國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)初探

在當(dāng)前加強(qiáng)生態(tài)文明建設(shè)的大背景下，國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)正處在多目標(biāo)協(xié)同治理、全要素全過(guò)程耦合的重要發(fā)展階段。如何快速推進(jìn)國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，促進(jìn)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(shí)現(xiàn)“人與自然和諧共生”核心愿景的關(guān)鍵問(wèn)題。

國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)面臨的新形勢(shì)

工業(yè)文明以來(lái)，生境損失、環(huán)境污染等典型生態(tài)系統(tǒng)受損問(wèn)題逐漸顯現(xiàn)。全球氣候變化和城市化背景下，“社會(huì)—經(jīng)濟(jì)—自然”復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性愈發(fā)凸顯，與經(jīng)濟(jì)社會(huì)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(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需不均衡加劇。面對(duì)人類社會(huì)發(fā)展的多重挑戰(zhàn)，新時(shí)期生態(tài)文明建設(shè)理念引領(lǐng)了“山水林田湖草沙冰”一體化保護(hù)和修復(fù)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(guó)土空間生態(tài)修復(fù)概念應(yīng)運(yùn)而生，其更強(qiáng)調(diào)全域、全要素、全過(guò)程的系統(tǒng)性思維，更注重從保護(hù)自然中尋找發(fā)展機(jī)遇，探索符合自然生態(tài)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)規(guī)律的發(fā)展路徑。

國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)是實(shí)現(xiàn)氣候治理目標(biāo)、增強(qiáng)人類社會(huì)對(duì)于全球變化適應(yīng)性的重要抓手。2020年9月，在第七十五屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)上，中國(guó)政府莊重承諾2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)。碳達(dá)峰、碳中和已是國(guó)土空間治理現(xiàn)代化的重要內(nèi)容。因此，如何結(jié)合美麗中國(guó)建設(shè)目標(biāo)，通過(guò)國(guó)土空間治理創(chuàng)新，發(fā)揮國(guó)土空間治理作用，構(gòu)建低碳導(dǎo)向的土地利用格局與治理體系，踐行綠色復(fù)蘇的氣候治理新思路，是當(dāng)前亟待回答的重大課題。

國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)是落實(shí)“雙重”規(guī)劃、實(shí)現(xiàn)國(guó)土空間治理的重要形式。2020年，伴隨著《全國(guó)重要生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和修復(fù)重大工程總體規(guī)劃（2021—2035年）》和《山水林田湖草生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程指南（試行）》的印發(fā)，國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)工作有了科學(xué)方法指引。在國(guó)土生態(tài)安全網(wǎng)絡(luò)格局構(gòu)建背景和生態(tài)文明理念指引下，國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)地位持續(xù)提升，不僅成為新時(shí)期生態(tài)文明思想統(tǒng)領(lǐng)下的國(guó)家重大戰(zhàn)略任務(wù)，且逐漸成為現(xiàn)階段國(guó)土空間治理的重要形式，也是落實(shí)“雙重”規(guī)劃的重要抓手。

生態(tài)修復(fù)技術(shù)體系是支撐一體化保護(hù)修復(fù)、促進(jìn)生態(tài)修復(fù)成效顯現(xiàn)的重要工具。國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)是支撐復(fù)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(gòu)建新的技術(shù)體系，科學(xué)分區(qū)系統(tǒng)治理，合理量化評(píng)估技術(shù)效果等，不僅需要全流程管理思維下的科學(xué)實(shí)驗(yàn)予以驗(yàn)證，更需要完備的技術(shù)體系作支撐。

生態(tài)修復(fù)理念與技術(shù)的發(fā)展

國(guó)際上生態(tài)修復(fù)理念起源于19世紀(jì)后期～20世紀(jì)中期，當(dāng)時(shí)以資源利用管理為導(dǎo)向，生態(tài)修復(fù)目標(biāo)較為單一，且以人為干預(yù)的工程措施為主要修復(fù)手段。20世紀(jì)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(fù)需求，因此，面向不同類型自然生態(tài)系統(tǒng)，保護(hù)與修復(fù)逐漸關(guān)注綜合目標(biāo)與生態(tài)效益。我國(guó)生態(tài)修復(fù)源起于20世紀(jì)80年代，強(qiáng)調(diào)通過(guò)生態(tài)工程實(shí)現(xiàn)退化、損傷或破壞生態(tài)系統(tǒng)的重建，如三北防護(hù)林建設(shè)、退耕還林工程等，該階段生態(tài)修復(fù)的核心理念是基于人工干預(yù)措施直接應(yīng)對(duì)國(guó)土空間生態(tài)環(huán)境破壞問(wèn)題。

