豫西地区植被提质增效关键技术与地域发展模式
——以洛阳市为例

魏振浩，廖柄臻, 王耀斌，上官周平*

(1.西北农林科技大学 创新实验学院，陕西 杨凌 712100；2.西北农林科技大学黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室，陕西 杨凌712100)

提质增效是在中国经济社会发展步入全新阶段——新常规的大背景下明确提出的。党的十八大以来，提质增效一直是我国经济发展的主旋律[1]。随着中国城镇化与工业化的快速推进，对自然资源的需求量急剧增大[2]，而其与经济发展的矛盾不断凸显。所以，探索人与自然-经济-社会相互和谐的绿色经济社会发展模式是我国未来经济社会发展的重点。随着我国生态文明建设的持续推进，我国产生了大量地域提质增效发展典范，其中河南省濮阳市南乐县通过积极推行三个“全覆盖”破解农业面源污染治理难题、河南省平顶山市宝丰县通过畅通种养循环关键节点推进绿色农业发展、陕西省市眉县推动猕猴桃产业全域全链发展实现农业绿色崛起。生态环境修复技术在生物群落结构[3]、新型碳基复合材料[4]、有机粘土矿物修复[5]等方面产生了明显进步，对环境生态的提质增效提供了技术支持。因此，如何做好豫西地区的生态环境提质增效，已成为该地区实现生态文明建设与可持续发展的关键。

豫西地区大部分处于黄土丘陵区，是黄土高原典型的生态脆弱区和生态敏感区，也是退耕还林生态工程的主要实施区。近30年来，豫西地区生态环境发生了明显改善，植被覆盖也得到显著提高，但该区在生态系统碳汇增加、水土流失防治、灾害预防能力等方面还有较大的提升空间。本项工作以豫西区的洛阳市为例，全市共辖偃师市、孟津、新安、伊川、宜阳、嵩县、洛宁、栾川和汝阳共1市8县区。洛阳属于亚热带向暖温带过渡地带，土地面积1.52×106hm2，其中山区面积占45.51%，丘陵面积占40.73%，平原面积占13.76%，在豫西地区具有较好的代表性[6]。因此，本文在大量调研工作基础上，结合豫西地区自然生态环境与地区特征，归纳提出豫西地区植被提质增效关键技术与地域发展模式，为践行“两山论”、实现黄河国家战略提供科技支撑。

1 豫西地区生态保护与修复现状

1.1 土地利用结构变化

洛阳市86.24%的土地为山地、丘陵，其市内耕地资源分布稀疏，且受该地区地形地势的影响，该地区各种地块散落分布，地形险峻。随着生态文明建设的推进，当地的耕地资源越来越难以满足发展的需要，而且耕地资源保护、生态保护用地和各个古城遗址加剧了城市规划用地的压力。据《洛阳市土地利用总体规划(2006-2020年)》显示，2020年全市建设用地面积占土地总面积的9.67%，农用地面积占土地总面积的72.74%，耕地面积占土地总面积的27.92%，总体而言，洛阳市当前仍存在着较多闲置和低效建设用地，土地的投入程度和使用效率有待进一步加强和提升。

对洛阳市2005-2015年10 a间洛阳市土地利用分布变化进行了分析，耕地与林地一直都是占比最多的2种土地利用类型，也是变化最大的2种用地类型[7]，其中耕地比例由46.3%降为34.6%，下降了11.7百分点(图1)；林地占比由39.1%增加到51.3%，增加了12.2百分点。耕地面积主要以洛阳市北部的宜阳、洛宁、伊川、新安、偃师、孟津等所占比例较大，而林地主要在洛阳市南部的栾川、嵩县和汝阳所占比例较大。

