楊庚，曹銀貴,2*，羅古拜，況欣宇，黃雨晗，王舒菲

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 土地科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京 100083； 2.自然資源部土地整治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100035)

1 生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力的內(nèi)涵

近年來(lái)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，城鎮(zhèn)化、工業(yè)化進(jìn)程明顯加快，溫室效應(yīng)愈發(fā)明顯，全球危機(jī)頻發(fā)，包括泥石流、地震、海嘯等自然危害，戰(zhàn)爭(zhēng)、恐怖襲擊、金融危機(jī)等社會(huì)事件，極端氣候帶來(lái)的洪澇災(zāi)害以及惡劣天氣的頻發(fā)[1-2]。人類社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步離不開穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，但這些危機(jī)事件都將影響甚至對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成破壞[3]。在此背景下，如何減少甚至消除危機(jī)事件對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的威脅成為一個(gè)亟待解決的問題。生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力也正是在這一復(fù)雜的自然-社會(huì)背景下，于20世紀(jì)70年代走進(jìn)了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的視野，恢復(fù)力理論為有效應(yīng)對(duì)危機(jī)事件對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的威脅提供了基本思路，并逐漸成為一個(gè)被國(guó)內(nèi)外學(xué)者重視的研究熱點(diǎn)。

生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力是指生態(tài)系統(tǒng)在受到外界干擾，偏離平衡狀態(tài)后所表現(xiàn)出的自我維持，自我調(diào)節(jié)及抵抗外界各種壓力和擾動(dòng)的能力，包括維持其重要特征，如生物組成、生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能[4-7]。國(guó)外對(duì)生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力的研究首先是對(duì)“彈性”概念所涉及范圍的擴(kuò)展。起初，彈性一詞首先被物理學(xué)家所引用，用來(lái)表述彈簧的特性，闡明物質(zhì)在抵御外來(lái)影響方面的穩(wěn)定性[8]。彈性觀點(diǎn)起源于20世紀(jì)60和70年代早期的生態(tài)學(xué)，主要致力于群體如捕食者和獵物的相互作用和它們對(duì)生態(tài)穩(wěn)定性理論響應(yīng)的研究[9]。隨后，美國(guó)生態(tài)學(xué)家Holling突破性的將恢復(fù)力的概念引入到生態(tài)系統(tǒng)研究中，用來(lái)表明生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性[10]。而后，部分學(xué)者將恢復(fù)力的概念更多地與穩(wěn)定性相結(jié)合，即系統(tǒng)遭受到外界破壞后恢復(fù)穩(wěn)定的能力。隨著研究范圍的擴(kuò)大與研究?jī)?nèi)容的不斷深入，生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力的概念也不斷得到充實(shí)與發(fā)展。Walker等[11]學(xué)者以彈性的基本概念為基礎(chǔ)提出了“彈性思考”，強(qiáng)調(diào)用恢復(fù)力相關(guān)理論來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的管理。Sasaki等[12]認(rèn)為，生態(tài)系統(tǒng)在一定時(shí)間內(nèi)保持原有結(jié)構(gòu)、特性不變的抗干擾能力就是生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力。Fischer等[13]提出“恢復(fù)力管理”和“保護(hù)優(yōu)化”2個(gè)思路來(lái)探索生態(tài)系統(tǒng)的適應(yīng)性管理方法。López等[14]提出功能與狀態(tài)的轉(zhuǎn)換模型(SFSTM)，定義了生態(tài)系統(tǒng)彈性限度與彈性力間的相關(guān)關(guān)系。高吉喜[4]認(rèn)為，生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力是生態(tài)承載力的其中一個(gè)方面，生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力就是其恢復(fù)力。王文婕等[15]認(rèn)為，生態(tài)系統(tǒng)在種種因素的影響下會(huì)偏離平衡狀態(tài)，但系統(tǒng)自身具有自我調(diào)節(jié)與自我恢復(fù)的能力使系統(tǒng)恢復(fù)到原始狀態(tài)，因此，將生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力定義為生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)、自我修復(fù)以及抵抗外界干擾的能力。王云霞等[16]認(rèn)為，生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力的概念可以概括為2個(gè)方面，其中包含恢復(fù)力強(qiáng)度與恢復(fù)力限度：恢復(fù)力強(qiáng)度指系統(tǒng)自身狀態(tài)影響恢復(fù)力大小，相當(dāng)于彈簧的彈性強(qiáng)度；由于地貌、植被氣候、土壤等自然條件的不同，生態(tài)系統(tǒng)具有不同的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，由此決定了自身恢復(fù)力大小；恢復(fù)力限度指的是恢復(fù)力波動(dòng)的范圍，相當(dāng)于彈簧可伸縮的程度，它反映了生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)與緩沖能力的大小，其受到地物覆蓋類型與植被多樣性的影響。

