创新水土保持 深化科学认知

 

 

中国黄土高原，朴实而神秘，广袤而充满沧桑。它似一副雄厚的臂膀，承载了中华民族五千年的华夏文明；而同时，它又是世界上黄土分布最为广阔、水土流失最为严重的独特地域。

 

新中国成立后不久的20世纪50年代中期，中国科学院西北地区第一个科研机构、现中国科学院水利部水土保持研究所的前身——“中国科学院西北农业生物研究所”在陕西杨凌小镇诞生。

 

从那时起，伴着共和国前进的脚步，从这个名不见经传的小镇，一批又一批水土保持科技工作者，踏上了黄土高原水土流失与生态环境治理的漫漫征途，依靠科技的力量走出了一条让绿色尽染黄土高原的希望之路。

 

 

纵观水土保持研究所的发展历程，它是应治理黄河而设立，伴国家需求而发展。从1954年著名气象学与地理学家、时任中国科学院副院长的竺可桢教授亲临陕西武功（今杨凌）选址，筹建西北农业生物研究所起，首任所长虞宏正院士“要保持学科鲜明特色”的谆谆教导便成为永恒的治所理念。

 

半个多世纪以来，虽几经风雨，几易其名，水保所几代科技人员始终坚守水土保持科学研究主战场，用50余年执著追求的科学实践，为我国黄土高原水土流失治理与生态恢复与重建提供了强有力的技术支撑。

 

水土保持是一项针对山区、丘陵区和风沙区，涉及到农、林、水等诸多方面的综合性科学技术。1956年中国科学院组织的黄河中游水土保持综合考察，即唱响了水土保持研究所开展黄土高原综合治理工作的序曲。1964年，中国科学院党组遵照党中央和国务院加强水土保持工作的指示精神，批准研究所更名为“西北水土保持生物土壤研究所”，所里也明确把水土保持作为“中心任务和今后的主要发展方向”。从此，大批科技人员坚持深入到黄土高原水土流失不同类型区，风餐露宿，跋山涉水，坚持进行野外试验，精心搜集原始资料。

 

上世纪70年代中期，科研工作在经历了十年浩劫的严重干扰后，水保所承担了“黄土高原飞机播种造林种草试验研究”。作为我国在黄土高原地区首次进行的植被建造与恢复的大规模科学试验，水保所科技人员在生活和工作环境极为艰苦的条件下，克服重重困难，从40余种供试树草种中选出14种进行了数年连续飞播的试验，获取了飞播试验的成功，引起国家有关部委的高度重视，被认为是“开辟了治理黄土高原的新途径”。党和国家领导人方毅、李先念、邓小平等先后作出重要批示，要求在西北地区组织实施。该成果截至1986年在北方11个省区推广400多万亩，经济效益达2亿多元，获1986年国家科技进步奖二等奖，奠定了水保所在国家植被建设及水土治理研究方面的重要地位。

 

通过不同类型区野外站的系统研究，开展水土流失治理与生态环境建设的试验示范，直接为黄土高原经济建设服务，是水保所近二十年来的科技切入点。从1973年在陕北建立安塞试验点起，水保所又分别在黄土高原不同类型区建立了长武、固原、延安、神木、子午岭、宜川等试验研究站（点）或试验示范区。这些野外站（点）随着科学研究的逐步深入而日渐完善，安塞水土保持综合试验站和长武黄土高原农业试验站已成为国家野外观测研究站，在国家西部开发和生态环境建设中承担着科学研究与试验示范的重任。如今的水保所，已形成了以野外台站与黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室为主干，室内外相结合的，特色鲜明、优势突出、开放共享的实验观测平台。

 

