院士视点｜山河易容：黄土高原重回千年前生态之谜

蒙山县科协

二十世纪八十年代，一首《黄土高坡》唱遍了大江南北，也把这片土地的风貌第一次唱进了无数国人的心中。

如果你听过这首歌，那么你暴露了年龄。

即使你没听过这首歌，听到“黄土高原”这几个字，你所能想到的景象，是否如歌中所唱，是吹不尽的风沙，望不到边的黄土？

黄土高原在哪儿？它如今变成了什么样子？未来又将如何发展？

今天，我们带大家重新认识一下，这片黄土高原。

黄土高原位于我国中北部、黄河中游地区，面积约 64 万平方千米。

数千年前，这里也曾是一片水土肥美的沃土，是中华文明的重要发祥地。但千百年来的开垦和利用，让这里的植被大面积被破坏，水土流失，风沙侵袭。一度变成了植被稀疏、人口压力大、生产力低下的黄土地。

但随着近些年来坡面治理、沟坡联合治理、小流域综合治理、退耕还林还草和治沟造地等一系列治理措施与生态建设工程的开展，特别是 1999 年实施退耕还林还草工程后，黄土高原生态环境发生了巨大的变化。

如今的黄土高原，已经重新披上了一身绿色，整体上实现了生态环境保护与社会经济发展的“双赢”。
中国黄土高原的生态治理，不仅是我国生态文明建设的伟大实践，更是为世界其他国家和地区的生态恢复提供了样板。

提到黄土高原发生的变化，最显而易见的，就是林草植被覆盖率明显增加。

退耕还林还草工程实施以来，黄土高原林草植被覆盖率从 1999 年的 31.6%提高到 2020 年的 67%，在 2000 年以后，黄土高原植被指数增长率就已经高于全国整体水平，实现了由黄变绿的历史性转变。

随之一起改变的，还有黄土高原生态系统的固碳量。

这里给大家普及一个小概念——碳源与碳汇。

碳源是指向大气中释放碳的过程、活动或者机制。曾经的黄土高原，就是碳源。

碳汇则是指通过种种措施吸收大气中的二氧化碳，从而减少温室气体在大气中浓度的过程、活动或机制。

现在，黄土高原已由碳源转变为碳汇，而固碳增加量主要集中在黄土丘陵沟壑区等退耕还林还草工程实施区域。

除了披了一层绿色的新衣，黄土高原的水土流失也得到了有效控制，由此进入黄河的泥沙量显著减少。

根据黄河流域水土保持公报，截至 2020 年底，黄河流域累计初步治理水土流失面积 25.24 万平方千米，水土保持率从 1990 年的 41.49%提高到  2020 年的 66.94%，其中黄土高原地区水土保持率为 63.44%。

根据潼关水文站的观测记录，黄河中游 2001~2020 年平均输沙量降至 2.4 亿吨。

2.4 亿吨，听起来依然是个天文数字，那到底是一个什么概念呢？

如今，黄河中游的输沙量，已经达到 1000 多年前人类活动干扰破坏较弱时期的水平。

几十年的治理，已经让这片古老的土地重新焕发了“青春”。

治理黄土高原是一项综合工程，不只要改善生态环境，还要关心民生福祉。
几十年来，通过采取筑坝蓄水、治沟造地等工程措施推进高标准农田建设，黄土高原地区的粮食总产量增长了 47.05%，粮食自给率更是增长到了 108%。

这片曾经哺育出中华文明的土地，又重新恢复了供养人民的能力。

当然，我们早已不满足于吃饱肚子，农民的收入也不再单纯依赖农业生产，随着收入渠道增多，2020 年该地区贫困人口全部脱贫、贫困县全部摘帽，取得了脱贫攻坚和消除绝对贫困的历史性成就。

