2022年《联合国防治荒漠化公约》（UNCCD）发布的第2版《全球土地展望》（GLO2）报告指出^①，人类已经使超过70%的地球土地脱离了自然状态，土地退化面积已占全球土地总面积的20%—40%，直接影响到世界上近一半的人口，从而直接影响了联合国可持续发展目标（SDGs）实现，包括SDG1（消除贫穷）、SDG2（消除饥饿）、SDG3（良好健康与福祉）、SDG6（清洁饮水和卫生设施）、SDG9（产业、创新和基础设施）、SDG10（减少不平等）和SDG15（陆地生物）等^[1]。《全球土地展望》将荒漠化定义为干旱、半干旱和干旱半湿润地区由于气候变化和人类活动而发生的土地退化，并预测气候变化将导致全球荒漠化的增加。SDG15.3明确提出：到2030年，防治荒漠化，恢复退化的土地和土壤，包括受荒漠化、干旱和洪涝影响的土地，努力建立一个不再出现土地退化的世界^②。因此，荒漠化是旱区可持续发展的关键挑战，科学开展荒漠化防治是全球可持续发展的重要议题^[2]。

①   UNCCD. Global Land Outlook (2nd edition). (2022-04-27) [2023-09-01]. https://www.unccd.int/resources/global-land-outlook/global-land-outlook-2nd-edition.

②  可持续发展目标在中国. 陆地生物. [2024-07-02]. https://china.un.org/zh/sdgs/15.

中国荒漠化扩展的态势已经得到基本遏制，但2019年的全国第六次荒漠化和沙化调查显示，全国荒漠化土地面积占国土面积的26.8%、沙化土地面积占国土面积的17.6%，荒漠化防治工作形势依然严峻^[3]。同时，中国作为SDGs的重要参与者和区域可持续发展的积极推动者，面向SDGs间相互联系的复杂性，科学改善荒漠化地区人与自然的关系以推动SDG15.3和其他SDGs的协同实现，成为新时期中国荒漠化防治的重要需求^[4]。在“人与自然和谐共生的现代化”国家战略引领下，未来10年左右打赢“三北”攻坚战需要从“大写意”向“工笔画”迈进^[5]，即从区域人与自然关系中的实际问题着手，放眼荒漠化防治全局性问题的同时聚焦区域性特色。本文基于对人与自然耦合关系的理论认识，提出改善荒漠化地区人与自然关系的科技攻关方向，用科技支撑荒漠化地区可持续发展。

1 荒漠化地区可持续发展重点挑战 1.1 水资源利用量增大

对荒漠化地区而言，可持续发展的核心是要处理好“人—水—地”三者之间的关系，其中水是荒漠化地区的第一约束资源和环境条件，是联系“人”与“地”关系的主线。近年来，中国北方陆地水储量呈减少趋势，地下水亏缺是主要影响因素^[6]。一般认为，排除冰雪覆盖区域，人类活动尤其灌溉增加是导致陆地水储量下降的主导驱动力^[7]。例如，河西走廊绿洲面积由1975年的1.48×10⁴ km²增加到2019年的2.14×10⁴ km²，2019年武威、金昌、张掖、酒泉和嘉峪关等河西走廊5市地下水供给总量达19.89×10⁸ m³，超采区面积1.33×10⁴ km²，占甘肃省超采区面积的81%，对区域生态安全构成了威胁^[8]。同时，荒漠化地区开展的大规模植被绿化也会对陆地水储量有所影响。例如，有研究指出，在毛乌素沙地开展的生态修复工程每年消耗了16.6 ± 5.0 mm陆地水储量^[9]。但由于在毛乌素沙地同期也开展了大规模的煤炭开采，影响了地下水结构，因而将陆地水储量下降主要归因于生态修复工程尚有待讨论。但总体上，中国荒漠化地区人类活动的用水需求增大导致了地下水的下降^[10]，陆地水资源亏缺风险增加，对SDG6的实现带来挑战。

