秦岭,作为中国重要的生态屏障,其生态环境保护与可持续发展一直备受关注。为当好秦岭卫士,守护好我国中央水塔和中华民族祖脉,西安市秦岭生态环境保护管理局与西安日报特别推出《秦岭学者之声》栏目。
在这里,我们将邀请多位在秦岭地质、地理、生态、环境、历史、文化、哲学等相关领域具有丰富经验和独到见解的学者、教授,通过他们的分享和解读,了解秦岭生态环境的独特价值和重要性。激发更多人对秦岭生态环境保护的关注和参与,共同守护这片绿水青山。本期特邀西北农林科技大学三级教授,中国水土保持学会土壤侵蚀专业委员会主任王文龙,就秦岭水土保持进行深度剖析。
主要研究方向:土壤侵蚀与水土保持
就秦岭水土流失现状,王教授您认为秦岭地区水土流失的主要原因是什么?以及水土流失会对当地及周边地区的直接与间接影响是什么?
秦岭西起甘肃临洮,中贯陕西省南部,东抵河南鲁山,东西长约1600公里,南北宽约300公里,是我国重要的生态安全屏障。由于以往开垦及开发建设活动的长期扰动破坏,秦岭地区水土流失曾一度较为严重。近年来,国家出台了一系列生态环保政策,秦岭水土流失预防、治理成效显著,生态环境持续向好。目前,秦岭植被覆盖率相对较高,水土流失以轻度水力侵蚀为主,但还存在一定程度的崩塌、滑坡、泥石流等重力侵蚀或水力-重力复合侵蚀,且局部水土流失形势依旧严峻。
秦岭地区水土流失的主要原因包括以下几个方面:首先是秦岭地区属暖温带半湿润季风气候,夏季降雨集中且强度大,短时间内的大量降雨容易导致水土流失;其次,秦岭地区地质构造复杂,多山地、丘陵和沟壑地形,且山地坡度大,沟谷纵横,这种地形条件为水土流失,尤其是滑坡、泥石流等灾害提供了天然的地形地貌基础;再就是秦岭地区多属于黄土高原的延伸地带,黄土质地疏松,垂直节理发育,多空隙,土壤抗蚀性差,易被流水侵蚀。人类活动如坡地耕作及生产建设项目等人为扰动也是造成秦岭局部地区水土流失较为严重的原因之一。
水土流失会对秦岭当地及周边地区产生诸多直接或间接的负面影响。水土流失破坏了地表植被和土壤结构,导致生态系统服务功能下降,使秦岭水源涵养能力下降,土壤保持、生物多样性维护等功能减弱;使地表径流增加,迅速汇集进入大江大河,导致当地水资源出现短缺;直接导致土层变薄,土壤肥力下降,作物产量减少,致使农业生产受损;还可造成土壤中残存的化肥、农药等进入河道,形成面源污染,引起汉江与丹江水体富营养化,威胁水质安全;造成生态景观破碎化、损毁旅游资源,对区域旅游经济造成影响;导致河流泥沙淤积,尤其是突发性暴雨引发的水土流失过程如崩塌、滑坡、泥石流等可直接破坏水利设施及水土保持措施,加剧秦岭地区地质及洪涝灾害,造成人民生命财产的损失等。
王教授,从您的分析来看,水土保持对维持秦岭生态平衡的重要性有哪些?同时良好的水土保持措施对于提升生态系统的自我修复能力有哪些助益?
