山水林田湖草生態保護修復的理論支撐體系研究

吳 鋼 趙 萌 王辰星

1 中國科學院生態環境研究中心城市與區域生態國家重點實驗室, 北京 100085 2 中國科學院大學, 北京 100049

隨著我國社會經濟高速發展,人類活動對自然生態系統的不利影響日愈增加,導致了不同程度的生態環境損害,破壞了生態系統的自然格局,阻礙了生態系統過程,制約了生態系統功能的正常發揮,甚至致使自然生態系統服務能力嚴重下降或喪失[1-3]。人類對安全、健康、持續、美麗的生態環境需求日愈增加,新時代如何做好生態保護與修復已成為全社會共同關注的問題[4]。山水林田湖草生態保護修復工程是新時代生態修復、生態建設與保護、環境與自然資源管理等工作的重要基礎性支撐工作之一,是國家生態安全建設與保護與區域可持續發展提供了堅實的基礎[5-6]。加快山水林田湖草生態保護修復,實現格局優化、系統穩定、功能提升,關系到生態文明建設和美麗中國建設的進程,關系到國家生態安全和中華民族永續發展。

以習近平生態文明思想為指導提出的“山水林田湖草是生命共同體”是山水林田湖草生態保護修復工作的基礎,明確了“對山水林田湖草進行統一保護、統一修復”工作思路,布局了國家生態保護修復的試點工程,為支撐國家安全體系、建設美麗中國、實現綠色高效發展奠定了生態環境資源基礎[7-8]。山水林田湖草生態保護修復主要針對當前生態保護修復工程中存在的整體性不夠、系統性不足、連續性較差、持續性不強等問題,從山水林田湖草生命共同體角度出發,統籌兼顧、整體施策、多措并舉,并結合人類生產與生活行為,有機融合區域內山、水、林、田、湖、草等自然要素,實現區域復合生態系統的協調發展[9]。

本文以全國山水林田湖草生態保護修復工程的目標及工作進程為切入點,以山水林田湖草生命共同體理念為基礎,構建了從生態系統生態學、流域生態學、復合生態系統生態學到可持續發展科學的理論支撐體系,詮釋了各層級理論對山水林田湖草生態保護修復工作的實踐指導,系統分析了我國山水林田湖草生態保護修復試點的總體布局以及與國家重點生態功能區的關系,提出了山水林田湖草生態保護修復的技術體系[10]。

1 山水林田湖草生態保護修復的意義

1.1 山水林田湖草生態保護修復是構建國家安全體系的基礎性措施

山水林田湖草生態保護修復是實現我國生態安全格局優化、生態系統過程穩定、生態系統功能提升的重要途徑,是國家生態文明建設和美麗中國建設的關鍵進程,關系到國家整體安全和持續發展[11]。山水林田湖草生態保護修復通過對流域受損生態系統進行整體、全面的保護修復,實現了區域社會-經濟-自然復合生態系統的穩定、健康演變,為國家生態安全夯實了生態建設與綠色發展的基礎。山水林田湖草生態保護修復通過對自然資源的高效、優化配置,實現了區域自然資源、國家戰略資源的精準調控,為國家資源安全整體態勢把控與卡脖子資源監管提供了系統化的解決方案。山水林田湖草生態保護修復通過對國土安全的要素及其之間相互作用的詮釋與梳理,構建了國土安全等非傳統安全建設的基礎[12]

1.2 山水林田湖草生態保護修復的核心目的是提升國民安全

國民安全是國家整體安全體系的核心,也是國家安全體系建設的出發點與落腳點。國民安全主要體現在國民的生存安全、健康安全和發展安全。山水林田湖草生態保護修復的主要工作內容是針對關系國家安全與居民健康的生態系統、環境質量、資源破壞、服務降低或喪失等方面的不利狀況,開展生態修復,實現生態功能提升,資源保護與科學利用等,山水林田湖草生態保護修復是國民安全建設的重要內容[13-15]。

2 我國山水林田湖草生態保護修復試點工程總體布局

受高強度的國土開發建設、礦產資源開發利用等因素影響,我國一些生態系統破損退化嚴重,部分關系生態安全格局的核心地區在不同程度上遭到人類生產生活活動的影響,生態系統格局受損、過程受阻、功能下降,喪失了為人類生存和發展提供服務的能力。傳統的生態保護修復工作由于缺乏系統性、整體性考慮,生態整治修復效果不盡理想,山水林田湖草生命共同體理論指導下的生態保護修復成為了生態建設的重中之重[16-17]。

山水林田湖草生態保護修復試點工程重點部署在青藏高原、黃土高原、云貴高原、秦巴山脈、祁連山脈、大小興安嶺和長白山、南嶺山地地區、京津冀水源涵養區、內蒙古高原、河西走廊、塔里木河流域、滇桂黔喀斯特地區等國家重點生態功能區內,是國家生態安全的保障區域(如圖1)。山水林田湖草生態保護修復試點工作有機融合了國土綠化行動,天然林保護、防護林體系建設、京津風沙源治理、退耕還林還草、濕地保護恢復等國家重大生態工程,以及區域水土流失、荒漠化、石漠化綜合治理工程(見表1)體現了人類生存發展與山水林田湖草生命共同體的和諧發展[18-19]。

表1 山水林田湖草生態保護修復工程試點概況

圖1 山水林田湖草生態保護修復試點與國家重點生態功能區劃Fig.1 Pilot project of ecological protection and restoration of full-array ecosystems and the national key ecological functional area

3 山水林田湖草生命共同體理論支撐體系

山水林田湖草生命共同體的基礎理論是以生態系統生態學為支撐,基于流域生態學、恢復生態學和景觀生態學的理論共同詮釋山水林田湖草生命共同體的時空區域尺度及流域內部各生態系統之間的耦合機制,通過復合生態系統理論構建山水林田湖草生命共同體的社會、經濟、自然生態系統的“架構”體系,明確流域可持續發展是山水林田湖草生命共同體的最終發展目標。

