劉彥隨,夏 軍,王永生,宋進(jìn)喜,趙新正,劉曉瓊

(1.中國(guó)科學(xué)院 地理科學(xué)與資源研究所，北京 100101;2.西北大學(xué) 陜西省黃河研究院,陜西 西安 710127)

世界文明多發(fā)源于大河流域[1],在應(yīng)對(duì)各種挑戰(zhàn)之中綿延發(fā)展。黃河是中華民族的母親河,孕育了古老而偉大的中華文明,保護(hù)黃河是事關(guān)中華民族偉大復(fù)興的千秋大計(jì)。黃河是全世界泥沙含量最高、治理難度最大、水害嚴(yán)重的河流,以及我國(guó)人地矛盾最為突出、最為復(fù)雜的區(qū)域之一。黃河流域的生態(tài)脆弱、水資源短缺、洪澇災(zāi)害頻發(fā),因而中華民族長(zhǎng)期以來(lái)同黃河水旱災(zāi)害作斗爭(zhēng)[2],黃河文明的產(chǎn)生與發(fā)展就是源于同洪澇與干旱的挑戰(zhàn)應(yīng)對(duì)[3]。新中國(guó)成立以來(lái),黨和國(guó)家高度重視黃河治理。1952年10月30日,毛澤東主席在視察黃河時(shí)提出“要把黃河的事情辦好”;2019年9月18日,習(xí)近平總書(shū)記在鄭州主持召開(kāi)黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展座談會(huì)并發(fā)表重要講話,強(qiáng)調(diào)“共同抓好大保護(hù),協(xié)同推進(jìn)大治理,讓黃河成為造福人民的幸福河”。黃河流域是我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重點(diǎn)區(qū)域,發(fā)展與保護(hù)的矛盾比較突出[4]。生態(tài)環(huán)境保護(hù)、人地系統(tǒng)協(xié)調(diào)與可持續(xù)發(fā)展是黃河流域高質(zhì)量發(fā)展的基本命題[5]?？茖W(xué)審視黃河流域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的優(yōu)劣勢(shì),系統(tǒng)探索黃河流域治理和高質(zhì)量發(fā)展新模式,贏得轉(zhuǎn)型與創(chuàng)新發(fā)展新機(jī)遇,能更好地讓黃河成為造福人民的幸福河。

黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展是國(guó)家重大戰(zhàn)略,是改革開(kāi)放40年來(lái)國(guó)家區(qū)域戰(zhàn)略與時(shí)俱進(jìn)的必然結(jié)果。1978—1998年國(guó)家提出“區(qū)域發(fā)展”戰(zhàn)略,優(yōu)先發(fā)展東部地區(qū),再有序發(fā)展中部和西部地區(qū);1999—2013年旨在解決區(qū)域非均衡發(fā)展問(wèn)題,國(guó)家相繼提出西部大開(kāi)發(fā)、東北振興、中部崛起的“板塊發(fā)展”戰(zhàn)略,全面推動(dòng)區(qū)域統(tǒng)籌發(fā)展[6]。十八大以來(lái),黨中央提出區(qū)域經(jīng)濟(jì)協(xié)同發(fā)展的空間布局新戰(zhàn)略,形成了京津冀協(xié)同發(fā)展、長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶、粵港澳大灣區(qū)建設(shè)、黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展為代表的“帶狀”發(fā)展思路。隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、科技創(chuàng)新、體制機(jī)制改革、對(duì)外開(kāi)放進(jìn)程差異的日益加劇,我國(guó)南北方經(jīng)濟(jì)差距不斷拉大,尤其是北方地區(qū)工業(yè)化、城鎮(zhèn)化發(fā)展的制約因素增多,區(qū)域轉(zhuǎn)型、城鄉(xiāng)融合與農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展面臨更多的挑戰(zhàn)[7]。黃河流域省區(qū)經(jīng)濟(jì)占北方經(jīng)濟(jì)的“半壁江山”,常住人口、GDP總量、地方財(cái)政一般預(yù)算收入、全社會(huì)固定資產(chǎn)投資分別占北方地區(qū)的57.72%、55.84%、48.93%和61.96%[8]。因此,黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展是推進(jìn)國(guó)家治理能力現(xiàn)代化的重要北方戰(zhàn)略,是改善東西部發(fā)展不均衡問(wèn)題的最佳突破區(qū)域[9],也有助于我國(guó)南北區(qū)域均衡發(fā)展[8]。

黃河流域的人類(lèi)活動(dòng)歷史久遠(yuǎn),對(duì)流域生態(tài)系統(tǒng)利用和破壞的規(guī)模與強(qiáng)度高于其他地區(qū)[9]。建國(guó)以來(lái),黃河流域先后經(jīng)歷了毀林開(kāi)荒低效發(fā)展、城鎮(zhèn)化快速發(fā)展、退耕還林綠色發(fā)展等階段,西部大開(kāi)發(fā)、生態(tài)建設(shè)、水資源管理改革等政策措施成效顯著,“治黃”和“興黃”改善了黃河流域的人地關(guān)系和生態(tài)環(huán)境狀況,但快速城鎮(zhèn)化、生態(tài)工程建設(shè)等政策措施在一定程度上限制了黃河流域的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平[10]。21世紀(jì)以來(lái),黃河流域經(jīng)濟(jì)發(fā)展路徑依賴、增長(zhǎng)動(dòng)力弱化等問(wèn)題與生態(tài)退化問(wèn)題并存,如何實(shí)現(xiàn)“富黃”和“富民”成為亟待解決的核心問(wèn)題,對(duì)于流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展提出了重大挑戰(zhàn),也為綠水青山就是金山銀山“兩山論”和生態(tài)產(chǎn)業(yè)化、產(chǎn)業(yè)生態(tài)化“兩化路”區(qū)域?qū)嵺`指明了重要方向。黃河流域孕育了河湟文化、河洛文化、關(guān)中文化、齊魯文化等中華文化,科學(xué)推進(jìn)生態(tài)環(huán)境保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展也對(duì)黃河文化保護(hù)、傳承和弘揚(yáng)具有特殊重要的意義。

為貫徹落實(shí)習(xí)近平總書(shū)記關(guān)于黃河流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展重要講話和來(lái)陜考察重要指示精神,陜西省黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室決定在西北大學(xué)成立陜西省黃河研究院(陜黃河辦函【2020】2號(hào))。西北大學(xué)積極整合優(yōu)勢(shì)資源,發(fā)揮學(xué)科優(yōu)勢(shì)和專(zhuān)業(yè)特色,聚焦黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展,以“黃河流域人地協(xié)調(diào)與高質(zhì)量發(fā)展——人地系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展”為研究主題,制定實(shí)施“黃河流域人地系統(tǒng)科學(xué)計(jì)劃”,研究揭示黃河流域人與自然演變規(guī)律、系統(tǒng)診斷黃河流域人地關(guān)系變化特征和問(wèn)題,梳理提出推進(jìn)黃河流域人地系統(tǒng)耦合與可持續(xù)發(fā)展的創(chuàng)新機(jī)制和科學(xué)途徑,推進(jìn)實(shí)現(xiàn)自然資源可持續(xù)利用、經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展和人地系統(tǒng)可持續(xù)調(diào)控。依托陜西省黃河研究院,形成高質(zhì)量研究成果,為黃河流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)和高質(zhì)量規(guī)劃決策提供智力支持和智庫(kù)參考。

