基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)視角的山水林田湖草生態(tài)保護(hù)與修復(fù)
——以洞庭湖流域?yàn)槔?/h1>
2019-12-25 01:56孔令橋歐陽志云
生態(tài)學(xué)報(bào) 2019年23期
孔令橋,鄭 華,*,歐陽志云
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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100085 2 中國科學(xué)院大學(xué), 北京 100049
山水林田湖草是一個(gè)生命共同體。山水林田湖草系統(tǒng)理念體現(xiàn)了對(duì)生態(tài)系統(tǒng)整體性和系統(tǒng)性的尊重,反映了山水林田湖草各生態(tài)系統(tǒng)之間的協(xié)同性和有機(jī)聯(lián)系,是生態(tài)保護(hù)修復(fù)的重要理念和指導(dǎo)思想[1]?，F(xiàn)有研究對(duì)山水林田湖草生命共同體理念的內(nèi)涵、山水林田湖草整體保護(hù)與系統(tǒng)修復(fù)方法進(jìn)行了探索[1- 8],指出山水林田湖草系統(tǒng)保護(hù)修復(fù)需強(qiáng)調(diào)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的森林、草地、濕地、河流、湖泊、農(nóng)田等要素間相互依存、相互制約的關(guān)系,通過保護(hù)與修復(fù)受損生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、優(yōu)化區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)格局,維護(hù)和增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù),以維持生態(tài)系統(tǒng)較高的穩(wěn)定性,最終實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)良好的可持續(xù)性[1]。統(tǒng)籌山水林田湖草系統(tǒng)治理需實(shí)施以生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)提升為導(dǎo)向的保護(hù)修復(fù),以提升生態(tài)保護(hù)與修復(fù)工程的系統(tǒng)性和整體性,確保生態(tài)系統(tǒng)健康和可持續(xù)發(fā)展,保障生態(tài)產(chǎn)品和服務(wù)的可持續(xù)供給[2]。
生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是指人類從生態(tài)系統(tǒng)獲得惠益。生態(tài)系統(tǒng)具有水源涵養(yǎng)、土壤保持、防風(fēng)固沙、洪水調(diào)蓄以及保護(hù)生物多樣性等服務(wù)功能,為支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展發(fā)揮基礎(chǔ)保障作用[9]。森林、草地等生態(tài)系統(tǒng)通過其特有的結(jié)構(gòu),對(duì)降水進(jìn)行截留、滲透、蓄積,并通過蒸散發(fā),實(shí)現(xiàn)對(duì)水流、水循環(huán)的調(diào)控,從而實(shí)現(xiàn)緩和地表徑流、補(bǔ)充地下水、減緩河流流量的季節(jié)波動(dòng)、滯洪補(bǔ)枯、保證水質(zhì)等,即水源涵養(yǎng)功能；森林、草地等生態(tài)系統(tǒng)還能通過其結(jié)構(gòu)與過程減少由于水蝕所導(dǎo)致的土壤侵蝕作用,即土壤保持功能；濕地生態(tài)系統(tǒng)通過暫時(shí)蓄積洪峰水量,而后緩慢泄出,削減并滯后洪峰,從而減輕河流水系洪水威脅的作用,實(shí)現(xiàn)洪水調(diào)蓄功能；同時(shí),農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)還為人類提供糧食和畜牧產(chǎn)品等。在流域尺度統(tǒng)籌考慮流域上下游森林、草地、濕地、農(nóng)田等生態(tài)系統(tǒng)的相互依存關(guān)系,以維護(hù)重要生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)為核心目標(biāo),突出生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)提升和主要生態(tài)問題的解決,分析山水林田湖草整體保護(hù)和系統(tǒng)修復(fù)框架和途徑,從而有效實(shí)現(xiàn)山水林田湖草整體保護(hù)和系統(tǒng)修復(fù),確保生態(tài)產(chǎn)品和服務(wù)的持續(xù)供給,對(duì)維護(hù)流域生態(tài)安全具有重要意義。
洞庭湖為我國第二大淡水湖,是長江流域重要的調(diào)蓄湖泊。洞庭湖流域是長江流域中游的重要子流域之一,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)極其重要,也是我國重要的農(nóng)產(chǎn)品提供區(qū)域。近年來由于自然災(zāi)害和人類不合理開發(fā)利用等多重因素影響,局部生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)退化嚴(yán)重,人與自然矛盾突出,對(duì)流域自然生態(tài)系統(tǒng)平衡和經(jīng)濟(jì)社會(huì)持續(xù)發(fā)展造成威脅[10]。以洞庭湖流域?yàn)槔_展山水林田湖草生態(tài)保護(hù)與修復(fù)研究具有較高的典型性和代表性,對(duì)維護(hù)我國生態(tài)安全和經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
本文首先提出基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)視角的山水林田湖草系統(tǒng)保護(hù)與修復(fù)框架,然后以洞庭湖流域?yàn)閷?duì)象,基于該框架開展流域生態(tài)安全格局分析,提出山水林田湖草生態(tài)保護(hù)與修復(fù)建議,為流域尺度進(jìn)行山水林田湖草整體保護(hù)和系統(tǒng)修復(fù)以協(xié)調(diào)多種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)持續(xù)有效供給提供可借鑒的思路和途徑。
1 研究區(qū)域與方法
1.1 研究區(qū)域
洞庭湖流域是長江流域中游重要的子流域之一,總面積約26萬km2,主要包括湖南省、貴州東部、廣西省、湖北省和江西省的部分地區(qū)。地貌類型主要有平原、丘陵和山地,生態(tài)系統(tǒng)類型多樣,森林、灌叢、草地、濕地、農(nóng)田和城鎮(zhèn)分別占比43.19%、16.41%、3.92%、3.51%、29.35%和3.37%(圖1)。洞庭湖流域提供了重要的水文調(diào)節(jié)、洪水調(diào)蓄、水質(zhì)凈化等生態(tài)系統(tǒng)調(diào)節(jié)服務(wù),在維護(hù)長江流域生態(tài)安全上占據(jù)重要地位,同時(shí)也是我國重要的農(nóng)產(chǎn)品提供區(qū)域,具備重要的生態(tài)系統(tǒng)供給服務(wù)功能。
