面向局地—区域—全球效益权衡的祁连山（QLM）生态恢复格局与类型优化

《Environmental and Sustainability Indicators》：Optimizing ecological restoration patterns and types in the Qilian Mountains: Balancing local, regional, and global benefits

　　

尽管祁连山（QLM）已实施大规模生态恢复，但缺乏系统规划可能削弱恢复成效。本研究量化了七项关键生态系统服务（ESs），包括食物生产（FP）、产水（WY）、土壤保持（SC）、防风固沙（SF）、碳固持（CS）、生境质量（HQ）和旅游（TS），并分析其权衡与协同关系。研究人员进一步识别潜在恢复区与恢复类型，基于ES关系构建恢复情景，并确定各情景下的优先恢复格局。结果表明，FP与TS之间、CS与HQ之间存在强协同，而WY、SC和SF与其他ESs相关性较弱。基于这些关系，研究建立了五个恢复情景：情景1优先局地ESs（FP和TS）；情景2—4分别强调区域ESs（WY、SC和SF）；情景5聚焦全球ESs（CS和HQ）。情景1显著降低HQ和区域ESs，而以区域ES为导向的情景实现了多ESs更均衡的提升。其中，情景3在提升SC的同时增强了CS和HQ；情景5最大化CS、HQ和总ES价值，但显著降低局地ESs。研究结果表明，恢复策略应依据利益相关者优先事项和区域发展目标进行定制。总体而言，本研究为生态恢复规划提供实践指导，并有助于优化QLM恢复格局和提升ES供给。

祁连山（QLM）是中国西部重要生态屏障，山地生态系统承担水源供给、碳汇、生物多样性维护及下游生态安全等功能。然而，过度放牧、旅游、矿产和水电开发等人类活动导致QLM生态系统退化，削弱ESs供给和区域生态安全。尽管2000年以来实施了一系列生态恢复工程，但系统规划和监管框架仍不充分，可能削弱恢复成效；既有研究多聚焦单一恢复目标或单一ES，较少关注局地、区域和全球利益相关者恢复优先序差异，现有规划框架难以平衡复杂山地生态系统的多尺度ES需求。因此，研究人员以QLM为案例，量化七项关键生态系统服务（ESs，生态系统为人类提供的惠益），分析其权衡与协同，识别生态退化区和潜在恢复类型，构建多情景恢复方案并确定优先恢复格局，评估不同情景生态效益并提出调控策略。研究得出FP与TS、CS与HQ存在强协同，WY、SC和SF与其他ESs关系较弱；五个情景在局地和全球效益上表现分化，情景3实现多ESs较均衡提升，情景5最大化总ESV但降低局地ESs。该研究为QLM生态恢复规划、恢复类型优先序和多尺度ES供给优化提供实践指导。

关键技术方法（不超过250字）：以2018—2020年为基线，整合国家青藏高原科学数据中心（NTPDC）、中国气象数据服务中心（CMA）、寒区旱区科学数据中心（CARSDC）、资源环境科学与数据中心（RESDC）、联合国粮食及农业组织（FAO）及青海、甘肃统计年鉴等多源数据；采用市场价值法、机会成本法、影子工程法、碳税法和土地利用当量价值法等对七项ESs进行物质量与价值量核算；用主成分分析（PCA）识别权衡与协同；用Theil-Sen估计和Mann-Kendall检验、多元相关与残差分析识别人为驱动退化区；用GeoSOS-FLUS模型评估生态适宜性；按情景特定ESV增量对恢复类型赋分排序。