1.2 土地利用程度增强

荒漠化防治的误区在于简单认为“越绿越优”，事实上在干旱地区，“绿”可能会超越干旱区水资源和自然环境的承载力。近20年中国和印度引领了全球变“绿”，细分土地利用类型后可以发现，中国森林贡献42%、农田贡献32%，对比之下印度农田贡献82%、森林贡献4.4%^[11]。农田变“绿”往往需要通过灌溉和化肥施用，即土地利用程度大幅增强了。同理，在SDG2粮食安全保障需求牵引下，荒漠化面积较大的内蒙古、新疆等省（自治区）耕地面积和农业灌溉面积也在不断扩大^[12]。例如，新疆和河西走廊地区的农业灌溉面积由2012年的5.81×10⁴ km²快速增加到2021年的7.60×10⁴ km^2[13]。对荒漠化地区土地利用程度的探讨不能局限于国土空间研究领域，其科学原理往往取决于旱区水—粮食—生态纽带关系。在未分解土地利用类型、未明确土地利用需求、未识别土地利用程度、未考虑植被群落结构的情况下，仅靠“绿”作为荒漠化防治的成效指标值得商榷。

1.3 气候风险持续增加

荒漠化地区生态环境敏感脆弱，全球变暖伴随着极端气候事件的增加，对荒漠化地区的可持续发展带来更严峻挑战。尤其是更高的干旱频次、更长的干旱持续时间、更大的干旱强度所造成的干旱风险，将对荒漠化地区水安全、粮食安全、生态安全造成系统性威胁^{[14, 15]}。有证据表明，全球变暖将延长生态系统的干旱恢复时间，而在更频繁的干旱事件下，生态系统可能长期处于不完全恢复的状态^[16]。在中国北方荒漠化地区，生态系统的干旱恢复时间主要受土壤湿度影响^[17]。研究显示中国干旱半湿润区和半干旱区土壤湿度均有所下降，而在CO₂施肥效应影响下植物生长的需水量又有所提升，从而增加了维持荒漠化地区生态系统稳定性的难度^[18]。预计新疆境内面积少于1 km²的小冰川至21世纪中叶将消融殆尽^[13]，冰川的调节功能减弱，将直接影响区域生态-水文过程的维持。基于临界减速原理的遥感测算显示，气候变化下中国干旱半湿润区和半干旱区的植被恢复力在近年来有所下降，暗示生态系统稳定性降低^[19]。因此，在充分肯定中国旱区荒漠化防治成效的同时，需要进一步强调旱区生态系统在未来气候变化下的恢复力、稳定性、可持续性。

1.4 产业创新动力不足

荒漠化地区一般距离大型市场相对较远，又由于资源环境承载能力不足，可供选择的产业类型相对有限。在SDG7（清洁能源）、SDG13（气候行动）的目标牵引下，生态碳汇与光伏风电是近年来伴随中国荒漠化防治而发展起来的新兴产业，也是荒漠化地区生态产品价值实现的重要组成部分。但是有证据显示，相比中国南方和东北地区，中国荒漠化地区适于造林的国土空间极为有限^[20]；另一项研究发现，全球旱区造林的气候效益很小，这是由于造林致使地表反照率降低从而升温，抵消了大部分旱区造林固碳的降温效益^[21]。基于以上抵消关系的估算发现，在旱区相同占地面积下布设光伏场的大气碳减排效率是造林的100倍^[22]。这些证据提示着荒漠化地区生态碳汇产业发展的客观约束，但并不意味着光伏产业就是荒漠化地区产业创新的完美答案。例如，当前有很多从业人员形成了光伏可以治沙的误区。事实上，所谓的“光伏+ 治沙”“光伏+生态”用语上是并列结构，不是因果结构。沙区光伏板下如果没有相应的固沙措施，光伏场已治理的土地依然有可能再次沙化。目前衍生的“光伏+粮食”“光伏+牧草”“光伏+中药”等产业创新形式依然需要遵循旱区水—粮食—生态纽带关系的客观规律，在以水而定、量水而行的原则下逐步探索，其大规模推广需要慎之又慎。