黄土变绿了，水土留住了，人民吃饱了，穿暖了，手里也有钱了，那这场“翻身仗”，我们是不是已经可以宣告胜利了呢？

很遗憾，还不行。

我们已经走好了坚实的第一步，但未来，还有很长的路要走。

当年，为了提高苗木的成活率、保存率，让黄土高原尽快绿起来，速生廉价苗木被大量应用，山上造林主要以刺槐、杨树等速生物种为主要建群种。

人工还林地在生物多样性和生态功能上表现欠佳，对植食性昆虫缺乏抑制性，最为悲观的情况下，一场严重的病虫害，甚至可能将几十年的努力化为乌有。

同时，植被恢复密度过高，还造成了水资源的严重消耗。

黄土高原土层深厚，植被生长主要依赖天然降雨和土壤水分。初期人工植被恢复的种植密度较高，消耗了大量土壤水分。

研究表明，黄土高原中北部地区的植被覆盖度已经超过了气候定义的均衡植被覆盖度，植被密度过高，已经让该地区土壤出现干化。

黄土高原植被建设已经接近了水资源植被承载力的阈值，一旦超过这一阈值。还将面临生态需水和社会经济发展用水冲突的局面，也就是人和树要开始抢水了。

植被恢复配置的问题，我们尚可主动调整。但更严重的问题在于，黄土高原脆弱的生态环境尚未根本改变。

黄土高原处于典型的温带大陆性季风气候区，在这里，暴雨、旱灾和霜冻等极端气候事件并不少见。

野外实地调查发现，在大暴雨至特大暴雨的条件下，流域内侵蚀风险依然较严重，容易在下游造成严重的淤积和洪涝灾害。

水资源不足与水沙关系不协调是黄河流域生态保护和高质量发展的重要瓶颈。

黄土高原是黄河流域的强产沙区，却是弱产水区。

黄土高原的水留住了，区域径流量却出现了显著的减少。

例如黄河河口镇至龙门区间，在降水量增加的情况下，多年平均径流量仍减少超过 40%。

黄土高原侵蚀产沙强度与进入黄河下游河道的泥沙量大幅下降，导致黄河下游河床发生强烈冲刷。1987~2020 年，黄河花园口至柳园口段河道变迁频繁，近 20 年累计造成约 32 平方千米耕地被侵蚀。

新老问题层出不穷，黄土高原的命运似乎又一次变得让人难以琢磨。

所幸，我们也非停步不前。新的科技、新的思想、新的理念、新的方法都能让我们不断强化自身。

如今，我们要在人与自然耦合系统分析框架下，持续推进黄土高原生态保护和高质量发展，走出一条生态和经济协调发展、人与自然和谐共生之路。

黄土高原的植被建设已经接近水资源植被承载力的极限。林分密度过高是导致黄土丘陵沟壑区刺槐林土壤干化、生长衰退的主要原因之一。

科学疏伐可以优化林分结构，并能够通过控制植被蒸腾耗水量来调节土壤水分，是提高人工刺槐林可持续性的有效手段。简单地说，就是要科学地“砍树”。

同时，为确保生态系统的稳定性与可持续性，还需要对单一、高耗水人工林进行结构和功能优化，对人工生态林进行抚育和近自然改造。

依据植被水平地带性和演替规律，引入适合本土环境的树种，如刺柏、沙柳等，逐步替代环境适应性低的高耗水树种，提升植被应对干旱和病虫害的恢复力，增强生态系统的可持续性。

现在，我们追求的，不只是让黄土高原变绿，还要让它一直绿，最好是绿到天长地久。
随着林草覆盖率和林草质量提升，黄土高原碳汇能力增强，这可不能浪费。实现林草碳汇交易和价值转化是走向绿色发展路径的迫切需求。

我们应该探索建立生态碳汇市场交易体系，开展生态碳汇交易试点。

黄土高原坡耕地水土流失、沟道重力侵蚀等问题，是黄河泥沙的主要来源。

坚持建立、完善健全的监测评价和预报预警体系，是支撑黄河流域水土流失科学精准防治的基础。

有了更加精细的黄河流域各地区水土流失面积和强度数据，及时更新了水土流失风险区等级和危险程度分级，才能有针对性地对重点地区进行除险加固、管护升级工作，提高各类生态工程和治理措施应对极端气候事件（如特大暴雨）的抗灾变能力。

黄土高原生态保护需要实现协同化、智能化、一体化管理，自主研发的黄土高原生态建设智能化分析与决策系统，应该提上日程。

黄河流域是一个以生态—水沙关系为纽带的统一整体，中下游和三角洲地区面临的主要问题和保护目标各不相同，需要实现生态水文过程与治理制度的结构匹配。

从整体上开展生态恢复背景下的黄河流域水沙关系变化研究，科学规划植被恢复区面积与密度，将泥沙流失控制在合理的阈值范围；优化水资源空间与部门配置，加强黄河流域中下游、干支流的统筹，共同抓好大保护、协同推进大治理。

我们有能力改变自然，我们也应该有能力保护自然。

我们用了几十年，让黄土高原重披绿色，我们将用更加长久的岁月，将这片绿色永远地留在这里。

我们看到长城的时候，曾经为了这奇迹般的建筑感叹，感叹祖先的智慧与勤劳。

我们也希望，千百年之后，当后代子孙来到黄土高原，感叹我们曾做出的努力与奉献。

也许，到了那个时候，会有一首新的歌谣，唱出这里的青葱翠绿，唱出这里的和谐自然，哪怕这里的名字，依然是，黄土高原。

来源：科普中国