中國網/中國發展門戶網訊 2022年《聯合國防治荒漠化公約》（UNCCD）發布的第2版《全球土地展望》（GLO2）報告指出，人類已經使超過70%的地球土地脫離了自然狀態，土地退化面積已占全球土地總面積的20%—40%，直接影響到世界上近一半的人口，從而直接影響了聯合國可持續發展目標（SDGs）實現，包括SDG1（消除貧窮）、SDG2（消除饑餓）、SDG3（良好健康與福祉）、SDG6（清潔飲水和衛生設施）、SDG9（產業、創新和基礎設施）、SDG10（減少不平等）和SDG15（陸地生物）等。《全球土地展望》將荒漠化定義為干旱、半干旱和干旱半濕潤地區由于氣候變化和人類活動而發生的土地退化，并預測氣候變化將導致全球荒漠化的增加。SDG15.3明確提出：到2030年，防治荒漠化，恢復退化的土地和土壤，包括受荒漠化、干旱和洪澇影響的土地，努力建立一個不再出現土地退化的世界。因此，荒漠化是旱區可持續發展的關鍵挑戰，科學開展荒漠化防治是全球可持續發展的重要議題。
中國荒漠化擴展的態勢已經得到基本遏制，但2019年的全國第六次荒漠化和沙化調查顯示，全國荒漠化土地面積占國土面積的26.8%、沙化土地面積占國土面積的17.6%，荒漠化防治工作形勢依然嚴峻。同時，中國作為SDGs的重要參與者和區域可持續發小樹屋展的積極推動者，面向SDGs間相互聯系的復雜性，科學改善荒漠化地區人與自然的關系以推動SDG15.3和其他SDGs的協同實現，成為新時期中國荒漠化防治的重要需求。在“人與自然和諧共生的現代化”國家戰略引領下，未來10年左右打贏“三北”攻堅戰需要從“大寫意”向“工筆畫”邁進，即從區域人與自然關系中的實際問題著手，放眼荒漠化防治全局性問題的同時聚焦區域性特色。本文基于對人與自然耦合關系的理論認識，提出改善荒漠化地區人與自然關系的科技攻關方向，用科技支撐荒漠化地區可持續發展。
荒漠化地區可持續發展重點挑戰
水資源利用量增大
對荒漠化地區而言，可持續發展的核心是要處理好“人—水—地”三者之間的關系，其中水是荒漠化地區的第一約束資源和環境條件，是聯系“人”與“地”關系的主線。近年來，中國北方陸地水儲量呈減少趨勢，地下水虧缺是主要影響因素。一般認為，排除冰雪覆蓋區域，人類活動尤其灌溉增加是導致陸地水儲量下降的主導驅動力。例如，河西走廊綠洲面積由1975年的1.48×104 km2增加到2019年的2.14×104 km2，2019年武威、金昌、張掖、酒泉和嘉峪關等河西走廊5市地下水供給總量達19.89×108 m3，超采區面積 1.33×104 km2，占甘肅省超采區面積的81%，對區域生態安全構成了威脅。同時，荒漠化地區開展的大規模植被綠化也會對陸地水儲量有所影響。例如，有研究指出，在毛烏素沙地開展的生態修復工程每年消耗了16.6 ± 5.0 mm陸地水儲量。但由于在毛烏素沙地同期也開展了大規模的煤炭開采，影響了地下水結構，因而將陸地水儲量下降主要歸因于生態修復工程尚有待討論。但總體上，中國荒漠化地區人類活動的用水需求增大導致了地下水的下降，陸地水資源虧缺風險增加，對SDG6的實現帶來挑戰。
土地利用程度增強
