黃河流域生態系統變化評估與保護修復策略研究

牟雪潔，張簫，王夏暉，王金南，饒勝，黃金，柴慧霞

（生態環境部環境規劃院黃河生態文明研究中心，北京 100012）

一、前言

黃河流域是我國北方重要的生態屏障，是連接青藏高原、黃土高原、華北平原的主要生態廊道，生態地位極其重要。但是，由于流域中、上游大部分區域地處我國干旱、半干旱地區，生態系統敏感脆弱，在長期大規模、高強度人類活動的干擾下，流域生態系統呈現整體性、系統性退化，如上游地區天然草地與濕地功能下降、中游地區水土流失嚴重、下游灘區歷史遺留問題多、河口三角洲濕地萎縮嚴重等 [1]，黃河流域生態保護修復與治理的任務較為艱巨。

我國已在黃河流域開展了大量關于生態保護與修復的相關研究，主要聚焦于具有重要生態功能的區域，如黃河源區 [2]、三江源 [3,4]、祁連山[5]、甘南黃河 [6]、若爾蓋草原濕地 [7,8]、黃土高原 [9~11]、黃河河口三角洲濕地 [12]等，對流域和局部地區生態保護修復工作發揮了重要的指導作用。然而，針對全流域開展整體性保護修復策略的研究相對較少，已有的全流域水生態保護修復總體框架研究 [13]、流域生態分區及生態保護目標識別 [14]等，由于研究較早且主要關注于水生態保護領域，已不能滿足新時期黃河流域生態系統整體性、系統性保護修復的工作需求。

當前，在黃河流域生態保護和高質量發展上升為國家戰略的政策背景下，需要從全流域生態系統整體性和系統性角度出發，研究提出未來加強生態保護修復的總體戰略，對保障黃河長治久安、促進流域高質量發展具有重要的戰略意義。為此，本文在深入開展全流域生態系統現狀及變化評估，識別突出生態問題與不足的基礎上，按照“山水林田湖草”生命共同體的理念，從系統評估生態工程實施成效、因地制宜推進生態保護修復、創新建立生態產品價值實現機制等3個方面，提出未來加強黃河流域生態保護修復的總體策略，以期為國家推進黃河流域生態保護和高質量發展提供決策參考。

二、黃河流域生態系統現狀及變化

（一）黃河流域生態系統結構及變化

2000—2020年，黃河流域生態系統類型結構總體穩定（見表1），主要以草地、農田、森林等類型為主 [15]。其中，2020年的草地、農田面積分別為3.85×105km2、1.99×105km2， 占 比 分 別 為 48.4%、25.1%；森林生態系統面積為 1.07×105km2，占比為13.5%；其他生態系統類型的面積占比相對較小。從空間分布上看，草地廣泛分布于黃河流域的上、中游地區；農田主要分布于黃河流域北部“幾”字周邊的寧蒙灌區以及中下游南部的陜西、山西、河南、山東等地；森林主要分布于黃河流域的中南部和西部；城鎮則主要以各省中心城市為核心，呈簇狀和點狀零星分布；荒漠主要分布于黃河流域中北部的內蒙古自治區、寧夏回族自治區等，青海也有少量分布。

表1 2000年和2020年黃河流域生態系統各類型的面積及其變化情況

2000—2020年，黃河流域的部分生態系統類型變化明顯（見表1）。具體來看，黃河流域的城鎮顯著擴張，面積增加了11 041 km2，變化率達64.5%，主要來自對農田（57.5%）、草地（28.7%）的凈占用；森林、草地、濕地類型的面積分別增加 3760 km2、4733 km2、1978 km2， 變 化 率 分 別為3.6%、1.2%、9.4%，其中濕地主要來自草地的凈轉入；農田、荒漠、裸地類型的面積分別減少了 12 606 km2、8348 km2、 558 km2，變化率分別為-6.0%、-17.5%、-4.1%，其中荒漠類型面積的減少主要來自向草地、裸地的凈轉出。上述結果表明，近20年來黃河流域的城鎮擴張占用了一定的農業空間、生態空間，同時天然林保護、三北防護林建設、退耕還林還草等工程建設也促進了局部地區森林、草地、濕地等生態系統恢復以及荒漠化趨勢減緩。

