中國(guó)生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)與自然生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)*

文/于貴瑞 于秀波

中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所

生態(tài)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)觀測(cè)與模擬重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京 100101

1 前言

生態(tài)文明是人類文化發(fā)展的成果，社會(huì)進(jìn)步的標(biāo)志，是人類改造世界的物質(zhì)和精神成果。生態(tài)文明是原始文明、農(nóng)業(yè)文明、工業(yè)文明之后新的文明理念，也是繼物質(zhì)文明、精神文明、政治文明之后的第4種文明形態(tài)。

黨的“十八大”報(bào)告提出了我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)“五位一體”的總體布局，把“生態(tài)文明建設(shè)”與經(jīng)濟(jì)、政治、文化及社會(huì)建設(shè)擺在了同等重要地位。報(bào)告認(rèn)為，建設(shè)生態(tài)文明，是關(guān)系人民福祉、關(guān)乎民族未來(lái)的長(zhǎng)遠(yuǎn)大計(jì)。面對(duì)我國(guó)資源約束趨緊、環(huán)境污染嚴(yán)重和生態(tài)系統(tǒng)退化的嚴(yán)峻形勢(shì)，必須樹(shù)立尊重自然、順應(yīng)自然、保護(hù)自然的生態(tài)文明理念，把生態(tài)文明建設(shè)放在突出地位，融入經(jīng)濟(jì)建設(shè)、政治建設(shè)、文化建設(shè)、社會(huì)建設(shè)各方面和全過(guò)程，努力建設(shè)美麗中國(guó)，實(shí)現(xiàn)中華民族永續(xù)發(fā)展[1]。

生態(tài)文明的核心是統(tǒng)籌人類社會(huì)與自然的和諧發(fā)展，其理念是自覺(jué)地尊重自然規(guī)律，自覺(jué)地珍愛(ài)自然，積極地保護(hù)生態(tài)。其基本宗旨是以自然資源、自然生態(tài)和環(huán)境為基礎(chǔ)，遵守自然規(guī)律、經(jīng)濟(jì)規(guī)律和社會(huì)發(fā)展規(guī)律，實(shí)現(xiàn)人與自然、人與社會(huì)、人與人的和諧相處，實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的良性循環(huán)、全面發(fā)展、持續(xù)繁榮。

“十八大”報(bào)告已明確提出了生態(tài)文明建設(shè)的4項(xiàng)基本任務(wù)，即：優(yōu)化國(guó)土空間開(kāi)發(fā)格局，全面促進(jìn)資源節(jié)約，加大自然生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境保護(hù)力度，加強(qiáng)生態(tài)文明制度建設(shè)。其中，自然生態(tài)保護(hù)是生態(tài)文明建設(shè)的重要任務(wù)之一，其主要措施是，加大自然生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境保護(hù)力度，通過(guò)實(shí)施重大生態(tài)修復(fù)工程，以增強(qiáng)生態(tài)產(chǎn)品生產(chǎn)能力，推進(jìn)荒漠化、石漠化和水土流失的綜合治理，以改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境[1]。

人類對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的干預(yù)已經(jīng)極大地促進(jìn)了人類福祉的提高和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。但是，人類從生態(tài)系統(tǒng)獲取福祉的效益成本卻在日益上升，所帶來(lái)的生態(tài)破壞的規(guī)模和速度也在急速增大。2002年美國(guó)科學(xué)院《重新界定進(jìn)步》的重要結(jié)論認(rèn)為：1980年前后，人類對(duì)自然資源的消耗量第一次超過(guò)了地球的再生能力；1999年時(shí)，人類的對(duì)自然資源的需求已超過(guò)了地球承載能力的20%[2]。

我國(guó)人口基數(shù)大，自然環(huán)境先天不足，面臨著自然資源短缺、生物多樣性減少、生態(tài)系統(tǒng)功能退化、水土流失、沙漠化、生物安全等突出問(wèn)題。因此，弘揚(yáng)生態(tài)文明的理念，運(yùn)用整個(gè)人類的生態(tài)文明的成果，解決我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境沖突問(wèn)題，保障人類文明的永續(xù)發(fā)展，是各學(xué)界以及各行業(yè)所面臨的共同使命和挑戰(zhàn)。

本文針對(duì)建設(shè)生態(tài)文明和美麗中國(guó)國(guó)家戰(zhàn)略的科技需求，總結(jié)中國(guó)生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)（CERN）在自然生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)與生態(tài)建設(shè)方面的科技貢獻(xiàn)，重新認(rèn)識(shí)中國(guó)生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)在我國(guó)自然生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)的使命和重點(diǎn)任務(wù)，以更好地發(fā)揮CERN在國(guó)家生態(tài)文明建設(shè)中的科技支撐作用。

2 CERN的建設(shè)和發(fā)展

生態(tài)系統(tǒng)是地球生命支持系統(tǒng)，為人類社會(huì)提供多種生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品和服務(wù)。當(dāng)前的人類活動(dòng)和氣候變化正在導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)退化，嚴(yán)重威脅著人類的生存和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，更是我國(guó)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展所面臨的重大挑戰(zhàn)[3]。

