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              • 论文
              主办单位:煤炭科学研究总院出版传媒集团、中国煤炭学会学术期刊工作委员会

              国土空间生态保护与修复需要的5大科技支撑

              2021-06-25

                国土空间生态保护与修复是实现美丽中国、“关系中华民族永续发展的根本大计”。


                自然资源部白中科采用文献资料综合分析法、系统回顾法、实证分析法、类比分析法、趋势外推法、政策环评等相结合的方法,从国家方略、顶层设计两个方面,梳理了国土空间生态保护与修复的脉络。


                从国土空间生态修复规划、技术路经与方法、野外台站和科研样地等角度,阐明了国土空间生态保护与修复研究的方法论。


                举例辨析了国土空间生态保护与修复的若干“伪生态”和“假技术问题”。


                指出了国土空间生态保护与修复发展的战略方针、战略目标、战略方向、战略原则、战略重点、战略对策;从生态保护与修复的重大科学问题和热点、语境分析、分区分类、差异化、生态补偿机制等5 个方面,提出了助推中国国土空间生态保护与修复需要的科技支撑。


                讨论了“两屏三带”、科学推进生态修复,以及管理逻辑与技术逻辑融合问题。研究结果为破解国土空间“整体保护、系统修复与综合治理”过程中生态要素的综合性与管理事权的部门化、生态空间的连续性与区域的政区化、生态工程的长期性与行政管理的届次化三大矛盾,提供了科学依据。


              国土空间生态保护与修复的“伪生态”辨析:


                (1)科学修复理念认知不足。科学修复理念是建立在于知识和经验的基础上。在生态修复认识理念认识不到位的情况下,必然导致无意识的“伪生态”。如不懂生态系统演替规律,只考虑眼下生态恢复,恢复后的生态抗逆性极差、生态系统极不稳定,根本经不起“旱灾”、“水灾”、“虫灾”、“火灾”的考验,没过几年就退化了;不遵循本地自然生态系统,建设所谓的人为生态工程,导致生态系统破碎,系统功能退化。


                (2)无规划或规划不系统。忽略了“山水林田湖草沙”的相互关系,尤其是空间相互关系;忽略了“山水林田湖草沙”作为生态系统结构、功能和其为生态系统服务能力;忽略了“山水林田湖草沙”与城市扩张和经济发展的空间相互关系;有的规划不系统,由无相互关联的各单项工程拼盘而成,缺乏科学合理的生态修复规划,随便撒点草籽,夏天绿就算恢复了;生态修复模式过于单一化,什么长得快、成林快、郁闭快、好交差,就做什么;本应造乡土树种,却引来外来树种;本应造混交林,却造成了纯林;本应造乡土树种、却引来外来树种。


                (3)追求政绩的形象工程。地方政府提出“大种树、种大树”、“集中连片、景观成规模”等口号,强行推进、劳民伤财;为应付检查,在裸露破损山体上喷绿漆,或者大面积的挂塑料树叶网;甚至盲目推崇推广所谓的生态修复技术模式,把少量的点作为样板示范,夸大其作用,到处宣传,致使选择所谓的典型生态修复模式,不考虑自然条件和人文特点的情况下,在不同类型生态区全面推广。


                (4)为修而修或过度修复。偷梁换柱、故弄玄虚,邯郸学步、为修而修。本应恢复混交林或复层林综合发挥其效果,实际简单造了人工林、单层林,密度还非常大,林下几乎没有草灌,专家把它称为“绿色荒漠”:远看绿油油、近看水土流;没有设定科学的修复目标,没有考虑区域地理及降雨等要素,在干旱地区大面积造林。


                (5)水生态修复单一。水系生态修复是单个城市的、单一河道的,没有放在一个流域系统内综合上下游的问题、左右岸的问题,导致出现“三面光”;没有确保河流有一定的生态流量;没有考虑污染源控制的问题,实现源头控制;把“消灭黑臭水体”作为治理目标,尚未建立起根据每条水系切合实际的修复目标、工程方案、时间周期、成本预算,尚未考虑流域内植被生态系统、湿地生态系统、水岸植被生态系统、农田生态系统、城市生态系统,更未考虑城市可持续发展、防洪防旱、水质水资源、多样性生境保护、自然资源保护等。


                (6)矿山生态修复风险预控弱。对矿山开发一刀切叫“关停”,或一刀切“全修复”,或一刀切地修复成什么样。矿权零碎、单点治理、区域整合治理难;产权分割、治理热情不长久;监测短暂、长期问题难发现。缺失矿山开发审批、设计、风险评估等程序,把修复的成本和风险转嫁给政府和社会。


