荒漠化治理中生態系統、社會經濟系統協調發展問題探析
——以中國北方半干旱荒漠區沙漠化防治為例

王 濤

中國科學院西北生態環境資源研究院, 中國科學院沙漠與沙漠化重點實驗室, 蘭州 730000

荒漠化治理中生態系統、社會經濟系統協調發展問題探析
——以中國北方半干旱荒漠區沙漠化防治為例

王 濤*

中國科學院西北生態環境資源研究院, 中國科學院沙漠與沙漠化重點實驗室, 蘭州 730000

全球變暖導致的區域干旱使得干旱區水資源日益匱乏,而迅速增長的人口和社會經濟發展進一步加劇水資源危機,使得有限的水資源成為全球沙漠化防治瓶頸,嚴重制約了沙化土地治理進程,影響了聯合國“土地退化總面積零增長”目標的實現,也影響了中國社會經濟的可持續和協調發展。傳統的沙化土地治理生物措施重視植被蓋度增加,忽視生態系統其他要素,如土壤水分、養分等與植被的相互關系,導致一些治理措施相對簡單,生態系統不能協調發展。而沙化土地治理的物理措施和化學措施由于忽視了沙區社會和經濟效益,其可持續性也受到科學家質疑。近期獲批的國家重點研發計劃項目“中國北方半干旱荒漠區沙漠化防治關鍵技術與示范”(2016YFC0500900)擬針對此問題開展研究,以沙化土地穩定恢復為首要目標,在認識半干旱荒漠區沙化土地正/逆過程演變機制和荒漠生態系統穩定性的基礎上,研究沙化土地穩定恢復的生態閾值；以毛烏素沙地、庫布齊沙漠東部、科爾沁沙地西部和呼倫貝爾沙地為典型區,針對不同沙化土地特點,研發防沙治沙關鍵技術,開展模式優化和試驗示范；在防沙治沙模式與工程效益評估基礎上,集成產業化技術體系,為國家防沙治沙工程建設提供理論基礎與技術支撐。

荒漠化治理; 半干旱區; 生態系統; 社會經濟系統; 協調發展

20世紀前半葉,美國中西部、前蘇聯中亞地區以及非洲薩赫拉地區大規模農牧業開發伴隨區域干旱導致荒漠化的迅速發展,這種以不合理人類活動為主引起的荒漠化(Desertification/Land Degradation)給全球尤其是干旱區(Drylands)帶來一系列環境、經濟和社會問題,嚴重威脅著人類的生存和發展,聯合國2012年報告《“里約+20”峰會的可持續發展目標：土地退化總面積零增長》指出,目前全球有15億人口直接受到荒漠化的威脅,每年有1200萬hm2可耕地流失[1]。

為應對這種威脅,各國科學家開啟了全球沙漠化防治研究和實踐的序幕。相關國家相繼加強了防沙治沙工作,實施了一些大的工程,如美國“大草原各州林業工程”、前蘇聯“斯大林改造大自然計劃”、非洲“綠色壩工程”、以色列“植樹造林計劃”等。1975年聯合國通過了“向沙漠化進行斗爭行動計劃”,聯合國防治荒漠化公約(UNCCD)也于1996年生效,至今已有190多個國家和組織簽署,并提出到2030年實現“土地退化總面積零增長(Land Degradation Neutrality/LDN)”防治目標[2]。

中國是世界上受荒漠化影響最為嚴重的國家之一。作為荒漠化的一種主要類型,沙漠化(與風蝕活動相關的荒漠化)對我國北方干旱區生態環境和社會經濟的影響尤為重要。針對沙漠化防治工作,我國自1979年實施“三北防護林工程”以來,還陸續實施了“退耕還林”、 “京津風沙源治理”和“石羊河流域重點治理”等一批針對沙化土地修復的生態建設工程,取得了舉世矚目的成就。與此同時,我國的沙漠和沙漠化專家也對我國北方的沙漠化及其防治問題開展了詳細的研究,并將取得的大量防沙治沙成果應用于防沙治沙實踐中,使中國成為全球公認的沙漠化治理最具成效的國家之一。經過數代治沙人的努力,到2010年,中國北方沙漠化土地(Aeolian desertified land)整體擴展的趨勢已經得到有效遏制。