為應(yīng)對(duì)這一關(guān)系人民福祉和民族未來(lái)的重大問(wèn)題，中科院早在1988年就創(chuàng)建了CERN，開(kāi)始觀測(cè)各類生態(tài)系統(tǒng)的變化，研究生態(tài)系統(tǒng)變化的規(guī)律、示范生態(tài)系統(tǒng)管理的優(yōu)化模式[4,5]。目前CERN由1個(gè)綜合中心、5個(gè)學(xué)科分中心（水分、土壤、大氣、生物、水體）和42個(gè)生態(tài)站共同組成的觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)研究網(wǎng)絡(luò)，涵蓋了農(nóng)田、森林、草原、荒漠、湖泊、海灣、沼澤、喀斯特和城市9類生態(tài)系統(tǒng)，分布在我國(guó)的主要?dú)夂虻貛Ш徒?jīng)濟(jì)類型區(qū)域（圖1）。

CERN始終將生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)、研究、示范作為3大核心任務(wù)。CERN所構(gòu)建的生態(tài)系統(tǒng)觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)研究體系現(xiàn)已成為我國(guó)生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)觀測(cè)、網(wǎng)絡(luò)化研究生態(tài)系統(tǒng)變化規(guī)律、試驗(yàn)示范不同類型生態(tài)系統(tǒng)利用和保護(hù)先進(jìn)技術(shù)的綜合基地，是國(guó)家科技創(chuàng)新支撐條件平臺(tái)的重要組成部分。CERN制定了統(tǒng)一水文、土壤、氣候和生物要素變化觀測(cè)指標(biāo)體系，并實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化和制度化運(yùn)行系統(tǒng)[6]。與此同時(shí)，以CERN的觀測(cè)研究網(wǎng)絡(luò)為主體，還逐漸發(fā)育成了農(nóng)業(yè)研究示范、生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)研究和全球變化等3大領(lǐng)域的研究基地及其10個(gè)專項(xiàng)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)研究平臺(tái)（圖2）。

圖1 中國(guó)生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)（CERN）生態(tài)站的空間分布

3 CERN對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)的科技貢獻(xiàn)

經(jīng)過(guò)20年的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，CERN為我國(guó)生態(tài)與環(huán)境保護(hù)、資源合理利用、可持續(xù)發(fā)展以及應(yīng)對(duì)全球變化等提供了長(zhǎng)期、系統(tǒng)的科學(xué)數(shù)據(jù)和決策依據(jù)。在以下的4個(gè)方面對(duì)國(guó)家自然生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)與生態(tài)建設(shè)做出了突出的科技貢獻(xiàn)。

3.1 創(chuàng)建國(guó)家尺度的生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)

CERN是根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)的地帶性原理、整體性原理和應(yīng)用性原理而系統(tǒng)設(shè)計(jì)建設(shè)的國(guó)家級(jí)生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)的生態(tài)站空間布局科學(xué)合理，具有充分的生態(tài)類型多樣性和區(qū)域代表性，科技任務(wù)強(qiáng)調(diào)動(dòng)態(tài)觀測(cè)、科學(xué)研究和試驗(yàn)示范的“三位一體”，生態(tài)系統(tǒng)觀測(cè)實(shí)現(xiàn)了水-土-氣-生多種生態(tài)要素綜合，發(fā)展和管理模式兼顧生態(tài)系統(tǒng)長(zhǎng)期定位研究與不同歷史時(shí)期生態(tài)系統(tǒng)優(yōu)化管理的不同科技需求，成為世界上有重要影響的國(guó)家級(jí)生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)。

圖2 基于CERN為核心的科學(xué)研究基地及專項(xiàng)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)研究平臺(tái)

CERN系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念、指標(biāo)體系、技術(shù)規(guī)范在水利、林業(yè)、農(nóng)業(yè)等行業(yè)部門(mén)的生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了多部門(mén)聯(lián)合的國(guó)家生態(tài)系統(tǒng)觀測(cè)研究臺(tái)站網(wǎng)絡(luò)（CNERN）。CERN的創(chuàng)建是在我國(guó)資環(huán)領(lǐng)域的野外臺(tái)站體系和基地建設(shè)中具有里程碑式意義的重大科學(xué)工程，引領(lǐng)了我國(guó)生態(tài)系統(tǒng)科學(xué)的發(fā)展。

3.2 建立了國(guó)家層面的生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)體系與數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)

