我国持续推进实施了系列大规模重大生态工程,科学评估工程取得的成效对于及时掌握工程实际效果是否符合预期目标、针对性地改进优化工程管理措施、促进生态保护修复目标的实现等具有重要意义.通过文献整合分析,从生态系统质量、功能和生物多样性等方面综合评估我国 10 项重大生态工程的生态成效,辨析取得成效的驱动因素贡献差异并总结成效评估产生不确定性的原因.结果表明:工程在国土绿化、碳固定、土壤保持、水源涵养、生物多样性保护等方面产生了良好生态效益,促进工程区植被覆盖度增加(0.19%—26%),生物量(-13%—187%)、固碳量(-7.41%—200%)、土壤保持量(-26.91%—151.52%)、水源涵养量(-64.66%—80.24%)、物种丰富度(-16%—441%)、均匀度指数(-6%—28%)和多样性指数(-5%—315%)总体也呈增加趋势(多年变化率中值＞0).但在部分区域也引起了生物量下降、土壤保持能力降低、水文效益减弱、生物多样性损失等问题.生态工程与气候变化的相对贡献率比值在 0.06-3.60 之间,贡献大小存在明显的空间分异并且产生交互耦合作用,多因素耦合作用分解机制仍有待研究.评估对象、数据、尺度、基准、方法及驱动因素拆解差异使得评估结果不确定性极大,相关研究需要重点关注评估基准和尺度的选择、多源数据的融合及同化、工程评估技术体系的改进,综合考虑区域地带性差异、工程措施适宜性和有效性、生态系统服务权衡、驱动因素贡献空间分异等以调整优化工程措施.

生态系统退化导致生态系统服务功能丧失,对人类福祉产生了深远影响.修复退化生态系统并提升其生态服务功能是全球面临的重大挑战.本文梳理了目前退化生态系统修复的使命与目标,提出"基于自然的解决方案"是生态修复的必然选择;提出"近自然精准修复"的概念,并阐述了近自然精准修复的理论基础和主要技术途径,介绍了南水北调中线工程水源地——丹江口水库库周退化生态系统近自然精准修复的实践案例,从而建立了"近自然精准修复"的理论框架.

治沟造地是延安市实施的一项增加耕地面积、保障粮食安全、保护生态环境的重大生态环境治理工程.研究治沟造地工程背景下延安市土地利用及生态系统服务价值变化,对科学评价治沟造地工程生态效益及黄土高原生态保护和高质量发展具有重要意义.基于2010、2018年Landsat TM/OLI遥感影像,运用单位面积价值当量因子法,定量分析了延安市2010-2018年土地利用及生态系统服务价值变化特征.结果表明:延安市主要土地利用类型为草地、林地和耕地,研究期内延安市土地利用类型变化主要为三者互相转化,变化幅度不大,维持在比较稳定的状态;延安市生态系统服务价值从2010年的955.91亿元增加到2018年的958.56亿元,增幅为0.28％,草地和林地为生态系统服务价值贡献最大;疏林地、高覆盖草地和水域是生态系统服务价值变化的主要贡献因子和敏感因子;延安市各项生态系统服务功能中,调节服务是最重要的功能,其中气候调节价值最大,研究时段所有单项生态系统服务价值变化幅度均小于1％.

三星堆遗址城墙对中华文明探源工程具有重要意义.研究不同维护措施下草本植物物种多样性、根系与土壤抗冲性的关系对防止遗址城墙水土流失、发挥原生植被的水土保持作用意义重大.本研究基于样地调查,以三星堆遗址城墙的草本植物群落为研究对象,探讨了自然更新、种植、弃耕、灌木去除、修剪5种维护措施下草本植物物种多样性、根系和土壤抗冲性特征及其相关性.结果表明:(1)研究区共记录草本植物103种,隶属40科81属,以菊科及禾本科植物占优,多年生草本植物居多.(2)灌木去除样地的物种多样性水平相对较高,自然更新样地次之,再次是修剪样地和种植样地,弃耕样地物种多样性水平显著低于其余样地(P＜0.05).(3)灌木去除样地和自然更新样地的土壤抗冲系数(分别为138.86 L/g和118.31 L/g,二者无显著差异(P＞0.05))显著高于其余类型(P＜0.05).除根长密度外,灌木去除样地的根表面积密度、根体积密度和平均根径均显著高于其他类型(P＜0.05).(4)4种多样性指数(Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数、物种丰富度指数、Pielou均匀度指数)、根长密度、平均根径、分叉数均与土壤抗冲系数极显著正相关(P＜0.01);根表面积密度、根体积密度与土壤抗冲系数亦显著正相关(P＜0.05).综上,灌木去除样地与自然更新样地的草本植物物种多样性指数、根系参数与土壤抗冲性较好.结合城墙区域的植被特点和遗址保护的原真性,建议实行以自然更新为主的原生境保护措施,必要时辅以如灌木去除、修剪等维护措施,有效提升物种多样性和土壤抗冲性,促进三星堆遗址城墙植被的可持续发展和原生态展现.

青藏高原国家公园群建设是中国在青藏高原谋划的符合全球可持续发展目标的重大生态文明建设工程,国家公园群建设与社区可持续发展之间存在着利益协调问题迫切需要解决.以青藏科考提出的国家公园群内部及相邻的467个社区作为研究对象,建立了包括自然条件、交通区位、文化因子、国家政策等要素的分析框架,识别国家公园群与社区可持续发展的空间耦合类型.结果表明,运用区域发展的主导因素法,结合空间要素的叠加分析,识别出348个社区受国家公园建设影响因素的作用不明显、空间耦合特征不显著;其余119个社区具有较为显著的空间耦合特征,可以划分为生态移民型(18.7％)、交通枢纽型(26.1％)、特色文化型(27.6％)、沿边发展型(27.6％)和复合型(2.9％).针对不同类型的社区提出了与国家公园协同发展的差异化调控路径.建立了国家公园关联社区的类型分异识别与调控方法,有助于补充我国国家公园社区可持续发展领域的认识和理解.

