國土空間生態(tài)修復關鍵技術初探
在當前加強生態(tài)文明建設的大背景下，國土空間生態(tài)修復正處在多目標協(xié)同治理、全要素全過程耦合的重要發(fā)展階段。如何快速推進國土空間生態(tài)修復關鍵技術研發(fā)，促進生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量與穩(wěn)定性提升，守住自然生態(tài)安全邊界，成為實現(xiàn)“人與自然和諧共生”核心愿景的關鍵問題。
國土空間生態(tài)修復面臨的新形勢
工業(yè)文明以來，生境損失、環(huán)境污染等典型生態(tài)系統(tǒng)受損問題逐漸顯現(xiàn)。全球氣候變化和城市化背景下，“社會—經(jīng)濟—自然”復合生態(tài)系統(tǒng)的復雜性愈發(fā)凸顯，與經(jīng)濟社會快速發(fā)展伴生的人地矛盾突出，供給、調(diào)節(jié)、文化等多項生態(tài)系統(tǒng)服務供需不均衡加劇。面對人類社會發(fā)展的多重挑戰(zhàn)，新時期生態(tài)文明建設理念引領了“山水林田湖草沙冰”一體化保護和修復的戰(zhàn)略訴求，“人與自然和諧共生”成為人類發(fā)展的核心愿景。由此，國土空間生態(tài)修復概念應運而生，其更強調(diào)全域、全要素、全過程的系統(tǒng)性思維，更注重從保護自然中尋找發(fā)展機遇，探索符合自然生態(tài)、社會經(jīng)濟規(guī)律的發(fā)展路徑。
國土空間生態(tài)修復是實現(xiàn)氣候治理目標、增強人類社會對于全球變化適應性的重要抓手。2020年9月，在第七十五屆聯(lián)合國大會上，中國政府莊重承諾2060年前實現(xiàn)碳中和目標。碳達峰、碳中和已是國土空間治理現(xiàn)代化的重要內(nèi)容。因此，如何結合美麗中國建設目標，通過國土空間治理創(chuàng)新，發(fā)揮國土空間治理作用，構建低碳導向的土地利用格局與治理體系，踐行綠色復蘇的氣候治理新思路，是當前亟待回答的重大課題。
國土空間生態(tài)修復是落實“雙重”規(guī)劃、實現(xiàn)國土空間治理的重要形式。2020年，伴隨著《全國重要生態(tài)系統(tǒng)保護和修復重大工程總體規(guī)劃（2021—2035年）》和《山水林田湖草生態(tài)保護修復工程指南（試行）》的印發(fā)，國土空間生態(tài)修復工作有了科學方法指引。在國土生態(tài)安全網(wǎng)絡格局構建背景和生態(tài)文明理念指引下，國土空間生態(tài)修復地位持續(xù)提升，不僅成為新時期生態(tài)文明思想統(tǒng)領下的國家重大戰(zhàn)略任務，且逐漸成為現(xiàn)階段國土空間治理的重要形式，也是落實“雙重”規(guī)劃的重要抓手。
生態(tài)修復技術體系是支撐一體化保護修復、促進生態(tài)修復成效顯現(xiàn)的重要工具。國土空間生態(tài)修復是支撐復合生態(tài)系統(tǒng)健康穩(wěn)定與和諧發(fā)展的重要途徑。全面統(tǒng)籌“山水林田湖草沙冰”全要素，構建新的技術體系，科學分區(qū)系統(tǒng)治理，合理量化評估技術效果等，不僅需要全流程管理思維下的科學實驗予以驗證，更需要完備的技術體系作支撐。
生態(tài)修復理念與技術的發(fā)展
國際上生態(tài)修復理念起源于19世紀后期～20世紀中期，當時以資源利用管理為導向，生態(tài)修復目標較為單一，且以人為干預的工程措施為主要修復手段。20世紀后期，生物多樣性維系、水土保持、大氣環(huán)境改善等也被納入生態(tài)修復需求，因此，面向不同類型自然生態(tài)系統(tǒng)，保護與修復逐漸關注綜合目標與生態(tài)效益。我國生態(tài)修復源起于20世紀80年代，強調(diào)通過生態(tài)工程實現(xiàn)退化、損傷或破壞生態(tài)系統(tǒng)的重建，如三北防護林建設、退耕還林工程等，該階段生態(tài)修復的核心理念是基于人工干預措施直接應對國土空間生態(tài)環(huán)境破壞問題。