國(guó)家層面的生態(tài)系統(tǒng)變化監(jiān)測(cè)是CERN的基本任務(wù)之一，以CERN野外臺(tái)站為基礎(chǔ)平臺(tái)，已經(jīng)建成了一個(gè)涵蓋全國(guó)主要區(qū)域的國(guó)家尺度監(jiān)測(cè)體系。制訂了我國(guó)第一套生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)體系及其技術(shù)規(guī)范，觀測(cè)指標(biāo)達(dá)280多個(gè)；建成了由42個(gè)綜合觀測(cè)試驗(yàn)場(chǎng)、113個(gè)對(duì)比觀測(cè)試驗(yàn)場(chǎng)、1100多個(gè)定位監(jiān)測(cè)點(diǎn)、15000多個(gè)調(diào)查樣地組成的國(guó)家層次觀測(cè)試驗(yàn)系統(tǒng)，涵蓋了全國(guó)的主要生態(tài)系統(tǒng)類型與關(guān)鍵區(qū)域。

利用CERN的觀測(cè)技術(shù)系統(tǒng)，開(kāi)展了涵蓋全國(guó)主要區(qū)域和類型的科學(xué)觀測(cè)，積累了我國(guó)的生態(tài)系統(tǒng)變化定位觀測(cè)數(shù)據(jù)資源，其中包括56個(gè)不同類型的生態(tài)系統(tǒng)變化定位觀測(cè)數(shù)據(jù)和365個(gè)專題科學(xué)數(shù)據(jù)集，數(shù)據(jù)資源總量達(dá)400GB。這些數(shù)據(jù)成為國(guó)家科技共享平臺(tái)的特色數(shù)據(jù)資源，為國(guó)家生態(tài)系統(tǒng)狀況評(píng)估提供了科學(xué)數(shù)據(jù)。

CERN還建立了數(shù)據(jù)資源管理、質(zhì)量控制和集成分析技術(shù)系統(tǒng)，構(gòu)造了“觀測(cè)數(shù)據(jù)-分析工具-模擬模型”協(xié)同共享信息系統(tǒng)，建成了“生態(tài)站-分中心-綜合中心”3級(jí)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制管理和共享服務(wù)體系，促進(jìn)了我國(guó)生態(tài)數(shù)據(jù)共享和生態(tài)信息綜合分析的能力。

3.3 生態(tài)系統(tǒng)變化機(jī)理研究

CERN先后開(kāi)展了生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能、碳水通量觀測(cè)、氣候變化適應(yīng)性試驗(yàn)、生物多樣性監(jiān)測(cè)、農(nóng)田養(yǎng)分和水分平衡、高產(chǎn)高效生態(tài)農(nóng)業(yè)理論和技術(shù)等方面的專項(xiàng)科學(xué)觀測(cè)與實(shí)驗(yàn)研究，深入研究我國(guó)應(yīng)對(duì)氣候變化、生物多樣性保護(hù)、農(nóng)業(yè)持續(xù)高產(chǎn)、生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)等方面重大理論和技術(shù)問(wèn)題，尤其是在農(nóng)業(yè)發(fā)展中的重要生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程與演變規(guī)律、氣候變化與生態(tài)系統(tǒng)的響應(yīng)和適應(yīng)性、生物多樣性保育與生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性、脆弱生態(tài)系統(tǒng)演變與退化等方面取得了重大進(jìn)展，發(fā)展了我國(guó)生態(tài)系統(tǒng)科學(xué)研究的方法論和理論。例如，關(guān)于農(nóng)田水肥平衡調(diào)控、陸地隱匿碳匯、草地物種補(bǔ)償效應(yīng)、森林物種密度制約等生態(tài)系統(tǒng)變化規(guī)律認(rèn)知等方面都取得了許多重大理論突破，奠定了我國(guó)生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)的理論基礎(chǔ)，推動(dòng)了我國(guó)生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域的科技進(jìn)步，為我國(guó)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境建設(shè)提供了科學(xué)依據(jù)。

3.4 生態(tài)系統(tǒng)優(yōu)化管理示范

CERN還系統(tǒng)研發(fā)了現(xiàn)代高效生態(tài)農(nóng)業(yè)、草地保護(hù)利用、生態(tài)恢復(fù)、退化湖泊治理等生態(tài)系統(tǒng)管理模式，為生態(tài)建設(shè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)做出了重要貢獻(xiàn)，為自然生態(tài)保護(hù)、生態(tài)恢復(fù)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等生態(tài)文明建設(shè)提供了科技支撐。其中，具有代表性的試驗(yàn)示范成果包括以下4個(gè)方面：

（1）在東北黑土區(qū)、黃淮海平原、長(zhǎng)江中下游等糧食主產(chǎn)區(qū)，先后研發(fā)了土壤生產(chǎn)力-生態(tài)效益“雙贏模式”和“四節(jié)一網(wǎng)模式”等資源節(jié)約型高效農(nóng)業(yè)技術(shù)模式。

（2）在內(nèi)蒙古和青藏高原牧區(qū)，基于內(nèi)穩(wěn)性調(diào)控、補(bǔ)償效應(yīng)等理論，研發(fā)了人工草地混播建植、生物網(wǎng)格治沙等關(guān)鍵技術(shù)，集成研制了退化草地保護(hù)、治理、利用“三分模式”，天然草地利用-封育“二分模式”，家畜飼養(yǎng)放牧-圈養(yǎng)“兩段模式”和草地資源置換模式。