荒漠化防治的誤區在于簡單認為“越綠越優”，事實上在干旱地區，“綠”可能會超越干旱區水資源和自然環境的承載力。近20年中國和印度引領了全球變“綠”，細分土地利用類型后可以發現，中國森林貢獻42%、農田貢獻32%，對比之下印度農田貢獻82%、森林貢獻4.4%。農田變“綠”往往需要通過灌溉和化肥施用，即土地利用程度大幅增強了。同理，在SDG2糧食安全保障需求牽引下，荒漠化面積較大的內蒙古、新疆等耕地面積和農業灌溉面積也在不斷擴大。例如，新疆和河西走廊地區的農業灌溉面積由2012年的5.81×104 km2快速增加到2021年的7.60×104 km2。對荒漠化地區土地利用程度的探討不能局限于國土空間研究領域，其科學原理往往取決于旱區水—糧食—生態紐帶關系。在未分解土地利用類型、未明確土地利用需求、未識別土地利用程度、未考慮植被群落結構的情況下，僅靠“綠”作為荒漠化防治的成效指標值得商榷。
氣候風險持續增加
荒漠化地區生態環境敏感脆弱，全球變暖伴隨著極端氣候事件的增加，對荒漠化地區的可持續發展帶來更嚴峻挑戰。尤其是更高的干旱頻次、更長的干旱持續時間、更大的干旱強度所造成的干旱風險，將對荒漠化地區水安全、糧食安全、生態安全造成系統性威脅。有證據表明，全球變暖將延長生態系統的干旱恢復時間，而在更頻繁的干旱事件下，生態系統可能長期處于不完全恢復的狀態。在中國北方荒漠化地區，生態系統的干旱恢復時間主要受土壤濕度影響。研究顯示中國干旱半濕潤區和半干旱區土壤濕度均有所下降，而在CO2施肥效應影響下植物生長的需水量又有所提升，從而增加了維持荒漠化地區生態系統穩定性的難度。預計新疆境內面積少于1 km2的小冰川至21世紀中葉將消融殆盡，冰川的調節功能減弱，將直接影響區域生態-水文過程的維持。基于臨界減速原理的遙感測算顯示，氣候變化下中國干旱半濕潤區和半干旱區的植被恢復力在近年來有所下降，暗示生態系統穩定性降低。因此，在充分肯定中國旱區荒漠化防治成效的同時，需要進一步強調旱區生態系統在未來氣候變化下的恢復力、穩定性、可持續性。
產業創新動力不足
荒漠化地區一般距離大型市場相對較遠，又由于資源環境承載能力不足，可供選擇的產業類型相對有限。在SDG7（清潔能源）、SDG13（氣候行動）的目標牽引下，生態碳匯與光伏風電是近年來伴隨中國荒漠化防治而發展起來的新興產業，也是荒漠化地區生態產品價值實現的重要組成部分。但是有證據顯示，相比中國南方和東北地區，中國荒漠化地區適于造林的國土空間極為有限；另一項研究發現，全球旱區造林的氣候效益很小，這是由于造林致使地表反照率降低從而升溫，抵消了大部分旱區造林固碳的降溫效益。基于以上抵消關系的估算發現，在旱區相同占地面積下布設光伏場的大氣碳減排效率是造林的100倍。這些證據提示著荒漠化地區生態碳匯產業發展的客觀約束，但并不意味著光伏產業就是荒漠化地區產業創新的完美答案。例如，當前有很多從業人員形成了光伏可以治沙的誤區。事實上，所謂的“光伏+治沙”“光伏+生態”用語上是并列結構，不是因果結構。沙區光伏板下如果沒有相應的固沙措施，光伏場已治理的土地依然有可能再次沙化。目前衍生的“光伏+糧食”“光伏+牧草”“光伏+中藥”等產業創新形式依然需要遵循旱區水—糧食—生態紐帶關系的客觀規律，在以水而定、量水而行的原則下逐步探索，其大規模推廣需要慎之又慎。
科學認識荒漠化地區人與自然關系
自然對人類的貢獻
如何協同維持或增強自然對人類生活質量的眾多有益貢獻，是實現SDGs至關重要而充滿挑戰的問題，生物多樣性和生態系統服務政府間科學政策平臺（IPBES）為此提出了自然對人類的貢獻（NCP）概念框架。NCP是指自然對人類生活質量的一切積極貢獻和消極影響，分為10個調節型NCP、4個物質型NCP和4個非物質型NCP，具體包括了生境維持、授粉、空氣質量調節、氣候調節、海洋酸化調節、淡水調節、水質調節、土壤保持、災害調節、生物調節、生物質能源、食物、材料、醫藥、學習和靈感、身心體驗、身份支持、維持選擇能力等方面的內容。NCP概念體系是對生態系統服務概念的進一步擴展，認為文化在確定人與自然之間所有聯系中起核心作用并普遍存在，強調了土著和地方知識的重要性。
