山水林田湖草生態(tài)保護修復(fù)的理論支撐體系研究

吳 鋼 趙 萌 王辰星

1 中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心城市與區(qū)域生態(tài)國家重點實驗室, 北京 100085 2 中國科學(xué)院大學(xué), 北京 100049

隨著我國社會經(jīng)濟高速發(fā)展,人類活動對自然生態(tài)系統(tǒng)的不利影響日愈增加,導(dǎo)致了不同程度的生態(tài)環(huán)境損害,破壞了生態(tài)系統(tǒng)的自然格局,阻礙了生態(tài)系統(tǒng)過程,制約了生態(tài)系統(tǒng)功能的正常發(fā)揮,甚至致使自然生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力嚴重下降或喪失[1-3]。人類對安全、健康、持續(xù)、美麗的生態(tài)環(huán)境需求日愈增加,新時代如何做好生態(tài)保護與修復(fù)已成為全社會共同關(guān)注的問題[4]。山水林田湖草生態(tài)保護修復(fù)工程是新時代生態(tài)修復(fù)、生態(tài)建設(shè)與保護、環(huán)境與自然資源管理等工作的重要基礎(chǔ)性支撐工作之一,是國家生態(tài)安全建設(shè)與保護與區(qū)域可持續(xù)發(fā)展提供了堅實的基礎(chǔ)[5-6]。加快山水林田湖草生態(tài)保護修復(fù),實現(xiàn)格局優(yōu)化、系統(tǒng)穩(wěn)定、功能提升,關(guān)系到生態(tài)文明建設(shè)和美麗中國建設(shè)的進程,關(guān)系到國家生態(tài)安全和中華民族永續(xù)發(fā)展。

以習(xí)近平生態(tài)文明思想為指導(dǎo)提出的“山水林田湖草是生命共同體”是山水林田湖草生態(tài)保護修復(fù)工作的基礎(chǔ),明確了“對山水林田湖草進行統(tǒng)一保護、統(tǒng)一修復(fù)”工作思路,布局了國家生態(tài)保護修復(fù)的試點工程,為支撐國家安全體系、建設(shè)美麗中國、實現(xiàn)綠色高效發(fā)展奠定了生態(tài)環(huán)境資源基礎(chǔ)[7-8]。山水林田湖草生態(tài)保護修復(fù)主要針對當(dāng)前生態(tài)保護修復(fù)工程中存在的整體性不夠、系統(tǒng)性不足、連續(xù)性較差、持續(xù)性不強等問題,從山水林田湖草生命共同體角度出發(fā),統(tǒng)籌兼顧、整體施策、多措并舉,并結(jié)合人類生產(chǎn)與生活行為,有機融合區(qū)域內(nèi)山、水、林、田、湖、草等自然要素,實現(xiàn)區(qū)域復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展[9]。

本文以全國山水林田湖草生態(tài)保護修復(fù)工程的目標(biāo)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(chǔ),構(gòu)建了從生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)、流域生態(tài)學(xué)、復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)到可持續(xù)發(fā)展科學(xué)的理論支撐體系,詮釋了各層級理論對山水林田湖草生態(tài)保護修復(fù)工作的實踐指導(dǎo),系統(tǒng)分析了我國山水林田湖草生態(tài)保護修復(fù)試點的總體布局以及與國家重點生態(tài)功能區(qū)的關(guān)系,提出了山水林田湖草生態(tài)保護修復(fù)的技術(shù)體系[10]。

1 山水林田湖草生態(tài)保護修復(fù)的意義

1.1 山水林田湖草生態(tài)保護修復(fù)是構(gòu)建國家安全體系的基礎(chǔ)性措施

山水林田湖草生態(tài)保護修復(fù)是實現(xiàn)我國生態(tài)安全格局優(yōu)化、生態(tài)系統(tǒng)過程穩(wěn)定、生態(tài)系統(tǒng)功能提升的重要途徑,是國家生態(tài)文明建設(shè)和美麗中國建設(shè)的關(guān)鍵進程,關(guān)系到國家整體安全和持續(xù)發(fā)展[11]。山水林田湖草生態(tài)保護修復(fù)通過對流域受損生態(tài)系統(tǒng)進行整體、全面的保護修復(fù),實現(xiàn)了區(qū)域社會-經(jīng)濟-自然復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定、健康演變,為國家生態(tài)安全夯實了生態(tài)建設(shè)與綠色發(fā)展的基礎(chǔ)。山水林田湖草生態(tài)保護修復(fù)通過對自然資源的高效、優(yōu)化配置,實現(xiàn)了區(qū)域自然資源、國家戰(zhàn)略資源的精準調(diào)控,為國家資源安全整體態(tài)勢把控與卡脖子資源監(jiān)管提供了系統(tǒng)化的解決方案。山水林田湖草生態(tài)保護修復(fù)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(gòu)建了國土安全等非傳統(tǒng)安全建設(shè)的基礎(chǔ)[12]