（3）在生態(tài)脆弱和退化區(qū)域，根據(jù)生態(tài)退化阻控與恢復(fù)原理，研發(fā)了黃土高原與紅壤丘陵水土流失治理、西北土地沙化治理與植被建設(shè)模式，塔里木盆地利用洪水恢復(fù)檉柳植被的試驗(yàn)示范。

（4）在富營(yíng)養(yǎng)化湖泊治理過(guò)程中，改變傳統(tǒng)的直接恢復(fù)水生植物的湖泊治理方式，提出以植物生境改善為主攻方向的太湖治理模式，綜合利用改善光照、消除風(fēng)浪、控制藍(lán)藻與調(diào)整魚(yú)類種群等生態(tài)技術(shù)，治理效果明顯。

4 CERN在自然生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)方面的主要科技任務(wù)

建國(guó)以后，特別是1998年長(zhǎng)江流域洪澇災(zāi)害以后，我國(guó)實(shí)施了一系列自然生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)與退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)政策和工程。1998年以來(lái)的10多年間，通過(guò)退耕還林（草）、天然林保護(hù)、退田還湖、退牧還草等重大生態(tài)工程，我國(guó)在森林、草地和濕地保護(hù)等方面取得了顯著成效。通過(guò)天然林保護(hù)和植樹(shù)造林，森林面積持續(xù)增加，全國(guó)森林覆蓋率達(dá)到20.36%；草地和濕地加速退化的趨勢(shì)也得到一定遏制，退化速度趨緩[3]。

但是，我國(guó)生態(tài)系統(tǒng)脆弱，生態(tài)環(huán)境變化的總體格局依然呈現(xiàn)為“總體退化、局部改善”。我國(guó)干旱半干旱地區(qū)占國(guó)土面積52%，高寒缺氧的青藏高原達(dá)200萬(wàn)km2，水土流失嚴(yán)重的黃土高原面積64萬(wàn)km2，石漠化的巖溶地區(qū)面積90萬(wàn)km2[7]，自然生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的任務(wù)依然繁重。CERN作為支撐我國(guó)生態(tài)系統(tǒng)科學(xué)研究的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，在我國(guó)生態(tài)系統(tǒng)變化的長(zhǎng)期定位觀測(cè)、科學(xué)規(guī)律研究、科技示范等方面有著不可替代的重要作用。在我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)的新時(shí)期，CERN必須繼續(xù)承擔(dān)“了解生態(tài)系統(tǒng)變化狀況、認(rèn)識(shí)生態(tài)系統(tǒng)變化規(guī)律、開(kāi)發(fā)生態(tài)保護(hù)和環(huán)境治理新技術(shù)、集成區(qū)域生態(tài)環(huán)境管理優(yōu)化模式等重大科技任務(wù)。

4.1 監(jiān)測(cè)生態(tài)系統(tǒng)變化、支撐國(guó)土空間開(kāi)發(fā)格局優(yōu)化

優(yōu)化國(guó)土空間開(kāi)發(fā)格局要按照人口-資源-環(huán)境相均衡的原則和經(jīng)濟(jì)-社會(huì)生態(tài)效益相統(tǒng)一的原則，以自然-生態(tài)-經(jīng)濟(jì)功能的空間格局定位為依據(jù)，優(yōu)化城鎮(zhèn)化格局、農(nóng)業(yè)發(fā)展格局和生態(tài)安全格局?？墒?，我國(guó)自然環(huán)境復(fù)雜多樣，形成了許多頗具區(qū)域特色的生態(tài)地理單元（如，西北荒漠區(qū)、黃土高原、西南喀斯特區(qū)、內(nèi)陸河流域、農(nóng)牧交錯(cuò)帶等）。因此，為了準(zhǔn)確把握全國(guó)不同區(qū)域和類型的生態(tài)系統(tǒng)變化特征，就必須觀測(cè)不同區(qū)域和不同生態(tài)地理單元的生態(tài)要素的動(dòng)態(tài)變化，積累科學(xué)數(shù)據(jù)資源，這不僅是推動(dòng)我國(guó)地球系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展、科技創(chuàng)新的需要，更是解決制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)-社會(huì)發(fā)展重大資源環(huán)境問(wèn)題的科技任務(wù)。

為了滿足國(guó)家自然生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)的國(guó)家需求，CERN應(yīng)承擔(dān)以下4個(gè)方面的生態(tài)系統(tǒng)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)任務(wù)：

（1）監(jiān)測(cè)我國(guó)主要生態(tài)功能區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)變化。以生態(tài)功能區(qū)或流域?yàn)閱卧?，監(jiān)測(cè)全球變化和人類活動(dòng)影響下各類生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能、能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)變化信息。只有經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期連續(xù)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，才能捕捉到各類典型生態(tài)系統(tǒng)變化的特征信息，以有效地理解典型區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的長(zhǎng)期變化機(jī)制。

