典型脆弱生态区生态技术评价方法及应用专题导读

全球经济发展和日益增强的人类活动给业已脆弱的生态系统带来了巨大挑战,寻求尊重自然规律、环境友好的生态治理与恢复技术成为实现联合国可持续发展目标的重要组成部分。近年来,国内外科学家和生态治理机构研发出了一系列技术体系和技术模式,对脆弱生态区退化生态系统展开了全面的治理和恢复。然而,缺乏对这些治理技术的评价和优选方法的研发和应用在很大程度上限制了优良技术的筛选和推广应用,造成了资金和人力的浪费和损失。针对这些问题,科技部在2016年启动了国家重点研发计划项目"生态技术评价方法、指标体系与全球生态治理技术评价",其中重要的任务之一是对生态技术进行梳理、评价和优选。本文旨在对已有的评价方法和指标体系的研究进展进行系统梳理,对生态技术的特征、生态技术评价的基本步骤和原则、生态技术的三阶段评估方法等进行了界定和深入分析,对本专题收录的14篇学术文章所涵盖的评价方法和模型研发、案例应用等进行了介绍,以期为筛选优良技术、提高生态技术应用效果、促进优良技术的输出和引进提供参考。     

开展高寒退化生态系统恢复与重建技术研究,助力西藏生态安全屏障保护与建设

西藏是青藏高原的核心,是我国重要的生态安全屏障。由于高、寒、旱的特点,西藏高寒生态系统极为脆弱,在自然和人为因素影响下极易发生退化,治理难度大。草地退化和土地沙化治理一直是西藏生态安全屏障保护与建设的重中之重。为此,国家在"典型脆弱生态修复与保护研究"重点专项里启动了"西藏退化高寒生态系统恢复与重建技术及示范(2016YFC0502000)"项目,旨在研究生态系统演变规律和影响机理的基础上,针对西藏高原不同的退化区域,重点研发高寒退化草地恢复、沙化土地治理、生态产业及生态畜牧业发展等技术与模式,开展县域水平的集成示范,实现高寒生态系统功能的提升与适应性优化管理的目标,为西藏生态安全屏障保护与建设提供技术支撑。     

生态治理技术评价指标体系

为了对生态治理技术进行更加科学合理的评价,在确定了指标体系构建思路的基础上,根据评价指标的筛选原则,通过对评价指标的理论初选和专家筛选,构建了能够揭示生态治理技术本身属性、相宜性、应用效果、推广潜力等的综合评价指标体系。该指标体系包含目标层和指标层两个层次,目标层为生态治理技术适应效果,指标层分为控制性指标和分类评价指标。控制性指标包含5个一级指标和14个二级指标,适用于所有类型的生态治理技术;分类评价指标为三级指标,共有水土保持技术、荒漠化治理技术、石漠化治理技术和生态恢复技术四个类型的三级指标各29个,针对不同的生态治理技术可以选用合适的三级指标对其进行评价。这样的评价指标体系既可体现区域差异,又可建立公共评价平台,为生态治理技术的评估提供了科学依据和关键技术支撑。     

黄土高原水土流失综合治理技术及示范

黄土高原是我国水土流失严重和生态环境极为脆弱的地区,也是我国"两屏三带"生态安全战略格局的重要组成部分。研发及集成相关技术,建立试验示范样板,为该区生态修复与产业发展提供技术支撑成为亟待解决的重要问题。"黄土高原水土流失综合治理技术及示范"项目(2016YFC0501700)属于国家重点研发计划"典型脆弱生态修复与保护研究"专项。该项目通过6个类型区水土流失治理相关技术的研究及区域尺度上的集成研发,阐明黄土高原脆弱区域生态持续恢复与生态安全中的主要学科发展及相关技术问题。     

北方草甸退化草地治理技术与示范

国家重点研发计划"北方草甸退化草地治理技术与示范"项目(2016YFC0500600),重点针对我国草甸和草甸草原生态系统所受干扰强度大、退化机理错综复杂、恢复机制及有效治理技术缺乏等问题,从"十三五"规划有关"美丽中国"、"绿色发展"与"生态文明"建设的战略需求出发,着重开展草地退化恢复机理、恢复治理技术、生态产业技术创新应用等三个方面的研究,创建可复制、可移植、系统性的综合治理技术及新型生态产业技术,提出草甸退化草地治理的整套技术方案,为我国草牧业与生态环境和谐发展、牧民稳定增收提供技术支撑。     