圖1 洞庭湖流域Fig.1 Dongting Lake Basin
1.2 研究方法
通過生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性和生態(tài)問題格局分析,明確生態(tài)保護(hù)重要區(qū)域,識(shí)別山水林田湖草生態(tài)保護(hù)與修復(fù)的重點(diǎn)區(qū)域。
1.2.1生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)價(jià)方法
(1) 生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)功能
水源涵養(yǎng)指一段時(shí)間內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)保留的水分。根據(jù)InVEST模型中的計(jì)算方法,使用水量平衡方程進(jìn)行評(píng)估[11]：
式中,TQ為總水源涵養(yǎng)量(m3)；Pi為降雨量(mm)；Rfi為實(shí)際地表徑流量(mm)；ETi為實(shí)際蒸散發(fā)(mm)；Ai為i類生態(tài)系統(tǒng)的面積；i為研究區(qū)第i類生態(tài)系統(tǒng)類型；j為研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)類型數(shù)。地表徑流量使用降雨量乘以地表徑流系數(shù)得到[12]。
(2) 生態(tài)系統(tǒng)土壤保持功能
土壤保持是指生態(tài)系統(tǒng)在一定時(shí)期內(nèi)保留的土壤。它主要與氣候、土壤、地形和植被有關(guān)。以土壤保持量作為生態(tài)系統(tǒng)土壤保持功能的評(píng)價(jià)指標(biāo),即潛在土壤侵蝕量與實(shí)際土壤侵蝕量的差值。采用通用土壤流失方程計(jì)算土壤侵蝕量和土壤保持量,主要考慮了降雨、土壤、地形和植被覆蓋對(duì)土壤侵蝕以及土壤保持的影響。計(jì)算方法如下[13]：
季羨林先生曾經(jīng)說過：“在歐洲，英國算得上散文、隨筆的大國……法國次之，而德國則頗有遜色[4]。”雖說在季老眼里，法國的散文稍遜于英國，然而當(dāng)人們談?wù)撈鸾鷼W洲哲理性散文時(shí)，法國可以算是冠絕一時(shí)。錢鐘書曾在《圍城》中說道：“法國人的思想是有名的清楚，他們的文章也明白干凈……[5]”談到法國散文大家，就不得不提蒙田，他一生只寫了一部作品，即世上第一部用法語書寫的散文集《蒙田隨筆》，該著作和培根的《人生論》、帕斯卡爾的《思想錄》，并稱歐洲近代三大哲理散文。
SC=R×K×LS×(1-C)
式中,SC為土壤保持量(t hm-2a-1)；R為降雨侵蝕力因子(MJ mm hm-2h-1a-1)；K為土壤可蝕性因子(t hm2h hm-2MJ-1mm-1)；LS為地形因子；C為植被覆蓋因子。
(3) 生態(tài)系統(tǒng)固碳功能
碳固定是指陸地生態(tài)系統(tǒng)對(duì)碳的吸收,從而減緩大氣中二氧化碳的增長速度[14]。通過評(píng)估森林、灌叢和草地生態(tài)系統(tǒng)的生物碳儲(chǔ)量變化以及陸地生態(tài)系統(tǒng)平均年固碳量對(duì)生態(tài)系統(tǒng)固碳功能進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。不同生態(tài)系統(tǒng)類型的生物碳儲(chǔ)量(BCSin)用以下公式計(jì)算：
BCDijm=Bijm×CCi
ACS=(∑BCSit2-∑BCSit1)/(t2-t1)
式中,BCDijm是第m年第j個(gè)像元第i類生態(tài)系統(tǒng)的生物碳密度。第i類生態(tài)系統(tǒng)表示森林、灌叢或草地。BCDijm的單位是C/km2。ARi是每個(gè)像元的面積。Bijm(t/km2)是第m年第j個(gè)像元第i類生態(tài)系統(tǒng)的生物量密度。CCi是第i類生態(tài)系統(tǒng)的生物量碳含量,森林和灌叢賦值為0.5,草地賦值為0.45[15]。ACS(TgC/a)是年份t1至年份t2陸地生態(tài)系統(tǒng)的平均年碳匯。
(4) 生態(tài)系統(tǒng)洪水調(diào)蓄功能
洪水調(diào)蓄量與暴雨降水量(>50 mm)、地表徑流量和生態(tài)系統(tǒng)類型等因素密切相關(guān)。洪水調(diào)蓄主要通過以下方程計(jì)算得到[16]：
式中,FQ為洪水調(diào)蓄量(m3)；Pri為暴雨降雨量(mm)；Rri為暴雨徑流量(mm)；Ai為i類生態(tài)系統(tǒng)的面積。i為研究區(qū)第i類生態(tài)系統(tǒng)類型；j為研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)類型數(shù)(包括森林,灌叢,草地和濕地)。
生物多樣性保護(hù)功能是生態(tài)系統(tǒng)在維持物種、基因多樣性中發(fā)揮的作用,采用物種分布模型進(jìn)行評(píng)估。具體評(píng)價(jià)方法見參考文獻(xiàn)[17]。
1.2.2生態(tài)問題空間特征
由于流域生態(tài)系統(tǒng)土壤保持功能的退化,洞庭湖流域局部區(qū)域面臨著較嚴(yán)重的水土流失和石漠化問題。通過分析土壤侵蝕敏感區(qū)域和石漠化敏感區(qū)域,識(shí)別生態(tài)敏感脆弱區(qū)域。
采用通用水土流失方程評(píng)估土壤侵蝕量[13],使用水蝕強(qiáng)度指標(biāo)評(píng)價(jià)土壤侵蝕強(qiáng)度。通過石漠化敏感性評(píng)估識(shí)別容易產(chǎn)生石漠化的區(qū)域,評(píng)估石漠化對(duì)人類活動(dòng)的敏感程度。具體評(píng)價(jià)方法見參考文獻(xiàn)[18]。
生態(tài)系統(tǒng)退化問題評(píng)價(jià)方法為：(1)根據(jù)森林和灌叢質(zhì)量來評(píng)估森林和灌叢的退化狀況,即評(píng)價(jià)區(qū)域森林或灌叢生物量和同一自然地理帶內(nèi)未退化的同一類型最大森林或灌叢生物量的比值；(2)根據(jù)草地質(zhì)量來評(píng)估草地的退化狀況,即評(píng)價(jià)區(qū)域草地植被覆蓋度和同一自然地理帶內(nèi)未退化的最大草地植被覆蓋度的比值。
1.2.3生態(tài)保護(hù)重要性評(píng)價(jià)方法
