生态屏障的内涵、评价体系、建设实践研究进展

doi:10.18306/dlkxjz.2022.10.015

地理科学进展 ›› 2022, Vol. 41 ›› Issue (10): 1969-1978.doi: 10.18306/dlkxjz.2022.10.015

生态屏障的内涵、评价体系、建设实践研究进展

代云川¹(), 李迪强²^,^*()

1.重庆社会科学院生态与环境资源研究所,生态安全与绿色发展研究中心,重庆 400020
2.中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所,生物多样性保护国家林业和草原局重点实验室,北京100091

收稿日期:2022-03-29 修回日期:2022-05-31 出版日期:2022-10-28 发布日期:2022-12-28
通讯作者: *李迪强(1966— ),男,湖南湘乡人,博士,研究员,博士生导师,研究方向为自然保护地管理。E-mail: lidiqiang_caf@163.com
作者简介:代云川(1989— ),男,重庆潼南人,博士,助理研究员,研究方向为自然保护地管理。E-mail: yunchuan.dai.CHN@gmail.com
基金资助:
国家重点研发计划项目(2019YFA0607103)

Overview of connotation, evaluation system, and protection practice of ecological shelters

DAI Yunchuan¹(), LI Diqiang²^,^*()

1. Institute for Ecology and Environmental Resources, Research Center for Ecological Security and Green Development, Chongqing Academy of Social Sciences, Chongqing 400020, China
2. Key Laboratory of Biodiversity Conservation, State Forestry and Grassland Administration, Ecology and Nature Conservation Institute, Chinese Academy of Forestry, Beijing 100091, China

Received:2022-03-29 Revised:2022-05-31 Online:2022-10-28 Published:2022-12-28
Supported by:
National Key Research and Development Program of China(2019YFA0607103)

摘要/Abstract

摘要：

当前,学界对生态屏障概念尚未达成共识,对其科学内涵、基本属性以及识别体系的研究不够深入;由于缺乏理论指导,生态屏障建设的科学性有待提升、生态屏障建设的机制有待完善。为此,论文对生态屏障的内涵、识别体系和建设实践进行了系统梳理,厘清了生态屏障的科学内涵,总结了生态屏障建设的经验与问题,提出了对策建议。研究指出,生态屏障具有地域和功能的双重内涵,表现为特定的空间区位、生态系统结构、生态过程和防护对象,是生态—经济—社会复合系统,具备公共产品属性。在生态屏障建设中,首先需要基于生态屏障的地理区位、主导功能、生态胁迫及不同尺度科学识别生态屏障及其范围;其次,应当尊重生态系统的自然属性和自然规律、推进生态屏障建设跨区域协作;最后,推进生态屏障建设系统治理,统筹生态屏障建设与经济社会发展。

关键词: 生态屏障, 生态安全, 识别体系, 协同发展

Abstract:

At present, the academic community has not yet to reach a consensus on the definition of the ecological shelters (ES) concept. Due to the lack of theoretical guidance, the scientific application and mechanisms of ES construction is lacking. Therefore, this study systematically clarified the meaning, identification system, and construction practice of ES, summarized the history and challenges of ES construction, and postulated countermeasures and suggestions for improvement. We demonstrated that ES has the dual connotation of region and function, which is manifested as specific spatial location, ecosystem structure, ecological process, and protection object. It is a compound system of ecology, economy, and society and possesses the basic characteristics of attributes related to public goods. In the construction of ES, it is necessary to scientifically identify the ES and its scope according to its geographical location, dominant function, ecological stress, and varying scales. Moreover, the natural attributes and ecosystem function should be respected and cross-regional cooperation should be encouraged. Finally, a systematic management system for ES construction should be established to coordinate its construction with economic and social development.

Key words: ecological shelter, ecological security, identification system, coordinated development

代云川, 李迪强. 生态屏障的内涵、评价体系、建设实践研究进展[J]. 地理科学进展, 2022, 41(10): 1969-1978.

DAI Yunchuan, LI Diqiang. Overview of connotation, evaluation system, and protection practice of ecological shelters[J]. PROGRESS IN GEOGRAPHY, 2022, 41(10): 1969-1978.