從黃河上、中、下游地區分區來看，2000—2020年流域生態系統類型變化情況為：中游地區城鎮擴張最為顯著，變化率為76.2%；上游和中游地區森林面積增加相對明顯，上游、下游地區濕地面積增加明顯，尤以下游地區濕地面積的增加最為顯著，變化率為24.0%；上游和下游地區荒漠面積減少較為顯著，變化率分別為-35.9%、-80.3%。

（二）黃河流域生態質量現狀及變化情況

根據黃河流域植被覆蓋度數據 [16]，對流域生態質量情況分析后發現（見表2）：2000—2019年，流域生態質量總體呈明顯改善趨勢，植被覆蓋度明顯增加。其中，植被覆蓋度低、較低、中等區域的面積比例分別下降了5.7%、13.5%、2.8%，植被覆蓋度較高、高區域的面積比例分別提升了0.7%、21.3%。近20年來，黃河全流域植被改善區域占流域總面積的89.5%，其中顯著改善（＞20%）的區域占比約為24.6%（見表3）；從空間上看，顯著改善區域主要位于中游黃土高原丘陵溝壑區。但局部地區仍存在植被退化情況，占流域總面積的10.5%，從空間上看，退化區域主要位于流域西部、北部、東南部地區，尤其是中下游城市化較集中的區域植被退化問題顯著。

表2 2000年和2019年黃河流域植被覆蓋度的分級特征

表3 2000年和2019年黃河流域植被覆蓋變化特征

進一步分析黃河上、中、下游不同區域的生態系統質量變化，結果表明：中游地區植被顯著改善的區域相對較大，約占中游地區的32.1%；其次是上游地區，占比約為17.6%。下游地區植被退化面積相對較大，其中明顯退化和顯著退化的區域合計占比約為9.8%。

三、黃河流域生態系統存在的主要問題

我國歷來高度重視黃河流域生態保護工作，近年來通過實施水土保持、三江源生態保護與建設、三北防護林建設、天然林資源保護、退耕還林還草、退牧還草、京津風沙源治理等一系列重大工程，流域水土保持、防風固沙等生態功能明顯提升。但由于流域生態本底敏感脆弱，加上人類活動的持續干擾，目前黃河流域生態問題仍較為突出。

（一）流域生態脆弱且整體性、系統性退化問題突出

黃河流域約有65.6%的區域為干旱、半干旱地區，約有3/4以上的區域屬于中度以上脆弱區，高于全國的平均水平。相比長江和珠江，黃河水沙通量對氣候變化和人類活動的響應更為敏感，脆弱性也更高 [17]。同時，黃河流域上、中、下游地區的生態問題差異明顯。

1.上游地區草原濕地生態系統退化，水源涵養功能下降

上游地區尤其是黃河河源區是維系流域生態健康的根本 [18]，水源涵養功能極其重要。但受人類活動影響，黃河上游尤其是河源區的天然草地、濕地退化問題突出。2017年，黃河上游地區的青海省、甘肅省、四川省、寧夏回族自治區、內蒙古自治區的天然草原平均超載率均在10%以上，天然草地退化率為60%~90% [1]。此外，黃河河源區降水量偏少、冰川退縮、部分湖泊濕地萎縮、河川徑流減少，甚至出現斷流現象 [18]；過度放牧等引起草場退化、荒漠化面積不斷增加，致使黃河源區的高覆蓋高寒草原、高覆蓋高寒草甸以及中覆蓋高寒草原的面積大幅減少 [19]。再加上三江源地區仍有約64.5%的退化草地尚未恢復，草地退化局面未根本扭轉 [3,4]。甘南黃河重要水源補給生態功能區有80%的天然草原出現不同程度退化，草地鼠害嚴重，黑土灘、沙化面積不斷增加，水土流失加劇、湖泊沼澤萎縮嚴重 [6]。受人為疏干改造、過度放牧影響，若爾蓋草原濕地面積大幅度減少，草原退化、沙化加劇 [7,8]。