以生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能量為基礎(chǔ)確定各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性級(jí)別,按柵格單元服務(wù)功能值大小進(jìn)行降序排列,分別將累積服務(wù)功能量占前50%、50%—75%、75%—90%、90%—100%的柵格單元?jiǎng)澐譃闃O重要、較重要、中等重要、一般地區(qū)4個(gè)等級(jí),形成各服務(wù)功能重要性評(píng)價(jià)結(jié)果。然后進(jìn)行空間疊加處理：(1)將各單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性圖層進(jìn)行空間疊加,形成生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性綜合圖層；(2)將各單項(xiàng)生態(tài)敏感性圖層進(jìn)行空間疊加,形成生態(tài)敏感性圖層；(3)將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性圖層與生態(tài)敏感性圖層進(jìn)行空間疊加,形成生態(tài)保護(hù)重要性圖層。
2 結(jié)果分析
2.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)視角的山水林田湖草系統(tǒng)保護(hù)與修復(fù)框架
基于山水林田湖草生命共同體理念,從人類福祉所需的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)視角,提出了山水林田湖草系統(tǒng)治理框架(圖2)。該框架通過明確生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求目標(biāo)、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性評(píng)估和生態(tài)問題識(shí)別,構(gòu)建流域生態(tài)安全格局,提出系統(tǒng)保護(hù)與修復(fù)方案,從而提升生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量、優(yōu)化生態(tài)系統(tǒng)格局,實(shí)現(xiàn)森林、灌叢、草地、濕地、農(nóng)田等生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)地提供生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能,提升人類福祉,最終實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的山水林田湖草生命共同體。
圖2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)視角的山水林田湖草生態(tài)保護(hù)與修復(fù)框架Fig.2 Ecological protection and restoration framework of forest, wetland, grassland, and cropland from the perspective of ecosystem services
2.2 洞庭湖流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性及生態(tài)問題空間特征
2015年,洞庭湖流域生態(tài)系統(tǒng)提供的土壤保持總量為132.0億噸,其中,森林生態(tài)系統(tǒng)、灌叢生態(tài)系統(tǒng)和草地生態(tài)系統(tǒng)的土壤保持功能量分別占比71.2%、15.3%和3.8%；洞庭湖流域生態(tài)系統(tǒng)提供的水源涵養(yǎng)總量為1218.5億m3,其中,森林生態(tài)系統(tǒng)、灌叢生態(tài)系統(tǒng)、草地生態(tài)系統(tǒng)和濕地生態(tài)系統(tǒng)的水源涵養(yǎng)功能量分別占比57.4%、19.3%、4.2%和4.9%；洞庭湖流域生態(tài)系統(tǒng)提供的固碳總量為569.7 Tg,其中,森林生態(tài)系統(tǒng)、灌叢生態(tài)系統(tǒng)和草地生態(tài)系統(tǒng)的固碳量分別占比69.4%、20.0%和3.8%；洞庭湖流域生態(tài)系統(tǒng)提供的洪水調(diào)蓄總量為246.2億m3,其中,森林生態(tài)系統(tǒng)、灌叢生態(tài)系統(tǒng)、草地生態(tài)系統(tǒng)和濕地生態(tài)系統(tǒng)的洪水調(diào)蓄量分別占比63.2%、24.1%、4.4%和5.6%。
通過生態(tài)保護(hù)重要性綜合評(píng)價(jià),得到洞庭湖流域生態(tài)保護(hù)重要性格局(圖3)。生態(tài)保護(hù)極重要區(qū)包含生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能極重要區(qū)域和生態(tài)極敏感脆弱區(qū)域,總面積為9.23萬km2,占洞庭湖流域總面積的35.24%。其中,洞庭湖流域水源涵養(yǎng)極重要區(qū)面積為7.69萬km2,土壤保持極重要區(qū)面積為2.80萬km2,生物多樣性保護(hù)極重要區(qū)面積為2.99萬km2；洞庭湖流域生態(tài)極敏感區(qū)面積為0.37萬km2。生態(tài)保護(hù)極重要區(qū)對(duì)流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的貢獻(xiàn)最大：生態(tài)保護(hù)極重要區(qū)土壤保持功能占流域土壤保持服務(wù)功能總量的67.9%,極重要區(qū)水源涵養(yǎng)功能占流域水源涵養(yǎng)服務(wù)功能總量的61.1%,極重要區(qū)洪水調(diào)蓄功能占流域洪水調(diào)蓄服務(wù)功能總量的57.5%,極重要區(qū)固碳功能占流域固碳功能總量的59.2%。
圖3 洞庭湖流域生態(tài)保護(hù)重要性評(píng)價(jià)結(jié)果Fig.3 Spatial pattern of importance of ecological conservation in Dongting Lake Basin
生態(tài)保護(hù)極重要區(qū)中森林生態(tài)系統(tǒng)面積最大,為6.54萬km2,占比70.85%,灌叢、草地和濕地生態(tài)系統(tǒng)分別占比17.60%、3.55%和7.99%。洞庭湖流域生態(tài)保護(hù)極重要區(qū)內(nèi)森林、灌叢、草地和濕地生態(tài)系統(tǒng)提供的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及比例見表1和圖4。
表1 生態(tài)保護(hù)極重要區(qū)內(nèi)各類生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成及服務(wù)功能供給情況
圖4 生態(tài)保護(hù)極重要區(qū)生態(tài)系統(tǒng)提供的服務(wù)功能量占流域服務(wù)功能總量比例Fig.4 Ratio of ecosystem services provided by forest, shrub, wetland, grassland in the important areas of ecological conservation
2.3 山水林田湖草系統(tǒng)保護(hù)與修復(fù)布局建議