1 人地系統(tǒng)協(xié)調(diào)面臨的主要問(wèn)題

1.1 水資源短缺

黃河流域土多水少,大部分區(qū)域?qū)儆诟珊蛋敫珊档貐^(qū),水資源短缺導(dǎo)致人水矛盾突出,是人地關(guān)系緊張的主要矛盾。水資源供需矛盾制約高質(zhì)量發(fā)展,限制流域水-能源-糧食安全系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展[11]。黃河流域面積占全國(guó)的8.3%,但年徑流量?jī)H占2%,卻承載了全國(guó)12%的人口、15%的耕地和13個(gè)國(guó)家能源化工基地的供水任務(wù),同時(shí)每年向淮河和海河供水90億m3[9]。黃河流域地表水開(kāi)發(fā)利用率和消耗率已遠(yuǎn)超黃河水資源承載能力,水資源短缺成為黃河面臨的最大挑戰(zhàn)。從水資源總量來(lái)看,均水資源占有量不足全國(guó)平均水平的30%[12];從降水來(lái)看,黃河流域多年平均降水量為447mm,僅為長(zhǎng)江流域的40%和全國(guó)的70%,氣候變化顯著影響流域降水、蒸發(fā)、產(chǎn)匯流過(guò)程[13],水資源短缺與供需矛盾不斷加劇[14];從水資源利用來(lái)看,人口與人均GDP增長(zhǎng)、快速城鎮(zhèn)化致使流域生活用水、工業(yè)用水和生態(tài)用水明顯增加[12, 15-16],流域水資源開(kāi)發(fā)利用率接近80%,超過(guò)一般流域40%的生態(tài)警戒線,水資源供給“天花板”效應(yīng)明顯[9]。水資源節(jié)約集約有待提升,2017年流域水資源利用效率整體不高,與發(fā)達(dá)國(guó)家和世界先進(jìn)水平仍有差距,農(nóng)業(yè)用水效率低于長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶和全國(guó)平均水平[17],人居用水量、灌溉定額雖然高于全國(guó)平均水平,但低于海河流域和淮河流域[16]。

1.2 生態(tài)環(huán)境脆弱

黃河流域生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型復(fù)雜多樣,涵蓋森林、草原、荒漠、濕地等,是連接青藏高原、黃土高原、華北平原的生態(tài)廊道。上游局部地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)退化、中游水土流失威脅依然嚴(yán)峻、下游生態(tài)流量偏低帶來(lái)多重生態(tài)脅迫,整體呈現(xiàn)為“上游良好、中游凹陷、下游居中”的格局[18]。大部分地區(qū)生態(tài)環(huán)境“痼疾”多,土地沙化、鹽堿化、水土流失等土地退化問(wèn)題突出,工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、城鄉(xiāng)生活帶來(lái)的點(diǎn)源污染、農(nóng)業(yè)面源污染、塑料垃圾等環(huán)境污染問(wèn)題嚴(yán)重,旱災(zāi)、洪災(zāi)、滑坡、泥石流等災(zāi)害頻發(fā)。此外,礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)加劇黃河流域生態(tài)環(huán)境惡化[19]。因此,黃河流域是國(guó)家重大生態(tài)保護(hù)與修復(fù)工程的重點(diǎn)覆蓋區(qū)域,生態(tài)保護(hù)與修復(fù)成效顯著,但上游水源涵養(yǎng)功能減弱,生態(tài)系統(tǒng)退化;中游地區(qū)黃土高原局部區(qū)域的水土流失依然嚴(yán)重,風(fēng)沙危害依然嚴(yán)峻,退耕還林工程存在植被選擇不當(dāng),導(dǎo)致人工林類(lèi)型單一、土壤干層等問(wèn)題[20-21],黃土高原植被恢復(fù)已接近水資源植被承載力閾值等問(wèn)題[22];下游地區(qū)濕地萎縮、農(nóng)田和水體污染問(wèn)題依舊突出。

1.3 人地矛盾突出

黃河流域是中國(guó)人口、資源、環(huán)境矛盾最為集中的區(qū)域之一,全球環(huán)境變化、快速城鎮(zhèn)化及各類(lèi)政策相繼實(shí)施驅(qū)動(dòng)著流域人地關(guān)系的轉(zhuǎn)變和城鄉(xiāng)格局的演變。黃河流域內(nèi)青藏高原、黃土高原、華北平原的地域聯(lián)系緊密,人類(lèi)活動(dòng)與環(huán)境變化的交互作用強(qiáng)烈[23-25],因而成為國(guó)內(nèi)外研究人地關(guān)系及人地系統(tǒng)耦合過(guò)程的重點(diǎn)區(qū)域[26]。在脆弱生態(tài)環(huán)境條件下高強(qiáng)度的人類(lèi)經(jīng)濟(jì)活動(dòng),直接導(dǎo)致區(qū)域人地系統(tǒng)的劇烈變化。綜合評(píng)價(jià)表明,2019年黃河流域人地關(guān)系趨于緊張的區(qū)域占21.18%,主要集中在省會(huì)城市、工業(yè)城市、高人口密度的平原地區(qū)。此外,氣候變化和極端天氣引發(fā)的生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)性、災(zāi)害性,以及資源枯竭、經(jīng)濟(jì)發(fā)展滯緩等挑戰(zhàn)造成人地關(guān)系的不確定性明顯增大[27]。2019年,黃河流域超載的面積和人口比重分別為14.23%、17.22%,接近于長(zhǎng)江流域的2倍[8]。特別是黃河流域中上游地區(qū)的二、三產(chǎn)業(yè)發(fā)展受限,超載人口生計(jì)主要依賴于土地資源和農(nóng)牧業(yè)經(jīng)濟(jì)[28]。

