石岳，趙霞，朱江玲，方精云?

①中國科學院植物研究所 植被與環(huán)境變化國家重點實驗室，北京 100093；②北京大學 城市與環(huán)境學院生態(tài)學系，北京大學生態(tài)研究中心，北京 100871

“山水林田湖草沙”是一個生命共同體[1]。這是從生態(tài)文明建設(shè)的宏觀視角提出的重要理念，科學地界定了人與自然的內(nèi)在聯(lián)系和內(nèi)生關(guān)系，蘊含著重要的生態(tài)哲學思想。它們共同構(gòu)成相互依存、有機聯(lián)系的整體，為人類文明得以延續(xù)提供了物質(zhì)基礎(chǔ)和必要條件。這一理念提出后，受到社會各界的廣泛關(guān)注。對“山水林田湖草沙”的一體化治理、保護和修復，已成為推動生態(tài)文明建設(shè)的重要抓手。

那么，我國“山水林田湖草沙”是怎樣的情況？它們各自發(fā)揮了何種功能？彼此之間存在怎樣的關(guān)系？在生態(tài)文明建設(shè)中，應當如何科學地實現(xiàn)對它們的保護、治理和利用？本文從生態(tài)學的視角，對這些問題進行闡述。

1 我國“山水林田湖草沙”的本底情況

從生態(tài)學上講，“山水林田湖草沙”是對不同生態(tài)系統(tǒng)類型(或植被覆蓋類型)的通俗表達。具體而言，它們分別可以對應于以下幾種生態(tài)系統(tǒng)。

山：涵蓋了山地生態(tài)系統(tǒng)、高原生態(tài)系統(tǒng)等具有典型海拔梯度的生態(tài)系統(tǒng)類型，反映和濃縮了水平自然帶的自然地理和生態(tài)學特征。

水、湖：“水”包括了河流、湖泊、濕地、海洋等諸多以水為主要環(huán)境的生態(tài)系統(tǒng)類型，其中“湖”具體涵蓋湖泊和濕地等具有獨特水文特征的生態(tài)系統(tǒng)。

林、草、沙：涵蓋了森林、灌叢、草地、荒漠等陸地自然生態(tài)系統(tǒng)的主要植被類型。

田：指在人類干預下形成的農(nóng)田植被，屬于陸地人工生態(tài)系統(tǒng)。

可以看出，“山水湖”與“林田草沙”劃分的視角不同，前者強調(diào)地形地貌特征，而后者主要是從植被(或生態(tài)系統(tǒng))類型的角度進行劃分。但總的來說，“山水林田湖草沙”概括了我國絕大多數(shù)生態(tài)系統(tǒng)類型，準確、形象地反映了我國生態(tài)系統(tǒng)多樣性的特征。

1.1 我國的地形與山地

我國是一個山地大國，山地資源及其可持續(xù)利用對我國的國民經(jīng)濟建設(shè)至關(guān)重要[2]。根據(jù)全球1 km分辨率的數(shù)字地形圖 (https://earthexplorer.usgs.gov/)，按國內(nèi)定義“海拔高于500 m的地區(qū)為山地”這一標準測算，我國山地的面積為695萬km2，占國土面積的72.4%；而平原丘陵的面積為265萬km2，只占國土面積的27.6% (圖1(a))。若按聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署世界保護監(jiān)測中心(UNEP-WCMC)的分類標準[3]，我國的山地面積則為445萬km2，占國土面積的46.3%，約是世界平均值的2倍。

我國地勢西高東低，呈現(xiàn)3個明顯的傾斜階梯，構(gòu)成我國地貌的基本骨架，并形成了生物地理、氣候、農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)上的重要界線。根據(jù)山體整體性原則的分區(qū)測算表明，地勢第一級階梯是青藏高原，總面積為261.6萬km2(占國土面積的27.3%)，平均海拔4 383 m；二級階梯的中部山區(qū)總面積為400.3萬km2(占41.7%)，平均海拔1 318 m；三級階梯的東部平原丘陵地區(qū)總面積為298.1萬km2(占國土面積31.0%），平均海拔288 m (圖1(a))。

圖1 我國“山水林田湖草沙”的本底情況。(a)我國高程分級渲染和三級階梯的分布(依據(jù)全球1 km分辨率數(shù)字地形圖改繪)；(b)我國河流流域及面積大于1 km2的湖泊分布(依據(jù)國家基礎(chǔ)地理中心及文獻[8]改繪)；(c)我國潛在植被分布(依據(jù)柯本氣候分類法[12]及我國植被現(xiàn)狀[13]評估繪制)；(d)我國現(xiàn)實植被分布(依據(jù)吳炳方等的2010年全國土地覆蓋圖[14]改繪)。審圖號：GS(2021)8023號

坡度和坡向是兩個基本的地形要素。對我國地形的坡度分析表明，坡度小于5°的地區(qū)所占面積為719.6萬km2，占國土面積的75.0%。另一方面，我國山地以北坡和東北坡所占的面積為最大，西坡和東南坡面積最小。我國是一個雨水偏少、熱量豐富的國家，北坡和東北坡一般較為陰涼，土壤水分較好，因而有利于植被生長。相比較而言，西坡和東南坡一般較為干燥，植被稀疏、生產(chǎn)力較低。

1.2 我國的河流

河流是沿著槽狀凹地持續(xù)流動的地表水體[4]。我國河流眾多，水量豐富。由于受到地形、氣候的影響，我國河流區(qū)域分布不均勻，呈現(xiàn)南多北少、東多西少的格局，多數(shù)河流分布在氣候濕潤、多雨的東部季風區(qū)(圖1(b))。

根據(jù)河道的自然規(guī)模及其對社會經(jīng)濟發(fā)展、生態(tài)環(huán)境影響的重要程度等因素，國內(nèi)通常將河流劃分為一至五級[5]。依據(jù)國家基礎(chǔ)地理中心(http://www.ngcc.cn/)提供的數(shù)據(jù)測算顯示，我國一至五級河流長度分別約為2.35萬km、1.39萬km、2.02萬km、5.59萬km和17.54萬km，總計約29萬km。

按照流域完整性原則，根據(jù)資源環(huán)境科學與數(shù)據(jù)中心(http://www.resdc.cn)數(shù)據(jù)，全國可劃分為10個一級流域，分別為松花江流域、遼河流域、海灤河流域、黃河流域、淮河流域、長江流域、東南諸河流域、珠江流域、西南諸河流域和西北諸河流域(圖1b)。各流域中，長江流域河流總長度最長，超過8萬km；東南諸河流域總長度最短 ，僅有8 513 km (表1)。

表1 我國十大流域的河流長度 km

1.3 我國的湖泊分布和變化

湖泊是由地表洼地(即湖盆)蓄水而成的，水面比較開闊、水流交換緩慢且不與海洋直接連通的水體，在為人類和其他生物提供水資源和生態(tài)系統(tǒng)服務方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用[6-7]。我國境內(nèi)湖泊眾多，但其空間分布存在明顯的區(qū)域差異(圖1(b))?；谶b感資料的統(tǒng)計表明，在20世紀80年代中期，我國面積1 km2以上的湖泊共有2 799個，水面總面積7.5萬km2(不含跨國界湖泊境外面積)，其中青藏高原區(qū)的湖泊數(shù)量占全國總量的51%[8-9]。

