中国山水工程生态修复成效的多尺度评估：基于生态系统服务指标的定量研究

为解决中国大规模生态修复工程成效评估的难题，研究人员基于生态系统服务(ES)指标定量评估了2016-2020年25个山水工程试点项目的实施效果。研究发现，项目实施后水资源供给(WY)、碳汇(CS)、土壤保持(SC)、防风固沙(WSF)和生境质量(HQ)分别提升14.3%、13.7%、6.5%、5.0%和0.7%，揭示了生态修复与气候变化的协同作用，为优化国土空间生态修复布局提供了科学依据。

　　

在全球生态退化加剧的背景下，中国实施的"山水林田湖草沙"一体化保护修复工程（简称山水工程）作为联合国"生态系统恢复十年"旗舰项目，其成效评估成为国际关注焦点。传统生态修复评估多局限于小尺度案例研究，缺乏对国家级工程系统性成效的量化分析，特别是对多种生态系统服务(ES)协同变化的机制认识不足。这种认知缺口导致难以科学指导未来生态修复政策的优化调整。

针对这一科学难题，中国某研究机构团队在《Geography and Sustainability》发表研究，首次在全国尺度定量评估山水工程的生态效益。研究团队创新性地采用InVEST、RWEQ、RUSLE和CASA模型集成方法，基于2000-2020年30米分辨率土地覆盖数据和气象观测数据，对25个试点项目（覆盖全国25省）的水资源供给(WY)、碳汇(CS)、土壤保持(SC)、防风固沙(WSF)和生境质量(HQ)五项关键ES进行时空动态解析。通过残差趋势分析和双变量空间自相关等方法，首次揭示了生态修复措施与气候变化的贡献率差异及ES间的权衡协同关系。

【关键技术方法】
研究整合多源空间数据，采用1km网格尺度分析：1)基于CASA模型计算净初级生产力(NPP)表征CS；2)应用RUSLE模型量化SC；3)通过InVEST模型评估WY和HQ；4)采用RWEQ模型测算WSF；5)建立5km缓冲带分析空间溢出效应；6)通过残差趋势分解气候与人为贡献率。样本覆盖中国"三区四带"生态安全屏障关键节点。

【研究结果】

3.1 生态系统服务的时空演变特征
项目实施后ES整体提升显著，2016年启动项目效果尤为突出。在"生产-生活-生态"空间中，生态空间ES综合值最高，其中土壤保持(SC)在生活空间增幅达60.04%，防风固沙(WSF)在生态空间增长14.66%。空间异质性分析显示，碳汇(CS)和防风固沙(WSF)改善效果最佳，分别有51.7%和67.97%的项目区显著提升。

3.2 ES权衡/协同关系动态变化
项目增强了ES间协同关系，削弱了权衡效应。黄河生态区CS与SC的协同关系增强，但长江以南地区水资源供给(WY)与SC的权衡加剧。地形分析显示，山区生境质量(HQ)与其他ES多呈权衡关系，而周边平原则转为协同。

3.3 山水工程的空间溢出效应
项目产生显著正向空间溢出，5km缓冲区内ES平均提升12-34%。黄河生态区和青藏高原区的正溢出最显著，土壤保持(SC)提升34.32%；南方生态屏障区则出现负溢出，周边WY降低46%。

3.4 生态修复措施的差异化效应
退耕还林(CCF)使SC提升68.1%(90%CI:66.3-70.0%)，但导致南方丘陵区WY下降；退耕还草(CCG)在北方干旱区使WSF增加15.4%；湿地修复(WR)提升CS14.2%；荒漠化治理(DC)显著改善HQ21.5%。

3.5 气候变化与工程实施的贡献分解
残差分析表明：CS改善主要归因于山水工程(贡献率64%)，而SC和WY变化更多受气候变化驱动(贡献率52-78%)。二者对生境质量(HQ)和防风固沙(WSF)影响均不显著。

【结论与意义】
该研究首次证实山水工程通过"自然-社会"系统耦合机制实现了ES协同提升，特别是：1)验证了长期项目实施效果更显著，为生态修复持续投入提供依据；2)揭示北方干旱区退耕还草优于还林的科学规律，指导因地制宜修复策略；3)发现工程实施产生的空间溢出效应可放大生态效益3-5km范围，为生态安全格局优化提供新思路；4)提出的"气候-人为"贡献率分解模型，为全球生态工程评估提供了方法学范式。研究结果直接支撑了中国"三区四带"生态安全战略实施，也为联合国2030生态系统恢复目标提供了中国案例。