2 科学认识荒漠化地区人与自然关系 2.1 自然对人类的贡献

如何协同维持或增强自然对人类生活质量的众多有益贡献，是实现SDGs至关重要而充满挑战的问题，生物多样性和生态系统服务政府间科学政策平台（IPBES）为此提出了自然对人类的贡献（NCP）概念框架^[23]。NCP是指自然对人类生活质量的一切积极贡献和消极影响，分为10个调节型NCP、4个物质型NCP和4个非物质型NCP，具体包括了生境维持、授粉、空气质量调节、气候调节、海洋酸化调节、淡水调节、水质调节、土壤保持、灾害调节、生物调节、生物质能源、食物、材料、医药、学习和灵感、身心体验、身份支持、维持选择能力等方面的内容^{[23, 24]}。NCP概念体系是对生态系统服务概念的进一步扩展，认为文化在确定人与自然之间所有联系中起核心作用并普遍存在，强调了土著和地方知识的重要性^[23]。

以西北荒漠草原为例，其NCP不仅表现在草地生境维持、固沙与土壤保持、畜牧业食物供给等方面，也表现在西北地域文化的身心体验、身份支持等方面。如果采用现行的生态系统服务价值化算法，由于荒漠草原的单位面积生物量很低，其单位面积生态系统服务价值量往往会低于中东部的典型草原，但这并不意味着荒漠草原的重要性就更低。以青藏高原荒漠化地区为例，放牧是当地藏族居民的主要生计方式和文化传统。在青藏高原的问卷调查发现，大部分牧民仍倾向于传统的自由放牧形式，对围栏禁牧的主观意愿不高^[25]。事实上，由于调节、物质、非物质贡献的交织存在，不同草地、荒漠生态系统的重要性是难以横向比较的，不同利益相关者的需求也不一而足。因此，荒漠化防治在参考生态系统服务价值的基础上，应以更宽广的视野看待荒漠化地区自然对人类的贡献。

2.2 人类对自然的影响

人类活动对自然环境的影响是深远的，其中很多负面影响已广为人知，如环境污染、温室气体排放、生物多样性损失、土地和土壤退化等。但自人类文明伊始，人与自然互惠共生的关系就出现了，并至今仍深刻反映在一些民族文化、本土观念、社区准则之中。因此，人与自然是生命共同体，不仅要识别自然对人类的贡献，也要认识人类对自然的贡献（people’s contributions to nature）。例如，Ojeda等^[26]将人与自然互惠的关系分解为符号—语言—文化、生物物理、制度—社会—政治3个层次：第1层次包括同理心、道德价值观、生物文化的传承、典礼和仪式、口述故事、禁忌、作为文化基石的地方或物种、自然空间的捍卫；第2层次包括栖息地的强化、耕作、施肥和食物提供、易位（遗传学）、性状选择、修复、减量化—再利用—可循环；第3层次包括监测、本土传统准则、基于社区的管理、环境正义运动、国际的社会—生态协定、大自然的权利。

中国在生态修复方面取得了世界瞩目的成就，是国家尺度上具有重要代表性的人类对自然的贡献。其中，三北防护林工程是中国实施最早的大型生态工程，在荒漠化地区取得了重要的防风固沙和固碳增汇效益，改善了中国旱区人与自然的关系^[27]。虽然近年来也有一些对三北防护林工程的不同观点，如气候贡献大于人类贡献、农牧民生计受影响等^[28]。但整体来看，如果没有生态工程框定修复空间、栽植树苗草种，气候因素不能在短时间内达成“无中生有”的绿化效果；高质量提升荒漠化地区居民福祉需要通过产业创新，而不是依赖于用地规模和用地强度。当然，过去三北防护林工程确实存在一些乔灌草结构不合理、与区域高质量发展不兼容的问题，有必要在接下来的“三北”攻坚战中予以解决^[29]，这就需要更科学地认识荒漠化地区人与自然关系的整体性、系统性和区域性。值得借鉴的是，中国科学院将石漠化治理与喀斯特地区扶贫实践有机结合，提出了替代型草食畜牧业、中草药及特色水果等产业发展模式，形成了植被复合经营与特色生态衍生产业培育的科技扶贫产业体系，是人类通过科技手段改善石漠化区域人与自然关系的重要示范^[30]。