由于氣候變化和經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國湖泊的分布和面積發(fā)生了很大變化。研究發(fā)現(xiàn)，自20世紀80年代中期至2015年，青藏高原區(qū)湖泊面積增加8 235 km2，占該地區(qū)湖泊總面積的21%，東部平原以及蒙新高原區(qū)的湖泊面積則減少2 151 km2；青藏高原、云貴高原和東北平原的湖泊變化主要與氣候有關(guān)，蒙新高原和東部平原的湖泊變化則主要與工業(yè)生產(chǎn)、圍湖造田等人類活動有關(guān)[8-9]。

1.4 我國的潛在植被分布

潛在植被是指在沒有人類干擾的前提下，當前氣候條件所能形成的穩(wěn)定的植被類型，也稱地帶性植被[10-11]。因此，潛在植被就是一個地區(qū)在自然條件下理論上最終應當形成的植被，或者說是沒有人類的自然界應該呈現(xiàn)的植被樣貌。在空間上，潛在植被顯示了氣候條件對植被類型分布的影響。因此根據(jù)植被-氣候關(guān)系，人們可大致重建潛在植被的情況。目前國際上使用最為廣泛的植被-氣候分類系統(tǒng)是柯本氣候分類法[12]?；谠摲诸悩藴?，參考我國植被分布現(xiàn)狀[13]，可以對我國潛在植被進行評估。

我國幅員遼闊，各地氣候差異極大，因此潛在植被的類型也十分多樣(圖1(c))。評估結(jié)果顯示，我國東部地區(qū)的潛在植被主要為各類森林，其分布很好地體現(xiàn)了沿緯度、經(jīng)度和海拔的三向地帶性規(guī)律，從北向南依次為寒溫帶針葉林、溫帶針闊葉混交林、暖溫帶落葉闊葉林、暖溫帶落葉常綠闊葉混交林、亞熱帶常綠闊葉林和熱帶雨林/季雨林。各類森林植被總面積約498萬km2，約占國土面積的1/2。其中亞熱帶常綠闊葉林面積最大，熱帶雨林的面積最小。草地植被包括了北方溫帶草地植被和青藏高原高寒草地植被，總面積達到264萬km2，占國土面積的近1/3?；哪饕植荚谖覈鞅眱?nèi)陸干旱區(qū)，面積約為198萬km2。

1.5 我國植被的現(xiàn)實分布

受氣候和長期人類活動的綜合影響，尤其是大面積農(nóng)田的開發(fā)，我國植被分布現(xiàn)狀與潛在植被有明顯差異?；谶b感的2010年全國1 km分辨率土地覆蓋評估顯示[14]：我國草地、荒漠植被分布現(xiàn)狀與其潛在分布范圍差別不大，主要分布于西北干旱區(qū)和青藏高原區(qū)；東部地區(qū)森林植被較其潛在分布范圍明顯縮小，主要集中于水熱條件充足且人為干擾較小的山區(qū)、丘陵等地帶；東部平原區(qū)和四川盆地等人口稠密地區(qū)的地帶性植被基本被破壞，代之以大面積分布的農(nóng)田(圖1(d))。

土地覆蓋結(jié)果表明[14]，目前我國各類植被中，林地(包括森林和灌叢)的面積為258萬km2，占國土面積的27%；草地283萬km2，占29%；農(nóng)田(含田間設(shè)施) 172萬km2，占18%；濕地(含水體表面)34萬km2，占4%；其他植被類型，主要包括荒漠以及無植被地區(qū)，共計185萬km2，占國土面積的19%。

2 “山水林田湖草沙”的形成

“山水林田湖草沙”在外觀和結(jié)構(gòu)上存在明顯差異，但又按照一定的規(guī)律在時間、空間上排布組合，并通過能量流動和物質(zhì)循環(huán)相互聯(lián)系、相互影響，形成了相對獨立又彼此依存的復雜關(guān)系。這是地球系統(tǒng)歷經(jīng)漫長演化的結(jié)果，是自然界和人類社會諸多過程共同作用的產(chǎn)物[15-16]。這些過程大致可以分為以下4類。

地質(zhì)地貌過程：與地球物質(zhì)、結(jié)構(gòu)及地表形態(tài)有關(guān)的各種過程，例如板塊漂移、造山運動、河流沉積、巖石風化等。這些過程塑造了地球表面復雜多變的地理環(huán)境，創(chuàng)造了“山水林田湖草沙”的無機環(huán)境。

生物進化過程：包括生命有機體的起源、發(fā)展、演變、分化乃至滅絕等一系列過程，產(chǎn)生了豐富多樣的生物類群，形成了“山水林田湖草沙”的有機組分。

植被演變過程：隨著時間推移，在內(nèi)外因素的共同驅(qū)動下，植被的組成、結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生各種變化，最終導致植被變化。其中，演替是最典型的植被演變過程。各類生態(tài)系統(tǒng)的分布格局，主要就是長期植被演變的結(jié)果。

人文過程：人類對自然界開發(fā)、利用、改造，不僅深刻影響自然生態(tài)系統(tǒng)的分布、結(jié)構(gòu)和功能，還創(chuàng)造了農(nóng)田、城市等新的生態(tài)系統(tǒng)類型，極大地改變了生命共同體的構(gòu)成。

在這些過程中，地質(zhì)地貌過程、生物進化過程和植被演變過程主要由自然界所主導，彼此之間緊密相關(guān)，可視為自然過程。人文過程則是人類社會發(fā)展的結(jié)果。不過，隨著人類對自然界的影響不斷加深，人類活動對自然過程的干預也變得越來越劇烈。

2.1 森林、灌叢、草地、荒漠形成的自然條件

森林、灌叢、草地、荒漠是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最為主要的4種類型，其形成、維持和長期存續(xù)都對自然條件有著一定的要求。從區(qū)域尺度上看，影響我國森林、灌叢、草地、荒漠形成和分布的最重要的因素就是氣候條件[13,17-18]。

森林：分布于濕潤、半濕潤的地區(qū)，水熱條件通常較好，能支持以喬木為優(yōu)勢種的生物群落。我國森林潛在分布面積498萬km2(占國土面積的52%)，現(xiàn)實面積191萬km2(占國土面積的20%)。主要的森林類型有熱帶雨林/季雨林、亞熱帶常綠闊葉林、暖溫帶落葉闊葉林、溫帶針闊混交林、寒溫帶針葉林等。影響森林分布最重要的因素是氣溫和降水，不同類型森林所需的氣溫和降水條件都有所不同[19]。根據(jù)以往研究，我國各類森林理論上所需的氣溫、降水條件大致如表2所示[13,17,20]。

表2 我國主要森林和草地類型形成的氣候條件[13,18,21,23]

灌叢：灌木較喬木適應性更強，故在一些難以發(fā)育為森林的環(huán)境條件下，能夠形成以灌木為優(yōu)勢種的生物群落。我國灌叢的現(xiàn)實分布面積約67萬km2，占國土面積的7%。

