【论文精选】引领新时代水土保持之科技前瞻
文摘
科学
2024-05-13 15:12
北京
本文发表于《中国水土保持科学》2024年第22卷第2期“特邀专栏”栏目。
中共中央办公厅、国务院办公厅《关于加强新时代水土保持工作的意见》, 对水土保持高质量发展提出了新的时代要求。全面提升水土保持功能和生态产品供给能力是新时代水土保持攻坚的目标与任务。新时代水土保持科学技术支撑十分重要和紧迫, 应从以下几方面加快科技创新和应用: 区域水土流失治理减量降级目标与评价, 实行水土保持率不同阈值的区域水土保持分类指导, 构建水土保持功能分析指标体系, 探索生态系统水土保持功能提升技术; 建立水土保持重点区域空间管控制度, 实施差别化管理, 探索并推广不同类型农林开发活动水土保持技术措施; 生产建设项目水土保持方案智慧管理, 水土流失风险评价与智能预警, 建立绿色设计绿色施工标准, 探索视频监控与跟踪管理; 加强山水林田湖草沙系统治理技术支撑, 以生态清洁小流域促进乡村振兴与共同富裕, 探索水土流失治理中生态系统多样性、稳定性、持续性提升技术, 推进水土流失科学治理智慧指导与智能管理; 加快水土保持碳汇研究与市场交易, 建立水土保持生态损害价值评估体系, 深化水土流失测报与动态监测等基础研究。以创新理论、技术、机制的新探索, 全面提升水土保持治理体系和治理能力现代化水平, 服务高质量发展。
党的“十八大”以来，我国将生态文明建设纳入“五位一体”总体布局，放在全局工作的突出位置，生态环境保护与修复取得很大成就。水土保持工作成效显著，根据水利部公报，2012—2023年全国累计治理水土流失面积64万km2，水土流失面积和侵蚀强度持续呈现“双下降”态势，年均减少土壤流失量16亿t，为促进生态环境改善和经济社会发展发挥重要作用，为生态文明和美丽中国建设提供坚实基础。当前，我国经济社会发展进入了绿色、低碳的高质量发展新阶段，生态文明建设面临压力叠加、负重前行的艰巨态势，生态环境质量持续稳定改善的基础尚不牢固，部分区域生态系统退化还没有根本性遏制和扭转，美丽中国建设任务依然十分艰巨。总体来看，我国水土流失存量仍然较大。截至2022年全国水土流失面积仍有265.34万km2，其中中度及以上侵蚀等级的面积比例仍达35.28%。同时，能源、交通、水利、城市建设等基础设施建设仍处于较大规模，防控人为水土流失增量的任务依然艰巨。水土流失治理质量还不高，防治成效不够稳固，管理能力和水平还较薄弱，防治任务仍然十分繁重。与人民日益增长的美好生活需要、人与自然和谐共生的中国式现代化目标相比，还不能完全适应新形势要求，科学技术的创新和实践支撑更加亟需。
基于我国自然地理条件与资源禀赋、经济社会人口等发展特征，防治水土流失将是长期艰巨任务，是我国必须长期坚持的基本国策，是生态文明建设的必然要求。“两办意见”在水土保持工作指导思想中明确提出“全面提升水土保持功能和生态产品供给能力”的新要求，新时代中国水土流失治理要由“量变”向“质变”转变，未来治理水土流失的主攻方向和主要任务是全面提升水土保持各项功能，向社会提供更多的优质生态产品。 研究方向1：由量变到质变的水土保持率考评指标与方法。目前，水土保持率的近、远期目标任务已分别下达至省、市、县级地方政府，由于我国地域广阔，每个地区的自然环境条件、水土流失禀赋、经济社会发展水平等差异较大，因此不能以水土保持率的高低来评价地区水土保持工作成就高低，水土保持率的进展数字也不能全面反映各地水土保持任务完成情况及其治理成效高低。在水土保持目标责任制和考核奖惩中不仅要检验水土流失治理任务完成数量，更重要的是降低土壤侵蚀强度、提高水土保持功能2方面发生的质变。