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。     

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。     

统一山水林田湖草生态保护修复标准体系研究

加强山水林田湖草生态保护修复标准体系建设,是统一行使国土空间生态保护修复的基础性工作。我国现行山水林田湖草生态保护修复有关标准多达350多项,存在标准体系不统一、内容交叉重复、协调性差、发布时间长、关键标准缺少等问题。在梳理相关领域标准的基础上,结合我国山水林田湖草生态保护修复试点工程实践,提出以矿山、水环境、森林、农田、湖泊、草原、湿地、海洋、农村、城市等为对象,以生态问题和修复工程为重点,围绕生态目标控制、调查监测评价、规划设计、工程技术、生态维护管理等功能需求,研究提出建立统一的山水林田湖草生态保护修复标准体系,指导当前我国山水林田湖草生态保护修复工程建设和国土空间生态修复。     

青海祁连山区山水林田湖草生态保护修复工程生态成效评估

生态成效作为判定山水林田湖草生态保护修复工程有效性的重要途径,对加强工程总体布局和顶层设计、确保工程取得显著成效具有非常重要的意义。青海省祁连山区具有极其典型的"山水林田湖草"生命共同体特征,是中国第一批山水林田湖草生态保护修复工程试点之一。通过构建"生态干扰变化-生态系统格局变化-生态系统质量变化-生态系统功能变化-生态成效变化"逻辑框架,运用时空对比分析方法,对青海祁连山区山水林田湖草生态保护修复工程的生态成效进行了评估。结果表明:工程实施后,重要生态用地面积增长了0.1%、生态连通度降低了0.5%、植被覆盖度指数提升了10.1%、单位面积水源涵养量提高了31.5%,土壤保持量增加了3.1%,固碳量增加了2.8%,表明工程实施以来,生态干扰增加,部分类型生态系统破碎化有所加剧,但总体生态系统格局相对稳定,生态系统质量和各生态功能均有提升,修复成效显现。研究结果对青海祁连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,能为未来山水林田湖草生态保护修复工作提供先进经验,对科学指导中国更好地开展生态修复工作具有重要意义。     

不同类型生态补偿在山水林田湖草生态保护与修复中的作用

生态补偿作为环境政策工具在环境保护和修复中发挥着重要作用,对山水林田湖草生态保护与修复也将起到支撑作用。通过梳理政府出资的生态补偿、市场化生态补偿以及政府和社会资本合作的生态补偿对山水林田湖草生态保护与修复的作用、实现的方式、适用的山水林田湖草生态保护与修复类型等,认为：政府出资的生态补偿,是山水林田湖草生态保护与修复的基础资金来源,尤其是针对在生态保护红线以内进行的生态保护与修复活动,市场主体无法通过生态保护与修复而实现营利,这时主要靠政府出资的生态补偿来实现生态保护与修复。市场化生态补偿是政府主导的生态补偿之外的重要手段,主要适用于能创造经济效益的生态保护与修复项目,它对于缓解财政支出压力,拓宽生态修复资金渠道和增加资本市场投资渠道都具有重要作用,是生态保护与修复融资的重要发展方向。政府与社会资本合作,可以充分发挥政府的统筹协调作用与市场的资源配置作用,各取所长,相互配合,共同致力于生态保护与修复。     