灌叢的形成原因多樣，其中一些是在特定自然環(huán)境下形成的原生性灌叢。氣候條件主導下形成的原生性灌叢主要分布于水熱狀況介于森林和草地之間的地帶，在我國以亞高山闊葉灌叢為代表，其生境的年平均氣溫-2～4°C或更冷一些，年降水量400～800 mm[21]。土壤、地形等因素也會導致形成原生性灌叢，例如分布于河漫灘、石灰?guī)r等生境上的原生性灌叢，其水熱條件通常與附近的森林植被相似，但因土壤基質(zhì)等原因而未發(fā)育成森林[22]。

我國目前原生性灌叢較為少見。絕大部分灌叢都是在原生的森林植被遭到人為破壞后，由于所處生境條件較差，或受人為干擾嚴重，短時間內(nèi)難以恢復為森林，進而形成的相對穩(wěn)定的次生植被[21]。

草地：分布于半濕潤-干旱地區(qū)，水熱條件通常較差，因此形成以中生、旱生的草本植物為優(yōu)勢種的生物群落。我國草地潛在分布面積264萬km2(占國土面積的28%)，現(xiàn)實面積283萬km2(占國土面積的29%)。主要類型有溫帶草甸草原、溫帶典型草原、溫帶荒漠草原、高寒草原、高寒草甸等，其在理論上的氣溫、降水條件如表2所示[21,23]。

暖溫帶、亞熱帶和熱帶地區(qū)廣泛分布的草山、草坡，在植被類型上稱為“草叢”。它們多處于濕潤-半濕潤氣候條件下，是原生的地帶性森林植被遭到人類活動破壞后，由于干擾頻繁、土壤貧瘠化而形成的次生植被，在消除干擾影響后可以逐漸恢復為森林[21,24]。

荒漠：形成于干旱地區(qū)，水分條件極差，植被非常稀疏，且以極端耐旱的種類占優(yōu)勢。缺乏植被覆蓋的裸露沙漠、裸露戈壁等，在廣義上也可歸于荒漠一類。我國荒漠的潛在分布面積198萬km2(占國土面積的21%)，現(xiàn)實分布面積185萬km2(占國土面積的19%)。自然條件下形成的荒漠是第三紀以來氣候逐漸旱化的結(jié)果，理論上年降水量小于250 mm，潛在蒸散是降水的4倍以上[22]。

2.2 農(nóng)田的形成

農(nóng)田是人類實施農(nóng)業(yè)活動、開展作物種植的產(chǎn)物。在距今約1萬年前，作物種植在世界多地幾乎同時出現(xiàn)，我國就是其中之一[25]?？脊虐l(fā)掘顯示，我國北方地區(qū)在大約8 000年前就已出現(xiàn)成規(guī)模的粟、黍栽培，而南方地區(qū)的水稻栽培可能在約9 000～10 000年前就已開始[26-27]。

目前，考古工作者已在湖南澧縣、江蘇吳縣等地發(fā)現(xiàn)了距今6 000～7 000年、帶有簡易排灌設(shè)施遺存的稻田遺址[28-29]；在北方地區(qū)則發(fā)現(xiàn)了距今約8 000年、貯藏量達5萬t的粟谷貯藏窖，也證明了大規(guī)模農(nóng)業(yè)耕作的存在[27]。還有研究基于考古資料，通過模型方法重建了新石器時代晚期(約5 000～7 000年前)華北地區(qū)的耕地情況，認為當時河北、山東、河南三省的耕地面積至少達到了102萬hm2[30]。這些結(jié)果表明，至遲在5 000年前，農(nóng)田在我國已經(jīng)廣泛分布。

2.3 山地的形成

山地形成的最主要的動力是由地球內(nèi)營力導致的地質(zhì)構(gòu)造運動，主要可分為幾種情況[31-33]：一是在水平力的作用下，地表巖層發(fā)生劇烈扭曲、褶皺，導致部分區(qū)域顯著隆起，形成由褶皺巖層構(gòu)成的山體，稱為褶皺山，例如喜馬拉雅山、昆侖山等。二是地表巖層發(fā)生斷裂后，兩部分巖體會在垂直力的作用下，沿著斷裂面發(fā)生錯動，并由相對抬升的一方構(gòu)成山體，稱為斷塊山，例如廬山、泰山、賀蘭山等。三是在前兩類情況共同作用下形成的山體，稱為褶皺-斷塊山，例如天山、大興安嶺等。褶皺山、斷塊山和褶皺-斷塊山也通稱為構(gòu)造山。

另一方面，各種外營力也無時無刻不在影響著山地的形成。在流水、冰川、風等因素的作用下，地表隆起區(qū)域(例如高原、山地)會被進一步侵蝕、切割、破碎，形成新的高低起伏的山地地貌，稱為侵蝕山[32]。廣東的丹霞山就是典型的侵蝕山。此外，還有由某些物質(zhì)堆積而成的山體，稱為堆積山[34]，例如火山就是由地殼內(nèi)的各種物質(zhì)噴出地表，堆積成山。

2.4 河流的形成

與山地不同，河流的形成主要是外營力作用，大致可分為如下階段[35-36]。

到達地表的大氣降水、冰雪融水等在重力作用下，沿坡面流動，不斷侵蝕地表，形成溝谷；地表水在溝谷中匯集，形成暫時性的水流，其持續(xù)時間與降水、融雪等過程密切聯(lián)系。

在侵蝕作用下，溝谷不斷加深和延長，最終達到地下水位；得到地下水補充后，暫時性水流變得相對穩(wěn)定，成為不依賴于降水、融雪等過程的經(jīng)常性水流，河流初步形成；溝谷則相應地發(fā)育為河谷。

在流水自身運動規(guī)律所導致的侵蝕、沉積等作用下，河流不斷發(fā)育，形成了復雜的河流地貌[37-38]。其中，河流上游主要向下侵蝕，形成了陡峭的河谷；中下游則主要是向河岸的側(cè)向侵蝕和沉積作用，河谷不斷變寬，并最終形成寬廣的沖積平原[39]。

此外，河流形成和發(fā)育也受到地質(zhì)構(gòu)造的影響[35,39]。在局域尺度上，河流通常發(fā)育在抗蝕能力弱的地質(zhì)構(gòu)造薄弱帶，如斷裂帶、軟弱巖層帶等[40]。在更大的空間尺度上，由構(gòu)造運動所決定的地勢特征控制了河流總體格局[36,39]。例如我國江河多自西向東流動，就是因為板塊運動造就了我國西高東低的整體地勢。

2.5 湖泊的形成

相比于山地和河流，湖泊成因更為復雜多樣，地球內(nèi)營力、外營力都可能在其中發(fā)揮重要作用。美國湖沼學家G. E. Hutchinson[41]依據(jù)其主導因素不同，將湖泊劃分為11類。其中以下幾類在我國較為普遍[42]。

