摘要 我國山地面積約佔陸地面積的70%，是世界第一山地大國。我國人口與經濟快速增長，山區土地利用、礦產資源、森林資源等開發強度的增加與山區脆弱的生態環境難以承受的尖銳矛盾日益凸顯，嚴重影響國家未來經濟和生態環境安全。當前，國外重大研究計劃(IGBP，IHDP，GTOS)非常關注山地重大科學問題的探索，山地研究已成國際熱點和科學前沿。加強山地科學研究，著力發展山地科學體系，為新山區建設提供強有力的科技支撐，確保山區發展又好又快，同時對提高我國在國際地球系統科學領域的影響力和引領作用具有重大的戰略意義。
關鍵詞 山地，山區發展，生態屏障，山地科學
中國是山地(包括所屬山區)大國，面積約佔陸地國土總面積的70%，山區人口約佔全國人口的45%，山地系統的健康與可持續性，關係到國家生態安全的現在與未來。1992年在巴西環境與發展大會上通過的《21世紀議程》，明確闡述了山地生態系統的重要性與脆弱性，強調山地生態系統管理與實現山地可持續發展的重要意義。加強山地科學研究與山地學科體系建設，不斷深入認知山地科學規律，對服務國家可持續發展，建設21世紀新山區、全面實現小康社會發展目標，具有重大的科學意義和保障國家生存安全的深遠意義。
1 山地決定地球表層格局與演化
山地是具有一定海拔高度和坡度的陸地表面單元，具有垂向的突出性和水平的延伸性[1]。山地系統是地球表層演變/變化過程的主體，控制和影響著地理生態格局與環境演變。
1.1 山地控制地理格局
山地系統與地理分異密切相關，高山控制大的地貌格局，低山影響局地地理特徵。據不完全統計，全球大的山系有14個，對全球地理格局具有重大影響，而我國青藏高原山系最具全球影響或區域控制性。喜馬拉雅山脈與南極和北極共同成為地球的三極，對全球的氣候格局與地域分異起著支配作用。
在亞洲：喜馬拉雅山脈極大地改變了東亞地理格局與氣候格局，是山地垂直地帶性與緯度地帶性、經度地帶性相互交叉的地域綜合體，也是長江、恆河等大河的發源地，成為亞洲大陸的「水塔」；在歐洲：阿爾卑斯山脈成為中歐溫帶大陸性溼潤氣候和南歐亞熱帶氣候的分界線，發源了多瑙河、萊茵河等世界名河；在美洲： 落基山脈是美洲科迪勒拉山系在北美的主幹，被稱為北美洲的「脊骨」，幾乎所有河流都發源於此，最大河流為密西西比河；在南美洲：安第斯山脈是陸地上最長的山脈，發育了世界上流量最大、流域面積最廣的河流——亞馬遜河。
很顯然，山地系統的空間結構導致全球尺度與區域尺度/流域尺度的地理分異。僅就我國山地系統與地理格局的關係而言，喜馬拉雅造山運動導致青藏高原山脈群的形成，不僅塑造了我國三大階梯地勢格局，還相應地形成了東部季風區、西北乾旱區和青藏高寒區三大自然區域，奠定了我國生態地理大格局。
1.2 山地控制水系發育
千山萬水和山高水遠是對山與水關係的絕好描述。山地之所以成為大江大河的發源地，主要緣於山地是空中水汽匯聚的中心，世界上降水最多的地方基本上都與山地有關，即地形抬升造成的所謂 「地形雨」。降水的基本規律是山區多於平原。在高寒的山地大面積分布著冰川。據有關調查，我國目前冰川總面積約6萬km2，佔全球中、低緯度的50%以上。山地冰川成為江河發源地，所以，西部山地素有中國「水塔」之譽。沒有山地就不會形成複雜的水系。澳大利亞700多萬km2的國土，因缺乏高山的抬升作用，導致四面環海的澳洲中部極度的乾旱，而日本島國，因有富士山的存在，使其降水充沛，河湖體系發育。所謂山水/山河，皆是山為水之母，即「積土成山，風雨興焉」。所以，山地是水系發育的根基。
1.3 山地孕育豐富的生物多樣性
山地系統複雜多樣的生境條件創造了生靈萬物的存在與神奇，形成了生物多樣性的寶庫或物種基因庫。僅以植物為例，中國維管束植物有353科，3 184屬，27 150種，其中約90%分布在山區。再如山地大省雲南有陸棲脊椎動物126科502屬1 252種，佔全國陸棲脊椎動物種數的58%。豐富的藥用植物資源也絕大多數生長在山區。
1.4 山地是水土平衡的控制器
山地形態、地理環境和植被狀況對其表層水土演變過程具有明顯的控制作用。山地在氣候、生物、水流作用下，其表層物質經過風化、剝蝕/侵蝕、搬運和沉積，塑造了廣闊平原。而山地徑流過程對以土壤為主的表層物質遷移起到了主導搬運作用，山地至平原構成了陸地表層動能與物質平衡過程的共軛關係，體現在流域侵蝕與河流水沙輸移特徵與規律中。
2 山地系統級聯效應
山地複雜的地形使其水分與能量的差異十分明顯，導致不同尺度下陸地表層過程的規律和特徵的不同，進而在生態系統和環境系統方面產生著複雜的級聯效應。
2.1 山地是多界面強烈幹擾的交互作用區
山地無論是水平方向還是垂直方向，形態變化是急劇的，尺度效應十分明顯。多尺度差異導致生態與環境過程複雜多變，存在很大的不確定性。
