山水林田湖草生态保护修复技术框架研究

doi:10.13745/j.esf.sf.2020.10.23

摘要/Abstract

摘要：

面对当前严峻的资源环境与生态压力,习近平总书记提出了山水林田湖草生命共同体的理念,截至2019年底全国共开展了25个山水林田湖草生态保护修复工程试点。虽然已有工作取得了一定成效,但也存在保护修复目标不明确、整体性与系统性不足、人工干预的工程措施过度、缺乏动态监测评价、难以实现人与自然和谐共生等诸多问题。鉴此,本研究在梳理景观生态学、恢复生态学相关理论,基于自然的解决方案、适应性管理、社会-经济-自然复合生态系统以及生态系统服务等相关理念的基础上,构建了包含有区域(省)、景观、生态系统以及子项目4个层次的山水林田湖草生态保护修复技术框架,并提出了项目实施全程监测管理的技术要求,以期为推进山水林田湖草生命共同体的整体保护、系统修复、综合治理提供理论与技术支撑。

关键词: 生态保护, 生态修复, 山水林田湖草, 景观, 生态系统, 适应性管理

Abstract:

Faced with the severe resources, environmental and ecological pressures, President XI Jinping proposed the concept of community of life consisting a full range of ecosystems, including mountains, rivers, forests, farmlands, lakes and grasslands. By the end of 2019, 25 pilot projects for ecosystem conservation and restoration had been carried out in China. Although the previous efforts had achieved some results, there are still many problems, such as unclear conservation and restoration goals, insufficient scientific characterization, excessive engineering measures, lack of dynamic monitoring and evaluation, and difficulty in realizing harmonious coexistence between human and nature. In the current research, we built a four-level—regional (province), landscape, ecosystem and subproject level—technical framework for ecosystem conservation and restoration, based on the theories in landscape and restoration ecology and the concepts of nature-based solution, adaptive management, complex socio-economic-natural ecosystem, and ecosystem services. Under this framework, the technical requirements related to monitoring and managing the entire project implementation process were proposed, so as to provide the theoretical and technical supports toward integrated conservation, systematic restoration, and comprehensive management of a full range of ecosystems.

Key words: ecological conservation, ecological restoration, full range of ecosystems, landscape, ecosystem, adaptive management

中图分类号:

X171.4

周妍, 陈妍, 应凌霄, 杨崇曜. 山水林田湖草生态保护修复技术框架研究[J]. 地学前缘, 2021, 28(4): 14-24.

ZHOU Yan, CHEN Yan, YING Lingxiao, YANG Chongyao. A technical framework for ecosystem conservation and restoration[J]. Earth Science Frontiers, 2021, 28(4): 14-24.