近年來，在全球可持續(xù)發(fā)展目標指引下，再野化、基于自然的解決方案等先進生態(tài)修復理念得到了廣泛認可和應用，我國生態(tài)修復的應用范圍也由最初的場地尺度、單一對象等轉(zhuǎn)為更宏觀、涵蓋多種生態(tài)系統(tǒng)的國土空間生態(tài)修復，呈現(xiàn)出新載體、全要素、多尺度的新發(fā)展格局。以“山水林田湖草沙冰”一體化保護和修復為代表的國土空間生態(tài)修復，正在經(jīng)歷著從早期地方試點走向國家頂層設計、從重大工程布局到科學評估長期監(jiān)管的關鍵轉(zhuǎn)型時期，對實現(xiàn)人與自然和諧共生、多目標協(xié)同的可持續(xù)發(fā)展具有重要戰(zhàn)略意義。
目前，空間規(guī)劃、重大工程、政策保障已經(jīng)成為開展國土空間生態(tài)修復的重要抓手，國際上涌現(xiàn)出以生態(tài)網(wǎng)絡建設、近自然生態(tài)工程、生態(tài)補償制度等為代表的諸多典型案例，貢獻了生態(tài)修復技術的成功經(jīng)驗。我國也在政策和實踐等層面開展了諸多探索：2016年以來，中央財政支持實施35個“山水林田湖草”一體化保護和修復工程；《山水林田湖草生態(tài)保護修復指南（試行）》吸收了國際先進理念，首次對我國國土空間生態(tài)修復理念方法和技術框架進行了頂層設計，成為我國第一個按照“山水林田湖草是一個生命共同體”理念系統(tǒng)指導我國生態(tài)保護修復實踐、帶有通則性質(zhì)的規(guī)范。
目前國土空間生態(tài)修復存在的問題
我國國土空間生態(tài)保護修復目前仍存在一些問題，特別表現(xiàn)在我國國土空間生態(tài)修復技術發(fā)展尚不成熟，體系尚不完備，不足以支撐當前迫切的生態(tài)修復需求等方面。
一是調(diào)查技術目前主要圍繞水、土壤、生物等單要素開發(fā)，適用于多尺度的調(diào)查評價標準尚不完備，難以滿足一體化保護修復的基本信息需求。生態(tài)問題識別和診斷缺少系統(tǒng)分析，導致問題診斷不全面、不準確。同時，評估技術主要關注生態(tài)安全、風險、生態(tài)系統(tǒng)服務、資源環(huán)境承載力等方面，缺少先進適用技術的多方案比選。
二是生態(tài)修復的規(guī)劃與布局基于不同的空間層級，技術側重點各有不同，但仍缺乏陸海統(tǒng)籌、時空協(xié)調(diào)的國土空間規(guī)劃技術， 面向多層級、系統(tǒng)修復目標的生態(tài)修復優(yōu)先區(qū)不明確，生態(tài)修復工程布局難以有的放矢。
三是空間及要素統(tǒng)籌不足，綜合性的系統(tǒng)修復技術亟待聯(lián)合攻關。目前各類修復技術主要作用于生態(tài)空間，集中在森林、海洋、河流和山體等自然資源單要素修復領域，城鎮(zhèn)和農(nóng)業(yè)空間多目標協(xié)同的生態(tài)修復技術體系尚不完備，三類空間缺乏要素耦合、空間統(tǒng)籌的技術集成研究。
四是效果評價目前多采取依托于遙感影像的單指標對比評估，或采用生態(tài)恢復分級評價生態(tài)修復程度。但評價結論嚴重依賴于資料完備性和遙感影像的時空分辨率，這對相關新技術的研發(fā)提出了更高要求。同時，現(xiàn)有技術中缺乏對人為主動干預和價值觀取向等生態(tài)修復隱含要素的科學考量，社會經(jīng)濟系統(tǒng)與人文系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)的交互關系未引起足夠重視，生態(tài)系統(tǒng)服務的域外效應、跨區(qū)域流動過程尚不明晰。
生態(tài)修復關鍵技術領域與研究方向思考