（2）監(jiān)測(cè)國(guó)家尺度的生態(tài)系統(tǒng)格局的時(shí)空格局變化。以區(qū)域或各大流域?yàn)閱卧?，發(fā)展“天-地-空一體化觀測(cè)”的多尺度立體綜合技術(shù)體系，積極利用衛(wèi)星遙感、航空航天、信息技術(shù)以及生命科學(xué)等領(lǐng)域的最新成果，最大限度地獲取國(guó)家尺度生態(tài)系統(tǒng)格局的時(shí)空格局變化信息。

（3）監(jiān)測(cè)國(guó)家重大生態(tài)建設(shè)工程的生態(tài)成效。重點(diǎn)監(jiān)測(cè)退耕還林（草）工程、天然林保護(hù)工程等國(guó)家自然生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)與退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)工程的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)變化，評(píng)價(jià)生態(tài)修復(fù)工程和措施的技術(shù)可行性和各種生態(tài)恢復(fù)模式。

（4）開(kāi)展國(guó)家尺度的生態(tài)系統(tǒng)綜合監(jiān)測(cè)與評(píng)估。完善生態(tài)系統(tǒng)綜合監(jiān)測(cè)的指標(biāo)體系，研發(fā)現(xiàn)代生態(tài)信息科學(xué)技術(shù)，提高生態(tài)要素的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸與集成分析關(guān)鍵技術(shù)編制，《國(guó)家生態(tài)系統(tǒng)狀況報(bào)告》，為國(guó)家自然保護(hù)決策提供數(shù)據(jù)支持和科技咨詢。

4.2 研究生態(tài)系統(tǒng)變化機(jī)理，支撐自然生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)

良好的生態(tài)環(huán)境是社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。生態(tài)建設(shè)的主體任務(wù)是在充分合理利用和保護(hù)各類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)各項(xiàng)功能的前提下，重點(diǎn)保護(hù)生物多樣性、自然生態(tài)系統(tǒng)（森林、湖泊、濕地）、自然景觀多樣性和整體性。無(wú)論是保護(hù)自然生態(tài)系統(tǒng)，還是修復(fù)和綜合治理退化生態(tài)系統(tǒng)，都需要充分地認(rèn)知生態(tài)系統(tǒng)變化規(guī)律，理解自然因素驅(qū)動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)變化機(jī)理，了解人為因素調(diào)控生態(tài)系統(tǒng)的技術(shù)原理、可能性和局限性[8]。

長(zhǎng)期以來(lái)，CERN緊密圍繞不同歷史階段的重大國(guó)家需求，在站點(diǎn)、區(qū)域和國(guó)家尺度上開(kāi)展生態(tài)系統(tǒng)變化機(jī)理及調(diào)控技術(shù)原理的綜合研究，為解決不同歷史時(shí)期的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)建設(shè)的重大理論問(wèn)題做出了貢獻(xiàn)。當(dāng)前圍繞自然生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)的國(guó)家需求，亟需開(kāi)展以下4類重大理論問(wèn)題的科學(xué)研究：

（1）自然生態(tài)系統(tǒng)及其結(jié)構(gòu)和服務(wù)功能時(shí)空變化的生物地理學(xué)機(jī)制。認(rèn)知全球變化和強(qiáng)烈人類活動(dòng)影響背景下的自然生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)演化過(guò)程，空間格局形成和變化機(jī)制，掌握生態(tài)系統(tǒng)及其結(jié)構(gòu)和服務(wù)功能的時(shí)間變化動(dòng)力學(xué)機(jī)制和空間格局形成的生物地理學(xué)機(jī)制。

（2）人類活動(dòng)對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能影響及其調(diào)控的生態(tài)學(xué)機(jī)制。認(rèn)知人為活動(dòng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與格局、過(guò)程與功能的影響機(jī)制，解釋人為因素定向調(diào)控生態(tài)系統(tǒng)的技術(shù)原理、可能性和局限性，探討土地利用變化、城市化、環(huán)境污染和其他重要人類活動(dòng)對(duì)我國(guó)不同區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的影響。

（3）生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)性理論及其生態(tài)恢復(fù)的技術(shù)原理。研究我國(guó)地帶性生態(tài)系統(tǒng)功能維持的生物學(xué)、生態(tài)學(xué)和地理學(xué)機(jī)制，定量評(píng)估關(guān)鍵區(qū)域的典型生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性和適應(yīng)性，生態(tài)系統(tǒng)退化特征及其恢復(fù)機(jī)理，認(rèn)知人為措施調(diào)控生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程和結(jié)構(gòu)的科學(xué)基礎(chǔ)、可能性和局限。

（4）生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)保育的技術(shù)原理。研究生物多樣性在生態(tài)系統(tǒng)功能維持中的作用，生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的理論關(guān)系，探討生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的維持機(jī)理，研發(fā)生物資源保護(hù)和開(kāi)發(fā)利用的新技術(shù)。