水土保持对维持秦岭生态平衡具有重要作用,在生物多样性保护、水资源安全保障,以及减缓气候变化等方面均有体现。在保护生物多样性方面,秦岭是众多珍稀动植物的家园,水土保持措施如植树造林、封山育林、草地恢复等,可以提供和恢复动植物的栖息地,有效地保护生物多样性,维持生态系统的平衡稳定;另外,栖息地破碎化使得生物种群的交流和繁殖受限,水土保持可通过植被措施及相关工程措施等,降低栖息地的破碎化,增强生物种群的稳定性和适应力。在保障水源安全与水源涵养方面,水土保持措施可以减少泥沙淤积和面源污染,改善河流和水库的水质,水土保持植被能够过滤和吸收污染物,减少径流中的有害物质,保护水源地的清洁;水土保持还可促进降雨入渗,通过增加土壤的持水能力和地下水补给,调节径流,改善水资源的时空分布,提高水源涵养能力,减少洪涝和干旱的影响,确保水源的长期稳定和安全。在减缓气候变化的效应方面,水土保持具有显著的碳汇功能,植树造林和草地恢复是有效的碳汇措施,吸收固定大气中的二氧化碳,增加土壤碳储量,缓解温室气体浓度上升,从而减缓气候变化;另外水土保持植被能够调节局部小气候,降低温度、增加湿度,缓解极端气候事件的影响。
良好的水土保持措施有助于提升生态系统的自我修复能力,促进秦岭地区生态健康可持续发展。首先是改善水土环境。良好的水土保持措施可固结土壤、增加腐殖质、微生物和养分含量,改善土壤的物理和化学性质,提高土壤肥力和水分保持能力;水土保持措施还可截留雨水,促进入渗,增加土壤含水量,从而改善生态环境,促进植被生长,提升生态系统环境因子水平。其次是强化生物群落稳定性。良好的水土保持可增强植被恢复力,使区域植被覆盖度维持或提高到适合水平,促进生物群落的发展和演替,并为当地野生动物种提供一个稳定的栖息地;水土保持措施还可通过减少土地退化面积和降低栖息地破碎化,维持生物多样性,使生态系统的生物群落具有较强的抵抗力。良好的水土保持措施能够增强生态系统的韧性,使其在面对自然灾害和气候变化时具备更强的适应和恢复能力。
王教授,您上面分析了水土保持的生态意义,那在促进经济社会可持续发展方面,水土保持又发挥了哪些作用?
从经济层面来讲,首先是农业生产的深度优化。水土保持措施如梯田、坝地等的建设显著减少土壤侵蚀,提高土壤肥力和保水能力,使土壤流失量减少90%以上,并提升农作物产量和品质,提高农民收入,保障粮食安全。其次是绿色产业的深度发展。水土保持改善了生态环境,为绿色产业发展提供了资源和空间,促进生态旅游、生态农业等蓬勃发展,成为多地尤其是秦岭地区新经济增长点,并带动相关产业形成良性互动,推动经济绿色转型。再是资源节约与循环经济的深度构建。水土保持通过减少地表径流、增加土壤入渗,形成土壤水库,有效保护水资源,缓解区域水资源短缺;同时,减少河流泥沙含量,降低洪水风险,保障水利设施运行,不仅节约资源,推动循环经济,还减少对自然资源的依赖和破坏。
从社会层面来看,首先是生态文化的深度培育。水土保持改善了生态环境,增强了公众对自然保护的认知和意识,有助于培育尊重自然、保护环境的生态文化,推动社会文明进步,并通过教育和宣传普及生态文化,提高公众环保意识和参与度。再是社会韧性的深度增强。水土保持减少了自然灾害风险,增强了社会韧性,使社会能更快速有效应对突发事件,减少损失。同时,它促进土地利用结构调整,提高资源利用效率,进一步增强社会的稳定性和可持续性。还有社会和谐稳定的深度促进。水土保持工作追求人与自然和谐共生,通过治理改善农业基础设施,提高土地和水资源利用率,调整土地利用结构,增强环境容量,促进可持续发展。同时,水土保持工程为居民提供就业机会,增加收入,改善居住环境和质量,提升生活满意度和幸福感,推动社会向更文明、和谐、可持续方向发展。
王教授,您能分享一些国际上或参与或指导的水土保持的成功案例吗?从您的工作经验来看,其对中国特别是秦岭地区的启示与可借鉴之处有哪些?