國土空間生態(tài)修復技術按照項目開發(fā)時序，涵蓋了國土空間生態(tài)修復的前期調(diào)查評價技術、中期規(guī)劃設計施工技術、及后期監(jiān)測、績效評價技術等。面對“生態(tài)問題是什么、在哪兒實施更科學、怎么修復更合理、修復效果怎么樣”的國土空間生態(tài)修復重大科學問題，根據(jù)當前國土空間生態(tài)修復技術不足和功能需求，筆者按照問題診斷、分區(qū)治理、分類修復和功能提升四個目標提出7類生態(tài)修復關鍵技術，分別對應生態(tài)調(diào)查與評估、生態(tài)規(guī)劃與布局、空間及要素統(tǒng)籌修復、修復效果評價四大項目實施環(huán)節(jié)，以期實現(xiàn)全域、全要素、全過程的國土空間系統(tǒng)修復。
重大生態(tài)問題監(jiān)測與治理技術。水土流失、石漠化、荒漠化等典型區(qū)域重大生態(tài)問題的監(jiān)測與治理是當前國土空間生態(tài)修復的基本任務。未來亟須開展我國主要生態(tài)問題的多尺度監(jiān)測與評估，研究典型區(qū)域重大問題的成因與時空演變機制、基于自然的解決方案分級分類協(xié)同治理生態(tài)問題、基于未來氣候和土地利用變化情景研發(fā)典型區(qū)域重大生態(tài)問題治理成效的監(jiān)測與預警技術，構建和強化面向生態(tài)問題治理的國土空間用途管制體系。特別是在全球氣候變化和城市化演變進程中，實現(xiàn)碳中和、生物多樣性保護等目標已經(jīng)成為當前國家和地區(qū)發(fā)展的重大戰(zhàn)略訴求，必須深入明晰生態(tài)問題治理與區(qū)域重大戰(zhàn)略目標的協(xié)同機制與實現(xiàn)路徑。
一體化生態(tài)修復優(yōu)先區(qū)識別技術。明確生態(tài)修復空間層級和基本單元是布局國土空間生態(tài)修復重大工程的重要依據(jù)。依托地理學、生態(tài)學及景觀生態(tài)學等多學科交叉，未來須深化“山水林田湖草生命共同體”的理論內(nèi)涵與關鍵技術支撐，明晰“山水林田湖草沙冰”等多要素綜合的一體化生態(tài)修復基本空間單元的劃分方法，進一步構建面向多層級修復目標協(xié)同的生態(tài)地理分區(qū)、生態(tài)安全格局構建技術體系。具體而言，應關注土地退化風險、生態(tài)系統(tǒng)脆弱性和敏感性等評估體系構建，發(fā)展多尺度生態(tài)安全閾值研判和系統(tǒng)預警方法，研發(fā)生態(tài)安全屏障、重點生態(tài)功能區(qū)、自然保護地體系、一體化修復優(yōu)先區(qū)等關鍵地域定量識別技術。
城鎮(zhèn)、農(nóng)業(yè)和生態(tài)空間統(tǒng)籌修復技術。作為國土空間的三大基本類型，城鎮(zhèn)、農(nóng)業(yè)和生態(tài)空間承擔著居民生產(chǎn)生活、生態(tài)服務或產(chǎn)品供給的關鍵功能，明確城鎮(zhèn)、農(nóng)業(yè)和生態(tài)空間統(tǒng)籌修復技術是平衡區(qū)域發(fā)展與保護的基本途徑。在深化退化生態(tài)空間綜合修復技術的基礎上，應研發(fā)城市化地區(qū)可持續(xù)發(fā)展與生態(tài)安全協(xié)同技術，構建農(nóng)業(yè)空間土地可持續(xù)管理與生態(tài)系統(tǒng)服務協(xié)同提升技術，進一步提出城鎮(zhèn)空間和農(nóng)業(yè)空間復合生態(tài)系統(tǒng)的韌性提升途徑，構架城鎮(zhèn)、農(nóng)業(yè)和生態(tài)空間中結構失衡、功能紊亂、綜合效益低下的沖突區(qū)域識別與監(jiān)管體系，發(fā)展全域、全要素、全過程的多尺度國土空間統(tǒng)籌修復技術。