以西北荒漠草原為例，其NCP不僅表現在草地生境維持、固沙與土壤保持、畜牧業食物供給等方面，也表現在西北地域文化的身心體驗、身份支持等方面。如果采用現行的生態系統服務價值化算法，由于荒漠草原的單位面積生物量很低，其單位面積生態系統服務價值量往往會低于中東部的典型草原，但這并不意味著荒漠草原的重要性就更低。以青藏高原荒漠化地區為例，放牧是當地藏族居民的主要生計方式和文化傳統。在青藏高原的問卷調查發現，大部分牧民仍傾向于傳統的自由放牧形式，對圍欄禁牧的主觀意愿不高。事實上，由于調節、物質、非物質貢獻的交織存在，不同草地、荒漠生態系統的重要性是難以橫向比較的，不同利益相關者的需求也不一而足。因此，荒漠化防治在參考生態系統服務價值的基礎上，應以更寬廣的視野看待荒漠化地區自然對人類的貢獻。
人類對自然的影響
人類活動對自然環境的影響是深遠的，其中很多負面影響已廣為人知，如環境污染、溫室氣體排放、生物多樣性損失、土地和土壤退化等。但自人類文明伊始，人與自然互惠共生的關系就出現了，并至今仍深刻反映在一些民族文化、本土觀念、社區準則之中。因此，人與自然是生命共同體，不僅要識別自然對人類的貢獻，也要認識人類對自然的貢獻（people’ s contributions to nature）。例如，Ojeda等將人與自然互惠的關系分解為符號—語言—文化、生物物理、制度—社會—政治3個層次：第1層次包括同理心、道德價值觀、生物文化的傳承、典禮和儀式、口述故事、禁忌、作為文化基石的地方或物種、自然空間的捍衛；第2層次包括棲息地的強化、耕作、施肥和食物提供、易位（遺傳學）、性狀選擇、修復、減量化—再利用—可循環；第3層次包括監測、本土傳統準則、基于社區的管理、環境正義運動、國際的社會—生態協定、大自然的權利。
中國在生態修復方面取得了世界矚目的成就，是國家尺度上具有重要代表性的人類對自然的貢獻。其中，三北防護林工程是中國實施最早的大型生態工程，在荒漠化地區取得了重要的防風固沙和固碳增匯效益，改善了中國旱區人與自然的關系。雖然近年來也有一些對三北防護林工程的不同觀點，如氣候貢獻大于人類貢獻、農牧民生計受影響等。但整體來看，如果沒有生態工程框定修復空間、栽植樹苗草種，氣候因素不能在短時間內達成“無中生有”的綠化效果；高質量提升荒漠化地區居民福祉需要通過產業創新，而不是依賴于用地規模和用地強度。當然，過去三北防護林工程確實存在一些喬灌草結構不合理、與區域高質量發展不兼容的問題，有必要在接下來的“三北”攻堅戰中予以解決，這就需要更科學地認識荒漠化地區人與自然關系的整體性、系統性和區域性。值得借鑒的是，中國科學院將石漠化治理與喀斯特地區扶貧實踐有機結合，提出了替代型草食畜牧業、中草藥及特色水果等產業發展模式，形成了植被復合經營與特色生態衍生產業培育的科技扶貧產業體系，是人類通過科技手段改善石漠化區域人與自然關系的重要示范。
荒漠化防治中的人與自然關系演化
基于對生態保護修復個人空間進程中人與自然耦合關系演化的理論認識，本研究將荒漠化防治過程分為4個階段（圖1）。在20世紀較長一段時間內，農牧業和礦業的不斷發展為我國很多荒漠化地區保障了糧食安全、貢獻了經濟增量，但早期的粗放式開發造成了沙進人退，向沙漠要糧食是以沙害增加、地下水位下降、土壤鹽漬化為代價的。該負面效應是長期性的，并在部分區域延續至今。例如，在1999—2019年河西走廊綠洲降水量和出山徑流量明顯增加，地下水的開采量已經減少的趨勢下，河西走廊綠洲地下水位累積深度仍相對較低，采補不平衡問題依然比較嚴重。