構(gòu)造湖：由構(gòu)造運動形成的盆地積水而成，如滇池、青海湖、喀納斯湖等。

河成湖：因河流發(fā)育、河道變遷或者泥沙壅塞河流而成，如鄱陽湖、洞庭湖、巢湖、烏梁素海等。

冰川湖：由冰川挖蝕或冰磧物堵塞槽谷形成洼地并積水而成，如天山天池、喀納斯湖、多慶錯等。

潟湖：因堤島、沙嘴等的分割，局部海水水域與外海隔開封閉后演變而成，如西湖、品清湖等。

火山湖：由火山休眠后火山口積水而成，如長白山天池。

堰塞湖：由滑坡、地震、火山等因素導致大量土石壅塞河谷、截斷水流并積水而成，如五大連池、鏡泊湖等。

喀斯特湖：喀斯特作用下形成的巖溶洼地、巖溶漏斗等堵塞后積水而成，如草海等。

湖泊形成后，湖盆形態(tài)、湖水性質(zhì)、湖中生物等會在內(nèi)外因素的作用下不斷發(fā)生變化。由于相對封閉性，進入湖泊的泥沙、養(yǎng)分等物質(zhì)會積存于湖泊中，導致湖盆日漸變淺、水域不斷縮小、水質(zhì)逐漸營養(yǎng)化，使湖泊最終走向消亡[43-44]。一般而言，連通大海的外流湖會出現(xiàn)水生植物的生長和蔓延，逐漸沼澤化，并最終演變?yōu)殛懙豙43]；內(nèi)陸湖則往往在強烈的蒸發(fā)作用下變成鹽湖或干鹽湖[42]。

3 “山水林田湖草沙”的主要功能

由于控制因素和形成過程各不相同，“山水林田湖草沙”具有不同的結(jié)構(gòu)，在生命共同體中處于不同的地位，發(fā)揮著不同的功能。另一方面，它們作為生物圈的重要組分，在功能上又相互聯(lián)系、相互補充，彼此間不可替代，維持了地球表層系統(tǒng)的正常運行。

“生態(tài)系統(tǒng)功能”一詞，在生態(tài)學中有著多種不同含義[45]，但主要是指支持生態(tài)系統(tǒng)自我維持、自我更新，保證生態(tài)系統(tǒng)整體性的一系列過程和機制[46-47]。對于人類社會而言，生態(tài)系統(tǒng)的功能主要體現(xiàn)在人類從中直接或間接獲得的利益[48]，因此也可稱之為“生態(tài)系統(tǒng)服務”。從這一角度來看，生態(tài)系統(tǒng)的功能大致可以分為3個方面[49]。

生產(chǎn)功能：指生態(tài)系統(tǒng)為人類提供食物、醫(yī)藥、木材及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的原材料產(chǎn)品的功能。

生態(tài)功能：指生態(tài)系統(tǒng)固定二氧化碳、保持水土、調(diào)節(jié)氣候、凈化環(huán)境、減輕自然災害、保護生物多樣性等生態(tài)調(diào)節(jié)與生態(tài)支持功能。

文化與景觀功能：指生態(tài)系統(tǒng)在保護文化、傳承知識以及提供教育、審美和休閑等方面的功能。

當然，由于生態(tài)系統(tǒng)的復雜性及人類認知的局限性，這種劃分可能略顯武斷[50]，但總體上能較好地從人類需求的角度概括生態(tài)系統(tǒng)的各項功能[49]。

3.1 森林與灌叢的功能

森林和灌叢是我國陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，具有很高的生產(chǎn)力。從生產(chǎn)功能上講，森林和灌叢是巨大的原材料供應者，提供了大量木材和其他林產(chǎn)品，同時還生產(chǎn)果品、藥材、皮毛、橡膠等具有很大經(jīng)濟價值的各類副產(chǎn)品[51]。森林和灌叢還蘊含有極其豐富的物種資源，是人類社會重要的資源庫[52]。此外，森林和灌叢還是重要的能源來源，除了直接用作能源的木材之外，煤炭等化石能源也大多是地質(zhì)時期森林所固定、積聚能量的產(chǎn)物[31,53]。

在生態(tài)功能上，森林和灌叢是陸地碳循環(huán)的主要碳庫，具有重要的碳匯功能，在維持全球碳平衡、降低大氣中CО2濃度、減緩全球氣候變暖等方面發(fā)揮重要作用。研究表明，在2001—2010年期間，我國森林和灌叢生態(tài)系統(tǒng)年均固碳量(以C計量)達180.7 Tg(1 Tg=109kg)，抵消了同期我國化石燃料碳排放的12.4%[54]。森林和灌叢還具有保育水土、涵養(yǎng)水源、調(diào)節(jié)徑流、防風固沙、凈化空氣和水源、調(diào)節(jié)小氣候等作用[55]。由于森林和灌叢具有較為復雜的結(jié)構(gòu)，能夠形成多樣化的生境，它們還在保育生物多樣性、維持野生物種存續(xù)方面具有重要作用[52,55]。

此外，森林和灌叢還是歷代文人墨客吟詠描繪的對象，能夠給人們提供游覽觀光、休閑娛樂、凈化心靈、感悟自然等精神享受，具有很高的人文價值、美學價值。

3.2 草地與荒漠的功能

草地最重要的生產(chǎn)功能是支撐草食畜牧業(yè)，為人類社會提供了大量的畜產(chǎn)品、草產(chǎn)品[56]。同時，在長期的自然演化過程中，草地蘊藏了豐富的野生動植物資源，是許多藥用植物、芳香植物、觀賞植物的野生產(chǎn)地[56-57]?；哪纳a(chǎn)功能相對次要，主要體現(xiàn)在為人類提供特殊生物資源等方面[58-59]。

在生態(tài)功能方面，由于草地植被的生態(tài)學特性，它在防風固沙、涵養(yǎng)水源、保持水土等方面具有其他植被類型無法替代的作用[60]，是我國北方地區(qū)重要的生態(tài)屏障[61]。同時，草地在維持全球碳平衡的過程中也扮演重要角色。據(jù)估計，我國草地生態(tài)系統(tǒng)碳儲量(以C計量)約25.40 Pg(1 Pg=1012kg)，占全國陸地生態(tài)系統(tǒng)的近1/3[62]。此外，草地還為許多珍稀瀕危物種提供了必要的棲息地[56,63]。

荒漠的生態(tài)功能同樣也很重要?；哪邓∩伲瑵撛谡羯?，又具有獨特的水文特征，例如干沙層保水、地表結(jié)皮阻礙下滲等[64-65]，因此在維持區(qū)域水分平衡方面扮演重要角色?；哪瑯右彩窃S多動植物的棲息地，在維持生物多樣性方面具有作用[59]。此外，荒漠地區(qū)形成的揚塵對于其他生態(tài)系統(tǒng)具有“施肥”作用，在地球系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)中扮演重要角色[66]。

在文化和景觀功能上，我國草地孕育了歷史悠久的游牧文化，是蒙古族、藏族、哈薩克族等許多少數(shù)民族的發(fā)源地；荒漠地區(qū)則分布有樓蘭古城、敦煌莫高窟等眾多歷史遺跡，文化價值也不可小覷。同時，草地的秀美風光、荒漠的獨特景觀，也具有極高的美學價值，為人們提供了精神享受。

3.3 農(nóng)田的功能

與自然生態(tài)系統(tǒng)不同，農(nóng)田作為滿足人類社會需求而出現(xiàn)的人工生態(tài)系統(tǒng)，其核心功能就是生產(chǎn)功能。農(nóng)田提供豐富的農(nóng)產(chǎn)品，包括糧食、水果、蔬菜、藥物、飼料、棉花等，為我國人民的衣食住行奠定了基本的物質(zhì)資源。