研究结果：4.1 生态系统服务的空间特征及其协同与权衡。通过ESs空间制图和PCA，研究人员发现FP高值区集中于QLM东部，WY高值区多位于高海拔高山荒漠和永久冰川冻土区，SC高值区沿山区分布，SF高值区位于风速较高且植被覆盖较好的平坦区，CS呈东高西低梯度，HQ总体良好且关键生境位于中东部森林和灌木区，TS高值区集中于东部青海湖、湟水和大通河流域并沿道路分布；总ESV由东向西递减。PCA提取五个独立因子，累计解释86.7%，FP与TS、CS与HQ呈显著协同，WY、SC和SF与其他ESs无显著权衡或协同。4.2 潜在生态恢复区、土地利用现状及其生态适宜性。通过植被覆盖趋势、多元相关和残差分析识别人为驱动退化区及植被变化不显著区，并结合GeoSOS-FLUS评估，潜在恢复区中20.4%适宜耕地（ASC）、21.0%适宜森林（ASF）、28.8%适宜灌木（ASS）、29.8%适宜草地（ASG）；ASC多位于东部低海拔边缘，ASS集中于中东部高海拔区，ASF位于ASC与ASS过渡带，ASG多位于西部高海拔区。4.3 各情景下的生态恢复类型。基于不同土地利用状态ESV差异和情景特定评分，情景1优先ASC中的转为农田（CCL）和转为人工草地（CAG），其后为裸地/沙地（BL/SL）、低覆盖草地（LCG）和显著退化草地（SDG）上的草地恢复（GR）；情景2侧重GR及ASF内退耕还草（RCG）；情景3优先乔木造林（TA）和灌木造林（SA）；情景4强调SA和GR；情景5聚焦TA和SA。情景1、2、4主动恢复面积为18,159 km²，情景3和5为22,564 km²。4.4 不同情景下的生态恢复效益。通过年ESV增量核算，情景1中FP增幅最大，CS和TS次之，但HQ下降；情景2各ESs较均衡但WY绝对提升有限；情景3显著提升SC并同时提升CS和HQ；情景4显著提升SF并较大提升HQ和CS；情景5大幅提升CS和HQ，总ESV和单位面积ESV最高，但局地ESs明显降低。

讨论部分总结：5.1 理解与协调ESs权衡协同。FP与TS协同提示农业生产与旅游资源合理开发可形成综合收益；CS与HQ协同表明生境保护可同时增强碳固持，有利于气候与生物多样性目标；WY对局地供水和下游生态安全重要，SC与WY协调有利于农业稳定；严重权衡可能导致生态系统不稳定。5.2 平衡利益相关者利益。局地利益相关者关注FP和TS，区域层面关注WY、SC和SF，全球层面关注CS和HQ；不同主体需求可能冲突，QLM自上而下禁牧、围封、生态移民和国家公园建设等使局地承担生计成本，而CS和HQ收益更多惠及区域和全球，需建立绩效型草地补贴、牦牛和藏羊产品价值链、社区生态旅游及参与式共管等利益共享机制；情景5若无补偿可能降低局地接受度。5.3 政策启示。情景1显著提升FP和TS但不应作为QLM默认策略，若在东部农业依赖区实施需配套生态红线和生物多样性补偿；情景2和4对各自目标ES提升有限，不宜单独作为优先策略，可作为情景3或5的补充；情景3实现SC、CS和HQ较均衡提升且总ESV和单位面积ESV较高，建议作为QLM基准恢复策略，并配套坡面稳定措施补贴和共益监测；情景5适用于国家或跨界生态安全核心区，需跨界生态补偿、水平衡监测和分阶段实施；情景选择应契合区域发展目标和利益相关者优先事项。5.4 局限性。同一土地利用状态和生态区内因地形、气候和人类活动导致ESV变异，可能给恢复前后ESV变化计算带来偏差；未开展成本效益分析，难以评估经济可行性；恢复区划未充分考虑土地利用冲突、政策障碍和社会经济约束；情景设计未区分保护区内外的制度与管理差异。

研究结论（译）：本研究评估了QLM七项典型ESs（FP、WY、SC、SF、CS、HQ和TS），识别了特定ESs高值区，从而支持针对性恢复以最大化生态和经济效益。FP与TS之间、CS与HQ之间观察到协同关系，其他ESs相对独立。五个生态恢复情景分别面向局地、区域或全球ESs，使决策者能够依据利益相关者优先事项选择最适方案。优先区域SC的情景3实现了多ESs的均衡提升，并在总ESV和单位面积ESV提升方面表现良好；聚焦全球ESs的情景5最大化了总ESV和单位面积ESV。恢复策略强调草地和森林恢复等适宜实践，以及物种选择和可持续土地利用的审慎规划。研究结果为协调利益相关者利益和推进可持续生态系统管理提供框架，并强调兼顾局地、区域和全球ESs且契合利益相关者需求的定制恢复策略的重要性。