水土流失已成为新世纪中国实现可持续发展的严重制约因素，政府对水土保持科学技术的需求比以往任何时候都更加迫切。随着科学的发展和全球环境的变化，水土流失与水土保持的学科理论与内涵也发生了许多变化，更加强调学科之间的交叉与融合，特别是自然环境变化与社会经济发展对水土流失的影响比以往更加广泛与深刻，提出了许多迫切需要研究解决的重大科学问题。那么，新时期中国水土保持科技发展之路将如何走？对此，记者采访了“中国主要水蚀区土壤侵蚀过程与调控研究”973项目首席科学家、中国科学院水利部水土保持研究所李锐研究员。

 

 

水土保持作为一项人类与自然灾害作斗争的生产活动由来已久，而将水土保持作为一门科学技术进行专门研究，则是20世纪20年代开始的。中国的生态安全和食品安全之间的矛盾构成了中国水土保持的特殊性，这对矛盾的不断深化也促进了水土保持科学的发展。由于受自然、社会、经济、历史等因素的影响，与世界其它开展水土保持的国家相比，中国水土保持科学研究具有自身的特殊性。绝大部分水土流失区，人口众多、经济落后、地形复杂、干旱缺水、灾害严重、生态脆弱，水土流失发生范围广、强度大、危害重，这就决定了中国水土保持科学研究目标的多样性、复杂性。中国水土保持科学研究不但要探寻复杂地形条件下水土流失的发生、发展的基本规律，更重要的是要提出符合中国国情的具有中国特色的水土流失治理战略、对策、实用的水土保持理论和技术体系，同时达到改善生态环境、保证粮食安全、提高农民收入、促进社会发展的目的，即实现生态效益、社会效益和经济效益的统一。从水土流失发展趋势看，一些地区水土流失严重、生态环境恶化的局面尚未得到遏制，再加上中国的工业化、城市化、西部大开发等大规模的基础设施建设有可能产生新的水土流失，新世纪中国水土保持呈现出许多新的特点，对科学技术也提出了许多新问题。其主要包括以下三个方面：

 

水土保持内涵的拓展与深化：水土保持与其他学科是互相渗透、互相交叉的，其内涵也在不断扩充。从单纯的土壤学扩大到生物、地学，近年来又与环境科学、工程科学、信息科学交叉，更为重要的是与社会科学的联系十分密切。水土保持领域不再囿于山区、丘陵区和农业、农村，而逐渐向非农领域、向平原延伸。随着国家各类基础设施建设和资源的开发以及城市化发展，在市政、交通、矿山、水电等建设过程中，新的人为水土流失将会更加严重；水土保持措施和技术也相应地突破了原先单纯的水土工程和植树造林。这就产生了许多新的科学与技术问题，对水土保持科学研究提出了更高的要求。

 

水土保持的综合性日益突出：水土流失是自然和社会诸多因子综合作用的结果，所以，任何单一措施解决不了水土流失问题，解决不了人与自然的和谐关系。过去有不少争论，如生物措施为主与工程措施为主之争；治坡为主与治沟为主之争，等等。实践证明，水土流失治理一定要在“综合”二字上狠下功夫。关键是要探索不同水土流失类型区的不同小流域各项治理措施的优化配比，形成符合水土流失规律的水土保持综合防护体系。特别是水土流失治理规模已经由小流域向大流域、大区域迅速扩展，水土保持与生态环境、区域经济、社会发展的关系愈来愈密切。这就要求水土保持科学技术能够解决区域性、综合性问题，从原先的坡面、小流域尺度扩大到更大的尺度。

 

水土保持对高新技术需求迫切：国家提出了新世纪水土保持的宏伟战略目标和艰巨任务。希望到本世纪中叶，适宜治理的水土流失地区基本得到整治，水土流失和沙漠化基本得到控制，建立起适应国民经济可持续发展的良性生态系统。这样的高速度、高标准，要求在防、治、管方面必须引用高新技术，如信息技术、生物工程、现代集约化种养技术等。

 

 

中国土壤侵蚀预报模型研究：对我国主要侵蚀地区土壤侵蚀及其相关地表过程（特别是地面径流形成过程、泥沙运移过程、水土保持措施培植、农村经济发展过程等）进行全面、综合的分析研究。以已有的长期实验观测数据为基础，分析多种尺度径流形成、汇集和泥沙搬运与沉积过程，建立科学实用的土壤侵蚀预报模型。

 

侵蚀环境物质迁移规律与人体健康、生态安全关系研究：分析研究侵蚀环境和退化生态系统土壤—植被—大气连续体中水分养分、面源污染物质、生命元素迁移转换规律，揭示土壤侵蚀、水土保持与农业生产、人体健康和生态安全的关系，为区域社会经济持续发展提供决策支持。

 

