水土保持作为一项人类与自然灾害作斗争的生产活动由来已久，在中国可以追溯到数千年以前，而将水土保持作为一门科学技术进行专门研究，则是20世纪20年代才开始的。随着自然、社会环境的变化与科学技术的发展，水土保持科学也进入了一个新的发展阶段。在我国，水土流失被作为头号环境问题，国家将水土保持作为长期坚持的一项基本国策。同时，对科学技术提出了新的问题与需求。迫切需要系统分析国内外本领域科技发展的现状与问题，明确重点研究领域和关键技术，提出新时期中国水土保持科技发展战略，为中国水土保持决策提供科学依据。

1、新时期水土保持科学技术发展机遇与挑战

1.1 水土保持科技事业遇到了前所未有的发展机遇

进入21世纪以来，随着全球人口的增长、资源的开发、经济的发展，人类对环境的影响进入了一个新的阶段，使得人类与自然的关系更复杂、矛盾更尖锐。目前，中国仍有近200万平方公里水土流失面积需要治理，在一些地区水土流失与生态环境恶化的局面尚未得到遏制，再加上中国的工业化、城市化、西部大开发等大规模的基础设施建设有又产生新的水土流失。水土流失已成为新世纪中国实现可持续发展的严重制约因素。中国政府已将水土保持生态建设确立为21世纪经济和社会发展的一项重要的基础工程。国家提出了新世纪水土保持的宏伟战略目标。水土保持生态建设的资金投入已经并将会大幅度稳定增加，新时期水土保持规模、速度已远远超过以往任何时期。与此同时，对水土保持科学技术的需求比以往任何时候都更加迫切，国家与社会对科技的投入也将会大幅度地增加。已经结束的由水利部、中国科学院、中国工程院联合组织的“中国水土流失与生态安全综合科学考察”、即将启动的国家重大基础研究计划（973项目）“中国主要水蚀区土壤侵蚀过程与调控机制研究”都表明着水土保持科技事业遇到了前所未有的发展机遇。

1.2 中国水土保持科技发展面临着严峻的挑战

在认识水土保持科技发展大好形式和历史机遇的同时，也应清醒地看到中国水土保持科学技术发展也面临着严峻的挑战。在气候条件的变化与人类活动的双重影响下，地球表层生物、物理、化学等过程，特别是直接影响水土流失的地表水文过程、土壤侵蚀类型的演变过程也产生了新的特点，水土流失与水土保持的学科理论与内涵也发生了许多变化。综合性更强了，需要研究的因素更多了，水土流失与其他学科的联系更紧密了。比如，随着各类基础设施建设和资源的开发以及城市化发展，水土流失也不再仅仅是农业生产活动产生的后果，水土保持措施和技术也相应地突破了原先单纯的农业水土工程和植树造林；水土流失对河流系统的影响，产生的“面源污染水土流失治理规模已经由小流域向大流域、大区域迅速扩展，水土保持与生态环境、区域经济、社会发展的关系愈来愈密切。过去的水土流失防治研究主要是以小流域为单元开展的，而目前国家水土保持和生态环境建设由小流域向大流域、区域尺度扩大，其速度和规模已远远超过以往的时期。这就要求水土保持科学技术能够解决区域性、综合性问题。但是，大中尺度水土保持科学技术研究还相当缺乏，对区域性重大科学问题的认识和研究比较薄弱；同时水土保持管理与水土流失趋势预测的研究远远不能满足国家的要求，迫切需要在科学理论和技术研究上进行创新，为国家决策提供支撑。在水土保持科技上取得突破性进展，以保证中国水土保持任务的顺利实施，已成为中国水土保持科技术工作者面临的重大历史责任。

2、国内外水土保持科技现状与发展趋势

2.1 中国水土保持科技主要进展

近一个世纪以来，中国水土保持科技发展取得了可喜的成就，在水土保持学科体系建设、水土流失规律与土壤侵蚀机理、动态监测与效益评价、以小流域为单元的水土流失综合治理与试验示范等方面取得了较大的进展，同时形成了一支高效的水土保持科研队伍，对学科发展、科学决策、水土保持科技传播发挥了积极的推动作用。

