新時期延安市林草植被建設若干問題研究

山 侖，徐炳成

(1.西北農林科技大學 黃土高原土壤侵蝕與旱地農業國家重點實驗室，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）

退耕還林(草)是我國生態文明建設史上的標志性工程。然而,隨著退耕還林(草)的持續深入實施,在取得顯著成效的同時也逐漸顯現一些新問題,如退耕地植被的結構不夠合理、大范圍植被建設的水資源承載力下降、退耕還林(草)生態建設可否持續等,因此有必要就該工程實施以來取得的成效及面臨的新問題進行科學評估和系統梳理[1-2］。

延安市地處黃河中游、位于黃土高原腹地,其地形地貌、氣候、植被特征以及農業生產方式等在黃土高原地區均具有典型性和代表性。延安市作為國家制定退耕還林(草)政策的發源地,被譽為“全國退耕還林第一市”,自1999年開始實施退耕還林(草)以來,生態建設取得了顯著成效,成為黃土高原乃至全國連片增綠幅度最大的地區,為全國提供了生態修復的“延安樣本”。本文基于中國工程院農業學部咨詢研究項目“黃土高原典型地區退耕還林(草)成效、問題及對策”對延安市的實地調研資料和1990—2020年典型年份遙感影像解譯資料,對延安市實施退耕還林(草)及林草植被建設取得的成效和面臨的問題進行綜合評估分析,并根據延安市的區位特點有針對性地提出林草植被建設的建議和對策,以期為新時期延安市乃至黃土高原地區的生態建設和高質量發展提供依據與參考。

1 延安市實施退耕還林（草）取得的成效

1.1 生態質量明顯提高

延安市轄2個區(寶塔區和安塞區,其中寶塔區為延安市城區、安塞區由原安塞縣于2016年撤縣設區)、10個縣(延長縣、延川縣、志丹縣、吳起縣、甘泉縣、富縣、洛川縣、宜川縣、黃龍縣、黃陵縣)和1個縣級市(子長市,由原子長縣于2019年撤縣設市,陜西省直轄、延安市代管),總面積37037 km2；地形地貌以梁峁、溝壑為主,為典型的黃土丘陵溝壑區；氣候屬半濕潤半干旱大陸性季風氣候區,其中寶塔區以南為半濕潤區、寶塔區以北為半干旱區；按照植被類型分帶,延安市處于森林帶向草原帶的過渡區。

自1999年開始實施退耕還林(草)以來,延安市生態改善的面積為31761.80 km2,占總面積的86%。遙感影像解譯表明,延安市植被覆蓋度由2000年的47.98%提高到2020年的72.57%,森林(含果園)覆蓋率由2000年的32.85%提高到2020年的59.75%。

1990—2020年延安市的歸一化植被指數(NDVI)呈先降后升趨勢(見圖1)。1990—2000年NDVI呈下降趨勢,10 a間下降了0.04,這與該時期耕地面積增加、林草面積下降有關；2000—2020年NDVI呈上升趨勢,由0.50上升到0.68。

圖1 延安市典型年份NDVI空間分布

1990—2020年全市水土流失總面積減少6716.2 km2,中度及以上土壤侵蝕面積占比下降23.87%(2020年輕度以下土壤侵蝕面積占比為63.57%),土壤侵蝕模數由9000 t/(km2·a)降至1077 t/(km2·a),生態較為脆弱的北部縣(市、區)土壤侵蝕等級由以強烈侵蝕為主轉變為以輕度侵蝕為主。

延安市所處的延河流域(面積為7725 km2)多年平均輸沙模數由退耕前的15058 t/(km2·a)降至退耕后的2988 t/(km2·a),降幅達80.2%；多年平均徑流量由2000年前超過2.0億m3降為2000年以后的約1.5億m3；多年平均輸沙量由2000年前高于0.3億t降為2000—2010年的0.17億t和2010—2020年的0.05億t。

1.2 土地利用結構迅速優化調整

1990—2020年延安市土地利用類型以農(耕)地、林地、草地為主,典型年份這3種主要土地利用類型占總面積的比例見表1。由表1可知,實施退耕還林(草)后土地利用結構得到迅速優化調整,1990年和2000年3種主要地類的面積比例接近1∶1∶1,即林草地面積之和約為農地的2倍,而2010年和2020年林草地面積之和約為農地的11倍。