多年来,水利部和国家林业和草原局等部门在秦岭地区实施了一系列水土保持生态建设工程,取得了显著的防治成效。下面分享一个我牵头主持的水土保持研究成功案例。
2022年,主持完成了国家电网科技项目“山丘区架空输电线路工程水土保持设计施工关键技术研究”。众所周知,我国是一个多山的国家,目前大部分山丘区生态环境脆弱、经济发展还较为落后。输变电线路作为一种典型线型工程,在建设过程中不可避免地会对山丘区地表产生扰动,引发人为水土流失。项目的完成对山丘区生产建设项目水土保持设计施工和综合治理关键技术发展产生重要推动作用,主要表现在以下几个方面:
(1)建立了典型气候、土壤、植被、地形条件下的山丘区架空输电线路工程水土保持措施布设原则和设计技术体系,提出的水土保持措施工程量计量方法和标准,大大优化和完善了我国输变电工程水土保持设计,为山丘区输变电工程以及其他相关线性工程水土保持设计提供了技术支撑。
(2)结合山丘区架空输电线路工程水土保持施工制约因素建立的典型技术体系,以及提出的水土保持措施施工组织设计标准,大大完善了相关的水土保持施工技术,大面积解决了山丘区输变电工程水土流失治理中的施工困难问题。
(3)提出了适用于我国典型气候、土壤、植被、地形条件下的山丘区架空输电线路工程的水土保持综合治理技术体系的框架;选取山丘区架空输电线路典型水土流失问题开展综合治理技术应用,建立了架空输电线路工程水土流失治理技术示范,大大提高了山丘区架空输变电线路工程水土保持的综合防治效果。
项目成果对提高国家电网输变电项目水土流失防治水平,加快防治步伐,提高防治效益,保护和改善生态环境都具有十分广阔的应用前景。秦岭地区是我国典型山丘区,秦岭地区的公路、铁路、桥隧建设,跨秦岭输电工程,天然气输气管道工程等线型生产建设项目及矿产资源开发、城镇化建设等点、面型生产建设项目可能引发较强的人为水土流失。新时代秦岭生态环境保护对区域生产建设项目水土保持提出了更高的要求。项目成果在秦岭具有广阔的应用前景。
针对秦岭地区生产建设项目水土保持问题,我认为在以下三个方面可以借鉴我们以往的项目经验:
一是加强秦岭地区生产建设项目水土保持关键技术的研究。研究不同类型生产项目在不同地形条件下的水土流失防治机理,探索水土保持关键技术,明确各关键技术的水土保持效益,为秦岭地区水土流失治理提供新技术。
二是创新秦岭地区生产建设项目水土保持设计技术与方法。开发针对具体生产建设项目类型、具体水土流失问题、具体影响因子参数的水土保持措施高精准设计软件或设计系统,便捷、快速、精准地进行水土保持设计。
三是革新秦岭地区水土保持施工技术与方法。研发秦岭地区不同地貌部位、不同物质组成下的各类水土保持措施施工的新材料、新流程及新工艺,提高水土保持措施的有效性和可持续性。
当然,要更进一步解决秦岭地区的水土流失问题,需要政府、社会各界共同努力,从加强生态保护、推进生态修复、优化土地利用结构、提升公众环保意识等多方面入手。同时,应充分利用现代科技手段,如卫星遥感监测、大数据分析等,提高秦岭地区水土流失监测和治理的精准度和效率。未来,随着生态文明建设的深入推进和科学技术的不断发展,秦岭地区的水土流失问题有望得到全面控制。
王文龙:博士,博导,西北农林科技大学三级教授。现任中国水土保持学会土壤侵蚀专业委员会主任,中国治沙暨沙业学会理事,陕西省矿区生态修复重点实验室学术委员会副主任,黄土高原水土保持与生态修复国家林业局重点实验室学术委员会委员,曾任神木侵蚀与环境试验站站长。《水利水电技术》杂志特邀副主编,西北大学、三峡大学、榆林学院兼职教授。2004年在西北农林科技大学获农学博士学位,获陕西省优秀博士学位论文,2004-2007年在清华大学水利系做博士后研究工作。先后主持国家自然科学基金、国家重点研发计划专题、国家科技支撑项目专题、中国科学院西部行动计划、水利部公益性行业专项等国家及省部级课题30余项。主要研究方向为土壤侵蚀过程与机理、生产建设项目土壤侵蚀与水土保持。获得省部级科技成果一等奖2项、二等奖和三等奖各1项,出版专著2部,参编专著2部,发表论文210余篇,其中SCI/EI收录80余篇。
来源|秦岭学者之声
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