典型生态脆弱区水土流失治理技术评价及实施效果
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王爽,女,贵州安顺人,助理研究员,研究方向为生态保护修复、资源开发利用。E-mail: ws_igsnrr@163.com |
收稿日期: 2024-04-30
修回日期: 2024-07-26
网络出版日期: 2025-04-09
基金资助
国家社会科学基金重大项目(20&ZD096)
Evaluation and implementation effects of soil erosion control technologies in typical ecologically vulnerable regions
Received date: 2024-04-30
Revised date: 2024-07-26
Online published: 2025-04-09
【目的】为应对全球经济发展和日益增强的人类活动给脆弱生态系统带来的巨大挑战,避免、减少和扭转水土流失态势,系统总结与差异刻画区域间水土流失治理技术,为促进优良技术的输出和引进提供参考。【方法】通过实地调研、问卷调查、关键人物访谈以及文献资料内容分析等相结合的方法,系统梳理全球范围内66个典型生态脆弱案例区水土流失治理技术,并进一步从技术推广潜力、应用难度、成熟度、效益以及适宜性5个维度构建综合指数对水土流失治理技术进行评价,归纳总结水土流失技术的治理效果。【结果】①典型生态脆弱区普遍应用的水土流失治理技术共45项,工程类和生物类技术占据主导地位,治理效果较好的技术有10项。②生物类水土流失治理技术的综合指数最高,其次是农作类。工程类和其他类水土流失治理技术综合指数较低,治理效果有待进一步提高。③受区域社会经济发展水平、公众意识等因素影响,同一技术在不同区域的治理效果存在明显差异。【结论】目前国内外普遍应用的水土流失治理技术由工程类和生物类主导,且技术在不同区域的应用效果存在明显差异,因此,在进行技术推介和引进时,应在分析当地退化驱动力的基础上,结合实际需求和现实条件选择、改良和优化相应技术及技术组合模式。
王爽 , 甄霖 , 李文君 , 梁立 . 典型生态脆弱区水土流失治理技术评价及实施效果[J]. 资源科学, 2025 , 47(3) : 660 -673 . DOI: 10.18402/resci.2025.03.17
[Objective] To address the significant challenges posed by global economic development and intensified human activities to fragile ecosystems, this study systematically synthesized and comparatively characterized regional soil erosion control technologies (SECTs). The aim was to prevent, mitigate, and reverse soil erosion trends, while providing a reference for adaptation to local conditions, comprehensive management, rational development and utilization of resources in typical vulnerable regions, and supporting technology transfer between regions. [Methods] In this study, based on field research, questionnaire survey, key informant interviews, and content analysis of literature, we systematically reviewed soil erosion control technologies applied in 66 typical ecologically vulnerable regions worldwide, followed by the construction of a composite index from five dimensions, including potential to transfer, ease to use, readiness, effectiveness, and suitability and summarized the restoration effectiveness in different regions. [Results] (1) A total of 45 SECTs were applied in ecologically vulnerable regions of soil erosion, with engineering and biological SECTs dominating and 10 SECTs having a better effect. (2) Biological SECTs demonstrated the highest comprehensive evaluation scores, followed by agricultural SECTs. In contrast, engineering and other SECTs exhibited relatively lower composite index values, indicating that their effects require further improvement. The implementation effects of SECTs manifest pronounced regional disparities mediated by contextual determinants including socioeconomic development gradients and community environmental literacy. [Conclusion] Globally, SECTs remain dominated by engineering and biological technologies, while being geographically and degradation-problem specific. In addition, although a given technology could be applied in different regions or degradation types, the results are visibly different. Consequently, technology transfer and deployment should be predicated on systematic degradation drivers analysis, with strategic selection, adaptation, and optimization of technology consortia configurations guided by site-specific contextual parameters through iterative feedback mechanisms between ecological thresholds and socioeconomic feasibility.