近年來(lái)，在全球可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)指引下，再野化、基于自然的解決方案等先進(jìn)生態(tài)修復(fù)理念得到了廣泛認(rèn)可和應(yīng)用，我國(guó)生態(tài)修復(fù)的應(yīng)用范圍也由最初的場(chǎng)地尺度、單一對(duì)象等轉(zhuǎn)為更宏觀、涵蓋多種生態(tài)系統(tǒng)的國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)，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(hù)和修復(fù)為代表的國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)，正在經(jīng)歷著從早期地方試點(diǎn)走向國(guó)家頂層設(shè)計(jì)、從重大工程布局到科學(xué)評(píng)估長(zhǎng)期監(jiān)管的關(guān)鍵轉(zhuǎn)型時(shí)期，對(duì)實(shí)現(xiàn)人與自然和諧共生、多目標(biāo)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(guó)土空間生態(tài)修復(fù)的重要抓手，國(guó)際上涌現(xiàn)出以生態(tài)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、近自然生態(tài)工程、生態(tài)補(bǔ)償制度等為代表的諸多典型案例，貢獻(xiàn)了生態(tài)修復(fù)技術(shù)的成功經(jīng)驗(yàn)。我國(guó)也在政策和實(shí)踐等層面開展了諸多探索：2016年以來(lái)，中央財(cái)政支持實(shí)施35個(gè)“山水林田湖草”一體化保護(hù)和修復(fù)工程；《山水林田湖草生態(tài)保護(hù)修復(fù)指南（試行）》吸收了國(guó)際先進(jìn)理念，首次對(duì)我國(guó)國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)理念方法和技術(shù)框架進(jìn)行了頂層設(shè)計(jì)，成為我國(guó)第一個(gè)按照“山水林田湖草是一個(gè)生命共同體”理念系統(tǒng)指導(dǎo)我國(guó)生態(tài)保護(hù)修復(fù)實(shí)踐、帶有通則性質(zhì)的規(guī)范。

目前國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)存在的問(wèn)題

我國(guó)國(guó)土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)目前仍存在一些問(wèn)題，特別表現(xiàn)在我國(guó)國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)技術(shù)發(fā)展尚不成熟，體系尚不完備，不足以支撐當(dāng)前迫切的生態(tài)修復(fù)需求等方面。

一是調(diào)查技術(shù)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(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)尚不完備，難以滿足一體化保護(hù)修復(fù)的基本信息需求。生態(tài)問(wèn)題識(shí)別和診斷缺少系統(tǒng)分析，導(dǎo)致問(wèn)題診斷不全面、不準(zhǔn)確。同時(shí)，評(píng)估技術(shù)主要關(guān)注生態(tài)安全、風(fēng)險(xiǎn)、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)、資源環(huán)境承載力等方面，缺少先進(jìn)適用技術(shù)的多方案比選。

二是生態(tài)修復(fù)的規(guī)劃與布局基于不同的空間層級(jí)，技術(shù)側(cè)重點(diǎn)各有不同，但仍缺乏陸海統(tǒng)籌、時(shí)空協(xié)調(diào)的國(guó)土空間規(guī)劃技術(shù)， 面向多層級(jí)、系統(tǒng)修復(fù)目標(biāo)的生態(tài)修復(fù)優(yōu)先區(qū)不明確，生態(tài)修復(fù)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(fù)技術(shù)亟待聯(lián)合攻關(guān)。目前各類修復(fù)技術(shù)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(fù)領(lǐng)域，城鎮(zhèn)和農(nóng)業(yè)空間多目標(biāo)協(xié)同的生態(tài)修復(fù)技術(shù)體系尚不完備，三類空間缺乏要素耦合、空間統(tǒng)籌的技術(shù)集成研究。

四是效果評(píng)價(jià)目前多采取依托于遙感影像的單指標(biāo)對(duì)比評(píng)估，或采用生態(tài)恢復(fù)分級(jí)評(píng)價(jià)生態(tài)修復(fù)程度。但評(píng)價(jià)結(jié)論嚴(yán)重依賴于資料完備性和遙感影像的時(shí)空分辨率，這對(duì)相關(guān)新技術(shù)的研發(fā)提出了更高要求。同時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)中缺乏對(duì)人為主動(dòng)干預(yù)和價(jià)值觀取向等生態(tài)修復(fù)隱含要素的科學(xué)考量，社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與人文系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)的交互關(guān)系未引起足夠重視，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的域外效應(yīng)、跨區(qū)域流動(dòng)過(guò)程尚不明晰。

