高質量發展背景下黃土高原水土保持科學試驗發展探索

高景暉

(黃河水利委員會 黃河上中游管理局，陜西 西安 710021)

黃土高原是我國水土流失最嚴重、生態環境最脆弱的地區之一，其水土流失防治一直被視為重大科學問題。為探索水土流失規律和水土保持模式，黃河水利委員會于天水、西峰、綏德三地相繼建立水土保持科學試驗站(以下簡稱“三站”)，開啟了黃土高原水土保持科學試驗發展之路，歷經70余年堅守至今。隨著黃河流域生態保護和高質量發展重大國家戰略的深入實施，“三站”水土保持科學試驗工作面臨新的機遇與挑戰，如何適應形勢、發揮優勢、守正創新，為新時期黃土高原水土保持高質量發展提供支撐，是值得深入研究的重要課題。

1 “三站”發展歷程

“三站”是國內建立最早的一批水土保持科研機構。天水站創建于1942年，是我國建立最早的水土保持科研單位，開創了水土保持科學研究工作的先河，首次提出了小流域綜合治理的概念，創建了全國最早的水土保持示范區。國內知名專家學者竺可楨、錢寧、張含英、王化云等曾到天水站進行考察或從事研究工作，國外著名學者美國水保局副局長羅德民教授、蘇聯扎斯拉夫斯基教授等曾多次協助進行科學試驗研究[1]。西峰站創建于1951年，在黃土高塬溝壑區水土流失規律和治理技術方面開展研究、示范與推廣工作，提出了“固溝保塬”的治理方針和“三道防線”的治理模式[2]。西峰站南小河溝1957年榮獲“全國水土保持綜合治理先進典型”，1982年3月被《人民日報》譽為“黃河中游上的一塊翡翠”。綏德站創建于1952年，提出了“因地制宜、全面規劃、大小結合、配合骨干、蓄種相間、輪蓄輪種、計劃排淤”的淤地壩布設及利用方式，建設了全國第一個未治理流域的大型坡面徑流場和陜北第一座大型淤地壩、第一塊水平梯田、第一個山地果園等，研究提出的小流域綜合治理模式至今仍指導著水土保持實踐，治理后的韭園溝成為全國發展農業的十大樣板之一[3]。70年來，“三站”無論經歷隸屬關系變更，還是投資機制轉變，或是科研機制改革的沖擊，一批批科技人員始終堅守初心使命，堅持在黃土丘陵溝壑區第一副區、第三副區和黃土高塬溝壑區的典型小流域持續開展水土保持試驗觀測，謀求科學治理水土流失之策，助力黃土高原生態文明建設。

2019年，為促進“三站”水土保持科學數據的共享應用，黃河上中游管理局與中科院西北生態環境資源研究院合作，掛牌成立了“國家冰川凍土沙漠科學數據中心(黃土高原水土保持中心)”。同年，依托“三站”建立的黃土高原水土保持野外科學觀測研究站成為水利部認定的首批野外站之一。2021年開始，黃河上中游管理局圍繞“擦亮水土保持科研牌子”這一目標，響應高質量發展需求，著力創新科研體制機制，整合凝聚優勢科技資源，構建了以黃河流域水土保持生態環境監測中心牽頭，“三站”參與，并由監測中心承擔黃土高原水土保持野外科學觀測研究站、國家冰川凍土沙漠科學數據中心(黃土高原水土保持中心)、中國水土保持學會黃河專業委員會等三個機構日常工作的“1+3”科研工作新格局，制定了有關野外科學觀測研究站運行管理、水土保持科學數據管理等一系列制度規程，實施了總投資為2 699萬元的野外站觀測試驗設施建設項目，進一步夯實了科研基礎，“三站”水土保持科學試驗進入了新的發展階段。