在水土流失面积下降有限的趋势下，治理成效一方面应体现在土壤侵蚀强度下降带来的水土流失危害减轻的实际收效，另一方面应显现出水土保持功能的全面提升。将这2类指标加权后计算出水土保持综合指数，进行水土流失防治综合评价更为科学、合理。2类指标的监测、评价，以及各自权重等都需要开展广泛、深入的研究与科技支撑。研究方向2：基于水土保持率阈值的地方水土保持工作分类指导。目前，各省、市、县的水土保持率现状值，近期(2025年)、中期(2035)的阈值均已研究确定，并印发实行。由于各地的起点值、目标值有较大不同，未来治理的目标和主攻方向也应有区别。根据不同区域的实际状况，深化研究制订差异化的治理方向。诸如现状水土保持率达到90%以上的9个省，其主攻方向应以提升水土保持功能为主，治理、监测、评价的内容也要进行相应调整和完善；现状水土保持率80%~90%的8个省，在治理水土流失的同时，兼顾提升水土保持功能；现状水土保持率低于80%的14个省，以加强水土流失治理，降低侵蚀强度为主，逐步提升水土保持功能。需要指出的是，水土保持率是区域(以县级以上行政区域、大流域尺度为单位)水土流失治理的宏观预期目标，不宜将其用于图斑、地块微观尺度的水土流失治理理论分析与治理指导；同时，不宜用于生产建设项目水土流失防治目标、任务及评价，对于人为水土流失来说，建设单位必须依法依规承担水土流失预防和治理义务，达到国家规定防治标准。 随着水土保持主攻方向转向全面提升水土保持功能和生态产品供给能力，相应的研究与探索应积极展开。研究方向3：水土保持功能分析指标体系与监测评价。在以往研究的基础上，借鉴中国水土保持学会2024年发布的《典型生态系统水土保持功能评价技术指南》，进一步细化各项功能的测评指标体系和监测方法，如调节服务功能中的保持和涵养水源、保持和改良土壤肥力、净化空气、防风固沙等作用的量化测评指标；支持服务功能中的固碳供氧功能、维持生物多样性等作用的具体指标；供给服务功能中的农业、林果业、牧业、水产业等产品生产能力指标；文化服务功能中的生态景观旅游、科普示范等作用的测评指标。形成全国统一，各区域各有优势和侧重的指标体系，为水土保持功能的检验与考评提供科学依据。研究方向4：生态系统水土保持功能维护与提升技术。新时期水土保持生态服务主导方向应围绕中央提出的生态系统多样性、稳定性、持续性开展研究与实践。水土保持重点区域的森林、草原生态系统中，开展对中低覆盖度林地、草地，涵养水源功能弱，侵蚀强度大，生态功能不稳定的区域开展系统维护、功能提升技术研究。农田生态系统中，开展保持和改良土壤理化性状、保持土壤生产力的耕作、农业技术研究。荒漠生态系统中，开展低扰动地表的工程建设技术研究，防控人为活动对荒漠生态系统的破坏。城市生态系统中，开展降水资源入渗、拦蓄、利用，表土资源保护与利用，小微精品生态园研究与示范等研究，不断满足人民对宜居生态环境、高品质生活的新需求。
为了更加精准、高效地指导区域水土保持空间规划和管控，“两办意见”首次提出建立水土保持空间管控制度，未来将以国家生态保护红线的管理模式对水土保持功能重要区、水土流失敏感区实行严格管控，与相关部门协同共进，确保国家重要自然生态空间得到最大程度的保护、维护。研究方向5：水土保持空间管控区域划分与差别化管控措施。根据国务院批复的全国水土保持规划，国家级水土流失重点预防区共23个，涉及460个县级行政区，重点预防保护面积43.92万km2；重点治理区17个，涉及631个县级行政区，重点治理面积49.44万km2。根据水利部印发的《加强水土保持空间管控的意见》，要求以小流域为单元进行划分，由省级完成划分、上报，经审定后公布实施。