生態(tài)修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域與研究方向思考

國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)技術(shù)按照項(xiàng)目開發(fā)時(shí)序，涵蓋了國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)的前期調(diào)查評(píng)價(jià)技術(shù)、中期規(guī)劃設(shè)計(jì)施工技術(shù)、及后期監(jiān)測(cè)、績(jī)效評(píng)價(jià)技術(shù)等。面對(duì)“生態(tài)問(wèn)題是什么、在哪兒實(shí)施更科學(xué)、怎么修復(fù)更合理、修復(fù)效果怎么樣”的國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)重大科學(xué)問(wèn)題，根據(jù)當(dāng)前國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)技術(shù)不足和功能需求，筆者按照問(wèn)題診斷、分區(qū)治理、分類修復(fù)和功能提升四個(gè)目標(biāo)提出7類生態(tài)修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)，分別對(duì)應(yīng)生態(tài)調(diào)查與評(píng)估、生態(tài)規(guī)劃與布局、空間及要素統(tǒng)籌修復(fù)、修復(fù)效果評(píng)價(jià)四大項(xiàng)目實(shí)施環(huán)節(jié)，以期實(shí)現(xiàn)全域、全要素、全過(guò)程的國(guó)土空間系統(tǒng)修復(fù)。

重大生態(tài)問(wèn)題監(jiān)測(cè)與治理技術(shù)。水土流失、石漠化、荒漠化等典型區(qū)域重大生態(tài)問(wèn)題的監(jiān)測(cè)與治理是當(dāng)前國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)的基本任務(wù)。未來(lái)亟須開展我國(guó)主要生態(tài)問(wèn)題的多尺度監(jiān)測(cè)與評(píng)估，研究典型區(qū)域重大問(wèn)題的成因與時(shí)空演變機(jī)制、基于自然的解決方案分級(jí)分類協(xié)同治理生態(tài)問(wèn)題、基于未來(lái)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(wèn)題治理成效的監(jiān)測(cè)與預(yù)警技術(shù)，構(gòu)建和強(qiáng)化面向生態(tài)問(wèn)題治理的國(guó)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(jìn)程中，實(shí)現(xiàn)碳中和、生物多樣性保護(hù)等目標(biāo)已經(jīng)成為當(dāng)前國(guó)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(wèn)題治理與區(qū)域重大戰(zhàn)略目標(biāo)的協(xié)同機(jī)制與實(shí)現(xiàn)路徑。

一體化生態(tài)修復(fù)優(yōu)先區(qū)識(shí)別技術(shù)。明確生態(tài)修復(fù)空間層級(jí)和基本單元是布局國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)重大工程的重要依據(jù)。依托地理學(xué)、生態(tài)學(xué)及景觀生態(tài)學(xué)等多學(xué)科交叉，未來(lái)須深化“山水林田湖草生命共同體”的理論內(nèi)涵與關(guān)鍵技術(shù)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(fù)基本空間單元的劃分方法，進(jìn)一步構(gòu)建面向多層級(jí)修復(fù)目標(biāo)協(xié)同的生態(tài)地理分區(qū)、生態(tài)安全格局構(gòu)建技術(shù)體系。具體而言，應(yīng)關(guān)注土地退化風(fēng)險(xiǎn)、生態(tài)系統(tǒng)脆弱性和敏感性等評(píng)估體系構(gòu)建，發(fā)展多尺度生態(tài)安全閾值研判和系統(tǒng)預(yù)警方法，研發(fā)生態(tài)安全屏障、重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)、自然保護(hù)地體系、一體化修復(fù)優(yōu)先區(qū)等關(guān)鍵地域定量識(shí)別技術(shù)。

城鎮(zhèn)、農(nóng)業(yè)和生態(tài)空間統(tǒng)籌修復(fù)技術(shù)。作為國(guó)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(dān)著居民生產(chǎn)生活、生態(tài)服務(wù)或產(chǎn)品供給的關(guān)鍵功能，明確城鎮(zhèn)、農(nóng)業(yè)和生態(tài)空間統(tǒng)籌修復(fù)技術(shù)是平衡區(qū)域發(fā)展與保護(hù)的基本途徑。在深化退化生態(tài)空間綜合修復(fù)技術(shù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)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(shù)，構(gòu)建農(nóng)業(yè)空間土地可持續(xù)管理與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)協(xié)同提升技術(shù)，進(jìn)一步提出城鎮(zhèn)空間和農(nóng)業(yè)空間復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的韌性提升途徑，構(gòu)架城鎮(zhèn)、農(nóng)業(yè)和生態(tài)空間中結(jié)構(gòu)失衡、功能紊亂、綜合效益低下的沖突區(qū)域識(shí)別與監(jiān)管體系，發(fā)展全域、全要素、全過(guò)程的多尺度國(guó)土空間統(tǒng)籌修復(fù)技術(shù)。