4.3 研發(fā)生態(tài)建設(shè)的新技術(shù)和優(yōu)化模式，支撐生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)、利用和恢復(fù)

通過(guò)生態(tài)系統(tǒng)優(yōu)化管理來(lái)提高資源利用效率、減輕災(zāi)害的損失、促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)一直是CERN的重要任務(wù)。在《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020年）》中已經(jīng)明確提出了“生態(tài)脆弱區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)功能的恢復(fù)重建”的科技任務(wù)，重點(diǎn)建立不同類型生態(tài)系統(tǒng)功能恢復(fù)和持續(xù)改善的技術(shù)支持模式，構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)功能綜合評(píng)估及技術(shù)評(píng)價(jià)體系[9]。

20多年來(lái)，CERN在生態(tài)保護(hù)與恢復(fù)方面取得了許多重要進(jìn)展，為中西部生態(tài)脆弱區(qū)域的生態(tài)修復(fù)和東部農(nóng)業(yè)區(qū)域的作物高效生產(chǎn)都做出了重大貢獻(xiàn)。當(dāng)前，為更好地滿足國(guó)家自然生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)的需求，需有效組織開(kāi)展生態(tài)系統(tǒng)管理技術(shù)原理、資源利用關(guān)鍵技術(shù)和示范模式的綜合研究，CERN重點(diǎn)開(kāi)展以下4個(gè)方面的試驗(yàn)示范工作：

（1）集成和示范研究資源高效利用的生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式。以我國(guó)華北、東北、長(zhǎng)江上中下游、黃土高原和西北荒漠綠洲等糧食產(chǎn)區(qū)為重點(diǎn)，總結(jié)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)水分、養(yǎng)分、面源污染防治等方面的長(zhǎng)期科學(xué)積累，開(kāi)展主要農(nóng)業(yè)區(qū)域的水資源、土地資源、氣候資源和生物資源高效利用技術(shù)體系，優(yōu)化主要農(nóng)業(yè)區(qū)的生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展新模式，開(kāi)展技術(shù)系統(tǒng)集成與試驗(yàn)示范。

（2）自然保護(hù)區(qū)綜合管理的技術(shù)與方法試驗(yàn)示范。積極參與國(guó)家各類自然保護(hù)區(qū)的建設(shè)與管理，開(kāi)展保護(hù)區(qū)生境監(jiān)測(cè)、功能評(píng)估、生態(tài)保護(hù)和信息管理技術(shù)的試驗(yàn)和示范研究，重點(diǎn)開(kāi)展物種多樣性維持、特殊生境保護(hù)與恢復(fù)、生態(tài)系統(tǒng)整體性和連通性修復(fù)、瀕危和珍稀物種保護(hù)與繁育等理論和技術(shù)研究，以生態(tài)站為基礎(chǔ)，開(kāi)展自然保護(hù)區(qū)建設(shè)和科學(xué)管理的試驗(yàn)示范。

（3）退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與可持續(xù)管理的試驗(yàn)示范。深入開(kāi)展長(zhǎng)江黃河中上游、黃土高原、青藏高原、荒漠及荒漠化地區(qū)、農(nóng)牧交錯(cuò)帶、巖溶地區(qū)、南方紅黃壤區(qū)、東北黑土區(qū)等生態(tài)脆弱區(qū)域的生態(tài)恢復(fù)模式研究，開(kāi)展生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)管理技術(shù)體系的試驗(yàn)示范。

（4）關(guān)鍵區(qū)域或流域的水體富營(yíng)養(yǎng)化和濕地退化的生態(tài)治理試驗(yàn)示范。針對(duì)我國(guó)長(zhǎng)江流域湖泊富營(yíng)養(yǎng)化、長(zhǎng)江和黃河流域的主要庫(kù)區(qū)、沿海海灣以及重要濕地的水體富營(yíng)養(yǎng)化和濕地退化，開(kāi)展水體和濕地生態(tài)治理試驗(yàn)與示范。

4.4 研究全球變化和環(huán)境問(wèn)題、提升應(yīng)對(duì)氣候變化的能力

“十八大”報(bào)告提出，我國(guó)將“堅(jiān)持共同但有區(qū)別的責(zé)任原則、公平原則、各自能力原則，與國(guó)際社會(huì)一道積極應(yīng)對(duì)全球氣候變化”[1]，這是我國(guó)應(yīng)對(duì)氣候變化的基本立場(chǎng)，同時(shí)這也為科技界提出了重大挑戰(zhàn)。

10余年來(lái)，CERN在生態(tài)系統(tǒng)碳收支通量網(wǎng)絡(luò)觀測(cè)、碳-氮循環(huán)及溫室氣體排放、區(qū)域碳收支評(píng)估與管理等方面取得豐碩成果，為國(guó)家應(yīng)對(duì)氣候變化提供了決策支持[8,10]。在國(guó)家開(kāi)展生態(tài)文明建設(shè)的新形勢(shì)下，CERN急需開(kāi)展以下3個(gè)方面的科學(xué)研究和實(shí)驗(yàn)示范工作：