（1）建立了具有中国特色的水土保持科学技术体系：水土保持科学是揭示水土流失过程及其与环境关系，开发水土流失治理和生态建设技术，提出水土保持方略的科学与技术体系。初步建立的，具有中国特色的水土保持科学与技术体系，包括以土壤侵蚀学、流域生态与管理科学、区域水土保持科学等为基础的理论体系，以水土保持工程技术、林业技术与农业技术为主的技术体系和以水土保持基础信息设施，水土保持监测网络为主的基础支撑体系。水土保持理论研究方面，比较深入的揭示了中国特有的土壤侵蚀机理与过程，对具有中国特色的土壤侵蚀模型进行了有益的探索；在小流域治理及其研究基础上，初步建立了富有中国特色的流域管理科学体系；区域性水土保持研究方面，提出了中国土壤侵蚀分类分区系统，摸清了中国土壤侵蚀的宏观规律和治理的重点区域。

(2) 土壤侵蚀定位观测与动态研究、预测预报取得重要进展：进行了大量径流小区、坡面、小流域等尺度水土保持监测与试验，在黄河中游、长江中上游等进行了较大规模的土壤侵蚀和水土保持科学考察，应用现代高新技术完成了三次全国土壤侵蚀遥感普查和全国水土流失与生态安全综合科学考察，水土流失监测网建立等，都极大促进了对水土流失现状的了解，并为理论研究积累了丰富的资料。在土壤侵蚀科学研究方面，初步摸清了主要地区土壤侵蚀的基本规律，建立了中国土壤侵蚀分类系统，并从土壤侵蚀的发生发展过程入手，较为深入的揭示了土壤侵蚀的机理与发展变化趋势；建立了不同区域土壤侵蚀的影响因子与土壤侵蚀量的关系式，坡面侵蚀预报模型。在基础支撑系统建设方面，初步建立了国家水土保持基础数据库，中国水土保持监测网络与管理信息系统正在建设。

(3) 形成了一支多层次的水土保持科技队伍：经过近一个世纪的努力，目前已经形成了一支以科研机构与高等院校为主体，且学科门类与布属相对合理、颇具中国特色的多层次的水土保持科技队伍。据不完全统计，全国有20余所高等院校设置了与水土保持科学有关的专业，从事着本科及研究生培养任务；同时，基本上构建了国家流域省、地、县五级水土保持科研网络。除以中国科学院水利部水土保持研究所为主体的国家水土保持科研单位以外，各大流域机构，各省市自治区均建立了相应的研究机构，负责所辖区域内的水土保持科研究工作。同时，各地，县也拥有相应的水土保持研究与观测机构。各级科研机构分工明确、相互配合。构成了颇具中国特色的水土保持科研队伍，这支队伍大约有1万人之多。国家主管部门还根据水土保持工作的特殊性，设置了相应的专业研究中心，如水利部水土保持监测中心，水土保持植物中心、工程技术研究中心等。

(4) 发展了水土保持技术体系，并建设了一批水土流失综合治理试验示范基地：中华民族有数千年的水土保持成功的经验，特别近年国家组织实施了一系列水土保持工程，初步形成了适应于不同类型区的水土保持技术体系，并在生产实践中得到了广泛应用，取得了明显的经济、生态与社会效益。选择典型小流域将上述成果集成组装并进行试验示范，在不同类型区建立了一系列水土流失综合治理先进样板，取得了显著的效果，既推动水土保持科研成果的应用，又促进了水土保持科学研究。试验示范样板推动了以小流域为单元的综合治理，目前逐渐向中尺度过渡。

