基于生态系统评价的山水林田湖草生态保护与修复体系构建研究——以乌梁素海流域为例

山水林田湖草系统保护与修复工程实施的重要目标是维护和提升区域生态系统服务。从乌梁素海流域山水林田湖草的生态现状与功能出发,对乌梁素海流域水土流失、土地沙化等生态敏感性及土壤保持、水源涵养、生物多样性等生态功能重要性进行系统评价,形成基于生态敏感性和生态功能重要性相结合的空间格局评价结果。以维护和提升人类福祉所需的重要生态系统服务为目标,以乌梁素海流域生态敏感性和生态功能重要性相结合的空间格局评价结果为基础,制定了“一中心、二重点、六要素、七工程”的乌梁素海山水林田湖草生态保护与修复体系,并基于此将乌梁素海流域生态保护修复分为6个主要治理区域,形成“四区、一带、一网”的生态安全格局,通过具体工程实施,流域生态环境质量和生态服务能力将取得明显提升,防风固沙能力有效增强,生物多样性持续改善,水环境质量稳定达标,生态系统的稳定性明显加强。通过乌梁素海流域的分析案例为流域山水林田湖草生态保护与修复关键区域的识别提供了定量分析方法,为流域尺度构建生态安全格局、实现山水林田湖草系统保护和修复提供思路和途径。     

山水林田湖草生态保护修复的系统性认知

系统治理是山水林田湖草生态保护修复的核心,然而在工程实施和评估中如何有效落实和考核山水林田湖草生态保护修复的系统性仍是目前一大难题。通过厘清系统性与整体性的逻辑关系,从山水林田湖草生态保护修复的对象、主体及其耦合联系入手,明晰系统治理是山水林田湖草生态保护修复的必然选择,进而提出关键要素控制与全要素耦合相结合的治理思路,并以云南抚仙湖项目区为例阐明系统治理在山水林田湖草生态保护修复中的实践路径。最后,依据结构-功能复杂度、要素关联紧密度及其认知,将山水林田湖草治理系统分为形态系统、级联系统、过程-响应系统、控制系统等四级递进系统,从流域内和流域外的空间视角出发,提出基于“目标-约束-成本”的山水林田湖草生态保护修复系统性评估方法,为山水林田湖草系统治理的实施与考核提供核心科学支撑。     

基于生态系统服务的山水林田湖草生态保护修复研究——以南太行地区鹤山区为例

开展山水林田湖草生态保护修复是生态文明建设的重要内容,将生态系统服务评价成果与山水林田湖草生态保护修复工程相结合,以国家第三批山水林田湖草生态保护修复试点-河南省南太行地区鹤山区为例,探究生态系统服务评价成果在区域山水林田湖草生态保护修复中的应用。结果表明,近年来鹤山区生态系统服务价值整体呈下降趋势且生态环境破坏严重。其中,2014-2017年鹤山区各土地类型二级服务ESV减少了303.95万元。研究期内,水资源供给、气体调节功能、气候调节、净化环境、水文调节、土壤保持、生物多样性和美学景观等8项生态服务价值都出现不同程度的下降;在鹤山区生态保护修复工作中需要重点关注生态系统的水文调节、净化环境、土壤保持和生物多样性等服务功能,相应的生态保护修复工程应集中在河道生态修复与湿地保护、矿山生态环境修复与土地整治、森林及生物多样性保护修复;鹤山区山水林田湖草生态保护修复工程能够提升区域生态服务价值。其中,工程实施后的生态系统服务价值总量预计能达到36407.95万元,比2017年增加7741.96万元,增长率为27%且各项生态服务价值均有提升。研究结果对鹤山区山水林田湖草生态保护修复工程的实施有一定的指导性作用。     

