張茂鑫 吳次芳 李光宇

摘 要：黃河流域土地利用安全野外科學(xué)觀測(cè)研究站建設(shè)研究是強(qiáng)化基礎(chǔ)研究、促進(jìn)發(fā)展韌性的重要舉措，可為黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展提供科技支撐。研究明確土地利用安全的內(nèi)涵、總結(jié)黃河流域土地利用變化及發(fā)展面臨的問題;評(píng)述黃河流域野外科學(xué)觀測(cè)研究站現(xiàn)狀;圍繞黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展路徑，充分論述建設(shè)黃河流域土地利用安全野外科學(xué)觀測(cè)研究站的必要性、明確研究方向、建站原則等，提出土地利用安全野外科學(xué)觀測(cè)研究站布設(shè)方案，并從宏觀、中觀、微觀上構(gòu)建了具體監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)指標(biāo)。

關(guān)鍵詞：土地利用安全;科學(xué)觀測(cè);野外科學(xué)觀測(cè)研究站;黃河流域

中圖分類號(hào)：X83;TV882.1 ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2020.11.003

Abstract：The field scientific observation and research station of land use security in the Yellow River basin is an important measure to strengthen basic research and promote the resilience of development， which can provide scientific and technological support for ecological protection and high-quality development in the Yellow River basin. The study clarified the connotation of land use security and summarized the land use change and development problems in the Yellow River basin， and then reviewed the present situation of field scientific observation stations in the Yellow River basin and put forward the ecological protection and high quality development path of the Yellow River basin. After that， it fully discussed the necessity of building a scientific land use observation station in the Yellow River basin， the research direction and the principles of the station construction. Finally， it put forward a plan for the field scientific observation and research station of land use security and established specific monitoring and evaluation indexes from the macro， middle and micro perspectives.

Key words： land use security; scientific observation; field scientific observation and research station; Yellow River basin

2019年9月18日，習(xí)近平總書記在黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展座談會(huì)上提出，黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展，同京津冀協(xié)同發(fā)展、長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展、粵港澳大灣區(qū)建設(shè)、長(zhǎng)三角一體化發(fā)展一樣，是重大國(guó)家戰(zhàn)略。黃河流域已從強(qiáng)調(diào)治水走到生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展階段，國(guó)家關(guān)注重點(diǎn)也從單一要素水治理發(fā)展到山水林田湖草生命共同體。土地是植物生長(zhǎng)的養(yǎng)分源地和所有生物地球化學(xué)、生物物理過(guò)程的基質(zhì)。聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織（FAO）和聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署（UNEP）組織的專家組， 對(duì)以水土流失為主的生態(tài)環(huán)境問題進(jìn)行了調(diào)查分析，指出不合理的土地利用是造成環(huán)境退化的根本之因;美國(guó)環(huán)保署（EPA）的專家通過(guò)監(jiān)測(cè)新澤西州一個(gè)小流域30 a的生態(tài)環(huán)境變化，指出所有的生態(tài)環(huán)境問題都是區(qū)域土地利用與土地規(guī)劃問題[1-2]。

黃河流域的生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展，其重要基礎(chǔ)是維護(hù)流域土地的持續(xù)生產(chǎn)功能、生態(tài)服務(wù)與物質(zhì)循環(huán)功能，保持可持續(xù)的生物活性、多樣性和生產(chǎn)性，調(diào)節(jié)水土結(jié)構(gòu)平衡和物質(zhì)能量的良性循環(huán)，保護(hù)人類生存環(huán)境和有關(guān)歷史文化遺址的性能。然而，黃河中上游地區(qū)長(zhǎng)期以來(lái)毀林開荒、在陡坡進(jìn)行不合理耕作，已成為世界上水土流失最嚴(yán)重的區(qū)域之一[3]。鑒于此，以土地利用安全為目標(biāo)，詳細(xì)觀測(cè)研究山水林田湖草生命共同體的安全閾值，診斷土地利用系統(tǒng)的健康程度，建立土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和預(yù)警系統(tǒng)，對(duì)于保障黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展無(wú)疑是重要的基礎(chǔ)。

