黄土高原是中华文明的重要发祥地，由于环境脆弱及人类活动强烈而成为全球水土流失最严重的区域之一。长期以来严重的水土流失所造成的沟壑纵横的特殊地貌，加之黄土自身抗侵蚀性弱等特殊因素，形成独特的侵蚀环境。

近30年来，经过持之以恒的不懈治理，黄土高原主色调已由“黄”变“绿”，入黄沙量锐减，逐渐呈现出“绿水青山”的人地和谐画面。在实际工作中，常常会被问到目前黄土高原水土保持还要不要做？怎么做？做什么？虽然目前黄土高原水土保持与生态建设取得了举世嘱目的成就，但该区域生态环境的脆弱性、水土流失严重性、人地关系的和谐性、人类生活的幸福感还没有根本性改变，黄土高原水土保持在社会一经济一自然复合生态系统协同发展过程中，还面临一系列的新问题与新挑战，本文仅从自然科学视角做一点粗浅的分析，抛砖引玉，以全面赋能黄土高原水土保持高质量发展。

    挑战一：极端降雨及其侵蚀灾害的发生频率明显增加

当前，黄土高原极端天气气候事件频发，区域灾害风险越来越高。黄土高原时段平均土壤侵蚀模数在2000-2009年处于近百年最低水平的情况下，于2010-2016年出现小幅反弹，其与2013年7月降雨异常偏多造成极端侵蚀有关。中国科学院地球环境研究所在PNAS（2025）发表论文认为，即使没有人类活动和温室气候排放影响，当前温暖期至少还会持续1.2万年。因此，在全球极端暴雨频发的背景下，随着社会经济的快速发展，未来黄土高原水土保持工作须重点考虑强监管、重维护、提标准，以提高防御极端降雨引发极端侵蚀的能力。现有水土保持措施投资标准及建设标准规范多产生于20世纪80年代，据此建设的水土保持措施难以抵御全球气候变化背景下的极端暴雨及极端侵蚀事件，应尽快修订和完善水土保持措施设计、施工、验收等标准规范体系，以满足新时代水土保持高质量发展的需求。长期以来，对水土保持措施存在重建轻管的问题，使得各项水土保持措施因缺乏维护维修资金而老化失修，制约了其效应的持续有效发挥，如大量老旧的小型淤地坝几近淤满，淤地坝和梯田的管理维护不到位，存在垮塌致灾风险，这是极端暴雨导致土壤侵蚀模数及河流输沙量突增的主要原因之一，因此应加强“后水土保持”监管工作。

    挑战二：水土流失的主要类型和危害程度发生改变

黄土高原大规模的植被恢复与重建，对区域水土流失防治产生了积极的影响，降低了水土流失量，改善了土壤物理结构，显著增强了土壤的抗侵蚀能力。1985年至2020年的35年间，黄土高原水土流失面积持续降低，2020年为20.8万km2，占总面积的36%。其中，1983-1999年、1999-2005年侵蚀面积总体上呈较缓慢减小趋势，减小率分别为3%和0.7%，而2005-2020年间迅速减小，减小率达到41%。特别是退耕还林还草以来，黄土高原侵蚀强度降60%左右，水土流失的主要类型发生了改变，面蚀急剧减少，而重力侵蚀与沟蚀的重要性突现，有些流域沟道贡献达70%泥沙，目前要深究沟道侵蚀发生-发展部位及其沟头溯源侵蚀、沟道的下切侵蚀和沟岸崩塌的贡献，以构建侵蚀沟生物与工程措施相结合的水土流失精准控制技术。近10年的大量水土流失灾害案例表明，区域植被恢复条件下水土流失的主要类型和危害程度发生明显改变，暴雨产生的“扒皮式”侵蚀溜滑现象十分普遍，这一现象在植被良好的子午岭林区也较为常见，植被与侵蚀间呈现出复杂的非线性关系，加之受全球变化的影响，是当前黄土高原水土流失面临的新问题。

    挑战三：植被稳定性和可持续性仍面临巨大挑战

黄土高原实施退耕还林草政策以来，实现了林草植被大幅度增加和地表景观由黄到绿的转变，植被盖度由1999年的31.6%提高到了2023年的65.2%，使黄土高原成为近20多年来我国植被覆盖率增加最明显的区域。随之而来，植被恢复使地表蒸散发增大，人工植被耗水影响到区域水资源可持续利用，土壤水过度消耗，形成了大面积分布的土壤干层，呈现从东南部向西北部厚度增加趋势，平均厚度2.6 m，土壤干层内平均含水量为8.6%，引发低效退化林甚至林木枯死。在黄土风沙区，大面积的“三北”防护林出现严重退化，生态防护效能持续下降，而新建的植被缺乏系统规划。

