生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)理論與山水林田湖草生態(tài)保護(hù)修復(fù)的應(yīng)用

王 軍,鐘莉娜

1 自然資源部國(guó)土整治中心自然資源部土地整治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100035 2 天津財(cái)經(jīng)大學(xué)商學(xué)院,天津 300222

隨著人口增加和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展,人類對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)的控制力不斷提高,強(qiáng)烈干預(yù)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能、過(guò)度消費(fèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)[1],人類對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的負(fù)面影響逐漸擴(kuò)大,全球出現(xiàn)了嚴(yán)重的生態(tài)破壞與環(huán)境污染問(wèn)題[2]。生態(tài)系統(tǒng)退化使人類從生態(tài)系統(tǒng)中得到的收益減少,即生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)降低,不僅危及了當(dāng)代人類社會(huì)的福祉,也對(duì)后代從生態(tài)系統(tǒng)中獲得的收益產(chǎn)生了影響[3]。生態(tài)系統(tǒng)的不斷惡化引起了國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者和政府部門的廣泛關(guān)注,先后提出并實(shí)施了一系列科學(xué)研究計(jì)劃,如聯(lián)合國(guó)千年生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估計(jì)劃(MA,Millennium Ecosystem Assessment)、生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)政府間科學(xué)—政策平臺(tái)(IPBES,Intergovernmental Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services)、未來(lái)地球計(jì)劃(Future Earth)等。2019年5月發(fā)布的《IPBES評(píng)估報(bào)告》指出迄今為止,人類活動(dòng)已使超過(guò)75%的陸地環(huán)境發(fā)生嚴(yán)重改變,人類和所有其他物種賴以生存的生態(tài)系統(tǒng)健康狀況正在以前所未有的速度惡化。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)已成為國(guó)際生態(tài)學(xué)和相關(guān)學(xué)科研究的熱點(diǎn)與前沿問(wèn)題[4- 5]。

資源約束趨緊、環(huán)境污染嚴(yán)重、生態(tài)系統(tǒng)退化是制約我國(guó)當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的主要問(wèn)題。為扭轉(zhuǎn)生態(tài)環(huán)境惡化的趨勢(shì),滿足人民群眾對(duì)良好生態(tài)環(huán)境的需求,黨的十八大做出“大力推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)”的戰(zhàn)略決策,第十三屆全國(guó)人民代表大會(huì)將“生態(tài)文明建設(shè)”寫入憲法,把生態(tài)文明建設(shè)納入中國(guó)國(guó)家發(fā)展總體布局。近年來(lái),生態(tài)文明建設(shè)成效明顯,但由于對(duì)生態(tài)系統(tǒng)各要素之間的流動(dòng)性、區(qū)域內(nèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的協(xié)調(diào)性、生態(tài)系統(tǒng)的整體性認(rèn)識(shí)不到位等原因,生態(tài)文明建設(shè)推進(jìn)過(guò)程中存在規(guī)劃缺乏統(tǒng)一性、系統(tǒng)性和整體性,相關(guān)部門各自為戰(zhàn)等問(wèn)題[6]。為此,習(xí)近平總書(shū)記提出了山水林田湖草是一個(gè)生命共同體的理念和思想[7- 9],為如何系統(tǒng)推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)提供了根本指引。

山水林田湖草生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程項(xiàng)目?jī)?nèi)容繁雜、工程量巨大,涵蓋了礦山生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)治理、水環(huán)境綜合治理、農(nóng)田整治、退化污染土地修復(fù)治理、森林草原生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)治理、生物多樣性保護(hù)等多種類型[10]。強(qiáng)有力的理論基礎(chǔ)是山水林田湖草生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程順利實(shí)施的保障。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是連接人與自然之間的橋梁,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與人類福祉之間存在著密不可分的關(guān)系[11]。以整體和系統(tǒng)的方法來(lái)解決問(wèn)題是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)理論的核心觀點(diǎn)之一,這與“山水林田湖草是一個(gè)生命共同體”思想的主旨不謀而合,因此將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)理論應(yīng)用于山水林田湖草系統(tǒng)修復(fù),采用整體和系統(tǒng)的方法進(jìn)行生態(tài)修復(fù)是破解我國(guó)當(dāng)前生態(tài)環(huán)境難題的有效措施?；诖?本文探討了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)理論在山水林田湖草生態(tài)保護(hù)修復(fù)中的應(yīng)用,以“壓力-狀態(tài)-響應(yīng)”為主線建立了不同時(shí)空尺度上山水林田湖草與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的關(guān)系認(rèn)知框架,分析了山水林田湖草系統(tǒng)修復(fù)工程中生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究的關(guān)鍵問(wèn)題,提出了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)理論在山水林田湖草修復(fù)中的現(xiàn)實(shí)意義,以期有效推動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)理論在山水林田湖草生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程中從科學(xué)到實(shí)踐的深入。