通過分析洞庭湖流域生態(tài)保護(hù)重要性格局(圖3),以維護(hù)重要生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能為目標(biāo),洞庭湖流域生態(tài)保護(hù)的重點(diǎn)區(qū)域主要集中分布于：(1)洞庭湖流域西北部和中部山地(張家界中部、恩施東南部、湘西北部、益陽西部、婁底西北部和懷化東部),以水源涵養(yǎng)和土壤保持功能為主要保護(hù)目標(biāo)；(2)洞庭湖流域南部山地(黔東南、邵陽西南部、桂林東北部、永州中部和南部),以生物多樣性保護(hù)、土壤保持和水源涵養(yǎng)功能為主要保護(hù)目標(biāo)；(3)洞庭湖流域東部山地(郴州東部、株洲東南部、萍鄉(xiāng)、岳陽東部),以水源涵養(yǎng)和土壤保持功能為主要保護(hù)目標(biāo)；(4)洞庭湖區(qū),以洪水調(diào)蓄功能為主要保護(hù)目標(biāo)；(5)通過生態(tài)保護(hù)極重要區(qū)內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)退化問題識(shí)別(圖5),發(fā)現(xiàn)洞庭湖流域南部和東部的森林和灌叢生態(tài)系統(tǒng)存在局部退化問題,主要分布于黔東南、桂林、邵陽、永州、岳陽等地。在以上生態(tài)保護(hù)極重要區(qū)域和生態(tài)系統(tǒng)退化區(qū)域建議通過系統(tǒng)保護(hù)和修復(fù)工程優(yōu)化生態(tài)系統(tǒng)格局、維護(hù)和提升生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量。具體地,在洞庭湖流域西北部、中部、東部和南部生態(tài)功能極重要和生態(tài)極敏感脆弱區(qū)分布的山地應(yīng)重點(diǎn)推進(jìn)退耕還林、減少和修復(fù)人類活動(dòng)破壞(如礦區(qū)生態(tài)環(huán)境修復(fù)和農(nóng)業(yè)面源污染治理),通過維護(hù)和提升該區(qū)域的森林生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量,確保森林生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)、土壤保持、生物多樣性維護(hù)等生態(tài)功能的持續(xù)有效供給；在洞庭湖區(qū),需通過退耕還濕、岸線保護(hù)和修復(fù)、水環(huán)境治理與生態(tài)修復(fù)等工程,提升岸線生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量、修復(fù)和治理湖區(qū)水環(huán)境,從而維護(hù)和提升濕地的生物多樣性和洪水調(diào)蓄、水資源供給等生態(tài)功能。
圖5 生態(tài)保護(hù)極重要區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量 Fig.5 Ecosystem quality of the important areas of ecological conservation
3 討論
基于山水林田湖草生命共同體理念,以維護(hù)和提升人類福祉所需的重要生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)為目標(biāo),提出了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)視角下的山水林田湖草生態(tài)保護(hù)和系統(tǒng)治理框架。基于該框架,以洞庭湖流域?yàn)槔?通過流域生態(tài)系統(tǒng)格局、生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量狀況分析、流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評(píng)估和生態(tài)問題識(shí)別,分析流域生態(tài)安全格局。以流域生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量提升和格局優(yōu)化為途徑,分析了洞庭湖流域生態(tài)保護(hù)極重要區(qū)域和生態(tài)系統(tǒng)退化區(qū)域的空間特征及可實(shí)施的系統(tǒng)保護(hù)與修復(fù)工程,為提升洞庭湖流域生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)、土壤保持、洪水調(diào)蓄和生物多樣性維護(hù)等生態(tài)功能,實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的山水林田湖草生命共同體提出了系統(tǒng)保護(hù)與修復(fù)建議。從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)視角,將森林、灌叢、草地、濕地、農(nóng)田等生態(tài)系統(tǒng)作為一個(gè)有機(jī)整體,以這個(gè)整體系統(tǒng)提供生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的能力作為衡量生態(tài)保護(hù)重要性的標(biāo)準(zhǔn),綜合生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)退化問題空間特征的識(shí)別,確定重點(diǎn)保護(hù)和修復(fù)目標(biāo)和重點(diǎn)區(qū)域,本文構(gòu)建的山水林田湖草生態(tài)保護(hù)與修復(fù)框架能為流域尺度構(gòu)建生態(tài)安全格局、實(shí)現(xiàn)退化生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)[3]提供思路和途徑。通過洞庭湖流域的分析案例為流域山水林田湖草生態(tài)保護(hù)與修復(fù)重要區(qū)域的識(shí)別提供了可借鑒的指標(biāo)和定量分析方法。
洞庭湖流域提供了重要的水源涵養(yǎng)、土壤保持、洪水調(diào)蓄和生物多樣性保護(hù)功能,同時(shí)也是我國農(nóng)產(chǎn)品供給的重要區(qū)域,但局部地區(qū)面臨著較嚴(yán)重的土壤侵蝕問題、生態(tài)系統(tǒng)退化和農(nóng)業(yè)面源污染問題。在識(shí)別流域生態(tài)保護(hù)與修復(fù)重點(diǎn)區(qū)域的基礎(chǔ)上,需實(shí)施生態(tài)系統(tǒng)格局優(yōu)化和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量提升工程,包括進(jìn)一步加快推進(jìn)退耕還林還濕工程[19]、實(shí)施生物多樣性保護(hù)修復(fù)和生態(tài)功能提升工程[20],同時(shí)需綜合考慮流域生態(tài)環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r,關(guān)注礦產(chǎn)開發(fā)、農(nóng)業(yè)開發(fā)等人類活動(dòng)干擾對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和生態(tài)功能的破壞,加強(qiáng)水環(huán)境治理和農(nóng)村生態(tài)環(huán)境治理、礦區(qū)生態(tài)修復(fù)等。