同时，将水土流失严重、生态脆弱区界定并纳入水土保持生态空间范围，界定原则为目前的水土流失强度大、植被和地表覆盖物一旦受到破坏极易加剧水土流失、受损的生态系统难以恢复的区域，要求以网格为单元划分落地。由于上述区域涉及全国各地的不同类型区，划分过程需要有大量的基础研究和成果的支撑，才能确保划分工作更加科学、合理、可行。在划分基础上，还要根据不同区域水土流失、生态环境的突出问题、水土保持主导功能等，研究并提出有针对性、指导性、约束性的保护与治理措施。 水土流失面积“减存量”“控增量”，严控人为活动造成新的水土流失，是中央明确提出的要求。根据中国水土流失与生态安全科学考察及研究成果，造成水土流失的人为活动中，无论是项目数量，还是扰动地表面积、水土流失量，位居首位的是农林生产建设活动。“两办意见”首次提出要完善农林开发等生产建设活动的水土流失防治标准，并严格依照标准实行监管。水利部2023年印发《农林开发活动水土流失防治导则(试行)》，对扰动地表、土石方挖填的土地开垦开发、农林产业化开发、经果林、特殊用途林等生产活动，提出水土流失防治及管理要求。研究方向6：不同类型农林开发水土保持技术措施。我国南北、东西自然条件和环境差异较大，农林开发类型多样，造成水土流失及其影响也各异，亟需研究适用于不同区域、不同开发类型的保持水土、维护生态、增产增效的实用技术，为乡村振兴、可持续发展提供重要支撑。
水土保持方案制度是有效防治工业化、城镇化、农业现代化进程中生产建设项目造成水土流失的重要措施。在当前大力推进更高水平市场开放、加快高质量发展的背景下，实现水土保持方案的智能化管理，助力创建更加良好的营商环境，各级政府的需求大，市场期望高。“两办意见”在近期2025年的工作目标中明确要求水土保持管理效能进一步提升，人为水土流失得到有效管控。要积极研发和借助新质生产力的创新技术，全面提升服务与监管能力及水平。研究方向7：生产建设项目水土保持方案智慧管理。随着水土保持监管全覆盖力度的增强，近几年全国年均审批水土保持方案10万个左右，在各地行政审批改革情况下，85.4%是由县级审批的。县级基层单位受技术、经费所限难以开发智慧管理系统，应根据《国务院关于进一步优化政务服务提升行政效能推动“高效办成一件事”的指导意见》的要求，加强省级政务服务平台网上统一受理端建设，推动政务服务平台事项标准统一、业务协同联动、服务同质高效，提升省级平台公共支撑能力和市级平台应用创新能力。应充分运用大数据、互联网、人工智能、云计算等现代信息技术，实现方案智慧受理、技术辅助审查、行政许可智慧支撑等技术创新与突破，既确保方案质量，又极大提高行政效率。研究方向8：生产建设项目水土保持智慧监管。近年来，每年3~4次的遥感监管已经覆盖全国，但数百万的扰动图斑，各地仍需消耗大量的人力、物力、经费，到实地逐一做调查、核实，工作效率较低。应全面落实中央要求，从管理服务与技术路径方面打通与各级发展改革、国土、城建、林草、招商等部门的信息共享通道，实现快捷、准确确定项目名称、建设单位、占地范围等相关信息。通过遥感影像与水土流失防治责任范围自动比对，智能确认项目的责任主体，跟踪开工情况、地表扰动状况、水土保持措施实施情况、水土流失状况。智能发现“未批先建”“未批先弃”“未验先投”等违法违规情形，系统自主向各级水土保持监管部门推送监管提示，向项目法人推送违规行为整改警示，既节约大量工作成本，同时极大提高监管成效。研究方向9：水土流失风险评价与预警。严防严控生产建设项目造成严重水土流失危害风险是水土保持监管的重要任务之一，特别是要严防严控弃渣场对下游或周边可能产生的危害。借鉴深圳市研究成果，依据扰动地表面积、挖填土石方量、临时堆土量、区外汇水面积、边坡高度和敏感因子等因子，研究本区域生产建设项目水土流失风险隐患等级，如无风险、轻风险、中风险、高风险。