1 土地利用安全的內(nèi)涵

土地利用是一個(gè)動(dòng)態(tài)的概念，隨著人類社會(huì)的進(jìn)步和對(duì)土地的需求而發(fā)生變化。近代生態(tài)文明時(shí)期，土地既是資源又是山水林田湖草生命共同體的空間載體，其環(huán)境生態(tài)、代際公平、社會(huì)保障等外在于市場(chǎng)的價(jià)值被重視[4]。土地利用的目標(biāo)兼顧經(jīng)濟(jì)目標(biāo)、生態(tài)系統(tǒng)目標(biāo)和生態(tài)環(huán)境目標(biāo)。土地利用安全即人類在土地資源利用過(guò)程中，對(duì)生態(tài)環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和其他資源等安全性的影響[5]。土地利用安全強(qiáng)調(diào)三方面：一是動(dòng)態(tài)性，即土地利用安全要隨著人口、自然條件、人文策略等因素的變化不斷滿足人類需求;二是聯(lián)動(dòng)性，即土地利用安全和其他因素的安全性相輔相成、相互制約;三是時(shí)段性，即土地利用的安全標(biāo)準(zhǔn)隨科技水平發(fā)展發(fā)生變化，先進(jìn)技術(shù)可促進(jìn)土地利用安全。

2 黃河流域土地利用變化及發(fā)展面臨的問題

人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)產(chǎn)生的施壓強(qiáng)度和資源與生態(tài)環(huán)境承載能力的匹配度反映出人地關(guān)系。總體看，黃河流域人地關(guān)系自西向東逐漸趨緊，其中蘭州、西安、銀川、呼和浩特、太原等核心城市人地關(guān)系緊張，面臨生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展雙重問題[6]。從1980—2015年黃河流域土地利用變化看，黃河流域總面積達(dá)79.5萬(wàn)km2，其中：草地面積占47.47%;耕地面積占26.46%;城鄉(xiāng)工礦居民用地和水域面積較少，占比為2.54%、1.69%。與1980年相比，2015年黃河流域土地利用類型中耕地、沙漠及未利用地、林地、城鄉(xiāng)工礦居民用地面積分別增長(zhǎng)0.09%、13.8%、2.99%、50.66%，草地、水域面積分別減少2.55%、37.49%。耕地面積基本沒有發(fā)生變化，隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，城鄉(xiāng)工礦居民用地增加顯著，水域面積大幅縮減，沙漠及未利用地增加明顯[7]。按全國(guó)水資源二級(jí)分區(qū)，黃河流域分為8個(gè)分區(qū)，分別是：Ι區(qū)龍羊峽以上、Ⅱ區(qū)龍羊峽—蘭州、Ⅲ區(qū)蘭州—河口鎮(zhèn)、Ⅳ區(qū)內(nèi)流區(qū)、Ⅴ區(qū)河口鎮(zhèn)—龍門、Ⅵ區(qū)龍門—三門峽、Ⅶ區(qū)三門峽—花園口、Ⅷ區(qū)花園口以下。學(xué)界較多按此分區(qū)，以自然流域?yàn)榛A(chǔ)，在水資源、水資源承載力等級(jí)、土地利用、人地關(guān)系等方面，結(jié)合地域單元的完整性以及地區(qū)發(fā)展與黃河的直接關(guān)聯(lián)性進(jìn)行研究（見表1）[8-11]。盡管近年來(lái)國(guó)家實(shí)施山水林田湖草在生態(tài)保護(hù)修復(fù)，在生態(tài)安全戰(zhàn)略上取得了大量科研、治理成果，但仍存在一些問題：Ⅰ、Ⅱ區(qū)為河源發(fā)端，水資源趨緊，Ⅱ區(qū)強(qiáng)烈水蝕，沙化、水土流失嚴(yán)重、生物多樣性及牧草產(chǎn)量下降[12];Ⅲ區(qū)的河套平原和寧夏平原農(nóng)灌區(qū)，隨著工礦用地增加，水域面積縮減，水資源不足，在退耕還林政策下林地面積略有增加;Ⅳ區(qū)為沙地和沙漠區(qū)，水資源嚴(yán)重不足;Ⅴ、Ⅵ區(qū)屬于黃土高原丘陵溝壑區(qū)，黃土厚度100 m以上，極強(qiáng)烈水蝕、水土流失嚴(yán)重，生態(tài)重度脆弱，為黃河主要產(chǎn)沙區(qū);Ⅶ、Ⅷ區(qū)近年來(lái)土地沙化明顯，水資源不足、人地關(guān)系趨緊。此外，黃河流域還存在洪水災(zāi)害、地上懸河、水沙關(guān)系不協(xié)調(diào)、水質(zhì)污染，以及礦區(qū)對(duì)生態(tài)環(huán)境破壞嚴(yán)重，生物多樣性降低等問題[13-14]。