水土保持的生物地理学宏观综合研究：植被是水土保持中最活跃的因子，也是生态系统的最主要成分。人工适度干预下的自然恢复将是加速治理水土流失的主要途径之一。基于水土保持植被的生物地学宏观综合研究，提出生态系统自我修复的潜力、阶段与分区。研究提出主要水土保持重点地区综合治理模式、土地利用和产业结构的空间布局和技术政策措施，并根据建设进度适时做出调整。开发快速、高效建设水土保持植被的技术体系。

 

水土保持的区域环境效应评价研究：着眼于水土保持生态环境已经或将要对环境要素和环境过程产生的影响，分析在不同利用方式、不同演替阶段植被对区域水文生态过程的影响，对区域土壤侵蚀产沙过程的影响，对区域植物多样性和植被演替过程的影响，对区域农村经济发展过程的影响。通过不同类型区典型小流域水土保持综合治理模式、关键技术及生态经济效益分析，研究退化生态系统受损、恢复重建过程，生态系统演替驱动因子，经济、社会、生态环境演变及调控机制；生态系统演替驱动因子，流域生态系统健康诊断指标的识别；建立流域及其健康诊断模型，为山川秀美工程建设目标实现程度评价提供客观指标。

 

区域水土保持与全球变化研究：针对长时期、大范围水土保持生态环境建设对侵蚀地区和相关地区的影响，和全球变化对区域侵蚀的影响，开展土壤侵蚀与全球变化关系研究，全面深刻地理解我国土壤侵蚀及其环境特征。研究内容包括土壤侵蚀过程对陆地表面各圈层相互作用方式的影响，水沙物质汇集运移对陆地生态系统中主要生源要素迁移转换和近海水质的影响，风蚀对大气组分的影响，生态环境建设对于区域植物多样性影响，全球或区域性大气降水增减、温度升降、季风环流变化等对区域土壤侵蚀类型和强度增减的影响。

 

水土保持人文、社会学研究：土壤侵蚀和水土保持都是与一定社会经济条件相适应，或者说是一定社会经济条件下的必然产物。农业文明的发展，人口的增加，人类活动的范围由平原不断走向坡地及其草原游牧地区，是土壤侵蚀发生和加剧的主要原因。水土保持是一项人类改造大自然、建设美好家园的社会生产实践活动。所以水土保持研究，有必要在自然科学方法和手段研究的同时，利用人文科学的方法进行经济、社会、法律、道德伦理、文化、管理体制等方面的研究。

 

 

我国政府已将水土保持生态建设确立为21世纪经济和社会发展的一项重要的基础工程，水土保持生态建设的资金投入已经大幅度稳定增加，水土保持规模、速度已远远超过以往任何时期。为适应这种需求，2005年，由水利部、中国科学院、中国工程院联合组织的由20余位院士、几百名专家参加“中国水土流失与生态安全综合科学考察”；2007年5月，国家将“中国主要水蚀区土壤侵蚀过程与调控机制研究”列入国家重大基础研究计划。这表明我国水土保持科技事业遇到了前所未有的发展机遇，将对水土保持科学发展产生历史性巨大的促进作用。

 

该项目针对水土流失对我国粮食安全、生态安全产生的巨大威胁，选择东北黑土漫岗丘陵区、南方红壤丘陵区、西北黄土高原区、西南紫色土山丘区等4个水力侵蚀区。前两个区是我国主要商品粮生产区；后两个区分别是我国黄河、长江两大河流中上游泥沙主要来源区。研究队伍集中了全国水土保持研究的主要力量，包括中科院7个研究所、8所大专院校及黄河、长江两大流域研究机构本学科领域主要骨干。李锐研究员介绍说，项目总体框架可用“1357”概括，即一个总课题，拟解决3个关键科学问题，包括了5个方面的研究内容，设置了7个子课题。

 

项目拟解决的三个关键科学问题是：第一，主要水蚀区土壤侵蚀的发生发展过程与驱动机制。复杂的自然条件、巨大的人口压力和悠久的农业开垦历史，使我国成为世界上土壤侵蚀类型最多、分布面积最广、侵蚀程度最严重的国家。所以，研究中国土壤侵蚀的发生发展过程与驱动机制就是解决世界土壤侵蚀科学的难题；第二，复杂环境下土壤侵蚀模型构建的理论与方法。由于我国土壤侵蚀环境因子复杂，国际上流行的，如美国、欧洲的侵蚀模型在我国难以应用，考虑到区域差异和尺度的影响，急需研究建立适合我国自然环境的土壤侵蚀模型理论与方法；第三，水土流失与水土保持环境效应评价理论与调控机理。严重的水土流失引起了严重的生态问题和社会问题，长期的水土保持活动也产生了明显的效益，建立科学的评价指标体系为指导全国水土保持提供科学依据，已经成为水土保持科学研究的重要任务。

 

 

土壤侵蚀的发生发展过程与驱动机制：系统研究土壤侵蚀发生和演变的动力学过程，并提出数学表达式；

 

水土流失空间格局、演变过程与发展趋势：研究土壤侵蚀的空间分异特征和演变格局，预测未来50年我国主要水蚀区水土流失趋势，为制订我国水土保持战略对策提供科学依据；

 