生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力相關(guān)理論的發(fā)展大致經(jīng)過了3個(gè)階段，即工程恢復(fù)力、生態(tài)恢復(fù)力和社會(huì)-生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力[17-18]。3個(gè)階段生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力的概念、特點(diǎn)與主要區(qū)別如表1所示。目前生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力在生態(tài)學(xué)、心理學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、社會(huì)學(xué)、人類學(xué)等眾多學(xué)科中都得到了廣泛應(yīng)用[19-20]。在不同的領(lǐng)域中，比如災(zāi)害領(lǐng)域、社會(huì)-生態(tài)領(lǐng)域、經(jīng)濟(jì)和組織行為領(lǐng)域等都涉及了恢復(fù)力的相關(guān)理論[21]。

表1 生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力發(fā)展的三個(gè)階段

2 生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力的影響因素

自20世紀(jì)末開始，很多學(xué)者對(duì)生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力的影響因素開展了大量研究，并以眾多區(qū)域?yàn)槔?，開展了實(shí)證研究，但目前對(duì)生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力影響因素的理解仍然具有一定的局限性，缺少一致的觀點(diǎn)[22]。從已有研究來(lái)看，生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力主要受到氣候、植被、生物多樣性、人類活動(dòng)這些方面的影響。

2.1 氣候

全球氣候變化已經(jīng)成為不可避免的趨勢(shì)，并對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生一定的影響，其中溫度控制著生態(tài)系統(tǒng)中許多生物化學(xué)反應(yīng)速率，比如植物的光合作用以及呼吸速率，并調(diào)節(jié)生態(tài)系統(tǒng)能量、水分和養(yǎng)分的流動(dòng)[23]。氣候影響植物的生長(zhǎng)節(jié)律，進(jìn)而引起植物與環(huán)境關(guān)系的改變及生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)(如碳循環(huán))的改變，氣候變暖導(dǎo)致大氣CO2濃度升高，直接影響植物的生理活動(dòng)和生化反應(yīng)，使植物的生理生態(tài)、形態(tài)結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分發(fā)生變化，從而決定了不同的植被類型[24]。另外，氣候變暖可以直接影響光合作用來(lái)改變陸地生態(tài)系統(tǒng)的凈初級(jí)生產(chǎn)力(NPP)，也可以通過影響土壤的呼吸作用間接影響陸地生態(tài)系統(tǒng)的NPP[25]。氣候變化對(duì)植被等生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成要素的影響會(huì)引起生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變化，從而影響生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)能力[26]。

2.2 植被

植被對(duì)生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力的影響一般通過植被NPP表達(dá)。植被NPP與氣溫、降水等自然條件具有一定的相關(guān)性，生態(tài)系統(tǒng)的NPP隨降水量增加而上升，在一定范圍內(nèi)隨氣溫的升高逐漸降低[27]。NPP是地表碳循環(huán)的重要組成部分，它反映了植被群落最基本的生產(chǎn)能力[28]。NPP為整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)提供了物質(zhì)和能量的基礎(chǔ)，可以表征一個(gè)地區(qū)地形地貌、水分熱力狀況、植被的生產(chǎn)適宜性與生態(tài)系統(tǒng)的質(zhì)量，NPP客觀反映了生態(tài)系統(tǒng)各要素的健康程度，NPP值越大，生態(tài)系統(tǒng)各構(gòu)成要素越健康，則生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力越強(qiáng)[29]。