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孔令橋,鄭 華,*,歐陽志云
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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100085 2 中國科學(xué)院大學(xué), 北京 100049
山水林田湖草是一個(gè)生命共同體。山水林田湖草系統(tǒng)理念體現(xiàn)了對(duì)生態(tài)系統(tǒng)整體性和系統(tǒng)性的尊重,反映了山水林田湖草各生態(tài)系統(tǒng)之間的協(xié)同性和有機(jī)聯(lián)系,是生態(tài)保護(hù)修復(fù)的重要理念和指導(dǎo)思想[1]?，F(xiàn)有研究對(duì)山水林田湖草生命共同體理念的內(nèi)涵、山水林田湖草整體保護(hù)與系統(tǒng)修復(fù)方法進(jìn)行了探索[1- 8],指出山水林田湖草系統(tǒng)保護(hù)修復(fù)需強(qiáng)調(diào)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的森林、草地、濕地、河流、湖泊、農(nóng)田等要素間相互依存、相互制約的關(guān)系,通過保護(hù)與修復(fù)受損生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、優(yōu)化區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)格局,維護(hù)和增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù),以維持生態(tài)系統(tǒng)較高的穩(wěn)定性,最終實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)良好的可持續(xù)性[1]。統(tǒng)籌山水林田湖草系統(tǒng)治理需實(shí)施以生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)提升為導(dǎo)向的保護(hù)修復(fù),以提升生態(tài)保護(hù)與修復(fù)工程的系統(tǒng)性和整體性,確保生態(tài)系統(tǒng)健康和可持續(xù)發(fā)展,保障生態(tài)產(chǎn)品和服務(wù)的可持續(xù)供給[2]。
生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是指人類從生態(tài)系統(tǒng)獲得惠益。生態(tài)系統(tǒng)具有水源涵養(yǎng)、土壤保持、防風(fēng)固沙、洪水調(diào)蓄以及保護(hù)生物多樣性等服務(wù)功能,為支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展發(fā)揮基礎(chǔ)保障作用[9]。森林、草地等生態(tài)系統(tǒng)通過其特有的結(jié)構(gòu),對(duì)降水進(jìn)行截留、滲透、蓄積,并通過蒸散發(fā),實(shí)現(xiàn)對(duì)水流、水循環(huán)的調(diào)控,從而實(shí)現(xiàn)緩和地表徑流、補(bǔ)充地下水、減緩河流流量的季節(jié)波動(dòng)、滯洪補(bǔ)枯、保證水質(zhì)等,即水源涵養(yǎng)功能；森林、草地等生態(tài)系統(tǒng)還能通過其結(jié)構(gòu)與過程減少由于水蝕所導(dǎo)致的土壤侵蝕作用,即土壤保持功能；濕地生態(tài)系統(tǒng)通過暫時(shí)蓄積洪峰水量,而后緩慢泄出,削減并滯后洪峰,從而減輕河流水系洪水威脅的作用,實(shí)現(xiàn)洪水調(diào)蓄功能；同時(shí),農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)還為人類提供糧食和畜牧產(chǎn)品等。在流域尺度統(tǒng)籌考慮流域上下游森林、草地、濕地、農(nóng)田等生態(tài)系統(tǒng)的相互依存關(guān)系,以維護(hù)重要生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)為核心目標(biāo),突出生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)提升和主要生態(tài)問題的解決,分析山水林田湖草整體保護(hù)和系統(tǒng)修復(fù)框架和途徑,從而有效實(shí)現(xiàn)山水林田湖草整體保護(hù)和系統(tǒng)修復(fù),確保生態(tài)產(chǎn)品和服務(wù)的持續(xù)供給,對(duì)維護(hù)流域生態(tài)安全具有重要意義。
洞庭湖為我國第二大淡水湖,是長江流域重要的調(diào)蓄湖泊。洞庭湖流域是長江流域中游的重要子流域之一,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)極其重要,也是我國重要的農(nóng)產(chǎn)品提供區(qū)域。近年來由于自然災(zāi)害和人類不合理開發(fā)利用等多重因素影響,局部生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)退化嚴(yán)重,人與自然矛盾突出,對(duì)流域自然生態(tài)系統(tǒng)平衡和經(jīng)濟(jì)社會(huì)持續(xù)發(fā)展造成威脅[10]。以洞庭湖流域?yàn)槔_展山水林田湖草生態(tài)保護(hù)與修復(fù)研究具有較高的典型性和代表性,對(duì)維護(hù)我國生態(tài)安全和經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
本文首先提出基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)視角的山水林田湖草系統(tǒng)保護(hù)與修復(fù)框架,然后以洞庭湖流域?yàn)閷?duì)象,基于該框架開展流域生態(tài)安全格局分析,提出山水林田湖草生態(tài)保護(hù)與修復(fù)建議,為流域尺度進(jìn)行山水林田湖草整體保護(hù)和系統(tǒng)修復(fù)以協(xié)調(diào)多種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)持續(xù)有效供給提供可借鑒的思路和途徑。
1 研究區(qū)域與方法
1.1 研究區(qū)域
洞庭湖流域是長江流域中游重要的子流域之一,總面積約26萬km2,主要包括湖南省、貴州東部、廣西省、湖北省和江西省的部分地區(qū)。地貌類型主要有平原、丘陵和山地,生態(tài)系統(tǒng)類型多樣,森林、灌叢、草地、濕地、農(nóng)田和城鎮(zhèn)分別占比43.19%、16.41%、3.92%、3.51%、29.35%和3.37%(圖1)。洞庭湖流域提供了重要的水文調(diào)節(jié)、洪水調(diào)蓄、水質(zhì)凈化等生態(tài)系統(tǒng)調(diào)節(jié)服務(wù),在維護(hù)長江流域生態(tài)安全上占據(jù)重要地位,同時(shí)也是我國重要的農(nóng)產(chǎn)品提供區(qū)域,具備重要的生態(tài)系統(tǒng)供給服務(wù)功能。
