1999-2018年延安市各區縣退耕還林草實施效果分析

孫亞榮, 白應飛, 王亞娟, 景雪東, 趙 敏, 萬星星, 陳云明,2

(1.西北農林科技大學 水土保持研究所, 陜西 楊凌 712100; 2.中國科學院 水利部水土保持研究所, 陜西 楊凌 712100; 3.延安市退耕還林工程管理辦公室, 陜西 延安 716000;4.延安市林業局, 陜西 延安 716000; 5.延安市天然林資源保護工程管理辦公室, 陜西 延安 716000)

延安市地處黃土高原腹地，由于不合理的土地利用、毀林開荒等人類活動和惡劣氣候的雙重脅迫，使該區域植被遭到破壞，水土流失嚴重，生態環境脆弱，嚴重制約著當地社會的可持續發展。退耕還林草工程可根據區域自然條件，社會經濟需求，有目的地對生態系統各種資源進行改變，常作為優化環境，擴充森林資源，保水保土等重要手段被廣泛使用[1-3]。作為我國迄今為止政策性最強、涉及面最廣、投資性最大、群眾參與程度最高的一項重大宏偉項目[4]，對抑制和扭轉生態環境的惡化至關重要，在促進社會經濟發展，統籌人與自然和諧發展的科學道路與生態文明建設中意義重大。

自1999年以來，延安市在黨中央、國務院號召帶領下，率先在全國開展了大規模退耕還林草工作，2013年再次率先啟動新一輪退耕還林草工作，以其執著的“延安精神”，掀起了一場波瀾壯闊的“綠色革命”。截至2016年底，該區累計完成退耕還林草總面積7.143×105hm2，其中退耕還林面積4.378×105hm2，荒山造林面積2.601×105hm2，封山育林面積1.64萬 hm2[5]。經過20 年退耕還林草工程，植被恢復成效顯著，有效遏制了區域水土流失，入黃泥沙量銳減，生物多樣性增加，使延安市成功實現了由黃到綠的歷史性變化，為全國生態修復提供了“延安樣本”。在以往的研究中，有關該區退耕還林草工程在降低黃土高原土壤侵蝕、減少水土流失以及提高植被覆蓋等方面成果豐碩，如謝怡凡等[6]以延安市土地利用/植被蓋度數據為基礎，評估了當地2000—2018年生境質量的時空演變格局及其驅動因素，并表明該區生境質量整體增加，空間呈現南高北低；朱會利等[7]表明2000—2012年延安市退耕還林草的植被覆蓋度整體趨于上升趨勢；陳雅茹等[8]對延安市1995—2007年退耕還林草前后的水土保持功能價值進行評估，并發現單位面積植被的土壤保持功能表現為林地>疏林地>草地>耕地，同時水土保持量呈現由東北向西南增加的趨勢，且以輕度和中度侵蝕為主[9]。

目前為止，延安市退耕還林草工作成效卓越，研究成果的數量和質量逐年上升，但主要集中于對單一指標成果評價，針對區域退耕還林草植被恢復取得成果的綜合評價研究較少，尤其在植被的空間分布、生態經濟林種和類型等方面仍缺乏深入的系統性分析與評價。鑒于此，為進一步加強當地退耕還林草工程的科學性和合理性，本研究以延安市1999—2018年退耕還林草數據為基礎，揭示區域植被恢復概況，闡明該區退耕還林草工程中存在問題，提出適宜當地退耕還林草發展的方向，為區域退耕還林草工程的可持續發展提供科學依據和實踐指導。

1 研究區概況

延安市位于陜西省北部，黃土高原中部(35°21′—37°31′N，107°41′—110°31′E)，以丘陵溝壑區為主，地勢北高南低，全市總面積3.7萬km2，占全國土地面積的0.39%，人口228.26萬，是全國總人口的0.16%，表現為人口分布稀疏，礦產資源豐富，該區氣候夏季炎熱少雨，晝夜溫差大，降水量少，蒸發強烈，屬典型的大陸干旱半干旱氣候。自1999年實施退耕還林草工作后，截止2018年延安市退耕還林草面積達71.82萬hm2，其中共營造生態林67.60萬hm2，以刺槐(Robiniapseudoacacia)和沙棘(Hippophaerhamnoides)為主，退耕還林中生態經濟樹種主要有蘋果(Maluspumila)、棗(Ziziphusjujuba)、梨(Pyrusspp)、核桃(Juglansregia)和花椒(Zanthoxylumbungeanum)等15種，共涉及13個行政區。

2 數據來源

本研究所使用的延安市各區縣退耕還林草植被類型、林種分布和植被覆蓋度的動態數據來源于延安市退耕還林辦公室，并結合延安市的退耕還林草植被類型數據整理所得延安市各區縣喬灌草的空間分布特征，水土流失面積減少量和固土等水土保持效益數據來自延安市2018年第五屆六次《政府工作報告》和《2018年國民經濟和社會發展計劃執行情況與2019年國民經濟和社會發展計劃草案報告》。