但是，我们清楚地看到，中国水土保持科技存在着许多亟待解决的问题：中国的生态安全和食品安全之间的矛盾构成了中国水土保持的特殊性和复杂性，中国水土保持科技既要解决防止水土流失的生态问题，也要回答如何满足当地日益增长的人口的生活需求，再加上中国水土保持科学发展的历史较短，整体上看中国的水土保持科学发展滞后与水土保持工作本身，水土保持的技术不能满足水土保持工程的需求。科技教育体系也不能适应日益发展的水土保持形势，迫切需要新的机制和体制。在科学研究方面，基础数据缺乏，数据采集的方法和指标不规范，不同地区的数据难以交流和对比。符合中国特色的土壤侵蚀评价和预测模型尚未建立，侵蚀环境演变过程研究缺乏定量化。在技术开发和推广应用方面缺乏先进性和综合性。

2.2 国外水土保持科学研究的主要成就

第二次世界战争以来，西方国家对于水土流失和水土资源保护进行了大量的研究，取得了一系列成果。对我国的水土保持及其研究具有借鉴意义的表现为三个方面。

（1）土壤侵蚀预报模型的开发和应用：作为水土保持规划的工具和宏观水土保持决策的工具的土壤侵蚀预报得到了迅速发展并取得了巨大成功。先后开发了USLE、RUSLE、WEPP、EUROSEM、LISEM等模型。在此基础上，开发了土壤生产力评价模型（EPIC）、非点源污染模型（AGNPS 和ANSWERS）、水土资源评价模型（SWAT）等。

（2）土壤侵蚀监测的统一性和规范性：美国从20世纪20年代在全美建立的土壤侵蚀试验观测站，并试验设计、观测方法、资料处理上的高度的一致性和规范化，为后来美国土壤侵蚀重大创新性成果的产生（如USLE，RUSLE， WEPP等）提供了创新基地。

（3）空间信息等高新技术应用：美国等发达国家利用先进完善的对地观测技术，计算机网络技术和强大的海量数据处理能力，开展了全球尺度的水土流失及其与全球变化关系的研究。同时将水土流失视为限制当今人类生存与发展的全球性环境灾害，在全球性重大研究计划都将区域和全球尺度的土壤侵蚀列为重要研究内容。

（4）水土保持耕作技术开发与应用：最有特色的是水土保持耕作法和小流域治理。实施水土保持耕作法，包括免耕、少耕、秸秆和残茬覆盖和小流域治理；小流域治理则将耕作措施、生物措施和工程措施结合，综合规划，将洪水控制、流域资源保护、农业用水管理、休养旅游、城市和工业用水以及发展渔业和野生动物资源等内容结合，同时注重水保效益与土地所有者的利益相结合。

2.3 国内外水土保持科技发展发展趋势

（1）水土流失过程研究的深入和研究尺度的扩大：一方面，由于土壤侵蚀发生在地表各圈层相互作用最为强烈的界面，所以土壤侵蚀的研究越来越重视以土壤侵蚀过程为中心的现代地表过程的分析，注重水土流失过程中污染物质的运移和生源要素迁移，注重水土保持与人居环境和身体健康的关系。另外一方面，受到持续发展和全球变化研究的影响，水土流失和水土保持对全球尺度的问题，长期趋势问题等更加重视。对大范围和长期数据积累更加依赖，不断成为数据密集型学科。

（2）研究技术与方法的快速更新：水土保持科学已经经历了野外考察、定位观测与室内模拟试验等阶段，正在向数字化、模式化的新阶段迈进。同时利用人工控制条件下的大型模拟试验（包括坡面尺度、小流域尺度甚至中等流域尺度的模拟试验）和高分辨率遥感对地观测技术，使得对土壤侵蚀和水土保持过程的描述更加精细，水土保持科学将逐步向精确科学发展。

（3）水土保持学的社会经济学研究日益受到重视：土壤侵蚀和水土保持都是与一定社会经济条件相适应，或者说是一定社会经济条件下的必然产物。农业文明的发展，人口的增加，人类活动的范围有平原不断走向坡地及其草原游牧地区，是土壤侵蚀发生和加剧的主要原因。水土保持是一项人类改造大自然，建设美好家园的社会生产实践活动。所以水土保持研究，有必要在自然科学方法和手段研究的同时，利用人文科学的方法进行社会经济、法律、道德伦理、文化、管理体制等方面的研究。