圖1 洞庭湖流域Fig.1 Dongting Lake Basin
1.2 研究方法
通過生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性和生態(tài)問題格局分析,明確生態(tài)保護(hù)重要區(qū)域,識(shí)別山水林田湖草生態(tài)保護(hù)與修復(fù)的重點(diǎn)區(qū)域。
1.2.1生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)價(jià)方法
(1) 生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)功能
水源涵養(yǎng)指一段時(shí)間內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)保留的水分。根據(jù)InVEST模型中的計(jì)算方法,使用水量平衡方程進(jìn)行評(píng)估[11]：
式中,TQ為總水源涵養(yǎng)量(m3)；Pi為降雨量(mm)；Rfi為實(shí)際地表徑流量(mm)；ETi為實(shí)際蒸散發(fā)(mm)；Ai為i類生態(tài)系統(tǒng)的面積；i為研究區(qū)第i類生態(tài)系統(tǒng)類型；j為研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)類型數(shù)。地表徑流量使用降雨量乘以地表徑流系數(shù)得到[12]。
(2) 生態(tài)系統(tǒng)土壤保持功能
土壤保持是指生態(tài)系統(tǒng)在一定時(shí)期內(nèi)保留的土壤。它主要與氣候、土壤、地形和植被有關(guān)。以土壤保持量作為生態(tài)系統(tǒng)土壤保持功能的評(píng)價(jià)指標(biāo),即潛在土壤侵蝕量與實(shí)際土壤侵蝕量的差值。采用通用土壤流失方程計(jì)算土壤侵蝕量和土壤保持量,主要考慮了降雨、土壤、地形和植被覆蓋對(duì)土壤侵蝕以及土壤保持的影響。計(jì)算方法如下[13]：
季羨林先生曾經(jīng)說過：“在歐洲，英國算得上散文、隨筆的大國……法國次之，而德國則頗有遜色[4]。”雖說在季老眼里，法國的散文稍遜于英國，然而當(dāng)人們談?wù)撈鸾鷼W洲哲理性散文時(shí)，法國可以算是冠絕一時(shí)。錢鐘書曾在《圍城》中說道：“法國人的思想是有名的清楚，他們的文章也明白干凈……[5]”談到法國散文大家，就不得不提蒙田，他一生只寫了一部作品，即世上第一部用法語書寫的散文集《蒙田隨筆》，該著作和培根的《人生論》、帕斯卡爾的《思想錄》，并稱歐洲近代三大哲理散文。
SC=R×K×LS×(1-C)
式中,SC為土壤保持量(t hm-2a-1)；R為降雨侵蝕力因子(MJ mm hm-2h-1a-1)；K為土壤可蝕性因子(t hm2h hm-2MJ-1mm-1)；LS為地形因子；C為植被覆蓋因子。
(3) 生態(tài)系統(tǒng)固碳功能
碳固定是指陸地生態(tài)系統(tǒng)對(duì)碳的吸收,從而減緩大氣中二氧化碳的增長速度[14]。通過評(píng)估森林、灌叢和草地生態(tài)系統(tǒng)的生物碳儲(chǔ)量變化以及陸地生態(tài)系統(tǒng)平均年固碳量對(duì)生態(tài)系統(tǒng)固碳功能進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。不同生態(tài)系統(tǒng)類型的生物碳儲(chǔ)量(BCSin)用以下公式計(jì)算：
BCDijm=Bijm×CCi
ACS=(∑BCSit2-∑BCSit1)/(t2-t1)
式中,BCDijm是第m年第j個(gè)像元第i類生態(tài)系統(tǒng)的生物碳密度。第i類生態(tài)系統(tǒng)表示森林、灌叢或草地。BCDijm的單位是C/km2。ARi是每個(gè)像元的面積。Bijm(t/km2)是第m年第j個(gè)像元第i類生態(tài)系統(tǒng)的生物量密度。CCi是第i類生態(tài)系統(tǒng)的生物量碳含量,森林和灌叢賦值為0.5,草地賦值為0.45[15]。ACS(TgC/a)是年份t1至年份t2陸地生態(tài)系統(tǒng)的平均年碳匯。
(4) 生態(tài)系統(tǒng)洪水調(diào)蓄功能
洪水調(diào)蓄量與暴雨降水量(>50 mm)、地表徑流量和生態(tài)系統(tǒng)類型等因素密切相關(guān)。洪水調(diào)蓄主要通過以下方程計(jì)算得到[16]：
式中,FQ為洪水調(diào)蓄量(m3)；Pri為暴雨降雨量(mm)；Rri為暴雨徑流量(mm)；Ai為i類生態(tài)系統(tǒng)的面積。i為研究區(qū)第i類生態(tài)系統(tǒng)類型；j為研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)類型數(shù)(包括森林,灌叢,草地和濕地)。
生物多樣性保護(hù)功能是生態(tài)系統(tǒng)在維持物種、基因多樣性中發(fā)揮的作用,采用物種分布模型進(jìn)行評(píng)估。具體評(píng)價(jià)方法見參考文獻(xiàn)[17]。
1.2.2生態(tài)問題空間特征
由于流域生態(tài)系統(tǒng)土壤保持功能的退化,洞庭湖流域局部區(qū)域面臨著較嚴(yán)重的水土流失和石漠化問題。通過分析土壤侵蝕敏感區(qū)域和石漠化敏感區(qū)域,識(shí)別生態(tài)敏感脆弱區(qū)域。
采用通用水土流失方程評(píng)估土壤侵蝕量[13],使用水蝕強(qiáng)度指標(biāo)評(píng)價(jià)土壤侵蝕強(qiáng)度。通過石漠化敏感性評(píng)估識(shí)別容易產(chǎn)生石漠化的區(qū)域,評(píng)估石漠化對(duì)人類活動(dòng)的敏感程度。具體評(píng)價(jià)方法見參考文獻(xiàn)[18]。
生態(tài)系統(tǒng)退化問題評(píng)價(jià)方法為：(1)根據(jù)森林和灌叢質(zhì)量來評(píng)估森林和灌叢的退化狀況,即評(píng)價(jià)區(qū)域森林或灌叢生物量和同一自然地理帶內(nèi)未退化的同一類型最大森林或灌叢生物量的比值；(2)根據(jù)草地質(zhì)量來評(píng)估草地的退化狀況,即評(píng)價(jià)區(qū)域草地植被覆蓋度和同一自然地理帶內(nèi)未退化的最大草地植被覆蓋度的比值。
1.2.3生態(tài)保護(hù)重要性評(píng)價(jià)方法
以生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能量為基礎(chǔ)確定各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性級(jí)別,按柵格單元服務(wù)功能值大小進(jìn)行降序排列,分別將累積服務(wù)功能量占前50%、50%—75%、75%—90%、90%—100%的柵格單元?jiǎng)澐譃闃O重要、較重要、中等重要、一般地區(qū)4個(gè)等級(jí),形成各服務(wù)功能重要性評(píng)價(jià)結(jié)果。然后進(jìn)行空間疊加處理：(1)將各單項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性圖層進(jìn)行空間疊加,形成生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性綜合圖層；(2)將各單項(xiàng)生態(tài)敏感性圖層進(jìn)行空間疊加,形成生態(tài)敏感性圖層；(3)將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性圖層與生態(tài)敏感性圖層進(jìn)行空間疊加,形成生態(tài)保護(hù)重要性圖層。
