环境变量影响生态恢复项目生态系统服务的有效性：以湘江流域-洞庭湖为例

《Journal of Cleaner Production》：Environmental variables affect the effectiveness of ecosystem services of ecological restoration project: Evidence from Xiangjiang River Basin-Dongting Lake

生态系统服务价值评估|环境因子影响|冗余分析|结构方程模型|生态恢复工程|空间异质性|水文热力条件|植被恢复|政策优化|直接效应|间接效应

　　在当今全球环境变化日益加剧的背景下，生态修复项目（ERP）作为恢复自然生态系统功能和提升生态系统服务价值（ESV）的重要手段，受到了广泛的关注。然而，尽管ERP在改善生态环境方面发挥着重要作用，其实际效果仍受到多种环境和社会因素的复杂影响。因此，如何科学评估ERP对生态系统服务价值的影响，以及这些影响背后的环境变量如何相互作用，成为当前生态修复研究中的关键问题。本研究以中国湘江流域洞庭湖区域（XDA）的全要素生态系统修复试点项目为例，探索了ERP在不同环境条件下的实际效果，并分析了环境变量对ESV影响的直接与间接路径。

### 一、研究背景与意义

全球范围内，人类活动对自然环境的影响已造成自然生态系统服务价值的显著下降。据国际科学计划（IPBES）报告，约78%的自然生态系统服务已被破坏。这种破坏不仅影响了生态系统的稳定性和多样性，也对人类社会的可持续发展构成了威胁。面对这一挑战，生态修复被视作恢复生态系统功能、提升生态系统服务价值的重要途径。国际上，诸如“波恩挑战”和“联合国生态系统恢复十年”等倡议，都在推动全球范围内的生态修复行动。在中国，随着《国家重要生态系统保护与修复重大工程总体规划（2021-2035）》的出台，生态修复项目已从单一目标转向全面的生态系统修复，涵盖了山、河、林、田、湖、草、沙等多要素的综合治理。

然而，生态修复项目的实际效果往往受到多种因素的制约。自然环境的异质性、社会经济活动的干扰以及修复措施本身的实施方式，都会影响ERP对生态系统服务的改善程度。因此，科学评估ERP的生态效益，不仅有助于理解其在不同环境下的表现，还能为未来的生态修复政策和实践提供有力支持。目前，许多研究主要关注于修复前后生态指标的变化，但忽略了背景环境和社会经济因素的动态影响，这使得对ERP实际效果的评估存在一定的局限性。

### 二、研究方法与数据来源

为了克服上述问题，本研究采用了多种方法对ERP的生态效益进行评估。首先，通过“斑块生成土地利用模拟”技术，建立了不实施生态修复的基准情景，从而为ERP效果的评估提供了对比基础。其次，利用“效益转移法”对不同修复类型的ESV进行了评估，这种方法基于已有生态服务价值的单位值或经验函数，将其应用于相似背景的修复区域，以量化ESV的变化。此外，研究还采用了冗余分析（RDA）和偏最小二乘结构方程模型（PLS-SEM）来解耦环境变量对ESV效果的直接和间接影响，揭示了不同环境因素如何共同作用于ESV的提升。

研究区域选择为湘江流域洞庭湖区域，该地区位于湖南省东部，地处长江中游，地形以丘陵、缓坡、山溪和河流为主。该区域的年均降水量在1200至1700毫米之间，土壤类型主要包括红壤、黄壤和稻田土，植被类型属于亚热带常绿阔叶林区。这种复杂的自然环境为研究ERP在不同条件下的效果提供了良好的样本基础。

### 三、研究结果与分析

通过对比修复前后ESV的变化，研究发现湘江流域洞庭湖区域的ESV呈现出波动上升的趋势，但尚未恢复到2015年的水平。这一趋势表明，尽管ERP在一定程度上提升了生态系统的服务能力，但其效果仍受到多种环境因素的制约。在修复区域中，ESV的提升最为显著，达到了9.8倍的增长，占项目区域ESV总变化的10.4%。其中，湿地修复显示出最高的ESV增强能力，说明在特定生态系统类型中，修复措施的效果更为明显。