鄂爾多斯高原及其周邊地區是我國重要的風沙活動區，近年來國家對庫布齊沙漠、毛烏素沙地的治理取得了一定成效 [20,21]，但局部區域沙化和荒漠化趨勢尚未根本遏制，未治理的區域仍占較大比例 [22]，人口密度較大的區域荒漠化趨勢極易出現反復現象；烏蘭布和地區沙地呈擴張趨勢 [23]，黃河流經的騰格里沙漠東部、賀蘭山西麓地區也呈明顯擴張態勢 [24]；河套平原區土地鹽堿化、湖泊沼澤化、水質惡化問題突出 [25]。

2.中游地區生態系統脆弱，水土流失依然嚴重

中游地區尤其是黃土高原地區的水土保持功能極其重要，直接關系到中下游地區的防洪安全與生態安全。我國在黃土高原先后實施了梯田和淤地壩建設、小流域綜合治理、三北防護林建設、退耕還林（草）、坡耕地整治和治溝造地等一系列水土保持工程措施，水土流失范圍逐漸縮小、程度減輕，入黃泥沙量顯著下降 [26]，取得了顯著的生態效益 [9,10]。但由于區域敏感脆弱的生態本底加上人類活動的影響，目前區域水土流失問題依然嚴重，黃土高原大部分地區土壤侵蝕模數高于1000 t/(km2·a)，其中丘陵溝壑區土壤侵蝕十分劇烈，土壤侵蝕模數高于 5000 t/(km2·a) [9]。2020 年，盡管黃土高原范圍內的水土流失面積較2011年減少了11.4%，但仍有2.08×105km2亟待治理，其中約40.2%為中度以上水土流失區，且多為粗沙區；黃河多沙粗沙水土保持重點防治區內的水土流失面積為1.08×105km2，其中約46.4%為中度以上水土流失區，治理任務極其繁重 [27]（見表4）。

表4 2011年和2020年黃土高原及黃河多沙粗沙重點防治區水土流失面積變化

當前，部分水土流失治理工程措施的后期經營維護不足，部分梯田、淤地壩缺乏維修和管護，經濟林普遍低效粗放經營，部分人工林林分結構單一、生態穩定性與服務功能低 [9]，且黃土高原當前人工植被恢復已接近區域水分承載力上限 [28]。總體來看，中游地區的水土流失治理問題仍然較為突出，以減緩水土流失和增加耕地面積為主的單一目標導向，與新時期國家生態文明建設、鄉村振興戰略等目標要求存在較大差距 [9,26]。

3.下游灘區問題復雜，河口三角洲濕地萎縮

黃河下游灘區既是行洪、滯洪和沉沙的重要區域，也是灘區人民生產生活的重要場所，受制于特殊的自然地理條件和安全建設進度，長期以來灘區經濟發展相對落后，防洪、生態保護治理與灘區居民生產生活之間的矛盾日益突出 [29]。

黃河三角洲生態地位極為重要，是東北亞內陸和環西太平洋鳥類中轉、繁殖和越冬的核心棲息水生境。但受上游來水來沙量減少和人為干擾影響，長期以來三角洲尤其是河口濕地不斷萎縮退化 [12,30]，生物多樣性下降，珍稀瀕危鳥類棲息生境受到嚴重威脅，土地鹽堿化問題也十分嚴重 [12]。盡管2002年以來進行了調水調沙、生態補水等措施，黃河三角洲自然保護區蘆葦沼澤濕地恢復較好 [30,31]，但區域生態逆向演替趨勢尚未根本扭轉，自然濕地面積總體上與20世紀90年代水平仍有較大差距。