3 結果與分析

3.1 延安市退耕還林草實施概況

3.1.1 退耕還林草面積及區域分布 截至2018年，延安市累計完成退耕還林草面積71.82萬hm2，在吳起縣和安塞區最高，分別占13.78萬hm2，9.49萬hm2，其中退耕還林草工程中主要以退耕還林為主，占總退耕還林草工程的61.49%，其次為荒山造林(36.22%)，封山育林面積最小(2.28%)(表1)，退耕還林與荒山造林面積分別是封山育林面積的26.93倍和15.87倍。延安市各區縣退耕還林面積中，吳旗縣退耕面積最高，達7.69萬hm2，占全市退耕還林的17.4%，其次為安塞區(5.65萬hm2)、志丹縣(5.51萬hm2)、寶塔區(4.68萬hm2)和延川縣(4.85萬hm2)，黃陵縣最少，為0.29萬hm2，僅占區域退耕還林的0.66%?；纳皆炝质鞘兄本种饕烁€林草工程，當地荒山造林面積0.38萬hm2，相當于延安市荒山造林面積的1/76，安塞區和志丹縣分別達3.66萬hm2，3.47萬hm2，累計占荒山育林總面積的27.4%。封山育林在退耕還林草工程中占比均較小，各區縣分別在0.08～0.21萬hm2間波動。

表1 延安市各縣退耕還林草工程分布特征

3.1.2 退耕還林草中植被覆蓋度的空間變化 植被覆蓋度指植被在地面的垂直投影面積占統計區總面積的百分比[10]，是評判區域生態環境的重要指標[11]。2000—2018年延安市平均植被覆蓋度隨時間整體呈上升趨勢，與延安市北部變化趨勢相近，全市退耕還林草平均植被蓋度由2000年的46.1%增加到2018年的78.4%，植被蓋度增加了32.3%，延安市北部平均植被蓋度從2000年的29.8%增加到2018年的70.6%，其中北部是延安市平均植被蓋度的0.90倍，平均上升了25.41個百分點，黃龍縣植被覆蓋度最高，達90.5%，其次為黃陵縣，為89.7%，吳起縣最低，僅為66.7%(圖1)。將延安市和延安市北部植被蓋度與統計年份進行線性擬合發現，當地植被蓋度隨時間變化均存在顯著正相關關系(p<0.01)，相關系數R2分別為0.87，0.85(圖2)?？傮w來看，延安市退耕還林草主要集中于延安市北部，這主要受政策的執行和落實情況以及地域小氣候變化影響。

圖1 2018年延安市各區縣植被覆蓋度 圖2 2000-2018年延安市植被覆蓋度

3.2 延安市各區縣退耕還林草中植被的分布特征

3.2.1 延安市各區縣喬灌草資源分布特征 在統計的延安市13個區縣退耕還林草中共營造喬木林、灌木林和草本植物47種，其中喬木林36種、灌木林9種、草本植物2種。表2為延安市退耕還林草工程中喬木林、灌木林和草本植被的配置，其中退耕還林草中喬灌草面積總體表現為喬木林(46.81萬hm2)>灌木林(25.01萬hm2)>草本植物(0.01萬hm2)，比例約4 680∶250∶1，喬木林是灌木林和草本面積的19倍和4 680倍。喬灌草分布表明，各區縣中喬木林在延川縣、寶塔區和延長縣較高，分別為7.09萬hm2，6.72萬hm2，5.00萬hm2，黃陵縣最少(0.78萬hm2)，灌木林在吳起縣(11.16萬hm2)、安塞區(4.77萬hm2)、志丹縣(4.13萬hm2)占比較大，草本植物均較少，僅有甘泉縣涉及，面積為0.01萬hm2。喬灌比例除安塞區和志丹縣在1∶1外，其余比例均存在差異，其中黃龍縣和延川縣喬灌差異最大，達87倍和64倍，使得延安市退耕還林草表現為林分結構簡單，空間利用率低，重喬輕灌草嚴重。

3.2.2 延安市各區縣中植被類型分布特征 統計發現，延安市退耕還林草主要代表喬灌種有刺槐、沙棘、側柏(Platycladusorientalis)、山杏(Armeniacasibirica)和蘋果，分別占退耕還林草總面積的47.93%，28.81%，4.71%，4.42%和2.96%，累計占88.83%(表3)。通過分析各區縣退耕還林草植被表明，各區縣退耕還林植被均以刺槐為主，在寶塔區(5.48萬hm2)、子長縣(5.2萬hm2)等北部地區較高，最大極差達5.27萬hm2，這主要是因刺槐在干旱地區具有較強的適應性，成活率高，在保持水土、抵抗侵蝕方面有一定優勢。其次退耕植被主要為灌木沙棘，經濟林主要以蘋果為主，在寶塔區(0.86萬hm2)、安塞區(0.30萬hm2)、延川縣(0.25萬hm2)和延長縣(0.20萬hm2)等地區占比均較大，山杏主要集中于子長縣(0.94萬hm2)、安塞區(0.62萬hm2)、延長縣(0.61萬hm2)和甘泉縣(0.41萬hm2)，不同植被類型在黃陵縣與黃龍縣中均涉及較少。