运用弃渣场周边地形数据(DEM)，河流气象水文数据，公共设施、厂房、居民点等定位数据，经适时计算、分析，预判弃渣场风险等级；按照中央提出的新型监管机制，实施无风险不打扰、低风险预提醒、中高风险严监控的方式，提高监管精准化、智能化水平。对于超大型弃渣场、有一定风险的弃渣场，开发暴雨洪水泥沙预报模型，根据气象暴雨信息，经科学计算、判别，暴雨前向施工单位推送采取加固加防措施、临时停工、撤离人员等应急提示与警示，向当地乡村、公众推送防范危害警示，实施应急防灾预案。 研究方向10：生产建设相关行业绿色设计施工技术标准。生态优先、绿色发展已成为我国高质量发展的重要标志和约束性要求，采矿、公路、铁路、机场、水利水电、电力、石油化工、城建等各类生产建设行业均应落实“两办意见”，根据本行业生产建设特点，研究并制订绿色选线选址、绿色设计、绿色施工的技术标准与管理制度，并在项目勘测、设计、施工、监管、验收等单位和环节中广泛开展宣贯，全行业、全过程、各区域落实表土资源保护、弃渣减量和综合利用要求，最大限度减少可能造成的水土流失。研究方向11：生产建设项目水土保持视频监控系统与运用。“两办意见”中明确提出深入推进“互联网+监管”，积极推行基于企业自主监控的远程视频监管等方式。相关行业、各地应从建设规模大中型以上、水土流失影响程度较大的项目先行探索，需要研究点式项目(如采矿、水利电力、机场、城建等)、线型项目(如公路、铁路、输变电、油气管道等)，不同类别项目的视频监控系统总体布局、重点地段、重点时段，将视频监控与调查监测、地面观测、无人机遥感、信息系统等技术相融合，快速、精准采集、传输、存贮、分析大数据，开发可视化、智能化系统，做到与现场设计、施工、监理、监测等驻点人员适时联动，第一时间发现问题，自主推送整改提示，跟踪整改效果。避免反复多次整改，增加建设费用，延误建设工期。
研究方向12：流域(区域)山水林田湖草沙系统治理的水土流失综合治理理论、技术、实践案例。在系统总结不同类型区、不同治理开发方向的小流域综合治理技术基础上，结合大中尺度流域、区域特点，进一步探索、总结、提炼成套成功技术路线和措施，对流域、区域山水林田湖草沙系统治理提供理论与技术支撑，支持大示范区建设。 研究方向13：生态清洁小流域对乡村振兴、共同富裕科技支撑。充分发挥水土保持基础性作用、综合性优势，挖掘不同区域山水资源、自然风貌、历史文化等优势。流域治理规划与美丽乡村建设、城市更新、美丽河湖、现代绿色农业、千村示范万村整治、生态文化旅游、绿美家园等项目有机融合。总结并推广不同区域水源保护型、和谐宜居型、生态旅游型、休闲康养型、绿色产业型等生态清洁小流域建设与技术模式，开发智慧服务系统与移动APP，创新向企业、村镇、农户全链条管家式科技服务模式，探索乡村振兴、共同富裕的社会主义现代化新路径。 保护、建设植被是水土保持重要措施，新时期中央提出生态系统多样性、稳定性、持续性的更高要求。研究方向14：水土流失治理的生态系统质量提升技术。全国性、规模化的水土流失重点治理工程，林草植被的布局、设计均应提升到生态系统的高度进行深化研究，指导设计、施工、管理等实践，不再是简单的造林、种草，已建设的治理工程中开展生态系统多样性、稳定性、持续性评价，研究现有植被的生态系统提升技术。生产建设项目的植被恢复也要提升理念，要从当地适宜生态系统的角度研究、部署林草植被布局、树草种选择、经营管理方式等，成为区域生态系统的重要组成部分，并保持持续稳定。 研究方向15：治理模式与措施配置智能指导。