同時，農(nóng)田也發(fā)揮了一定的生態(tài)功能。研究發(fā)現(xiàn)，我國農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳儲量(以C計量)約為16.32 Pg[62]，貢獻了2001—2010年間我國陸地生態(tài)系統(tǒng)固碳量的12%[54]。農(nóng)田還具有保持水土、維護生物多樣性、凈化水質(zhì)等作用[67]。

此外，農(nóng)田承載了我國悠久的農(nóng)業(yè)文明，在傳承傳統(tǒng)知識、保護文化多樣性以及提供教育、審美和休閑等方面也發(fā)揮著重要作用[68]。

3.4 山地的功能

由于地形起伏造成的海拔梯度，山地在垂直方向上產(chǎn)生顯著的環(huán)境差異，并形成由森林、灌叢、草地等一系列不同植被排列而成的山地垂直帶[33,69]。所以，山地生態(tài)系統(tǒng)是一種由多個生態(tài)系統(tǒng)類型鑲嵌而成的生態(tài)復合系統(tǒng)[69-71]。因森林、灌叢等生態(tài)系統(tǒng)的功能在前文已簡要敘述，在此不再重復。但山地生態(tài)系統(tǒng)具有獨特的生境、結(jié)構(gòu)和過程，因此也有著獨特的功能。

由于特殊的地貌環(huán)境，山地蘊含了大量的非耗竭性資源，如水能、風能、太陽能等，可提供豐富的能源，具有很大的開發(fā)潛力[33,72]。如能合理地利用，對于人類社會能源結(jié)構(gòu)的改善有著重要意義。

在生態(tài)功能上，由于山地對水汽的阻擋效應，容易形成降雨，具有較高的降水量；同時，山地的地貌、植被特征使得它具有較強的儲水保水能力，在高海拔地區(qū)還能以冰雪形式儲水。因此山地能為周邊的低地提供豐沛的水量，是重要的“水塔”[73]。我國的大江大河和眾多中小河流均起源于山地。另一方面，山地擁有高度濃縮的環(huán)境梯度，且受第四紀冰期-間冰期變化以及人類活動的影響較小，保有良好的自然生境和植被，成為許多物種分布的避難所，具有重要的生物多樣性功能[69,74]。我國許多珍稀瀕危生物都以山地作為其賴以生存、繁衍的棲息地[75-76]。

除生產(chǎn)功能、生態(tài)功能外，山地在人文和景觀功能上也具有不可估量的價值。我國名山眾多，不僅風景秀麗，也分布了許多名勝古跡，自然風光與人文景致緊密結(jié)合，能給人帶來極高的精神享受。

3.5 河流和湖泊的功能

一方面，作為陸地的兩種主要水體，河流和湖泊是人類社會的重要水源，為人類的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、工業(yè)生產(chǎn)以及日常生活提供必不可缺的淡水資源。河流和湖泊是發(fā)展水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的重要基礎(chǔ)，為人類社會提供了大量蛋白質(zhì)來源。據(jù)統(tǒng)計，我國45.9%的水產(chǎn)品都來源于淡水養(yǎng)殖[77]。此外，河流和湖泊還能夠發(fā)展內(nèi)陸航運，服務國民經(jīng)濟發(fā)展。

另一方面，作為地球表層系統(tǒng)各圈層相互作用的聯(lián)結(jié)點，河流與湖泊是陸地水圈的重要組成部分，與生物圈、大氣圈、巖石圈等關(guān)系密切[7]。河流是生態(tài)系統(tǒng)間進行物質(zhì)輸送、能量交換的重要渠道。研究表明，長江每年向我國海洋輸送的碳通量(以C計量)就達到20～30 Tg[78]，相當于我國農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的年均固碳量。湖泊也具有吸收CО2的功能，是重要的水體碳匯[79]。同時，河流和湖泊不僅是水生生物的棲息地[80]，其與陸地過渡帶的濕地環(huán)境也為許多陸生生物提供了繁殖、遷徙、越冬的場所[81]，是生物多樣性保護的重點之一[82]。河流和湖泊還具有調(diào)節(jié)區(qū)域氣候、調(diào)節(jié)河川徑流、凈化水質(zhì)等功能[7]。

孔子云：“智者樂水，仁者樂山”。我國分布有眾多的名川大湖，環(huán)境優(yōu)美，風景宜人，是非常重要的旅游資源。長江、黃河更是中華民族的搖籃，孕育了我國五千年的文明，其人文價值更難以衡量。

4 “山水林田湖草沙”的保護、治理和利用

4.1 從生態(tài)文明的視角看待“山水林田湖草沙”

縱觀歷史，人類社會的存在與發(fā)展，同地球生物圈系統(tǒng)的支持密不可分?！吧剿痔锖萆场鄙餐w是人類文明得以不斷延續(xù)的物質(zhì)基礎(chǔ)和必要條件。因此，如何正確地對“山水林田湖草沙”進行保護、治理和利用，是擺在當前人類社會面前的一項重要課題。

生態(tài)文明是人與地球生態(tài)系統(tǒng)和諧共存、共同發(fā)展的文明形態(tài)，是人類社會發(fā)展和歷史選擇的必然結(jié)果[83-84]。生態(tài)文明的基本理念，就是要尊重客觀的生態(tài)學規(guī)律，在深刻理解地球生物圈系統(tǒng)運行的特征、過程和機制的基礎(chǔ)上應對環(huán)境變化，在保護地球系統(tǒng)完整性的同時，對其科學地利用和改造[85]。生態(tài)文明理念打破了工業(yè)革命以來人與自然界主客體的二元對立，將人類社會與地球生物圈有機統(tǒng)一[86]，為“山水林田湖草沙”的科學保護、治理和利用提供了總體方向。

正如前文所述，“山水林田湖草沙”彼此相互聯(lián)系，相互補充，不可替代，共同構(gòu)成了生物圈系統(tǒng)的完整性。因此，在面對涉及“山水林田湖草沙”的各種事務時，就應當充分意識到它們作為生命共同體的整體性，決不能偏重一點、不及其余。從另一個角度來說，就是要遵循各種生態(tài)系統(tǒng)自身的生態(tài)學規(guī)律，清晰地把握它們在整個生物圈中所處的地位和功能，在此基礎(chǔ)上充分發(fā)揮人的主觀能動性，從而達到人與生物圈和諧發(fā)展的目的。

因此，對于“山水林田湖草沙”的保護、治理、利用，必須從各地區(qū)、各生態(tài)系統(tǒng)自身的條件出發(fā)，做到“宜林則林、宜草則草、宜田則田、宜沙則沙”，既不能簡單地屈從于生態(tài)系統(tǒng)的各種變化，更不能僅僅按照人類的主觀意志對其進行強行干預。違背生態(tài)學規(guī)律的舉措，不僅會勞民傷財，甚至可能會引發(fā)嚴重的生態(tài)學災難。

4.2 違背生態(tài)學規(guī)律改造利用自然的國內(nèi)外典型案例

工業(yè)革命以來，隨著科學技術(shù)的快速進步，人類改造自然的能力迅速提升，地球生物圈系統(tǒng)在人類影響下發(fā)生了深刻改變。然而，由于缺乏對生態(tài)規(guī)律的正確認識，許多“征服自然”的“壯舉”最后都變成了慘痛的悲劇。正如恩格斯所說：“每一次這樣對自然界的征服，自然界都將對我們進行反抗。這種反抗是無聲的，卻是十分有力的，是人類不可承受的?！痹诖?，我們列舉國內(nèi)外若干違背生態(tài)學規(guī)律、改造利用自然的典型事例。