表1 典型年份主要地類面積占比 %

據延安市統計局提供的統計資料分析,延安市人均耕地面積2000年以前超過0.13 hm2(2畝),2018年約為0.11 hm2(1.67畝)、2020年約為0.10 hm2(1.5畝)。

1.3 促進了農業產業結構調整，助推了農民脫貧致富

延安市農業人口占比在實施退耕還林(草)前的1998年為78.6%,到2019年降至65.0%；以種植業為主的第一產業產值占比1998年為45.5%,到2017年降至9.2%(其中林果、棚栽、草畜等產業對農民收入的貢獻比例達48%)。1994—2018年,全市果園面積由13.1萬hm2增加到23.7萬hm2,增幅達80.9%；干果總產量為11.6萬t,年均產量約為4600 t。

2000—2020年延安市年均糧食產量71.95萬t(其中:2000—2009年年均69.29萬t,2010—2020年年均74.37萬t),與1990—1999年年均72.77萬t相當,說明退耕還林(草)未對糧食總產量產生明顯影響。由于人口穩定增長,因此2000年以來年均糧食自給率在90 %以下。

1999年全市農民人均純收入約為1381元,2020年全市農民人均可支配收入12845元。實施退耕還林(草)以來,農村勞動力向二、三產業和城鎮大量轉移(到2020年延安市城鎮化率達64.07%),其中從事二、三產業的轉移勞動力占20%,累計建成生態村944個、美麗宜居示范村466個,有16個村被命名為全國綠色村、45個村被命名為省級美麗宜居示范村。2018年年底,全市整體脫貧“摘帽”。

1.4 林草面積快速增加，植被得到良好恢復

截至2018年年底,全市共營造生態林144.5萬hm2(占造林總面積的76.46%),營造經濟林44.5萬hm2(占造林總面積的23.54%),生態林面積與經濟林面積之比約為3∶1。營造的喬木林主要樹種為刺槐、側柏和油松,其造林面積分別占造林總面積的83.05%、10.45%和3.34%；營造的灌木林樹種以沙棘和檸條為主,其面積占比分別為96.71%和3.26%。

典型年份土地利用/覆被類型空間分布遙感影像解譯結果(見圖2)顯示,實施退耕還林(草)后延安市林地呈現南部蔓延擴展和北部面積快速增加的特點,新增林地和草地主要分布在生態相對脆弱的西北部吳起縣、志丹縣、安塞區和子長市,這四縣(區、市)植被覆蓋度從2000年的29.8%提高到2018年的70.6%,1990—2020年吳起縣、志丹縣、安塞區和子長市林地面積分別增加了55.62%、34.23%、39.11%、35.81%。實施退耕還林(草)后,全市天然草地占土地總面積的比例基本維持在30%左右,低覆蓋度(0%～30%)、中低覆蓋度(30%～45%)、中覆蓋度(45%～60%)草地面積占比分別降低了16.31、2.51、0.48個百分點,而中高覆蓋度(60%～75%)、高覆蓋度(＞75%)草地面積占比分別提高了5.83和6.63個百分點。

圖2 延安市典型年份土地利用/覆被類型空間分布

2 當前延安市林草植被建設面臨的問題

2.1 大規模植被恢復改變了地表水文過程

基于Landsat遙感影像解譯結果進行測算表明:延安市植被凈初級生產力(NPP)表現為南高北低的分布特征,與植被、氣候地域特征相符。實施退耕還林(草)以來,延安市植被總體恢復良好,NPP由2000年的80.33 tDW/(hm2·a)提高至2020年的108.86 tDW/(hm2·a)。

基于MODIS-ET產品分析表明:延安市的實際蒸散發量(ET)呈增大趨勢(見圖3,圖中R2為擬合線的決定系數、P為顯著性水平),由2000—2004年的年均262.67 mm增加至2015—2019年的年均434.27 mm,增速為11.96 mm/a；實施退耕還林(草)后,延安市實際蒸散發量占降水量的比例呈顯著增大趨勢(見圖4),降水通過蒸散發損失的比例由2000年的約35%增大到2019年的75%；延河甘谷驛站年徑流量由1960—2000年的年均2.17億m3減少至2000—2019年的年均1.51億m3,減幅達30.6%(見圖5)。植被生物量快速增加和有限降水量被大量蒸散發將影響區域水文循環和水分平衡,并將影響已建植被的后續穩定生長和生態服務功能的持續發揮,這是當前需要關注的問題之一[3］。