图/表 5

表1

表2

表3

表4

生态屏障布局和边界优化的主要方法及特点

模型类别	代表性方法	关键数据需求	特点	参考文献
多因素耦合模型	RUSLE (the revised universal soil loss equation)	土壤类型、地表径流和地下径流数据、水土流失量、DEM高程数据等	基于生态环境脆弱度和主导生态功能发展起来的多因素耦合模型是识别和评估关键生态功能区和重要生态屏障区的方法之一,通过模型预测能获得较准确的生态屏障的生态服务功能服务范围。模型主要考虑地理环境因素,通常忽略一些非常重要的社会环境经济因素,如生态持续、经济持续和社会持续之间的耦合关系及其关联因子,影响模型预测精度	[46]
多因素耦合模型	CASA (Carnegie-Ames-Stanford approach)	气候数据、土壤数据、植被数据等		[47]
机理性生态位模型	MaxEnt (maximum entropy)	伞护种或旗舰种分布点位、地理环境变量、生物气候变量、人为干扰数据等	基于野外数据采集和室内分析发展起来的模型,该类模型主要通过分析生物多样性和生态系统对全球环境变化的敏感度和耐受度,同时预估生物多样性和生态系统在空间上受干扰的概率,进而识别关键生态保护区和生态脆弱区。机理性生态位模型要求环境变量数据的精度较高,因此该模型的评估结果相对准确。由于收集环境变量数据需要开展大量的实地调研和室内分析工作,因此机理性生态位模型在实际运用中耗时较长	[32,48-49]
	CT (circuit theory)	地理环境变量、景观阻力数据等		[5,32,50]
	ENFA (ecological niche factor analysis)	关键物种分布点位、地理环境变量、生物气候变量、人类干扰数据等		[51-52]
	Marxan	自然保护地范围、环境阻力因子,如土地利用类型、道路、人类足迹等		[53⇓-55]
生态系统服务模型	InVEST (integrated valuation of ecosystem services and trade-offs)	土地覆被、雷达地形测绘数据、净初级生产量、NDVI、土壤等	基于GIS平台和空间数据为基础的生态系统服务模型,其最大特点是不需用繁琐的数学公式和过多文字来量化生态系统服务功能,而是将生态系统服务功能以空间的形式展现出来,相对其他生态系统评估模型而言,InVEST模型导入数据少,输出数据量大,且优化了环境变量的选取。生态屏障的识别主要是利用该模型中的生境质量、水源涵养、水源供给、产水量、生物多样性、碳储存等模块来实现。由于该模型部分模块涉及专家打分,易受到各自专业背景和经验误导等影响,导致模型结果与客观实际存在一些偏差	[5,8,56-57]

表4

表5

中国生态屏障建设实践大事年表

阶段	时段	演变过程	主要相关事件
第一阶段	1949—1977年	生态保护萌芽期	1953年建立中国第一个自然保护区广东鼎湖山自然保护区;1956年实施“绿化祖国”“12年绿化运动”“绿化长江”等行动计划;1973年召开第一次全国环境保护大会
第二阶段	1978—1992年	启动重大生态保护工程	1978年,环境保护首次列入新修订的《宪法》,并上升为国家发展战略规划;启动“三北”防护林、长江防护林、退耕还林等重大生态工程;开始建设长江流域防护林和沿海防护林。《海洋环境保护法》《中华人民共和国森林法》《草原法》《水土保持法》《森林和野生动物类型自然保护区管理办法》出台,生态环境保护的法律框架基本形成;保护环境确立为基本国策,环境保护开始纳入国民经济和社会发展计划;建立环境保护目标责任制等环境管理制度;签署《联合国气候变化框架公约》
第三阶段	1993—2002年	地方生态屏障建设实践	1996年林业部部长徐有芳曾在视察四川时,提出建设长江上游生态屏障的设想;青海建立三江源自然保护区;四川、重庆、西藏等地建设长江上游生态屏障,启动了天然林保护、退耕还林、长治工程等重大生态工程;启动了京津风沙源治理工程。建立三江源省级自然保护区;国务院发布了《全国生态环境保护纲要》,提出“维护国家生态环境安全”的目标。全面启动退耕还林(草)工程,十六大提出构建资源节约型和环境友好型社会
第四阶段	2003—2012年	生态屏障建设的尺度上升到国家层面,生态屏障的目的由生态环境保护转向国家生态安全	出台了《全国生态功能区划》,划定了国家重要生态功能区;《全国主体功能区规划》确立了“两屏三带”为主体的生态安全战略格局;首次提出了划定生态保护红线;国家层面出台《青海三江源自然保护区生态保护和建设总体规划》《青海湖流域生态环境保护与综合治理规划》《全国生态功能区划》《全国生态脆弱区保护规划纲要》《西藏生态安全屏障保护与建设规划》《鄱阳湖生态经济区规划》《青藏高原区域生态建设与环境保护规划》《三峡库区生态屏障区土地生态功能建设专题规划》,重点建设青藏高原、长江上游生态屏障等十大国土生态安全屏障,甘肃全力打造国家生态屏障试验区
第五阶段	2013—2020年	生态安全被纳入总体国家安全观体系,生态屏障体系建设上升到国家安全大局的地位	十八大提出生态文明建设,生态安全已纳入国家安全体系;确立了中国“两屏三带”为主体的陆地生态安全格局和“一带一链多点”海洋生态安全格局