                (7)土壤污染修复回报低。对土壤生态修复的产品价格、安全食品价格的补偿经济模式尚未建立起来,生态修复尚未得到实质性的经济回报;尚未从安全土壤、安全食品生产基地入手,通过验证土壤安全性和确立安全生产基地,并与安全食品价格挂钩(类似有机食品),逐步推动污染土壤的生态修复。


              国土空间生态保护与修复的“假技术”辨析:


              (1)尚未追溯理论依据,摸着石头过河,研究过程盲目进行的生态修复技术;


                (2)一味借用传统的研究方法,尚未考虑生态修复的特殊情况、造成研究结果与实际情况偏差较大的生态修复技术;


                (3)研发系统知识断片、逻辑起点与终点不明、应用性不强的生态修复技术;


                (4)研究边界不清,造成影响评价等研究结果随意放大或缩小的生态修复技术;


                (5)尚未系统考虑生态受损点、线、面、网的关系,只见树木不见森林,造成与事物发展趋势相悖的生态修复技术;


                (6)室内盆栽实验、野外小区试验或田间实验应有的功能认识不足、实地调查与观测时间尺度和空间尺度不够、造成应用效果不佳的生态修复技术;


                (7)实验分析结果只注重技术分析、忽略经济分析,造成实验试验结果难以推广的生态修复技术。


                国土空间生态保护与修复的科技支撑

                

                1. 生态保护与修复的重大科学问题和热点

                

                国土空间生态保护与修复重大科学问题包括:一是回答中国国土空间生态保护与修复重大工程在哪儿实施更科学;二是回答国土空间生态保护与修复重大工程怎么实施更合理;三是回答国土空间生态保护与修复重大工程实施的效果如何,等等。

                

                因此,笔者提出如下参考选题,作为今后国土空间生态保护与修复的研究热点:(1)关于国土空间生态保护与修复本土化发展战略及路径研究;(2)关于国土空间生态保护与修复的分区分类研究;(3)关于国土空间生态与修复参照系选择研究;(4)关于自然-社会-经济复合生态系统演变机理研究;(5)关于生态问题识别与诊断研究;(6)关于基于自然的解决方案研究;(7)关于人工如何支持引导生态系统自然修复模式研究;(8)关于国土空间生态保护与修复效果跟踪监测与评价研究;(9)关于国土空间生态保护与修复适应性管理研究;(10)关于国土空间生态与修复研究可借鉴的生态学若干个基本科学问题研究;(11)关于生态保护与修复科学研究范式与创新性成果验证研究,等等。

                

                2.生态保护与修复的语境分析

                

                2.1 生态保护与修复的国际语境

                

                生态修复(Ecological Restoration)是在欧美国家提出的“荒野保护”、“重新自然化”、“景观生态学”、“再野化”等概念基础上发展而来。而“荒野”、“重新自然化”、“再野化”的概念,需要根据我国不同区域、不同生态系统受损程度、不同保护目标选择使用,才能符合中国国情。2002 年以来,国外对“生态修复”的定义是:协助一个遭到退化、损伤或破坏的生态系统恢复的过程。其中,“协助”是关键词,其实质是希望人为地创造或促进生态系统发展,在实施过程中,虽然通常以工程和经济方面的考虑为主,但主要的逻辑和理念仍必须是生态学的。

                

                2019 年9 月,联合国气候行动峰会确定“基于自然的解决方案”为全球六项重要行动之一,并由中国和新西兰担任NbS 行动的牵头国家。峰会发布了世界NbS 案例汇编,收录了近200 个优秀的NbS提案和案例,我国生物多样性保护、生态红线划定和自然保护地建立等也被收录其中。NbS 颠覆了以往片面依赖技术手段实施生态治理的方式,其“基于自然”的核心理念,与山水工程遵循的核心理念十分契合。NbS 的相关理念、准则、方法、工具及一系列成功案例对我国山水林田湖草生态保护修复理论发展与实践应用具有重要的启示和借鉴意义。

                

                中国的山水林田湖草沙生态保护与修复工程有其技术逻辑与行政逻辑双重含义:是指按照山水田林湖草沙是生命共同体理念,依据国土空间总体规划以及国土空间生态保护与修复等相关专项规划,在一定区域范围内,为提升生态系统自我恢复能力,增强生态系统稳定性,促进自然生态系统质量的整体改善和生态产品供应能力的全面增强,遵循自然生态系统演替规律和内在机理,对受损、退化、服务功能下降的生态系统进行整体保护、系统修复、综合治理的过程和活动[14]。

                

                2.2 生态恢复实践的国际原则与标准

                