圖3 延安市2000—2019年蒸散發量變化情況

圖4 延安市2000—2019年蒸散發量占降水量比例變化情況

圖5 1960—2019年延河甘谷驛站徑流量變化情況

2.2 退耕造林林分類型單一問題突出

調查結果顯示,在“造林優先”思想指導下,延安市退耕造林主要在北部半干旱地區開展,人工營造的喬木林和灌木林林分類型均較單一。統計結果表明,生態林喬木樹種中刺槐、側柏和油松面積合計占比達96.84%,灌木樹種中沙棘和檸條面積合計占比達99.97%,人工喬木純林(如刺槐)存在密度較大且不成材、林地自我更新能力弱、撫育過程中不能進行砍伐、撫育副產品利用率低等問題,灌木純林(如沙棘)易發生嚴重病蟲(特別是木蠹蛾)害等問題。經濟林雖有發展(面積約占造林總面積的24%),但受自然因素和產品運輸條件等的影響,經濟效益較低甚至部分地區的經濟林無經濟效益,實際發揮的是生態效益。

2.3 人工草地建設規模具有局限性

人工草地建設一直是黃土高原半干旱區植被建設體系中的薄弱環節,這受當地降雨季節分配不均、地形破碎、可用于種草的土地面積少等條件影響,也與適應性強的優良草種缺乏以及人工草地建設中的種植、栽培、管理、運輸、利用等配套技術體系不完備有關[1］。2011—2019年,延安市年均人工草地保留面積與新種草地面積分別為20.96萬hm2和1.60萬hm2,北部7個縣(市、區)的人工草地保留面積是南部6個縣的10.88倍。從調查結果來看,目前人工草地建設存在面積不穩、利用不足、分布分散、持久性差、經濟效益低等問題。人工草地發展緩慢與其未被正式納入種植制度有關,這在一定程度上影響了草食畜牧業的健康發展。

2.4 大面積天然草地亟待合理開發利用

從統計數據和遙感資料分析得知,延安市天然草地面積約占土地總面積的30%,若加上人工林地擠占的天然草地及林下草地面積,則實際草地面積占比更大。資料顯示,目前天然草地恢復良好,總體平均覆蓋度在60%以上,但存在生產力偏低、優質牧草占比偏小、草地恢復進程偏慢等問題。如何在確保草地生態效益前提下,利用好這些退耕和封禁形成的廣袤的天然草地資源,綜合提升生態經濟服務功能,也是當前需要考慮的重要問題之一。

3 對未來林草植被建設的建議

3.1 開展區域農業綜合評估和規劃，為產業結構調整確定方向和目標

受退耕還林(草)進度要求影響,多數地區的退耕還林(草)在快速推進中缺乏統一規劃。當前,應根據各縣(區、市)資源環境特征和生產實際,綜合評估實施退耕還林(草)以來取得的成效和遇到的新問題,結合土地利用結構的調整,圍繞國土空間規劃要求,科學編制退耕還林(草)后續發展總體規劃,把維護退耕還林(草)政策和培育新產業緊密結合起來,做好頂層設計,為鞏固退耕還林(草)成果、實現產業結構調整和區域高質量發展提供依據。

3.2 加強退耕還林（草）生態效應的監測與評估

有限水資源是半干旱地區影響植被恢復和植物生長的主要決定性因子。研究結果表明,實施退耕還林(草)20 a后,延河流域的水沙關系和地表水文過程發生了顯著變化,隨著退耕和封禁后林草植被的持續恢復,植被覆蓋度和生長量逐漸提高,對區域水文循環和水分平衡將產生更顯著的影響。從目前林草植被恢復和分布情況來看,延安市北部地區應暫停大規模擴張式造林,通過監測和評估大范圍實施退耕還林(草)后植被恢復的環境生態效應,根據水資源(主要是降水)承載能力,制定使退耕還林(草)環境生態效益持續和穩定的措施。當前可首先從兩方面著手:一是加強林草植被生長和水分利用等相關基礎資料的收集和監測,為植被恢復的環境生態效應準確評價和未來林草植被建設發展決策提供數據基礎；二是鼓勵林草植被功能提升相關的應用類和應用基礎類科技項目直接面向生產實際,增強科技在生態質量改善和特色產業發展中的服務與支撐能力。

