北方生态安全屏障建设的四大科学问题

傅伯杰

 “生态安全屏障”一词是从人类社会视角出发对生态系统保护、防御、连通、阻隔等作用的形象描述，良好的生态安全屏障不仅能够保障本地生态系统的安全和生态系统服务供给，并且有助于支撑周边地区生态安全及人类社会的可持续发展。因此，为了使生态安全屏障的区域内外生态功能和社会功能得以充分发挥，在构筑生态安全屏障中夯实科学基础，正确理解人类社会和生态系统之间要素、格局、功能和福祉的关系是非常必要的。

 内蒙古自治区位于我国北部边疆，占我国陆地国土面积的１２％，全境处于干旱半干旱气候区，高原和山地地貌占总面积７０％以上。一方面，重要的地理区位和地貌格局使内蒙古生态状况和生态建设关系到华北、东北、西北乃至全国的生态安全，稳定发挥其生态安全屏障功能是内蒙古生态建设服务国家可持 续发展的重要使命；另一方面，干旱生态系统对气候变化和人类活动高度敏感且易于退化，为内蒙古构筑生态安全屏障提出了科学和实践的挑战。面向将内蒙古建设成为我国北方重要生态安全屏障的战略目标，需要从人类社会和生态系统关系的角度认识以下四大科学问题。

 一是认识国土生态空间格局与生态系统过程的关系。这里格局一词描述着各类生态系统的面积占比和空间分布两方面属性。内蒙古生态系统类型多样，“山水林田湖草沙”在空间广泛分布。在生命共同体思想指引下，不同位置的这些生态系统在空间中如何发生联系，是生态保护和修复中必须明确的科学问题。为了从系统的角度理解生态系统在国土空间中的联系，有必要从生态系统过程的刻画人手进行分析。举例来说，土壤侵蚀过程、风沙运移过程、污染物传输过程等造成物质空间运移，其运移方向、强度、时间与“山水林田湖草沙”的空间分布格局直接相关。在内蒙古沙漠化防治、大型湖泊水质提升、矿区生态修复、草原和森林生态系统保护等方面，都有必要在较大空间尺度上先理解生态系统过程的形成原因和空间传导机制，从而为“山水林田湖草沙”在生态保护和修复中的空间配置提供科学依据。

 二是认识自然环境变化与生态系统稳态的关系。生态系统是动态平衡的，其往往具有一个稳定边界条件，超出这个边界，整个系统就会发生巨大的变化，且无法自行恢复。例如，干旱少雨的气候条件本身一般不会造成草原快速退化，草地生态系统的生物量等指标随气候波动产生偏移是正常的自然规律。但随着全球气候变暖背景下极端干旱事件的增多，加之人类过度放牧破坏了天然草地生态系统结构，草地生态系统更易于突破稳态条件，导致了草地沙漠化和草地灌丛化等退化现象。在内蒙古大部分地区水分限制条件下，坚持减少人类活动影响，以自然恢复为主的方针是生态建设的必然要求，在部分生态系统已经发生不可逆转的地区，则需要进行人工修复与重建。那么，如何判断生态系统变化是否突破了稳态？这就需要通过长时间监测数据序列的构建，识别影响生态系统恢复能力的关键结构参数，判读生态系统稳态转换的临界点，从而为生态系统保护、修复和重建提供明确指标和阈值。

 三是认识生态功能近程效应与远程效应的关系。生态系统服务功能被定义为生态系统要素与过程所形成及维持的人类赖以生存的自然坏境条件与效用，可以简单理解为生态系统给人类提供的各种惠益。该定义一方面强调着需要从结构认知走向功能认知，不能简单的以森林、草原、湖泊的面积和数量规模作为评价标准，而有必要进一步刻画生态安全屏障的防风固沙、碳固定、水源涵养、水质净化、生境质量维持等生态功能；一方面也预示着这些生态功能对应的效益是空间流动的，有必要全面认知生态安全屏障建设的本地效应、邻域效应和远程效应。正是由于生态安全屏障建设的功能效应并不一定完全发生在本地，所以在科学上需要强化调査指标的空间精确性、监测时间序列的对应性、情景模拟的时空参数匹配性，从而为诸如上游生态保护的下游产水输沙效应、旱区风沙源治理的城市空气质量维持效应、大规模造林的固碳效应等生态建设异地功能效应评估提供定量支持，为生态安全屏障功能优化提供全域视野。

 四是认识生态系统服务功能与民生福祉的关系。生态安全的主体是人，目标是在保持生态系统功能的基础上维持和提升人类福祉，因而民生福扯的概念从需求侧的角度进一步明确了生态安全屏障建设的目标和效益。在不同社会发展阶段和地域文化下，民生福祉的表现形式可能是多样的，内蒙古不仅不能直接照搬国际经验，并且在狭长的地理格局下也不宜划定自治区内部的统一标准。例如：地处黑河下游的居延海通过生态输水不仅维持了湖泊，提升了生物多样性，而且带动了本地第三产业的发展；巴彦淖尔市“山水林田湖草沙”生态保护修复工程为绿色发展提供生态基石，提升了“天赋河套”农产品区域公用品牌形象。为了认识绿水青山持续发挥的生态效总和经济社会效益，有必要从社会＿生态系统的科学原理出发，进一步规范资源环境效益和经济社会效益的度量标准，确定增强区域民生福祉的代表性生态功能和社会效益指标，用于生态建设的效应评估和监测预警，从而有机串联资源－资本－资产三者的关系，为绿色发展目标下的生态安全屏障建设架起从自然到社会、从科学到决策的桥梁。