據(jù)2018年統(tǒng)計(jì)年鑒，從經(jīng)濟(jì)發(fā)展總體上看，黃河流域涉及50余個(gè)地級(jí)市，人口占14.6%、人均生產(chǎn)總值5.5萬(wàn)元低于全國(guó)平均水平，而工業(yè)廢水、二氧化硫、氮氧化物、煙（粉）塵排放量占總量的10.2%、19.8%、16.9%、17.0%?？梢钥闯觯S河流域地廣人稀、經(jīng)濟(jì)發(fā)展整體落后，產(chǎn)業(yè)發(fā)展不均衡、污染較嚴(yán)重[15-16]。此外，黃河流域各省（區(qū)）市場(chǎng)化水平偏低，除山東和河南兩省，其余?。▍^(qū)）市場(chǎng)化指數(shù)明顯低于全國(guó)平均水平，且區(qū)域差異顯著，中上游地區(qū)低于下游地區(qū)[17]。從黃河流域經(jīng)濟(jì)密度看，黃河流域區(qū)域發(fā)展極不均衡，鄭州、濟(jì)南、西安等地級(jí)市平均GDP超過(guò)7 619萬(wàn)元/km2，工業(yè)企業(yè)數(shù)達(dá)11 168個(gè)，占黃河流域總數(shù)的25%。而隴南、巴彥淖爾等16個(gè)上游地級(jí)市平均GDP低于500萬(wàn)元/km2。東中西部之間的經(jīng)濟(jì)密度差異明顯。東部經(jīng)濟(jì)密度高，且形成了以鄭州、濟(jì)南為中心的高級(jí)別集聚狀態(tài);中部以西安為中心形成了次一級(jí)集聚狀態(tài);西部高水平、中高水平經(jīng)濟(jì)密度區(qū)域及實(shí)力較強(qiáng)的集聚核心和擴(kuò)展軸帶分布在內(nèi)蒙古中部、河南中部、陜西南部、山西中部，其他?。▍^(qū)）的集聚核心和擴(kuò)展軸帶較弱[18]。

3 黃河流域建設(shè)野外科學(xué)觀測(cè)站的必要性

3.1 野外科學(xué)觀測(cè)站現(xiàn)狀

新中國(guó)成立以來(lái)，根據(jù)學(xué)科發(fā)展、國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展的需要，中科院和氣象等部門建立的野外科學(xué)觀測(cè)研究臺(tái)站（簡(jiǎn)稱野外科學(xué)觀測(cè)站）有7 000余個(gè)。1999年開始，科技部遴選建設(shè)了105個(gè)國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)站（后縮減至97個(gè)），旨在開展長(zhǎng)期觀測(cè)，以獲取數(shù)據(jù)，推動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展，為國(guó)家糧食安全、生態(tài)文明建設(shè)和重大工程建設(shè)提供重要科技支撐。其中，黃河流域范圍內(nèi)涉及11個(gè)國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)站，包括5個(gè)農(nóng)田、2個(gè)森林、2個(gè)地球物理、1個(gè)草地、1個(gè)荒漠國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)站，分屬國(guó)家林草局、地震局和教育部、中科院等4個(gè)部門主管、10個(gè)依托單位。但在國(guó)家層面沒有形成統(tǒng)一的監(jiān)管體系，忽視了綜合性和整體性，沒有形成目標(biāo)統(tǒng)一、監(jiān)測(cè)指標(biāo)體系聯(lián)網(wǎng)的合力監(jiān)山東泰山、河南南太行地區(qū)管體系[19]。野外科學(xué)觀測(cè)站觀測(cè)研究多以點(diǎn)代面，數(shù)據(jù)的時(shí)空橫縱尺度具有局限性，難以系統(tǒng)全面掌握黃河流域自然生態(tài)環(huán)境、氣候水文等變化及黃河治理工程對(duì)全域的影響，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以為黃河流域未來(lái)生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展提供有力科學(xué)數(shù)據(jù)支撐。對(duì)比國(guó)際經(jīng)驗(yàn)，美國(guó)的密西西比河曾經(jīng)是美國(guó)十大瀕危河流之一，經(jīng)過(guò)100多a的流域綜合治理，已基本恢復(fù)良好的生態(tài)系統(tǒng)，其重要經(jīng)驗(yàn)是重視對(duì)土地利用和土地覆被變化的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)[20-21]。巴西亞馬孫河流域的治理，也是從土地利用角度切入進(jìn)行綜合整治[22]。土地利用是自然資源、自然環(huán)境和人類活動(dòng)三要素的集合體，它能將土地-食品-淡水-氣候-生物多樣性-人類活動(dòng)聯(lián)結(jié)成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在地塊、地方和流域等不同尺度反映生態(tài)保護(hù)和區(qū)域發(fā)展的質(zhì)量狀況。因此，針對(duì)黃河流域上中下游不同地域存在的生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展問題，統(tǒng)籌建立土地利用安全野外科學(xué)觀測(cè)研究站，是實(shí)現(xiàn)黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展重大國(guó)家戰(zhàn)略的基礎(chǔ)工程，也是評(píng)價(jià)人地關(guān)系是否協(xié)調(diào)的基點(diǎn)和落腳點(diǎn)。