3.3 有計劃、有步驟對部分林分和樹種進行調整

根據退耕還林(草)政策,退耕還生態林被納入生態效益補償范圍,享受森林撫育補貼,并與管護責任掛鉤,這有利于調動退耕農戶管護積極性、提高退耕還林質量、增強生態林功能,但前期在退耕地和部分荒山營造的生態林存在樹種單一、密度過大等問題,導致林分質量不高、抵抗病蟲害能力差、部分灌木枯死等。當前,應在全面普查基礎上,根據立地條件和植被特征,在不造成新增水土流失前提下,按照“以水定林”原則有計劃、有步驟地對部分退耕還生態林進行樹木密度調整和林分改良,如對過密刺槐純林進行間伐、逐步替換耗水量大的樹種以優化林分結構,加強生態與經濟兼用樹種的培育和利用,提升退耕還林的穩定性和可持續性,實現退耕林地由單一生態功能向多功能、多效益轉變[4-5］。同時,針對已經形成的大面積退耕林地和封禁林地,在做好撫育管理和提升質量的同時,培育和建立具有長效生態功能的生態-經濟產業,因地制宜地積極發展林下經濟、開發高附加值林副產品,如發展養蜂業、養牛業、中藥材和香菇種植業等。

3.4 加強天然草地的撫育管理和合理利用

優質飼草料的穩定供應是發展可持續草食畜牧業的物質基礎。由上述分析可知,延安市人工草地的大規模發展仍將受到自然條件和耕地紅線的約束。調查結果顯示,生長旺盛期的天然草地植被覆蓋度在80%以上,達到了保持水土所需的65%,也超過了放牧要求的70%[6］。研究表明,具有高覆蓋度的天然草地若不適當利用將會影響草地自然演替和更新,導致草地退化。在連續實施退耕還林(草)和封禁20余a后,當前草地建設應以天然草地恢復管理為重點,從植物群落結構優化和土壤質量提升兩方面入手,加強天然草地資源的管理與合理利用,這包括天然草地的人工撫育調控和提質增效、天然草地的合理利用,以及人工草地與天然草地協同發展和利用[1,7-8］。根據延安市的自然條件,建議以小流域為基本單元,按照流域內的土地利用和人口狀況,采用個人承包或者集體合伙承租的形式,在嚴格控制利用強度前提下,開展封禁恢復草地的適度放牧利用試點(如季節性短期放牧、有限度輪牧等),積極探索廣闊草地資源的合理利用方式,為草食畜牧業的健康快速發展奠定基礎,這對退耕還林(草)后續政策的調整也具有重要意義。

3.5 培育和建立畜牧業可持續發展體系

當前,除了要依法依規保護退耕還林(草)形成的林草資源外,還要積極探索符合區域特點的鞏固退耕還林(草)成果的機制。畜牧業既是陜北地區重要的傳統產業,也是整個農業生產體系的重要組成部分,但目前存在產業鏈不完整、整體效益不高、支撐保障體系不完善等問題。調查和統計分析表明,2001—2020年延安市畜牧業年均產值為20.47億元,約占農林牧業總產值的15.66%(2020年僅占11.0%),遠低于國際半干旱地區50%左右的比例,也低于全國平均水平(全國平均比例約為1/3)。畜牧業產值偏低與當前退耕還林(草)政策實施中對天然林草和人工林草植被的嚴格封禁有關,也與農業產業結構未能適時調整以及畜牧業發展的現代化和產業化水平偏低等有關。隨著人們飲食習慣和食品消費模式的轉變,對畜牧業產品的需求將快速增加。當前,推動畜牧業的現代化和健康可持續發展,是促進延安市農業產業升級和農村經濟結構調整的戰略選擇,是農業增效、退耕農民增收、加快農業現代化進程的重要途徑和重要動力,也是鞏固和提升退耕還林(草)成果的重要保障[8］。因此,建議實施草食畜牧業專項扶持和培育,改原來的針對退耕戶的糧食和現金直補為發展畜牧業補助,通過扶持形成高質量畜牧業發展的全產業鏈及其配套體系,將發展畜牧業與廣袤的退耕林草資源管護和合理利用銜接起來,逐步建立鞏固和提升退耕還林(草)成果的長效機制。

致謝：本項目組在調研過程中得到延安市委市政府、延安市林業局、延安市退耕辦和吳起縣、安塞區、洛川縣等縣（區）政府及其有關部門的支持。在調研資料和調研報告的整理中，西北農林科技大學張歲岐研究員、陳云明研究員、溫仲明研究員、焦峰副研究員、孫文義副研究員和王智助理研究員等參與了相關工作，在此一并表示感謝！