一种基于地理相似性的生态恢复基线划定框架，整合了地质学、景观生态学和碳汇的概念

《Journal of Environmental Management》：A framework for ecological restoration baseline delineation integrating geology-landscape-ecology and carbon sinks based on geographical similarity

该研究提出基于地理相似性的“模式-过程-服务-可持续性”框架，通过整合地质、景观和生态过程分析，结合碳汇服务校准，确定高原湖泊流域生态恢复基线，实证显示该方法能有效解决空间异质性和历史数据稀缺问题，为全球生态修复提供新范式。

　　在当今全球生态环境日益恶化的背景下，生态系统的恢复工作变得尤为重要。面对人类活动和自然灾害的双重压力，受损生态系统的恢复需要一个可量化且可实施的基准。然而，由于历史样本的匮乏以及生态系统的高度空间异质性，这一基准的获取和呈现变得异常困难。为了解决这一问题，研究者们不断探索新的方法和框架，以期更准确地识别和设定生态恢复的基准。本文提出了一种基于地理相似性、模式-过程-服务-可持续性（pattern-process-service-sustainability）范式的生态恢复基准划定方法，旨在为全球生态恢复工作提供科学支持和实践指导。

生态系统的变化不仅影响着自然环境，还对人类社会和全球气候产生深远的影响。人类活动和气候变化共同作用，导致生态系统结构和功能的不断演变，进而引发一系列生态问题，如生物多样性下降、碳汇能力减弱以及全球变暖的加速。为应对这些挑战，联合国在2021年启动了“生态系统恢复十年”计划，强调生态恢复在实现可持续发展目标中的关键作用。然而，生态恢复的有效实施依赖于一个科学合理的基准设定。基准是指恢复前的原始、未受干扰的生态系统状态，这一状态的确定对于恢复目标的设定、恢复措施的实施以及恢复效果的评估至关重要。

当前，生态恢复基准的划定方法主要分为两大类：一类依赖于历史数据，另一类则采用参考生态系统的方法。历史数据方法基于“生态记忆”概念，强调通过历史生态条件来设定恢复目标。这种方法有助于理解生态系统的演变过程，但受限于数据的不完整和不确定性，使得其在实际应用中面临挑战。相比之下，参考生态系统方法则通过选择与恢复地点相似的生态系统作为基准，这种做法在实践中更为常见。该方法包括环境标准法和采样分析法两种常见形式。环境标准法借鉴了正式标准文件中的生态恢复原则和指标，适用于设定恢复目标和评估恢复成效。采样分析法则通过直接或间接的样本地点分析，获取生态系统的参考状态。然而，由于真正未受人类影响的原始生态系统极为稀少，间接采样方法逐渐成为主流，即通过数据分析确定生态系统的最高可实现状态。

尽管参考生态系统方法在一定程度上弥补了历史数据的不足，但在实际应用中仍存在诸多问题。首先，采样密度与生态系统空间异质性之间的权衡导致样本代表性不足。其次，生态系统恢复的复杂性使得单一指标难以全面反映其状态。因此，构建一个能够全面反映生态过程复杂性和多维性的生态恢复基准识别框架显得尤为关键。该框架应能够克服传统点对点采样的局限性，提高样本的代表性和恢复基准的准确性。

本文提出的框架基于地理相似性原理，将生态系统恢复的基准设定与地理环境因素相结合，构建了一个多维耦合的识别体系。该体系从四个层面展开：模式层、过程层、服务层和可持续性层。在模式层，研究者通过分析地理相似性，快速识别出具有相似地理环境特征的区域，从而确定生态恢复的参考单位。地理相似性意味着在相似的地理条件下，生态系统的结构和功能可能具有一定的可比性，这种相似性可以帮助研究人员找到最接近原始状态的生态区域。在过程层，研究者通过分析地质、景观和生态过程之间的跨尺度反馈，量化生态过程的边界，从而更精确地界定生态恢复的范围。在服务层，碳汇服务作为调整基准的重要依据，帮助研究者评估生态恢复的潜在效益。在可持续性层，研究者考虑生态系统的空间异质性、生态过程之间的相互作用及其对实现碳中和目标的贡献，从而支持区域的可持续发展。