1.2 山水林田湖草生態(tài)保護修復(fù)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(shè)的出發(fā)點與落腳點。國民安全主要體現(xiàn)在國民的生存安全、健康安全和發(fā)展安全。山水林田湖草生態(tài)保護修復(fù)的主要工作內(nèi)容是針對關(guān)系國家安全與居民健康的生態(tài)系統(tǒng)、環(huán)境質(zhì)量、資源破壞、服務(wù)降低或喪失等方面的不利狀況,開展生態(tài)修復(fù),實現(xiàn)生態(tài)功能提升,資源保護與科學(xué)利用等,山水林田湖草生態(tài)保護修復(fù)是國民安全建設(shè)的重要內(nèi)容[13-15]。

2 我國山水林田湖草生態(tài)保護修復(fù)試點工程總體布局

受高強度的國土開發(fā)建設(shè)、礦產(chǎn)資源開發(fā)利用等因素影響,我國一些生態(tài)系統(tǒng)破損退化嚴重,部分關(guān)系生態(tài)安全格局的核心地區(qū)在不同程度上遭到人類生產(chǎn)生活活動的影響,生態(tài)系統(tǒng)格局受損、過程受阻、功能下降,喪失了為人類生存和發(fā)展提供服務(wù)的能力。傳統(tǒng)的生態(tài)保護修復(fù)工作由于缺乏系統(tǒng)性、整體性考慮,生態(tài)整治修復(fù)效果不盡理想,山水林田湖草生命共同體理論指導(dǎo)下的生態(tài)保護修復(fù)成為了生態(tài)建設(shè)的重中之重[16-17]。

山水林田湖草生態(tài)保護修復(fù)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(qū)、京津冀水源涵養(yǎng)區(qū)、內(nèi)蒙古高原、河西走廊、塔里木河流域、滇桂黔喀斯特地區(qū)等國家重點生態(tài)功能區(qū)內(nèi),是國家生態(tài)安全的保障區(qū)域(如圖1)。山水林田湖草生態(tài)保護修復(fù)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(shè)、京津風(fēng)沙源治理、退耕還林還草、濕地保護恢復(fù)等國家重大生態(tài)工程,以及區(qū)域水土流失、荒漠化、石漠化綜合治理工程(見表1)體現(xiàn)了人類生存發(fā)展與山水林田湖草生命共同體的和諧發(fā)展[18-19]。

表1 山水林田湖草生態(tài)保護修復(fù)工程試點概況

圖1 山水林田湖草生態(tài)保護修復(fù)試點與國家重點生態(tài)功能區(qū)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(chǔ)理論是以生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)為支撐,基于流域生態(tài)學(xué)、恢復(fù)生態(tài)學(xué)和景觀生態(tài)學(xué)的理論共同詮釋山水林田湖草生命共同體的時空區(qū)域尺度及流域內(nèi)部各生態(tài)系統(tǒng)之間的耦合機制,通過復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)理論構(gòu)建山水林田湖草生命共同體的社會、經(jīng)濟、自然生態(tài)系統(tǒng)的“架構(gòu)”體系,明確流域可持續(xù)發(fā)展是山水林田湖草生命共同體的最終發(fā)展目標(biāo)。

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(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)

山水林田湖草生命共同體的最基礎(chǔ)支撐理論是生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)[20]?！吧鷳B(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)決定生態(tài)系統(tǒng)過程,而生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與生態(tài)過程產(chǎn)生生態(tài)系統(tǒng)功能,生態(tài)系統(tǒng)功能滿足人類生存與發(fā)展的需求的過程又稱之為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)”的級聯(lián)模型是山水林田湖草生命共同體理論的主線,圍繞區(qū)域內(nèi)的土壤、植被、岸邊帶、水體等生態(tài)系統(tǒng),種群生態(tài)學(xué)與群落生態(tài)學(xué)中關(guān)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(nèi)涵,為山水林田湖草生命共同體內(nèi)部生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)、信息、能量流動的方向、強度提供分析框架。

3.2 流域生態(tài)學(xué)

流域生態(tài)學(xué)是綜合解決流域生態(tài)環(huán)境問題的生態(tài)學(xué)學(xué)科分支,流域生態(tài)學(xué)在山水林田湖草生命共同體理論中發(fā)揮的作用主要是詮釋生命共同體的時空區(qū)域尺度與流域內(nèi)部各生態(tài)系統(tǒng)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(qū)域生態(tài)環(huán)境問題的時空尺度,識別生命共同體存在的生態(tài)環(huán)境問題時空范圍與程度,為生態(tài)保護修復(fù)策略提供準確數(shù)據(jù)基礎(chǔ)[21]。山水林田湖草生命共同體要詮釋內(nèi)部不同生態(tài)系統(tǒng)類型如森林、草地、城市、農(nóng)村、河流、湖泊、海洋等生態(tài)系統(tǒng)之間的相互作用機制[22],在設(shè)計共同體生態(tài)保護修復(fù)策略與區(qū)域綠色發(fā)展的體系中充分適應(yīng)、利用這些作用機制。

3.3 復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)