表1 问卷调查及水土流失治理技术获取过程Table 1 Details of the surveys and interviews and soil erosion control technologies (SECTs) collected |
| 调查时间 | 调查方式 | 调查区域 | 问卷数量/份 | 获取水土流失治理 技术数量/项 |
|---|---|---|---|---|
| 2017年5—6月 | 入户调研 | 宁夏固原、盐池县 | 16 | 10 |
| 2017年9月 | 半结构访谈 | 俄罗斯、德国、荷兰、奥地利、新西兰、西班牙、多哥、几内亚、日本等 | 26 | 21 |
| 2018年6—7月 | 面对面访谈 | 陕西、西藏、四川、福建、甘肃、广东、云南、内蒙古等 | 27 | 12 |
| 2018年4—5月 | 问答式访谈 | 哈萨克斯坦、塔吉克斯坦、土耳其、菲律宾、孟加拉国、老挝、印度、印度尼西亚、泰国、马来西亚等 | 31 | 16 |
| 2018年7—8月 | ||||
| 2019年7—8月 | ||||
| 2020年10—11月 | 入户调研 | 甘肃罗玉沟小流域 | 28 | 11 |
| 2020年12月— 2021年6月 | 线上问卷调查 | 德国、英国、尼泊尔、尼日利亚、加拿大、蒙古国、斯里兰卡、埃塞俄比亚、莱索托、巴基斯坦、澳大利亚等 | 31 | 21 |
| 共计 | 159 | 91 | ||
表2 文献检索关键词和规则Table 2 Keywords and criteria for literature search |
| 检索规则1: 技术名称 | 检索结果: 国家名称 | 检索规则2: 相应国家技术实施效果 |
|---|---|---|
| 防护林/缓冲林 | 中国 | 风速 |
| 马来西亚 | 沉积量 | |
| 埃塞俄比亚 | 效益 | |
| 林分改造 | 哈萨克斯坦 | 土壤状况(有机质、活性酶) |
| 中国 | 植被覆盖度 | |
| 人工造林/种草 | 中国 印度尼西亚 斯洛文尼亚 | 土壤含水量 草地产量 植被覆盖度 侵蚀模数 |
| 蓄水库 | 韩国 泰国 | 供水容量 洪水量 |
| 农林间作 | 巴勒斯坦 斯里兰卡 加拿大 | 土壤有机质含量 土壤含水量 作物产量 |
| 复合农业 | 中国 | 作物产量 |
| 日本 | 地表水氮磷含量 | |
| 保护性耕作 | 莱索托 | 土壤活性磷 |
| 新西兰 | 种群密度 |
表3 水土流失治理技术分级标准Table 3 Scoring standards for soil erosion control technologies |
| 维度 | 1级 | 2级 | 3级 | 4级 | 5级 |
|---|---|---|---|---|---|
| 推广潜力 | 非常低 | 比较低 | 中等 | 比较高 | 非常高 |
| 应用难度 | 非常困难 | 比较困难 | 一般 | 比较容易 | 非常容易 |
| 成熟度 | 关键功能得到验证 | 通过验证 | 技术风险可接受 | 成功应用 | 完全成熟 |
| 效益 | 非常低 | 比较低 | 中等 | 比较高 | 非常高 |
| 适宜性 | 效果不明显 | 效果未达预期 | 较有效 | 效果良好 | 效果非常好 |
表4 问卷调研t检验结果Table 4 t-test results for the questionnaire survey |
| 不同维度 | 测试值= 3 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| t值 | 自由度 | 显著性 | 均值差 | 95% 置信区间 | ||
| 低值 | 高值 | |||||
| 推广潜力 | 9.09 | 145 | 0.00** | 0.93 | 0.73 | 1.13 |
| 应用难度 | 7.73 | 145 | 0.00** | 0.71 | 0.52 | 0.89 |
| 成熟度 | 13.17 | 145 | 0.00** | 1.15 | 0.97 | 1.32 |
| 效益 | 16.51 | 145 | 0.00** | 1.10 | 0.97 | 1.24 |
| 适宜性 | 16.03 | 145 | 0.00** | 1.22 | 1.07 | 1.37 |
注:**代表在95%置信区间内数据具有显著差异。 |
表5 不同区域水土流失治理技术评价结果Table 5 Evaluation results of different region’s soil erosion control technologies |
![]() |
表6 不同水土流失治理技术在5个维度的量化比较Table 6 Quantitate comparison of different soil erosion control technologies for in five dimensions |