礦山生態(tài)修復(fù)技術(shù)。礦山是兼具自然資源供給和劇烈人類活動(dòng)干擾的典型區(qū)域，礦山開采伴隨著高強(qiáng)度生態(tài)系統(tǒng)退化與損害，因此礦山生態(tài)修復(fù)是當(dāng)前開展國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)的重要抓手。面向礦山開采全流程，未來(lái)亟須明晰不同受損程度、恢復(fù)階段的礦山全生命周期關(guān)鍵調(diào)控因素，探究“礦區(qū)自然—社會(huì)復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)”時(shí)空演變模式與調(diào)控技術(shù)，研發(fā)礦區(qū)及相關(guān)流域“土壤—植被—水耦合系統(tǒng)”的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與預(yù)警防控技術(shù)，特別關(guān)注礦區(qū)土壤重構(gòu)、植被重建、地表—地下水系統(tǒng)修復(fù)、高陡硬質(zhì)邊坡修復(fù)、生物多樣性保護(hù)與重構(gòu)等關(guān)鍵技術(shù)體系研發(fā)。

水平衡監(jiān)管與預(yù)警技術(shù)。調(diào)控水資源供需均衡與動(dòng)態(tài)平衡是實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)管理的基礎(chǔ)保障，發(fā)展水資源監(jiān)管與預(yù)警技術(shù)也是國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)的優(yōu)先領(lǐng)域。基于國(guó)家含水層探測(cè)與三維可視化技術(shù)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(dòng)態(tài)平衡原理，建立水資源數(shù)量與結(jié)構(gòu)優(yōu)化配置技術(shù)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(píng)估與治理修復(fù)技術(shù)。特別是在水資源確權(quán)管理背景下，應(yīng)建立水平衡“監(jiān)測(cè)—模擬—預(yù)警”的全過(guò)程監(jiān)管體系，推進(jìn)國(guó)土空間規(guī)劃和生態(tài)修復(fù)規(guī)劃水資源控制指標(biāo)的閾值厘定技術(shù)研發(fā)。

近海與海島（礁）生態(tài)安全保障技術(shù)。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(diǎn)過(guò)渡與耦合區(qū)域，未來(lái)亟待明晰近海生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)防范途徑與海島（礁）可持續(xù)管理體系。一方面，要構(gòu)建近海富營(yíng)養(yǎng)化、有害藻華、缺氧、酸化等多重海洋生態(tài)災(zāi)害的實(shí)時(shí)立體監(jiān)測(cè)與預(yù)警技術(shù)，研究近海生態(tài)系統(tǒng)對(duì)人類活動(dòng)和氣候變化的響應(yīng)機(jī)制與穩(wěn)定性提升技術(shù)；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(jié)構(gòu)與工程安全的監(jiān)測(cè)與評(píng)估方法，建立海島（礁）開發(fā)保護(hù)多目標(biāo)統(tǒng)籌下的資源綜合利用技術(shù)體系。當(dāng)前，尤其需要關(guān)注沿海紅樹林濕地生態(tài)價(jià)值，發(fā)展關(guān)鍵生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)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(fù)技術(shù)。

生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量與穩(wěn)定性提升技術(shù)。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(guó)土空間生態(tài)修復(fù)的對(duì)象與層級(jí)的狀態(tài)。以生物多樣性保護(hù)與安全利用技術(shù)研究為基礎(chǔ)，未來(lái)需要構(gòu)建面向生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、過(guò)程與功能的監(jiān)測(cè)和評(píng)估技術(shù)，以及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警體系，并適時(shí)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(diǎn)工程布局。此外，綜合考慮社會(huì)系統(tǒng)需求及其與生態(tài)系統(tǒng)的時(shí)空耦合關(guān)系，須研發(fā)多尺度參數(shù)本地化的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估技術(shù)，明晰全程耦合框架下生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的跨區(qū)域流動(dòng)過(guò)程，研究面向不同類型工程和政策的生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制，研發(fā)國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)工程與政策成效量化的關(guān)鍵技術(shù)。