山地的地理界面、生態界面和環境界面相互作用和彼此影響，形成了千差萬別的地理生態格局，在不同的尺度情形下，表現出不同的作用和效應。如山體的坡向、走向、峰嶺和溝谷，不同空間尺度組合有不同的效應，並在景觀上、生物多樣性上和生態健康水平上，深刻表現出多種差異和空間尺度的級聯效應。
2.2 山地是陸地表層過程的策源地
山地表層碎屑物質在重力和水流作用下運動，不斷改變陸地表層形態與物質組成。由於多重動力作用於山地，又使其過程的劇烈性造成自然災害，如坡面侵蝕、滑坡、泥石流、山洪等。山地特殊的地質地貌和氣候條件，控制著陸地表層時空變化的過程，決定了其它環境與生態過程的方向和規模。
2.3 極地是地球環境風險的預警區
全球氣候變化對山地系統造成了最直接的影響，南北兩極和青藏高原的冰蓋與冰川短時間急劇融化與退縮，已成世界科學家關注的焦點，警示氣候變化可能帶來的全球性危機或災難。不言而喻，極地是對全球環境變化響應最敏感區域，其變化也深刻影響著地球系統的整體變化，許多未知領域亟待加強深入系統的研究，以期為人類可持續生存與發展提供科學對策依據。
3 山地與經濟社會發展
據統計，目前全國山區居住人口5.8億，擁有7億多畝耕地，16億多畝森林，23億多畝草場，水能資源6.8億kw，居世界第一位。此外，山區的風能資源、礦產資源、景觀資源等都十分豐富，是支撐13億人口的生存、發展的重要資源與環境基礎。而山區經濟總體發展嚴重滯後於全國平均發展水平，山區GDP僅為全國的30%左右，並且生態環境問題日益明顯。從科學發展觀的視角看，全面實現小康社會和新農村建設目標，要求國家必須關注山地與經濟社會發展關係的協調問題。
3.1 山區是人類的發祥地，重要生存空間，孕育著多民族文化
山區是中國古人類的起源地。如距今200萬—240萬年前的「元謀人」化石，位於雲南元謀山區； 「北京人」、「繁昌人」、「湯山人」和「藍田人」等古人類化石遺址也均分布於山區。人類起源、演化與發展的規律在區域上是從山地到丘陵再到平原。
不同類型、形態的山地(山區)與人類生存的生產和生活方式密切相關。如貴州、廣西巖溶山區和湖南、安徽花崗巖及砂巖山區的民居風俗與生產方式就存在許多差別。
山地也是我國多民族的聚居區，是多種文化的共存繁榮區。在雲貴川山區居住的少數民族就有40多個，橫斷山區有25個民族。多樣深厚的民族文化使山區鄉村民俗豐富多彩，形成了燦爛的文化遺產，也構成了特有的旅遊資源。
3.2 山地是社會發展的資源基地、生態屏障
我國山地是自然資源的主要賦藏地，具有重要的供給服務功能。除了山區農業生產外，山區每年產鐵礦石2億多t、煤炭約10億t、木材5 000多萬m3，同時還是油氣生產的重要基地。另外119個國家級風景名勝區中，名山就有62處，佔52%，成為發展生態旅遊的重點區域。
另外，山地生態環境屏障功能不可低估，高大山脈本身就是水汽和動植物的屏障。分布在山地/山區的森林、草地、沼澤溼地、湖泊等不可替代的生態服務功能，對平原地區具有重要的生態環境屏障作用。
4 發展山地科學體系的重要性與緊迫性
我國人口與經濟快速增長，不斷增加的資源開發與山區脆弱生態環境難以承受的矛盾日益凸顯，頻發的山地災害對國家重大工程的影響和對山區城鎮安全的威脅等，都將嚴重影響國家未來經濟和生態環境安全。山區的建設關乎國家全面小康建設總體目標的實現，山區生態建設與保育關乎國家發展的生態環境安全持久保障的基礎。因此，必須全面加強山地科學綜合研究，不斷破解山地開發和山區發展面臨的重大基礎性、應用性科學問題，為新山區建設提供強有力的科技支撐，確保山區發展又好又快。
4.1 脆弱的山地系統亟待保育，科技支撐需求十分迫切
我國山地處在強烈的季風作用交互帶上，在全球氣候變化和不斷加劇的人類活動影響下，山地脆弱性更為明顯，正在發生巨大的變化。特別是近百年來的短時限高強度的開發，原始森林幾乎完全喪失，植被退化，冰川退縮，直接影響高山生態，並導致流域涵養水資源能力下降，河川徑流變化加劇，水土流失嚴重，加上滑坡、泥石流、山洪等山地災害的強烈影響，流域中上遊城鎮生產、生活安全受到嚴重威脅，也直接影響到山區重大基礎設施建設與安全。許多涉及山區發展的重大科學問題亟待破解，特別需要在「中國山地格局、過程與功能」、「減緩和預警山地災害機制」、「全球變化下山地系統演變對國家經濟與環境安全的影響機理、評估及對策」、「山區人?螄地關係協調機制、戰略與流域可持續管理」等方面推動理論與技術的創新和重大突破。
4.2 全球高度關注山地問題