(1) 阿斯旺大壩(Aswan High Dam)造成高昂環(huán)境代價。

大型水壩是人類抬高河流水位、調(diào)節(jié)徑流的主要設(shè)施，并能在防洪、灌溉、發(fā)電等方面發(fā)揮重要作用。但大型水壩也可能對環(huán)境造成嚴重的負面影響，這其中以埃及阿斯旺大壩最為典型。

阿斯旺大壩位于尼羅河上，壩高111 m，長近4 000 m，將尼羅河攔腰截斷，形成蓄水量最大可達1 620億m3的人工湖[87]。大壩最初修建的主要目的是防洪、灌溉、發(fā)電，于1960年動工，1967年大壩主體完成，1971年正式竣工[88-89]。大壩建成后，在防洪、灌溉、發(fā)電等方面發(fā)揮了一定功效，但因其設(shè)計、修建時并未考慮尼羅河獨特的水文、生態(tài)特性，引發(fā)了非常嚴重的環(huán)境問題。

尼羅河的徑流量存在明顯季節(jié)變化，會定期泛濫、淹沒農(nóng)田，帶走農(nóng)田土壤中殘留的鹽分，并留下肥沃的沉積物，提高農(nóng)田肥力[88]。但大壩建成后，因河水不再泛濫，下游農(nóng)田鹽分逐漸積累，肥力不斷降低。農(nóng)民為保證糧食生產(chǎn)，又大量施用化肥，不僅加劇土壤鹽堿化，還造成水體富營養(yǎng)化[90-91]。

尼羅河原本入海時攜帶大量泥沙，為尼羅河三角洲提供物質(zhì)基礎(chǔ)[87]，但大壩建成后，尼羅河徑流量和入海泥沙明顯減少，導致嚴重的海水內(nèi)侵和海岸侵蝕[87-88,90]。例如三角洲約西塔海角的后退速度達到120～240 m/a，至少是大壩竣工前的2倍，直至20世紀末修建了海堤才得以控制(圖2)[92-93]。

圖2 尼羅河三角洲約西塔海角的后退情況。改繪自文獻[93](衛(wèi)星影像來源: Google Earth 2016-02-16)

此外，大壩帶來的水文、生態(tài)變化，還引起藻類和水草蔓延[88]、東地中海魚蝦減少[94-95]、寄生蟲病傳播[96-97]等一系列問題。因此，阿斯旺大壩雖然在一定程度上滿足了人類社會的需求，但是它對尼羅河生態(tài)系統(tǒng)乃至周邊環(huán)境的消極影響也非常顯著，其綜合利弊難以評價[95,98]。

在以美國為代表的一些發(fā)達國家，“拆壩”已成為消除水壩負面生態(tài)影響的一個重要手段。據(jù)統(tǒng)計，在2006—2014年間，美國共拆除水壩548座，甚至超過了1915—2005年間拆壩數(shù)量的總和，其中不少是因為對河流生態(tài)系統(tǒng)功能的消極影響而被拆除[99]。例如在2011—2014年間，美國先后拆除了位于華盛頓州艾爾瓦河上的兩座大壩，就是由于它們隔斷了幾種瀕危魚種在艾爾瓦河上游源頭的產(chǎn)卵場等生態(tài)原因[100]。

(2) 盲目開墾導致東歐和北美黑土區(qū)嚴重退化。

廣義上的黑土是指肥力優(yōu)渥、腐殖質(zhì)豐富、顏色深暗的土壤，包括典型黑土、黑鈣土、草甸土等多個種類[101-102]。世界上集中連片的黑土區(qū)有4塊，分別位于東歐大平原、北美地區(qū)、阿根廷和烏拉圭地區(qū)，以及我國的東北地區(qū)[102-103]。其中，東歐和北美的黑土區(qū)開發(fā)利用得很早，在19世紀已大規(guī)模利用，但由于盲目追求經(jīng)濟利益，忽視了黑土區(qū)的氣候和生態(tài)特征，引發(fā)了嚴重的生態(tài)災難。

從形成過程上看，黑土主要是在典型草原、草甸草原和以草原植被為主的疏林草原下形成的土壤，其植被以多年生草本植物占據(jù)優(yōu)勢[102-104]。但開墾為耕地后，植被就變成了以糧食作物為主的人工植被。在作物種植期外，黑土地表裸露，很容易在外力侵蝕作用下遭到破壞。東歐大平原與北美地區(qū)都屬于典型的大陸性氣候，缺乏植被保護的地表土壤往往會被大風刮起，形成破壞性極強的“黑風暴”(圖3)[105]。在20世紀20—30年代，這兩個地區(qū)相繼遭受“黑風暴”的嚴重影響。例如1928年，“黑風暴”幾乎席卷了整個烏克蘭，平均土層毀壞達12 cm，估計約有1 500萬t的土壤被移走[106]。再如1934年美國的一場“黑風暴”，帶走了大平原地區(qū)超過3億t的土壤。受此影響，當年小麥產(chǎn)量相對于20世紀20年代的平均水平下降36%，減產(chǎn)超過800萬t[107-108]。由于巨大的破壞力，“黑風暴”被列入了20世紀的重大環(huán)境危機之一[109]。

圖3 1935年美國堪薩斯州的“黑風暴”(圖片來源：Historic Adobe Museum)

盡管美國、烏克蘭政府相繼采取了一些措施，例如種植防護林、開展保護性耕作等，以遏制“黑風暴”的破壞[110]。但目前，這兩片黑土區(qū)仍大范圍地面臨著土壤侵蝕、水分喪失、荒漠化、生產(chǎn)力下降、多樣性降低等問題，生態(tài)系統(tǒng)功能已經(jīng)遠不如前[111-114]。

(3) 環(huán)境破壞是’98長江洪災的重要原因。

1998年，我國長江流域發(fā)生了百年不遇的特大洪澇災害，造成中下游5省1 500余人死亡，8 400余萬人受災，直接經(jīng)濟損失1 300多億元[115]?！?8洪災的形成確有氣候因素的作用，但人類無序開發(fā)對流域造成的環(huán)境破壞也是十分重要的原因，更值得人們重視[116-117]。

第一，長江中上游森林的亂砍濫伐，造成了植被涵養(yǎng)水源能力的迅速下降。調(diào)查顯示，由于無節(jié)制地砍伐，長江中上游森林面積持續(xù)縮小[117-118]。20世紀80年代初期，重慶各縣森林覆蓋率較50年代減少了50%以上[119]；四川省在20世紀90年代時有50多個縣森林覆蓋率只有3%～5%[116]。與此同時，林分質(zhì)量也發(fā)生顯著劣化，涵養(yǎng)水源、保持水土能力較強的成熟林、天然林大部分被破壞，留存的多是生態(tài)功能較差的次生林、人工幼林[119-120]。由于缺乏森林涵養(yǎng)水源、截留雨水的作用，降水直接形成地表徑流，匯入長江，加大了河流的行洪壓力[118]。