礦山生態(tài)修復技術。礦山是兼具自然資源供給和劇烈人類活動干擾的典型區(qū)域，礦山開采伴隨著高強度生態(tài)系統(tǒng)退化與損害，因此礦山生態(tài)修復是當前開展國土空間生態(tài)修復的重要抓手。面向礦山開采全流程，未來亟須明晰不同受損程度、恢復階段的礦山全生命周期關鍵調(diào)控因素，探究“礦區(qū)自然—社會復合生態(tài)系統(tǒng)”時空演變模式與調(diào)控技術，研發(fā)礦區(qū)及相關流域“土壤—植被—水耦合系統(tǒng)”的風險評估與預警防控技術，特別關注礦區(qū)土壤重構、植被重建、地表—地下水系統(tǒng)修復、高陡硬質(zhì)邊坡修復、生物多樣性保護與重構等關鍵技術體系研發(fā)。
水平衡監(jiān)管與預警技術。調(diào)控水資源供需均衡與動態(tài)平衡是實現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)管理的基礎保障，發(fā)展水資源監(jiān)管與預警技術也是國土空間生態(tài)修復的優(yōu)先領域�；趪液畬犹綔y與三維可視化技術提升，需要明晰不同區(qū)域大氣降水、地表水、地下水、固態(tài)水等多種類型水資源的相互轉(zhuǎn)化規(guī)律和動態(tài)平衡原理，建立水資源數(shù)量與結構優(yōu)化配置技術體系，研發(fā)面向水資源質(zhì)量提升的可持續(xù)生態(tài)系統(tǒng)評估與治理修復技術。特別是在水資源確權管理背景下，應建立水平衡“監(jiān)測—模擬—預警”的全過程監(jiān)管體系，推進國土空間規(guī)劃和生態(tài)修復規(guī)劃水資源控制指標的閾值厘定技術研發(fā)。
近海與海島（礁）生態(tài)安全保障技術。近海與海島（礁）作為陸地生態(tài)系統(tǒng)和海洋生態(tài)系統(tǒng)的重點過渡與耦合區(qū)域，未來亟待明晰近海生態(tài)風險防范途徑與海島（礁）可持續(xù)管理體系。一方面，要構建近海富營養(yǎng)化、有害藻華、缺氧、酸化等多重海洋生態(tài)災害的實時立體監(jiān)測與預警技術，研究近海生態(tài)系統(tǒng)對人類活動和氣候變化的響應機制與穩(wěn)定性提升技術；另一方面，要探究海島（礁）形成與演化和海洋環(huán)境變化規(guī)律，研究島體結構與工程安全的監(jiān)測與評估方法，建立海島（礁）開發(fā)保護多目標統(tǒng)籌下的資源綜合利用技術體系。當前，尤其需要關注沿海紅樹林濕地生態(tài)價值，發(fā)展關鍵生態(tài)系統(tǒng)服務特別是碳匯核算體系，研發(fā)面向碳匯能力提升的近海生態(tài)修復技術。
生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量與穩(wěn)定性提升技術。生態(tài)系統(tǒng)健康水平及其抵抗外界干擾的穩(wěn)定性決定了國土空間生態(tài)修復的對象與層級的狀態(tài)。以生物多樣性保護與安全利用技術研究為基礎，未來需要構建面向生態(tài)系統(tǒng)結構、過程與功能的監(jiān)測和評估技術，以及生態(tài)風險預警體系，并適時提出生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量與穩(wěn)定性提升的系統(tǒng)解決方案與重點工程布局。此外，綜合考慮社會系統(tǒng)需求及其與生態(tài)系統(tǒng)的時空耦合關系，須研發(fā)多尺度參數(shù)本地化的生態(tài)系統(tǒng)服務評估技術，明晰全程耦合框架下生態(tài)系統(tǒng)服務的跨區(qū)域流動過程，研究面向不同類型工程和政策的生態(tài)補償機制，研發(fā)國土空間生態(tài)修復工程與政策成效量化的關鍵技術。
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