國外重大研究計劃非常關注山地的綜合性問題。1973年聯合國教科文組織在人與生物圈研究計劃中，就開展了「人類活動對山地生態系統影響」的專題研究。而後又在1974年發表了加強山地環境研究的「慕尼黑宣言」。在NASA固體地球科學未來25年研究設想中也指出，地球表面一直處於自然變化之中——地震、火山噴發、破壞性洪水、泥石流、滑坡和其它自然災害,認識地球表面的這些變化是一個重大的科學挑戰。這個地球表面變化很關鍵的區域就是山地表層系統過程[2]。IGBP、IHDP和GTOS委員會聯合提出了全球變化——山地研究倡議，相繼開展4大研究行動計劃[3]。這些行動已在全球範圍提醒人們注意和關注山地問題。
4.3 生存與發展的未來依託於山地/山區的可持續性
山地是人類文明的發祥地，也是多民族文化誕生與發展的根基。山地更是支撐未來人類生存的生態與環境基石。山區是國家經濟未來發展必然的支撐空間區域，在資源、環境和生態，特別是旅遊產業發展的空間更大。新山區建設關乎國家發展大局。
從人類生存與發展所面臨的挑戰看，生態與環境危機，特別是水資源危機，成為人類共同面對的難題，而解決這些難題必須基於系統認識山地過程及其規律，從科技層面、政策層面確保國家山地系統的可持續性管理。
4.4 中國應當引領世界山地科學的發展
山地科學鮮明地繼承了地理科學的核心，體現了地球系統科學的前沿性，是最複雜的交叉領域。我國是世界最大的山地國家，是地球上最複雜的山地系統分布區域，複雜的地質過程、地貌過程、氣候過程、水文過程、表生地球化學過程、生態過程等，都極具山地的典型性和代表性，是山地科學研究的最好場所。其科學問題的認識與複雜機理的揭示，將有助於地球系統科學的發展。因此，中國應當引領世界山地科學的發展。
5 山地科學體系的構建
5.1 山地科學體系的理論基礎
著名地理學家丁錫祉先生曾明確提出:山地學是一個以山地為研究對象的學科群和複雜學科體系[4，5]。知名山地環境學家鍾祥浩研究員對山地環境學的研究對象和內容也做了比較系統的闡述[6，7]。隨著全球氣候變化影響日益凸顯和人類活動不斷向山區空間擴展，使山地科學在研究方面有著更加豐富的內容，除了要在自然科學領域的不斷探索和新知識的發現外，也要在人文科學以及社會可持續發展研究方面不斷地深入、交叉和綜合。
山地科學體系的構建首先是基於地質學、地理學、氣候學、災害學、水文學、土壤學、生態學、環境學、資源科學和人文科學與信息科學等，針對山地研究的特殊性而形成的地球科學的分支學科理論與方法。
5.2 山地系統的要素研究與作用機理
山地的形成及演化/變化是山地科學研究的核心，對山地自然要素的認識(山地無機環境要素和有機環境要素)和山區人文要素的了解，是系統認識山地與山區的基礎。有必要通過影響山地格局和演化作用的各個要素的研究，進而綜合認識各個要素的變化特點，以及多要素組合相互作用/效應機理和變異的臨界特徵值，闡明多要素作用下山地系統變化基本規律與特徵，並進行多情景模擬與預測，為山地和山區管理提供科學指導及依據。
5.3 數字山地與虛擬實境技術
建設數字山地信息平臺，應用現代定量遙感技術，有助於山地的分類、山地與山區的劃分，以及山地與山區統計標準與表徵指標體系的建立，利於在中宏觀尺度上研究山地系統的結構、功能，認識其變化規律，揭示其動力學機理，為山地系統變化的監測、生態與環境功能評估、預測及現實虛擬提供基礎科學數據支持和技術。
5.4 全球氣候變化與山地系統響應及反饋
山地與海洋是全球環境變化的雙驅動系統，存在響應與影響的相互作用關係。儘管全球陸地面積僅有29%，但海?螄陸間水汽交換作用、地?螄氣間能量交換作用都和山地相關聯，特別是青藏高原的隆起對東亞季風的強化作用，極大地改變了水熱平衡關係。在全球變化作用下，不同尺度上的山地系統響應和級聯效應機理亟待深入研究。
5.5 山區發展的地域特徵與城鎮空間體系
山區發展必然會促使人?螄地相互作用增強，對山地系統的影響與潛在風險和危機不容忽視。通過診斷山區發展現狀、地域空間結構特徵與差異及可持續性評價，指導山區城鎮建設體系與產業布局，協調人口集聚度與山地保護關係，為解脫山區貧困實現小康，為山地系統生態與環境的健康和可持續管理提供科學指導。
5.6 山地研究領域的重點方向
5.6.1 山地類型、格局與地理環境
研究山地形成的動力過程，建立山地系統分類指標體系，闡明山地定義、山區概念與空間界定，揭示山系格局與地理分異機理和特徵。
5.6.2 山地表層結構、過程與環境功能
研究山地的地帶性與地理生態差異、山地多界面系統物質輸移、山地環境與河流、山地生態系統結構與環境功能評估，揭示山地健康生態系統維持與生物多樣性保育及調控機制，闡明氣候變化與山地響應及生態適應時空耦合關係。
5.6.3 山地災害與環境管理
通過山地災害形成動力學機理與減災技術原理研究，進行山地災害預測預警及其風險管理，認識環境變化下山地災害頻發性與時空規律，分析山地災害對山地表層系統過程的影響，建立災害環境治理與修復技術體系，指導山區環境安全建設與管理。