不同类型区水土流失综合治理技术措施体系、配置模式、实景影像等，以水土保持功能为导向，建立全国117个水土保持三级区科学治理智慧库，开发智慧治理服务系统及移动APP，向一线的乡镇、企业、农户智能化推送不同治理措施配置模式、治理与产业开发结合的布局图、建管要点、实景效果，使用者只需简单勾选所在地理定位、项目类型等菜单式选项，经后台大数据分析自然环境条件后，秒间反馈措施体系、配置方式、图文并茂的设计图，实施精准指导。对水土保持重点工程，智能监测位置、范围、工程量、工程效果，高效管理工程。 我国水土保持文明建设已进入突出碳达峰、碳中和的新方向，相关部委制定了《温室气体自愿减排交易管理办法(试行)》，国务院2024年2月颁布了《碳排放权交易管理暂行条例》。“两办意见”明确提出加强水土保持碳汇能力等基础研究，制订完善水土保持碳汇能力评价指标和核算方法，积极探索水土保持碳汇纳入温室气体自愿减排交易机制。研究方向16：水土保持碳汇机理与实现路径。全面深入研究水土保持保育土壤、增加植被、扩大湿地等固碳机理，水土保持重点工程碳汇提升技术，水土保持碳汇监测与计量，水土保持碳汇能力计算评价，探索水土保持碳汇实现路径，水土保持碳汇纳入温室气体自愿减排交易机制。建立水土保持碳汇标准，监测、评价技术规程，碳汇交易规则，既为国家双碳目标做出贡献，同时创新利用水土保持将绿水青山转换为金山银山的新路径、乡村振兴的新机制。 中央明确提出建立生态产品价值实现机制，完善生态保护补偿制度。“两办意见”要求加大对造成水土流失的生态破坏行为的惩治力度，明确提出对造成生态环境损害的，依法依规严格追究生态环境损害赔偿责任。研究方向17：水土流失生态损害鉴定评估。研究人为水土流失造成生态损害的情形及分类，借鉴重庆市率先发布的《生产建设项目人为水土流失生态环境损害鉴定评估技术指南(试行)》、中国水土保持学会2024年发布的《人为水土流失危害调查和鉴定评估技术指南》等成果，研究生产建设项目人为水土流失生态损害鉴定评估内容、方法、价值计算，为监督管理、司法判定提供科学依据，为最严格的生态保护体制提供重要科技支撑。 研究方向18：水土流失测报模型与动态监测。深入开展不同类型区水土流失规律与机理、水土保持与水沙关系等基础研究，完善全国和重点区域土壤侵蚀测算模型，对重点地区深化开展监测评价、预报预警，优化水土保持监测站网布局，积极申报和布局水利部与国家级典型区域土壤侵蚀野外观测研究站，开展长期定位观测，深化研究水土保持监测成果在全国生态系统保护成效监测评估中基础作用。姜德文. 引领新时代水土保持之科技前瞻[J]. 中国水土保持科学, 2024, 22(2): 1-8. DOI: 10.16843/j.sswc.2024022.
JIANG Dewen. Scientific and technological prospects for leading soil and water conservation in the New Era[J]. Science of Soil and Water Conservation, 2024, 22(2): 1-8. DOI: 10.16843/j.sswc.2024022.
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\《中国水土保持科学》是由中国科学技术协会主管，中国水土保持学会主办的综合性学术期刊。2003年创刊，双月刊，公开发行，2004年成为中国科技核心期刊，2011年入选中国科学引文数据库（CSCD），2015年入编北京大学《中文核心期刊要目总览》，2020年入选Scopus数据库。![]()
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