图/表 2

参考文献 61

[1]	欧阳志云. 我国生态系统面临的问题与对策[J]. 中国国情国力, 2017(3):6-10.
[2]	牛远, 胡小贞, 王琳杰, 等. 抚仙湖流域山水林田湖草生态保护修复思路与实践[J]. 环境工程技术学报, 2019, 9(5):482-490.
[3]	马蓉蓉, 黄雨晗, 周伟, 等. 祁连山山水林田湖草生态保护与修复的探索与实践[J]. 生态学报, 2019, 39(23):8990-8997.
[4]	王柯, 郭义强, 张建军, 等. 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[J]. 生态学报, 2019, 39(23):8867-8877.
[5]	王振波, 李嘉欣, 郭义强, 等. 青藏高原山水林田湖草生态保护修复模式: 以拉萨河流域为例[J]. 生态学报, 2019, 39(23):8966-8974.
[6]	罗明, 周妍, 鞠正山, 等. 粤北南岭典型矿山生态修复工程技术模式与效益预评估: 基于广东省山水林田湖草生态保护修复试点框架[J]. 生态学报, 2019, 39(23):8911-8919.
[7]	刘时栋, 刘琳, 张建军, 等. 基于生态系统服务能力提升的干旱区生态保护与修复研究: 以额尔齐斯河流域生态保护与修复试点工程区为例[J]. 生态学报, 2019, 39(23):8998-9007.
[8]	李潇, 吴克宁, 刘亚男, 等. 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[J]. 生态学报, 2019, 39(23):8806-8816.
[9]	周伟, 官炎俊, 刘琪, 等. 黄土高原典型流域生态问题诊断与系统修复实践探讨: 以山西汾河中上游试点项目为例[J]. 生态学报, 2019, 39(23):8817-8825.
[10]	田野, 冯启源, 唐明方, 等. 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[J]. 生态学报, 2019, 39(23):8826-8836.
[11]	于恩逸, 齐麟, 代力民, 等. “山水林田湖草生命共同体”要素关联性分析: 以长白山地区为例[J]. 生态学报, 2019, 39(23):8837-8845.
[12]	叶艳妹, 林耀奔, 刘书畅, 等. 山水林田湖草生态修复工程的社会-生态系统(SES)分析框架及应用: 以浙江省钱塘江源头区域为例[J]. 生态学报, 2019, 39(23):8846-8856.
[13]	张惠远, 郝海广, 舒昶, 等. 科学实施生态系统保护修复切实维护生命共同体[J]. 环境保护, 2017, 45(6):31-34.
[14]	罗明, 于恩逸, 周妍, 等. 山水林田湖草生态保护修复试点工程布局及技术策略[J]. 生态学报, 2019, 39(23):8692-8701.
[15]	付战勇, 马一丁, 罗明, 等. 生态保护与修复理论和技术国外研究进展[J]. 生态学报, 2019, 39(23):9008-9021.
[16]	CHEN J, MO L, ZHANG Z C, et al. Evaluation of the ecological restoration of a coal mine dump by exploring the characteristics of microbial communities[J]. Applied Soil Ecology, 2020, 147:103430. DOI URL
[17]	DU T, WANG D M, BAI Y J, et al. Optimizing the formulation of coal gangue planting substrate using wastes: the sustainability of coal mine ecological restoration[J]. Ecological Engineering, 2020, 143:105669. DOI URL
[18]	HERNANDEZ-SANTIN L, ERSKINE P D, BARTOLO R E. A review of revegetation at mine sites in the Alligator Rivers Region, Northern Territory, and the development of a state and transition model for ecological restoration at Ranger uranium mine[J]. Journal of Cleaner Production, 2020, 246:119079.
[19]	MALEKI S, SOFFIANIAN A R, KOUPAEI S S, et al. Wetland restoration prioritizing, a tool to reduce negative effects of drought: an application of multicriteria-spatial decision support system (MC-SDSS)[J]. Ecological Engineering, 2018, 112:132-139. DOI URL
[20]	TAN Y H, LV D, CHENG J, et al. Valuation of environmental improvements in coastal wetland restoration: a choice experiment approach[J]. Global Ecology and Conservation, 2018, 15:e00440. DOI URL
[21]	MANSOURIAN S, SGARD A. Diverse interpretations of governance and their relevance to forest landscape restoration[J]. Land Use Policy, 2021, 104:104011.
[22]	WANG H, ZHANG G H, LI N N, et al. Soil erodibility influenced by natural restoration time of abandoned farmland on the Loess Plateau of China[J]. Geoderma, 2018, 325:18-27.
[23]	WONKKA C L, WEST J B, TWIDWELL D, et al. Grass mortality and turnover following core rangeland restoration practices[J]. Rangeland Ecology & Management, 2017, 70(3):290-300. DOI URL
[24]	GANN G D, MCDONALD T, WALDER B, et al. International principles and standards for the practice of ecological restoration. Second edition[J]. Restoration Ecology, 2019, 27(Supp1 1):S1-S46.
[25]	任海, 刘庆, 李凌浩, 等. 恢复生态学导论[M]. 3版. 北京: 科学出版社, 2019: 127-128.
[26]	吴钢, 赵萌, 王辰星. 山水林田湖草生态保护修复的理论支撑体系研究[J]. 生态学报, 2019, 39(23):8685-8691.
[27]	曹宇, 王嘉怡, 李国煜. 国土空间生态修复: 概念思辨与理论认知[J]. 中国土地科学, 2019, 33(7):1-10.
[28]	王军, 钟莉娜. 生态系统服务理论与山水林田湖草生态保护修复的应用[J]. 生态学报, 2019, 39(23):8702-8708.