（4）水土保持实践要求和水土保持学科自身发展双向驱动：由于水土保持学科的实践性，长期以来水土保持学科发展的动力完全来自实践的要求，水土保持学科的发展通过任务来带动。但是，随着水土保持科学技术理论的完善，其自身发展规律也将成为推动学科发展的重要动力。水土保持科技将在水土保持实践要求和水土保持学科自身发展双向驱动下发展，水土保持科技理论体系将更加严密、更加完善。

3. 中国水土保持科技亟待加强的重大科学问题

3.1 中国水土保持宏观战略研究

在已有土壤侵蚀区划和水土保持治理分区基础上，充分考虑人工适度干预下的自然恢复对水土保持的重要意义，研究并做出新的分区方案，包括：生态修复潜力评价、分区与阶段安排；主要水土保持重点地区土地利用和产业结构分区；水土保持生态建设模式分区。

3.2 土壤侵蚀机理与土壤侵蚀模型研究

对我国主要侵蚀地区土壤侵蚀及其相关地表过程（特别是地面径流形成过程、泥沙运移过程、水土保持措施培植、农村经济发展过程等）进行全面、综合的分析研究。以已有的长期实验观测数据为基础，分析多种尺度径流形成、汇集和泥沙搬运与沉积态过程，建立科学实用的多尺度土壤侵蚀预报模型。

3.3 水土保持的区域环境效应研究

根据持续发展的要求，着眼于水土保持生态环境已经或将要对环境要素和环境过程产生的影响，分析在不同利用方式、植被不同演替阶段等条件下，水土保持生态建设对区域水文生态过程的影响、对区域土壤侵蚀产沙过程的影响、对区域植物多样性和植被演替过程的影响，对区域农村经济发展过程的影响，水土流失与水土保持对人体健康和生态安全的影响。

3.4 区域水土保持与全球变化研究

针对长时期、大范围水土保持生态环境建设对侵蚀地区和相关地区的影响，和全球变化对区域侵蚀的影响，开展土壤侵蚀与全球变化关系研究，全面深刻的理解我国土壤侵蚀及其环境特征。研究内容包括土壤侵蚀过程对陆地表面各圈层相互作用方式的影响，水沙物质汇集运移对陆地生态系统中主要生源要素（C、N、P、S）迁移转换和近海水质的影响，风蚀对大气组分的影响，生态环境建设对于区域植物多样性影响，全球或区域性大气降水增减、温度升降、季风环流变化等对区域土壤侵蚀类型和强度增减的影响。

3.5 水土保持措施效益评价与综合配置研究

通过不同类型区典型小流域水土保持综合治理模式、关键技术及生态经济效益分析，研究退化生态系统受损、恢复重建过程，生态系统演替驱动因子经济、社会、生态环境演变及调控机制；生态系统演替驱动因子，流域生态系统健康诊断指标的识别；建立流域及其健康诊断模型，为山川秀美工程建设目标实现程度评价提供客观指标。

3.6 水土保持人文、社会学研究

土壤侵蚀和水土保持都是与一定社会经济条件相适应，或者说是一定社会经济条件下的必然产物。农业文明的发展，人口的增加，人类活动的范围有平原不断走向坡地及其草原游牧地区，是土壤侵蚀发生和加剧的主要原因。水土保持是一项人类改造大自然，建设美好家园的社会生产实践活动。所以水土保持研究，有必要在自然科学方法和手段研究的同时，利用人文科学的方法进行社会经济、法律、道德伦理、文化、管理体制等方面的研究。近期研究重点是投资机制与管理体制。