| 维度 | 推广潜力 | 应用难度 | 成熟度 | 效益 | 适宜性 | ||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 技术类型 | 高分 | 低分 | 状态 | 高分 | 低分 | 状态 | 高分 | 低分 | 状态 | 高分 | 低分 | 状态 | 高分 | 低分 | 状态 | ||||
| 生物类 | 9 | 1 | ![]() | 1 | 5 | ![]() | 4 | 1 | ![]() | 7 | 1 | ![]() | 7 | 2 | ![]() | ||||
| 工程类 | 8 | 4 | ![]() | 1 | 5 | ![]() | 8 | 4 | ![]() | 7 | 2 | ![]() | 11 | 2 | ![]() | ||||
| 农作类 | 3 | 2 | ![]() | 3 | 2 | ![]() | 4 | 1 | ![]() | 3 | — | ![]() | 4 | — | ![]() | ||||
| 其他类 | 1 | 1 | ![]() | 1 | 3 | ![]() | 5 | 1 | ![]() | 4 | — | ![]() | 5 | 1 | ![]() | ||||
注:当高分技术数量≥低分技术数量时,状态表示为 |
图2 典型区水土流失治理关键技术评价对比分析Figure 2 Comparison of the evaluation results of key soil erosion control technologies in typical countries |
表7 水土流失治理关键技术的应用效果Table 7 The application for key soil erosion control technologies |
| 技术名称 | 应用效果 | 参考文献 | 存在问题 | 参考文献 |
|---|---|---|---|---|
| 防护林/ 缓冲林 | 1)可有效降低近地面风速,与旷野风速值(11.0 m/s)相比,风速值降至6.38~7.56 m/s; 2)对当地经济的直接贡献率可达到4%,间接贡献率可达到52%; 3)1978—2017年期间整体净效益为461.67×109元/年; | 范志平等[46] 武金洲等[47] Cao等[48] | 如何科学的筛选出适合当地气候的优势树种进行优化配置,提高树种存活率是难点 | 王怀彪等[49] Kamali等[50] |
| 林分 改造 | 1)植被覆盖度增加了10.95%,且温度也比其他区域降低了近1℃; 2)显著改善了土壤状况,阳离子交换能力、活性酶分别提高了16.17%和25.74%; | 徐涵秋等[41] An等[42] | 导致根际可溶性盐的浸析,可能会造成土壤盐碱化 | An等[42] |
| 人工造林/ 种草 | 1)可有效提高植被覆盖度,最高可达95%; 2)可有效提升0~10 cm土壤层的水分含量,可提升244.90%; 3)草地产量可提高到218.95 g/m2,是天然草地产量的1.8~4.3倍; 4)有效控制半干旱地区的水土流失,可使输沙模数降低到6000 t/km2以下 | Kusar等[51] 胡金娇等[52] 李昂等[53] Chen等[54] | 由于种苗选择不当,树苗存活率较低,使生态修复效果大打折扣 | Imanuddin等[55] |
| 蓄水库 | 1)供水容量可提高1.8%~2.2%,可有效提高水资源利用率; 2)洪水量减少了86亿m3,洪水深度和面积平均减少了40%; 3)可有效减少约20%的径流量; | Choi等[56] Mateo等[57] Kompor等[58] | 成本较高,后期维护困难 | Mateo等[57] |
| 农林间作 | 1)土壤含水量达24.6%,有效减少了34%~89%的土壤水分流失,水土流失量可减少45%~94%; 2)土壤有机质含量、有效磷含量和总交换性钾含量分别提高至22%、20%和69% 3)可使农作物产量提高13%~21%; | Salah等[59] Raveendra等[60] De Costa W等[61] | 确定合理的间作宽度并配以适宜树种是技术难点 | Salah等[59] |
| 复合农业 | 1)地表水氮、磷含量分别提高了14.76%和15.52%,促进了植被生长,提高了产量; 2)水稻产量提高了27%,蛋白质含量提高了25%,且没有重金属(胶质)在籽粒和水稻土中积累的风险; | Wang等[62] Phung等[63] | 实施成本较高,对农户要求较高 | Phung等[63] |
| 保护性耕作 | 1)可有效降低土壤表层中30%~70%的溶解性活性磷; 2)可有效降低0~75 mm土层中的土壤磷流失,减少量可达5%~59%; 3)可有效提高植物种群密度; | Quine等[64] Lambert等[65] | 与常规耕作相比,播种率降低,收益降低,农户积极性不高 | Lambert等[65] |
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