该框架的创新之处在于，它将地理相似性与生态、地质和景观因素相结合，不仅提升了生态恢复基准的科学性和系统性，还为实际应用提供了更清晰的路径。通过多维空间叠加分析，研究者能够更全面地识别和分类需要生态恢复的区域，从而为后续的恢复工作提供坚实的基础。此外，该方法还能够有效应对传统采样方法在空间异质性方面的不足，提高样本的代表性和恢复基准的准确性。

为了验证该框架的可行性和有效性，本文以中国云南中部的高原湖泊盆地为案例进行实证分析。该地区具有强烈的自然与人类景观异质性，因此成为检验生态恢复基准划定方法的理想场所。研究结果表明，地理相似性能够准确识别出具有相同地理-环境变量的五个区域类别。这些区域的生态恢复基准分布呈现出一定的规律性，例如第一类、第三类和第五类恢复区域的基准多位于盆地的中部，而第二类恢复区域的基准则集中在盆地的上中部分，第四类恢复区域的基准则主要分布在盆地的外围。虽然所有恢复区域的基准大致位于盆地的上中部分，但它们的具体位置并不完全一致。这种差异反映了不同区域在生态、地质和景观特征上的细微差别，也为生态恢复工作的差异化实施提供了依据。

通过这一框架，研究者不仅能够更准确地设定生态恢复的基准，还能够评估生态系统的恢复潜力和长期服务能力。在高原湖泊盆地的案例中，研究结果展示了该方法在实际应用中的有效性，为其他面临复杂人地关系和迫切恢复需求的地区提供了参考。此外，该研究还强调了生态恢复基准划定在实现可持续发展目标中的重要性，为全球生态恢复工作提供了理论支持和实践指导。

生态恢复基准的设定是一个复杂而多维的过程，需要综合考虑多种因素。首先，地理相似性是识别生态恢复基准的重要依据，它能够帮助研究者找到具有相似环境条件的区域，从而为恢复提供合理的参考。其次，生态、地质和景观过程之间的跨尺度反馈分析能够揭示生态系统的内部机制，为基准的划定提供科学支持。再次，碳汇服务作为调整基准的重要指标，能够反映生态系统的实际效益，为恢复工作的成效评估提供依据。最后，生态系统的空间异质性和可持续性评估能够确保恢复工作的长期效果，为区域的可持续发展提供保障。

在实际应用中，生态恢复基准的设定不仅需要科学方法的支持，还需要结合具体的地理和生态条件。例如，在高原湖泊盆地这样的复杂环境中，地理相似性分析能够帮助识别出具有相似生态特征的区域，从而为恢复工作提供更精确的参考。此外，跨尺度反馈分析能够揭示不同尺度下生态过程的相互作用，为恢复工作的实施提供更全面的视角。碳汇服务的评估则能够帮助研究者理解生态恢复对碳中和目标的贡献，从而优化恢复策略。最后，可持续性评估能够确保恢复工作的长期效益，为区域的生态保护和经济发展提供平衡。

综上所述，本文提出的基于地理相似性的生态恢复基准划定方法，不仅具有重要的理论价值，还具备广泛的实践意义。该方法能够有效应对传统采样方法在空间异质性方面的不足，提高生态恢复基准的科学性和准确性。通过多维耦合分析，研究者能够更全面地理解生态系统的结构和功能，为恢复工作的实施提供坚实的基础。此外，该方法还能够为其他地区提供参考，特别是在面临复杂人地关系和迫切恢复需求的情况下，具有重要的应用前景。未来，随着技术的进步和数据的积累，该方法有望在更广泛的生态恢复项目中得到应用，为全球生态系统的保护和修复贡献力量。