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。     

山水林田湖草生态保护修复试点工程布局及技术策略

习近平总书记提出的山水林田湖草生命共同体理念对我国新时代生态保护修复工作具有重要的指导意义,开展山水林田湖草整体保护、系统修复、综合治理是解决我国生态环境问题的重要途径,也是推进生态文明建设的必然要求。2016以来,财政部、原国土资源部、原环境保护部在全国24个省（自治区、直辖市）共安排25个山水林田湖草生态保护修复工程试点,对现有试点工程布局和技术策略进行全面剖析,能够为全面推进生态保护修复工作提供依据。在介绍山水林田湖草生态保护修复工程概念和主要任务的基础上,揭示试点工程布局特征,总结生态保护修复技术策略,同时探讨试点目前已经取得的效益、工程实施所存在的问题,并提出相关的建议。研究表明,25个试点大多分布于我国生态安全战略格局骨架区域,并且基本都属于国家重点生态功能区,对维护国家生态安全、提升区域生态功能具有重要意义;总结25个试点实施措施可以发现,工程技术策略主要包含了重要生态系统保护修复、生物多样性保护、流域水环境保护治理、污染与退化土地修复治理、矿山生态修复、土地综合整治等内容。试点工程的实施,开始取得生态、社会和经济等多重效益,但也存在工程宏观布局不尽完善、生态系统理念没能贯彻、自然恢复策略有待实施、监测评价管理缺乏科学、区域全面发展尚需提升等问题。未来应从完善国家宏观生态战略格局保障体系、加强区域生态系统状况和恢复力调查评价、优化工程项目实施规模和时序、研究和实践自然恢复标准与技术、开展长期跟踪监测与进行适应性管理等方面构建山水林田湖草生态保护修复工程技术和制度体系。     

小兴安岭——三江平原区生态问题辨析及山水林田湖草保护修复策略

为探讨山水林田湖草系统治理策略,实现生态系统服务价值的综合提升,以黑龙江省小兴安岭—三江平原区为研究对象,在分析研究区不同土地利用类型变化的基础上,基于不同土地利用类型的生态服务价值的变化,识别其面临的主要生态环境问题,提出研究区开展生态保护修复的策略。研究结果表明:(1)2005—2015年,小兴安岭—三江平原区耕地面积持续增加,林地、草地和湿地的面积持续下降,土地利用结构失衡。耕地面积主要由林地和草地转入,且主要分布在三江平原东部;(2)研究区生态系统服务价值从2005年的519.47亿元下降至2015年的495.71亿元。其中生物多样性以及土壤保持功能下降最为严重。土地利用类型的急剧变化,导致区域生态系统出现供给服务失衡、土壤保持和生物多样性功能下降及黑土退化等生态环境问题;(3)研究区山水林田湖草保护修复需突破行政边界的限制,合理规划工程布局,建立科学的评价体系和完善的监管制度;同时,需关注区域农田土壤质量变化,突出黑土地作为珍稀自然资源在山水林田湖草生态系统中的重要性。     

山水林田湖草沙一体化保护和修复工程综合成效评估技术框架

我国实施了诸多生态保护修复工程,取得了显著成效。然而,以往工程多以湿地、森林、草原等单一类型的生态系统为保护修复目标,缺乏区域整体性、系统性考虑。2016年以来,我国开始从完整流域的视角出发,系统考虑生态系统完整性、自然地理单元连续性和社会经济可持续性,实施山水林田湖草沙一体化保护和修复工程。该类工程保护修复目标多样、内容庞杂,因而成效评估面临子项目类型多、空间尺度多、目标维度多、项目实施周期短等诸多挑战。就空间尺度而言,评估对象既要涵盖常规评估中相对较大的、确定的空间范围,也要涵盖具有相对类似生态问题或目标的保护修复单元,以及实际采取措施的子项目;就时间尺度而言,既要考虑工程实施结束时的成效,也要考虑实施结束后的成效动态;就评估内容而言,既要关注社会、生态、经济效益,也要考察工程措施与生态效应之间的关系、不同类型子项目的关联性与协同性、工程的整体性与系统性。研究基于上述背景制定了一个新型评估框架,重点强调基于子项目、保护修复单元以及工程范围三个尺度的指标体系,以及生态、社会、经济、管理四个方面的评估内容。新的评估框架将有助于完善山水林田湖草沙一体化保护和修复工程标准体系,为推进国土空...     