然而，研究也发现，某些修复区域的ESV并未显著提升，甚至出现了下降趋势。这表明，环境变量不仅影响ESV的直接提升，还可能通过间接路径对ESV产生抑制作用。例如，在水热条件丰富、地形复杂且人类活动频繁的区域，尽管修复措施能够带来明显的生态改善，但环境的复杂性也增加了修复的难度，进而影响了ESV的最终效果。此外，研究还发现，气候、地形和人类活动强度是影响ESV效果的三个主要环境变量。其中，气候条件对ESV的影响最为显著，特别是在水资源匮乏或极端气候条件下，生态修复的效果可能受到较大限制。

### 四、环境变量的间接影响路径

除了直接作用于ESV的环境变量外，研究还关注了环境变量之间的相互作用如何间接影响ESV。例如，地形变化可能会影响水文条件，进而影响植被恢复的效率。同样，人类活动强度的增加可能会导致土壤退化，从而降低生态系统服务的价值。这些间接路径表明，环境变量之间并非孤立存在，而是通过复杂的生态过程相互关联，共同塑造了ESV的变化趋势。

在具体分析中，研究发现，植被和水体作为生态系统服务的重要载体，其恢复状态直接决定了ESV的提升程度。然而，植被和水体的恢复又受到多种环境因素的影响，如土壤类型、降水模式、地形坡度等。因此，修复项目的实际效果不仅取决于修复措施本身，还与修复区域的环境背景密切相关。在某些情况下，环境变量的限制作用可能超过修复措施带来的正面影响，从而导致ESV提升效果不显著。

### 五、研究的创新点与贡献

本研究的创新点在于，首次系统分析了环境变量对ERP效果的间接影响路径，并结合实际案例，揭示了不同环境条件下ERP对ESV的差异化影响。通过建立动态的评估基准，研究不仅能够更准确地衡量ERP的实际效果，还能为未来的生态修复政策提供科学依据。此外，研究还强调了环境变量的异质性对ESV的影响，特别是在水资源丰富的区域，虽然生态修复能够带来一定的改善，但频繁的降雨侵蚀可能削弱土壤养分和水分的保持能力，从而影响ESV的持续提升。

在方法上，本研究采用的“效益转移法”和“偏最小二乘结构方程模型”为生态修复效果的评估提供了新的思路。这些方法不仅能够量化ESV的变化，还能揭示环境变量之间的相互作用，为生态修复项目的优化提供了支持。同时，研究还指出，当前大多数研究仍局限于修复前后指标的对比，而忽视了背景环境和社会经济因素的动态变化，这在一定程度上限制了研究结论的实际指导价值。

### 六、研究的局限性与未来展望

尽管本研究取得了一定的成果，但仍存在一些局限性。首先，研究主要基于湘江流域洞庭湖区域的案例，其结论是否适用于其他地区仍需进一步验证。其次，研究中所使用的“效益转移法”虽然在大尺度评估中较为常用，但在小尺度或特定区域的应用仍需更多数据支持。此外，研究还发现，当前的评估方法在一定程度上忽略了社会经济因素对ESV的长期影响，这可能会影响对ERP效果的全面理解。

未来的研究可以进一步拓展到其他生态修复区域，以验证本研究的结论是否具有普遍性。同时，可以结合更多的社会经济数据，分析ERP在不同社会经济背景下的表现差异。此外，随着遥感技术和大数据分析的不断发展，可以探索更精细的评估方法，以提高对ESV变化的识别能力。通过这些努力，有望为全球范围内的生态修复项目提供更加科学和全面的评估框架。

### 七、结论与建议

综上所述，本研究通过分析湘江流域洞庭湖区域的全要素生态系统修复项目，揭示了环境变量对ESV效果的复杂影响。研究发现，气候、地形和人类活动强度是影响ESV效果的主要因素，其中在水热条件丰富、地形复杂且人类活动频繁的区域，修复措施的效果更为显著。然而，环境变量的间接作用也可能削弱ESV的提升效果，特别是在植被和水体恢复过程中，环境的限制因素可能成为影响修复效果的关键。

因此，未来生态修复项目的实施应更加注重环境背景的分析，结合具体的自然条件和社会经济因素，制定更为科学和合理的修复策略。同时，应加强生态修复效果的动态监测，以及时调整修复措施，提高其实际效果。此外，研究还建议，应进一步完善生态修复效果的评估方法，引入更多动态因素，以提高评估的准确性和全面性。通过这些措施，可以更好地实现生态修复的目标，为人类社会的可持续发展提供坚实的生态基础。