[29]	王波, 何军, 王夏晖. 拟自然, 为什么更亲近自然?: 山水林田湖草生态保护修复的技术选择[J]. 中国生态文明, 2019(1):70-73.
[30]	杨锐, 曹越. “再野化”: 山水林田湖草生态保护修复的新思路[J]. 生态学报, 2019, 39(23):8763-8770.
[31]	白中科, 周伟, 王金满, 等. 试论国土空间整体保护、系统修复与综合治理[J]. 中国土地科学, 2019, 33(2):1-11.
[32]	成金华, 尤喆. “山水林田湖草是生命共同体”原则的科学内涵与实践路径[J]. 中国人口·资源与环境, 2019, 29(2):1-6.
[33]	张惠远, 李圆圆, 冯丹阳, 等. 明确内容标准强化实施监管: 山水林田湖草生态保护修复的路径探索[J]. 中国生态文明, 2019(1):66-69.
[34]	王夏晖, 何军, 饶胜, 等. 山水林田湖草生态保护修复思路与实践[J]. 环境保护, 2018, 46(增刊1):17-20.
[35]	李开明. 寻根究底量体裁衣推陈出新: 山水林田湖草生态保护修复的三个重要环节[J]. 中国生态文明, 2019(1):64-65.
[36]	EGGERMONT H, BALIAN E, AZEVEDO J M N, et al. Nature-based solutions: new influence for environmental management and research in Europe[J]. GAIA-Ecological Perspectives for Science and Society, 2015, 24(4):243-248. DOI URL
[37]	陈新闯, 李小倩, 吕一河, 等. 区域尺度生态修复空间辨识研究进展[J]. 生态学报, 2019, 39(23):8717-8724.
[38]	李红举, 宇振荣, 梁军, 等. 统一山水林田湖草生态保护修复标准体系研究[J]. 生态学报, 2019, 39(23):8771-8779.
[39]	陈元鹏, 任佳, 王力. 基于多源遥感数据的生态保护修复项目区监测方法评述[J]. 生态学报, 2019, 39(23):8789-8797.
[40]	邬建国. 景观生态学:格局、过程、尺度与等级[M]. 北京: 高等教育出版社, 2010.
[41]	彭少麟. 恢复生态学[M]. 北京: 气象出版社, 2007: 23-26.
[42]	RIETKERK M, VAN DE KOPPEL J. Alternate stable states and threshold effects in semi-arid grazing systems[J]. Oikos, 1997, 79(1):69-76. DOI URL
[43]	SCHEFFER M, CARPENTER S R, FOLEY J A, et al. Catastrophic shifts in ecosystems[J]. Nature, 2001, 413(6856):591-596. DOI URL
[44]	CARPENTER S R. Eutrophication of aquatic ecosystems: bistability and soil phosphorus[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2005, 102(29):10002-10005.
[45]	REYNOLDS J F, SMITH D M S, LAMBIN E F, et al. Global desertification: building a science for dryland development[J]. Science, 2007, 316(5826):847-851.
[46]	马世骏, 王如松. 社会-经济-自然复合生态系统[J]. 生态学报, 1984, 4(1):1-9.
[47]	彭建, 胡晓旭, 赵明月, 等. 生态系统服务权衡研究进展: 从认知到决策[J]. 地理学报, 2017, 72(6):960-973. DOI
[48]	卢丽华, 陈妍. 关于山水林田湖草生态保护修复的思考: 基于贵州省威宁县草海的调研[J]. 中国土地, 2020(1):8-11.
[49]	罗明, 周妍, 应凌霄, 等. 依靠自然的力量着眼可持续发展: 透析“基于自然的解决方案”[N]. 中国自然资源报, 2019-11-07(3).
[50]	吴国玺, 喻铮铮, 刘良云. 区域景观格局变化及生态修复: 以北京门头沟区为例[J]. 地理研究, 2011, 30(7):1227-1236.
[51]	徐海顺, 杜红玉, 蔡超琳. 基于生态修复视角的上海市黄浦江河岸带景观格局空间特征分析[J]. 南京林业大学学报(自然科学版), 2019, 43(4):125-131.
[52]	辜世贤, 徐霞. 重庆市生态修复示范区土地利用景观格局分析[J]. 水土保持研究, 2006, 13(2):244-249.
[53]	宋豫秦, 陈妍. 荒漠化预警方法研究进展[J]. 中国沙漠, 2017, 37(2):205-213.
[54]	VOGT J V, SAFRIEL U, VON MALTITZ G, et al. Monitoring and assessment of land degradation and desertification: towards new conceptual and integrated approaches[J]. Land Degradation & Development, 2011, 22(2):150-165. DOI URL
[55]	KNAPP C N, FERNANDEZ-GIMENEZ M E, BRISKE D D, et al. An assessment of state-and-transition models: perceptions following two decades of development and implementation[J]. Rangeland Ecology & Management, 2011, 64(6):598-606. DOI URL
[56]	李辉霞, 刘淑珍. 西藏自治区北部草地退化驱动力系统分析: 西藏自治区那曲县试验区[J]. 水土保持研究, 2005, 12(6):219-221.
[57]	张希彪, 张多勇, 上官周平, 等. 1949—2013年甘肃省环县土地沙漠化驱动因素研究[J]. 干旱区资源与环境, 2016, 30(1):130-135.
[58]	WESSELS K J, PRINCE S D, CARROLL M, et al. Relevance of rangeland degradation in semiarid northeastern south Africa to the nonequilibrium theory[J]. Ecological Applications, 2007, 17(3):815-827. DOI URL
[59]	XIE Y, SHA Z. Quantitative analysis of driving factors of grassland degradation:a case study in Xilin River Basin, Inner Mongolia[J]. Scientific World Journal, 2012(2):169724.
[60]	EVANS J, GEERKEN R. Discrimination between climate and human-induced dryland degradation[J]. Journal of Arid Environments, 2004, 57(4):535-554. DOI URL
[61]	姜德文. 荷兰等欧洲国家生态修复所见所思[J]. 中国水土保持, 2004(5):4-5.