（二）現有生態保護修復工作仍存在瓶頸制約

1.生態保護修復缺乏整體性、系統性

受體制和機制制約，黃河流域上下游、左右岸分屬于不同行政區域管轄，過去較長時期，流域內重點生態功能區、自然保護區、森林公園、濕地公園等重要生態功能區域，森林、草地、濕地、河湖等重要生態系統的保護修復分屬于不同管理部門，呈現“條塊分割”“九龍治水”的碎片化特征 [32]。例如，我國在黃河流域實施了一系列重大生態工程，但大多是針對森林、草地、濕地、荒漠等單一生態要素，分別由林業草原、水利、農業等主管部門各自規劃實施，且多側重于提高流域水土保持、防風固沙等功能，對流域生態系統質量與功能整體提升考慮不足，生態保護修復總體也呈現分散化、破碎化與低效化，生態系統“局部好轉、整體退化”的趨勢尚未根本扭轉。

2.生態保護修復的投入力度不足，生態價值難以實現

根據《中國林業和草原統計年鑒2020》[33]，2020年沿黃9省（區）森林、草原、濕地生態保護修復治理支出約為656.3億元，而2020年沿黃9省（區）森林、草原、濕地生態破壞損失約為3210億元 [34]，生態破壞的歷史欠賬多，生態保護修復支出仍遠低于生態破壞損失。流域范圍內仍有50%以上的生態功能極重要、重要區和50%以上的生態極敏感、敏感區尚未納入國家重點生態功能區財政轉移支付范圍。此外，現有生態工程資金來源較為單一，仍以國家投入為主，缺乏長期穩定的投入機制和投資渠道 [11]。同時，黃河上、中、下游不同區域間的經濟社會發展與生態保護不平衡、不協調的問題十分突出。2020年，上中游7省（區）作為全流域的生態功能重要區與生態敏感脆弱區，自然生態系統產品與服務價值占流域9省（區）的近80%；但地區生產總值僅占9省（區）的50%以下 [34]。不僅綠水青山的生態價值未能得到有效轉化，因保護綠水青山所產生的大量生態效益也未得到有效補償，“生態致貧”問題突出。在此困境下，局部地區粗放的發展方式仍在延續，“貧困-生態退化”的惡性循環不斷加劇，未來將面臨保護修復、鄉村振興等多重發展壓力。

3.生態工程實施成效不穩，缺乏系統性評估

當前，已有研究通過對黃河流域的生態工程實施成效進行評價，如三江源生態保護與建設 [3,4]、水土保持 [10,11]、三北防護林 [35]、天然林資源保護 [36]、退耕還林 [37,38]、退牧還草 [39]、京津風沙源治理 [40]等，林業部門制定發布部分工程評估的國家標準 [41~43]并發布工程效益評價國家報告 [44,45]等，均得出的流域生態系統退化趨勢為初步遏制、但局部生態退化態勢尚未根本扭轉的結論，生態工程實施成效仍不穩固。但已有研究多關注單項生態工程的實施成效，評價指標局限于原有工程的預期目標，如封育造林面積、水土流失治理面積或壩系工程數量等；僅有少量研究關注生態系統服務功能類指標 [3,39,40]，總體來看，缺少對全流域各類生態工程實施成效的系統性、綜合性評估 [3]，在國家層面也缺少統一的生態工程實施成效評估標準規范。

四、黃河流域生態保護修復總體策略

針對以上問題，未來黃河流域生態保護修復工作應在系統評估重大生態工程實施成效基礎上，聚焦重點區域和突出問題，因地制宜、統籌推進新一輪的流域生態保護修復工程，并通過創新流域生態產品價值實現機制，建立全流域生態保護修復長效機制，有效推進黃河流域的生態保護與高質量發展。

