水土保持技術的適宜性評價

摘要：水土保持技術適宜性評價是對水土保持基礎理論研究的深化，也是制定水土保持規劃的重要依據。在理清水土保持技術適宜性相關概念的基礎上，結合文獻發現，除了針對特定技術的土壤適宜性以及單個因素的適宜性分析外，主要還是從技術的采用、世界水土保持方法與技術縱覽項目、保存率、效益評價和優化配置5個方面間接探討技術的適宜性問題。關于水土保持技術適宜性評價，從理論體系到評價指標體系與評價方法、空間評價、空間優化配置都缺乏系統研究。因此，初步提出水土保持技術適宜性評價指標體系以及指標評價標準與權重的確定方法和評價模型，以及今后的研究重點。

關鍵詞：水土流失；水土保持技術；適宜性評價；研究進展

中圖分類號： S572文獻標志碼： A[HK]

文章編號：002-302（204）2-0008-05[HS）][HT9SS]

水土流失是全球共同面臨的重大環境問題之一，可造成土地退化、土壤肥力降低、生物多樣性減少、江河淤積、水體污染、洪澇災害加劇等，這嚴重威脅到全球的糧食和生態安全。由于我國特殊的自然地理環境和社會經濟條件，加之對土地資源的不合理利用，致使我國成為世界上水土流失最為嚴重的國家之一[2]。根據《第一次全國水利普查公報》，全國土壤侵蝕面積2 949 00 km2，占普查范圍總面積的32%，其中水力侵蝕 293 200 km2、風力侵蝕 655 900 km2，[2]這表明我國的水土流失狀況仍然比較嚴重。因此，系統分析不同水土保持技術的適宜條件有助于明確各種技術的產出效益，建立系統的水土保持技術適宜性評價理論，豐富水土保持基礎理論研究，為水土保持規劃和農村土地利用規劃提供科學依據，具有十分重要的理論意義和實踐意義[3]。

自20世紀中期以來，國內外學者在系統認識水土流失的成因、過程和機理基礎上開展了大量水土保持技術的理論和實踐研究，形成了以生物技術、工程技術和耕作技術為主的水土保持技術分類體系[4]。但是，一方面水土保持技術還存在“水土不服”的現象，即不能順利實施或者實施后不能正常發揮水土保持功效；另一方面，水土保持項目通常都是由政府主導投資并組織實施的，當地農民很少自愿采用水土保持技術[5]。水土保持技術在滿足當地水土流失防治和區域發展需要的同時，也要適應當地的土壤條件、自然條件和社會經濟條件，這就是水土保持技術的適宜性問題。目前，水土保持技術適宜性評價研究仍然處于剛剛起步的探索階段，而且大多分散在水土保持科學各個研究領域中，缺乏系統總結和梳理。因此，本研究在理清水土保持技術適宜性相關概念的基礎上，總結國內外水土保持技術適宜性評價相關研究的進展情況，分析現有研究存在的不足，并初步提出水土保持技術適宜性評價的基本框架以及今后的研究重點。

水土保持技術適宜性評價概念解析

水土保持技術適宜性評價，就是針對水土保持技術的適宜程度所作的評價，是編制水土保持規劃時的預測性評價。但是，目前水土保持技術適宜性的概念與內涵、評價方法和評價內容還未形成統一觀點，不同學者從不同角度對水土保持技術適宜性的理解存在明顯差異。水土保持技術適宜性思想的提出源于對水土保持作用機理和效應評價的深入研究，其本質是要求不同地區建立適合當地自然、經濟和社會條件的水土保持技術及其配置模式。國外水土保持技術相關文獻中經常提及的術語有“adoption”“applicability”“sustainability”等[6]，[2]而國內出現較多的名詞是“適宜性”和“適應性”。雖然這些認識從不同角度對水土保持技術適宜性進行了表述，具有一定的科學意義，但是由于這些概念只是涉及水土保持技術適宜性的某一方面，對其內涵還沒有形成統一認識，這使得人們在評價技術適宜性程度時難以確定指標及其標準，評價結果具有不確定性。因此，有必要對水土保持技術適宜性評價的相關概念、評價目標與評價標準等進行科學界定。總體來看，國外的研究比較注重分析當地農民對水土保持技術采用的決策過程以及采用的可持續性，認為能夠長期發揮水土保持效應和被當地農民持續采用的技術才是最適宜的。國內學者則側重于研究水土保持技術產生的各種效益，并將保水保土效益、社會效益和經濟效益作為技術適宜性的綜合影響因素考慮。可見，水土保持技術在一個區域內是否適宜，包含技術對當地各種條件的要求和當地農民對技術產出效益的期望2個方面，即技術實施地的土壤條件、自然環境條件和社會經濟條件滿足技術要求的程度和技術的保水保土效益、自然環境效益和社會經濟效益達到當地農民期望的程度[3]。具體而言，水土保持技術適宜性評價就是指為了選擇適宜的水土保持技術，實現防治水土流失和促進農村社會經濟發展的目的，通過建立科學合理的評價指標體系，采用科學的方法對不同水土保持技術在某一特定區域的適宜程度進行綜合評價的過程[3]。