1.4 經(jīng)濟(jì)發(fā)展落后

黃河流域最大的弱項(xiàng)是城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)薄弱、民生保障與發(fā)展動(dòng)力不足。分析表明,黃河流域的經(jīng)濟(jì)增速落后于長(zhǎng)江流域約1.21個(gè)百分點(diǎn),黃河流域GDP總量占全國(guó)比重由2008年的23.2%下降到2019年的20.38%,且上中下游GDP總量差異大。2013年以來(lái),黃河干流沿岸8省區(qū)人均收入水平與全國(guó)平均水平的差距不斷拉大[28]。黃河流域中7省的城鎮(zhèn)化率低于全國(guó)平均水平,城市群輻射帶動(dòng)能力較弱[29],市鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)與鄉(xiāng)村經(jīng)濟(jì)互動(dòng)機(jī)制相對(duì)欠缺。2014年,黃河流域55%的區(qū)域?yàn)樨毨Эh,貧困面廣、程度深。全國(guó)14個(gè)集中連片貧困地區(qū)中有5個(gè)涉及黃河流域,2014年初黃河流域分布有170個(gè)國(guó)家級(jí)貧困縣,約占全國(guó)貧困縣的20.4%,貧困人口占全國(guó)的18.9%。同時(shí)，黃河流域50%的貧困縣分布在自然保護(hù)區(qū)內(nèi)[9],生態(tài)保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城鎮(zhèn)化與鄉(xiāng)村振興的矛盾突出,區(qū)域轉(zhuǎn)型與高質(zhì)量發(fā)展的壓力較大。

2 基于“三生”空間的人地系統(tǒng)診斷

2.1 人地系統(tǒng)科學(xué)理論認(rèn)知

人類(lèi)自誕生以來(lái),對(duì)地球資源開(kāi)發(fā)利用程度不斷加強(qiáng)、影響范圍不斷擴(kuò)大,人文過(guò)程日益成為驅(qū)動(dòng)地表各類(lèi)生態(tài)過(guò)程和環(huán)境演變的主要力量,人類(lèi)活動(dòng)甚至成為地球環(huán)境變化的第三大驅(qū)動(dòng)因素[30]。從中國(guó)古代的“天人合一、道法自然”到馬克思主義的“人與自然具有一體性”,再到習(xí)近平總書(shū)記的“生態(tài)文明思想”都強(qiáng)調(diào)人與自然和諧共生。人地關(guān)系是人類(lèi)社會(huì)活動(dòng)與自然地理環(huán)境之間的交互作用,是與人類(lèi)發(fā)展演化相伴而生的一對(duì)基本關(guān)系[31]。經(jīng)濟(jì)全球化、快速城鎮(zhèn)化和工業(yè)化、科學(xué)技術(shù)進(jìn)步等因素促使人地交互方式及其程度、廣度、深度不斷變化[32],現(xiàn)代人地系統(tǒng)呈現(xiàn)出復(fù)雜性、地域性和動(dòng)態(tài)性的綜合特征,人地系統(tǒng)協(xié)調(diào)與區(qū)域可持續(xù)發(fā)展面臨更大的挑戰(zhàn)[33]。當(dāng)今人類(lèi)對(duì)資源的利用方式與強(qiáng)度超出了自然環(huán)境的承載范圍,導(dǎo)致資源枯竭、生態(tài)破壞、環(huán)境污染、生物多樣性降低等突出問(wèn)題。人類(lèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展所面臨的人口、資源、環(huán)境、發(fā)展等諸多問(wèn)題與難題,歸根結(jié)底都是因“人地關(guān)系”處理不當(dāng)而引起的,實(shí)現(xiàn)人地和諧共生迫切要求人類(lèi)摒棄不合適的生產(chǎn)生活及消費(fèi)方式。

人地系統(tǒng)協(xié)調(diào)的本質(zhì)就是謀求人與自然、經(jīng)濟(jì)與生態(tài)高度和諧統(tǒng)一,統(tǒng)籌優(yōu)化區(qū)域資源稟賦與人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度、社會(huì)發(fā)展需求與環(huán)境承載力的復(fù)雜關(guān)系。人地系統(tǒng)科學(xué)是研究人地系統(tǒng)耦合機(jī)理、演變過(guò)程及其復(fù)雜交互效應(yīng)的新型交叉學(xué)科[34]。它是現(xiàn)代地理科學(xué)與地球系統(tǒng)科學(xué)的深度交叉和聚焦,以現(xiàn)代人地圈系統(tǒng)為對(duì)象,致力于探究人類(lèi)活動(dòng)改造和影響地表環(huán)境系統(tǒng)的狀態(tài),以及人地系統(tǒng)交互作用與耦合規(guī)律、人地協(xié)同體形成機(jī)理與演化過(guò)程。人地系統(tǒng)耦合與可持續(xù)發(fā)展是人地系統(tǒng)科學(xué)的研究核心,對(duì)于科學(xué)支撐國(guó)家重大戰(zhàn)略具有重要理論價(jià)值和實(shí)踐意義。按照人地交互作用關(guān)系及其差異特征,可將人地系統(tǒng)劃分為城市地域系統(tǒng)、城鄉(xiāng)融合系統(tǒng)和鄉(xiāng)村地域系統(tǒng)。鄉(xiāng)村孕育了城市,而城市擴(kuò)張和城鎮(zhèn)化發(fā)展不斷驅(qū)動(dòng)著鄉(xiāng)村地域系統(tǒng)轉(zhuǎn)型和城鄉(xiāng)關(guān)系的持續(xù)變化。鄉(xiāng)村地域系統(tǒng)內(nèi)部也具有復(fù)雜的“人地關(guān)系”,主要表現(xiàn)為作土關(guān)系(作物與土壤)、人居關(guān)系(人口與居民點(diǎn))、居業(yè)關(guān)系(農(nóng)民居住與就業(yè))、產(chǎn)城關(guān)系(產(chǎn)業(yè)化與城鎮(zhèn)化)等[34]。人類(lèi)活動(dòng)的方式、類(lèi)型與格局具有復(fù)雜多樣性,按照生產(chǎn)性可劃分為一產(chǎn)、二產(chǎn)、三產(chǎn)；按照生活性可劃分為居住用地、設(shè)施用地、特殊用地等；按照生態(tài)性可劃分為林地、草地、水域、水利設(shè)施用地等[35]。因而,構(gòu)建區(qū)域“三生”(生產(chǎn)、生活、生態(tài))空間新格局,為人地系統(tǒng)布局優(yōu)化、人地協(xié)調(diào)路徑創(chuàng)新提供了重要抓手(見(jiàn)圖1)。作土關(guān)系側(cè)重生產(chǎn)空間與生態(tài)空間的關(guān)系,人居關(guān)系側(cè)重生活空間與生態(tài)空間的關(guān)系,居業(yè)關(guān)系側(cè)重生活空間和生產(chǎn)空間之間的關(guān)系,產(chǎn)城關(guān)系需要兼顧產(chǎn)業(yè)化與城鎮(zhèn)化的耦合關(guān)系。以人地系統(tǒng)科學(xué)為指導(dǎo),深入開(kāi)展“三生”空間耦合機(jī)理與狀態(tài)診斷,既可以評(píng)價(jià)某一區(qū)域人地系統(tǒng)可持續(xù)性及其面臨主要問(wèn)題,也可以探明人地協(xié)調(diào)模式和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的科學(xué)路徑。