在20世紀80年代到21世紀前10年，以三北防護林工程為引領，我國推進國土空間綠化工作，草方格等工程治沙技術也逐步推廣，有助于防止我國北方地區沙害的進一步增加。當時我國的荒漠化防治技術多為相對獨立的生物措施、工程措施和化學措施，以單純增加地表植被蓋度為目的。同時，由于沒有生態保護紅線等制度約束，雖然林草部門在局部國土空間實施了防沙治沙工程，而在農業和采礦業技術進步下，我國旱區大量國土生態空間仍在被持續開發，呈現出邊開發邊治理的格局。
黨的十八大以來，山水林田湖草沙是生命共同體的思想逐漸被貫徹到荒漠化防治實踐中。例如，青海省鎖邊-固源-鞏固同發力的治理路徑，新疆—甘肅—青海、內蒙古—寧夏—陜西等跨省區聯防聯治的工作機制，企業+合作社+基地+農牧戶的沙產業發展與農牧民利益聯結模式，通過聯防聯治推動荒漠化國土空間的一體化生態保護修復。在肯定以上聯防聯治機制的同時，需要認識到我國荒漠化地區仍然面臨著人工林退化與穩定性低、草場退化和干旱適應能力不足、“光伏+治沙”區域性模式尚未成熟等現實挑戰。
未來10年，以荒漠化區域高質量發展為總目標，不能抱著人定勝天的思想追求大面積、高密度、高固碳量、高產值的國土綠化效果，而需要強調較瑜伽場地長時間尺度下荒漠生態系統的多樣性、穩定性、適應性、可持續性。這就需要借自然之力，讓自然做功。例如，建設韌性林場、可持續瑜伽教室草場、低影響光伏場；優化喬木林、灌木林的植被群落結構，提升生態系統韌性以有效抵御日益頻發的極端氣候事件；根據草場承載能力，探索減畜不減收的草原可持續利用模式；充分降低“光伏+治沙”等各類荒漠化治理模式的水資源消耗，尤其是控制沙產業發展所新增的地下水消耗；注重邊疆地區、民族地區的居民生計和地方文化傳統，調和利益相關者對荒漠生態系統的不同需求，使荒漠生態系統能夠長期、穩定地給群眾帶來普惠的民生福祉。
科學推進荒漠化防治以改善人與自然關系
開展旱區系統性科學研究，突破認知局限
目前我國荒漠化地區尤其是旱區的數據資料積累仍相對薄弱，對數據背后的機理性問題的探討也大多源于局地研究，或少部分易于遙感反演和模型模擬的區域尺度指標，系統性科學研究成果的產出相對不足。中國是全球旱區面積第二大的國家，局部的觀測系統很難以點帶面。例如，國家自然科學基金委員會設立的“黑河流域生態-水文過程集成研究”重大研究計劃在黑河流域建立了系統的生態水文觀測網絡與數據平臺，為旱區基礎研究提供了寶貴的長時間序列資料。但簡單移植黑河流域分析結論到中國旱區其他流域顯然不可取。近10年來國家對旱區的相關重大研究計劃缺失，使眾多研究隊伍各自為戰，不利于系統性回答旱區人與自然關系一系列科學問題。對旱區的野外觀測和研究本身條件艱苦，導致很多旱區研究結論是通過遙感和模擬手段得出的。從而導致大量研究關注植被綠度等易于遙感觀測的屬性，而較少涉及土壤、水文等遙感觀測精度相對低的屬性，也很有可能在沒有足夠本地觀測數據訓練模型參數的基礎小樹屋上開展模擬預測。面向我國超過國土面積1/4的荒漠化土地面積，建議從研究頂層設計、研究目標與方法、數據監測和共享等方面形成統一的規范和體系，開展中國旱區系統性的科學研究計劃，推動建立觀測—實驗—模擬三位一體、多尺度—多要素—多過程協同觀測網絡，深刻認知旱區人地系統的相互作用機理，為區域荒漠化防治工作提供更加充分的科學證據。
推廣基于自然的解決方案，防止過度治理