回望水保所黄土高原综合治理的历程，无不贯穿着国家需求的主脉，无不是在“想国家所想，急群众所急”的科学宣言下，坚定而又艰辛地开展着。1986年，国家开始执行第七个“五年发展计划”，黄土高原区域治理被列为国家重点攻关项目。中国科学院作为主持单位，在水保所成立了项目办公室，负责该项目所含11个试验示范区的具体管理工作。国家对黄土高原综合治理支持力度的大幅增强，为水保所全面挺进水土保持与生态环境建设主战场吹响了嘹亮的号角。

 

从“七五”至“九五”，水保所作为牵头单位，连续承担了国家科技攻关项目，组织国内数十家相关科研、高校单位，经过20多年联合攻关，根据黄土高原不同类型区生态环境和社会经济的特点，研究了不同类型区小流域综合治理的关键技术，建立了一系列适宜不同类型区的水土流失综合治理与农业可持续发展的模式。诸如北部以牧为主农牧结合模式，中部水土保持型农林牧发展模式，南部果农结合等模式。水保所以安塞站、长武站、固原站为依托的几个试区，作为11个试区中具不同代表性的典型区，建立了适合于同类型区的治理与开发模式。如陕北安塞试区建立的丘陵沟壑区纸坊沟“水土保持型生态农业”实体模型，形成了农田水肥有效转化、土地果园补水灌溉及优质丰产栽培、林草植被恢复建造等三大技术体系，提出了水土保持型生态农业持续发展诊断评价指标；陕西长武试区建立的高原沟壑区沟坡高效开发模型，通过对占土地面积70%的坡地治理，创造了沟坡综合开发技术体系，使得荒坡地成为优质苹果生产基地，产值由20元上升为数千元，被喻为“王东经验”而推广；宁夏固原试区创建的“上黄经验”，提出宁南山区雨水高效利用技术，发展起干旱温凉山区庭院经济结构与模式，为当地农民脱贫致富“闯”出了路子。

 

水保所几代科技人员呕心沥血甚至以生命为代价树起的水土保持治理与生态环境建设和经济协调发展的典型，在示范推广中获得了显著的经济效益和社会效益。至“九五”末，11个攻关试区人均产粮由攻关前的382.2公斤上升到653.6公斤；人均纯收入由218元上升到1832.8元；小流域治理度由46.1%上升到84.2%；平均土壤侵蚀模数由每年每平方公里7212吨减少到800吨。

 

当昔日的荒山秃岭变成郁郁葱葱的林园，当世代挣扎在温饱线下的贫困村民走上了脱贫致富奔小康的道路，重塑黄土高原的愿望不再是一个遥不可及的神话！“以小流域为单元，经过15~20年的生态环境建设，一个完全退化的生态环境系统可重新建设成为良性循环的生态系统”，这一重要结论是水保所安塞试区科技人员通过其20年生态环境恢复试验得出的，它以成功的建设范例展示出黄土高原山川秀美的辉煌前景。

 

小流域治理成果显示，在不同生态类型区建设示范区是提高综合治理科技含量及治理水平、治理速度的有效途径。但随着国家生态环境建设的全面推进，水保所原有的以10平方公里左右小流域为单元的综合治理和提高粮食产量为主的科学研究与试验，已不能满足区域生态经济发展的需求，研究和完善不同类型区不同小流域的组合发展模式及其相关技术的组装与集成、配套政策等问题显得极为迫切。

 

2000年，中国科学院与陕西省人民政府联合共同建立了707平方公里的黄土高原水土保持与生态建设示范区，实施了以退耕还林还草工程带动的生态恢复为核心，以土地利用及相关产业结构调整、培育为重点的黄土高原生态恢复及经济可持续发展的示范研究，使该区水土保持生态建设跨入了一个新阶段，为中大尺度生态环境建设提供了示范样板。

 

该试验示范区选择在黄土高原具有较好代表性和典型性的黄土丘陵沟壑区，包括延安市9个乡（镇）。水保所作为项目承担单位，多年来科技攻关的科研积累为示范区建设奠定了坚实基础。他们从一开始就瞄准适度超前的示范模型的目标，采用了集科学研究、技术集成、试验示范为一体，科研单位、市县政府及有关部门、示范区农民三位一体的全新机制，成为直接切入国家西部开发中生态环境建设战略规划的实施点。