图1 2005年和2015年洛阳市土地利用分布

1.2 农业生产结构变化

洛阳市农业主要依靠种植业与牧业支撑，渔业与林业发展态势疲软且林业部门产值占农业总产值比例有所下降，而与其相关的服务业产值正逐年上升，发展态势较为良好(表1)。从各部门产值看，2013-2019年，洛阳市农林牧渔产业通过不断调整与优化，洛阳市农林牧渔各产业产值都有变化，种植业产值从2013年的226.95亿元增加到2019年的285.25亿元；林业的产值从2013年的40.59亿元减少到2019年的17.11亿元；牧业的产值从2013年134.64亿元减少到2019年的114.77亿元；渔业的产值从2013年的5.14亿元增加到2019年的5.28亿元，产值变化不大；农林牧渔相关的服务业从2013年的23.6亿元增加到2019年的44.4亿元[8]，种植业与农林牧渔服务业产值增加较多，林业与牧业产值不断下降，渔业产值基本维持不变。

从各部门产值占总产值比例看，洛阳市农业主要是由种植业与牧业构成，在2013-2019年，两者产值占农业比例总产值的比例之和常年稳定在80%以上，而林业与渔业的产值占比较少。林业部门产值占比正在逐年下降。总体来看，洛阳市农业产业结构主要还是由种植业和牧业支撑，而林业与渔业起到辅助完善作用，所以其农业产业结构还需进一步平衡优化。

表1 洛阳市农牧林渔产值及其构成

1.3 植被结构与功能变化

豫西地区境内山区丘陵面积占辖区总面积的86.2%，地形地势较高，光热条件良好[9]，但由于易发生水土流失从而使得该地区的植被和生态环境条件比较脆弱。该地区森林植被覆盖率为41.04%，由于受伏牛山、熊耳山等高大山体的影响，形成了明显的植被垂直分布带[6]，区域内的森林植被分为乔木群落、灌木群落、草本群落等类型。

本区天然植物中常见的有侧柏—牡荆—酸枣—黄背草等群落，另外尚有较广泛分布的灌木丛、酸枣、小胡枝子、荆条、连翘等[10]。草本有野菊花、狗尾草、黄背草、白茅、白羊草、小白茅、长华须芒草等；人工树种有侧柏、刺槐、白绒毛杨、旱柳等；经济林木主要有苹果树、梨木、桃树、枣树、核桃树、山梨树等；农业种植粮食作物主要有冬小麦、玉米、棉花、红薯、谷子、高梁、花生、野芝麻、油菜、烟草等。由于豫西山地丘陵区独特的地形地貌与气候条件，当地适合各种中药材生长、繁育，区域内中药材资源丰富，是全国十大中药材生产基地之一，其中以丹参、连壳、酸枣仁、穿山龙、黄芩、山茱萸、柴胡、连翘、板蓝根及桔梗等中药材最具代表[11]。

豫西黄土丘陵地带的原有自然植被均已不复存在，现有为大量自然次生植物和人工植物。由于地质环境演化与人类活动的干扰侵害，植被生存条件不断恶化，引起了严重的水土流失，导致生态环境极为脆弱。区内植被属暖温带落叶阔叶林[12]。由于该地区植物覆盖率相对较少以及夏季集中降雨的天然特点，给土壤侵蚀创造了能量基础和自然环境条件，从而增加了地区的土壤侵蚀，使土壤侵蚀成为阻碍该区农业生态经济发展的主要因素。发展林果业，提高森林覆盖率，防治土壤侵蚀，保护该区生态环境，才能实现该区可持续发展。

洛阳下辖各县市森林植被碳储量、碳密度空间分布特征如图2所示，不同县市的森林碳储量在0.31～10.34 Tg之间，碳储量在区域分布上不平衡，西南部为碳汇的主要区域[6]。这与各县(市)森林植被的类型、森林面积、蓄积和树龄组成等不同有关；另外，不同区域的地形条件、气候状况、人为活动及森林的用途也对碳储量的空间分布不平衡产生了重要影响。

1.4 水土资源现状

洛阳市的年平均降雨量约为106.61亿立方米，水资源总量为28.10亿立方米，包括地表水资源量26.27亿立方米，地下水量16.79亿立方米，自然资源的总量为14.97亿立方米。2019年发布的全区平均自然资源量为2 077.75 m3，而该年的洛阳市辖区总人口为692.22万人，平均自然资源量约413 m3，仅为该区平均水平的约1/5，由于处于极端缺水地区，再加上平均自然资源量的地理分布极不平衡，区平均自然资源量最高仅有34.3 m3，而人口相对较少的各县(区)平均自然资源量则最高达到2 080 m3，二者差距高达60倍[13]。

