生态学对策研究等已成为全世界生态学界关注的焦点≈∀年美国生态学会前主席指出与生态恢复直接相关的生态工程学!生态经济学!生态设计以及产业生态学!环境伦理学是生态学的未来所在∀年月的5科学6≥≤∞≤∞发表了一组题为/生物学和生态学前沿0的专题≈∀认为以往/生态恢复0的严格定义似不具可操作性∀•等认为≈较好的替代表达应是/恢复曾有过的更多的是创建与以前存在过的生态系统有相同物种组成!功能和特性的相似生态系统0∀为此他们提出生态恢复的个含义类似而实有区别的提法复原!修复!治理!重建供在进行生态恢复时选定适宜的目标∀并认为生态恢复的实质是探明受损生态系统自然恢复需数百上千年长时间尺度的关键性原因然后有针对性地进行人为干预以加速!缩短恢复进程∀为此必须模拟!应用自然的过程以及明确与加速恢复进程相关的特定问题≈∀在国际生态界达成广泛共识的看法为恢复生态学不但是现代