圖1 “三生”空間與人地系統(tǒng)的邏輯關(guān)系Fig.1 Logical relationship between "three living" space and human-earth system

2.2 “三生”空間耦合狀態(tài)分析

國(guó)土空間多要素耦合與多目標(biāo)協(xié)同是人地系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)控的科學(xué)基礎(chǔ)。構(gòu)建國(guó)土空間開(kāi)發(fā)保護(hù)新格局，亟需遵循自然地理大局、優(yōu)化城鄉(xiāng)發(fā)展布局、應(yīng)對(duì)區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)變局，創(chuàng)新國(guó)土空間治理與系統(tǒng)調(diào)控前沿理論。黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展應(yīng)以縣域空間為診斷對(duì)象,以主導(dǎo)土地類(lèi)型為基本單元,按照“三生”空間耦合度,甄別不同耦合度的問(wèn)題區(qū)域和區(qū)域問(wèn)題,揭示黃河流域人地協(xié)調(diào)與可持續(xù)發(fā)展科學(xué)問(wèn)題,推進(jìn)形成黃河流域人地系統(tǒng)協(xié)調(diào)的地域功能及其治理能力現(xiàn)代化的科學(xué)認(rèn)知。黃土高原是黃河流域的核心區(qū)域,有效促進(jìn)黃土高原地區(qū)生態(tài)保護(hù)、人地協(xié)調(diào)、產(chǎn)城融合、興業(yè)富民、鄉(xiāng)村振興,創(chuàng)新發(fā)展黃土高原科學(xué),可為黃河流域人地協(xié)調(diào)與高質(zhì)量發(fā)展提供新樣板?！叭笨臻g的概念著眼于土地利用功能,“三生”空間的分類(lèi)和評(píng)價(jià)體系是構(gòu)建合理的“三生”空間新格局的基礎(chǔ)[36]。按照“識(shí)別—賦值—耦合—分類(lèi)”的總體思路,通過(guò)建立土地利用類(lèi)型與土地利用功能之間的邏輯聯(lián)系和賦值規(guī)則,構(gòu)建“三生”空間分類(lèi)與評(píng)價(jià)體系(見(jiàn)表1)。賦值規(guī)則是依據(jù)某一類(lèi)型土地利用功能的強(qiáng)功能性、半功能性、弱功能性和非功能性四個(gè)等級(jí)分別賦分值5、3、1、0。然后利用“三生”空間耦合度模型,定量測(cè)算出生產(chǎn)、生活與生態(tài)用地耦合程度(公式(1))。

(1)

式中:CD為“三生”空間耦合度;fprd2、fliv2、feco2分別為生產(chǎn)功能、生活功能和生態(tài)功能評(píng)分值。

以黃土高原為例,該區(qū)域土地利用類(lèi)型主要包括耕地、林地、草地、園地、商服用地、工礦倉(cāng)儲(chǔ)用地、交通運(yùn)輸用地、水域及水利設(shè)施用地、公共管理與公共服務(wù)用地、住宅用地。根據(jù)“三生”空間理論認(rèn)知,區(qū)域生產(chǎn)用地、生活用地、生態(tài)用地,分別對(duì)應(yīng)于生產(chǎn)空間、生活空間、生態(tài)空間。① 生產(chǎn)用地依據(jù)人類(lèi)進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)時(shí)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分,包括第一產(chǎn)業(yè)用地、第二產(chǎn)業(yè)用地、第三產(chǎn)業(yè)用地。第一產(chǎn)業(yè)用地包括農(nóng)、林、牧、漁用地等,第二產(chǎn)業(yè)用地包括工業(yè)、交通、水利用地等,第三產(chǎn)業(yè)用地包括商業(yè)、服務(wù)業(yè)用地等。② 生活用地是人們用來(lái)滿足居住、休憩、消費(fèi)、娛樂(lè)休閑及一些特殊目的而占用的土地。③ 生態(tài)用地是以保護(hù)和發(fā)展區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)為目標(biāo),能直接或間接提供生態(tài)調(diào)節(jié)和生物支持等生態(tài)服務(wù)功能,且自身具有一定自我調(diào)節(jié)、修復(fù)、維持和發(fā)展能力的土地。生態(tài)用地主要包括林地、草地、水域及水利設(shè)施用地中的河流水面、湖泊水面、沿海灘涂、內(nèi)陸灘涂和冰川及永久積雪、其他土地中的空閑地、鹽堿地等地類(lèi)。基于土地類(lèi)型三生功能評(píng)分(見(jiàn)表1)和耦合度模型,計(jì)算得出黃土高原“三生”空間耦合度,并將基于問(wèn)題導(dǎo)向的“三生”空間耦合類(lèi)型劃分為高度耦合、中度耦合低度耦合等3類(lèi)。

表1 基于土地類(lèi)型的“三生”功能評(píng)分Tab.1 Function score of "three living" space based on land types

城市化地區(qū)、平原農(nóng)區(qū)、河谷平原區(qū)、農(nóng)灌區(qū)為高度耦合區(qū),但城市化地區(qū)存在著區(qū)域環(huán)境污染、洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)、產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)等問(wèn)題,其他高度耦合地域則存在面源污染、水資源利用效率低、農(nóng)業(yè)規(guī)模小等問(wèn)題;中度耦合地區(qū)主要包括丘陵溝壑區(qū)、塬區(qū)、高原溝壑區(qū),主要問(wèn)題是林分結(jié)構(gòu)單一、溝道農(nóng)業(yè)資源利用效率低、居民點(diǎn)分散等;低度耦合區(qū)域中,能礦資源區(qū)的問(wèn)題主要為環(huán)境污染、高碳排放、產(chǎn)業(yè)亟需轉(zhuǎn)型等,而地質(zhì)災(zāi)害區(qū)和毛烏素沙地區(qū)的主要問(wèn)題為生態(tài)脆弱、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)單一和災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)高(見(jiàn)表2)。

表2 黃土高原“三生”空間診斷Tab.2 Spatial diagnosis of "three living" space in the Loess Plateau

2.3 “三生”空間優(yōu)化與協(xié)同路徑

黃河流域地處氣候濕潤(rùn)-干旱過(guò)渡帶,土地利用變化明顯、地域類(lèi)型復(fù)雜多樣[37],既是我國(guó)重要的生態(tài)廊道和生態(tài)安全屏障,也是人地關(guān)系與人地矛盾最為緊張的區(qū)域之一。新時(shí)期水資源短缺、生態(tài)脆弱依然是黃河流域人地系統(tǒng)矛盾沖突的集中體現(xiàn),人地關(guān)系的演變呈現(xiàn)出人少地多脆弱型、人多地少超載型、人地失衡退化型、人地矛盾突出型等差異類(lèi)型[38]。其生態(tài)脆弱區(qū)分布廣、問(wèn)題多,上游的高原冰川、草原草甸和三江源,中游的黃土高原等地區(qū)的生態(tài)本底脆弱,過(guò)度放牧、過(guò)度資源開(kāi)發(fā)利用、過(guò)度旅游等人為活動(dòng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的破壞狀況仍未根本轉(zhuǎn)變。同時(shí),沿黃各省區(qū)的產(chǎn)業(yè)倚能倚重、低質(zhì)低效的問(wèn)題較為突出,特別是以能源化工、原材料、農(nóng)牧業(yè)等為主導(dǎo)的經(jīng)濟(jì)特征明顯,成為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展內(nèi)生動(dòng)力不足、綜合競(jìng)爭(zhēng)能力不強(qiáng)的主要原因。

