科学网—水土保持与荒漠化防治学的学科追问之二:科学内涵
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2026-10-21 08:48
| 系统分类: 科研笔记
经过近百年的发展,一门学科之所以成为学科,不在于研究问题的数量,而在于是否拥有不可替代的核心概念、独特的研究对象和自洽的理论逻辑。
水土保持与荒漠化防治学于2022年成为一级学科,但建制化不等于学科化,并不意味着学科的科学内涵已经清晰、系统和权威。当被问及水土保持与荒漠化防治学研究什么时,不同背景的学者给出的答案差异较大,土壤专家认为是研究土壤侵蚀过程与机理,林学专家认为是植被恢复与造林固土,水利专家认为是沟道工程与小流域综合治理,地理专家认为是景观格局演变与生态退化,生态专家认为是退化生态系统修复与重建等。每个人都说对了一部分,但没有一个人能完整地说出这门学科的研究对象、核心范畴、理论内核与边界特征。这一现象说明,水土保持与荒漠化防治学的实践版图已经远走在理论建构的前面。这让人想起水土保持领域先辈朱显谟院士的观点:“水土保持是一门综合性很强的科学,但综合性不等于拼盘”。我们的学科在实践中确实实现了综合,但在理论上还停留在拼盘的初级阶段。
水土保持与荒漠化防治学的核心研究对象是陆地生态系统水土退化过程与沙化演变规律,聚焦两大核心生态问题。一是水力、风力、重力、冻融及人为扰动引发的水土流失问题,涵盖坡面侵蚀、沟道侵蚀、流域泥沙输移、水土资源流失与退化全过程;二是干旱半干旱、半湿润沙区的土地荒漠化、沙化、盐碱化问题,包括土地沙化扩张、植被退化、土壤贫瘠化、生态系统功能衰减等演变过程。本学科研究范畴覆盖不同气候区、不同地貌单元、不同土地利用类型的水土沙退化机理,贯穿自然演变与人为干扰双重驱动机制,涉及微观土壤颗粒迁移、中观流域生态演变、宏观区域生态格局变化等多尺度过程。
水土保持与荒漠化防治学的核心任务可概括为控蚀固土、治沙复绿、保水增效和护域安澜等,具体表现为:一是揭示水土流失与荒漠化的发生机理、演变规律和驱动机制,量化自然因素与人类活动的贡献度,构建退化生态系统演变预测模型;二是研发水土保持、荒漠化防治的工程技术、生物技术、耕作技术与智能防控技术,构建差异化、精准化、适应化的治理技术体系;三是开展水土沙生态监测、评价与预警研究,建立生态治理成效评估体系,为治理决策提供数据支撑;四是探索水土资源可持续利用、退化生态系统修复和生态产品价值实现路径,实现生态治理与经济社会发展协同共赢。
水土保持与荒漠化防治学具有交叉性、实践性、战略性、公益性等属性,其交叉性体现在学科横跨自然科学、工程科学、社会科学三大领域,融合生态、水利、林学、地理、遥感、管理等多学科知识;实践性体现为学科根植于国土生态治理实践,理论与技术均源于实践、服务实践、验证于实践;战略性体现为学科直接支撑国家生态安全、粮食安全、区域安全,服务重大国家生态战略;公益性体现为学科以生态保护、公共环境治理为核心目标,兼具生态公益与社会公共服务价值。
水土保持与荒漠化防治学的理论原点应当是土壤侵蚀(soil erosion),就是土壤及其母质在水力、风力、冻融或重力等营力作用下,破坏、剥蚀、搬运和沉积过程(《中国大百科全书》水利卷)。根据外营力的种类,可将土壤侵蚀划分为水力侵蚀、风力侵蚀、冻融侵蚀、重力侵蚀、淋溶侵蚀、山洪侵蚀、泥石流侵蚀及土壤坍陷等。地表物质在自然营力作用下或在自然营力与人类活动的综合作用下的加速迁移与系统退化,这是水土保持与荒漠化防治学区别于其他学科的根本出发点。抓住土壤侵蚀,就抓住了学科知识体系的纲。其主要归因于以下三点:一是独特的物理过程。土壤侵蚀涉及水、风、重力等多种营力对地表物质的剥离、搬运和沉积,这一过程有其独特的动力学规律,既不是流体力学能完全覆盖的,也不是土壤学能单独解释的;二是连接自然过程与人类活动的枢纽。自然侵蚀速率较低,而人为加速侵蚀可达自然速率的数倍,土壤侵蚀研究要求将自然过程与社会经济因素耦合起来,这是本学科区别于纯自然科学的关键特征;三是荒漠化、石漠化、盐渍化等多种生态退化问题的共同起点。风蚀荒漠化的本质是风力侵蚀,石漠化的本质是喀斯特地区土壤流失殆尽,流域泥沙问题的根源也是侵蚀。如果一门学科的核心概念可以被其他学科完全替代或消解,那它就失去了独立存在的理由。土壤侵蚀作为水土保持与荒漠化防治学的元问题,具有不可替代性。
在前面明确了水土保持与荒漠化防治学的核心概念、研究对象、主要任务和主要特征后,还要回答水土保持与荒漠化防治学与农学、林学、地理学、生态学到底有什么区别?农学着眼于提高土地生产力,关心的是土的生产功能;水土保持关心的是土的存在本身,没有土,农学无从谈起。林学着眼于培育和利用森林,以木为本;水土保持则以土为本,植被恢复是水保的手段而非目的。地理学关注地表格局与过程的空间分异,生态学关注生物与环境的关系及系统功能,生态学提供理论支撑,但水土保有明确的工程导向和治理目标。总之,农学护产,林学护木,地理学描述,生态学研究关系,而水土保持与荒漠化防治学守护陆地生态系统的地表土壤,并让退化之地重获生机。试想,如果连土壤这一地球关键带的最表层都保不住,其他学科的研究对象都将失去载体,这正是水土保持与荒漠化防治学不可替代的价值所在。
当前水土保持与荒漠化防治学在理论层面仍面临三个不足:(1)核心理论的系统性不足,我们有一批优秀的实证研究和模型工具,但缺乏像达尔文的进化论之于生物学、门捷列夫的元素周期表之于化学那样的标志性理论框架,学科知识体系仍呈散点状而非网状;(2)学科语言的统一性不足,同一概念在不同子领域有不同定义,这阻碍了知识的累积与交流;(3)基础研究与技术应用的衔接不足,大量研究集中在措施配置、工程设计等方面,而在机理深度解析、长期监测与评估方面仍有短板。这三个不足成为水土保持与荒漠化防治学走向林学、作物学等成熟一级学科必须跨越的门槛。
面向生态文明建设需求,水土保持与荒漠化防治学的使命是立足我国复杂多样的国土生态禀赋,破解水土流失、土地荒漠化两大生态难题,构建本土化、特色化的水土保持与荒漠化防治理论技术体系,培养高层次专业化治理人才,支撑国土空间生态修复、流域综合治理、防沙治沙等工程落地,推动我国生态治理体系和治理能力现代化,筑牢国家生态安全屏障,助力美丽中国建设与可持续发展。
水土保持与荒漠化防治学是一门以土壤侵蚀为核心概念、以人—地耦合系统为研究框架、以地表物质迁移调控和退化生态系统修复为理论主线、以守护和重建地球关键带表层功能为使命的科学。
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