第二，因為植被的破壞和不合理的墾殖，長江上游大量地表裸露，造成了嚴重的水土流失。據(jù)報道，在1998年洪水發(fā)生前，長江流域水土流失面積達56萬km2，年土壤侵蝕量達22.4億t[121]。水土流失導致河道、湖泊淤積，抬高河床，導致行洪不暢[117]。

第三，長江中下游地區(qū)湖泊的不合理開發(fā)利用，大幅度降低了湖泊蓄水調(diào)洪的能力。據(jù)不完全統(tǒng)計，20世紀50—90年代，長江中下游有1/3的湖泊被圍墾，超過1 000個湖泊因此消亡[116]；原有的22處通江湖泊，總面積減少了近7 000 km2，損失容積600億m3，相當于淮河年徑流量的1.3倍[120]；僅洞庭湖就損失面積約1 500 km2、容積約100億m3(圖4)[122-123]。水文資料顯示，1949年長江洪水分流至洞庭湖的流量占宜昌站流量50%，但’98洪水時洞庭湖不僅無法分洪，反而還以3.5萬m3/s的流量流入長江[119]。這無疑更加大了河流的行洪壓力。

圖4 (a～e) 20世紀30年代至1998年的洞庭湖水面情況；(f) 洞庭湖水面變化情況(改繪自文獻[123])

1998年長江洪水給我們帶來巨大教訓。此后，我國政府采取了一系列重大生態(tài)工程舉措，包括退耕還林還草還湖、天然林保護工程等。這正是對以前非科學改造利用自然的一種反思和糾正。

(4) 農(nóng)牧交錯帶過度墾殖造成地下水位下降。

我國北方農(nóng)牧交錯帶位于東部季風環(huán)境和西北干旱環(huán)境的交界帶上，年降水量平均在250～450 mm，大致沿400 mm等降水量線兩側(cè)分布，包括了內(nèi)蒙古、黑龍江、吉林、遼寧、河北、山西、陜西、甘肅和寧夏共9個省份106個旗(縣)[124-125]。由于這一地區(qū)的年降水量變動較大，一般為20%～50%[126]，因此歷史上該地區(qū)種植業(yè)基本上是“靠天吃飯”的雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)[125]。

新中國成立后，隨著技術(shù)的發(fā)展，抽取地下水進行灌溉成為當?shù)匕l(fā)展種植業(yè)的普遍行為。以內(nèi)蒙古通遼市科爾沁區(qū)為例，在1963—2006年間，該區(qū)灌溉機井數(shù)從123眼增加至近1.7萬眼；灌溉用水量從1987年的10億m3增長至2006年的50億m3[127]。大量抽取地下水進行灌溉，造成了農(nóng)牧交錯帶地下水位的嚴重下降(圖5(a))。仍以通遼市科爾沁區(qū)為例，與1978年相比，2006年該地區(qū)地下水超采區(qū)面積增加了8.5倍，地下水漏斗中心水位埋深增加了7.7 m[127]。

這種地下水位的變化直接影響了整個區(qū)域的水循環(huán)。基于遙感對蒙古高原湖泊的研究顯示，自1987—2010年間，內(nèi)蒙古自治區(qū)大于1 km2的湖泊數(shù)量減少34%，面積減少30.3%；而氣候條件相似的蒙古國，同期湖泊數(shù)量僅減少了17.6%，面積減少2.4% (圖5(b))。進一步分析表明，內(nèi)蒙古農(nóng)牧交錯帶地區(qū)湖泊80%的面積變化來源于灌溉耗水[128]。顯然，抽取地下水灌溉已經(jīng)對當?shù)丨h(huán)境造成了巨大的負面影響。

圖5 (a) 內(nèi)蒙古通遼市平原地區(qū)的平均地下水埋深；(b) 蒙古高原湖泊分布及相對面積變化[128]

(5) 三北防護林栽種樹種不當造成生態(tài)問題。

三北防護林是我國政府大力推動的一項生態(tài)工程，規(guī)劃時間為1978—2050年。評估顯示，截至2017年，三北工程累計完成造林保存面積約3 010萬hm2，在控制水土流失、遏制沙化等方面取得了一定成效[129]。但由于缺乏對生態(tài)學規(guī)律的充分認識，防護林工程實施過程中也造成了一些負面影響。

三北防護林的不少區(qū)段屬于干旱/半干旱氣候條件，年降水量在400 mm以下，其自然植被應為草地、灌叢或者荒漠[129]。人工大面積栽種喬木，實際上并不能形成長期自我維持的森林植被。有研究顯示，在該地區(qū)的632個縣中，有60個縣的水資源條件不適宜造林，且這些縣大多地域廣闊，占整個三北地區(qū)總面積超過1/3[130]。21世紀初一些調(diào)查就發(fā)現(xiàn)，由于水分條件不足，部分地區(qū)人工造林成片枯萎死亡，出現(xiàn)“年年植樹不見樹”的情況；而即使樹木勉強存活，也往往生長不良，長成“小老頭樹”[131-132]。

另一方面，森林生長需水量遠高于草地、灌叢，在降水不足的情況下，必然要大量吸取地下水，造成地下水位降低；當?shù)叵滤幌陆抵翢o法利用時，就會導致森林退化乃至大面積死亡[133]。例如內(nèi)蒙古通遼市奈曼旗的中等密度的楊樹林生長季正常需水量約380 mm，但當?shù)亟邓坎蛔?00 mm，2011年當?shù)貤顦淞执竺娣e死亡，而地下水位也已從-6～-7 m下降至-18 m[134]。此外，媒體記者還報道過新疆、寧夏、甘肅等地靠抽取地下水灌溉來維持造林成果[135]，這顯然更不可持續(xù)。

此外，由于部分地區(qū)造林樹種單一，生物多樣性程度低，很容易發(fā)生嚴重的病蟲害。例如20世紀末期寧夏地區(qū)發(fā)生大面積天牛災害，導致造林成果毀于一旦[135]。再如21世紀初北方地區(qū)楊樹象甲蟲大爆發(fā)，造成楊樹林大面積死亡[125]。

(6) 治沙經(jīng)驗片面推廣易引發(fā)水資源耗竭。

近年來，我國的一些沙地進行大規(guī)模的造林治沙活動，并取得了一定成效。但如果不考慮當?shù)鼐唧w的自然環(huán)境特征，盲目推廣相關(guān)經(jīng)驗，不僅無法達到治沙的目的，反而引起負面效應。

以騰格里沙漠為例。騰格里沙漠為群山環(huán)繞，位于黃河故道附近，又緊鄰當前黃河河道[136-137]。在當?shù)卮髿饨邓?、沙丘凝結(jié)水、山區(qū)降水、地表水交換等過程的作用下，形成了當?shù)刎S富的地下水資源，在部分區(qū)域甚至還會露出形成湖泊，能夠生長灌木乃至喬木[138-140]。但研究發(fā)現(xiàn)，騰格里沙漠沙層水分存在明顯空間差異，表現(xiàn)為沙漠邊緣沙層含水量較腹地為高，洼地沙層含水量較沙丘、高地為高[141-142]。這表明“能夠生長灌木乃至喬木”僅僅是騰格里沙漠部分地區(qū)的情況，并不能推廣至整個沙漠。此外，在沙坡頭地區(qū)的定位監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，隨著人工植被固沙時間的延長，整個沙地水分條件逐漸惡化，導致植物衰敗乃至死亡[143]。因此，根據(jù)部分地區(qū)的短期經(jīng)驗，盲目擴大治沙面積，勢必會破壞當?shù)氐乃纳鷳B(tài)平衡，甚至引起水資源的耗竭。