3.2 生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展路徑

黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展實(shí)質(zhì)是土地平衡保護(hù)整治修復(fù)與開發(fā)利用建設(shè)之間的協(xié)調(diào)（見圖1），其核心思想就是確保土地利用安全前提下滿足黃河流域人們生產(chǎn)生活生態(tài)需求。一方面，面對(duì)黃河流域出現(xiàn)的草場(chǎng)退化、濕地退化、荒漠化、鹽堿地、水沙不協(xié)調(diào)、水污染、災(zāi)害等一系列問題，不能分而治之，而要遵循山水林田湖草生命共同體的客觀規(guī)律，加強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)整體性、系統(tǒng)性治理，兼顧數(shù)量質(zhì)量生態(tài)效益[23]。國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)站需在時(shí)間、空間、目標(biāo)、監(jiān)測(cè)要素4個(gè)維度進(jìn)行綜合考慮、設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)，然后進(jìn)行保護(hù)整治修復(fù)，最后對(duì)生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量、生態(tài)服務(wù)質(zhì)量、社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)，反饋實(shí)施效果。另一方面，高質(zhì)量發(fā)展要梳理資源配置現(xiàn)狀問題，突破資源瓶頸，以監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)，掌握耕地、水等資源要素質(zhì)量和生態(tài)環(huán)境狀況，針對(duì)發(fā)展規(guī)劃等管理政策，實(shí)施開發(fā)利用建設(shè)，最終以監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)反饋成效。可見，野外科學(xué)觀測(cè)站是黃河流域保護(hù)和發(fā)展的關(guān)鍵基點(diǎn)。

3.3 野外科學(xué)觀測(cè)站的研究方向

聯(lián)合國(guó)新千年生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估項(xiàng)目、《21世紀(jì)議程》和《2030年可持續(xù)發(fā)展議程》等都重視通過(guò)土地利用變化的觀測(cè)研究，來(lái)系統(tǒng)探索生物地球化學(xué)過(guò)程，水文狀況和水質(zhì)變化，森林生態(tài)系統(tǒng)和森林景觀變化，城市生態(tài)系統(tǒng)的改變，人口適應(yīng)數(shù)量和結(jié)構(gòu)，生物群落結(jié)構(gòu)，個(gè)體、種群、生態(tài)系統(tǒng)對(duì)干擾尺度、頻率、模式及類型的反應(yīng)[24]。面對(duì)黃河流域生態(tài)環(huán)境問題和高質(zhì)量發(fā)展要求，野外科學(xué)觀測(cè)站將在土地質(zhì)量、土地利用安全與農(nóng)田生態(tài)、土地利用安全與城市生態(tài)系統(tǒng)三方面監(jiān)測(cè)研究。