2 取得的成效

(1)建成較為完善的水土保持原型觀測體系，成功打造部級創新基地。通過多年建設，目前“三站”已在三個不同水土流失類型區的15條典型小流域，布設16個徑流觀測站、86個雨量站、108個徑流小區、5處氣象園、36個土壤含水量觀測點、31個重力侵蝕觀測點及21個壩庫淤積觀測點，開展相關觀測、試驗以及下墊面野外調查工作。原型觀測自動化水平明顯增強，基礎科研平臺進一步提升，黃土高原水土保持野外科學觀測研究站成功創建為部級科技創新基地。

(2)積累了長序列水土保持科學數據，并納入國家數據平臺提供共享服務。科學數據是重要基礎性戰略資源。目前，“三站”水土保持徑流泥沙測驗資料(1945—2020年)共有5 878站(場)年，在黃河流域乃至全國是資料系列最長的，其中，有727站年的徑流泥沙資料、3 091站年的降水資料和2 060場年的徑流場資料。數據內容包括降雨量、徑流量、輸沙量、坡面及溝道水土流失量、小流域下墊面變化數據、典型調查數據以及其他氣象參數等。另外，建立了黃河流域水土保持生態環境監測數據庫，包括不同尺度的降雨徑流泥沙、下墊面變化、人類活動、各類遙感影像等自然環境數據和社會經濟數據等。多類別、長序列的觀測數據，為水土流失規律的定量分析研究和小流域綜合治理效益評價提供了重要的數據支撐。積累70年的黃土高原水土保持科學數據被納入國家數據平臺國家冰川凍土沙漠科學數據中心(黃土高原水土保持中心)，實現了由行業數據向國家數據的轉變。

(3)探索了水土流失規律和水土保持治理模式，促進了水土保持科學進步。探索開展土壤侵蝕因子、水土流失規律、各類措施配置、水土保持效益、蓄水保土林草品種引種及集水造林等試驗研究，總結出三個不同水土流失類型區(黃土丘陵溝壑區第一、三副區，黃土高塬溝壑區)土壤侵蝕特征，提出小流域水土流失規律、各項水土保持治理措施及效益、“三道防線”治理體系、溝道壩系工程安全評價方法，并在土壤侵蝕預測預報模型和水土保持綜合治理效益預報模型建立等方面進行了有益的探索。緩坡興建梯田、天然草地改造、優良植物繁育、舍飼養殖、小流域壩系建設、小流域綜合治理、雨水集流和節水灌溉等技術，奠定了以小流域為單元，山水林田湖草沙綜合治理的理論基礎和技術基礎。這些研究成果，對探索黃土高原水土流失規律有先驅性、導向性和開拓性的貢獻，也為解決制約黃土高原水土流失防治的關鍵性技術難題提供了科技支撐，推動了黃土高原水土保持生態建設由憑經驗防治轉向科學防治。

(4)發揮科技示范推廣先鋒作用，為流域經濟社會和生態發展做出了重要貢獻。建立的“隴東第一園”、陜北山地果園等，分別開創了隴東地區蘋果成園栽培和陜北地區山地蘋果栽培歷史的新篇章；提出的農林牧治理措施，經過流域機構及省、市、縣推廣，已有效地向廣大山區農民進行了技術轉移，并取得了巨大的經濟效益、社會效益和生態效益。如西峰站提出的“保塬固溝”治理方針、“三道防線”治理模式，在慶陽地區300多條小流域和黃土高塬溝壑區2.6萬km2的土地上得到大力推廣應用。綏德站取得的眾多具有示范推廣價值和典型意義的科研成果，為丘陵溝壑區開展大面積水土保持生態環境治理起到了積極的推動作用。

3 優勢與短板

3.1 主要優勢

3.1.1 基礎條件優勢

“三站”擁有多個野外大型試驗場地，可滿足長期連續定位觀測的需要。野外站配備了較齊全的野外觀測、試驗分析等設施設備，設有水土保持實驗室，可進行基本的水沙分析試驗。2023年前將落實引進碳通量塔、負離子觀測儀等設備的工作，為開展水土保持效益評價奠定基礎。