（一）系統評估生態工程實施成效

國家有關部門應研究建立生態保護修復綜合決策機制，制定生態工程實施成效評估辦法與標準體系，系統評估已有生態工程的實施成效，作為國家層面調整優化未來流域生態保護修復工程的科學依據。

一是建立生態保護修復綜合決策機制。建議由財政部牽頭，會同自然資源部、生態環境部、農業農村部、水利部、國家林業和草原局等有關部門，建立生態保護修復綜合決策機制，以省（自治區）為單位，對天然林資源保護、退耕還林、三北防護林建設、退牧還草、草原保護建設利用、全國濕地保護工程、三江源自然保護區生態保護和建設、重要生態功能保護區建設等重大工程以及“山水林田湖草”生態保護修復工程試點的實施成效進行系統評估，重點評估各類工程實施的生態效益，總結突出問題和制約因素。

二是建立生態工程實施成效評估辦法與標準體系。建議依托生態保護修復綜合決策機制，研究提出生態工程實施成效評估辦法與標準體系，重點建立以生態系統面積、質量、功能為主要框架的成效評估指標體系和技術標準。

（二）因地制宜推進生態保護修復

1.優先加強上游地區生態保護修復，恢復提升水源涵養功能

上游地區具有重要的水源涵養功能，對整個流域的水資源供給意義重大，是維持全流域生態系統健康的根本保障。因此，必須優先推進上游地區的保護修復，恢復提升水源涵養功能。

一是堅持自然恢復為主、人工修復為輔，以黃河源區、三江源、祁連山、若爾蓋草原濕地、甘南黃河生態補給區等重要生態功能區域為重點，加強退化草原生態保護修復。加強封禁保育力度，全面落實禁牧、休牧、輪牧和草蓄平衡制度，降低草原載畜量，恢復草地生態功能。加強退化草原鼠害、蟲害及毒害草的生物防治，采取人工草地改建、半人工草地補播、封禁保育等多種措施相結合，推進黑土灘治理。完善和提高草原生態保護補償標準，引導牧民參與草原生態管護，在生態功能極重要、極脆弱區實施生態移民與搬遷。

二是加強鄂爾多斯高原區風沙荒漠治理。總結庫布齊沙漠、毛烏素沙地荒漠化治理成功經驗和典型模式，有序推進荒漠化治理、三北防護林建設、退耕還林等重點工程，采取生物固沙與工程固沙相結合的方式，有效遏制烏蘭布和沙漠、騰格里沙漠擴張，不斷鞏固和提升荒漠化治理成效，減少泥沙流入黃河。積極探索和推廣沙地治理與資源化利用、綠色產業發展等新模式，促進沙區生態治理與經濟協同發展。

三是實施河套灌區修復治理。加強城鎮生活及農業面源污染治理，嚴格控制化肥農藥施用，降低排干污染物。開展排干溝治理、人工濕地、生態補水等工程措施，優化河套灌區給排水網絡和調水供水模式，減少水資源浪費。繼續推進烏梁素海、沙湖等湖泊水生態修復，在加大外源調水力度的同時，結合生物措施、工程措施，重點做好灌區退水控污和湖體內源減污，恢復湖體生物多樣性和湖泊健康。

2.因地制宜推進中下游地區生態保護修復，維持生態系統穩定性

中下游地區是黃河流域人類活動強度相對較高的區域，同時肩負著提供優質生態產品與保障人居生態環境安全的重任。因此，應聚焦突出問題、分區分類實施生態保護修復，切實改善生態環境狀況、保障人居生態環境安全。