表2 延安市各區縣喬灌草分布特征

3.2.3 延安市各區縣中林種分布特征 表4生態林與經濟林面積統計結果表明，該區退耕還林草工程以生態林為主，占退耕還林草總面積的94.04%(67.54萬hm2)，而生態經濟林僅占5.96%(4.28萬hm2)，生態林與經濟林面積比達16∶1，且經濟樹種以山地蘋果、山杏和山桃等為主(表3)，均以零星種植為主。其中生態林中退耕還林面積是荒山造林和封山育林的1.5倍和24.5倍，經濟林在封山育林和荒山造林中均未涉及。以延安市各區縣為單元分析，退耕還林中生態林主要集中于吳起縣(7.69萬hm2)、子長縣(6.18萬hm2)、安塞區(5.31萬hm2)和志丹縣(5.03萬hm2)，經濟林分別在寶塔區(0.90萬hm2)、延長縣(0.70萬hm2)、延川縣(0.65萬hm2)、志丹縣(0.48萬hm2)和安塞區(0.34萬hm2)。通過對延安市各區縣的生態經濟林比(8∶2)進行對比分析，結果表明，吳起縣生態經濟林比例失衡最大，達14∶0，其次為安塞區，為27∶1，黃龍縣最小(8∶2)。

表3 延安市各區縣植被分布特征 萬hm2

表4 延安市各區縣生態林與經濟林分布特征

3.3 延安市退耕還林草中植被的水土保持效益分析

根據延安市2018年第五屆六次《政府工作報告》和《2018年國民經濟和社會發展計劃執行情況與2019年國民經濟和社會發展計劃草案報告》記載，延安市年入黃河泥沙由治理前2.58億t(1999年)降為0.31億t(2018年)，降幅達87.98%，每年退耕還林草涵養水源6.0億m3，固土達1 044.1萬t，水土流失面積減少了6 716.2 km2。在延安市實施退耕還林草工程植被恢復后，每年吸收污染物7.9萬t，滯塵879萬t，吸滯TSP 703萬t；揚沙天氣由退耕前的27.2次/年減少為2.7次/年，城區空氣優良天數達到315 d。目前，省級以上自然保護區達到7個，其中國家自然保護區2個，13個縣區均被列為全國生態環境建設示范縣。區域水土流失現狀明顯好轉，新增水土流失治理面積1 000 km2，新增水土流失地區封育保護面積142.3 km2。

4 結論與建議

4.1 結 論

(1) 2000—2018年延安市植被覆蓋度隨時間變化表現為顯著正相關關系(p<0.01)，增加32.3個百分點，決定系數R2為0.87。各區縣植被覆蓋度中黃龍縣(90.5%)和黃陵縣較高(89.7%)，而吳起縣則較低(66.7%)。

(2) 延安市退耕還林草植被主要以喬木刺槐和灌木沙棘為主，占退耕還林草面積的76.74%，草本植物僅在甘泉縣涉及，其中喬木林累計營造46.81萬hm2，灌木林25.01萬hm2和草本植物0.01萬hm2。而喬灌草比在黃龍縣差異最大(87∶0∶0)，其次是延川縣(64∶0∶0)，而甘泉縣中喬灌草比差異最小(261∶41∶1)。

(3) 到2018年為止，延安市累計實施退耕還林草面積71.82萬hm2，主要集中于延安市北部(吳起縣、安塞區、志丹縣、子長縣、延川縣、寶塔區和延長縣)，分別占延安市退耕還林草總面積的19.18%，13.21%，12.59%，10.75%，10.03%，9.91%和8.35%。退耕還林草以生態林為主，面積達67.54萬hm2，而經濟林僅占退耕還林草面積的4.28萬hm2。

4.2 建 議

退耕還林草工程是我國實施西部大開發項目的重要政策之一，1999年國務院提出了退耕還林草工程，2002年國務院根據《退耕還林條例》將退耕還林草工程分為：退耕還林、封山綠化、以糧代賑和個體承包四部分，并在延安市率先開展了退耕還林草試驗點。從整體上看，延安市退耕還林草取得了顯著成效，但仍存在一些問題，本研究針對延安市退耕還林草工程實施成效，剖析以下存在問題(植被覆蓋度高，喬灌草空間分布不均，生態林與生態經濟林的科學配置)，并對延安市新一輪退耕還林草工程提出以下建議：