三峡工程是人类对地球表面的一次重大改造,形成了三峡库区这一特殊区域,探讨三峡库区的土地利用与生态环境变化对维护库区生态、经济、社会可持续具有重要意义.归纳总结了1990—2016年间三峡库区土地利用与生态环境变化研究的不同发展阶段,并从土地利用变化及其驱动力、土地利用变化及其生态环境效应(包括水土流失、非点源污染、土壤温室气体排放与重金属污染、自然灾害频发、生物多样性丧失)、生态环境质量评价及生态系统服务这3方面进行研究综述.提出今后的主要研究趋势是走向综合,研究的关键挑战为宏观格局变化的环境效应、微观机理与过程研究、尺度效应与尺度推绎以及模型构建与模拟预测.

利用生态系统分类及生态参量数据产品,运用植被覆盖度年际变异系数、趋势斜率和退化指数等草地覆盖度变化状况评价指标,对陕西北部重大生态建设工程实施关键年份(2000-2010年)内各类型草地植被覆盖度的演替状况进行研究.结果显示:(1)延安市和榆林市的黄土沟壑区草地生态系统面积明显增加,年均植被覆盖度由2000年的27.94％增长到2010年的40.50％,草地覆盖度整体由低覆盖向中覆盖等级转变,其中温带草原和温性草丛覆盖度呈明显上升趋势.(2)陕西北部大部分草地覆盖度波动变化明显,延河以北温带草原稳定性低,延河以南温性草丛稳定性较高、波动变化较小;93.98％的草地区域覆盖度呈上升趋势,其中极显著上升区域主要分布在黄土沟壑区;3.23％的降低区域集中于榆林市西北部的温带荒漠草原分布区.(3)11年间,陕西北部退化草地得到改善恢复的面积由2000-2005年期间的9594.44 km2增加到2005-2010年期间的26 544.39 km2,远大于退化区域,草地极重度退化程度得到扭转.本研究表明陕西北部不同类型草地覆盖度均不同程度得到了缓解和改善.

刺槐是黄土高原广泛栽植的水土保持树种,然而人工刺槐林的树木个体生长衰退已经成为该区域开展植被恢复建设、实现森林可持续经营所面临的重大生态环境问题之一.目前人工刺槐林生长衰退的定义、界定标准、量化指标尚未形成统一标准.探讨刺槐生长衰退的机理不仅是植被恢复的理论基础,也是退耕还林还草工程持续开展的直接需求,具有实际价值和研究意义.通过汇集相关研究文献,综合国际和黄土高原关于森林生长衰退、死亡率增加的研究,从生态学(气候变化、土壤干化、群落结构失调、森林经营管理不当)和树木生理学(水力学故障、碳饥饿、遗传及分子调节)两个角度概述了黄土高原人工刺槐林生长衰退的机制以及取得的研究进展.最后提出黄土高原人工刺槐林生长衰退研究的不足,并对未来研究进行展望.

京津冀城市群周边生态环境破坏严重,风沙灾害频发.京津冀风沙源治理工程是我国为减轻京津冀及周边地区风沙危害的重大生态修复工程.虽然陆续开展的系列生态工程取得一定效果,但修复过程中暴露的问题也日益突出.系统分析京津冀地区具体生态环境问题和生态修复的制约因素,对该地区的生态重建与服务功能提升具有重要意义.本文从沙地生态环境、防护林状况、植被动态、物种选择和生态功能评价等方面总结京津冀沙地植被生态修复研究进展,分析存在的问题,并据此提出今后修复的改进模式和对策建议,以期为京津冀沙地植被生态修复功能提升提供科学参考.

随着经济的发展,我国逐渐认识到自然环境保护工作的重要性,实施了“退耕还林(草)”、“天然林保护”等系列重大生态工程,建设了各类保护地,自然环境得到恢复.Chen等(2019)发现,近30年来全球的植被叶面积在增加,中国植被仅占全球植被面积的6.6％,却为全球植被叶面积净增长贡献了25％,且中国的植被叶面积增长的42％来自森林.这一结果与我国八次森林资源清查的结果一致,我国森林覆盖率已经由1976年的12.8％提高到2013年的21.63％,人工林蓄积量提高了15倍(许传德,2014).在天然植被保护方面,到2016年底我国各类自然保护地已达1.15万处之多,占国土面积18％以上(彭杨靖等,2018).但是,我国的自然保护地体系对珍稀濒危的哺乳动物和鸟类的栖息地覆盖程度比较高,而对珍稀濒危植物、两栖和爬行动物的生境,以及水源涵养、土壤保持、防风固沙与碳固定等主要生态服务功能的关键区域覆盖比例较低(Xu et al,2017b).这些没有被保护地覆盖的生物多样性或生态系统服务功能的关键地区往往是原生或干扰较少的生态系统,它们所提供的服务功能远高于次生或人工生态系统(Watson et al,2018),因此我国保护地体系需要进一步完善项层设计.另一方面,我国10类保护地之间存在着管理交叉重叠、生态系统碎片化等问题,影响生态系统的完整性(唐小平,2014;钟林生等,2016).