（1）黃河流域土地質(zhì)量演化監(jiān)測(cè)。針對(duì)區(qū)域典型土壤類型開展土地生態(tài)系統(tǒng)重要生態(tài)過(guò)程與生態(tài)要素的長(zhǎng)期定位網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)，構(gòu)建土地質(zhì)量評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系及評(píng)價(jià)模型，闡明不同時(shí)空條件下土地資源質(zhì)量變化的關(guān)鍵過(guò)程與趨勢(shì)，診斷土地資源質(zhì)量變化的關(guān)鍵控制因子及作用強(qiáng)度，揭示自然沉積與人類活動(dòng)交互影響下，黃河流域土地質(zhì)量和環(huán)境質(zhì)量的演變機(jī)理和演替規(guī)律，為流域生態(tài)修復(fù)、整治、保護(hù)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和技術(shù)支撐。此外，再野化是近年來(lái)興起的一種生態(tài)保護(hù)修復(fù)新方法，旨在通過(guò)減少人類干擾，提升特定區(qū)域的荒野程度，以提升生態(tài)系統(tǒng)韌性和維持生物多樣性，使生態(tài)系統(tǒng)能夠達(dá)到自我維持的狀態(tài)[25]。黃河流域特別是上游青藏高原和下游黃河三角洲是觀測(cè)研究土地再野化最重要和最典型的樣本區(qū)域。監(jiān)測(cè)自然資源“緩慢變量”的變化趨勢(shì)，在無(wú)人類活動(dòng)擾動(dòng)情境下土地生態(tài)系統(tǒng)維持原狀及自然重塑的過(guò)程、響應(yīng)與效應(yīng)，測(cè)度土地生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)潛能及恢復(fù)韌性，為區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的整體恢復(fù)、農(nóng)業(yè)資源科學(xué)利用和農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的優(yōu)化管理提供技術(shù)支持。

（2）黃河流域土地利用安全與農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)管理。以山水林田湖草生命共同體理論為指導(dǎo)，開展不同類型土地利用生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、過(guò)程與功能監(jiān)測(cè)，揭示土地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能之間的聯(lián)系及其對(duì)區(qū)域變化的響應(yīng)機(jī)理，量化不同土地利用格局對(duì)土地健康、農(nóng)作物產(chǎn)量、生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)等的影響程度，明確土地資源系統(tǒng)安全運(yùn)行的尺度效應(yīng)、測(cè)度評(píng)價(jià)和演變規(guī)律;重點(diǎn)監(jiān)測(cè)黃河流域灌區(qū)、濱海鹽堿農(nóng)田等生態(tài)系統(tǒng)的演化，開展區(qū)域土地利用對(duì)比試驗(yàn)，探索不同種植制度、選育新品種、灌溉節(jié)水技術(shù)，構(gòu)建土地利用安全與土地健康的概念框架、耦合模型和基礎(chǔ)理論，探討適應(yīng)性管理與可持續(xù)利用的農(nóng)業(yè)資源和農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)對(duì)策。

（3）黃河流域土地利用安全與城市生態(tài)系統(tǒng)管理。城市生態(tài)系統(tǒng)是指特定地域內(nèi)的人口、資源、環(huán)境通過(guò)各種相生相克的關(guān)系建立起來(lái)的人類聚居地或社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、自然復(fù)合體[26]。城市生態(tài)系統(tǒng)管理目標(biāo)是恢復(fù)和維持城市生態(tài)系統(tǒng)健康、生物多樣性等。監(jiān)測(cè)主要控制區(qū)水、電、各類用地開發(fā)建設(shè)、固體廢物污染等人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和城市自然生態(tài)系統(tǒng)，如生物多樣性、土壤微生物等指標(biāo)。研究山水林田湖草各要素與城市經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)發(fā)展時(shí)空匹配的適宜度，綜合評(píng)價(jià)城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供給、調(diào)節(jié)、文化和支持能力[27]。

4 黃河流域野外科學(xué)觀測(cè)站布設(shè)建議

4.1 基本原則

黃河流域是一個(gè)極其復(fù)雜的社會(huì)生態(tài)系統(tǒng)，布設(shè)野外科學(xué)觀測(cè)站，必須堅(jiān)持以下基本原則。

（1）整體性-系統(tǒng)性原則。黃河流域土地利用安全野外科學(xué)觀測(cè)研究要加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)規(guī)劃，形成統(tǒng)一的目標(biāo)認(rèn)識(shí)、規(guī)劃研究方向和觀測(cè)指標(biāo)類型、標(biāo)準(zhǔn)，以及網(wǎng)格化的監(jiān)測(cè)網(wǎng)和數(shù)據(jù)指標(biāo)體系，以便開展土地利用的整體性-系統(tǒng)性效果評(píng)價(jià)與監(jiān)管。整體性強(qiáng)調(diào)狀態(tài)，從微觀關(guān)注要素如水質(zhì)、生物多樣性等健康狀態(tài)，以局域?yàn)榍腥朦c(diǎn)構(gòu)建點(diǎn)-線-網(wǎng)-面的微觀-局域-整體流域監(jiān)測(cè)格局。系統(tǒng)性聚焦聯(lián)系，基于系統(tǒng)論的關(guān)聯(lián)性、復(fù)雜性、等級(jí)結(jié)構(gòu)性視角[28]，既要建立單一要素監(jiān)測(cè)體系，又要構(gòu)建多要素相互關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)性監(jiān)測(cè)體系，如水和土耦合聯(lián)系、社會(huì)和生態(tài)體系指標(biāo)耦合聯(lián)系等。