(1) 明確延安市各區縣退耕還林草植被覆蓋度最優閾值。植被覆蓋度是表征森林生態系統中喬木林和灌草間相互關系的一個重要指標，可從側面反映森林生態系統結構，如高蓋度的植被導致區域蒸騰耗水增加，使得土壤水分對植被供需不足，特別是典型水資源稀缺的黃土高原地區，供水的不平衡致使土壤干燥化，延安市出現許多“小老頭”樹就是一個范例[12]。因此，在森林生態系統中喬木林覆蓋度應存在一個閾值，使得植被蓋度處于閾值兩側時生態系統表現截然不同的變化特征[13]。如果忽視植被的閾值效應，就可能導致森林生態系統結構的不合理，最終影響森林生態系統功能。如張軍澤等[14]表明，在植被恢復中喬木層閾值為42.85%，當蓋度超過該值后，林下灌草覆蓋度開始下降；索立柱[15]以安塞區為研究對象，分析不同喬灌林地的最優植被蓋度，并提出當植被蓋度降低25%～50%時，可有效減少土壤干燥化。因此，確定該市各區縣的植被閾值對區域今后退耕還林草意義重大。在高蓋度的區縣可通過撫育間伐以喬木林為主的高密度人工林，有效降低植被蓋度，而對低蓋度的地區，可靈活選擇植被，提高植被蓋度，發揮退耕還林草的最大效益。最后，只有靈活把握選種育苗、適地栽種、撫育間伐、防治病蟲害等環節的配合與管控，才能實現植被的快速發展。然而，對延安市各區縣的植被閾值鮮有研究，可作為今后的研究方向。

(2) 科學配置生態系統中喬灌草空間分布。喬灌草植被的空間配置作為植被建設的核心，其目的不僅能解決喬木林、灌木林和草本植物的空間配置及比例問題，也關系到喬灌草的物種選擇和生態及生態經濟價值，對維持和提高森林生態系統物種多樣性至關重要[16-17]。辛云玲等[18]以延安市為例，分析水土保持林樹種的空間林分結構特征，結果表明延安市林層結構簡單，成層性不強，更新困難，而在林分水平結構上延安市植被主要表現為植被單一、林齡較高且相近[19]；郭彪等[20]以喬木小葉楊、灌木沙棘和撂荒地為研究對象，分析其土壤水分變化特征，并表明在植被的恢復重建過程中，需調整土地利用結構，改善喬灌草比例，實現多樣化植被恢復，合理分配種群密度，構建相對平衡的植被群落，減少個體與群落間矛盾[21]。因此，在新一輪退耕還林草中要特別重視喬灌草的合理搭配，在遵循造林基本原則(宜林則林、宜草則草、宜荒則荒)的基礎上，根據區域自然植被的地帶性分布和局部小氣候，充分考慮林草比例和物種選擇，既實現喬灌草空間合理分配，又達到土地資源合理利用的目的。如近年來品質優良的苜蓿在多數地區成為首推草種，但對于地處干旱半干旱的黃土丘陵區，在草本植物的推廣過程中重點關注草種的抗旱節水。

(3) 協調生態林與生態經濟林比例。經濟林是除生產木材以外的果品、藥材、飲料和工業原料等為主要目的的經濟林種，也是森林生態系統的主要組成部分[22]，其不但能有效增加人民收益，而且在促進社會發展和蓄水保土等方面作用顯著，同時兼備生態林、保障民生和改善當地生活水平的功能。科學規范經營經濟林亦可起到保水保土效果[23]。根據最新退耕還林條例，生態林與經濟林比應維持在8∶2，即經濟林比重應不低于退耕還林草面積的20%，所以生態林與經濟林比成為延安市退耕還林草的重要存在問題。因此，在今后工作中，我們應堅持以生態林為主，根據區域氣候、地形等特點發展特種生態經濟林，特別是果業和草地畜牧業，如近年來新興的洛川蘋果、安塞蘋果等。然而在發展生態經濟林過程中，不僅要提高生態經濟林數量，還要重視其質量，以提高農民積極性，保證就業增收。同時，堅持“生態建設產業化，產業建設生態化”的基本理念，結合當地實際情況，因地制宜選擇林種，為區域經濟發展打下堅實基礎，實現既能綠水青山，又能金山銀山的奮斗目標，滿足社會對林業多樣化發展的需求[24]。

致謝：退耕還林草作為國民經濟的重要組成部分，不僅有較好的經濟效益，也對生態環境產生巨大影響。目前，延安市退耕還林草工程成果顯著，同時也存在一些問題，而這些問題的解決離不開政府和人民的共同努力。最后，作者在此非常感謝陜西省延安市退耕還林辦公室提供的有關退耕還林草工程數據及相關建議和信息協助。