4.3 生態(tài)文明建設(shè)的生態(tài)學途徑

以往的事例告訴我們，對自然界的不合理保護、治理和利用，一個根本原因就是沒有從生態(tài)學規(guī)律出發(fā)，忽視“山水林田湖草沙”之間相互聯(lián)系、相互依存的復雜關(guān)系，用片面的、主觀的經(jīng)驗來指導實踐。生態(tài)文明建設(shè)要求人們充分認識生態(tài)學規(guī)律、充分利用生態(tài)學規(guī)律。因此，建設(shè)好生態(tài)學科對豐富和發(fā)展自然科學的相關(guān)基礎(chǔ)理論、實現(xiàn)國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展、構(gòu)建生態(tài)文明社會具有不可或缺的作用。之前，本文作者團隊曾闡述過在生態(tài)學的視角下建設(shè)生態(tài)文明所需要加強工作的若干方面[85]。在此將主要觀點簡要闡述如下。

(1) 加強生態(tài)學教育，建立一批學科基地，提高公眾的生態(tài)學意識。

與其他學科相比，我國生態(tài)學科起步晚、發(fā)展慢，在整個學科體系中處于較為弱勢的地位。我國地域遼闊、環(huán)境多樣、物種豐富，同時又經(jīng)歷著快速的城鎮(zhèn)化發(fā)展階段，為生態(tài)學理論的探索和創(chuàng)造提供了不可多得的天然實驗室。若能加大對生態(tài)學研究與教育的投入，加強對相應研究和教育機構(gòu)的建設(shè)，必會在生態(tài)學理論和應用研究方面取得一系列重大創(chuàng)新成果。

同時，我國民眾的生態(tài)學意識普遍薄弱，因此有必要向全社會廣泛宣傳生態(tài)文明基本理念，加強生態(tài)學公眾教育和科普的投入，逐步推動全民生態(tài)學素質(zhì)的提升。

(2) 國家的重大戰(zhàn)略決策和重大工程要體現(xiàn)生態(tài)學知識和研究成果。

改革開放以來，我國經(jīng)濟快速發(fā)展，但付出的資源、生態(tài)與環(huán)境代價過大。在近年來的生態(tài)文明建設(shè)中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了以往部分決策、部分重大工程所引發(fā)的生態(tài)問題。因此國家在今后制定重大計劃和工程的時候，應當充分進行生態(tài)學論證，避免因決策不當而造成的負面生態(tài)效應。同時，在國家各項重大工程的執(zhí)行過程中，也有必要強化生態(tài)學的指導作用，杜絕單純追求經(jīng)濟效益的行為，以免造成不可預見的損失。

(3) 政府和相關(guān)企業(yè)的管理隊伍要配備生態(tài)學專業(yè)人才。

隨著我國生態(tài)文明建設(shè)的快速推進，各行各業(yè)都需要一批具有生態(tài)學專業(yè)知識的從業(yè)人員。特別是推進生態(tài)文明建設(shè)，不僅要求政策決策者要有生態(tài)意識，決策的執(zhí)行者、相關(guān)部門和行業(yè)的工作人員也需要具備生態(tài)學知識。但目前多數(shù)政府部門、企事業(yè)單位鮮少招收生態(tài)學人才，導致很多部門缺乏受過生態(tài)學教育和訓練的人員，生態(tài)學專業(yè)隊伍建設(shè)薄弱。因此，相關(guān)部門有必要配備生態(tài)學專業(yè)人才，確保生態(tài)文明建設(shè)從具體工程、具體事情抓起。

(4) 加強國家的生態(tài)戰(zhàn)略研究。

我國的生態(tài)安全問題，在國內(nèi)和國際兩方面均有體現(xiàn)。從國內(nèi)看，盡管我國近年來的生態(tài)文明建設(shè)取得了突出成效，總體環(huán)境呈現(xiàn)不斷好轉(zhuǎn)的勢頭，但歷史遺留的許多生態(tài)環(huán)境問題尚未根本解決，水資源短缺、水土流失、草地退化、大氣與土壤污染等問題依然嚴重。從國際上看，以美國為代表的部分發(fā)達國家，仍在以我國歷史上積累的環(huán)境問題作為制約我國發(fā)展的借口。此外，氣候變化導致的生態(tài)脆弱性因國而異，我國屬于較高風險國家。當前，生態(tài)安全越來越引起重視，已被納入國家安全體系，這要求我們在未來要進一步加強國家的生態(tài)戰(zhàn)略研究。

(5) 加強生態(tài)風險評價與生態(tài)預報。

生態(tài)風險評價和生態(tài)預報是應用生態(tài)學的新興研究領(lǐng)域，可以在人類社會和生態(tài)系統(tǒng)之間構(gòu)架橋梁。我國幅員遼闊、生態(tài)系統(tǒng)多樣化，并存在巨大的人口壓力，因此各類生態(tài)災害會對我國自然環(huán)境、社會經(jīng)濟都造成極大的損失。而對氣候變化、臺風危害、物種分布，尤其是極端自然事件等，進行較為準確的生態(tài)風險評價或生態(tài)預報，能夠為政策制定和執(zhí)行提供重要參考和前瞻性指導，服務于我國社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

5 結(jié)語

“山水林田湖草沙”概括了我國多樣化的生態(tài)系統(tǒng)類型，是我國生態(tài)環(huán)境的通俗表達。作為自然界和人類社會諸多過程共同的產(chǎn)物，它們形成原因各不相同，但又彼此聯(lián)系、相互影響，構(gòu)成了復雜的生命共同體。“山水林田湖草沙”的功能各不相同又相互補充，彼此間不可替代，共同維持了地球生物圈系統(tǒng)的正常運行。然而，長期以來由于人類對生態(tài)學規(guī)律的認識不夠充分，在對“山水林田湖草沙”的保護、管理和利用中存在著很多盲目的不科學行為，不僅引發(fā)許多生態(tài)環(huán)境問題，也為人類社會帶來慘痛的損失。

生態(tài)文明理念告訴我們，在處理人與自然界的關(guān)系時，必須尊重自然、順應自然、保護自然。只有在生態(tài)文明理念的指引下，我們才能科學、正確地對“山水林田湖草沙”進行保護、管理和利用，實現(xiàn)人類社會和自然界的協(xié)調(diào)發(fā)展。

當前，我國正處于生態(tài)文明建設(shè)的關(guān)鍵時期，“美麗中國”畫卷正在徐徐展開。因此，我們更要清晰地認識“山水林田湖草沙”生命共同體的整體性，更加準確地把握各類生態(tài)系統(tǒng)彼此協(xié)調(diào)發(fā)展的重要性，才能更好地推進生態(tài)文明建設(shè)，真正實現(xiàn)我國社會經(jīng)濟和自然環(huán)境的和諧發(fā)展。

致謝 本文的數(shù)據(jù)獲取和圖片繪制得到中國科學院植物研究所工程師耿曉慶、博士研究生吳波，以及北京大學生態(tài)研究中心博士研究生馮禹昊的協(xié)助，特此致謝。

(2021年9月22日收稿)■