基于暴露-敏感-适应性模型的生态脆弱性时空变化评价及相关分析——以中国大运河苏州段为例

为了及时掌握运河流域生态系统脆弱性的真实状况,以中国大运河苏州段区域为例,基于VSD模型建立生态脆弱评价指标体系,结合层次分析法-熵权法以及遥感-地理信息系统技术,以栅格为基础评价单元,运用空间叠置分析计算生态脆弱度,揭示其生态脆弱性时空分布格局及演变趋势。通过生态环境脆弱性综合评价及相关分析,其结果表明：(1)2008—2018十年间研究区生态脆弱度以潜在脆弱和轻微脆弱为主,合计占比从62.63%增长到68.79%,非常脆弱区与极度脆弱区占比较小,合计占比从22.45%下降到15.61%;(2)研究区生态恢复情况良好,根据时空演变趋势将研究区划分为生态修复区、生态持平区和生态退化区,生态修复率为37.09%,生态持平率为37.93%,生态退化率为24.89%;(3)对生态修复区与生态退化区进行划分,各包含四种等级区,其中生态修复区以Ⅰ级修复区为主,占比为13.31%;生态退化区以Ⅰ级和Ⅱ级退化区为主,合计占比为18.80%,Ⅳ级退化区占比仅有1.50%。     

露天煤矿区生态风险评价方法

以露天煤矿区这一脆弱生态系统为对象进行了生态风险评价方法的探讨 ,阐述了生态风险评价的基本概念。针对露天矿区生态环境特点 ,通过描述露天矿区的主要生态环境问题 ,分析了矿区风险源、风险受体以及评价终点 ,最后建立了典型露天煤矿区生态风险的评价指标体系 ,对露天矿区这一典型退化生态系统进行了生态风险评价方法及评价步骤的探索     

重点脆弱生态区生态恢复综合效益评估指标体系

生态恢复是扭转由人类活动引起的生态环境退化和生物多样性损失,并保证生态系统服务可持续供给的一项主要战略措施。20世纪90年代以来我国针对重点脆弱生态区(北方风沙区、黄土高原区、西北干旱区、青藏高原区和西南喀斯特地区)实施了一系列的生态恢复工程。科学合理地评估重点脆弱生态区生态恢复综合效益,对生态恢复措施的进一步优化调整具有重要的理论与实践意义。然而,在重点脆弱生态区生态恢复综合效益评估的集成研究方面,由于缺乏统一的指标体系,阻碍了区域内综合性和长期性的生态恢复综合效益评估和监测,因此亟需构建一套面向我国重点脆弱生态区的生态恢复综合效益评估指标体系。以我国5个重点脆弱生态区为研究区,根据"生态恢复-生态系统结构-质量-服务-效益"级联式概念框架,在指标筛选原则和方法的指导下,参考现有的生态恢复评估成果,构建科学化、系统化和规范化的生态恢复综合效益评估指标体系。研究结果以期为重点脆弱生态区生态恢复评估研究和管理应用提供理论与技术支撑。     

河套平原盐碱地生态治理和生态产业发展模式

开展河套平原盐碱地的生态治理对提升该区生态系统稳定性、土地生产力和资源利用效率具有重要战略与现实意义。为此,科技部通过"典型脆弱生态修复与保护研究"专项立项了重点研发计划项目"河套平原盐碱地生态治理关键技术研究与集成示范(2016YFC0501300)"。介绍了该项目的背景与意义、主要思路与研究内容、整体目标,并对项目研究进行了展望。该项目采用"基础理论+核心技术+新型装备+产业技术+模式示范"一体化思路,旨在揭示河套平原土地盐碱化形成规律与盐碱障碍生态消减原理,研发生物适应型与生态导向型盐碱地治理修复关键技术,研制大型排盐控盐工程设备与复合型生态调理制剂产品,创建盐碱地综合治理技术体系和特色生态产业发展模式。     