4. 水土保持关键技术研究与开发

根据目前我国水土保持生态环境工程建设科技需求，结合我国水土保持科学研究现状，以及国际水土保持科学发展趋势，应加强以下列关键技术研究与开发。

4.1 水土保持生态建设动态监测评价关键技术

全国水土保持监测网络与管理信息系统，已经国家计委批准立项目。其中的关键问题，包括监测网络结构、监测站点布设、监测指标体系、动态数据采集、水土保持管理信息系统开发等，亟待研究解决。

4.2 降雨地表径流调控与高效利用技术

产生水土流失的主要动力之一是地表径流的冲刷作用，而且水土流失严重地区大多集中在半干旱地区和湿润半湿润山区。收集、利用和调控地表径流，既是水土资源高效利用的关键技术，也是缓解水资源短缺矛盾的有效手段。研究重点有降雨地表径流资源利用潜力分析与计算方法；降雨地表径流网络化利用技术；降雨地表径流高效利用的配套设备。

4.3 坡地整治与沟壑坝系优化建设技术

坡耕地改造是水土保持生态环境工程建设的重要关键技术之一，也是起源于我国相对成熟的技术。研究重点是不同类型区高标准梯田、路网合理布局与快速建造技术；不同生态类型区坡地改造与耕作机具的研制与开发；梯田快速培肥与优化利用技术。沟壑整治与沟道治理开发是水土保持生态环境工程建设的主要内容之一，重点研究坝系合理安全布局设计与建造技术；沟壑综合防治开发利用技术；泥石流预警与综合防治技术。

4.3 林草植被快速恢复与建造技术

针对我国目前水土流失区区域植被结构不尽合理，林草成活率与保存率低，植被生产力及经济效益不高等问题，重点研究以植被规模化营造为中心的区域植被快速建造与持续高效生产科学管理技术。主要问题如下：高效、抗逆性速生林草种选育与快速繁培技术；林草植被抗旱营造与适度开发利用技术；林草植被立体配置模式与丰产经营利用技术；特殊类型区植被的营造及更新改造与综合利用技术。

4.5 水土保持产品开发与产业化技术

实施水土保持产业化战略，大力推进水土保持产业化发展，是市场经济条件下水土保持事业发展的客观需要，也是水土保持由社会公益性事业向生态经济型体制转变，以求得到更大发展的必然趋势。通过水土保持产业的形成和发展，对促进水土和生物等资源的合理开发和高效利用，扩大水土保持成果、实现农业的可持续发展和群众的脱贫致富奔小康具有重大战略意义，主要研究问题如下：水土保持产品开发技术；水土保持产业基地建设与示范；水土保持产业化发展与经营模式。

5．国家重大基础研究（973）项目“中国主要水蚀区土壤侵蚀过程与调控研究”简介

中国水土流失与生态安全综合科学考察结果表明迫切需要加强我国水土保持基础研究，揭示我国不同区域水土流失发生发展过程与驱动机制，指导水土保持措施配置与战略规划；阐明流域产沙和水沙运移规律，减少江河洪涝灾害、维系大江大河和大湖安全；构建多尺度土壤侵蚀预报模型，预测发展趋势，指导水土保持规划；建立水土流失与水土保持的环境效应评价理论与方法，为生态建设规划和制定中国水土保持宏观战略对策提供科学依据。

为此国家将“中国主要水蚀区土壤侵蚀过程与调控机制研究”正式列入国家重大基础研究计划（973项目）。本项目以我国东北黑土漫岗区、西北黄土高原区、南方红壤丘陵区、西南紫色土山丘区4个水蚀区为重点，以土壤侵蚀过程为研究对象，拟解决主要水蚀区土壤侵蚀的发生发展过程与驱动机制、复杂环境下土壤侵蚀模型构建的理论与技术、水土流失与水土保持环境效应评价理论与调控机理等三个关键科学问题。项目设置了7个课题：不同类型区土壤侵蚀过程与机理、流域侵蚀产沙机制与水沙运移规律、区域水土流失过程与趋势分析、多尺度土壤侵蚀预报模型、水土流失的环境效应评价理论与指标体系、水土保持措施作用机理和适宜性评价、与水土流失综合调控原理与治理范式。通过五年的研究，揭示我国复杂环境下不同区域土壤侵蚀发生的物理、化学和生物学过程及耦合机理；建立坡面、小流域和区域3种尺度的土壤侵蚀预报模型；提出水土流失与水土保持的环境效应评价理论与指标体系；阐明水土保持措施的作用机理；综合集成适应自然生态过程和人类活动的水土流失调控技术体系，为国家制定水土保持战略和规划提供理论依据和科学方法。同时，将凝聚一批年轻学科带头人和学术骨干，培养具有国际竞争力的中青年科学家，进一步提高我国在世界水土保持研究领域的实力与地位。