基于自然的解決方案（NbS）旨在通過自然資源高效利用和適應性生態系統管理應對多樣化挑戰，該理念值得在荒漠化治理中推廣。與傳統基于人工的工程措施相對立，NbS旨在采取行動保護、養護、恢復、可持續利用和管理自然或經改造的生態系統以有效和適應性地應對社會、經濟和環境挑戰，同時對人類福祉、生態系統服務、韌性和生物多樣性產生惠益。顯然，沙漠作為一種原生自然景觀，荒漠化治理不可能把沙漠從地球中抹去，NbS的8項原則可以為有效治理而非過度治理荒漠提供行動指南。有效應對荒漠化地區社會挑戰，該社會挑戰不僅包括生態環境退化，也包括水安全、糧食安全、氣候變化、自然災害等，不能因為遏制了生態環境退化卻加劇了其他挑戰。根據多級尺度設計荒漠化防治方案，注重荒漠化地區景觀單元的整體結構完整性和外部效應，而不只是立地尺度上的樹苗成活率。強調生物多樣性凈增長和荒漠化地區生態系統完整性，注意避免單一人工針葉林。荒漠化防治也需要有經濟可行性，適度規模的生態產品價值實現渠道是值得提倡和培育的。由政府主導的荒漠化防治工作應具有包容、透明和賦權的治理過程，使利益相關者有效參與，促進農牧戶通過標準化養殖、規模化種植取得增收。公正地權衡荒漠化防治目標和其他多種效益，合理補償放牧、種植等生計成本損失，尊重本土文化和地方感。基于證據進行荒漠生態系統適應性管理，根據荒漠化區域本地觀測結果所呈現科學事實，動態修訂退化林和退化草場經營方案，結合本地傳統知識而不是刻板地照搬其他地區的經驗。荒漠化防治措施應具有可持續性并在轄區內主流化，鼓勵在資金條件相對充足的地區先行先試。例如，鄂爾多斯市以“荒漠化防治與綠色發展”為主題，建設國家可持續發展議程創新示范區。這一方面需要荒漠化防治措施總體上對未來區域社會發展和社會進步有益，另一方面也提示荒漠化地區的地方政府在制定可持續發展相關規劃時不應脫離荒漠化防治這條主線。
強化全球旱區人與自然研究合作網絡，提升國際影響力
荒漠化防治需求是世界性的，這就瑜伽教室需要拓寬合作網絡，加強全球旱區人與自然關系的科學研究。全球旱區面積約占陸地面積的41%，很多亞洲、非洲“一帶一路”共建國家地處旱區，面臨著土地退化、水危機、區域發展滯后等共性問題，而很多發展中國家在荒漠化防治領域的科研能力是相對有限的。2017年，中國科學院牽頭發起“全球干旱生態系統國際大科學計劃”（Global-DEP）培育專項，以旱區社會—生態系統為研究對象，主要研究領域分為旱區社會—生態系統動態變化與驅動機制、旱區社會—生態系統結構和功能變化、旱區生態系統服務和人類福祉、旱區可持續生計4個部分。全球土地計劃（GLP）為此成立了“全球干旱社會—生態系統”工作組。在該項目支持下，相關國內外學者合作出版了Dryland Social-Ecological Systems in Changing Environments研究專著。
提升荒漠化防治相關研究領域國際影響的建議，包括“引進來”和“走出去”兩個方面。扎根重點區域，以穩定資助的大型科技專項形式，圍繞生態修復、氣候適應、水安全、糧食安全、災害防治等某項共同興趣，以重點技術服務的形式開展雙邊、多邊合作，為我國實現荒漠化地區人與自然和諧共生的現代化提供新認識、新技術、新裝備、新方案；拓寬國際視野，進一步整合國際上荒漠化防治領域的專家智庫，聚焦蒙古國、中亞、西亞、薩赫勒等重點荒漠化地區，與我國專家隊伍一起開展聯合攻關，為全球荒漠化防治貢獻中國力量，提升中國國際形象與科技影響力。
（作者：傅伯杰，中國科學院生態環境研究中心城市與區域生態國家重點實驗室；劉焱序、王帥，北京師范大學地理科學學部/地表過程與資源生態國家重點實驗室；宋俊峰，鄂爾多斯市林業和草原局；李澤江，鄂爾多斯市國際荒漠化防治技術創新中心。《中國科學院院刊》供稿）