基于时空分析的生态保护与修复试点工程实施效果评估——以赣州市为例

以“山水林田湖草生命共同体”为中心思想,从生态系统的格局和质量两个方面,对赣州市山水林田湖生态保护与修复试点工程实施效果进行了综合评估。结果如下：（1）从生态系统格局来看,2015到2018年,赣州市森林、农田和城镇生态系统面积明显增加,超过40%的草地生态系统转变为森林生态系统,且近45%的城镇生态系统面积增量由草地生态系统贡献。此外,多数自然生态系统的斑块破碎化加剧,森林生态系统破碎化现象最为明显,最大斑块指数从54.36降低到37.41,而半自然生态系统最大斑块指数增大。（2）从生态系统质量来看,赣州市归一化植被指数稳定在0.7以上并呈增长趋势,水土流失综合治理面积从16543.8 km²增长到18550.4 km²,重点流域水质基本稳定在Ⅱ、Ⅲ级,城镇生态系统受土壤重金属污染的风险较小,但部分县区农田生态系统受一种或多种土壤重金属污染的风险较大。整体而言,赣州市山水林田湖生态保护与修复试点工程取得了显著成效,较好的完成了实施方案中的规划目标。在进一步的生态保护与修复工作中,应重视赣州市自然生态系统斑块破碎化严重地区、水质出现波动较大的河流断面以及农田生态系统受土壤重金属污染威胁较大的县区。     

基于生态安全格局的山水林田湖草生态保护与修复

山水林田湖草生命共同体理论认为：生态要素之间存在普遍联系。在生态安全格局构建中,也应着重维护生态过程的完整性与连通性。以宁波市下辖6个城区为研究区,基于山水林田湖草生命共同体理论构建生态安全格局,以景观连通性评价与栖息地质量评价为基础提取生态源地,确定生态保育区。选取地形、地类因子分别作不同距离的缓冲区分析,对由土地利用类型设定的基础阻力面进行修正,形成综合阻力面。通过最小累积阻力模型识别生态廊道,与生态保育区结合,构建宁波市点-线-面的生态安全格局。研究结果表明：生态源地面积47.24 km²,占研究区总面积的1.30%,生态源地分布较为分散,在东西方向上分布不均衡,生态保育区总面积1191.67 km²,占研究区总面积的32.83%。生态保育区与山地丘陵重合度较高,且植被覆盖度高,生态资源丰富,生态廊道总长度519.32 km。研究区生态廊道呈网状分布,有效的促进物质能量的流动。在阻力面设定中引入邻域分析方法,突出了不同生态要素之间的联系,体现了山水林田湖草生命共同体思想,为该地区生态保护修复提供参考。     

生态系统服务理论与山水林田湖草生态保护修复的应用

科学有效的理论基础是推进山水林田湖草生态保护修复工程顺利实施的保障。探讨了生态系统服务理论在山水林田湖草生态保护修复中的应用,以“压力-状态-响应”为主线构建了不同时空尺度上山水林田湖草与生态系统服务之间的关系认知框架,分析了山水林田湖草系统修复工程中生态系统服务研究的关键问题：（1）山水林田湖草系统修复工程区主要生态系统服务的时空演变规律与驱动机制;（2）山水林田湖草系统修复工程区多种生态系统服务之间的权衡与协同关系;（3）山水林田湖草系统修复工程区生态系统服务集成与生态系统管理策略;（4）山水林田湖草系统修复工程调控及其尺度效应;（5）探索优质生态产品价值实现机制,阐述了生态系统服务理论在山水林田湖草系统修复中的现实意义,以期有效推动山水林田湖草生态保护修复工程从科学到实践的深入。     

山水林田湖草生态保护修复的理论支撑体系研究

山水林田湖草生态保护修复关系到我国生态文明建设和美丽中国建设进程,关系到国家生态安全和中华民族永续发展。开展山水林田湖草生态保护修复是生态文明建设的重要内容,是贯彻绿色发展理念的有力举措,也是破解当前生态环境与经济发展之间难题的必然要求。通过总结梳理当前我国山水林田湖草生态保护修复工作的进展与概况,立足于“山水林田湖草是生命共同体”的理论核心,详细阐释了山水林田湖草生态保护修复的内涵及理论体系。山水林田湖草生命共同体的基础理论是以生态系统生态学为支撑,基于流域生态学、恢复生态学和景观生态学的理论诠释山水林田湖草生命共同体的时空区域尺度及流域内部各生态系统之间的耦合机制,通过复合生态系统理论构建山水林田湖草生命共同体的社会、经济、自然生态系统的“架构”体系,明确了流域可持续发展是山水林田湖草生命共同体的最终发展目标。在构建山水林田湖草生态保护修复理论支撑体系的基础上,进一步总结凝练了山水林田湖草生态保护修复的技术体系,包括生态保护、修复与恢复技术、生态建设技术、生态功能提升技术、生态服务优化技术与监督管理技术等,为我国山水林田湖草生态保护修复工作提供坚实的理论和技术支撑体系。     