3.1.2 人員優勢

在數十年水土保持科學試驗實踐中，培養了水土流失野外觀測、水土保持試驗研究、數據整編分析、水土保持監測、新技術示范推廣等方面的專業隊伍，具有人數較多、經驗豐富、專業覆蓋面廣等優勢。

3.1.3 技術優勢

“三站”積累了豐富、寶貴的第一手試驗觀測資料，水土保持徑流泥沙測驗資料(1945—2020年)共有5 878站(場)年，擁有獨特的數據優勢。多年的水土保持科研及水土流失防治工作實踐，積累了豐碩的技術成果，形成了較為完善的技術體系。

3.1.4 平臺優勢

擁有的國家冰川凍土沙漠科學數據中心(黃土高原水土保持中心)，是國家數據平臺中唯一的水土保持領域平臺。黃土高原水土保持野外科學觀測研究站，是水利部認定的首批6家野外站之一，也是水土保持領域唯一的一家，具有獨特的優勢。“三站”還與科研院所、知名高校廣泛合作，掛牌成立了“流域水循環模擬與調控國家重點實驗室”“黃土高原水土保持與生態修復國家林業局重點實驗室”等野外試驗、教學、實習基地。

3.2 存在的問題和短板

(1)對黃河流域生態保護和高質量發展重大國家戰略的科技支撐不夠。水土保持科學試驗與新時期黃河保護治理的結合不夠緊密，對黃土高原水土保持高質量發展的響應程度不夠，在支撐科學治理水土流失、水土保持與鄉村振興融合、水土保持生態功能價值評價、土壤侵蝕模型研發、大數據挖掘分析等方面存在短板。

(2)原型觀測工作難以滿足新時期的科研需求。長期以來由于缺乏明晰的需求指向和穩定的供應市場，觀測工作總體處于較低水平徘徊與簡單重復狀態。存在觀測站網布設不夠完善、指標內容設置不科學、手段不夠先進、信息處理自動化程度不高等問題，難以很好地支撐當前水土流失機理規律和水土保持高質量發展重大問題研究的需求。

(3)數據資源的應用價值尚未充分有效發揮。“三站”積累數十年的數據開發利用不夠，缺乏系統的分析評價，與其他行業數據交會融合不足，雖已被納入國家數據平臺，但應用面較窄、下載量不高，數據優勢尚未轉化為資源優勢，其科研價值和社會價值尚未充分有效發揮。

(4)科研能力方面存在不少制約因素。“三站”非單純的科研性質單位，無固定的科研經費渠道，缺乏長期穩定的科研經費支撐，難以持續實施較大的、有影響力的科研項目；科研人才隊伍存在短板，科技領軍人才匱乏、高層次創新型人才緊缺；科研管理機制不靈活，基礎科研能力和科研支撐不夠。

4 高質量發展背景下黃土高原水土保持科學試驗發展對策

黃河流域生態保護和高質量發展重大國家戰略的深入實施，對新時期水土保持科學試驗工作提出了新的要求。在當前高質量發展背景下，“三站”水土保持科學試驗工作應堅守初心、堅定信心、守正創新，圍繞支撐黃河流域水土保持高質量發展的戰略要求，對標部署、響應需求、校調布局，堅持科技創新“四個面向”和水土保持科研“觀測、研究、示范、服務”的科學定位，聚焦水土保持基礎性研究、應用型研究和前沿性研究相關的重大和熱點問題，全面提升水土保持科研能力水平，擦亮水土保持科研牌子。