2國內外水土保持技術適宜性評價研究進展

近年來，關于水土保持技術適宜性評價方面的研究逐步受到重視，主要是針對特定水土保持技術的土壤適宜性以及單個因素（如坡度）的適宜性分析[7]，而直接進行適宜性評價的報道還很少。現有研究大都只是通過分析水土保持技術的采用率和保存率，評價技術的綜合效益以及優化配置來間接地探討水土保持技術的適宜性問題。國外偏重于研究人們對水土保持技術的感知和采用意愿，國內傾向于研究水土保持技術的保存率、效益評價以及優化配置。

2水土保持技術的采用

研究表明，各國水土保持技術的采用率普遍較低[8]。在這種情況下，當地農民是否有興趣或者有能力采用這些水土保持技術就成為水土流失防治的關鍵。水土保持技術的采用率由當地的各種自然、社會和經濟因素共同決定，而這些因素對當地農民的抉擇具有正向或負向影響。（）農民的水土保持意識和態度。de Graaff等把水土保持技術的采用過程分為3個階段，即接受階段、實際采用階段和持續使用階段[6]。采用過程的前2個階段是當地農民認識水土流失問題，獲得對水土保持技術的積極態度。農民對當地水土流失問題和已有水土保持技術效益的了解很大程度上決定了他們的決策行為。（2）水土保持技術的經濟收益和風險。水土保持技術產出的收益率及其可持續性是農民評價水土保持技術的重要標準，風險的最小化和收入的穩定性同樣受到他們的重視，而潛在的經濟風險會導致較低的技術采用率[9]。不同學者采用多元統計分析、財務成本效益分析、持續期分析的結果顯示[0]，收入、土地規模和農民對風險的態度是影響采用改進技術的重要因素，而職業、農產品價格和利率是影響采用傳統技術的主要因素。（3）當地的土壤、自然環境和社會經濟條件。土壤和自然環境條件對水土保持技術采用程度的影響較小，[2]農民的決策行為更多的是受社會經濟條件的制約。由于大多數農民只具有土地使用權，雖然他們能夠意識到水土保持技術帶來的效益，但是土地所有制成為技術被當地農民廣泛采用的制約因素，土地租用者不太可能采用經過長時間才能產生效益的技術。研究發現，勞動力缺乏以及滿足農民需求和技術對當地農業生態環境的適宜性問題也是導致農民不愿采用水土保持技術的因素[2]。此外，我國保護性耕作技術采用的研究表明，農田和休耕地的坡度起關鍵作用，農民的年齡、對土壤侵蝕問題的態度、家庭規模對這種技術的采用也有積極作用[3]。（4）政府的水土保持推廣服務和激勵政策。在發展中國家，政府開展水土保持推廣服務使農民逐漸意識到水土流失的嚴重性以及對農業生產的影響，并且了解到水土保持技術帶來的各種效益。參與推廣服務以及適當的經濟激勵對農民采用水土保持技術有積極影響[4]。但是，也有研究發現一些農民采用這種技術不是因為它產生的各種效益，而是把它作為獲得土地或者貸款的一種途徑，通過補貼或者其他形式的刺激政策鼓勵農民采用一些水土保持技術不能從根本上解決農民所關心的問題，以致技術不能得到持續的采用[8]。