2.3 生物多樣性

生物多樣性是人類生存的基礎(chǔ)，為人類提供了必要的生活資源和生存環(huán)境，它也是地球生命支持系統(tǒng)的核心組成部分和生態(tài)服務(wù)功能的基礎(chǔ)，關(guān)系到生態(tài)安全和糧食安全[30]。豐富的物種多樣性能夠把生態(tài)系統(tǒng)的變化控制到最低，豐富的生態(tài)系統(tǒng)對(duì)環(huán)境變化有更強(qiáng)的抵抗力和彈性[31]。目前對(duì)生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)功能及其穩(wěn)定性的關(guān)系沒有達(dá)到共識(shí)，但多數(shù)研究顯示，生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性呈正相關(guān)，關(guān)鍵種的喪失會(huì)嚴(yán)重?fù)p害生態(tài)系統(tǒng)功能，對(duì)結(jié)構(gòu)多樣性的生態(tài)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，關(guān)鍵種能穩(wěn)定生態(tài)系統(tǒng)功能，并在一定程度上緩沖波動(dòng)帶來(lái)的壓力[32-33]。生態(tài)系統(tǒng)在面臨環(huán)境變化時(shí)，功能群的存在對(duì)生態(tài)系統(tǒng)保持自身的穩(wěn)定性具有重要作用，物種多樣性的減少對(duì)生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力有明顯的消極作用[34]。

2.4 人類活動(dòng)

人類的社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)難免會(huì)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生一定的影響。人類任何形式的土地利用活動(dòng)會(huì)使土地利用類型發(fā)生變化，各類土地面積的變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)會(huì)施加一定的影響，土地利用類型的改變是生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力發(fā)生變化的重要原因，土地利用格局決定了生態(tài)系統(tǒng)的類型、結(jié)構(gòu)和功能[35]。亂砍濫伐使土壤退化、生物多樣性減少、火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)增加，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境破壞[36]。采礦活動(dòng)以及地表的開挖引起的地表塌陷，會(huì)直接對(duì)植被造成破壞，微型地貌變化使土壤肥力降低，加劇水土流失與地下水鹽漬化，并對(duì)水資源造成破壞[37]。人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的各種人為干擾可能會(huì)改變生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與恢復(fù)能力。

3 不同生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力評(píng)價(jià)指標(biāo)

目前在生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力評(píng)價(jià)的實(shí)證研究中，對(duì)城市、森林、濕地、草地以及礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的研究較多，本文以這幾個(gè)生態(tài)系統(tǒng)為例，對(duì)針對(duì)不同生態(tài)系統(tǒng)開展恢復(fù)力評(píng)價(jià)時(shí)指標(biāo)的選取進(jìn)行總結(jié)。

3.1 城市生態(tài)系統(tǒng)

城市生態(tài)系統(tǒng)為復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜與多樣化，使城市生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)能力比其他生態(tài)系統(tǒng)要高。根據(jù)研究，地形地貌、氣候、土壤、水文、植被基本決定了生態(tài)系統(tǒng)的性質(zhì)，也就決定了生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力的大小[16]。因此，可以選取地形地貌、氣候、土壤、水文、植被這些指標(biāo)，構(gòu)建指標(biāo)體系開展城市生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力評(píng)價(jià)。由于城市生態(tài)系統(tǒng)土地利用類型眾多，各土地利用類型的面積不斷變化，不同地類的NPP具有差異性，為了突出不同土地利用方式下的生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力，可以將NPP作為彈性分值計(jì)算生態(tài)彈性度來(lái)表示一個(gè)地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力的大小[38]。這種方法適合應(yīng)用于大尺度的范圍，結(jié)合土地利用規(guī)劃與環(huán)境保護(hù)規(guī)劃，以各類用地的NPP均值作為彈性分值，評(píng)價(jià)結(jié)果能夠體現(xiàn)出不同地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力的特點(diǎn)；利用各地類的NPP均值計(jì)算出生態(tài)彈性度后，后續(xù)計(jì)算出一段時(shí)間內(nèi)的生態(tài)彈性動(dòng)態(tài)度，可以通過生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力變化的速率來(lái)描述生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力的動(dòng)態(tài)變化[29]。

3.2 森林生態(tài)系統(tǒng)