一是重點加強中游黃土高原地區水土流失治理。進一步加大封山禁牧和封育保護力度，做好水土流失預防保護。因地制宜開展梁、塬、坡、溝、川的綜合治理，繼續推進坡耕地綜合整治、黃土高原塬面保護、病險淤地壩除險加固、貧困地區小流域綜合治理等國家水土保持重點工程，重點加強多沙粗沙區水土流失綜合防治。加強森林資源管護，實施低質低效林改造，提升森林生態系統水土保持功能；遵循地帶性規律和區域水資源承載力條件，科學設定未來退耕還林等植被恢復工程的規模和布局，平衡區域水源涵養與水資源供給功能。積極探索創新水土流失治理與鄉村振興融合發展模式，促進區域生態與經濟協調發展。

二是有序推進下游灘區生態治理。科學研究、合理劃定灘區功能分區，實施灘區分區治理，積極探索和實施灘內移民、集中居住、集約種植、政策補償的灘區治理方案，實現人水分離。將灘區保護利用納入各省國土空間規劃，規范國土空間開發與保護布局。

三是實施黃河三角洲濕地生態系統保護修復。根據河口生態需水情況，科學制定生態水量調度方案，落實河口生態流量（水量）指標與過程管理，穩定河口流路。開展河口濕地演變趨勢評估，科學分析上游來沙量降低造成的生態影響，提出有效應對措施。推進退耕還濕、退養還灘，加強河岸帶和灘涂岸線生態保護與修復，防控外來有害入侵物種，有效恢復河口三角洲濕地生態系統功能。

（三）創新建立生態產品價值實現機制

一是進一步加大國家對重點生態功能區的財政轉移支付范圍和力度。建議擴大原有的黃土高原丘陵溝壑水土保持重點生態功能區范圍，優先將鄂爾多斯高原、賀蘭山-陰山山脈、陰山北部草原、魯中山區等具有重要生態功能且經濟欠發達地區納入財政轉移支付范圍。在充分考慮不同區域自然本底條件的基礎上，研究提高黃河源區等區域具有重要生態功能的草地、濕地面積的評價系數，進一步優化國家重點生態功能區財政轉移支付分配測算方式。

二是建立流域上下游橫向生態保護補償機制。在深入總結寧夏等地流域上下游橫向生態保護補償機制試點經驗基礎上，探索研究基于水量水質的跨省（區）流域上下游橫向生態補償方案，探索建立資金補償、對口協作、產業轉移、人才培訓等多元化補償方式；開展黃河流域水權交易制度試點，建立全流域水權交易平臺；研究通過中央財政購買水權的方式，保障流域生態用水的政策可行性。以縱橫交錯的多元化生態產品價值實現機制，促進黃河源區生態產品價值的實現。

三是完善自然資源有償使用交易制度。針對流域自然資源本底特征和突出生態問題，建議優先建立完善黃河流域水資源有償使用制度，合理調整水資源費征收標準，適度調整水資源緊缺和超額用水地區的水資源費征收標準。建立國有森林資源、國有草原資源有償使用制度，規范國有森林、草地資源流轉，通過租賃、特許經營等方式積極發展林下經濟、特色旅游等生態產業。

五、結語

本文通過系統評估黃河流域生態系統總體變化情況發現，近20年來流域生態系統結構總體穩定、生態質量整體改善，但流域上、中、下游仍面臨不同生態問題和工作瓶頸制約。因此，建議未來仍需通過系統評估生態工程實施成效、因地制宜推進生態保護修復、創新建立生態產品價值實現機制等方面持續加強黃河流域生態保護修復工作，有效保障區域生態安全。

本研究是基于黃河流域生態系統宏觀狀況評估以及區域問題診斷識別，提出全流域生態保護修復綜合策略，可為黃河流域生態保護和高質量發展提供支撐。考慮到流域生態系統的敏感脆弱性及上、中、下游的顯著差異性，在未來的研究中，如何確定人為活動干擾下的生態系統關鍵閾值，以便做好早期生態安全預警；以及如何針對流域典型受損退化區域選取適宜的生態修復技術等，都是下一步需要研究的重點方向。