2.3 荒漠化防治中的人与自然关系演化

基于对生态保护修复进程中人与自然耦合关系演化的理论认识^[5]，本研究将荒漠化防治过程分为4个阶段（图 1）。在20世纪较长一段时间内，农牧业和矿业的不断发展为我国很多荒漠化地区保障了粮食安全、贡献了经济增量，但早期的粗放式开发造成了沙进人退，向沙漠要粮食是以沙害增加、地下水位下降、土壤盐渍化为代价的。该负面效应是长期性的，并在部分区域延续至今。例如，在1999—2019年河西走廊绿洲降水量和出山径流量明显增加，地下的开采量已经减少的趋势下，河西走廊绿洲地下水位累积深度仍相对较低，采补不平衡问题依然比较严重^[8]。

在20世纪80年代到21世纪前10年，以三北防护林工程为引领^[27]，我国推进国土空间绿化工作，草方格等工程治沙技术也逐步推广，有助于防止我国北方地区沙害的进一步增加。当时我国的荒漠化防治技术多为相对独立的生物措施、工程措施和化学措施，以单纯增加地表植被盖度为目的^[31]。同时，由于没有生态保护红线等制度约束，虽然林草部门在局部国土空间实施了防沙治沙工程，而在农业和采矿业技术进步下，我国旱区大量国土生态空间仍在被持续开发^[12]，呈现出边开发边治理的格局。

党的十八大以来，山水林田湖草沙是生命共同体的思想逐渐被贯彻到荒漠化防治实践中。例如，青海省锁边-固源-巩固同发力的治理路径，新疆—甘肃—青海、内蒙古—宁夏—陕西等跨省区联防联治的工作机制，企业+合作社+基地+农牧户的沙产业发展与农牧民利益联结模式，通过联防联治推动荒漠化国土空间的一体化生态保护修复。在肯定以上联防联治机制的同时，需要认识到我国荒漠化地区仍然面临着人工林退化与稳定性低、草场退化和干旱适应能力不足、“光伏+治沙”区域性模式尚未成熟等现实挑战。

未来10年，以荒漠化区域高质量发展为总目标，不能抱着人定胜天的思想追求大面积、高密度、高固碳量、高产值的国土绿化效果，而需要强调较长时间尺度下荒漠生态系统的多样性、稳定性、适应性、可持续性。这就需要借自然之力，让自然做功^[32]。例如，建设韧性林场、可持续草场、低影响光伏场；优化乔木林、灌木林的植被群落结构，提升生态系统韧性以有效抵御日益频发的极端气候事件；根据草场承载能力，探索减畜不减收的草原可持续利用模式；充分降低“光伏+治沙”等各类荒漠化治理模式的水资源消耗，尤其是控制沙产业发展所新增的地下水消耗；注重边疆地区、民族地区的居民生计和地方文化传统，调和利益相关者对荒漠生态系统的不同需求，使荒漠生态系统能够长期、稳定地给群众带来普惠的民生福祉。

3 科学推进荒漠化防治以改善人与自然关系 3.1 开展旱区系统性科学研究，突破认知局限

目前我国荒漠化地区尤其是旱区的数据资料积累仍相对薄弱，对数据背后的机理性问题的探讨也大多源于局地研究，或少部分易于遥感反演和模型模拟的区域尺度指标，系统性科学研究成果的产出相对不足。①中国是全球旱区面积第二大的国家，局部的观测系统很难以点带面。例如，国家自然科学基金委员会设立的“黑河流域生态-水文过程集成研究”重大研究计划在黑河流域建立了系统的生态水文观测网络与数据平台^[33]，为旱区基础研究提供了宝贵的长时间序列资料。但简单移植黑河流域分析结论到中国旱区其他流域显然不可取。近10年来国家对旱区的相关重大研究计划缺失，使众多研究队伍各自为战，不利于系统性回答旱区人与自然关系一系列科学问题。②对旱区的野外观测和研究本身条件艰苦，导致很多旱区研究结论是通过遥感和模拟手段得出的。从而导致大量研究关注植被绿度等易于遥感观测的属性，而较少涉及土壤、水文等遥感观测精度相对低的属性，也很有可能在没有足够本地观测数据训练模型参数的基础上开展模拟预测。面向我国超过国土面积1/4的荒漠化土地面积，建议从研究顶层设计、研究目标与方法、数据监测和共享等方面形成统一的规范和体系，开展中国旱区系统性的科学研究计划，推动建立观测—实验—模拟三位一体、多尺度—多要素—多过程协同观测网络，深刻认知旱区人地系统的相互作用机理，为区域荒漠化防治工作提供更加充分的科学证据。