1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與山水林田湖草系統(tǒng)修復(fù)的關(guān)系

1.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)理論

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是生態(tài)系統(tǒng)提供的產(chǎn)品和服務(wù)的總稱,是人類直接或間接從生態(tài)系統(tǒng)中得到的惠益,是連接生態(tài)系統(tǒng)功能與人類福祉的重要紐帶,包括供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)、文化服務(wù)和支持服務(wù)4種類型[12]。供給服務(wù)是指人類從生態(tài)系統(tǒng)中獲得的各種產(chǎn)品,比如食物、纖維、水和各種生物資源等；調(diào)節(jié)服務(wù)是指人類從生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程的調(diào)節(jié)作用中獲得的惠益,例如氣候調(diào)節(jié)、空氣凈化及侵蝕控制等；文化服務(wù)是指通過(guò)豐富精神生活、發(fā)展認(rèn)知、大腦思考、美學(xué)欣賞和休閑娛樂(lè)等方式,而使人類從生態(tài)系統(tǒng)中獲得的非物質(zhì)收益；支持服務(wù)是指生產(chǎn)其他生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)所不能或缺的服務(wù),如初級(jí)生產(chǎn)、養(yǎng)分循環(huán)和形成土壤等[13-14]。

(1) 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值及其權(quán)衡與協(xié)同

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值一般情況下采用貨幣單位來(lái)衡量。歐陽(yáng)志云等將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值劃分為4類：直接利用價(jià)值主要指生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品所產(chǎn)生的價(jià)值；間接利用價(jià)值主要指無(wú)法商品化的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的價(jià)值；選擇價(jià)值是指人們?yōu)榱藢?lái)能直接利用和間接利用某種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的支付意愿；存在價(jià)值是指人們?yōu)榇_保生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)繼續(xù)存在的支付意愿,是生態(tài)系統(tǒng)本身具有的價(jià)值[15]?？梢圆捎檬袌?chǎng)價(jià)值法、替代市場(chǎng)價(jià)值法、假象市場(chǎng)價(jià)值法等方法對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行評(píng)估。

當(dāng)人們消費(fèi)某一種或某幾種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)時(shí),就會(huì)有意或無(wú)意地對(duì)其他生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的提供產(chǎn)生影響,隨即產(chǎn)生生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的權(quán)衡與協(xié)同問(wèn)題[16]。當(dāng)某一種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的增加引起了另外一種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的減少時(shí),則產(chǎn)生了權(quán)衡；當(dāng)某一種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)由于另一種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的增加而增加時(shí),則產(chǎn)生了協(xié)同[14,17]。通常供給服務(wù)的增加會(huì)導(dǎo)致調(diào)節(jié)服務(wù)、文化服務(wù)及生物多樣性的降低,例如在山地農(nóng)業(yè)區(qū),糧食產(chǎn)量的提高往往伴隨著生物多樣性的降低和水土流失風(fēng)險(xiǎn)的增加。在自然資源短缺日益突出的背景下,不能僅僅追求一種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的收益,必須同時(shí)考慮多種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù),才能實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值的最大化。研究生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的權(quán)衡與協(xié)同問(wèn)題是進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)管理的前提[18]。

(2)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)集成

不同的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間存在著十分復(fù)雜的權(quán)衡與協(xié)同關(guān)系,單獨(dú)研究一種或幾種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的權(quán)衡與協(xié)同關(guān)系無(wú)法系統(tǒng)的揭示多種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的關(guān)聯(lián)特征[19-20]。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)集成研究是通過(guò)權(quán)衡不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的關(guān)系,采用科學(xué)的方法集成多項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù),從而實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的整體優(yōu)化[16]。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)集成研究的重點(diǎn)是探索不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的關(guān)系并進(jìn)行優(yōu)化,其結(jié)果可以為生態(tài)系統(tǒng)管理決策提供科學(xué)依據(jù)。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)集成研究的一般思路為：①分析不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的相互作用及其時(shí)空變異特征,探討不同情境下的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)集成方法；②構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的集成模型,實(shí)現(xiàn)區(qū)域多種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的集成；③分析區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的動(dòng)態(tài)演變及其空間分異規(guī)律；④發(fā)展區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的空間表征方法,進(jìn)行區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的管理[21]。