盡管成效斐然,但沙漠化治理進程依然任重道遠。一方面,我國仍有超過37萬km2的沙漠化土地亟待治理,其中處于半干旱區的內蒙古中東部、寧夏、陜西、山西和河北北部等省區的沙漠化土地面積巨大,在整個北方沙漠化土地中占較高的比例[3],同時因人口和工農業相對于干旱區更為密集,面臨著社會經濟發展滯后的壓力,是沙漠化防治的重點地區[4]。一方面,目前國內外治理沙化土地主要通過圍欄封育、退耕還林還草、植樹造林等生物措施增加植被蓋度,或通過工程和化學措施固定沙質地表,減少風沙活動等方式,在沙漠化及其防治的理論和實踐研究仍存在以下幾方面的問題：

(1)沙漠化防治是由水(文)-土(壤)-氣(候)-生(物)4個主要要素組成的生態系統在退化之后的整體恢復過程。生態系統的整體性決定了系統內部任一要素的變化,都會對系統整體的功能和穩定產生影響。而以往分別針對各要素的相關沙漠化物理、生物和水文過程研究,均處于相對獨立的狀態,很少考慮不同過程之間的相互關系,在此基礎上形成的沙漠化防治技術也主要是從相對獨立的生物措施、工程措施和化學措施入手,多以單純增加地表蓋度為目的,忽視了對土壤、水文等要素的改善,不能從生態系統整體上對防沙治沙進行綜合考量,這在很大程度上限制了沙漠化防治的可持續性。如何對各類防沙治沙技術進行綜合集成,充分考慮水土氣生各生態要素間的相互作用,使防沙治沙技術達到最大化效果還需要深入的探索。

(2)半干旱區的生態系統具有脆弱性和不穩定性兩個主要特征,這決定了其較弱的抗外界干擾能力──即使是沙漠化防治活動,一旦超出了區域生態環境對人類活動的最大容納量(生態閾值),就有可能導致系統失衡,加劇生態惡化,甚至進入不可逆的退化過程,氣候干旱和土壤貧瘠又決定了生態系統一旦退化,就很難恢復,進入不可逆狀態。因此,有必要研究半干旱荒漠生態系統的承載力,合理界定沙化土地穩定恢復的生態閾值,保證人類活動在系統所能承載的范圍之內。

(3)已有的防沙治沙技術多關注生態效益而忽視經濟效益和社會效益,在一定程度上影響了當地居民生產生活條件和區域可持續發展,導致一些防沙治沙措施出現不可持續性,防沙治沙效果大打折扣。有必要在充分評估防沙治沙措施生態效益、經濟效益和社會效益的基礎上,探索兼顧生態-經濟-社會綜合效益的防沙治沙技術,使防沙治沙技術和措施的實施達到生態-社會-經濟相互協調。

這就要求我們要改變單純以固沙為主要目標的傳統防沙治沙理念,將沙化土地治理措施與沙區新能源、生物質材料和生態醫藥的產業化緊密結合起來,形成具有環境友好和可持續特征的沙化土地綜合治理措施和產業化體系,有效解決傳統防沙治沙措施不可持續的問題,為沙化土地穩定恢復提供有效途徑。

鑒于此,近期獲批的國家重點研發計劃項目“中國北方半干旱荒漠區沙漠化防治關鍵技術與示范”(2016YFC0500900)提出以沙化土地穩定恢復為首要目標,(1)在對沙漠化的生物過程和物理過程綜合研究的基礎上,建立水文-土壤-植被-風蝕相耦合的半干旱區沙地系統生態動力學模型,分析沙化土地發展和修復的生態學機制,構建中國北方半干旱荒漠區沙化土地動態數據庫,闡明沙化土地演變趨勢；(2)評估半干旱荒漠生態系統保持穩定的土壤水分植被承載力,探討穩定恢復的生物學過程和調節機制,識別不同沙化土地穩定恢復的生態閾值,形成基于承載閾值的半干旱荒漠生態系統健康評估技術體系,提出實現沙化土地穩定恢復的關鍵生物技術；(3)篩選和培育實現半干旱荒漠區沙化土地穩定恢復的新材料、新物種和新技術等,研發生態畜牧業、生態光伏、生物質能源、生物醫藥等防沙治沙關鍵技術,并與傳統的防沙治沙技術進行優化集成,建立沙化土地綜合治理和產業化技術體系；(4)構建“科技支撐-生態修復-產業發展-社會進步”為主線的半干旱荒漠區沙化土地治理產業化模式,在毛烏素沙地、庫布齊沙漠東部、科爾沁沙地中西部和呼倫貝爾沙地建立適應區域特點的防沙治沙產業化應用示范基地,實現顯著的生態、經濟和社會綜合效益。項目總體技術路線見附圖。