（2）區(qū)域代表性原則。黃河流域的地勢(shì)西高東低，西部河源地區(qū)海拔在4 000 m以上，由一系列高山組成，常年積雪，冰川地貌發(fā)育;中部地區(qū)海拔在1 000～2 000 m之間，為黃土地貌，水土流失嚴(yán)重;東部主要由黃河沖積平原組成。流域整體生態(tài)環(huán)境脆弱，各類水利工程及開發(fā)利用均對(duì)流域局部與整體生態(tài)保護(hù)產(chǎn)生影響，因此應(yīng)在自然地理特異區(qū)、災(zāi)害頻發(fā)區(qū)、生態(tài)脆弱區(qū)、人為干預(yù)工程區(qū)、重點(diǎn)開發(fā)區(qū)等選取區(qū)域代表性觀測(cè)站點(diǎn)。

（3）科學(xué)問題導(dǎo)向原則。黃河流域土地利用安全野外科學(xué)觀測(cè)研究站旨在通過(guò)土地利用重大科學(xué)問題的探索，以科學(xué)觀測(cè)數(shù)據(jù)支撐黃河流域生態(tài)保護(hù)與高質(zhì)量發(fā)展。要特別重視觀測(cè)研究不同類型和不同區(qū)域土地利用系統(tǒng)的脆弱點(diǎn)、恢復(fù)力、限制、邊界、退化風(fēng)險(xiǎn)、可持續(xù)性軌跡、長(zhǎng)期趨勢(shì)和演變規(guī)律，觀測(cè)研究經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和人類需求與土地利用之間的相互作用過(guò)程、時(shí)滯、慣性和動(dòng)力機(jī)制，觀測(cè)研究土地利用對(duì)土地質(zhì)量、物種多樣和分布、群落組成和生態(tài)系統(tǒng)功能的變化等，以期為黃河流域的可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)數(shù)據(jù)支撐。

（4）基礎(chǔ)條件良好原則。野外科學(xué)觀測(cè)站必須具有一定的基礎(chǔ)條件，如觀測(cè)場(chǎng)地、基礎(chǔ)設(shè)施、儀器設(shè)備、依托單位和管理部門保障人財(cái)物等支撐條件。為避免重起爐灶并節(jié)省資源，應(yīng)根據(jù)土地利用安全觀測(cè)研究的目標(biāo)和需要，在現(xiàn)有氣象監(jiān)測(cè)站、水文監(jiān)測(cè)站、水土保持監(jiān)測(cè)站、土地利用監(jiān)測(cè)站、國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)站等基礎(chǔ)上整合觀測(cè)研究資源，進(jìn)行科學(xué)合理布設(shè)。

4.2 野外科學(xué)觀測(cè)站布設(shè)