黃河流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)突出的是對(duì)“地”的保護(hù),高質(zhì)量發(fā)展則更強(qiáng)調(diào)“人”的發(fā)展[39],黃河流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展的戰(zhàn)略核心在于促進(jìn)人地系統(tǒng)協(xié)調(diào)與可持續(xù)發(fā)展,其關(guān)鍵在于正確處理區(qū)域關(guān)系、城鄉(xiāng)關(guān)系和科學(xué)協(xié)調(diào)人地關(guān)系[40-41],亟需將國(guó)土“三生”空間優(yōu)化放在黃河流域高質(zhì)量發(fā)展的首要位置。針對(duì)黃河流域氣候特征與水資源約束問(wèn)題,要高度重視生態(tài)、經(jīng)濟(jì)與社會(huì)協(xié)同管控[42],如1960年以來(lái)，黃土高原積溫線(3 400℃·d)北移了130 km，其自然生態(tài)與農(nóng)業(yè)地域格局發(fā)生了明顯變化，亟需科學(xué)統(tǒng)籌水土保持、生態(tài)建設(shè)與高效旱作農(nóng)業(yè)發(fā)展。通過(guò)加強(qiáng)區(qū)域生態(tài)建設(shè)、環(huán)境保護(hù)和水土氣綜合治理,突出流域高質(zhì)量發(fā)展與經(jīng)濟(jì)社會(huì)轉(zhuǎn)型特色,不斷強(qiáng)化區(qū)域水、土地、生態(tài)、能源、糧食、經(jīng)濟(jì)與社會(huì)安全功能[43],推進(jìn)構(gòu)建流域生態(tài)共治、環(huán)境共保、城鄉(xiāng)共建、發(fā)展共贏、開(kāi)放共享的人地系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展新格局。黃河流域各省區(qū)具有不同的地域特點(diǎn)和發(fā)展特征,如陜西省地處黃河中游,與8省區(qū)毗鄰,跨越黃河、長(zhǎng)江兩大水系,推進(jìn)高質(zhì)量發(fā)展與鄉(xiāng)村振興適宜于聚焦“三沿三建”新格局。“三沿”是指“沿黃、沿渭、沿漢江”,貫通三秦地理、優(yōu)化空間布局;“三建”是指“黨建、鄉(xiāng)建、文明建”,融合三大主題、凸顯時(shí)代精神。立足區(qū)域資源、生態(tài)、文化等多功能特色與優(yōu)勢(shì),通過(guò)創(chuàng)新“三有(有機(jī)種植、有機(jī)養(yǎng)殖、有機(jī)加工業(yè))三品(農(nóng)產(chǎn)品、禮品、工藝品)”現(xiàn)代智慧農(nóng)業(yè)體系,把保護(hù)生態(tài)環(huán)境和發(fā)展特色產(chǎn)業(yè)、增加收入有機(jī)結(jié)合起來(lái),走出一條生態(tài)與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展、人與自然和諧共生之路。

3 黃河流域人地系統(tǒng)科學(xué)研究

3.1 總體研究思路

人地系統(tǒng)耦合是區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的重要理論基礎(chǔ)。科學(xué)解析黃河流域人地系統(tǒng)協(xié)調(diào)機(jī)理,尋求可持續(xù)發(fā)展途徑,成為實(shí)現(xiàn)黃河流域高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵。因此,本科學(xué)計(jì)劃將揭示黃河流域人地系統(tǒng)協(xié)調(diào)與可持續(xù)發(fā)展機(jī)理及途徑作為科學(xué)問(wèn)題進(jìn)行系統(tǒng)研究(見(jiàn)圖2)。通過(guò)解析黃河流域人地系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能時(shí)空格局及其演進(jìn)規(guī)律,探明黃河流域人地關(guān)系矛盾突出、嚴(yán)重失衡的典型區(qū)域及成因;重點(diǎn)解析影響黃河流域生態(tài)系統(tǒng)健康及生態(tài)安全的關(guān)鍵因素及其驅(qū)動(dòng)機(jī)制,構(gòu)建黃河流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)的理論方法和技術(shù)體系;針對(duì)水土資源、能源等制約經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的關(guān)鍵要素,從強(qiáng)化節(jié)約與開(kāi)源,提高效率與效益等視角,提出資源能源節(jié)約集約利用技術(shù)與途徑;基于流域生態(tài)系統(tǒng)與人類(lèi)社會(huì)相互作用和協(xié)調(diào)關(guān)系的全面解析,構(gòu)建黃河流域人地系統(tǒng)智能化模擬分析平臺(tái),探索其協(xié)調(diào)發(fā)展路徑;基于黃河流域文物考古、歷史文化、革命文化等的挖掘、梳理與提煉,深化現(xiàn)代文明的科學(xué)內(nèi)涵與價(jià)值導(dǎo)向,指導(dǎo)黃河流域人地關(guān)系協(xié)調(diào)發(fā)展;通過(guò)黃河流域人地系統(tǒng)高質(zhì)量發(fā)展情景模擬與分析,提出黃河流域人地系統(tǒng)高質(zhì)量發(fā)展模式與全面鄉(xiāng)村振興路徑。黃河流域人地系統(tǒng)科學(xué)計(jì)劃努力在理論創(chuàng)新、科技智庫(kù)、實(shí)踐模式、示范創(chuàng)建等方面做出重要貢獻(xiàn),為服務(wù)黃河流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略決策提供理論支持與技術(shù)支撐。

圖2 人地系統(tǒng)科學(xué)研究計(jì)劃及其總體思路Fig.2 Human-earth system science research plan and its general thinking