(1)推進黃土高原水土保持野外科學觀測研究站建設。充分凝聚發揮“1+3”資源優勢，在現有黃土高原水土保持野外科學觀測研究站的基礎上，認真梳理總結，對照國家級野外站的標準，鍛長板、補短板，持續推進野外站觀測試驗設施設備、人才隊伍和科研能力建設，爭創國家級野外科學觀測研究站，打造更高層次的科技創新平臺。推進野外站開放共享，進一步與國家重點實驗室、工程研究中心、野外科學觀測研究站等銜接，全面開放科研設施、科研儀器、試驗裝置、樣品樣地等科技資源，積極為國內外科研單位和科研人員提供研究平臺，為開展相關科技創新工作提供支撐和服務。

(2)對標高質量發展需求完善水土保持原型觀測體系。對標高質量發展需求，細化完善水土流失規律試驗觀測內容，充分發揮“三站”原型觀測這一最具潛力、最獨特的優勢和最寶貴的資源。以問題為導向，做好原型觀測頂層設計。增強科研敏銳性，跟蹤科研熱點，有針對性地調整野外試驗觀測的發展方向和布局，細化服務科研對象，完善站網體系。以水土流失機理研究為目的，調整觀測指標。以為黃河水沙變化研究提供支撐為導向，調整數據類型，根據水沙變化研究新的需求調整觀測布局，進一步優化觀測站點、要素、設備、手段等。推行精細化管理，制定技術規程或操作手冊，促進原型觀測更加規范化、現代化發展。

(3)促進黃土高原水土保持科學數據共享服務。加強國家冰川凍土沙漠科學數據中心(黃土高原水土保持中心)的建設運行，充實機構人員。規范數據平臺中水土保持專題建設內容，對內強化管理體系、技術體系、創新體系、推廣體系建設，對外強化架構體系、拓展體系、戰略體系建設，進一步建立健全數據采集、整編、管理、應用、共享等工作機制，強化水土保持科學數據資源的統一管理，提高數據的整體性、系統性和科學性。深化原始數據的后續研究，更精準滿足對科研和管理決策的支撐作用。推進數據的共享應用，堅持開放、共享，讓數據“走出去”“用起來”，充分發揮科技數據的資源價值和支撐效用。

(4)加強水土保持重點領域科學研究。對標黃河保護治理需求，積極開展黃土高原水土保持與黃河水沙關系、水土保持高質量發展指標體系、山水林田湖草沙系統治理內涵與技術體系、水土保持與鄉村振興融合、高標準淤地壩安全評價及“四預”、水土保持率、水土保持措施碳匯機理與價值實現機制、黃土高原水土保持林草格局優化與提質增效技術、水土保持監測技術、數據挖掘分析等方面的研究，積極參與黃河實驗室重大科研任務。加快智慧水土保持建設，深化水土流失規律機理研究，開展土壤侵蝕模型參數本地化研究，完善不同區域土壤侵蝕影響因子空間參數庫，建立完善黃土高原土壤侵蝕模型。

(5)進一步加強水土保持科研能力建設。針對性培養、引進高層次科研人才，充實科研一線和科技部門技術力量，形成年齡結構合理、專業搭配合理、學歷層次較高的科研隊伍。著力抓好學術帶頭人的培養，加強技術培訓，尤其是對年輕科技人員的培訓，著力提升科研觀測隊伍整體素質。進一步健全科研運行、保障、激勵機制，整合科研力量，建立重點科研團隊，將科研納入績效考核指標體系，夯實科研責任，強化對優秀科研人才和優秀科研成果的激勵，營造良好的科技創新氛圍。深化同科研院所、高等院校的科技交流合作，優勢互補，共同提升水土保持科學試驗水平。

5 結 語

新時代開啟了黃土高原水土保持高質量發展的新征程，高質量發展是全面貫徹新發展理念的發展，科技創新的引領作用將更加凸顯。黃土高原水土保持科學試驗工作應積極響應高質量發展的需求，聚焦黃河流域生態保護和高質量發展重大國家戰略水土保持重大科技問題，不斷守正創新，校調布局，為新時期黃土高原水土保持高質量發展提供有力科技支撐。