                《生态恢复实践的国际原则与标准》[20]为恢复项目提供了一个强有力的框架,以实现预期目标,应对一系列挑战,其中包括有效设计和实施恢复方案、解释复杂的生态系统动态系统(特别是在气候变化背景下),以及指导与土地管理优先事项和决策相关的权衡关系。《标准》强调了生态恢复在连接社会、社区、生产力和可持续发展目标的作用。该《标准》还为行业、社区和政府提供开展恢复性活动的建议。随着世界进入联合国生态系统恢复十年(2021-2030),该标准提供了一个蓝图,以确保生态恢复在实现社会和环境公平,并最终实现经济效益和成果方面发挥其全部潜力。

                

                中国需要在充分了解国际生态修复标准内容的基础上,根据中国国土空间的先天脆弱性、人为扰动的剧烈程度、经济基础和制度差异,以及生态系统退化的类型、程度和修复的目标,制定适宜本土化的中国生态保护与修复方案。

                

                2.3 生态保护修复的国内概念与范式

                

                目前,生态保护与修复相关概念在不同部门行业、专业学科引发了的所谓“认知混乱”。就国土整治而言,30 多年来,曾出现广义的土地整理(包括土地开发、土地整理、土地复垦);也曾出现过从土地整理到土地整治(部门职能及名称的更换);还曾出现土地整治、国土整治、国土综合整治,田水路林村、山水林田湖,山水林田湖草,山水林田湖草沙,以及整体保护、系统修复、综合治理,等等。

                

                研究认为,厘清概念的内涵和外延重要,但概念核心思想或理念指导下的行动方案更重要。因为概念代表一种观点,代表一个学派,代表一种潮流,代表一种事物发展的趋势。同一概念,既使名称不变,内涵与外延也因国别不同、专业学科不同,时代不同而不同,尤其是不同的管理部门认知不同等。这些都是事物发展轨迹的正常现象。关键是新时期要全面推进山水林田湖草沙生态保护与修复事业发展,应从生态系统管理的角度“求同存异”,在同一频道上“对接-互补-协同-融合-提升”,按同一范式出指导性的思想和顶层设计;而不是抓住概念理解的偏差无休止地争执而影响事物的发展。

                

                范式(Paradigm)是科学的标志。国内外诸多专家学者认为,范式是具有以下特点的科学成就:能够把一些坚定的拥护者吸引过来,为一批组织起来的科学工作者留下各种有待解决的问题;范式具有相对稳定的“专业基质”,包括科学理论和方法、社会-心理、形而上等部分;拥护者们掌握了共有的范式而形成科学共同体,共同体内部交流比较充分,有相同的探索目标,专业方面的看法也比较一致;范式包括范例(案例),即共同体的典型事例和具体的题解;范式不仅留下有待解决的问题,而且提供了解决这些问题的途径,提供了选择问题的标准,即哪些问题值得研究,哪些不值得,等等。

                

                3 生态保护与修复分区分类

                

                2016 年09 月29 日国务院印发《关于同意新增部分县(市、区、旗)纳入国家重点生态功能区的批复》,至此,国家重点生态功能区的县市区数量由原来的436 个增加至676 个,占国土面积的比例从41%提高到53%。国家25 个重点生态功能区面积 385.8797 万km2,436 个县级行政区;《全国重要生态系统保护和修复重大工程总体布局(2021-2035 年)》已初步明确了“三区四带”为核心的全国重要生态系统保护和修复重大工程总体布局;分布在676 个市(县、区)中,已确定的25 个国家重点生态功能区、45 个世界文化自然遗产,407 个国家级自然保护区、8 个国家公园、225 个国家级风景名胜区、764 个国家森林公园、218 个国家地质公园、570 个国家湿地公园、33 个国家沙漠公园、4855 个国有林场。随着时间的推移和认识的不断深化,具体个数还会有发展变化。傅博杰院士认为,在“十四五”期间,首先国土空间要进行整体规划和分类,理清哪些是属于利用的区域,哪些是属于保护的区域,哪些是属于修复的区域,这样明确之后再来进行系统治理。要从流域的尺度、区域的角度考虑山水林田湖草和人之间的相互作用,进行系统分析和诊断问题,提出系统的解决方案。

                

                因此,山水林田湖草沙一体化生态保护与修复工程,应根据最新的国土空间规划、重要生态系统保护和修复重大工程规划等相关规划及相关规定要求,确定工程实施范围、建设规模和期限。

                

                4 生态保护与修复的差异化

                