北方风沙区生态修复的科学原理、工程实践和恢复效果

北方风沙区位于欧亚草原的东部,是我国生态环境最为脆弱的地区之一,其在北方生态安全屏障和丝绸之路经济带建设中具有十分重要的战略地位。在国家一系列生态保育工程的支持下,该地区的生态环境得到明显改善。但是,由于受人类活动和全球气候变化的影响,该地区仍然面临着严峻的环境压力。在中国科学院科技服务网络计划(STS计划)等项目支持下,开展了北方风沙区土地沙化成因及退化土地空间分布研究,集成了北方风沙区重点脆弱区生态恢复的理论和技术体系,以内蒙古中部的阴山北麓地区、内蒙古浑善达克沙地和蒙辽交界的科尔沁沙地为重点研究区域,进行了高效人工草地建植、天然草地恢复和管理、沙化草地治理等相关工程技术的示范,开展生态恢复模式的效果跟踪监测和生态效益评估,确定生态恢复技术和模式的技术参数和指标,明确不同集成技术与模式在北方风沙区的适用区域和范围,为技术模式的推广应用提供科学依据。通过上述研究,可以为中央和地方政府制定生态系统管理和退化生态系统恢复政策、建立我国北方生态安全屏障提供决策依据,为生态修复产业提供技术指南,为相关研究提供全面系统的基础数据支撑。     

重点脆弱生态区生态恢复的综合效益评估

全球变化和人类活动的剧烈影响导致对人类福祉至关重要的生态系统功能和服务的改变,生态系统退化已成为全球面临的严重问题之一。综合评价生态恢复效益是目前衡量恢复工程实施效果的重要途径。以中国重点脆弱生态区为研究对象,选取产水、土壤保持、食物供给、固碳4项服务,构建研究区生态恢复综合效益评估指标体系,并通过Welch T方法检验恢复显著和不显著区生态系统服务指标,对比分析研究区生态恢复综合效益的变化情况。结果表明:2000年到2015年,生态恢复工程的实施使脆弱区生态系统服务整体增长20.86%;综合效益由波动变化转为稳定,并稳定在其均值0.55附近,其中喀斯特区综合效益最高,达0.75以上;生态系统类型变化主要是农田、森林、草地和聚落生态系统之间的转移,森林和草地生态系统的增加使得生态系统服务水平升高;T检验的结果表明生态恢复带来综合效益的改善和生态系统服务能力的提高。     

京津冀城市群地区生态安全格局构建与保障对策

京津冀城市群健康与可持续发展是保障我国国家安全的重要基础,但因其城市化过程缺乏区域间协同联动,产业布局各自为政,导致生态用地流失、水生态失衡等问题,由此带来生态系统服务下降、生态风险加剧、生态安全受到威胁。因此,如何从区域角度构建科学合理的生态安全格局,成为保障京津冀城市群区域一体化协同发展的关键。在国家重大专项(典型脆弱生态修复与保护研究——京津冀城市群生态安全保障技术研究,项目编号为2016YFC0503000)的支持下,该研究将围绕"区域生态安全保障"这一核心主题,揭示京津冀城市群生态安全格局的维持机制与影响因子,重点研发关键生物栖息地生态修复、受损生态空间生态重建、生态监管与生态风险预测预警技术,进而构建区域协调与空间联动的生态安全保障决策系统和预测预警平台,并开展示范应用研究,为京津冀城市群地区生态安全保障提供技术支撑。     