（1）開(kāi)展生態(tài)系統(tǒng)生源要素及水循環(huán)過(guò)程機(jī)制研究。圍繞中國(guó)陸地和海洋生態(tài)系統(tǒng)的碳、氮、水循環(huán)，開(kāi)展聯(lián)網(wǎng)觀測(cè)和控制實(shí)驗(yàn)，分析生態(tài)系統(tǒng)碳、氮、水收支及其循環(huán)過(guò)程特征的時(shí)空格局規(guī)律，探討生態(tài)系統(tǒng)碳-氮-水耦合循環(huán)的過(guò)程機(jī)制，探索調(diào)控生態(tài)系統(tǒng)碳、氮、水循環(huán)過(guò)程及其耦合關(guān)系的生態(tài)學(xué)技術(shù)途徑和優(yōu)化管理模式。

（2）建設(shè)和發(fā)展氣候變化適應(yīng)性觀測(cè)與試驗(yàn)研究網(wǎng)絡(luò)，組織生態(tài)系統(tǒng)對(duì)全球氣候變化的響應(yīng)與適應(yīng)性科學(xué)研究。重點(diǎn)研究全球氣候變化條件下的地圈-生物圈-大氣圈的相互作用、生態(tài)系統(tǒng)功能、過(guò)程和空間格局的變化規(guī)律，探討緩解和適應(yīng)氣候變化的生態(tài)系統(tǒng)管理途徑和方法。

（3）開(kāi)展適應(yīng)氣候變化的生態(tài)系統(tǒng)管理技術(shù)試驗(yàn)示范。分析氣候變化和極端天氣事件對(duì)我國(guó)水資源、農(nóng)業(yè)、林業(yè)和牧業(yè)的影響，選擇江河源頭、干旱區(qū)與半干旱、高山地區(qū)等氣候變化敏感區(qū)域，探索適應(yīng)氣候變化與極端天氣事件的生態(tài)系統(tǒng)管理技術(shù)和模式實(shí)驗(yàn)研究，開(kāi)展增匯林業(yè)和農(nóng)業(yè)的技術(shù)集成和實(shí)驗(yàn)示范，推出林業(yè)和農(nóng)業(yè)應(yīng)對(duì)氣候變化的發(fā)展模式和技術(shù)體系。

4.5 傳播自然生態(tài)保護(hù)知識(shí)，支撐國(guó)民生態(tài)保護(hù)行動(dòng)

生態(tài)文明建設(shè)需要社會(huì)公眾的共同參與，需要加強(qiáng)生態(tài)文明建設(shè)的政策和制度宣傳、國(guó)民生態(tài)文明理念教育，以增強(qiáng)全民節(jié)約意識(shí)、環(huán)保意識(shí)、生態(tài)意識(shí)，引導(dǎo)公眾更加自覺(jué)地珍愛(ài)自然，更加積極地保護(hù)生態(tài)，更加有效地營(yíng)造合理消費(fèi)、愛(ài)護(hù)生態(tài)環(huán)境的社會(huì)風(fēng)尚。

CERN野外臺(tái)站在科學(xué)知識(shí)普及、先進(jìn)技術(shù)和模式的試驗(yàn)示范方面具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，這也是CERN義不容辭的責(zé)任和義務(wù)，各生態(tài)站應(yīng)積極承擔(dān)所在生態(tài)區(qū)地方政府的生態(tài)文明建設(shè)，例如，開(kāi)展生態(tài)文明建設(shè)效果的生態(tài)監(jiān)測(cè)和評(píng)估工作，增強(qiáng)對(duì)所在社區(qū)生態(tài)建設(shè)服務(wù)能力，加強(qiáng)生態(tài)保護(hù)科技示范和科學(xué)普及，為各級(jí)政府的生態(tài)文明建設(shè)提供科技咨詢和技術(shù)支撐。重點(diǎn)開(kāi)展以下3個(gè)方面的公益性工作：

（1）傳播自然生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)的理念。面向社會(huì)公眾，深入挖掘國(guó)內(nèi)外自然生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)的思想與理念并廣泛傳播。例如，我國(guó)古代就有保護(hù)自然生態(tài)系統(tǒng)的樸素思想，非常注重人與自然相協(xié)調(diào)的特色，強(qiáng)調(diào)不要違背自然法則?！睹献印ち夯萃跎稀芬粫?shū)中記載：“不違農(nóng)時(shí)，谷不可勝食也。數(shù)罟不入洿池，魚(yú)鱉不可勝食也。斧斤以時(shí)入山林，材木不可勝用?！睆闹锌梢钥闯?，古代人們就很重視對(duì)資源的利用，要合理地根據(jù)“天時(shí)”來(lái)把握，以便使生物資源盡可能再生和持續(xù)利用。戰(zhàn)國(guó)末年的《呂氏春秋》一書(shū)中也有“孟春之月：禁止伐木，勿覆巢，勿殺孩蟲(chóng)、胎夭、飛鳥(niǎo)，勿無(wú)卵。仲春之月：勿竭川澤，勿漉陂池，勿焚山林……”的“順時(shí)立政”的要求[11]。