                不同区域生态保护修复工程类型、目标和内容的具有明显的差异性。同一区域水平地带性和垂直地带性不同,生态修复的模式选择也不同。对于过去退化比较严重的类型通过人工修复来使它尽快扭转退化态势,恢复到初期阶段。对于退化程度不是很严重的情况,应在人工辅助的修复基础上让其达到自然的修复。把各个自然资源要素、各类生态系统纳入到一起,考虑他们之间的相互作用,进行系统修复。将破坏程度与恢复机理和政策结合起来,逐渐达到人和环境协调、自然环境和人类活动和谐的生态修复新阶段。因此,生态修复一定要因地制宜、宜草则草、宜林则林、宜荒则荒。如草原生态保护修复,既不同于人工干预越少越好的森林生态系统修复,也不同于人工干预越多越好的农耕生态系统修复。草原生态系统是一个草-畜-人(包括野生动植物)共生的生命共同体,是兼有生产和生态两个功能的生态系统,缺一不可[22]。对于荒漠生态系统生态修复,卢琦认为,荒漠的物种丰富度虽然比不上森林和湿地,却是我国抗逆性植物集中分布的资源库,保存了大量孑遗物种,是许多第三纪古老植物的避难所,还进化演化出一大批珍贵、特有、稀有等专属物种,比如裸果木、半日花、沙冬青、霸王、梭梭、沙拐枣及中国特有单种属四合木属、绵刺属、革苞菊属和百花蒿属等植物种[24]因此,要转变对荒漠的认识,认识到“荒漠不荒”,严格遵循不同类型荒漠的内在机理和规律,科学规划,因地制宜、因时制宜,“荒漠适合栽啥就种啥,宜荒则荒,宜林则林、宜灌则灌、宜草则草,打造多元共生的荒漠生态系统,确保荒漠生态系统的原生性、完整性,才能让荒漠这种特殊资源保值增效。

                

                5 生态保护与修复生态补偿机制、措施

                

                中国生态补偿实践于20 世纪90 年代初期。借鉴国际经验,对不同尺度上的各种生态系统的服务功能进行定量估算。中国的生态补偿主要有从以下几个方面的形式:(1)由中央相关部委推动,以国家政策形式实施的生态补偿;(2)地方自主性的探索实践;(3)近些年来初步开始的国际生态补偿市场交易的参与。

                

                2005 年,十六届五中全会首次提出建立生态补偿机制以来,尤其是党的十八大以来,不论是中央层面还是各级地方政府层面都展现出对生态补偿机制建设的高度重视,将其作为落实生态文明体制改革的重要抓手。但中国的生态补偿实践项目规模大、涉及领域全、资金投入不断增加,同时政策法规也在不断完善。相关项目包括了全国层面到市县级范围的不同尺度,其中多个国家级的生态补偿项目涉及的资金投入量巨大、覆盖地域宽广、参与农户多、补偿力度大,在世界范围内都是较为罕见的。

                

                根据国务院2016 年印发的《关于健全生态保护补偿机制的意见》,生态补偿的国家框架主要涉及森林、草原、湿地、荒漠、海洋、水流、耕地七大领域和限制开发区、重点生态功能区两个重点领域另外,一些省(区)还在生态补偿国家框架基础上,探索了一些其他领域的生态补偿机制,新疆提出冰川领域生态补偿,山东探索大气领域的生态补偿实践。到2020 年,实现森林、草原、湿地、荒漠、海洋、水流、耕地等重点领域和禁止开发区域、重点生态功能区等重要区域生态保护补偿全覆盖。补偿水平与经济社会发展状况相适应,跨地区、跨流域补偿试点示范取得明显进展,多元化补偿机制初步建立,基本建立符合我国国情的生态保护补偿制度体系,促进形成绿色生产方式和生活方式。

                

                虽然我国在森林、草原、海洋等多个领域进行了生态补偿取得了一定成效,但仍然存在“法规、规范性文件分散”“关注领域单一”“资金来源单一”“生态补偿金额不统一”等问题。应进一步加强生态补偿实践研究,揭示生态系统在生态与环境服务方面的巨大价值,证明单纯以GDP 为核算标准的现行经济核算体系的缺陷和环境生态效应的外部性造成的市场失灵,从而从理论上阐明了进行生态补偿的重要意义。


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                责任编辑:宫在芹
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              荆国业,男,山西临猗人,工学硕士,研究员,硕士生导师,现任中国煤炭科工集...

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              滚动轴承处于早期故障阶段时,特征信号微弱,并且受环境噪声影响严重,因此故障特征提取困难。针对这一问题,提出了基于自适应最大相关峭度解卷积的滚动轴承早期故障诊断方法。


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