 

作为小流域生态环境建设的扩展，该示范区以安塞水土保持综合试验站为依托，以安塞纸坊沟流域、延安燕沟流域及延河重点治理小流域为基础，根据黄土高原生态环境特征及当地主导产业发展战略，成功培育了高效设施型、农+牧型、农+苹果型、农+经济林果型及水资源与坝地建设开发利用等5个不同类型生态经济建设模式，并提出了不同模式的技术体系。项目共进行各种技术示范2.4万余亩，推广各种实用技术100万亩，示范推广效益达4.65亿元。示范区农民年人均纯收入由1624元增加到2438元。同时，示范区退耕48万亩，水土流失治理度达到75%，取得了显著的社会、生态和经济效益，切实发挥了试验示范区的示范与带动作用。

 

示范区的实践和理论成果，证明了建立中尺度生态经济建设模式是推动退耕还林还草生态建设和经济可持续发展的有效途径，受到地方和国家有关部门的高度重视和普遍认可。2002年9月，全国人大农委、全国人大环资委、水利部、农业部、中国科学院、陕西省委、国家林业局等7个部委联合，在延安召开了“加强生态建设，再造秀美山川”座谈会，将该示范区作为科研示范典型进行了重点参观和介绍。

 

在此基础上，中国科学院和陕西省人民政府、水利部又共同签订了联合共建8万平方公里“陕北水土保持生态建设示范区”的协议。大尺度示范区仍以水保所为技术依托单位，探索新时期大规模生态治理与发展经济相结合的途径与模式。该示范区建设的科学意义、技术可靠性及研究群体也引起台湾同胞朱英龙先生的兴趣与重视，2002年，他个人捐资732万元共建示范区，这一行动开辟了台胞捐助西北生态环境建设的先例，不仅大大推动了项目的实施，更重要的是进一步唤起了政府部门与民众的环境保护意识，有力促进了黄土高原水土保持与生态环境建设的进程。

 

风好正是扬帆时。如今，在中国科学院“西部行动计划”的支持下，水保所在努力探索并创建着高质量、高标准、高科技含量、高效益的大尺度水土保持生态建设典型样板，使我国水土保持综合治理与生态环境建设上升到了一个更高的台阶。

 

 

为国家区域发展宏观决策提供重大咨询与建议，是水保所学科优势及学术水平的充分体现。早于上世纪80年代，水保所名誉所长、中科院资深院士朱显谟集大半生奔波于黄土高原的科研实践，总结提出“全部降水就地入渗拦蓄，米粮下川上塬，林果下沟上岔，草灌上坡下土瓜”的黄土高原生态环境建设与国土整治的“28字方略”。该方略以控制降水流失为核心，同时对农林牧用地提出了科学的安排原则，被当做一种主导思想在黄土高原国家科技攻关项目中得到广泛应用及验证。1997年，时任国务院副总理姜春云专门听取了朱显谟关于“方略”的汇报，并责成水利部组织实施。伴随“方略”的实施，耄耋之年的朱显谟又多次提出诸如“重建土壤水库，拯救黄土高原”等重大建议，成为国家宏观决策的理论依据。1999年，时任国务院总理朱镕基视察陕北，提出的黄土高原生态环境建设“16字措施”即是以“方略”为其科学依据。同时，朱镕基在听取了水保所科技人员的汇报后，又在“16字措施”的“退耕还林”后加了“草”字。配合“16字措施”的落实，水保所又协助中科院编写了《科学规划，退耕还林（草），改善生态，富民增收》等建议报告，得到朱镕基和温家宝的批示，充分显示出水保所国家生态环境建设排头兵的重要作用。

 