基于生态系统多维特征的粤港澳大湾区国土空间生态保护修复分区研究

我国国土空间生态保护修复已进入“山水林田湖草”系统治理和建设阶段。开展生态保护修复的分区研究，正确认识生态系统的地域组合特征及其分异规律，可以为落实系统治理理念提供空间指导。当前生态保护修复分区研究逐渐重视生态系统的完整性，但对于生态系统表征维度相对单一，导致对国土空间系统性综合认知受限。基于此，基于生态安全理论以及生态系统综合评估框架，构建生态保护修复分区的多维度指标体系，以提升对国土空间的系统性综合认知。以流域为基本单元，在评估粤港澳大湾区生态现状本底和退化特征的基础上，采用空间聚类方法划分两级生态保护修复分区。结果表明：(1)各流域生态现状质量和退化程度空间分异较为明显。生态现状质量呈现出外部高、中部低的圈层式分异特征。而生态退化空间分布则相对分散。(2)以生态现状综合指数与一级分区指标数据的空间异质性为基础，可将研究区划分为5个在空间上连续的生态保护修复一级区。以生态退化综合指数与二级分区指标数据的空间异质性为基础，可在一级区内部划分出11类29个生态保护修复二级区。研究方案可为国土空间的“山水林田湖草”系统治理提供生态分区优化路径。同时也为研究区生态保护修复提供了空间决策支持...     

基于生态监管的生态保护修复工程实施成效评估指标体系

生态监管是保障生态保护修复工程有效实施的重要途径，生态保护修复监督评估是我国当前维护生态环境安全的迫切需求和生态监管开展的有力抓手。在对国内外已有生态保护修复成效评估相关理论方法进行分析的基础上，围绕生态保护修复工程实施目标，结合生态监管要求，统筹考虑“山水林田湖草生命共同体”理念、生态保护修复工程类型、指标可操作性和兼容性等因素，综合运用频度分析法、专家咨询法和层次分析法等方法，提出了生态保护修复工程实施成效评估指标体系，构建了包括生态环境成效和工程管理成效的指标体系。其中，生态环境成效指标由共性指标和个性指标组成，共性指标包括生态系统格局、生态系统功能、生态干扰等方面的具体指标，个性指标包括森林保护修复工程、草原保护修复工程、湿地保护修复工程、矿山修复工程、防沙治沙工程、石漠化治理工程、水土流失治理工程、地质灾害治理工程、流域综合治理工程等不同工程类型的具体指标。工程管理成效指标主要包括工程绩效、工程实施及公众满意等方面的具体指标。在对各项指标评估的基础上，通过综合评估计算对生态保护修复工程实施成效进行评估。基于生态系统格局指数、生态系统功能指数、生态干扰指数、工程管理成效指数及不...     

青藏高原重大建设工程生态修复综合效益评估指标体系

青藏高原作为我国重要的生态屏障和战略资源基地,兼顾经济社会的发展和生态环境的保护,是当前区域发展的主要目标。为实现该目标,国家先后开展了多项推动当地经济发展的重大建设工程项目,并在项目开展的过程中,针对出现的生态问题,实施了一系列的生态修复措施。目前针对青藏高原重大建设工程生态修复的研究,在多工程类型修复效益的融合,以及宏观空间布局尺度上对生态修复成效的评估还相对较少,并且缺乏统一的评价标准。故本研究选取青藏高原道路、水电和矿产开发三类典型的重大建设工程,结合区域及工程特点,通过文献调研、业界专家咨询等方法手段,以生态修复后的生态系统结构、质量和服务为核心架构,筛选能够综合客观的反映该地区生态修复效益的具体指标,最终构建系统、合理和科学的青藏高原重大建设工程生态修复综合效益评估指标体系。该评估指标体系涉及生态系统结构、质量和服务三大指标类别,包括10个主题指标,21个具体指标。以期为青藏高原重大建设工程生态修复效益的总体认知和长期监测,以及未来生态修复工程的制定、建设工程的布局及其他生态系统管理措施的实施,和未来生态修复评估的相关研究提供科学参考和理论支撑。     