3.2 推广基于自然的解决方案，防止过度治理

基于自然的解决方案（NbS）旨在通过自然资源高效利用和适应性生态系统管理应对多样化挑战，该理念值得在荒漠化治理中推广^[34]。与传统基于人工的工程措施相对立，NbS旨在采取行动保护、养护、恢复、可持续利用和管理自然或经改造的生态系统以有效和适应性地应对社会、经济和环境挑战，同时对人类福祉、生态系统服务、韧性和生物多样性产生惠益^{[34, 35]}。显然，沙漠作为一种原生自然景观，荒漠化治理不可能把沙漠从地球中抹去，NbS的8项原则可以为有效治理而非过度治理荒漠提供行动指南。①有效应对荒漠化地区社会挑战，该社会挑战不仅包括生态环境退化，也包括水安全、粮食安全、气候变化、自然灾害等，不能因为遏制了生态环境退化却加剧了其他挑战。②根据多级尺度设计荒漠化防治方案，注重荒漠化地区景观单元的整体结构完整性和外部效应，而不只是立地尺度上的树苗成活率。③强调生物多样性净增长和荒漠化地区生态系统完整性，注意避免单一人工针叶林。④荒漠化防治也需要有经济可行性，适度规模的生态产品价值实现渠道是值得提倡和培育的。⑤由政府主导的荒漠化防治工作应具有包容、透明和赋权的治理过程，使利益相关者有效参与，促进农牧户通过标准化养殖、规模化种植取得增收。⑥公正地权衡荒漠化防治目标和其他多种效益，合理补偿放牧、种植等生计成本损失，尊重本土文化和地方感。⑦基于证据进行荒漠生态系统适应性管理，根据荒漠化区域本地观测结果所呈现科学事实，动态修订退化林和退化草场经营方案，结合本地传统知识而不是刻板地照搬其他地区的经验。⑧荒漠化防治措施应具有可持续性并在辖区内主流化，鼓励在资金条件相对充足的地区先行先试。例如，鄂尔多斯市以“荒漠化防治与绿色发展”为主题，建设国家可持续发展议程创新示范区。这一方面需要荒漠化防治措施总体上对未来区域社会发展和社会进步有益，另一方面也提示荒漠化地区的地方政府在制定可持续发展相关规划时不应脱离荒漠化防治这条主线。

3.3 强化全球旱区人与自然研究合作网络，提升国际影响

荒漠化防治需求是世界性的，这就需要拓宽合作网络，加强全球旱区人与自然关系的科学研究^[36]。全球旱区面积约占陆地面积的41%，很多亚洲、非洲“一带一路”共建国家地处旱区，面临着土地退化、水危机、区域发展滞后等共性问题，而很多发展中国家在荒漠化防治领域的科研能力是相对有限的^[1]。2017年，中国科学院牵头发起“全球干旱生态系统国际大科学计划”（Global-DEP）培育专项，以旱区社会—生态系统为研究对象，主要研究领域分为旱区社会—生态系统动态变化与驱动机制、旱区社会—生态系统结构和功能变化、旱区生态系统服务和人类福祉、旱区可持续生计4个部分^[37]。全球土地计划（GLP）为此成立了“全球干旱社会—生态系统”工作组。在该项目支持下，相关国内外学者合作出版了Dryland Social-Ecological Systems in Changing Environments研究专著。

提升荒漠化防治相关研究领域国际影响的建议，包括“引进来”和“走出去”两个方面。①扎根重点区域，以稳定资助的大型科技专项形式，围绕生态修复、气候适应、水安全、粮食安全、灾害防治等某项共同兴趣，以重点技术服务的形式开展双边、多边合作，为我国实现荒漠化地区人与自然和谐共生的现代化提供新认识、新技术、新装备、新方案；②拓宽国际视野，进一步整合国际上荒漠化防治领域的专家智库，聚焦蒙古国、中亚、西亚、萨赫勒等“一带一路”沿线重点荒漠化地区，与我国专家队伍一起开展联合攻关，为全球荒漠化防治贡献中国力量，提升中国国际形象与科技影响力。