我们通过采用多源数据、多种模型的分析，对2001-2015年的黄土高原最大可承载净初级生产力（GPP）和GPP超载量进行评估，发现降雨量400～600 mm的地区是发生植被超载现象最严重的地区，其中的超载面积占黄土高原超载总面积的39.1%；其次为降雨量大于600 mm的地区，所占的总超载区的比重为32.2%；降雨小于200 mm地区植被虽然所受的水热胁迫较大，但是发生超载现象的地区仅占总超载区面积的3.0%，而年降雨量200～400 mm的地区，所占的总超载区的比重为25.7%。同时，对黄土高原地区的植被超载趋势为正向的地区占该区总面积的50.0%以上，其中退耕区超过70.0%的地区发展趋势为正向，退耕区的大部分在向着超载或者严重超载的方向发展。因此，由于对人工植被恢复与水资源承载力的制约关系认识不足，如何保护恢复植被生态系统的多功能性、多样性和可持续性是未来面临的重大挑战，既是“山水工程”实施的重点，也是建立区域“两山两化”高质量发展之路的关键。

    挑战四：水土保持碳汇计量、监测与提升技术亟待完善

近30年来，通过实施退耕还林、淤地坝建设、坡耕地治理等项目，黄土高原地区水土保持工作取得了举世瞩目的成就。目前在探索、建立区域生态产品价值转化机制与实现方案时，亟待加强水土保持碳汇能力建设，主要表现在如下几点：一是水土保持碳汇还没有得到重视。研究证明梯田、淤地坝和林草生态修复工程等水土保持措施具有巨大的碳汇能力，但目前在水土保持规划与建设中，还没有考虑水土保持碳汇能力建设。二是水土保持碳汇评估体系还不完善。目前林业碳汇已形成较为完备的碳汇评估、分类管理和认证体系，但水土保持碳汇管理工作较为薄弱。主要对水土保持固碳机理及增汇技术的认识还不够，水土保持碳汇计量标准、监测方法不足，碳汇交易市场尚未完全建立等因素。这一现状与黄土高原水土保持大区的地位极不相符。三是水土保持碳汇提质增效的途径不明确。目前生产上常用的林草、工程和耕作等水土保持措施能够提高土壤有机质含量，增强生态系统的固碳能力，但就水土保持措施对碳的吸收、同化、矿化等过程的影响程度与调控途径还不清楚，其保土、蓄水和改善土壤等产生固碳增汇效益尚需进一步的明确。四是水土保持碳汇的智慧监测仍有缺乏。虽然已初步建立起水土流失与生态治理监测、监督与管理体系，但主要是对径流量和泥沙开展常规监测，还没有将水土保持碳汇列入监测内容。因此，目前亟待构建和规划水土保持碳汇能力建设的实施方案，建立水土保持生态产品价值实现机制，以提升水土保持工作的内生动力。

挑战五：人工智能技术对水土保持生态治理的冲击越来越强

随着新一轮技术革命方兴未艾，人工智能、信息技术、数字孪生、区块链、基因编辑、生态设计等新技术正在融入并引领水土保持生态治理变革。水土保持经历了近百年的快速发展，正在进入智慧型、绿色型、功能型的水土保持生态治理新阶段。联合国粮农组织（FAO）与很多国际组织聚焦未来水土保持生态修复发展，实施了一批国际行动计划。

当前，水土保持领域面临着知识体系复杂、专业人才缺乏、推广方式单一、技术推广效率低等挑战，而人工智能技术的快速发展为解决这些问题提供了新思路。随着DeepSeek开源模型的发布，人工智能建设应用模式正在发生重要跃变，然而，将人工智能技术有效应用于水土保持领域仍存在多个亟待突破的技术瓶颈。水土保持领域的智能化研究正处于快速发展阶段，特别是在知识图谱构建、大语言模型应用及其微调优化等方面取得了明显进展。

随着"智慧水利"建设的推进，水土保持领域对智能化技术的需求持续增长。2023年全国水土保持工程总投资1500亿元，预计到2030年，将突破3000亿元。若按照设计费用占比6％计算，2030年水土保持工程设计市场规模达180亿元，水土流失防治措施优化配置、水土保持工程智能咨询等需求旺盛。目前，不同水土流失防治群体对大语言模型应用有差异化需求：科研人员需要准确的专业知识支持和研究辅助工具，工程技术人员注重实用性和操作便捷性，管理人员关注决策支持能力和系统集成性，基层实际用户则要求通俗易懂的技术指导。