生态成效作为判定山水林田湖草生态保护修复工程有效性的重要途径,对加强工程总体布局和顶层设计、确保工程取得显著成效具有非常重要的意义.青海省祁连山区具有极其典型的"山水林田湖草"生命共同体特征,是中国第一批山水林田湖草生态保护修复工程试点之一.通过构建"生态干扰变化-生态系统格局变化-生态系统质量变化-生态系统功能变化-生态成效变化"逻辑框架,运用时空对比分析方法,对青海祁连山区山水林田湖草生态保护修复工程的生态成效进行了评估.结果表明:工程实施后,重要生态用地面积增长了 0.1％、生态连通度降低了 0.5％、植被覆盖度指数提升了 10.1％、单位面积水源涵养量提高了 31.5％,土壤保持量增加了 3.1％,固碳量增加了 2.8％,表明工程实施以来,生态干扰增加,部分类型生态系统破碎化有所加剧,但总体生态系统格局相对稳定,生态系统质量和各生态功能均有提升,修复成效显现.研究结果对青海祁连山区山水林田湖草生态保护修复工程的实施有一定的指导性作用,能为未来山水林田湖草生态保护修复工作提供先进经验,对科学指导中国更好地开展生态修复工作具有重要意义.

我国山水林田湖草沙生命共同体及其保护和修复工程的理论研究和实践正逐渐开展,需要系统的学科理论支撑,景观生态学作为地理学和生态学的交叉科学,能够以其宏观空间理论和技术体系满足这一需求.本文将景观生态学作为山水林田湖草沙一体化保护和修复工程的支撑学科,首先,明确了山水林田湖草沙生命共同体是镶嵌的异质景观、具有景观的所有特征并遵循景观生态学原理;其次,阐述了景观生态建设理论如何应用于山水林田湖草沙一体化保护和修复工程的规划和评价;最后,总结景观生态建设研究的新趋势,提出待解决的理论和实践问题,并论述山水林田湖草沙一体化保护和修复工程如何为解决这些问题提供广阔的研究空间.景观生态学和山水林田湖草沙一体化保护和修复工程实践相结合,将为实现我国乃至全球生态、经济、社会可持续发展提供极为有效的途径.

自国家提出构建山水林田湖草生命共同体以来,已启动第三批山水林田湖草生态保护修复工程试点申报,但一些工程设计缺乏整体性,造成“真破坏”和“伪生态”的现象时有发生.本研究以石川河综合整治项目为例,针对石川河乱采乱挖河道砂石,工业污染,附近村民焚烧垃圾造成气、水和土污染极其严重,生态、人居环境持续恶化,鱼虾绝迹,污水横流,垃圾成堆等问题,采用重建生态河道、恢复生态、景观重塑、土地平整、PE复合土工膜、土壤修复等技术构建山水林田湖草生命共同体,并分析了生态、经济和社会效益,通过项目实施,为石川河流域提供了洁净的土壤环境、稳定的土体结构,有效改善了生态环境,提高了生活质量,实现生产发展、生态良好,不断满足社会发展建设美丽乡村的需要,同时为构建流域山水林田湖草生命共同体提供理论依据和实践支撑.

回顾了山水林田湖草生态保护修复项目的实施背景,针对生态保护修复项目监测监管范围广、技术难等问题,强调了基于多源遥感数据开展项目遥感监测的重要性与必要性.从监测指标拟定、遥感地物信息提取、多源遥感数据融合、动态变化检测等方面评述了基于多源遥感数据的生态保护修复项目区监测方法,包括基于中高空间分辨率遥感数据的地物信息提取、融合机器学习的非线性混合像元分析、基于混合像元分析的时空融合等.在总结技术和工作推进方面的优势、局限基础上,提出要结合实际工作,持续优化国土空间生态保护修复监测指标;充分挖掘遥感数据解析的相关算法潜力,提升地物信息提取和混合像元分析的精度;加强时空融合算法与变化检测方法的研究探索,加强相关方法的实践应用;以“山水林田湖草生态保护修复工程试点”项目为平台,建立稳定的国土空间生态保护修复遥感监测运行机制,加强科技创新,形成技术标准,指导工作开展.

以“山水林田湖草生命共同体”为中心思想,从生态系统的格局和质量两个方面,对赣州市山水林田湖生态保护与修复试点工程实施效果进行了综合评估.结果 如下:(1)从生态系统格局来看,2015到2018年,赣州市森林、农田和城镇生态系统面积明显增加,超过40％的草地生态系统转变为森林生态系统,且近45％的城镇生态系统面积增量由草地生态系统贡献.此外,多数自然生态系统的斑块破碎化加剧,森林生态系统破碎化现象最为明显,最大斑块指数从54.36降低到37.41,而半自然生态系统最大斑块指数增大.(2)从生态系统质量来看,赣州市归一化植被指数稳定在0.7以上并呈增长趋势,水土流失综合治理面积从16543.8 km2增长到18550.4 km2,重点流域水质基本稳定在Ⅱ、Ⅲ级,城镇生态系统受土壤重金属污染的风险较小,但部分县区农田生态系统受一种或多种土壤重金属污染的风险较大.整体而言,赣州市山水林田湖生态保护与修复试点工程取得了显著成效,较好的完成了实施方案中的规划目标.在进一步的生态保护与修复工作中,应重视赣州市自然生态系统斑块破碎化严重地区、水质出现波动较大的河流断面以及农田生态系统受土壤重金属污染威胁较大的县区.