3.2 主要研究?jī)?nèi)容

3.2.1 人地系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能及其演進(jìn)規(guī)律 人與自然是不可分割的生命共同體[44]。黃河流域孕育了中華文明,蘊(yùn)藏著濃厚而深重的人地系統(tǒng)演化史。從理論、格局、過(guò)程、規(guī)律的邏輯視域,探索建立人地系統(tǒng)地域結(jié)構(gòu)及其功能分異理論新認(rèn)知,成為創(chuàng)新黃河流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展科學(xué)決策體系的重要前提。本研究擬綜合遙感數(shù)據(jù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)、實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)、流空間大數(shù)據(jù),集成運(yùn)用演繹歸納、空間聚類(lèi)分析、時(shí)間序列分析、地理探測(cè)器、人工智能等技術(shù)方法,研究構(gòu)建黃河流域人地系統(tǒng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及模型,探測(cè)分析黃河流域人地系統(tǒng)要素結(jié)構(gòu)、交互關(guān)系與地域特征,科學(xué)選取刻畫(huà)人地系統(tǒng)演化的關(guān)鍵指標(biāo)，深入解析不同類(lèi)型區(qū)域人地系統(tǒng)演變過(guò)程、機(jī)理與格局,定量測(cè)度和對(duì)比不同類(lèi)型區(qū)域人地系統(tǒng)演化進(jìn)程、驅(qū)動(dòng)機(jī)制及其資源環(huán)境效應(yīng),進(jìn)而揭示人地系統(tǒng)地域模式形成機(jī)理及其轉(zhuǎn)型演進(jìn)規(guī)律。

3.2.2 生態(tài)環(huán)境保護(hù)與生態(tài)安全 基于源區(qū)過(guò)度放牧和不合理的土地利用導(dǎo)致草地退化、濕地萎縮、土地沙化等問(wèn)題,中游水土流失尚未根本控制、局部地區(qū)能礦資源的粗放型開(kāi)采和加工導(dǎo)致地表植被破壞、地表塌陷和礦區(qū)污染等問(wèn)題,中下游快速城鎮(zhèn)化和產(chǎn)業(yè)發(fā)展引起的水體污染、大氣污染等典型生態(tài)問(wèn)題,利用典型樣區(qū)調(diào)查數(shù)據(jù)、站點(diǎn)觀測(cè)資料、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、多源遙感數(shù)據(jù),系統(tǒng)分析重點(diǎn)區(qū)域的典型生態(tài)問(wèn)題,模擬揭示上游土地荒漠化時(shí)空演變及成因研究、多動(dòng)力驅(qū)動(dòng)下土壤侵蝕過(guò)程及時(shí)空分異、黃土高原地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育規(guī)律與分布特征、黃土礦區(qū)開(kāi)采沉陷形成機(jī)理及分布特征、典型流域水污染現(xiàn)狀及成因機(jī)制等;針對(duì)典型生態(tài)問(wèn)題的發(fā)展程度,研發(fā)生態(tài)修復(fù)與環(huán)境恢復(fù)技術(shù),主要包括荒漠化土地綜合修復(fù)技術(shù)、重點(diǎn)水土流失區(qū)防控與生態(tài)修復(fù)技術(shù)、黃土地質(zhì)災(zāi)害天空地一體化監(jiān)測(cè)及預(yù)警技術(shù)、礦區(qū)環(huán)境污染的源頭控制與修復(fù)技術(shù)、典型流域水環(huán)境污染防治與修復(fù)技術(shù)等;提出流域生態(tài)保護(hù)路徑與分區(qū)治理方案,包括上游退化土地生態(tài)保育路徑與治理,中游水土流失、礦區(qū)開(kāi)采和植被脆弱的生態(tài)保護(hù)路徑與治理,中下游環(huán)境(水土氣生)生態(tài)保護(hù)路徑與治理、流域整體生物多樣性保護(hù)、秦嶺生態(tài)安全綜合保護(hù)等。

3.2.3 資源能源節(jié)約與集約利用 從人地關(guān)系視角聚焦黃河流域可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題,開(kāi)展流域能源節(jié)約集約利用及水土資源、能源、糧食協(xié)同優(yōu)化,提出適水產(chǎn)業(yè)規(guī)模及其合理布局,進(jìn)而對(duì)流域水、能源、糧食安全系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)、資源統(tǒng)籌及生態(tài)環(huán)境可持續(xù)進(jìn)行定量研究。主要內(nèi)容包括黃河中游能源資源結(jié)構(gòu)優(yōu)化與高效利用,深化能源綠色、高效和優(yōu)化利用體系研究;關(guān)中城市群水資源、能源與城市轉(zhuǎn)型協(xié)同優(yōu)化調(diào)控研究,提出水資源、能源與城市用地協(xié)調(diào)優(yōu)化路徑;陜寧蒙水資源、能源、糧食協(xié)同優(yōu)化調(diào)控研究,提出水資源可持續(xù)、糧食增效、能源高效的優(yōu)化途徑和措施。通過(guò)研究解決制約黃河流域高質(zhì)量發(fā)展的水資源、土地資源及能源問(wèn)題,構(gòu)建資源能源高效利用,水能糧、水能城協(xié)同優(yōu)化調(diào)控模型,研究提出協(xié)同優(yōu)化途徑。

3.2.4 人地系統(tǒng)智能化模擬與協(xié)調(diào)發(fā)展 通過(guò)觀測(cè)和收集黃河流域水土氣生人多要素?cái)?shù)據(jù),構(gòu)建流域人地系統(tǒng)要素集、多源數(shù)據(jù)庫(kù)和任務(wù)感知的信息匯集機(jī)制,推進(jìn)人地系統(tǒng)協(xié)同觀測(cè)與多源異構(gòu)數(shù)據(jù)深度融合,實(shí)現(xiàn)時(shí)空大數(shù)據(jù)共享與應(yīng)用服務(wù),為流域人地系統(tǒng)協(xié)調(diào)智能化模擬提供高效可靠的數(shù)據(jù)支撐。基于CA、LTM和MAS模型,建立多模態(tài)時(shí)空大數(shù)據(jù)統(tǒng)一表達(dá)模型,搭建人地系統(tǒng)協(xié)調(diào)智能化大數(shù)據(jù)模擬平臺(tái)、智能決策輔助系統(tǒng),提供多層次一體化人地關(guān)系智能服務(wù)。厘清黃河流域人地系統(tǒng)關(guān)系及其內(nèi)部子系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展機(jī)理,模擬評(píng)價(jià)黃河流域要素、區(qū)域、地域、功能結(jié)構(gòu),開(kāi)展人地系統(tǒng)協(xié)同觀測(cè)體系和協(xié)調(diào)預(yù)測(cè)預(yù)警研究,探索黃河流域綠色低碳循環(huán)發(fā)展路徑,模擬預(yù)測(cè)黃河流域不同氣候變化與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展情景,研究提出應(yīng)對(duì)極端氣候事件與災(zāi)害的重大政策措施,探明促進(jìn)城鄉(xiāng)融合與可持續(xù)發(fā)展的科學(xué)路徑,為深入推進(jìn)數(shù)字黃河、智慧黃河、安瀾黃河、和諧黃河、美麗黃河建設(shè)提供參考依據(jù)。