(3)生態(tài)系統(tǒng)管理

生態(tài)系統(tǒng)管理是在對(duì)生態(tài)系統(tǒng)組成、結(jié)構(gòu)和功能過(guò)程充分理解的基礎(chǔ)上,以恢復(fù)或維持生態(tài)系統(tǒng)整體性和可持續(xù)性為目標(biāo),利用生態(tài)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、社會(huì)學(xué)和管理學(xué)原理,制定的一系列適應(yīng)性的管理措施以及與此有關(guān)的政策、制度、教育、規(guī)章和公眾行為的總稱[22]。生態(tài)系統(tǒng)管理的實(shí)質(zhì)是協(xié)調(diào)人與自然的矛盾,使人類活動(dòng)遵從自然發(fā)展的規(guī)律,促進(jìn)人類社會(huì)與自然的和諧、可持續(xù)發(fā)展[23]。生態(tài)系統(tǒng)管理策略制定的關(guān)鍵是如何協(xié)調(diào)不同尺度上多種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的權(quán)衡與協(xié)同關(guān)系和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)集成。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是生態(tài)系統(tǒng)管理的核心[24]。開(kāi)展生態(tài)系統(tǒng)管理需要緊密結(jié)合經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)、社會(huì)子系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng),著眼于系統(tǒng)整體的互利互動(dòng)和協(xié)調(diào)一致,采用法律、教育、經(jīng)濟(jì)和行政手段扭轉(zhuǎn)生態(tài)環(huán)境惡化的趨勢(shì),保護(hù)和合理利用資源。

(4)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的尺度效應(yīng)

生態(tài)學(xué)中的“尺度”既包括空間尺度(生態(tài)系統(tǒng)面積的大小),又包括時(shí)間尺度(生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)的時(shí)間間隔)。尺度效應(yīng)分析主要是評(píng)價(jià)和理解尺度變化對(duì)研究結(jié)果的影響[25],如隨著尺度增加而造成景觀格局的簡(jiǎn)單化、景觀多樣性的降低、優(yōu)勢(shì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的轉(zhuǎn)移等。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)具有較強(qiáng)的尺度依賴性,某一尺度上得到的概括性結(jié)論必須經(jīng)過(guò)尺度轉(zhuǎn)換研究才能推廣到另外一種尺度上應(yīng)用,任何離開(kāi)尺度的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究都是沒(méi)有意義的。在進(jìn)行尺度轉(zhuǎn)換時(shí),必須要先分析地理現(xiàn)象與過(guò)程的尺度特征與變化規(guī)律,抓住不同尺度上生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)變化的主要影響因子,分析其尺度變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響[21]。

1.2 山水林田湖草系統(tǒng)修復(fù)與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的關(guān)系認(rèn)知

山水林田湖草系統(tǒng)修復(fù)工程是人類有目的改變土地利用和覆被變化的過(guò)程,通過(guò)改變景觀數(shù)量和景觀格局,影響生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能,生態(tài)系統(tǒng)所提供的支持服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)、供給服務(wù)和文化服務(wù)及其權(quán)衡與協(xié)同關(guān)系也隨之改變,最終影響人類福祉和人類生存環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。在山水林田湖草系統(tǒng)修復(fù)工程對(duì)人類福祉和可持續(xù)發(fā)展影響評(píng)估的基礎(chǔ)上,從經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)、社會(huì)子系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)3個(gè)方面提出合理的生態(tài)系統(tǒng)管理有效策略,通過(guò)山水林田湖草系統(tǒng)修復(fù)工程具體落實(shí),使生態(tài)系統(tǒng)能夠提供更多的優(yōu)質(zhì)生態(tài)產(chǎn)品。以生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)為橋梁實(shí)現(xiàn)山水林田湖草與人類福祉和可持續(xù)發(fā)展之間的良性互動(dòng)。以“壓力-狀態(tài)-響應(yīng)”為主線構(gòu)建了不同時(shí)空尺度上山水林田湖草生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的關(guān)系認(rèn)知框架(圖1)。