京津冀地区资源环境承载力动态变化及其驱动因子

在构建京津冀地区资源环境承载力评价指标体系的基础上,运用状态空间模型科学测量京津冀地区资源环境承载力,并结合时间序列Tobit模型分析京津冀地区资源环境承载力的驱动因素.结果表明: 2000—2012年,京津冀地区资源环境承载力都处于可载状态,且在上升阶段.社会经济增长对资源环境带来的压力较大.京津冀三省(市)的承载度都呈现“U”型曲线形式,资源环境承载度都较低,资源环境承载潜力较大.常住人口数量、城镇居民恩格尔系数是京津冀地区资源环境承载力的共同影响因素,人口问题很可能成为限制区域社会经济发展的瓶颈,对资源环境造成威胁.三地应该在资源环境、社会发展、经济结构方面互为补充,把资源环境承载力作为参考等政策启示.     

基于GIS识别生态保护红线边界的方法——以北京市昌平区为例

生态保护红线是中国生态保护的一项重要创新,已被列为国家监管生态环境的重要政策。国家环境保护部于2015年发布了《生态保护红线划定技术指南》,确定了生态保护红线的划定方法,但是在识别生态保护红线边界时还存在一些技术难点。针对这一问题,本文探索了生态保护红线边界的优化方法。提出了生态保护红线边界优化遵循基本原则。以北京市昌平区为例,阐明了如何利用Arc GIS软件将划定生态保护红线的技术流程,包括评价各类生态功能区和敏感区,识别生态保护红线范围,准确定位生态红线边界3个主要步骤。最后通过对比优化前后的生态保护红线划定方案,阐明了该方法的可行性和存在的问题。     

北京市森林生态安全预警时空差异及其驱动机制

主要探讨森林生态安全预警指数演化的时空格局变化及其驱动力机制,以期为推进北京市森林生态安全决策提供理论参考。基于森林生态安全预警指标体系,运用SD模型从区县尺度对北京市2009—2015年森林生态安全预警的时空差异进行分析,并对2015—2030年森林生态安全演变趋势进行预测。结果表明:(1) 2009—2030年,北京市森林生态安全整体呈改善态势。其中,2009—2015年,北京市森林生态安全预警指数呈略有下降态势,但下降速度有限; 2016—2030年,预警指数呈上升趋势。(2)各区县内部差异显著,5个区县的森林生态安全预警指数有所下降,其中海淀区下降幅度最大。2016—2030年,各区县中除海淀区外,预警指数均小幅上升,森林生态安全状况有所改善;但石景山区仍为巨警,海淀和朝阳区为重警。(3)空间上,森林生态安全预警指数从功能拓展区到城市发展新区及生态涵养区,呈现出由低到高的变化趋势,其低值区随着城市化进程的加快而逐渐扩大。生态涵养区的森林生态安全状况明显优于其他地区,发展新区的森林生态安全改善显著,功能区个别地区则有退化迹象。(4)北京市森林生态安全预警指数时空演变特征主要受森林资源、社会经济、自然环境和林业政策等多种因素的综合影响,因而出现森林生态安全演进的阶段性及其区域性差异。     

国外生态保护地体系对我国生态保护红线划定与管理的启示

中国共产党第十八届三中全会和《环境保护法》明确提出依法划定生态保护红线, 实施最为严格的源头保护制度。世界上大多数国家都实行了将天然或近天然的区域划作保护地、建立生态空间体系对物种及其生境进行保护。在国际上虽未有“生态保护红线”这一提法, 但是划定生态保护区域的做法是相似的。作者基于相关文献, 对世界自然保护联盟(IUCN)保护地系统, 以及美国、欧盟、俄罗斯、日本等地区和国家的生态保护地(区)体系的保护地面积和管理实践进行了系统梳理和总结。大多数国家的生态保护地(区)的面积在5-40%之间, 并建立了专门的保护管理职能部门或成立了多部门分工负责的管理体制, 根据人类活动强度的不同制定差异化的管控措施。对比我国现有保护地体系的空缺分析以及保护地分类管理中存在的问题, 本文提出了整合与优化我国现有各类保护区域, 通过重要性、敏感性评价对在生态系统服务功能、生物多样性和生境保护方面作用最为重要的土地优先划入生态保护红线内, 面积比例以占到陆地国土总面积的30%以上为宜。为严守生态保护红线, 根据我国现有部门职能分工, 建议强化环境保护部门对生态保护红线区域的统一监督管理职能, 制定生态保护红线管理办法, 在生态保护红线区域内实行分级分类管理。     