图2 洛阳下辖各县市森林植被碳储量、碳密度空间分布特征

图3 洛阳市水土资源承载力分级图

洛阳市土地利用类型在南北地形地貌差异的影响下，形成了较为明显的区域性特征。洛阳市东北部地区的地形地势相对较低，主要以农业生产和城镇用地为主；西南部地形地貌大都为山地，主要将国家公益林和地方公益林作为主要土地利用类型。在土地利用类型方面，反映出了洛阳市以农业生产用地为主体的结构特征。洛阳市耕地占比约为28%左右，而未利用土地为20.70万公顷，比例超过了13.58%，以荒草地、裸地居多，其中可开垦为农田的面积为5.15万公顷左右，占全市土地总面积的3.38%。洛阳市山区丘陵面积大，森林覆盖率高达45%，全域范围中有多个自然保护区、森林公园等生态涵养基地[14]，还拥有充足的水源涵养地，使得当地的自然环境条件较为优良。

洛阳市存在水土资源承载力2级(较高)、3级(中等)、4级(较低)、5级(低)四个等级(图3)，洛阳市绝大多数的区县水土资源承载力处于中等水平[14]，水土资源总体上面临的压力一般，表明洛阳市土地的生产功能、物质承载能力上较为良好。

2 豫西地区生态高质量发展亟待解决问题

2.1 植被生态功能亟待提升

生态系统服务功能的衰退不但威胁当代人类社会的幸福，而且也将极大降低人类后代在生态系统中所谋求的收益。植被生态系统是自然生态系统的重要组成部分，其水土保持和固碳释氧等生态功能对于维持区域经济、生态平衡具有重要的作用[15]。豫西黄土丘陵区是河南省森林植被分布的主要地区，在全省生态文明建设中有着重要性，它对于确保南水北调工程的效益有巨大意义[6]。豫西地区植被长期固碳能力不强，植被碳密度不高，从而加剧当地温室效应与气候变化。森林固碳是应对气候变化最经济实用的途径，其固碳成本低、时间长，并且还具有多种生态功能，而工业直接减排成本较高，推行难度较大[16]。此外，森林固碳量大且时间长，森林固碳能力受造林、再造林、森林管理、土地利用变化、人类采伐、气候变化、CO2浓度、火灾、病虫鼠害和暴风雪灾害等人为因素和自然因素的强烈干扰[17]。因此，调节该地区森林树种分布结构、增加固碳能力和涵养水分能力强的植被数量，是提高该地区生态功能服务效益的重要举措。

2.2 土地利用结构需要改变

随着洛阳市经济社会的发展，有限的用地资源和日益增长的土地供求问题也开始突显起来，其工业化、城市化发展的脚步也越来越加快，在土地利用方面的问题也与日俱增：首先，城市用地供应有限而农村供求无限的问题也越来越突出；其次，由于政府不科学合理的管理使用土地资源而导致了许多土壤衍生问题逐渐加重，如土地质量的衰退、耕地承载能力减少等[18]。洛阳市86.24%的耕地都为山地、丘陵，受耕地及其后备资源零星布局和地形地貌等各种因素的影响，该区域土地资源分布相对零散，洛阳市的农田大多是山区、丘陵，所以，缓解豫西区域土地资源的不足问题，就需要土地空间结构的合理优化，土地利用空间结构的合理优化才可以满足人口的持续增加，以适应旅游业的迅速发展而产生的新的土地来满足需要，并合理进行土地结构调整与合理布局，在保障自然环境的条件下，实现地区产业、经济、人口、环境的协调发展[19]。

2.3 农业产业结构探讨分析

农村产业结构优化是一种动态的过程，是通过持续地对农、林、牧、副、渔等生产结构的有效调节，使农村资源配置效益实现了最大化的过程[20]。农村产业结构优化与调整主要是为了发挥农村的基本功能，并带动第二产业和第三产业的快速发展，从而达到提高农户人均收入，获取最大程度的社会经济效益[21]。近年来，洛阳市大力发展生态农业、林下经济，农业产业有了快速发展，但其长久的发展过程中存在了一些农产品品牌优势不强、农业规模化程度不高、农业产业经营主体力量不足、农业生产效率不高、农业新技术新理念投入不足、生产链条发展欠缺、资源配置不合理等问题[22-23]。