科学实施山水林田湖草生态保护与修复工程是我国态文明建设的必经之路,也是解决生态环境问题的重要举措之一.从额尔齐斯河流域山水林田湖草的生态特征与功能出发,对生态系统服务价值、生态系统质量和生态功能稳定性进行了分析.依据研究区的生态特点和地形地貌特征,基于最小阻力模型构建生态网络,结合识别出的退化生态源,构建了整个流域的生态格局.结果 显示:(1)流域生态系统服务价值及生态质量的降低主要是人为活动导致的林草植被覆盖度下降造成的.(2)流域内有20.67％的地区生态质量严重恶化,亟需进行生态修复.(3)流域生态源呈现“西北到东南带状延伸,东北向西南交替出现”的空间格局,结合构建的21条各级生态廊道和9个重点生态节点,构成了全流域生态格局.(4)在流域生态保护与修复过程中,应按照以北部山区涵养生态功能、中部区域维护生态安全、南部荒漠保育生态环境的方式施行.(5)生态保护与修复应遵循自然规律,注重“山水林田湖草-人”生命共同体的整体保护与系统修复,坚持科学管理,推动生态系统的良性发展.

“山水林田湖草”重大生态保护与修复工程是中国对复杂生态环境治理的重要探索.鉴于目前大多数重大生态工程未系统地考虑气候变化对重大生态工程的影响问题,针对气候变化对高寒草地、北方林区以及风沙源区生态的影响,以实施了多年的三江源生态保护工程、三北防护林工程和京津风沙源治理工程为重点,分析了重大生态工程对全球气候变化的响应,解构了重大生态工程与气候的反馈关系和影响程度,指出了中国“山水林田湖草”重大生态工程实施过程中可能存在的问题,并给出了应对建议.结果 表明:(1)气候变化对重大生态工程影响研究不足,尤其是涉及区域生态系统结构、功能、生物多样性与脆弱性等方面以及气候变化在工程实施效果贡献率的研究.(2)缺乏有效区分气候变化和工程实施效果的评估方法.目前能够定量识别气候变化对生态系统恢复的试验和方法比较少见,且缺乏对气候变化未来风险预估,导致制订的措施不能有效适应气候变化从而达到生态效益的最大化.所以在今后设计和实施“山水林田湖草”重大生态保护与修复工程时,要充分考虑自然规律、地理地带性差异和气候因素对生态系统的影响,并且加强建设生态综合监测和工程评价体系,根据未来不同的气候变化情景制订不同的措施,并依据气候动态预估来适当调整措施,使得生态工程能发挥出最大效益,以保证修复工程的系统性、区域性和整体性.

加强山水林田湖草生态保护修复标准体系建设,是统一行使国土空间生态保护修复的基础性工作.我国现行山水林田湖草生态保护修复有关标准多达350多项,存在标准体系不统一、内容交叉重复、协调性差、发布时间长、关键标准缺少等问题.在梳理相关领域标准的基础上,结合我国山水林田湖草生态保护修复试点工程实践,提出以矿山、水环境、森林、农田、湖泊、草原、湿地、海洋、农村、城市等为对象,以生态问题和修复工程为重点,围绕生态目标控制、调查监测评价、规划设计、工程技术、生态维护管理等功能需求,研究提出建立统一的山水林田湖草生态保护修复标准体系,指导当前我国山水林田湖草生态保护修复工程建设和国土空间生态修复.

山水林田湖草系统保护与修复工程实施的重要目标是维护和提升区域生态系统服务.从乌梁素海流域山水林田湖草的生态现状与功能出发,对乌梁素海流域水土流失、土地沙化等生态敏感性及土壤保持、水源涵养、生物多样性等生态功能重要性进行系统评价,形成基于生态敏感性和生态功能重要性相结合的空间格局评价结果.以维护和提升人类福祉所需的重要生态系统服务为目标,以乌梁素海流域生态敏感性和生态功能重要性相结合的空间格局评价结果为基础,制定了“一中心、二重点、六要素、七工程”的乌梁素海山水林田湖草生态保护与修复体系,并基于此将乌梁素海流域生态保护修复分为6个主要治理区域,形成“四区、一带、一网”的生态安全格局,通过具体工程实施,流域生态环境质量和生态服务能力将取得明显提升,防风固沙能力有效增强,生物多样性持续改善,水环境质量稳定达标,生态系统的稳定性明显加强.通过乌梁素海流域的分析案例为流域山水林田湖草生态保护与修复关键区域的识别提供了定量分析方法,为流域尺度构建生态安全格局、实现山水林田湖草系统保护和修复提供思路和途径.

山水林田湖草生态保护与修复是推进生态文明建设的必然要求.青藏高原是我国生态屏障区、水源涵养区和生态脆弱区,生态地位独特、生态保护责任重大.为此,中央及地方政府高度重视青藏高原生态文明建设,积极开展山水林田湖草生态保护修复试点工程.从青藏高原山水林田湖草生态保护与修复试点的特殊性出发,以拉萨河流域为例梳理了其主要的生态保护修复工程项目,提炼了青藏高原山水林田湖草生态保护与修复的技术路线,从参与主体、整合要素、运行保障、实施目标等方面总结了青藏高原多部门跨区、多要素综合、多渠道协作、多目标耦合的山水林田湖草联动治理模式,从山、水、林、田、湖、草六大生态要素出发归纳了青藏高原生态保护修复的分类指导-精准施策的实践框架,以期对青藏高原山水林田湖草生态建设情况有一个清晰的认识,并为全国其他地区系统开展山水林田湖草生态保护修复工作提供借鉴.