6. 加快中国水土保持科技发展的对策建议

6.1 建立与完善水土保持科技政策体系

根据水土保持专业的特点，将理论研究、技术开发、试验示范、推广应用四个阶段概括为RDDE模式。理论研究（Research）阶段主要是原始数据的观测与积累、过程与机理的研究；技术开发（Developing technology）阶段依据基础研究的成果发展和集成技术，如水土保持的工程技术、保水与节水技术、生态修复与快速绿化技术、以及信息技术等；试验示范（Demonstration and experiment）阶段的主要任务是应用前两个阶段的成果，开发与集成技术，建立起不同类型的水土流失综合治理实体模型，做出示范；推广应用（Extension）阶段的任务是将上述成果进一步应用到更大的范围，促进区域发展。为了加快水土保持科研步伐，提高水土保持工程科技含量，建议应实施科技与工程一体化制度与模式，从工程建设经费中划出一部分资金，重点支持研究工程建设中急待研究解决的若干科学技术问题。

6.2 完善水土保持科学技术科研、教育与推广体系

随着水土保持工作的深入广泛地开展，对科技人才，特别是高中级人才的需求日益迫切。尽快完善我国水土保持科技队伍建设体系，分层次、分类别，建立规范的培训制度。结合国家生态环境建设规划、水土保持工程、以及地方水土保持规划，和有关县（区）、乡水土保持科研站（所）结合，建立水土保持科学技术推广体系。组织全国水土保持科研院（所）、水土保持管理部门制定全国水土保持科学技术重点推广计划，以加快科学技术推广步伐，提高水土保持科技含量。

6.3 建立全国水土保持科技协作网

建立全国水土保持科技协作网，以全国水土保持对科技的需求为导向，以提高水土保持工程科技含量和加快生态建设速度为目标，针对目前我国水土保持科学研究与工程建设相对脱节、低水平重复、各自为战等现象严重的实际，尽快制定全国水土保持科学研究规划，有计划、有步骤地组织全国水土保持科研单位围绕重大科技问题联合攻关、协同作战。

6.4 建设一批高水平的水土保持试验示范与科普教育基地

由于我国地域辽阔，水土流失类型十分复杂，治理方式也多种多样，在不同地貌和生态类型区，采取不同形式的水土流失综合治理开发模式建立不同尺度、不同类型的水土流失综合防治试验示范工程，是开展水土流失综合治理的有效途径。通过试区示范、推广、扩散作用，带动周边地区的水土流失综合治理与开发，不断提高水土保持在农业增产中的科技贡献率。

6.5实施“数字水土保持”计划，将中国水土保持科技推向新阶段

水土流失及其治理数据的质量始终是困扰各个阶段的首要问题，也是影响各级政府水土保持科学决策的关键。为了适应国家对水土保持科技的迫切需求，提高国家水土保持的科学管理、决策的能力，我们提出了实施“中国数字水土保持”计划，将我国水土流失治理和水土保持科技事业推向新阶段。中国“数字水土保持”计划的主要内容应该包括：（1）提出一套科学统一的数据指标体系与采集管理规范；（2）开发一组适用水土保持评价、预测、规划与管理决策的模型；（3）构建基于网络的数据采集、处理、传输、应用的软件、硬件平台；（4）培养一支高水平的水土保持数据采集、管理和使用的专业队伍。