3.2.5 流域高質(zhì)量發(fā)展情景與模式研究 圍繞黃河流域城市群發(fā)展和新型城鎮(zhèn)化、鄉(xiāng)村振興、生態(tài)文明建設(shè)等國(guó)家戰(zhàn)略,以城鎮(zhèn)、鄉(xiāng)村和產(chǎn)業(yè)為關(guān)鍵著力點(diǎn),深入探索黃河流域新型城鎮(zhèn)化、鄉(xiāng)村振興和城市群高質(zhì)量發(fā)展路徑,構(gòu)建黃河流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)與縣城聯(lián)市帶鄉(xiāng)、興業(yè)強(qiáng)村富民的長(zhǎng)效機(jī)制,提出黃河流域產(chǎn)業(yè)與生態(tài)協(xié)同發(fā)展的科學(xué)路徑。通過(guò)黃河流域新型城鎮(zhèn)化的基本公共服務(wù)與基礎(chǔ)設(shè)施支撐體系、都市圈和城市群一體化研究,總結(jié)提煉黃河流域城市高質(zhì)量發(fā)展模式;通過(guò)黃河流域產(chǎn)業(yè)生態(tài)化的路徑、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)支撐體系研究和黃河流域生態(tài)資源保育、生態(tài)資源資產(chǎn)化、生態(tài)資產(chǎn)資本化以及生態(tài)與服務(wù)市場(chǎng)化研究,總結(jié)提煉黃河流域生態(tài)產(chǎn)業(yè)化與產(chǎn)業(yè)生態(tài)化發(fā)展模式;通過(guò)黃河流域鞏固拓展脫貧成果、城鄉(xiāng)融合發(fā)展機(jī)理、居業(yè)協(xié)同綜合建設(shè)，以及鄉(xiāng)村振興地域模式研究,梳理總結(jié)黃河流域脫貧富農(nóng)與鄉(xiāng)村振興典型模式。

3.2.6 黃河文化與現(xiàn)代文明傳承及創(chuàng)新 通過(guò)對(duì)黃河流域文物考古、歷史文化、革命文化等的挖掘、梳理與提煉,深入探究現(xiàn)代文明的科學(xué)內(nèi)涵與功能價(jià)值,指導(dǎo)黃河流域人地系統(tǒng)協(xié)調(diào)與高質(zhì)量發(fā)展決策。在現(xiàn)代人地關(guān)系視角下,根據(jù)與人(社會(huì))、地(自然界)密切程度的差異性,梳理提煉黃河文化特色及其創(chuàng)新元素,將黃河文化細(xì)分為意識(shí)文化、行為文化、制度文化、物態(tài)文化等4類(lèi),并分類(lèi)開(kāi)展流域特色文化挖掘與價(jià)值重塑;通過(guò)透視黃河文化的歷史演變、人地關(guān)系的時(shí)空演變特征,探明不同歷史時(shí)期的黃河文化對(duì)人地系統(tǒng)演化的影響,以及新型人地系統(tǒng)格局下黃河文化的傳承與創(chuàng)新路徑;通過(guò)強(qiáng)化系統(tǒng)延續(xù)、價(jià)值延續(xù)與生活延續(xù),真正讓“文化遺產(chǎn)活起來(lái)”,進(jìn)而在更為廣深的時(shí)空范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)其地域文化價(jià)值、教育普及意義和區(qū)域社會(huì)功能。通過(guò)黃河文化、人類(lèi)文明與區(qū)域經(jīng)濟(jì)融合創(chuàng)新,創(chuàng)建人文生態(tài)資源保護(hù)與城鄉(xiāng)發(fā)展互促機(jī)制,探索黃河流域生態(tài)文化示范縣、縣域高質(zhì)量發(fā)展示范區(qū)和人地協(xié)調(diào)先行試驗(yàn)區(qū)建設(shè)，彰顯黃河文化、紅色文化、民俗文化和新時(shí)代生態(tài)文明建設(shè)的鄉(xiāng)村振興價(jià)值體系,如依據(jù)地域鄰近性、區(qū)域協(xié)同性,重點(diǎn)創(chuàng)建無(wú)定河流域綏(德)米(脂)一體化生態(tài)文旅產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展帶。

3.3 研究目標(biāo)與定位

面向黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展國(guó)家戰(zhàn)略,立足陜西省情和西北大學(xué)優(yōu)勢(shì),突出地理、地質(zhì)、生態(tài)、經(jīng)管等多學(xué)科綜合優(yōu)勢(shì),創(chuàng)建黃河科學(xué)研究平臺(tái),集聚多方科研力量致力于黃河流域人地系統(tǒng)耦合與高質(zhì)量發(fā)展、黃河文化保護(hù)與傳承等研究和科學(xué)治理實(shí)踐,建成面向全球環(huán)境變化、可持續(xù)發(fā)展,聚焦地球關(guān)鍵帶的演進(jìn)過(guò)程、高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略體系,服務(wù)支撐國(guó)家及相關(guān)省市黃河流域戰(zhàn)略規(guī)劃和科學(xué)決策的理論研究高地、模式示范基地、重要智庫(kù)與學(xué)術(shù)交流平臺(tái)。

陜西省黃河研究院確定了黃河流域人地系統(tǒng)協(xié)調(diào)與高質(zhì)量發(fā)展“一個(gè)研究主題”, 著眼時(shí)空“兩個(gè)維度”, 立足陜西省及其周邊地區(qū), 開(kāi)展青藏高原、 黃土高原、 華北平原“大三原”, 河套平原、 陜北黃土高原、 汾渭平原“小三原”, 陜晉蒙、 陜甘寧蒙、 陜蒙晉豫接壤區(qū)“三大區(qū)域”的城鎮(zhèn)化、 工業(yè)化、 信息化、 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化“四化協(xié)同”的動(dòng)力學(xué)機(jī)制和高質(zhì)量發(fā)展路徑研究, 實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新、 協(xié)調(diào)、 綠色、 開(kāi)放、 共享“五位一體”的新發(fā)展目標(biāo)(見(jiàn)圖3)。

圖3 黃河流域人地系統(tǒng)科學(xué)研究維度與主要目標(biāo)Fig.3 Research dimensions and main objectives of human-earth system science in the Yellow River Basin