為實(shí)現(xiàn)森林資源的可持續(xù)發(fā)展，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力的研究至關(guān)重要。由于森林生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性，選擇單一指標(biāo)代替恢復(fù)力具有很大的片面性[39]，因此，可以從生境條件和生態(tài)存儲(chǔ)2方面遴選出相關(guān)指標(biāo)，生境條件是森林生長(zhǎng)地段中諸多環(huán)境因子的總稱，包括地形、土壤、氣候、水分條件和人為干擾。生態(tài)存儲(chǔ)是指生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)歷干擾之后幸存的原有狀態(tài)的有機(jī)體、彼此間及其與環(huán)境之間的動(dòng)態(tài)作用及干擾過后潛在的重組結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)部存儲(chǔ)、外部存儲(chǔ)與影響其可獲得性因素[40]。對(duì)于受冰雪凍災(zāi)干擾的森林生態(tài)系統(tǒng)，需綜合考慮災(zāi)前自組織能力、災(zāi)時(shí)抵抗能力、災(zāi)后自適應(yīng)能力，冰雪災(zāi)害會(huì)對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)的植被與生物造成直接影響，也會(huì)影響光照條件、土壤等生境條件?？梢酝ㄟ^遴選植被、氣候、土壤、地形、生態(tài)存儲(chǔ)和人類活動(dòng)方面關(guān)鍵指標(biāo)并結(jié)合遙感影像監(jiān)測(cè)技術(shù)，建立綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對(duì)受冰雪災(zāi)害的森林生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力進(jìn)行綜合定量評(píng)價(jià)[41-42]。對(duì)退化森林生態(tài)系統(tǒng)開展恢復(fù)力評(píng)價(jià)時(shí)，由于退化森林生態(tài)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上表現(xiàn)為種類組成和結(jié)構(gòu)發(fā)生改變；在功能上表現(xiàn)為生物生產(chǎn)力降低、土壤和微環(huán)境惡化、生物間相互關(guān)系改變及生態(tài)學(xué)過程發(fā)生紊亂等特點(diǎn)，因此，物種多樣性、植被結(jié)構(gòu)與生態(tài)學(xué)過程是退化森林生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力評(píng)價(jià)的主要指標(biāo)[43-44]。人類活動(dòng)、環(huán)境、氣候也是對(duì)退化森林生態(tài)系統(tǒng)開展恢復(fù)力評(píng)價(jià)時(shí)可以選取的指標(biāo)[45]。森林生態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)和功能依賴于許多關(guān)鍵變量，如何選擇指標(biāo)并確定它們的權(quán)重仍是一個(gè)有待解決的問題[46]。

3.3 濕地生態(tài)系統(tǒng)

濕地生態(tài)系統(tǒng)與其他生態(tài)系統(tǒng)相比最為脆弱，并具有過渡性和結(jié)構(gòu)功能獨(dú)特性、高生產(chǎn)力與生態(tài)多樣性等特點(diǎn)，不同的濕地生態(tài)系統(tǒng)具有不同的自然景觀與自然地理學(xué)特征，也就具有不同的干擾體系[47-48]。不同的濕地類型，對(duì)其開展恢復(fù)力評(píng)價(jià)所建立的指標(biāo)體系也不同。對(duì)于沼澤濕地，表達(dá)恢復(fù)力的指標(biāo)可以選取水文、植被、營(yíng)養(yǎng)物等；對(duì)于河流、河源濕地與湖泊，水質(zhì)這一指標(biāo)尤為重要；紅樹林濕地中，營(yíng)養(yǎng)物的穩(wěn)定輸入與循環(huán)是表征恢復(fù)力的主要指標(biāo)[49-50]。江香梅等[51]以鄱陽(yáng)湖為例，根據(jù)鄱陽(yáng)湖面積減少、生物多樣性降低、水質(zhì)與水量下降、土壤潛育化嚴(yán)重等現(xiàn)象，從生物多樣性、水質(zhì)、土壤等方面了提出了對(duì)鄱陽(yáng)湖濕地進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的對(duì)策與建議。胡文秋[52]對(duì)黃河三角洲濕地生態(tài)系統(tǒng)的退化狀況與影響因素進(jìn)行分析，獲取地形、水文、土壤、植被和社會(huì)5個(gè)黃河三角洲濕地生態(tài)系統(tǒng)的主要表現(xiàn)特征來(lái)構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并確定各指標(biāo)權(quán)重，利用評(píng)價(jià)指標(biāo)得分表與綜合加權(quán)公式估算黃河三角洲濕地生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力強(qiáng)弱，最后利用GIS的空間疊加分析方法，對(duì)黃河三角洲濕地恢復(fù)潛力進(jìn)行估算。

3.4 草原生態(tài)系統(tǒng)