水土保持技術采用的研究中很少能夠確定一些共同的影響因素，這主要歸因于不同的分析方法、不同的水土保持技術以及研究區域的環境和社會經濟條件差異。總之，國際上在水土保持技術采用方面已經開展了大量研究，而國內在這方面的研究相對滯后，成果也比較少。國外學者主要是從農民的角度去研究水土保持技術采用過程，偏重于農民的基本特征、認知、態度以及社會經濟影響因素方面，這主要歸結于人的主觀意志和社會屬性。但是，水土保持技術研究從社會經濟角度間接探討了水土保持技術的適宜性問題，為以后的深入研究奠定了基礎。

22世界水土保持方法與技術縱覽

世界各地分布著各種各樣的水土保持技術，但是這些技術并沒有得到土地使用者、技術人員、研究者和決策者的充分認可、評價和共享，并且研究者和實施者之間往往缺乏聯系。世界水土保持方法與技術縱覽（World Overview of Conservation Approaches and Technologies，WOCAT）項目是一個全球性水土保持信息化產物，它是992年由世界水土保持學會立項，由瑞士泊爾尼大學環境與發展中心（CDE）、聯合國糧農組織（FAO）、國際土壤咨詢信息中心（ISRIC）等組織組成管理委員會，至今已有非洲大部分國家，拉丁美洲、中美洲部分國家，亞洲的泰國、中國、菲律賓參與了該項目。WOCAT 項目通過收集、分析、介紹世界各地的水土保持技術和方法，為水土保持研究人員、土地利用規劃人員以及決策者提供借鑒，幫助不同地區的農民通過采取適宜的水土保持技術提高土地生產率，促進全球水土保持和自然資源可持續利用的發展[5]。該項目提出了評價和選擇水土保持技術的方法體系，以及利用最佳水土保持技術的集體學習方法和決策支持系統[6]。該方法具體包括以下3個步驟：（）識別。確定當地農民已經采用的水土保持技術。在設計新的技術方法防治水土流失和土地退化之前，以水土保持技術人員與當地農民集體討論的形式匯集不同群體的觀點，并結合實地考察確定當地已經存在的水土保持技術。（2）評價。鑒于當地水土保持技術不一定都是適宜的，因此需要對當地的技術進行更詳細且科學的評價。在問卷調查的基礎上，采用標準化方法進行水土保持效益評價，并考慮到結果與其他研究區域的共享。（3）選擇和決策。在WOCAT數據庫的一系列水土保持技術中，由技術人員與當地農民通過集體討論進行比較分析，在決策支持系統的幫助下共同選擇最適宜在研究區域實施的技術。總之，WOCAT 項目提供的方法體系有利于規范地、統一地對已有水土保持技術的經驗和教訓進行交流、總結和評價，促進最佳水土保持技術在世界各個國家或地區的推廣[7]。在地塊尺度，水土保持專家根據不同的自然、社會經濟和制度條件，尋求適應具體條件、滿足具體要求的水土保持技術和方法；在國家和區域尺度，WOCAT的方法體系、數據庫和地圖幫助規劃者、協調者和決策者利用現有成功經驗，避免錯誤和重復[8]。但是，WOCAT在應用過程中特別是在發展中國家的應用也存在缺乏專項資金、專業人員和組織協調等問題，經過幾年的實施也沒能完全達到預期效果[9]。

23水土保持技術保存率

水土保持技術保水保土效益的研究逐漸由徑流小區轉向中尺度、大尺度區域，面臨的首要問題就是需要確定區域內各項水土保持技術的數量和質量。過去在進行區域水土保持技術減水減沙效益計算時，將上報面積簡單累加，直接作為技術治理面積進行計算，導致計算結果與實際情況大不相符，缺乏可信度和說服力[20]。因此，為了得到相對準確的技術數量和治理面積，必須對各項水土保持技術的實施情況進行核實。核實區域水土保持技術治理面積一般有3種方法：一是應用遙感技術；二是大面積開展以小流域或以縣（市、區）為單元的全面普查；三是抽樣調查。由此可以看出，水土保持技術治理面積的核實實質上是技術的保存率問題。

目前，水土保持技術保存率的概念及其內函還不是十分明確。喻權剛認為，保存率是水土保持技術治理驗收保存面積與實施面積的比值，它的高低直接反映技術質量的好壞[2]。從定性的角度看，水土保持技術的保存率主要受自然因素（氣候、水文、植被等）和社會經濟因素（管理方式、政策等）的影響，反映的是在社會經濟因素相對穩定的情況下，以自然因素為主導，技術的保存狀況。從保存率的定量方法來看，有學者將通過一定技術手段調查核實的各項技術面積與上報面積的比值確定為技術保存率，然后再引入有效利用的概念，并將二者綜合稱為核實率（或修正系數）。趙有恩認為，水土保持技術保存面積中只有剔除長久失修、自然退化、新修（植）未達標及人為損毀等喪失水土保持功能的部分，技術保存率才能通過核實面積與上報面積的比值來表示[22]。