圖1 山水林田湖草生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的關(guān)系認(rèn)知框架Fig.1 Cognitive framework of the relationship between ecological protection and restoration project of mountain-river-forest-field-lake-grassland and ecosystem services

2 “山水林田湖草生命共同體”對(duì)生態(tài)保護(hù)修復(fù)的內(nèi)在要求

2.1 優(yōu)化景觀格局

景觀格局是大小和形狀各異的景觀要素在空間上的排列和組合,包括景觀組成單元的類型、數(shù)目及空間分布與配置。景觀格局優(yōu)化是構(gòu)建生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的有效途徑,能顯著提升區(qū)域的生態(tài)安全[26]。流域、區(qū)域等大尺度上的景觀格局優(yōu)化要關(guān)注生態(tài)系統(tǒng)的完整性和系統(tǒng)性。以往生態(tài)文明建設(shè)推進(jìn)過(guò)程中對(duì)生態(tài)環(huán)境問(wèn)題的治理往往存在“頭疼醫(yī)頭,腳疼醫(yī)腳”的現(xiàn)象,對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的完整性和系統(tǒng)性認(rèn)識(shí)不到位?！吧剿痔锖菔巧餐w”強(qiáng)調(diào)了區(qū)域復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)中林地、草地、河流、湖泊、農(nóng)田、濕地等景觀要素之間相互依存、相互制約的關(guān)系,反映了山水林田湖草生態(tài)系統(tǒng)的整體性和系統(tǒng)性[6],也就是要求生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程設(shè)計(jì)和實(shí)施的時(shí)候要先了解各景觀要素在區(qū)域復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)中的作用、改變景觀格局會(huì)對(duì)區(qū)域復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生怎樣的影響,進(jìn)而按照生態(tài)學(xué)的基本原理,通過(guò)調(diào)整景觀要素和景觀格局,實(shí)現(xiàn)區(qū)域景觀格局的優(yōu)化。

另外,在山水林田湖草生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)中要整合景觀的“斑塊-廊道-基質(zhì)”,加強(qiáng)景觀綜合管理方法的應(yīng)用。通過(guò)生態(tài)廊道等方式溝通空間上分布較為孤立和分散的生態(tài)單元,充分發(fā)揮景觀的自然和人文美學(xué)功能,形成具有獨(dú)特景觀特征的“綠色生態(tài)帶”。

2.2 構(gòu)建仿自然生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)成要素在空間上和時(shí)間上相對(duì)有序且穩(wěn)定的狀態(tài)[27]。人類通過(guò)改變生態(tài)系統(tǒng)組成要素和格局的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的調(diào)控[28]。傳統(tǒng)的生態(tài)修復(fù)工程多采用混凝土、水泥、鋼筋等材料,往往會(huì)造成生物多樣性降低、景觀異質(zhì)性降低、生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞等后果。隨著人們回歸自然、融入自然意識(shí)的增強(qiáng),仿自然生態(tài)設(shè)計(jì)的理念在生態(tài)修復(fù)工程中的應(yīng)用逐漸廣泛。仿自然生態(tài)設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)人與自然協(xié)調(diào)的可持續(xù)發(fā)展理念,以接近自然、模擬自然為手段構(gòu)建結(jié)構(gòu)合理、功能完善的自然生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。例如,在進(jìn)行排洪水道設(shè)計(jì)時(shí),要在保證排洪水道行洪與蓄水兩方面要求的同時(shí),在條件允許的情況下,恢復(fù)水道的凸岸、凹岸、淺灘等自然分布,并選擇當(dāng)?shù)剜l(xiāng)土的植物和石材、采用自然材料護(hù)坡,營(yíng)造貼近自然的、適合動(dòng)植物生長(zhǎng)的生境,維護(hù)生態(tài)平衡和生物多樣性[29]。