近年来，依据国家需求和学科发展态势，水保所进一步着眼于学科发展与水土流失治理急需研究的重大科学问题与技术需求，积极组织所内外专家向国家及地方政府提出项目建议书及咨询报告。仅2006年以来，组织编写了国家科技支撑计划、国家“973”计划、国家“863”计划等项目建议书及中科院、水利部、农业部、中国工程院等项目建议书10多份；向国家及陕西省政府提交退耕还林还草工程评估建议、陕西现代农业发展等咨询报告3份，得到国家和地方领导的高度重视并作了批示；制定的《全国水土保持科技发展规划纲要》，被水利部采纳；提出实施囤粮寓田发展战略, 建立生态经济体系及粮食安全体系，被国家中长期科技规划中粮食发展战略采用。

 

此外，水保所还作为中国水土流失与生态安全综合科学考察西北黄土区考察组的牵头单位，经过对黄土区40个县（旗）的考察，从水土流失现状与发展趋势、黄土高原水土保持生态建设的主要经验、新时期黄土高原水土保持与生态建设的布局与对策等几方面进行了全面总结，提出了重要结论，完成了《西北黄土区水土流失与生态安全综合科学考察报告》的编写。

 

 

水保所在黄土高原水土流失治理和生态环境方面取得的科研进展和成果，奠定了在国家乃至国际水土保持领域的重要地位，多次受到党和国家的高度重视。从上世纪80年代邓小平、李先念、方毅等对“黄土高原飞机播种造林种草试验研究”的重要批示，到近年来胡锦涛、江泽民、温家宝、吴邦国、朱镕基等来所视察和相关批示，体现出党和国家领导人对水保事业的亲切关怀和对水保所科研业绩的充分肯定。

 

这一切，对水保所科研人员都是莫大的鼓舞和激励。

 

1998年，国家知识创新工程的实施也为水保所带来一个全新的发展机遇。10年来，水保所经历了中国科学院研究所战略定位和实施知识创新工程的两大跨越式发展时期，在学科布局调整，科技目标凝练，体制、机制转换等方面，实施了前所未有的改革和创新，步入了全新的发展阶段。尤其是在共建西北农林科技大学，探索科技体制、教育体制统筹改革的道路上，得到中国科学院一如既往的支持，在确保知识创新工程试点顺利实施的基础上，积极参与杨凌地区科教单位的联合共建，为西北地区社会和经济可持续发展及生态环境建设提供科技支撑和决策依据。

 

瞄准国家重大需求，加大加快成果转化力度和速度，是水保所近年来努力的方向。其主持的国家科技支撑计划——“黄土高原水土流失综合治理工程关键支撑技术研究”，继续依托野外站和试验示范区，将关键技术研究与区域治理模式试验相结合，加强了研究成果的示范与推广，为国家水土流失综合治理工程与区域农业发展提供科学依据。这种以小流域、中尺度与区域不同尺度的生态建设试验示范研究体系，有力地推进了科技与生产的结合，也使水保所面向国民经济主战场达到了一个新的高度。

 