水土保持技術的保存率存在明顯的地域差異，而且普遍存在保存率較低的現象。研究發現，質量標準偏低和忽視后期管理是水土保持技術保存率較低的主要原因之一[23]。此外，由于降水較少、光照少等立地條件因素造成林草存活率低、幼林數量多，影響了水土保持技術的整體水平和質量[24]。由此可以看出，水土保持技術保存率在一定程度上反映了技術對實施地社會經濟條件和自然條件的適宜程度。

24水土保持技術效益評價

水土保持技術效益的科學評價是篩選和確定最佳水土保持技術的基礎，也是水土保持技術適宜性評價的重要組成部分[25]。水土保持技術效益評價總體上從過去以定性為主、單因素、單目標評價逐漸發展到多目標、多層次和多因素的定量綜合評價。從評價方法來看通常可以分為對比分析、模擬分析和綜合評價3類，從評價內容來看通常包括保水保土效益、生態效益、經濟效益和社會效益4個方面。

在水土流失防治過程中，保水保土效益是水土保持技術其他效益的前提和基礎，以前的水土保持技術效益評價主要是針對保水保土效益的單指標評價。經過不斷發展，水土保持效益的單項指標評價已經逐漸完善，我國于2008年頒布了修訂的GB/T 5774—2008《水土保持綜合治理效益計算方法》，該標準詳細地介紹了水土保持效益各類指標的計算方法。水土保持效益的綜合評價一般采用對比分析法[26]、主成分分析法[27]、DSIR模型[28]等常用數學方法。此外，Topsis決策方法[29]、神經網絡方法[30]、灰色投影法[3]、熵值理論與模糊物元[32]等復雜的數學方法也被引入到水土保持效益評價中。減水減沙效益[33]、土壤改良效益[26]、土壤抗蝕性能[34]等成為水土保持技術效益評價的重要指標。但從近年研究成果來看，同時包含保水保土效益、生態效益、經濟效益和社會效益的綜合評價逐漸成為水土保持技術效益評價的發展趨勢，通過構建評價指標體系，采用綜合定量方法，對不同區域的水土保持效益進行綜合評價和比較[35]。

25水土保持技術優化配置

水土保持技術優化配置是實現土地資源合理利用和提高水土保持綜合效益的重要途徑和手段，近年來分別從定性和定量2個方面取得了一些研究成果。

從定性研究看，許多學者在分析水土保持技術的影響因素以及水土保持技術的綜合效益基礎上進行了技術優化配置研究。魯子瑜等指出，小流域林草是否合理配置不僅僅與林草的生態適宜性相關，而且還與社會、經濟、地形、交通、水土保持等因子相關聯，受多重制約，須綜合考慮[36]。蔣定生等針對研究區地形特點提出平面三區結構配置模式和坡面梯層結構配置模式[37]。朱金兆等根據降水、地形與小流域侵蝕泥沙的來源及水土流失發生發展規律，提出水土保持體系高效空間配置原理與技術[38]。姚文藝等提出“技術配置比”和“流域治理效應與水土保持治理技術類型配置方案”有關的概念，并研究了不同技術配置體系的滯洪減沙效應[39]。王學強等提出耕作技術、梯田技術、植物籬技術根據坡耕地不同坡度進行優化配置[40]。李子君建立了糧食保障方案、生態優先方案、綜合水保方案3種水土保持技術配置方案，分析了不同技術配置方案下流域年徑流量的變化[4]。

從定量研究看，線性規劃方法作為一種有效解決最優配置問題的數學工具被廣泛應用到水土保持技術優化配置的實踐中。李成杰等提出采用多目標規劃方法進行水土保持技術優化配置[42-43]。此外，有學者嘗試將數學方法和GIS技術相結合進行水土保持技術空間優化配置。鄭海峰等在多因素決策分析的基礎上，應用GIS聚類分析與統計分析方法對所劃分的喬灌草植物優化配置模式進行空間布局[44]。何長高等建立了基于水資源優化配置的水土保持技術優化配置多目標耦合模型，利用遺傳算法對模型進行優化求解，得出最優水土保持技術配置及水資源優化配置結果[45-46]。