2.3 改善和提升生態(tài)系統(tǒng)功能

生態(tài)系統(tǒng)功能是生態(tài)系統(tǒng)體現(xiàn)的各種功效或作用,主要包括物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)、信息傳遞以及生態(tài)系統(tǒng)本身的動(dòng)態(tài)演化等方面。“山水林田湖草是生命共同體”生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程的最終目的是扭轉(zhuǎn)生態(tài)環(huán)境惡化的趨勢(shì),獲得區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的最優(yōu)化,使生態(tài)系統(tǒng)能夠提供更多的優(yōu)質(zhì)生態(tài)產(chǎn)品以滿足人民日益增長(zhǎng)的生態(tài)環(huán)境需求,改善和提升區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)功能是其實(shí)現(xiàn)途徑。

2.4 提高優(yōu)質(zhì)生態(tài)產(chǎn)品供給能力

我國(guó)人民消費(fèi)正在升級(jí),期待天更藍(lán)、地更綠、水更清,提供更多優(yōu)質(zhì)生態(tài)產(chǎn)品已成為社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)的重要任務(wù)。提供優(yōu)質(zhì)生態(tài)產(chǎn)品的前提是有一個(gè)穩(wěn)定、健康的生態(tài)系統(tǒng)?！吧剿痔锖菔巧餐w”生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程通過(guò)調(diào)整和優(yōu)化景觀格局與生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、改善和提升生態(tài)系統(tǒng)功能,創(chuàng)建和維持生態(tài)系統(tǒng)的健康與穩(wěn)定,以提升優(yōu)質(zhì)生態(tài)產(chǎn)品的供給,不斷滿足人民日益增長(zhǎng)的美好生活需要。

3 山水林田湖草系統(tǒng)修復(fù)與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題

圍繞山水林田湖草與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的關(guān)系認(rèn)知框架,根據(jù)“山水林田湖草生命共同體”對(duì)生態(tài)保護(hù)修復(fù)的內(nèi)在要求,結(jié)合目前山水林田湖草系統(tǒng)修復(fù)研究現(xiàn)狀與存在問(wèn)題,從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的角度提出了山水林田湖草系統(tǒng)修復(fù)研究的幾個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。

3.1 山水林田湖草系統(tǒng)修復(fù)工程區(qū)主要生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的時(shí)空演變規(guī)律與驅(qū)動(dòng)機(jī)制

分析山水林田湖草系統(tǒng)修復(fù)工程區(qū)的自然資源情況和社會(huì)經(jīng)濟(jì)情況,針對(duì)面臨的主要生態(tài)環(huán)境問(wèn)題選擇其主要生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)進(jìn)行分析。結(jié)合長(zhǎng)期野外監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)等,應(yīng)用InVEST、ARIES、SolVES等模型對(duì)工程區(qū)的主要生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)進(jìn)行價(jià)值量評(píng)估,分析其近年來(lái)主要生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的時(shí)空演變規(guī)律,模型模擬和系統(tǒng)分析氣候變化、城鎮(zhèn)化、土地利用變化等自然和社會(huì)因素對(duì)主要生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響,確定主要生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)變化的自然和社會(huì)驅(qū)動(dòng)機(jī)制。目前大部分的山水林田湖草系統(tǒng)修復(fù)工程實(shí)施方案多是在分析區(qū)域生態(tài)環(huán)境問(wèn)題的基礎(chǔ)上提出相應(yīng)的生態(tài)修復(fù)措施,取得了一定的成效,但對(duì)生態(tài)環(huán)境問(wèn)題的產(chǎn)生機(jī)制仍不清楚,忽視了生態(tài)因子之間的相互作用及生態(tài)環(huán)境的整體性,難以取得效益的最優(yōu)化。

3.2 山水林田湖草系統(tǒng)修復(fù)工程區(qū)多種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的權(quán)衡與協(xié)同關(guān)系

進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的權(quán)衡與協(xié)同研究首先要對(duì)各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)進(jìn)行空間制圖,判定不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)在空間上的權(quán)衡與協(xié)同關(guān)系,對(duì)工程區(qū)尺度上的多種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡與協(xié)同的空間分布進(jìn)行量化描述。同時(shí)結(jié)合均方根偏差等統(tǒng)計(jì)分析方法對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的權(quán)衡關(guān)系進(jìn)行量化,分析影響生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡與協(xié)同關(guān)系的原因。例如,鐘莉娜[5]定量評(píng)估了建溪流域農(nóng)用地整理對(duì)區(qū)域糧食生產(chǎn)、土壤保持和碳存儲(chǔ)3種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間權(quán)衡與協(xié)同關(guān)系的影響并揭示了其主要影響因素,在此基礎(chǔ)上提出了基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的農(nóng)用地整理工程優(yōu)化調(diào)控措施。