多尺度土壤侵蚀预报模型：建立坡面土壤侵蚀预报模型、小流域分布式土壤侵蚀预报模型以及基于GIS的区域水土流失模型；

 

水土流失与水土保持环境效应评价理论与指标体系：根据不同类型区水土流失及相关环境因子的特征和土壤侵蚀对土壤和土地质量的影响，建立水土流失环境效应评价指标体系与模型，提出水土保持措施效益的表征体系及其综合评估方法；

 

水土流失综合调控机理与治理范式：分析不同水土流失综合治理范式的结构及其与生态经济协调发展的互动机制，提出以生态安全、粮食安全和社会经济发展协调为目标的中国水土保持宏观战略对策。

 

项目设置了七个课题：

 

不同类型区土壤侵蚀过程与机理；流域侵蚀产沙机制与水沙运移规律；区域水土流失过程与趋势分析；多尺度土壤侵蚀预报模型；水土流失的环境效应评价理论与指标体系；水土保持措施作用机理和适宜性评价；水土流失综合调控原理与治理范式。

 

通过五年的研究，揭示我国复杂环境下不同区域土壤侵蚀发生的物理、化学和生物学过程及耦合机理；建立坡面、小流域和区域三种尺度的土壤侵蚀预报模型；提出水土流失与水土保持的环境效应评价理论与指标体系；阐明水土保持措施的作用机理；综合集成适应自然生态过程和人类活动的水土流失调控技术体系，为国家制定水土保持战略和规划提供理论依据和科学方法。

 

从项目执行情况看，按计划完成了预期的目标，取得了令人振奋的阶段性成果，部分研究有明显的创新，总体研究状态良好。据记者了解，在2007年12月21～23日召开的项目年度总结暨学术交流会上，一些与会专家也建议项目要进一步突出重点和创新点，加强基础研究深度，进一步凝炼目标，强化课题间的交流与联系，实现内部协调和数据成果共享，以更好地实施完成项目。

 

 

 

根据水土保持专业的特点，将理论研究、技术开发、试验示范、推广应用四个阶段概括为RDDE模式。理论研究（Research）阶段主要是原始数据的观测与积累、过程与机理的研究；技术开发（Developing technology）阶段依据基础研究的成果发展和集成技术，如水土保持的工程技术、保水与节水技术、生态修复与快速绿化技术以及信息技术等；试验示范（Demonstration and experiment）阶段的主要任务是应用前两个阶段的成果，集成和组装先进技术，建立起不同类型的水土流失综合治理实体模型，做出示范；推广应用（Extension）阶段的任务是将上述成果进一步应用到更大的范围，促进区域发展。为了加快水土保持科研步伐，提高水土保持工程科技含量，建议实施科技与工程一体化制度与模式，从工程建设经费中划出一部分资金，重点支持研究工程建设中亟待研究解决的若干科学技术问题。

 

 

随着水土保持工作深入广泛地开展，对科技人才，特别是高中级人才的需求日益迫切，应尽快完善我国水土保持科技队伍建设体系，分层次、分类别建立规范的培训制度。结合国家生态建设规划、水土保持工程以及地方水土保持规划，和有关县（区）、乡水土保持科研站（所）结合，建立水土保持科学技术推广体系。组织全国水土保持科研院（所）、水土保持管理部门制定全国水土保持科学技术重点推广计划，以加快科学技术推广步伐，提高水土保持科技含量。

 

建立全国水土保持科技协作网，以全国水土保持对科技的需求为导向，以提高水土保持工程科技含量和加快生态建设速度为目标，针对目前我国水土保持科学研究与工程建设相对脱节、低水平重复、各自为战等现象，尽快制定全国水土保持科学研究规划，有计划、有步骤地组织全国水土保持科研单位围绕重大科技问题联合攻关、协同作战。

 

由于我国地域辽阔，水土流失类型十分复杂，治理方式也多种多样。在不同地貌和生态类型区，采取不同形式的水土流失综合治理开发模式，建立不同尺度、不同类型的水土流失综合防治试验示范工程，是开展水土流失综合治理的有效途径。通过试区示范、推广、扩散作用，带动周边地区的水土流失综合治理与开发，不断提高水土保持在农业增产中的科技贡献率。

 

 

水土流失及其治理数据的质量始终是困扰科学研究的首要问题，也是影响各级政府水土保持科学决策的关键。为了适应国家对水土保持科技的迫切需求，提高国家水土保持的科学管理和决策的能力，应该尽快实施“中国数字水土保持”计划，将我国水土流失治理和水土保持科技事业推向新阶段。中国“数字水土保持”计划的主要内容应该包括：提出一套科学统一的数据指标体系与采集管理规范；开发一组适用水土保持评价、预测、规划与管理决策的模型；构建基于网络的数据采集、处理、传输、应用的软件、硬件平台；培养一支高水平的水土保持数据采集、管理和使用的专业队伍。