總的來說，近年來水土保持技術的優化配置逐漸受到水土保持機構和研究人員的重視，并積累了一些成功經驗，但是對水土保持技術優化配置的原則和方法研究較少。長期以來，傳統的水土保持技術優化配置研究主要關注水土保持技術配置比例的優化，而忽略了水土保持技術空間布局優化，限制了水土保持綜合效益的提高，影響了水土保持技術的可持續利用。

3水土保持技術適宜性評價研究的不足

關于水土保持技術適宜性評價研究，近年來國內外已取得一些研究成果，并提出了一些新的思路和方法[25]，但對于具體的評價指標體系和評價方法還處于探索階段，而應用于區域的實證研究較少。目前水土保持技術適宜性評價研究仍存在一些不足和問題，主要表現在以下幾方面：（）缺乏系統的理論體系研究。目前，相關研究僅對不同坡度條件下的水土保持技術適宜性進行了定性分析，大多數研究還只是涉及采納程度、保存率、效益評價中的一個方面，還沒有形成比較系統的水[2]土保持技術適宜性評價理論體系。（2）缺乏切實可行的評價指標體系與評價方法。建立評價指標體系和評價方法是水土保持技術適宜性評價的關鍵，如何將從不同角度對水土保持技術的研究綜合到一個指標體系以及針對這個指標體系提出科學合理的評價方法是急需解決的主要問題。（3）對技術適宜性空間評價的重視不夠。目前，水土保持技術適宜性的研究還是主要集中在徑流小區、坡面和小流域的“點”“線”尺度的研究，在“面”這個尺度上的研究相對較少，致使研究成果不能推廣到較大尺度的區域。（4）水土保持技術空間優化配置研究明顯不足。目前，單項水土保持技術對水土資源影響的研究已比較深入，也進行了水土保持技術在數量上的優化配置和通過定性分析確定了空間配置模式。但是，水土保持技術空間優化配置的原則和方法還有待更深入的研究。

4結論與展望

水土保持技術適宜性評價作為制定水土保持規劃的基礎，在保證科學和優化實施水土保持技術過程中起重要作用。目前，關于水土保持技術適宜性評價的研究還比較分散，對其概念和內涵的認識還存在不同角度的理解差異，評價體系與評價方法尚未統一，實證研究還較少。但是，由于我國水土流失防治面臨的各種現實問題，仍然需要這樣一個評價來對水土保持技術進行合理規劃和布局。隨著相關研究的不斷深入，水土保持技術適宜性評價作為水土保持規劃與項目實施的重要依據，以后還應加強以下幾方面的研究：（）現有研究多側重于水土保持技術適宜性的某一方面，缺乏從系統的角度進行綜合研究，導致水土保持技術適宜性的內涵不清晰、評價方法不統一、評價標準以及臨界值不確定等問題。隨著研究的不斷深入，應在理清水土保持技術適宜性的相關概念及其內涵的基礎上，加強對水土保持技術適宜性評價相關內容的綜合研究，逐步形成系統的水土保持技術適宜性評價理論體系。（2）評價指標體系和評價標準仍然是水土保持技術適宜性評價的關鍵，應針對不同技術或不同區域開展更加細化的研究。除了考慮我國各土壤類型區的水土流失特征，還應充分考慮各地區在自然、社會以及經濟條件方面的巨大差異性，因地制宜地構建水土保持技術適宜性評價指標體系，進而研究確定相應指標的評價標準以及臨界值。（3）除了針對特定區域不同水土保持技術適宜性的比較評價外，還應利用3S（RS、GIS、GS）[2]技術建立技術適宜性的空間定量評價模型，分析不同技術適宜性的空間分布特征以及技術適宜性分級的可視化表達，為水土保持技術空間優化配置提供科學依據和數據基礎。（4）水土保持技術優化配置研究雖然起步較早，但空間布局優化研究明顯滯后于數量結構優化的研究。從以往的研究來看，水土保持技術優化配置以建立數學模型進行數量結構優化研究為主，對技術空間優化配置研究較少，而且以定性分析為主。因此，應借助GIS技術和人工智能方法的快速發展并加強對水土保持技術空間優化配置模型和方法的研究。

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