研究类型	主要研究内容与成果	参考文献
理论支撑	分析了生态系统退化机制及驱动力,总结了国外生态保护与生态修复所依托的先进理论和技术方法	付战勇等^[15]
	提出生态保护修复是以生态学、流域生态学、恢复生态学、景观生态学、复合生态系统理论为支撑	吴刚等^[26]
	辨析了国土空间生态修复的概念及内涵,梳理了其中的相关理论,阐明了从生态修复向国土空间生态修复的认知转变	曹宇等^[27]
	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途径	王军等^[28]
	提出了“拟自然”的保护修复技术选择	王波等^[29]
	引入“再野化”的概念,为保护修复提供了新思路	杨锐等^[30]
概念与内涵辨析	构建了包括生态恢复、生态治理以及生态重建3个层次的修复途径	曹宇等^[27]
	提出了国土空间“整体保护、系统修复和综合治理”要素层面、认知层面、原理层面、修复层面、管理层面的逻辑关系与思想内涵	白中科等^[31]
	阐释了“山水林田湖草是生命共同体”原则的内涵是生命共同体各要素之间是普遍联系和相互影响的,不能实施分割式管理;必须处理好人与自然、局部与整体、发展与保护的关系;管理自然资源和生态系统要运用系统论的思想与方法	成金华等^[32]
路径探析	梳理了如何实现突破科学技术、形成管理机制合力、拓展专业学科内涵的途径	白中科等^[31]
	提出了科学谋划空间布局-加快制定相关标准-加强工程实施监管-构建长效机制-强化科技支撑的顶层设计思路	张惠远等^[33]
	系统修复,整体推进-统筹布局,分区实施-因地制宜,突出特色-创新制度,长效管理的生态保护修复推进思路	王夏辉等^[34]
	强调问题识别、制定多要素系统示范工程以及制度创新是山水林田湖草保护修复的3个关键环节	李开明^[35]
	提出基于自然的解决方案,提倡不采取工程措施,而是在生态修复中通过恢复生态系统为人类提供服务	世界自然保护联盟^[36]
体系构建	总结了包括修复与恢复技术、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在内的技术体系	吴刚等^[26]
	构建了生态修复空间辨识指标体系	陈新闯等^[37]
	提出了生态保护修复标准体系	李红举等^[38]
监测评估	从监测指标拟定、地物信息提取、多源遥感数据融合、动态变化检测等方面评述基于多源遥感数据的生态保护修复项目区监测方法	陈元鹏等^[39]