天津市典型湖库湿地生态完整性评价

对湖库湿地进行生态健康评价,可为湖库湿地生态系统修复和管理提供决策依据。本文以天津市为例,选取20个典型的湖库湿地采样点,基于2018年8—9月期间调查获取的物理、化学和生物群落指标(浮游动物、浮游植物、底栖动物、鱼类、水生大型植物、河岸带植物)数据,构建包含物理完整性、化学完整性和生物完整性在内的生态完整性指数(IEI)对采样点生态健康状况进行评价。根据栖息地环境质量(QHEI)、水质状况和人类活动干扰3方面选取参照点,采用标准化方法筛选候选指标,应用层次分析法计算各指标权重,最终得出天津市典型湖库湿地生态完整性评价结果。结果表明: 1)所有样点中,“健康”点位占5.0%,“较好”点位占20.0%,“一般”点位占35.0%,“较差”点位占30.0%,“差”点位占10.0%。天津市典型湖库湿地生态健康状况整体处于一般水平,呈现出西部优于东部的趋势,空间差异显著;2)基于栖息地评分、水质状况与人类活动干扰相结合选取参照点是可行的,依据水质指标可降低选择参照点时的主观性;3)适用性验证结果表明,IEI可较好表征各点位的健康状况,区分效率明显,适用于评价研究区湖库湿地生态健康状况。     

北京山区植被动态及生态恢复的遥感监测

基于北京地区1979、1988、1999、2005和2009年5期Landsat数据,利用基于植被指数的像元线性分解模型对植被覆盖度进行反演,分析了北京山区植被覆盖的时空动态,并通过提取植被退化和修复的区域,研究了海拔、坡度和土壤类型对生态修复的影响.结果表明：1979-1988年,北京山区植被覆盖基本稳定,其后由于社会经济的快速发展,1988-2000年北京山区植被严重退化,2000年以后由于采取多种保护措施,大部分区域生态恢复效果明显,2009年平均覆盖度达到72%,比1999年增加了13%.北京山区植被覆盖变化与地理特征密切相关,土壤贫瘠和坡度较大区域在自然状态下的退化比例相对较高,且退化后不易自然恢复,而低海拔区域受人为因素的影响更大.     

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。     

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...     

基于生境质量和生态安全格局的阿勒泰地区生态保护关键区域识别

随着生态文明建设上升为国家战略,生态安全与保护修复格局的识别成为国土空间规划战略中关于生态空间保护的重要内容。为了促进区域生态系统的保护修复及有效管理,从空间尺度上对区域生态安全和修复区域的识别必不可少。利用InVEST模型的Habitat Quality模块分析了阿勒泰地区1995年、2005年和2018年的生境质量变化状况,从生态环境保护的角度出发构建区域生态安全格局,结果发现：（1）1995-2018年阿勒泰地区生境质量处于中等水平,总体呈下降趋势,说明当地生态系统有不断退化趋势;（2）以生态结构系统性和生态过程完整性为目标,通过MSPA分析结合景观连通性识别出15块生态源地,处于阿勒泰北部的山间林地和乌伦古湖区域;利用ArcGIS软件的Cost Distance工具识别出阿勒泰地区有效生态廊道38条,长约2466km,总面积约80.08km²,其中草地和林地是生态廊道穿越的重点区域;识别出最小阻力路径与生态廊道交叉处的生态节点52个,主要分布在草地和林地区域;（3）通过生境质量与最小累积阻力值识别出三类生态保护关键区域,分别为生态涵养区、生态维护区和生态保育区,结合各类生态保护关键区域的存在的生态问题提出不同的生态保护方向。研究结果为阿勒泰地区生态保护修复按照三类生态保护分区分别提出了不同的保护方向,可为阿勒泰地区国土空间生态保护修复关键区域识别和为保障区域生态系统整体保护及可持续发展政策制定提供参考。