根據(jù)野外科學(xué)觀測(cè)站建站原則和研究方向，未來(lái)將形成網(wǎng)狀全覆蓋、整體性、系統(tǒng)性觀測(cè)研究體系。黃河流域現(xiàn)有11個(gè)野外科學(xué)觀測(cè)站，分別側(cè)重農(nóng)田、森林、地球物理、環(huán)境材料、草原、沙漠等典型區(qū)域問題開展監(jiān)測(cè)研究，均納入土地利用觀測(cè)研究體系（見圖2）。根據(jù)黃河流域上下游存在的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展問題以及黃河上中游地區(qū)退耕還林（草）[29]、南水北調(diào)工程、水利水電工程[30]、引黃灌溉工程[31]、山水林田湖草生態(tài)保護(hù)修復(fù)試點(diǎn)/生態(tài)安全戰(zhàn)略等生態(tài)修復(fù)保護(hù)布局[32]，結(jié)合現(xiàn)有野外科學(xué)觀測(cè)站區(qū)位，建議在Ι、Ⅱ區(qū)河源發(fā)端區(qū)加強(qiáng)荒漠化、水源補(bǔ)給、退耕還林等效果監(jiān)測(cè)，增設(shè)達(dá)日、瑪曲、瑪沁3個(gè)觀測(cè)站;在Ⅲ區(qū)的灌區(qū)及Ⅳ、Ⅴ區(qū)交界處定西、鄂爾多斯、臨河、呼和浩特新增4個(gè)觀測(cè)站，著重節(jié)水灌溉、品質(zhì)選育、退耕還林、沙化等土地利用變化安全監(jiān)測(cè);Ⅴ區(qū)增設(shè)1個(gè)榆林站點(diǎn)，加強(qiáng)近年工礦用地對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響;Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ區(qū)近年沙化嚴(yán)重，中下游人地關(guān)系不協(xié)調(diào)，其中西安人地關(guān)系緊張，加強(qiáng)鄭州、濟(jì)南較發(fā)達(dá)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)生態(tài)的影響研究，增設(shè)西安、濱州2個(gè)站點(diǎn)，加強(qiáng)濕地、鹽堿地治理基礎(chǔ)觀測(cè)研究。

4.3 野外科學(xué)觀測(cè)研究指標(biāo)構(gòu)建

指標(biāo)構(gòu)建是黃河流域土地利用安全野外科學(xué)觀測(cè)研究的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在圖1黃河流域生態(tài)保護(hù)與高質(zhì)量發(fā)展實(shí)現(xiàn)路徑中已明確，觀測(cè)指標(biāo)應(yīng)綜合考慮目標(biāo)、時(shí)間、空間、觀測(cè)要素4個(gè)維度，在監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)上考慮要反映生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量、生態(tài)服務(wù)質(zhì)量、社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益三方面。按照宏觀控制系統(tǒng)、中觀過(guò)程系統(tǒng)、微觀響應(yīng)系統(tǒng)三級(jí)聯(lián)動(dòng)的模式進(jìn)行綜合設(shè)置。既要考慮科學(xué)性，也要考慮簡(jiǎn)明性和可操作性，更要考慮對(duì)流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展表征的敏感性。按照這些思路和原則，具體觀測(cè)研究指標(biāo)設(shè)置如下：

（1）宏觀控制系統(tǒng)。土地利用結(jié)構(gòu)、土地生產(chǎn)能力、生物豐度指數(shù)、流域侵蝕模數(shù)、萬(wàn)元GDP耗地量、萬(wàn)元GDP用水量、人均水資源用量。

（2）中觀過(guò)程系統(tǒng)。土地開發(fā)強(qiáng)度、土地脅迫指數(shù)、自然景觀破壞度、景觀聯(lián)通指數(shù)、生物多樣性指數(shù)、水土資源污染指數(shù)、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力、自然災(zāi)害受災(zāi)面積、城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能等。

（3）微觀響應(yīng)系統(tǒng)。土壤肥力、土壤微生物量氮、土壤微生物量碳、土壤微生物多樣性、農(nóng)田微生物群落、農(nóng)田蛋白酶活性。

5 結(jié) 語(yǔ)

基礎(chǔ)是關(guān)系到系統(tǒng)生存和發(fā)展的根本，歷史經(jīng)驗(yàn)表明不重視基礎(chǔ)就很難有發(fā)展的韌性。從黃河流域歷史變遷的角度看，土地作為山水林田湖草這個(gè)生命共同體的承載者，同時(shí)也是流域能量平衡和水循環(huán)的決定者之一，影響甚至決定了地表水和地下水的儲(chǔ)存和流動(dòng)，其利用安全是實(shí)現(xiàn)黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展的重要基礎(chǔ)。未來(lái)需要加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，從應(yīng)急目標(biāo)到系統(tǒng)方案，以整體性的框架建設(shè)黃河流域土地利用安全野外科學(xué)觀測(cè)研究站，探索流域土地質(zhì)量和環(huán)境質(zhì)量的演變規(guī)律，構(gòu)建土地利用健康和安全的智能化感知系統(tǒng)，并進(jìn)一步規(guī)范野外科學(xué)觀測(cè)研究的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，制定一系列統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范或指南，才能打破管理體系條塊壁壘造成的單一要素重復(fù)觀測(cè)、科技數(shù)據(jù)支撐不足等問題，從而鍛造黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展的強(qiáng)韌性。

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