鄭華研究組揭示生態系統服務權衡對重大生態工程生態效益的多尺度影響
中國科學院生態環境研究中心城市與區域生態國家重點實驗室鄭華研究組在重大生態工程多尺度效應研究中取得進展，發展了生態系統服務權衡對重大生態工程生態效益影響的研究方法，揭示了三北防護林和京津風沙源治理工程等生態工程在局地、流域和區域的多尺度效應。這一研究成果以“Time and space catch up with restoration programs that ignore ecosystem service tradeoffs”為題，發表在國際學術期刊Science Advances。
重大生態工程實施是提高生態系統服務的重要手段，但提升所關注的生態系統服務（如土壤保持）經常以犧牲其他生態系統服務（如糧食生產）為代價，生態系統服務呈現的這種權衡關系既表現在不同類型之間，也表現在不同空間尺度，還隨著時間變化而不斷變化，給生態工程的生態效益帶來巨大不確定性。盡管已有研究清晰認識到生態系統服務權衡關系的廣泛存在，但如何揭示和量化這些權衡關系所帶來的多尺度影響及其時間動態，仍是評估重大生態工程生態效益與可持續性、科學開展生態恢復亟需解決的難點。?
針對這些問題，研究組提出整合生態系統服務權衡、空間尺度及時間動態的分析方法，并以我國海河流域內三北防護林、京津風沙源治理工程為例，綜合采用長期水文觀測、遙感反演、生態系統服務評估模型及多元統計方法等手段，發現：生態工程實施過程中，海河流域山區工程覆蓋區61.45%的面積防風固沙服務得到提高，但水資源供給服務在工程實施18年后發生顯著降低。這種權衡關系隨著生態恢復時間延長在多個空間尺度產生效應：局地尺度上的土壤水含量降低和植被退化、流域尺度下游可利用水資源減少、區域尺度上的山前平原地下水位下降。氣候變化在這些復雜的權衡關系及其多尺度影響中扮演了重要的推動角色。
圖1 海河流域山區防風固沙與水資源供給服務權衡特征、驅動因素及尺度效應
該項研究以生態系統服務科學為基礎，為深化認識生態系統服務復雜的權衡關系、全面認識和評估重大生態工程的多尺度生態效益、增強工程可持續性提供了新的思路。海河流域三北防護林和京津風沙源治理工程的案例分析表明：重大生態工程的設計與實施，需要充分考慮生態系統服務權衡特征及其帶來的多尺度效應，需要充分考慮未來氣候變化對工程多尺度效應帶來的影響，才能增強生態效益的穩定性和生態工程的可持續性。這一研究為世界上其他區域科學開展生態恢復工程、持續提高生態效益提供了新的視角和系統的評估框架。
文章第一作者為李若男副研究員，通訊作者為鄭華研究員。該研究得到了國家自然科學基金項目（41925005, 41871218）資助。
論文鏈接：https://advances.sciencemag.org/content/7/14/eabf8650
城市與區域生態國家重點實驗室