2 結(jié)果分析
2.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)視角的山水林田湖草系統(tǒng)保護(hù)與修復(fù)框架
基于山水林田湖草生命共同體理念,從人類福祉所需的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)視角,提出了山水林田湖草系統(tǒng)治理框架(圖2)。該框架通過明確生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求目標(biāo)、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性評(píng)估和生態(tài)問題識(shí)別,構(gòu)建流域生態(tài)安全格局,提出系統(tǒng)保護(hù)與修復(fù)方案,從而提升生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量、優(yōu)化生態(tài)系統(tǒng)格局,實(shí)現(xiàn)森林、灌叢、草地、濕地、農(nóng)田等生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)地提供生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能,提升人類福祉,最終實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的山水林田湖草生命共同體。
圖2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)視角的山水林田湖草生態(tài)保護(hù)與修復(fù)框架Fig.2 Ecological protection and restoration framework of forest, wetland, grassland, and cropland from the perspective of ecosystem services
2.2 洞庭湖流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性及生態(tài)問題空間特征
2015年,洞庭湖流域生態(tài)系統(tǒng)提供的土壤保持總量為132.0億噸,其中,森林生態(tài)系統(tǒng)、灌叢生態(tài)系統(tǒng)和草地生態(tài)系統(tǒng)的土壤保持功能量分別占比71.2%、15.3%和3.8%；洞庭湖流域生態(tài)系統(tǒng)提供的水源涵養(yǎng)總量為1218.5億m3,其中,森林生態(tài)系統(tǒng)、灌叢生態(tài)系統(tǒng)、草地生態(tài)系統(tǒng)和濕地生態(tài)系統(tǒng)的水源涵養(yǎng)功能量分別占比57.4%、19.3%、4.2%和4.9%；洞庭湖流域生態(tài)系統(tǒng)提供的固碳總量為569.7 Tg,其中,森林生態(tài)系統(tǒng)、灌叢生態(tài)系統(tǒng)和草地生態(tài)系統(tǒng)的固碳量分別占比69.4%、20.0%和3.8%；洞庭湖流域生態(tài)系統(tǒng)提供的洪水調(diào)蓄總量為246.2億m3,其中,森林生態(tài)系統(tǒng)、灌叢生態(tài)系統(tǒng)、草地生態(tài)系統(tǒng)和濕地生態(tài)系統(tǒng)的洪水調(diào)蓄量分別占比63.2%、24.1%、4.4%和5.6%。
通過生態(tài)保護(hù)重要性綜合評(píng)價(jià),得到洞庭湖流域生態(tài)保護(hù)重要性格局(圖3)。生態(tài)保護(hù)極重要區(qū)包含生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能極重要區(qū)域和生態(tài)極敏感脆弱區(qū)域,總面積為9.23萬km2,占洞庭湖流域總面積的35.24%。其中,洞庭湖流域水源涵養(yǎng)極重要區(qū)面積為7.69萬km2,土壤保持極重要區(qū)面積為2.80萬km2,生物多樣性保護(hù)極重要區(qū)面積為2.99萬km2；洞庭湖流域生態(tài)極敏感區(qū)面積為0.37萬km2。生態(tài)保護(hù)極重要區(qū)對(duì)流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的貢獻(xiàn)最大：生態(tài)保護(hù)極重要區(qū)土壤保持功能占流域土壤保持服務(wù)功能總量的67.9%,極重要區(qū)水源涵養(yǎng)功能占流域水源涵養(yǎng)服務(wù)功能總量的61.1%,極重要區(qū)洪水調(diào)蓄功能占流域洪水調(diào)蓄服務(wù)功能總量的57.5%,極重要區(qū)固碳功能占流域固碳功能總量的59.2%。
圖3 洞庭湖流域生態(tài)保護(hù)重要性評(píng)價(jià)結(jié)果Fig.3 Spatial pattern of importance of ecological conservation in Dongting Lake Basin
生態(tài)保護(hù)極重要區(qū)中森林生態(tài)系統(tǒng)面積最大,為6.54萬km2,占比70.85%,灌叢、草地和濕地生態(tài)系統(tǒng)分別占比17.60%、3.55%和7.99%。洞庭湖流域生態(tài)保護(hù)極重要區(qū)內(nèi)森林、灌叢、草地和濕地生態(tài)系統(tǒng)提供的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及比例見表1和圖4。
表1 生態(tài)保護(hù)極重要區(qū)內(nèi)各類生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成及服務(wù)功能供給情況
圖4 生態(tài)保護(hù)極重要區(qū)生態(tài)系統(tǒng)提供的服務(wù)功能量占流域服務(wù)功能總量比例Fig.4 Ratio of ecosystem services provided by forest, shrub, wetland, grassland in the important areas of ecological conservation
2.3 山水林田湖草系統(tǒng)保護(hù)與修復(fù)布局建議