基于生态系统服务提升的山水林田湖草优先区分析——以贵州省为例

山水林田湖草作为生命共同体,其生态保护与修复必须以生态系统服务功能提升为导向,而且需要考虑生态系统本身脆弱性,协调好保护与发展的关系。因此,生态保护与修复工程必须从整体统筹考虑,解决生态系统及要素分割管理的问题。研究以贵州省为案例区,通过对生态系统服务和景观脆弱度分析,得到生态系统服务重要性的空间分布,确定需要生态修复的重点流域;进一步从生态保护与经济发展角度,辨析保护与发展的冲突区。结果表明,贵州省的生态系统服务能力空间差异显著,水源涵养能力在贵州东部和东南较高;土壤保持能力东南和西北部较高;生物多样性服务在贵州省西南、东南、东北部较高。景观脆弱度在都柳江流域、赤水河流域最高,生态重要性高的区域主要在都柳江流域最高。生态保护与经济发展冲突分析结果表明,生态保护与经济发展在贵州省西北和东南部存在较多的冲突区,是保护与修复的优先区域。并以乌蒙山片区山水林田湖草优先区为案例区,进一步分析生态功能、生态问题,修复措施和工程特点。本思路既体现了山水林田湖草的完整性,又体现了生态恢复的优先性,为山地地区生态保护修复工程实施与决策管理提供参考。     

基于生态网络的山水林田湖草生物多样性保护研究——以广西左右江为例

“山水林田湖草是生命共同体”的理念强调生态系统的整体性,反映了自然界各生态系统之间的联系,表明对生态环境的治理要建立在系统论的思想方法上,怎样将“山水林田湖草”的理论思想落实到具体的地区已成为生态保护与修复的关注热点。生态网络的构建不仅可以连接破碎生境,而且能够综合考虑生态系统的各个要素,因此,以广西左右江流域为例,选取保护区作为生态源地,结合最小累积阻力模型（MCR,minimum cumulative resistance）和整体连通性指数（IIC,integral index of connectivity）,分析潜在生态廊道的结构组成以及源地重要性,探讨研究区潜在生态网络“山水林田湖草”空间分布。研究结果表明：通过构建生态网络识别出69条潜在生态廊道,但在研究区中部没有可利用的廊道,导致明显的南北阻隔;在51个源地斑块中,仅有3个斑块的重要性指数大于0.2,景观整体连通性较低;通过廊道景观构成的分析发现,耕地占廊道面积比例达20.28%,仅次于自然林地（74.16%）,说明耕地对生态网络的构建有重要影响。最后通过廊道与道路的叠加选取9个关键生态节点和23个断裂点,并提出相应的修复和优化对策。研究结果可为广西左右江流域生物多样性保护提供方法和建议,同时作为对“山水林田湖草”生态保护与修复的探索,能够为今后类似研究提供参考。     

基于生态安全格局的山水林田湖草生态保护修复优先区识别——以四川省华蓥山区为例

优先区识别,是科学有序推进山水林田湖草生态保护修复工作的重要基础。以山水林田湖草生态保护修复工程之一的四川华蓥山区为例,基于生态系统服务重要性提取生态源地共1392.63 km²,占华蓥山区总面积的35.60%;结合土地覆被类型与地质灾害敏感性构建生态阻力面,并利用最小累积阻力模型与电路模型提取生态廊道共84条,夹点区域0.1 km²,含夹点廊道10条;生态保护优先区主要分布在景观破碎化较为严重的广安区境内,以及华蓥山西南端的夹点廊道。以生态修复模拟方法识别障碍点,确定生态修复优先区93.86 km²,大致分两片。其中,广安区境内受到人类活动干扰的破碎化生态空间,主要生态修复策略为植被恢复与退耕还林;华蓥山、铜锣山、明月山等滑坡、泥石流地质灾害频发区,主要生态修复策略是矿山地质修复与植被恢复。本研究提出生态安全格局构建与生态修复模拟的思路,为山水林田湖草生态保护修复工作提供了可行的定量方法。     