5.6.4 數字山地與山地遙感監測
基於多源遙感信息的山地系統基礎資料庫建設，提高山地信息認知技術能力，通過定量遙感與虛擬實境技術的支持，適時對典型/重點山地環境變化進行遙感監測，包括對滑坡、泥石流、水土流失監測與預警，為山地綜合研究提供技術支撐平臺。
5.6.5 山區發展模式與綜合管理
研究山地自然資源形成與分布規律和潛力及可持續機制，包括山地自然遺產的功能與潛力，規劃山區城鎮化建設體系與產業布局，發展環境友好的山地高效農業，開發山地特色資源與生態旅遊，研究和建立山區資源輸出與生態環境保護的補償機制，指導「21世紀新山區」的建設與管理。
致謝 衷心感謝郭梅菊提供有關信息資料,宋長青研究員、馮仁國研究員在撰寫本文討論時所給予的重要指導。
主要參考文獻
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The conception of mountain science development in China
Deng Wei Cheng Genwei Wen Anbang
(Institute of Mountain Hazards and Environment, CAS 610041 Chengdu)
China ranks first in mountainous areas in the world, with an area of mountainous regions occupying about 70% of the area of its land. The sharp conflict between the fast increase of population and economy highlighting the day-by-day increase of development intensity in land resources utilization, mineral resources and forest resources and vulnerable ecological environment difficult to bear it, will badly affect the foundation of the country in the future economy development and the security of the ecological environment. Mountain science should be stressed urgently. Meanwhile, the study on mountainous areas has become a hot research and scientific frontier in the world. For instance, the overseas major research programs IGBP, IHDP and GTOS pay much attention to the exploring of major science problems of the mountainous areas. Therefore, it is of great importance to energetically develop scientific system of mountainous areas, to supply strong scientific and technological support for the construction of new mountainous areas，to guarantee a better and more rapid development of mountainous areas and to improve China's leading action and influence in the field of Earth system science in the world.
Keywords mountainous areas, the development of mountainous areas, ecological protective defence, mountain Science
鄧 偉 中國科學院/水利部成都山地災害與環境研究所所長，國際山地綜合發展中心中國委員會秘書長，研究員，理學博士。1957年9月出生於瀋陽。主要從事水文水資源與高原溼地生態研究，參與山地科學發展戰略研究。E-mail:dengwei@imde.ac.cn