2.4 水土资源承载能力提升

水土资源承载力作为环境资源承载力研究的主要分支，对中国社会经济可持续发展有着重大意义。在气候方面，河南省西部地区水资源生态承载力大的原因主要是处于秦岭山脉的迎风坡，来自东部海洋的暖湿气流在此爬升冷却形成降雨(降水量在700 mm以上)。东部地区离海洋近，又位于黄淮海平原，不受地形阻隔，海洋湿润气流的长驱直入使得它的降水量稍高于中部和北部地区[24]。此外，豫西地区人数众多，重工业发达，也是水资源的相对短缺的主要原因。土地资源承载力，是指利用土地给人们所提供的各项公共服务的阀值.追根溯源，土地资源承载力实质上是对土地功能的评估，也就应该是对所有土地功能的评估[25]。豫西区的耕地资源利用效率低，耕地集约化程度低，很大的影响着对耕地资源的有效利用，加剧了土地资源矛盾，并且由于该地区城市化进程推进较快，出现了大量的闲散土地和废弃房屋未被利用，使得土地不能得到充分利用。

3 未来豫西地区植被高质量发展对策

豫西地区生态环境质量与社会经济体系的协同发展需要当地地区资源与经济的相互适应。自然资源的过度开发利用会对当地的生态环境带来巨大压力，而资源本身的有限性也是经济发展的障碍。通过采取“豫西地域提质增效优化模式”(图4)，将促进实现豫西自然、环境和经济三者协调发展的目标。

图4 豫西地域提质增效发展模式

3.1 建立豫西地区生态植被评价标准

建立生态植被环境评估方法和标准能够分析一个地区的植被发展水平，是通过了解该地区的生态植被环境特征和功能，以确定人类活动对生态影响的性质、程度以及生态植物系统对影响的敏感程度，并确定采取相应措施以保护地区内生态环境功能和资源可持续性发展的重要措施。要针对豫西地区生态文明建设需求，利用遥感等新技术，开展空间大尺度同步观测和长时间序列连续观测[26]，掌握植被变化动态，确定有地域特点的植被生态评价方法与标准，来对区域植被恢复建设进行人为生态设计，为科学决策当地生态植被高质量发展提供有力的支撑。

3.2 因地制宜合理配置自然资源

土地空间总体规划有明确的资源整合能力，是对辖区内山水林田湖草等各种资源的有效协调整合，以完成对辖区内"三生"地空间布局的整合优化。豫西地区要通过各县(市、区)的自然资源禀赋分配，并通过自然资源优势互补，以追求在整个范围内各种自然资源配置的整体效益最大化。当地需要针对特定地形地势，以构建环境友好型土地利用模式为目标，积极为当地不同地形分别合理配置东北部河谷川地区土地利用、丘陵区土地利用、山区“生态-旅游-特产”土地利用、城乡结合部“园艺种植—新村建设”土地利用、矿山生态恢复土地利用等土地利用新模式，减少人类活动对生态环境的破坏。各地方经过对所有资源的合理规划与分析，达到资源的最高开发利用化，才能减少无谓的资源耗费，对于该地长期有效高质量发展具有重要意义。

3.3 融合多种技术模式，完善该地植被生态技术

豫西地区植被高质量长期发展需要科学技术水平的支撑，该地科研机构需要尽快开发适合本地的植被提质增效技术，结合多种新型学科理念，构建多种技术理念体系，并且借鉴国内外先进技术模式，不断取长补短，选择适宜的技术模式，为当地开发出一套行之有效的植被提质增效技术与地域发展模式。

3.4 提高植被生态功能与社会协同发展

豫西地区大部分地区属于黄土高原山地丘陵区，生态植被系统比较脆弱，提高当地生态植被功能效益，对于当地生态环境气候具有巨大的影响。该地区应该充分考虑当地的经济、生活、社会，因地制宜，坚持建立生态与社会协同发展的生态农业模式，为在实现当地植被生态结构质量稳定发展的同时，满足了当地的持续发展。