研究类型	主要研究内容与成果	参考文献
理论支撑	分析了生态系统退化机制及驱动力,总结了国外生态保护与生态修复所依托的先进理论和技术方法	付战勇等^[15]
	提出生态保护修复是以生态学、流域生态学、恢复生态学、景观生态学、复合生态系统理论为支撑	吴刚等^[26]
	辨析了国土空间生态修复的概念及内涵,梳理了其中的相关理论,阐明了从生态修复向国土空间生态修复的认知转变	曹宇等^[27]
	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途径	王军等^[28]
	提出了“拟自然”的保护修复技术选择	王波等^[29]
	引入“再野化”的概念,为保护修复提供了新思路	杨锐等^[30]
概念与内涵辨析	构建了包括生态恢复、生态治理以及生态重建3个层次的修复途径	曹宇等^[27]
	提出了国土空间“整体保护、系统修复和综合治理”要素层面、认知层面、原理层面、修复层面、管理层面的逻辑关系与思想内涵	白中科等^[31]
	阐释了“山水林田湖草是生命共同体”原则的内涵是生命共同体各要素之间是普遍联系和相互影响的,不能实施分割式管理;必须处理好人与自然、局部与整体、发展与保护的关系;管理自然资源和生态系统要运用系统论的思想与方法	成金华等^[32]
路径探析	梳理了如何实现突破科学技术、形成管理机制合力、拓展专业学科内涵的途径	白中科等^[31]
	提出了科学谋划空间布局-加快制定相关标准-加强工程实施监管-构建长效机制-强化科技支撑的顶层设计思路	张惠远等^[33]
	系统修复,整体推进-统筹布局,分区实施-因地制宜,突出特色-创新制度,长效管理的生态保护修复推进思路	王夏辉等^[34]
	强调问题识别、制定多要素系统示范工程以及制度创新是山水林田湖草保护修复的3个关键环节	李开明^[35]
	提出基于自然的解决方案,提倡不采取工程措施,而是在生态修复中通过恢复生态系统为人类提供服务	世界自然保护联盟^[36]
体系构建	总结了包括修复与恢复技术、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在内的技术体系	吴刚等^[26]
	构建了生态修复空间辨识指标体系	陈新闯等^[37]
	提出了生态保护修复标准体系	李红举等^[38]
监测评估	从监测指标拟定、地物信息提取、多源遥感数据融合、动态变化检测等方面评述基于多源遥感数据的生态保护修复项目区监测方法	陈元鹏等^[39]