通過該項目的實施可在理論創新、技術研發、人才培養、示范區建設、產業優化發展等方面,為國家防沙治沙工程建設提供最新的和有力的理論和技術支撐,實現社會進步的目標,最終實現半干旱區沙漠化土地穩定恢復的總體目標。

參加項目的研究團隊和技術團隊來自于科研院所、大專院校、林業部門、生態企業等不同企事業及生產單位,在沙漠化防治理論、防沙治沙技術和模式、沙生資源植物選育與栽培、固沙植被結構功能及調控、沙漠化土地綜合治理、防沙治沙工程效益評估等方面形成了各具特色的優勢,成果被廣泛應用在國家的各項生態建設和防沙治沙工程等領域。集合不同領域、性質和方向的國內優秀研究機構和生態企業,發揮各單位所長形成優勢互補,共同打造優勢突出、分工明確、配合密切、成果共享的“產學研用”優秀團隊,最大化的探索和實現防沙治沙理論與技術的綜合集成效果。這種引入社會資源、企業資源的產學研相結合的沙漠化土地治理模式,改變了以往防沙治沙工程主要由國家投入和管理的單一模式,對于科技-企業-大眾相結合的生態治理產業化新模式進行了積極探索,大膽創新防沙治沙體制和機制,形成生態治理、社會發展和經濟增長的良性循環,開創生態文明建設新途徑。

[1] UNCCD, Zero net land degradation, A sustainable development goal for Rio+20, Bonn,2012.http://www.unccd.int/Lists/SiteDocumentLibrary/Rio+20/UNCCD_PolicyBrief_ZeroNetLandDegradation.pdf

[2] UNEP,UNCCD, Towards a Land Degradation Neutral World: A Sustainable Development Priority,2015. http://www.unccd.int/Lists/SiteDocumentLibrary/Rio+20/Land degradation neutrality 2015/LDNFlyer.pdf

[3] 王濤. 中國北方沙漠與沙漠化圖集[M]. 科學出版社, 2014.

[4] 王濤,宋翔,顏長珍,李森,謝家麗. 近35a來中國北方土地沙漠化趨勢的遙感分析. 中國沙漠,2011,31(06):1351-1356.

Study on the coordinated development of ecosystem and socio-economic system in desertification control： a case study of desertification control in semiarid area in North China

WANG Tao

KeyLaboratoryofDesertandDesertification,ChineseAcademyofSciences;NorthwestInstituteofEco-EnvironmentandResources,ChineseAcademyofSciences,Lanzhou730000,China

The regional drought caused by global warming makes water resources in arid areas increasingly scarce, while the rapid growth of population and socio-economic development aggravate water resources crisis, limited water resources become the bottleneck of global desertification control, and it has also affected the sustainable and coordinated development of China′s socio-economy. Traditional desertification control measures focus on the increase of vegetation cover, and neglect interaction of the other elements of ecosystem, such as soil moisture, nutrients and vegetation, which lead to some relatively simple control measures, and the ecosystem cannot develop harmoniously. Some other measures of desertification control have also been questioned by scientists because of the neglect of social and economic benefits. The recently approved National Key R&D Program, “Key Techniques and Demonstration of Desertification Control in Semiarid Area in North China” (2016YFC0500900), aims to promote the study of stable and sustainable recovery of desertification land. With deeply studies of the evolution mechanism of positive/negtive processes in semiarid area and the stability of the desert ecosystems, we try to figure out the ecological thresholds in restoration of desertification land. According to the different regional desertification characteristics in Maowusu sandy land, eastern Kubuqi Desert, western Horqin sandy land and Hulunbeier sandy land, we develop crucial technologies and optimize these technologies to support desertification control in target areas. On the basis of comprehensive evaluation of desertification control model and its ecological-social-economic benefits, this project will provide integrated theoretical basis and technical support for China′s desertification control in semiarid area.

desertification control; semiarid area; ecosystem; socio-economic system; coordinated development

附圖 技術路線圖Appendix Technology roadmap

國家重點研發計劃項目(2016YFC0500909)

2016- 10- 17

10.5846/stxb201610172107

*通訊作者Corresponding author.E-mail: wangtao@lzb.ac.cn

王濤.荒漠化治理中生態系統、社會經濟系統協調發展問題探析——以中國北方半干旱荒漠區沙漠化防治為例.生態學報,2016,36(22):7045- 7048.

Wang T.Study on the coordinated development of ecosystem and socio-economic system in desertification control： a case study of desertification control in semiarid area in North China.Acta Ecologica Sinica,2016,36(22):7045- 7048.