在所有的生態(tài)系統(tǒng)里，草原生態(tài)系統(tǒng)健康對(duì)人類社會(huì)健康發(fā)展有直接影響，是維系整個(gè)人類社會(huì)持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)之一，但經(jīng)濟(jì)發(fā)展中人類掠奪式的開墾方式對(duì)草原生態(tài)系統(tǒng)造成了極大破壞[53-54]?；謴?fù)力是草原生態(tài)系統(tǒng)對(duì)脅迫的抗御能力或反彈能力，草原群落中原生群落優(yōu)勢(shì)種的數(shù)量越多，則群落的恢復(fù)力越強(qiáng)，反之退化群落優(yōu)勢(shì)種的數(shù)量越多，則群落的恢復(fù)力越弱[55-56]。草原生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力還不能用定量化的方法直接測(cè)定，一般只有在長(zhǎng)期定位測(cè)定研究和計(jì)算機(jī)模型輔助下才能進(jìn)行[57]，但草地覆蓋度、人均草地面積、抗災(zāi)度、超載率等測(cè)量指標(biāo)可用來(lái)表征草原生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)能力[58]。

3.5 礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)

礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)是以人為中心且具有整體性的生態(tài)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的產(chǎn)生、存在、發(fā)展和消亡都是按人的意愿進(jìn)行的，人類活動(dòng)引起的各種擾動(dòng)，使得礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)因子、生態(tài)系統(tǒng)的功能構(gòu)成、生態(tài)系統(tǒng)景觀結(jié)構(gòu)等發(fā)生變化，使整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)從穩(wěn)定狀態(tài)向不穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)變，而礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的進(jìn)化具有不可逆性，即原有生態(tài)系統(tǒng)一旦被破壞，很難恢復(fù)原有的狀態(tài)，因此對(duì)礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力的評(píng)價(jià)較為困難[59]。礦區(qū)植被作為礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的重要組成部分，其覆蓋狀況直接影響整個(gè)礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。由于礦區(qū)植被生態(tài)系統(tǒng)的多穩(wěn)態(tài)機(jī)制，任何外部干擾都可能引發(fā)植物群落的演替，進(jìn)而導(dǎo)致系統(tǒng)狀態(tài)的突變，因而植被可以作為開展礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力評(píng)價(jià)的指標(biāo)[60]。通過植被這一指標(biāo)對(duì)礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力開展定量測(cè)度研究，依然可以通過NPP的動(dòng)態(tài)變化及NPP與氣候因子之間的聯(lián)系來(lái)表征礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力[61-62]。另外，露天開采會(huì)破壞農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，導(dǎo)致物種多樣性減少甚至消失，為促進(jìn)生物多樣性的保護(hù)與恢復(fù)，生物多樣性也可作為開展恢復(fù)力評(píng)價(jià)的指標(biāo)，通過野外樣方調(diào)查法與3S技術(shù)的結(jié)合，從遺傳、物種、生態(tài)系統(tǒng)和景觀4個(gè)層次，按照小、中、大的空間尺度，建立不同層次不同尺度的生物多樣性評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系和模型來(lái)開展礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力評(píng)價(jià)[63-64]。

4 生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力評(píng)價(jià)方法

由于影響生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力的因素眾多，開展生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力評(píng)價(jià)時(shí)需要構(gòu)建指標(biāo)體系。按照目標(biāo)分層法的理論框架，建立多層指標(biāo)體系。目標(biāo)層即為生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力，準(zhǔn)則層根據(jù)目標(biāo)層不同生態(tài)系統(tǒng)的影響因素選取相應(yīng)指標(biāo)，比如植被、氣候、水文、生物多樣性等。指標(biāo)層在準(zhǔn)則層的基礎(chǔ)上選取。指標(biāo)權(quán)重的確定可通過主成分分析法(PCA)、變異系數(shù)法、組合賦權(quán)法等。主成分分析法受主觀因素的影響較小。主成分分析是把原來(lái)許多具有一定相關(guān)性的變量簡(jiǎn)化為少數(shù)幾個(gè)綜合指標(biāo)的一種統(tǒng)計(jì)分析方法，進(jìn)行主成分分析的首要條件是指標(biāo)之間存在一定的相關(guān)性，相關(guān)性很差的指標(biāo)不適合做主成分分析[15-16]。通過SPSS軟件，采用主成分分析法賦予各指標(biāo)權(quán)重，建立綜合評(píng)價(jià)模型計(jì)算生態(tài)系統(tǒng)彈性力指數(shù)，通過生態(tài)彈性指數(shù)來(lái)表示生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力的大小，評(píng)價(jià)結(jié)果反映了生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)、自我恢復(fù)及抵抗外界干擾的能力，指數(shù)越大，說(shuō)明生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力越強(qiáng)，生態(tài)系統(tǒng)的承載穩(wěn)定性越高，反之亦然[65]。