以疏勒河流域为例的“山水林田湖草”生态修复多尺度耦合框架及方法

为解决过去保护修复工程只考虑单要素、单一类型生态系统的问题,我国于2016年开展了“山水林田湖草”生态修复工程,旨在通过整体、系统、综合的方法对各类生态系统进行统筹治理。然而,目前的工程治理中仍然存在对系统内部及系统间耦合概念理解不充分、系统耦合机制不明晰、对“尺度”的关注不足、缺少科学的分析方法等问题,制约了保护修复的成效。对此,首先将多个尺度下的耦合研究方法进行归纳总结,并以国家重点冰川水源涵养区及生物多样性保护优先区——疏勒河流域为例,将耦合方法用于分析要素间、自然生态系统间的耦合关系,最后基于该实例研究,提出多尺度耦合分析框架与“升尺度”保护修复模式,以期帮助相关决策者明晰“山水工程”中要素、系统间的耦合关系,增强治理的科学性与有效性,进而推进我国社会与环境的可持续发展。     

岷江流域生态安全格局评价与优化——基于最小累积阻力模型和重力模型

生态安全格局评价是维护生物多样性、改善环境质量的重要途径,对维持区域持续发展具有重要意义。以岷江流域为研究区,综合运用土地利用和归一化植被指数（NDVI）等数据,基于生态系统服务对岷江流域进行生态重要性分析,将生态极重要区识别为生态源地,采用最小累积阻力（MCR）模型中成本路径法提取潜在廊道,结合重力模型提取重要廊道和重要节点,从而实现对研究区生态安全格局的刻画,进而对岷江流域生态安全格局评价并提出优化建议。研究结果表明：（1）岷江流域安全等级总体较好,较高生态安全和高生态安全的面积占研究区面积的55.02%。（2）从空间上看,研究区内重要生态源地面积为818.32km²,破碎化严重,集中分布在岷江流域上游林地区;廊道共190条,总长度为19633.96km,其中重要廊道41条,呈半环状分布于上游和下游段;生态节点共117个,集中分布在上游段南部-西南部。（3）参考生态阻力和廊道节点空间分布特征,划分岷江流域"四区两带"生态安全格局并提出分区管控措施和相关建议。以期研究结果和调控路径可对完善岷江流域生态安全格局、保护生物多样性和增强水土保持有一定的借鉴意义。     

景感生态学在流域生态系统保护与修复实践中的应用——以大凌河流域北票段为例

生态系统保护与修复已成为我国生态文明建设的一项核心内容,自2016年以来,在全国24个省（自治区、直辖市）已开展了25个山水林田湖草生态保护修复工程试点工程。以大凌河流域北票段为研究区,探讨了景感生态学理论在山水林田湖草生态系统保护与修复实践中的应用。基于景感生态学理论,构建大凌河流域北票段生态系统保护与修复综合治理框架,以保持、改善和提升生态系统服务,实现可持续发展为目标,构建了"一中心、二重点、五要素、六工程"的生态系统保护与修复景感空间体系,并基于此将大凌河流域北票段生态系统保护与修复分为5个重要治理区域,形成"一带四区"的生态安全格局,提出了应用景感生态学理论,构建区域居民的共同行为规范,引导并实现人类对自然生态系统的有利影响,进一步提升生态系统保护与修复效果的对策建议。通过大凌河流域北票段的分析案例,以景感营造的理念开展区域生态系统保护与修复顶层设计,为促进区域可持续发展提供思路和途径。