（2）普及生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)的科學(xué)知識(shí)。在我國(guó)的關(guān)鍵生態(tài)區(qū)，建立各類面向大中小學(xué)生的科學(xué)普及基地，開(kāi)發(fā)具有知識(shí)性、趣味性和互動(dòng)性的生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)的活動(dòng)和課程，讓大中小學(xué)生參與到CERN的監(jiān)測(cè)、研究和示范工作中，在參與中獲取知識(shí)，培養(yǎng)情操，磨練意志。利用CERN的觀測(cè)、研究和示范成果，綜合提升，出版科普讀物，組織社區(qū)公眾參與生態(tài)保護(hù)和生態(tài)建設(shè)義務(wù)活動(dòng)，利用大眾媒體普及自然生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)知識(shí)。

（3）推廣自然生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的技術(shù)與模式。面向基層技術(shù)人員和農(nóng)牧民，在關(guān)鍵生態(tài)區(qū)建立各類科技示范園或技術(shù)推廣中心，示范推廣生態(tài)保護(hù)與恢復(fù)技術(shù)，配合國(guó)家的重大生態(tài)建設(shè)工程等任務(wù)，舉辦各類生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和恢復(fù)的技術(shù)培訓(xùn)。

5 結(jié)語(yǔ)

長(zhǎng)期以來(lái)，中國(guó)生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)（CERN）的生態(tài)環(huán)境建設(shè)，特別是在我國(guó)的自然生態(tài)保護(hù)中做出了重要的科學(xué)貢獻(xiàn)。但我國(guó)生態(tài)狀況“整體退化、局部改善”的格局并未改變，自然生態(tài)保護(hù)任重而道遠(yuǎn)。CERN作為支撐我國(guó)生態(tài)系統(tǒng)科學(xué)研究的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，必須繼續(xù)承擔(dān)評(píng)估生態(tài)系統(tǒng)變化狀況、認(rèn)識(shí)生態(tài)系統(tǒng)變化規(guī)律、開(kāi)發(fā)生態(tài)保護(hù)和環(huán)境治理新技術(shù)、集成區(qū)域生態(tài)環(huán)境管理優(yōu)化模式等重大科技任務(wù)，不斷為國(guó)家生態(tài)文明建設(shè)積累科學(xué)數(shù)據(jù)、發(fā)展生態(tài)科學(xué)與生態(tài)恢復(fù)技術(shù)、應(yīng)對(duì)氣候變化、普及示范生態(tài)文明理念和知識(shí)，為我國(guó)自然生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)做出新的科技貢獻(xiàn)。

1 胡錦濤.堅(jiān)定不移沿著中國(guó)特色社會(huì)主義道路前進(jìn)為全面建成小康社會(huì)而奮斗——中國(guó)共產(chǎn)黨第十八次全國(guó)代表大會(huì)報(bào)告，2012.

2 李文華.生態(tài)文明與綠色經(jīng)濟(jì).環(huán)境保護(hù),2012，（11）:12-15.

3 陳宜瑜，Beate Jessel，傅伯杰等（著）.中國(guó)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與管理戰(zhàn)略.北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社.2010.

4 楊萍,于秀波,莊緒亮等.中國(guó)科學(xué)院中國(guó)生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)（CERN）的現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展思路.中國(guó)科學(xué)院院刊,2008,23（6）:555-561.

5 Fu Bojie,Li Shenggong,Yu Xiubo et al.Chinese Ecosystem Research Network:Progress and perspectives.Ecological Complexity,2010,7:225-233.

6 于貴瑞,沈善敏,趙士洞.中國(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán),見(jiàn)：中國(guó)生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)20年：生態(tài)系統(tǒng)綜合研究(孫鴻烈主編).北京:科學(xué)出版社,2009.

7 孫鴻烈著.中國(guó)生態(tài)問(wèn)題及對(duì)策.北京:科學(xué)出版社,2011.

8 于貴瑞,李勝功等.中國(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán),見(jiàn)：中國(guó)生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)20年：生態(tài)系統(tǒng)綜合研究(孫鴻烈主編)，北京：科學(xué)出版社,2009.

9 國(guó)務(wù)院.在國(guó)家國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020年），2006.

10 牛棟,李正泉,于貴瑞.陸地生態(tài)系統(tǒng)與全球變化的聯(lián)網(wǎng)觀測(cè)研究進(jìn)展.地球科學(xué)進(jìn)展,2006,11:1199-1206.

11 羅桂環(huán).中國(guó)古代的自然保護(hù).北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版)，2003,2（3）：34-39.