遙感與GIS技術(shù)目前在生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力評(píng)價(jià)中得到了廣泛應(yīng)用，利用遙感影像可以對(duì)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與分析評(píng)價(jià)，GIS的空間分析和成圖顯示功能等在恢復(fù)力評(píng)價(jià)中也具有重要作用。遙感通常用于評(píng)估生態(tài)系統(tǒng)功能，中等分辨率成像光譜儀(MODIS)在評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力中發(fā)揮了巨大作用，MODIS GPP和NPP產(chǎn)品是第一個(gè)連續(xù)的、衛(wèi)星驅(qū)動(dòng)的監(jiān)測(cè)植被初級(jí)生產(chǎn)的數(shù)據(jù)集，用來(lái)監(jiān)測(cè)植被的初級(jí)生產(chǎn)力，并提供植被生長(zhǎng)指標(biāo)，根據(jù)GPP與NPP數(shù)據(jù)生成生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)能力指數(shù)，利用高分辨率的衛(wèi)星圖像，參照地理信息對(duì)衛(wèi)星圖像進(jìn)行預(yù)處理，利用ENVI計(jì)算植被覆蓋指數(shù)(NDVI)，根據(jù)得出的評(píng)價(jià)結(jié)果劃分區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力等級(jí)[66]。在ArcGIS軟件的支持下，運(yùn)用其空間分析工具中的分區(qū)統(tǒng)計(jì)功能對(duì)選取的參數(shù)以及搜集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分區(qū)統(tǒng)計(jì)，從而分析和評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力的時(shí)空演變與分區(qū)特征[67]。

5 評(píng)述與展望

相關(guān)文獻(xiàn)中已經(jīng)記錄了許多關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力的影響因素，多數(shù)生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力的大小由許多影響因素共同決定，針對(duì)不同類型生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn)，選取生態(tài)系統(tǒng)中的主要表現(xiàn)特征來(lái)構(gòu)建指標(biāo)體系進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)是普遍應(yīng)用的評(píng)價(jià)方法。指標(biāo)數(shù)據(jù)的獲取可以利用野外實(shí)地考察與遙感技術(shù)，GIS技術(shù)的空間分析功能可以對(duì)選取的參數(shù)以及指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行分區(qū)統(tǒng)計(jì)，所以傳統(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)法在未來(lái)開展生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力的研究中更有前景。生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)能力受眾多因素的影響，人為干擾與自然干擾都會(huì)導(dǎo)致生態(tài)閾值的變化，兩者之間的綜合作用往往會(huì)使生態(tài)系統(tǒng)跨越人為干擾或自然干擾本身無(wú)法實(shí)現(xiàn)的閾值[12]。但很多影響因素目前還無(wú)法對(duì)其進(jìn)行定量分析，指標(biāo)的選取以及指標(biāo)權(quán)重確定等問題還有待解決。尺度問題是復(fù)雜系統(tǒng)科學(xué)和恢復(fù)力理論的重要貢獻(xiàn)之一。目前恢復(fù)力定量測(cè)量中對(duì)尺度的考慮依然不足，極少體現(xiàn)出生態(tài)方面的尺度性，此外，生態(tài)系統(tǒng)所遭受的干擾也具有明顯的尺度性，作為生態(tài)系統(tǒng)對(duì)干擾的一種響應(yīng)能力，恢復(fù)力也具有尺度性，恢復(fù)力研究中必須選擇合適的時(shí)空尺度，以便于數(shù)據(jù)收集和結(jié)果分析，但針對(duì)不同類型的生態(tài)系統(tǒng)如何選擇合適的研究尺度仍然需要進(jìn)一步的研究[22]。理論研究仍是基礎(chǔ)，理論框架的完善是重中之重，恢復(fù)力評(píng)價(jià)中指標(biāo)的定量化問題是目前研究中最大的難點(diǎn)，探索建立更為準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型以及指標(biāo)的規(guī)范化處理方法是生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力評(píng)價(jià)研究中亟待解決的難題。