气候变化对“山水林田湖草”重大生态工程的影响

“山水林田湖草”重大生态保护与修复工程是中国对复杂生态环境治理的重要探索。鉴于目前大多数重大生态工程未系统地考虑气候变化对重大生态工程的影响问题,针对气候变化对高寒草地、北方林区以及风沙源区生态的影响,以实施了多年的三江源生态保护工程、三北防护林工程和京津风沙源治理工程为重点,分析了重大生态工程对全球气候变化的响应,解构了重大生态工程与气候的反馈关系和影响程度,指出了中国“山水林田湖草”重大生态工程实施过程中可能存在的问题,并给出了应对建议。结果表明：（1）气候变化对重大生态工程影响研究不足,尤其是涉及区域生态系统结构、功能、生物多样性与脆弱性等方面以及气候变化在工程实施效果贡献率的研究。（2）缺乏有效区分气候变化和工程实施效果的评估方法。目前能够定量识别气候变化对生态系统恢复的试验和方法比较少见,且缺乏对气候变化未来风险预估,导致制订的措施不能有效适应气候变化从而达到生态效益的最大化。所以在今后设计和实施“山水林田湖草”重大生态保护与修复工程时,要充分考虑自然规律、地理地带性差异和气候因素对生态系统的影响,并且加强建设生态综合监测和工程评价体系,根据未来不同的气候变化情景制订不同的措施,并依据气候动态预估来适当调整措施,使得生态工程能发挥出最大效益,以保证修复工程的系统性、区域性和整体性。     

祁连山山水林田湖草生态保护与修复的探索与实践

遵循“山水林田湖草是一个生命共同体”的先进理念,实施生态系统的整体保护、系统修复、综合治理,是加强生态文明建设的新举措。现阶段生态保护与修复的研究主要集中在内涵、机制及启示等方面,为“山水林田湖草”生态保护修复提供了理论与技术支撑,但缺乏系统性的梳理与总结。以中国重要生态功能区祁连山为例,以生态地位、退化现象及成因为切入点,结合已开展的生态保护修复工程,总结了典型生态保护修复措施,提出了有针对性的策略与建议,旨在为山水林田湖草生态修复提供模式示范。祁连山生态退化的原因主要为：全球气候变暖、人类活动干预、传统发展理念制约及环境保护投入不足等。典型生态保护与修复措施已涵盖了“山水林田湖草”各个方面,但在工程实践中如何有机整合各项措施,使生态系统成为“生命共同体”仍是未来探索的科学问题。生态保护修复的理论与实践还需完善以下内容：加强基础调研与科技创新;加强统一规划与协同管理;积极完善生态补偿机制;建立由“开刀治病”工程治理向“健康管理”自然恢复逐步引导的生态修复理念。     

生态系统修复国内外研究进展与展望

气候变化和人类活动的增加不仅导致生态系统退化、生物多样性丧失、生物圈资源供给能力降低, 而且极大地制约了社会经济的可持续发展。尽管在全世界范围内已实施了大量的保护工作, 但全球生态系统退化仍在继续, 逐渐成为备受关注的全球性问题。文章首先厘清生态系统修复的发展历程、相关概念与理论。其次, 归纳生态系统修复的全球议题, 涉及生态系统服务及其价值评估、生物多样性保护、应对气候变化与碳储存、自然保护地、监测体系与适应性管理、公平性与多主体参与等方面。然后, 总结我国森林、草原、河流与湿地、海洋与海岸带的生态系统退化问题与修复进展, 梳理生态保护红线、自然保护地生态系统修复和国土空间生态保护修复3种措施的进展与不足。最后, 对山水林田湖草沙一体化保护与系统治理、生态系统修复的多元融资政策与渠道、荒野生态保护修复的探索与实践、城镇生态系统修复的研究与应用以及生态系统修复对生物多样性的保护与维持等五个方面进行展望, 以期为我国进一步开展生态系统保护修复的相关研究与实践提供指导。     

区域生态恢复规划及其关键问题

生态恢复是一项长期的根本性生态建设措施,需要有区域性整体规划与长期维持的具体安排。目前,区域生态恢复规划却未受到足够的关注。重点讨论了区域生态恢复规划的内涵、理论基础、规划原则及关键问题,这些问题的探讨对于提升生态恢复效率,增强生态恢复的科学性具有重要意义。区域生态恢复规划从宏观整体性的角度对区域内所实施的生态恢复工程进行统筹规划,对区域内实施的具体恢复规划具有指导意义。区域生态恢复以不同生态功能区的主导生态功能为恢复目标。在退化生态系统诊断的基础上,确定在哪里恢复。通过局地恢复治理与区域调控相结合的恢复策略,实现生态链与产业链的结合,其本质则是实现生态建设与社会经济的协调发展。