3.3 山水林田湖草系統(tǒng)修復(fù)工程區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)集成與生態(tài)系統(tǒng)管理策略

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)集成的前提是要對(duì)工程區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、過(guò)程和服務(wù)及多種服務(wù)之間的權(quán)衡與協(xié)同關(guān)系有一個(gè)充分的了解,再在此基礎(chǔ)上進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)的集成與優(yōu)化。采用應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法、地理信息系統(tǒng)等方法,建立地理-生態(tài)過(guò)程模型、區(qū)域綜合模型等,通過(guò)模型模擬獲得山水林田湖草等不同土地利用方式的最優(yōu)面積比例、主要生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的承載邊界和影響因素的最佳模擬值。結(jié)合影響因素的最佳模擬值、不同土地利用方式的最優(yōu)面積比例、主要生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的承載邊界和工程區(qū)的實(shí)際情況,從經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)、社會(huì)子系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)3個(gè)方面提出合理的生態(tài)系統(tǒng)管理策略。在自然資本項(xiàng)目新開(kāi)發(fā)的資源投資優(yōu)化體系(The Resource Investment Optimization System, RIOS)的基礎(chǔ)上,結(jié)合生態(tài)、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù),確定生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)的最佳位置與范圍,在保證合理生態(tài)投資回報(bào)率的前提下提出山水林田湖草系統(tǒng)修復(fù)工程實(shí)施方案。

3.4 山水林田湖草系統(tǒng)修復(fù)工程調(diào)控及其尺度效應(yīng)

根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)管理策略制定山水林田湖草生態(tài)修復(fù)工程措施,通常包括水環(huán)境治理工程、土壤整治修復(fù)工程、大氣污染防治工程、礦山環(huán)境治理工程和生態(tài)搬遷工程等等。在制定山水林田湖草生態(tài)修復(fù)工程措施時(shí)要考慮生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)及其權(quán)衡關(guān)系的尺度效應(yīng),選擇合適的尺度實(shí)施相應(yīng)的生態(tài)修復(fù)工程措施,或是首先對(duì)生態(tài)修復(fù)工程區(qū)進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性評(píng)估和生態(tài)系統(tǒng)敏感性評(píng)估,識(shí)別影響區(qū)域安全、需要優(yōu)先保護(hù)和修復(fù)的重點(diǎn)區(qū)域,然后對(duì)生態(tài)修復(fù)工程區(qū)進(jìn)行細(xì)致分區(qū),根據(jù)不同區(qū)的主要環(huán)境問(wèn)題確定生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程的內(nèi)容。例如,拉薩河生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程,以“保障拉薩河源頭水質(zhì)、截污限養(yǎng)求發(fā)展、封山育林治周邊”為綱領(lǐng),以拉薩河流域資源環(huán)境承載力為底線,根據(jù)拉薩河流域由東北向西南貫穿拉薩市的流域特點(diǎn),結(jié)合拉薩河流域周邊生物多樣性分布、水土流失分布及礦山分布狀況,構(gòu)建了以“上游中下游及周邊”三片區(qū)為主體的修護(hù)工程分區(qū)方案,三區(qū)分別為：上游水源涵養(yǎng)區(qū)、中下游環(huán)境綜合整治區(qū)以及周邊生態(tài)保護(hù)與修復(fù)區(qū),重點(diǎn)推進(jìn)水環(huán)境保護(hù)與整治、生物多樣性保護(hù)、水土流失治理、礦山治理與修復(fù)等一系列生態(tài)建設(shè)工程。