表5

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视角	定义	参考文献
物质流和能量流	维持生态系统能量流动与物质良性循环,保持生产者、消费者和分解者之间的能量流动与物质循环长期平衡,能量和物质的输入和输出对自身和相邻生态系统或大尺度的生态环境具有保护、调控作用,给人类生存和发展提供良好的生态服务	[11,16-17]
自组织过程	地处生态安全战略格局关键区域,生态系统具有相对完整性与原真性,依靠生态系统的自我维持与自我调控能力对系统内外的生态环境起到保护作用,即便该区域生态系统遭受外部环境侵扰和破坏,其生态系统仍能维持自组织和稳定的状态	[9]
生态安全	具有良好生态功能的巨型生态系统,维持区域生态系统稳定、良性循环,通过物质、能量、信息的交流对周边地区、下游地区以及全国和邻近国家的生态环境起到天然保护作用,免遭外部环境压力源的侵扰和破坏,继续维持和保障本区域的生态安全,为人类生存和发展提供可持续的生态服务	[16,18⇓⇓-21]
生态功能导向	强调人与生态系统的耦合关系,具备复合生态系统结构与功能,区域内的能量流动与物质循环能为人类生存和发展提供必要的生态资源,且这种资源能够维持该区域生态复合体的良性循环	[10,22]

生态功能类型	典型功能	参考文献
水质净化	通过“山、水、林、田、湖、草、沙”中的植物和微生物等的吸收、分解作用,阻止或降低有害物质对水质的负面影响	[27]
水源涵养	通过生态系统的自组织和自调节能力对地表植被进行修复,满足系统内外的水源供给	[27⇓-29]
防风固沙	生态屏障可以预防土地沙化、降低沙尘暴危害。绿色植物根系分泌的有机物与土壤盘结,减少土壤裸露的机会,特别是高大林木还可以削弱风的强度与携带沙石的能力,从而起到防风、固沙的功效	[24]
水土保持	通过区域内的复合生态系统(如森林、草地等生态系统)有效减轻雨水和地表径流对土壤的冲刷,达到水土保持的目的	[30]
调节气候	通过生态系统中生物的吸尘滞尘、光合作用,以及吸收而减少空气中硫化物、氮化物、卤素等有害物质的含量等,改善下垫面性质和生理生态作用,调节大气候和改善小气候	[11,25]
生物多样性保护	生态屏障独特的生态系统和自调节能力为动物、植物、微生物及人类繁衍与生存提供生境和食源,为物种适应全球气候和环境变化提供天然的生态庇护所与扩散廊道	[31-32]
碳汇	生态屏障对区域尺度陆地生态系统的碳循环具有重要作用,如青藏高原作为中国最大的生态屏障,分布着多年永久冻土,封存了大量温室气体,影响着区域和全球气候变化	[33]
精神美学	生态屏障具有旅游、休憩、科普教育、文化和美学等方面的作用	[26]

一级指标	二级指标	三级指标
结构完整性	群落结构	群落范围、群落构成、群落动态、营养结构、物理结构、种群结构、遗传多样性等
结构完整性	景观结构	景观连接度、土地利用指数、缓冲指数、栖息地适宜度、土地利用强度、土地利用类型、植被覆盖度、郁闭度等
过程完整性	物质流和能量流过程	初级生产、净生态系统生产、物质流、能量流、有机碳循环、其他营养循环
	水循环过程	地表径流模式、地下径流模式、水动力学、盐分特征、储水、流域范围、河漫滩分布区域及范围、沉积物补给、沉积物运动、沉积物输送等
	地貌过程	地貌类型、地貌特征、与周边地貌类型差异、高程和起伏特征、关键生态属性等
功能完整性	生态系统功能	水质净化、水源涵养、水土保持、防风固沙、生物多样性保护、碳汇等
	生态承载力	土地资源承载力、森林资源承载力、水资源承载力等
	生态安全	生态脆弱性、水资源危机、水土流失、土地沙化、生物资源量变化、潜在污染源密度、潜在污染物数量、污染影响范围等

生态屏障的内涵、评价体系、建设实践研究进展

Overview of connotation, evaluation system, and protection practice of ecological shelters

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