根據(jù)黃河流域的地域特征、資源稟賦、經(jīng)濟(jì)發(fā)展與人地關(guān)系等特征,重點(diǎn)開(kāi)展“土”字型樣帶綜合調(diào)查和科學(xué)考察,圍繞地質(zhì)環(huán)境、能礦、水土、生態(tài)等自然資源可持續(xù)利用,新型城鎮(zhèn)化、城市群、貧困治理、鄉(xiāng)村振興等經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展,城鄉(xiāng)、生態(tài)、農(nóng)業(yè)、社會(huì)等人地系統(tǒng)可持續(xù)調(diào)控等方面,通過(guò)選擇典型縣域深入開(kāi)展調(diào)查研究。在“土”字型樣帶中選取了南、北、中綜合樣帶,南樣帶包括青海省共和縣、甘肅省臨夏縣和莊浪縣、陜西省岐山縣和長(zhǎng)安區(qū)、河南省靈寶縣和封丘縣,山東省長(zhǎng)清區(qū)和墾利縣;北樣帶包括甘肅省古浪縣、寧夏鹽池縣、陜西省寶塔區(qū)、山西省靈石縣和壽陽(yáng)縣;中樣帶包括內(nèi)蒙古烏拉特前旗和東勝區(qū),陜西省榆陽(yáng)區(qū)和富平縣等(見(jiàn)圖4)。在統(tǒng)籌規(guī)劃和典型案例研究基礎(chǔ)上,重點(diǎn)推進(jìn)榆林市佳縣、米脂、綏德“黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展示范縣”和“鄉(xiāng)村振興楷?！眲?chuàng)建,科學(xué)引導(dǎo)和服務(wù)支撐沿黃生態(tài)文化公園、全域旅游創(chuàng)新區(qū)、全面鄉(xiāng)村振興示范區(qū)建設(shè)。

圖4 黃河流域人地系統(tǒng)科學(xué)研究區(qū)域及其主要樣帶Fig.4 Research area of human-earth system science and its main transects in the Yellow River Basin

4 結(jié)語(yǔ)與討論

黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展已上升為國(guó)家區(qū)域發(fā)展的重大戰(zhàn)略。黃河流域人地系統(tǒng)生態(tài)保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展矛盾沖突的實(shí)質(zhì)是因人類(lèi)活動(dòng)與自然環(huán)境交互作用而產(chǎn)生的人地系統(tǒng)失調(diào)、三生功能失衡。人地系統(tǒng)耦合是地球系統(tǒng)科學(xué)研究的重要前沿領(lǐng)域,針對(duì)黃河流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展亟需探究的科學(xué)問(wèn)題,本文提出了黃河流域人地系統(tǒng)科學(xué)研究計(jì)劃,旨在解析黃河流域人地系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、演進(jìn)過(guò)程及其地域分異規(guī)律,探索發(fā)展以人地系統(tǒng)耦合與可持續(xù)發(fā)展為主要研究?jī)?nèi)容的人地系統(tǒng)科學(xué),研究構(gòu)建黃河流域生態(tài)安全與生態(tài)保護(hù)體系、資源能源集約與節(jié)約利用體系、人地系統(tǒng)智能化模擬與決策體系,總結(jié)提煉黃河流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展模式。陜西省黃河研究院將依托多學(xué)科綜合優(yōu)勢(shì),持續(xù)推進(jìn)黃河流域人地系統(tǒng)科學(xué)研究計(jì)劃,立足陜西省及周邊地區(qū)、面向黃土高原及整個(gè)黃河流域,通過(guò)“土”字樣帶綜合調(diào)查研究和黃河流域科學(xué)考察,深入探索流域工業(yè)化、城鎮(zhèn)化、信息化與農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化“四化”協(xié)同的動(dòng)力學(xué)機(jī)制和高質(zhì)量發(fā)展創(chuàng)新路徑,推進(jìn)黃河流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展示范縣創(chuàng)建。

人類(lèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展所面臨的諸多資源環(huán)境問(wèn)題和區(qū)域發(fā)展難題,歸根結(jié)底是因系統(tǒng)科學(xué)研究不夠、人地關(guān)系處理不當(dāng)而引發(fā)的。黃河是中華民族的母親河、中華文明的搖籃,從治黃、興黃到富黃,現(xiàn)處于高質(zhì)量發(fā)展的重大機(jī)遇期。黃河流域跨越九省份、地域狹長(zhǎng)、差異懸殊,高質(zhì)量發(fā)展必須實(shí)事求是、因地制宜、分類(lèi)指導(dǎo)、分區(qū)推進(jìn)。黃河上游要強(qiáng)化生態(tài)系統(tǒng)功能、注重生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)保護(hù)和城鄉(xiāng)協(xié)調(diào)發(fā)展;黃河中游是國(guó)家多戰(zhàn)略疊加的核心區(qū)和人地系統(tǒng)協(xié)同的重點(diǎn)區(qū),當(dāng)前要對(duì)接好“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo),協(xié)同推進(jìn)節(jié)能減排和固碳增匯,有效提升生態(tài)環(huán)境修復(fù)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)轉(zhuǎn)型創(chuàng)新效率;黃河下游應(yīng)加強(qiáng)環(huán)境綜合治理,改善生境質(zhì)量,提高創(chuàng)新產(chǎn)出及其綜合效能。

人地系統(tǒng)耦合是區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的重要理論基礎(chǔ)。從人地協(xié)調(diào)、區(qū)域協(xié)同、城鄉(xiāng)融合、鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略看,黃河流域是一個(gè)完整的復(fù)雜地域系統(tǒng),黃土高原是一個(gè)獨(dú)特的區(qū)域地球系統(tǒng)。要堅(jiān)持流域綜合治理、系統(tǒng)治理、源頭治理,共同抓好大保護(hù),協(xié)同推進(jìn)大治理;要堅(jiān)持以目標(biāo)為指向、問(wèn)題為導(dǎo)向,加強(qiáng)制度建設(shè)和政策供給,找準(zhǔn)短板和弱項(xiàng)精準(zhǔn)發(fā)力、提升能力,通過(guò)系統(tǒng)優(yōu)化國(guó)土空間結(jié)構(gòu)、功能與布局，推動(dòng)黃河流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)、經(jīng)濟(jì)社會(huì)轉(zhuǎn)型全面步入生態(tài)文明建設(shè)與高質(zhì)量發(fā)展軌道。當(dāng)前應(yīng)加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)、理論研究和科學(xué)規(guī)劃,加快創(chuàng)新產(chǎn)學(xué)研政企協(xié)同機(jī)制,創(chuàng)建上中下游流域聯(lián)盟,協(xié)力推進(jìn)重大科學(xué)問(wèn)題研究和關(guān)鍵工程技術(shù)突破,聯(lián)合組織黃土流域及黃土高原科學(xué)考察。從治理實(shí)踐感知、地域模式探知,到科學(xué)規(guī)律認(rèn)知,全面梳理黃土高原生態(tài)經(jīng)濟(jì)建設(shè)系統(tǒng)理論與轉(zhuǎn)型發(fā)展路徑,探索實(shí)施黃土高原變綠后的“綠土高原人地系統(tǒng)工程”。在共同抓好“保護(hù)黃土地”、協(xié)同推進(jìn)“黃河大合唱”的時(shí)代征程中,全面創(chuàng)新黃河流域人地系統(tǒng)協(xié)調(diào)與高質(zhì)量發(fā)展的長(zhǎng)效機(jī)制、地域模式和科學(xué)范式。

致謝:西北大學(xué)邵煜、王鶯鶯、蔣曉輝、邱海軍、李飛、惠怡安、劉建紅等,中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所李裕瑞、曹智、郭遠(yuǎn)智參加了前期研究和文稿處理，特表感謝。