圖2 山水林田湖草生命共同體理論支撐體系Fig.2 The theoretical support system for the life community of full-array ecosystems

3.1 生態系統生態學

山水林田湖草生命共同體的最基礎支撐理論是生態系統生態學[20]。“生態系統結構決定生態系統過程,而生態系統結構與生態過程產生生態系統功能,生態系統功能滿足人類生存與發展的需求的過程又稱之為生態系統服務”的級聯模型是山水林田湖草生命共同體理論的主線,圍繞區域內的土壤、植被、岸邊帶、水體等生態系統,種群生態學與群落生態學中關于生物個體、種群、群落之間相互影響、相互促進的作用機制以及生境理論共同豐富了山水林田湖草生命共同體的內涵,為山水林田湖草生命共同體內部生態系統的物質、信息、能量流動的方向、強度提供分析框架。

3.2 流域生態學

流域生態學是綜合解決流域生態環境問題的生態學學科分支,流域生態學在山水林田湖草生命共同體理論中發揮的作用主要是詮釋生命共同體的時空區域尺度與流域內部各生態系統之間的耦合機制[20]。山水林田湖草生命共同體需要綜合流域和區域生態環境問題的時空尺度,識別生命共同體存在的生態環境問題時空范圍與程度,為生態保護修復策略提供準確數據基礎[21]。山水林田湖草生命共同體要詮釋內部不同生態系統類型如森林、草地、城市、農村、河流、湖泊、海洋等生態系統之間的相互作用機制[22],在設計共同體生態保護修復策略與區域綠色發展的體系中充分適應、利用這些作用機制。

3.3 復合生態系統生態學

復合生態系統的核心觀點是構建社會、經濟、自然生態系統的“架構”體系[23],即“以人類行為為主導、以生態環境為依托、以景感生態為指導、以資源流動為命脈、以管理體系為經絡”理論框架。復合生態系統生態學是山水林田湖生命共同體理論的核心支撐,依托復合生態系統山水林田湖草生命共同體理論將“人的因素”納入到生命共同體理論研究與生態保護修復對策與應用技術體系中,確保人類行為對生命共同體不利影響能夠降到最低甚至被消除,實現人類生存發展的需求與山水林田湖草生態保護修復的目的和諧統一。

3.4 可持續發展科學

可持續發展是山水林田湖草生命共同體的最終發展目標,可持續發展科學是山水林田湖草生命共同體支撐理論的指導學科[24-25]。在理論層面,山水林田湖草生命共同體理論要考慮整個生命共同體系統的完整性與可持續性：一是生態系統組成要素的完整性,即生態系統結構和功能的穩定,二是生態系統的可持續性,即生態系統在抵抗人類脅迫時具有繼續進化和可持續發展的能力[25-26]。通過有機融合各個子系統之間,保證生命共同體穩定、健康運轉。在工程層面,山水林田湖草生態保護修復工程以提升生態系統功能為目標,以完整性與可持續性的原則,生態修復保護工程規劃與建設實現由“各炒一盤菜”到“公辦一桌席”的轉變[24, 27]。

4 山水林田湖草生態保護修復應用技術體系

山水林田湖草生態保護修復應用技術體系是連接山水林田湖生命共同體理論及其支撐體系與生態保護修復試點工程之間的橋梁[28],是有機融合不同自然生態環境要素治理與修復工程的核心步驟。山水林田湖草生態保護修復應用技術體系由生態保護、修復與恢復技術、生態建設技術、生態功能提升技術、生態服務優化技術與監督管理技術組成.

生態保護、修復與恢復技術體系是針對區域或流域生態環境受損的現狀與演變趨勢,基于理論支撐體系,以實現自然生態系統正向演替為目標的工程設計[29-30]。生態建設技術是受損生態系統保護、修復與恢復的基礎上,將人類活動納入生態系統的演替過程中,實現人類對自然生態系統的有利影響。生態功能提升技術的內涵是通過調控生態系統格局與過程,在生態系統自身健康、持續演替的基礎上,實現生態系統功能的持續、穩定輸出的技術[31]。生態服務優化技術體系是通過耦合分析人類生存與發展、生態環境資源需求和區域生態系統功能供給,實現人類與自然的協調發展[32]。監督管理技術是為山水田湖草生態保護修復提供智慧中樞(知識服務體系)、物聯感知(生態環境物聯網)與金融產品、監督管理平臺等。

5 展望

為了推進新時代生態文明建設進程,生態環境建設要堅持“山水林田湖草是生命共同體的理念,要統籌兼顧、整體施策、多措并舉,全方位、全地域、全過程開展生態文明建設”。為此,我國山水林田湖草生態保護修復工作已經開展了共三個批次25項試點,取得了豐富的實踐經驗。下一階段的山水林田湖草生態保護修復工作應注意以下幾個方面：

第一、科學客觀地引領新發展。山水林田湖草生態保護修復工作應在遵循生態系統演替客觀規律的前提下,充分發揮我國管理制度的優越性與利益相關者的積極性,科學、客觀地推進生態修復保護與區域綠色發展。

第二、因地制宜地開創新模式。山水林田湖草生態保護修復應遵循“一體一策”的基本原則,針對區域生態環境保護與資源利用中存在的具體問題與社會經濟發展的需求,設計有針對性的生態保護修復對策。

第三、以點帶面地培育新機制。山水林田湖草生命共同體應當在國家生態安全的建設中發揮落腳點與突破點的關鍵作用,推動區域乃至國家安全體系的建設進程,構建完善的系統的國家安全體系。