针对近年来全球关注的粮食安全问题，水保所进行了前瞻性的学科布局。依托长武黄土高原农业生态试验站农业生态系统要素长期监测和多元生态系统结构、功能及其调控的研究，水保所承担了中科院重大项目——“耕地保育与持续高效现代农业试点工程”在陕西省的试点工作。该项目由以李振声院士为首的一批著名科学家设计，旨在通过和有关省区共同开展试点研究，为解决由于耕地数量与质量发生巨大变化而引起的粮食产需矛盾及相关粮食问题提供科技支撑。项目于2007年8月启动以来，水保所科研人员就区域农业生产中的主要问题，尤其是粮食持续增产的技术问题，重点实施“旱地粮食丰产示范工程”和“耕地保育与旱作节水试验示范工程”，从宏观层面对已有的技术成果从旱作农区高效农作制度构建加以集成；同时根据提高单产方面最佳技术的研究与规律探索，在长武试区实施不同类型组合技术的综合集成，总结出一套适合西北黄土高原地区生态保护型节水丰产农业耕地保育集成技术，为解决由于耕地减少而引起的相关粮食问题提供了重要的科技支撑。试区小麦连续两年呈现出令人惊喜的景象，取得旱作历史上少有的丰产，尤其是高产示范田突破千斤大关，以事实证明了西北地区小麦发展的潜力。同时，通过技术的整合集成与推广应用，长武全县小麦产量均有了极大提高。2007年全县11.4万亩旱作小麦平均单产达到297公斤，高于相邻县10%以上，比2007年增加100.4公斤。这一切，都更直接地体现了科技的引领和支撑作用。以阶段性成果为基础，项目还拟将陕西粮食安全放在全国大范围、大市场下加以探索，结合国家、省相关发展规划加大战略性研究，以为国家宏观决策提供更多的科技支撑。

 

已有的示范实例证明，院地合作是农业科研和示范推广的一条成熟途径。以科研院所、地方政府和农民群众的三位一体，实现科技投入、物资投入和人力投入的统一，应该是科技兴农的必经之路。水保所长武小麦丰产方的示范推广，就在满足国家需求、服务地方经济方面走出了一条成功的路子。

 

与此同时，水保所还瞄准新时期国家和地方建设工程项目的环境与生态保护要求，开辟了水土保持科学技术应用新领域，尤其是参与国家西气东输工程、西电东送工程及相关成品油管道工程的水土保持规划与监测等，将水土保持研究成果与国家重大基础设施建设工程有机结合，走上了水土保持科学研究直接为国家经济建设服务的路子。其引进并研发的“控根快速育苗技术”，服务国家绿化工程，受到社会广泛关注；为了加速农业节水与农业生产实践的结合，建立了节水灌溉技术设备示范园，汇集了包括自研的节水灌溉产品在内的世界各地先进的节水灌溉设备、材料和节水灌溉技术，在节水观念、节水技术的普及应用中发挥了重要的推动作用，成为杨凌农业高新技术产业示范区进行农业高新技术推介和推广的重要窗口。

 

近十年来，水保所重点针对国家水土保持与生态环境建设需求，在土壤侵蚀与旱地农业及其交叉领域取得了具有重要理论与现实意义的基础性创新成果；在区域可持续发展宏观战略、流域生态与管理学科等领域，作出了战略性、前瞻性的贡献；在生物节水、土壤调水、工程节水相结合的综合节水理论与技术方面为我国旱地农业发展、雨水资源利用、生物节水作出了开创性贡献。其中，“半干旱地区作物对有限水分高效利用的原理与技术”、“黄土高原水蚀动力过程及调控技术”分别于2004年和2008年获国家科学技术奖二等奖。

 

水保所的研究体系，是一种从微观的过程机理基础研究，到中观的试验示范应用研究，到宏观的战略研究，并直接面向市场技术开发研究的配套的研究体系。中国科学院院长路甬祥将这种研究模式总结为RDDE模式，即把科学研究（Research）、技术开发（Development/Technology）、试验示范（Demonstration/Experiment）、推广应用（Extention/Application）有机结合，既解决了国家与地方的需求，又促进了学科发展。建所以来，水保所共取得科研成果400余项，其中国家科技进步奖一、二等奖10项，累计经济效益达百亿元以上。如今的水保所，立足西北，面向全国，放眼世界。

 

当一声声唢呐在暮归的夕阳中吹响，当跳跃奔放的安塞腰鼓在耳边激荡，当信天游的曲调回荡在山峁沟梁，我们有理由相信，水保所的科技人员们，一定能够在越来越广阔的水土保持与生态环境建设主战场上，书写出山川秀美的新篇章！

 

《科学时报》 (2009-9-29 A2 庆祝中国科学院建院60周年系列报道)