通過分析洞庭湖流域生態(tài)保護(hù)重要性格局(圖3),以維護(hù)重要生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能為目標(biāo),洞庭湖流域生態(tài)保護(hù)的重點(diǎn)區(qū)域主要集中分布于：(1)洞庭湖流域西北部和中部山地(張家界中部、恩施東南部、湘西北部、益陽西部、婁底西北部和懷化東部),以水源涵養(yǎng)和土壤保持功能為主要保護(hù)目標(biāo)；(2)洞庭湖流域南部山地(黔東南、邵陽西南部、桂林東北部、永州中部和南部),以生物多樣性保護(hù)、土壤保持和水源涵養(yǎng)功能為主要保護(hù)目標(biāo)；(3)洞庭湖流域東部山地(郴州東部、株洲東南部、萍鄉(xiāng)、岳陽東部),以水源涵養(yǎng)和土壤保持功能為主要保護(hù)目標(biāo)；(4)洞庭湖區(qū),以洪水調(diào)蓄功能為主要保護(hù)目標(biāo)；(5)通過生態(tài)保護(hù)極重要區(qū)內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)退化問題識(shí)別(圖5),發(fā)現(xiàn)洞庭湖流域南部和東部的森林和灌叢生態(tài)系統(tǒng)存在局部退化問題,主要分布于黔東南、桂林、邵陽、永州、岳陽等地。在以上生態(tài)保護(hù)極重要區(qū)域和生態(tài)系統(tǒng)退化區(qū)域建議通過系統(tǒng)保護(hù)和修復(fù)工程優(yōu)化生態(tài)系統(tǒng)格局、維護(hù)和提升生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量。具體地,在洞庭湖流域西北部、中部、東部和南部生態(tài)功能極重要和生態(tài)極敏感脆弱區(qū)分布的山地應(yīng)重點(diǎn)推進(jìn)退耕還林、減少和修復(fù)人類活動(dòng)破壞(如礦區(qū)生態(tài)環(huán)境修復(fù)和農(nóng)業(yè)面源污染治理),通過維護(hù)和提升該區(qū)域的森林生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量,確保森林生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)、土壤保持、生物多樣性維護(hù)等生態(tài)功能的持續(xù)有效供給；在洞庭湖區(qū),需通過退耕還濕、岸線保護(hù)和修復(fù)、水環(huán)境治理與生態(tài)修復(fù)等工程,提升岸線生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量、修復(fù)和治理湖區(qū)水環(huán)境,從而維護(hù)和提升濕地的生物多樣性和洪水調(diào)蓄、水資源供給等生態(tài)功能。
圖5 生態(tài)保護(hù)極重要區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量 Fig.5 Ecosystem quality of the important areas of ecological conservation
3 討論
基于山水林田湖草生命共同體理念,以維護(hù)和提升人類福祉所需的重要生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)為目標(biāo),提出了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)視角下的山水林田湖草生態(tài)保護(hù)和系統(tǒng)治理框架。基于該框架,以洞庭湖流域?yàn)槔?通過流域生態(tài)系統(tǒng)格局、生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量狀況分析、流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評(píng)估和生態(tài)問題識(shí)別,分析流域生態(tài)安全格局。以流域生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量提升和格局優(yōu)化為途徑,分析了洞庭湖流域生態(tài)保護(hù)極重要區(qū)域和生態(tài)系統(tǒng)退化區(qū)域的空間特征及可實(shí)施的系統(tǒng)保護(hù)與修復(fù)工程,為提升洞庭湖流域生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)、土壤保持、洪水調(diào)蓄和生物多樣性維護(hù)等生態(tài)功能,實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的山水林田湖草生命共同體提出了系統(tǒng)保護(hù)與修復(fù)建議。從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)視角,將森林、灌叢、草地、濕地、農(nóng)田等生態(tài)系統(tǒng)作為一個(gè)有機(jī)整體,以這個(gè)整體系統(tǒng)提供生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的能力作為衡量生態(tài)保護(hù)重要性的標(biāo)準(zhǔn),綜合生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)退化問題空間特征的識(shí)別,確定重點(diǎn)保護(hù)和修復(fù)目標(biāo)和重點(diǎn)區(qū)域,本文構(gòu)建的山水林田湖草生態(tài)保護(hù)與修復(fù)框架能為流域尺度構(gòu)建生態(tài)安全格局、實(shí)現(xiàn)退化生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)[3]提供思路和途徑。通過洞庭湖流域的分析案例為流域山水林田湖草生態(tài)保護(hù)與修復(fù)重要區(qū)域的識(shí)別提供了可借鑒的指標(biāo)和定量分析方法。
洞庭湖流域提供了重要的水源涵養(yǎng)、土壤保持、洪水調(diào)蓄和生物多樣性保護(hù)功能,同時(shí)也是我國農(nóng)產(chǎn)品供給的重要區(qū)域,但局部地區(qū)面臨著較嚴(yán)重的土壤侵蝕問題、生態(tài)系統(tǒng)退化和農(nóng)業(yè)面源污染問題。在識(shí)別流域生態(tài)保護(hù)與修復(fù)重點(diǎn)區(qū)域的基礎(chǔ)上,需實(shí)施生態(tài)系統(tǒng)格局優(yōu)化和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量提升工程,包括進(jìn)一步加快推進(jìn)退耕還林還濕工程[19]、實(shí)施生物多樣性保護(hù)修復(fù)和生態(tài)功能提升工程[20],同時(shí)需綜合考慮流域生態(tài)環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r,關(guān)注礦產(chǎn)開發(fā)、農(nóng)業(yè)開發(fā)等人類活動(dòng)干擾對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和生態(tài)功能的破壞,加強(qiáng)水環(huán)境治理和農(nóng)村生態(tài)環(huán)境治理、礦區(qū)生態(tài)修復(fù)等。
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