復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的核心觀點是構(gòu)建社會、經(jīng)濟、自然生態(tài)系統(tǒng)的“架構(gòu)”體系[23],即“以人類行為為主導(dǎo)、以生態(tài)環(huán)境為依托、以景感生態(tài)為指導(dǎo)、以資源流動為命脈、以管理體系為經(jīng)絡(luò)”理論框架。復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)是山水林田湖生命共同體理論的核心支撐,依托復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)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(tài)保護修復(fù)對策與應(yīng)用技術(shù)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(xiàn)人類生存發(fā)展的需求與山水林田湖草生態(tài)保護修復(fù)的目的和諧統(tǒng)一。

3.4 可持續(xù)發(fā)展科學(xué)

可持續(xù)發(fā)展是山水林田湖草生命共同體的最終發(fā)展目標(biāo),可持續(xù)發(fā)展科學(xué)是山水林田湖草生命共同體支撐理論的指導(dǎo)學(xué)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(tǒng)的完整性與可持續(xù)性：一是生態(tài)系統(tǒng)組成要素的完整性,即生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的穩(wěn)定,二是生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性,即生態(tài)系統(tǒng)在抵抗人類脅迫時具有繼續(xù)進化和可持續(xù)發(fā)展的能力[25-26]。通過有機融合各個子系統(tǒng)之間,保證生命共同體穩(wěn)定、健康運轉(zhuǎn)。在工程層面,山水林田湖草生態(tài)保護修復(fù)工程以提升生態(tài)系統(tǒng)功能為目標(biāo),以完整性與可持續(xù)性的原則,生態(tài)修復(fù)保護工程規(guī)劃與建設(shè)實現(xiàn)由“各炒一盤菜”到“公辦一桌席”的轉(zhuǎn)變[24, 27]。

4 山水林田湖草生態(tài)保護修復(fù)應(yīng)用技術(shù)體系

山水林田湖草生態(tài)保護修復(fù)應(yīng)用技術(shù)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(tài)保護修復(fù)試點工程之間的橋梁[28],是有機融合不同自然生態(tài)環(huán)境要素治理與修復(fù)工程的核心步驟。山水林田湖草生態(tài)保護修復(fù)應(yīng)用技術(shù)體系由生態(tài)保護、修復(fù)與恢復(fù)技術(shù)、生態(tài)建設(shè)技術(shù)、生態(tài)功能提升技術(shù)、生態(tài)服務(wù)優(yōu)化技術(shù)與監(jiān)督管理技術(shù)組成.

生態(tài)保護、修復(fù)與恢復(fù)技術(shù)體系是針對區(qū)域或流域生態(tài)環(huán)境受損的現(xiàn)狀與演變趨勢,基于理論支撐體系,以實現(xiàn)自然生態(tài)系統(tǒng)正向演替為目標(biāo)的工程設(shè)計[29-30]。生態(tài)建設(shè)技術(shù)是受損生態(tài)系統(tǒng)保護、修復(fù)與恢復(fù)的基礎(chǔ)上,將人類活動納入生態(tài)系統(tǒng)的演替過程中,實現(xiàn)人類對自然生態(tài)系統(tǒng)的有利影響。生態(tài)功能提升技術(shù)的內(nèi)涵是通過調(diào)控生態(tài)系統(tǒng)格局與過程,在生態(tài)系統(tǒng)自身健康、持續(xù)演替的基礎(chǔ)上,實現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)功能的持續(xù)、穩(wěn)定輸出的技術(shù)[31]。生態(tài)服務(wù)優(yōu)化技術(shù)體系是通過耦合分析人類生存與發(fā)展、生態(tài)環(huán)境資源需求和區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)功能供給,實現(xiàn)人類與自然的協(xié)調(diào)發(fā)展[32]。監(jiān)督管理技術(shù)是為山水田湖草生態(tài)保護修復(fù)提供智慧中樞(知識服務(wù)體系)、物聯(lián)感知(生態(tài)環(huán)境物聯(lián)網(wǎng))與金融產(chǎn)品、監(jiān)督管理平臺等。

5 展望

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

第一、科學(xué)客觀地引領(lǐng)新發(fā)展。山水林田湖草生態(tài)保護修復(fù)工作應(yīng)在遵循生態(tài)系統(tǒng)演替客觀規(guī)律的前提下,充分發(fā)揮我國管理制度的優(yōu)越性與利益相關(guān)者的積極性,科學(xué)、客觀地推進生態(tài)修復(fù)保護與區(qū)域綠色發(fā)展。

第二、因地制宜地開創(chuàng)新模式。山水林田湖草生態(tài)保護修復(fù)應(yīng)遵循“一體一策”的基本原則,針對區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護與資源利用中存在的具體問題與社會經(jīng)濟發(fā)展的需求,設(shè)計有針對性的生態(tài)保護修復(fù)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(yīng)當(dāng)在國家生態(tài)安全的建設(shè)中發(fā)揮落腳點與突破點的關(guān)鍵作用,推動區(qū)域乃至國家安全體系的建設(shè)進程,構(gòu)建完善的系統(tǒng)的國家安全體系。