3.5 探索優(yōu)質(zhì)生態(tài)產(chǎn)品價(jià)值實(shí)現(xiàn)機(jī)制

提供更多的優(yōu)質(zhì)生態(tài)產(chǎn)品是山水林田湖草系統(tǒng)修復(fù)工程的主要目的。基于生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)、水文監(jiān)測(cè)和氣象監(jiān)測(cè)以及遙感影像、社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等資料核算生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)總值,從景觀格局、生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、生態(tài)系統(tǒng)功能、制度政策設(shè)計(jì)等方面探討優(yōu)質(zhì)生態(tài)產(chǎn)品價(jià)值實(shí)現(xiàn)機(jī)制。江西省依托貧困地區(qū)資源稟賦和發(fā)展條件,不斷發(fā)展生態(tài)產(chǎn)業(yè),促進(jìn)生態(tài)產(chǎn)品價(jià)值轉(zhuǎn)化,把綠水青山當(dāng)作“第四產(chǎn)業(yè)”來(lái)經(jīng)營(yíng),因地制宜開(kāi)發(fā)優(yōu)質(zhì)生態(tài)產(chǎn)品,充分挖掘貧困地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)、林下經(jīng)濟(jì)、旅游觀光、文化教育等多種產(chǎn)業(yè)功能,整合“紅、綠、古”資源,建設(shè)一批農(nóng)旅結(jié)合、林旅結(jié)合的山水田園綜合體,促進(jìn)了優(yōu)質(zhì)生態(tài)產(chǎn)品的價(jià)值實(shí)現(xiàn),使貧困地區(qū)人民步入“生態(tài)環(huán)境建設(shè)-擺脫貧困-生態(tài)系統(tǒng)功能提升-走向富?！钡牧夹匝h(huán)。

4 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)理論在山水林田湖草系統(tǒng)修復(fù)中應(yīng)用的現(xiàn)實(shí)意義

4.1 豐富了“山水林田湖草是生命共同體”的實(shí)踐路徑

“山水林田湖草是生命共同體”要求生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)工程的實(shí)施必須要基于區(qū)域特征和存在的生態(tài)問(wèn)題,因地制宜,著眼于整個(gè)生態(tài)系統(tǒng),充分考慮各生態(tài)要素之間相互聯(lián)系、相互制約、相互依存的特點(diǎn),整合多種方法、多方力量修復(fù)生態(tài)系統(tǒng)功能,也就是生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)工程要遵循系統(tǒng)性、整體性和區(qū)域性3個(gè)原則。生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)工程的實(shí)施有正確的原則指引,但在具體實(shí)施時(shí)理論支撐不夠。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)理論與“山水林田湖草是生命共同體”的系統(tǒng)性、整體性和區(qū)域性原則完全契合。基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)理論可以識(shí)別多尺度研究區(qū)面臨的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題,分析生態(tài)環(huán)境問(wèn)題產(chǎn)生的原因,對(duì)研究區(qū)進(jìn)行分區(qū)分尺度研究并提出具有針對(duì)性的“山水林田湖草是生命共同體”生態(tài)修復(fù)措施,豐富了“山水林田湖草是生命共同體”的實(shí)踐路徑,為“山水林田湖草是生命共同體”生態(tài)修復(fù)工程提供了強(qiáng)有力的理論支撐。

4.2 推動(dòng)了人類福祉的實(shí)現(xiàn)和人與自然的和諧共生

人類福祉是一種人們正在享受的、有價(jià)值的體驗(yàn)[12],包括維持高質(zhì)量生活所需要的物質(zhì)、健康良好的社會(huì)關(guān)系、安全、自由權(quán)和選擇權(quán)5個(gè)方面[30]。生態(tài)系統(tǒng)提供了幾乎所有的人類福祉要素。生態(tài)修復(fù)工程通過(guò)修復(fù)和保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)提高了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù),從而促進(jìn)了人類福祉的提升。例如,生態(tài)修復(fù)通過(guò)改善生態(tài)系統(tǒng)的水源涵養(yǎng)、生物多樣性和文化景觀等功能,提高了人類從生態(tài)系統(tǒng)中獲得清潔的水、多樣的基因和獨(dú)特的風(fēng)景等服務(wù),從而對(duì)人類福祉產(chǎn)生了積極的作用[11]?；谏鷳B(tài)系統(tǒng)服務(wù)理論分析區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護(hù)中面臨的主要問(wèn)題,并提出相應(yīng)的“山水林田湖草是生命共同體”生態(tài)修復(fù)措施對(duì)于政府相關(guān)部門提出科學(xué)合理的生態(tài)系統(tǒng)管理策略、實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)改善和人類福祉提升的共贏具有重要意義,是推動(dòng)人與自然和諧共生與可持續(xù)發(fā)展的重要?jiǎng)恿Α?/p>