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三峡大坝土壤保持生态服务功能研究获进展,启
分类:科技生活

该研究获得国家重点研发计划 (2016YFC0502101)、国家自然科学基金和西部之光“西部青年学者”项目(2016XBZG_XBQNXZ_B_005)的资助。近日以What Is Left for Our Next Generation? Integrating Ecosystem Services into Regional Policy Planning in the Three Gorges Reservoir Area of China 为题发表于国际期刊Sustainability

中国是世界上重要的水源地。然而,水利工程的修建导致中国有近三分之一的河流遭受严重的土壤侵蚀。大坝的修建对土壤服务功能有严重的负面影响,同时,土壤侵蚀导致土地退化和湖泊/水库淤积,影响到粮食生产、水利工程的防洪功能等,从而严重威胁到流域的生态安全。三峡库区位于长江流域上游,是生态保护的重要对象。三峡大坝作为世界上最大的水坝,长2335米,高185米,库区占地面积1080平方公里。三峡大坝以及三峡库区的后续建设对整个长江流域,特别是三峡库区的生态系统构成了巨大的挑战。然而,因缺乏长期的监测数据使得人们难以获取长江上游三峡库区的土壤服务功能以及土壤侵蚀的相关数据,也无法知晓其变化过程,这为保护长江上游生态功能造成了极大的困扰。因此,急需加强对三峡库区研究,评估长江上游流域土壤服务功能变化,以控制土壤侵蚀,确保长江流域的生态安全。

启动长江流域重要生态屏障建设

  中国绿色时报3月16日报道    嘉宾:全国政协委员、重庆市林业局副局长 张洪
  采访:记者 张兴国
 
  在今年的政府工作报告中,李克强总理提出,启动长江经济带重大生态修复工程试点。全国政协委员、重庆市林业局副局长张洪建议,启动长江流域重要生态屏障建设,助力长江经济带发展战略。
  长江经济带覆盖11个省市,人口和经济总量均超过全国40%。“保护长江就是保护母亲河、保护黄金水道、保护国家可持续发展。”张洪表示,长江流域重要生态屏障是我国特别重要的复合系统,分属于林业、农业等多个职能部门,长江经济带生态保护和恢复需要多方共同努力和协调推进。
  当前,长江流域经济发展和生态保护之间矛盾突出,流域整体性保护不足,破碎化、生态系统退化趋势加剧,重点区域尤其严重。“长江经济带要坚持生态优先、绿色发展。通过年复一年的努力,我们有信心把长江生态保护好。”张洪建议,从5个方面入手,统筹协调,科学规划,保护和恢复好长江流域生态环境。
  一是加强统筹协调。长江流域涉及省份多,建设内容涉及领域和行业多。建议中央特别是国家发展改革委牵头,财政、农业、林业、建设、水利、环保、国土等部门共同推进。
  二是实施新的重大生态专项工程。首先做好长江生态屏障建设规划,并启动实施长江上游地区生态多功能提升工程,不断增强区域生态功能,适应长江经济带发展战略的需要。
  三是实施长江中下游地区对上游地区的森林生态效益补偿政策。在中央财政继续落实天然林资源保护和国家公益林等补助政策基础上,建议国家设立长江上游地区森林生态效益补偿基金,由生态受益的中下游省份对作出贡献的上游省份进行生态效益补偿,以弥补保护经营投入不足和补偿生态贡献者、异地开发机会损失等。
  四是配套实施长江上游重要生态屏障相关计划。建议国家和上游地区相关省份配套实施“科技创新”“生态效益监测评估体系”“生态屏障构建标准化行动”以及“三峡库区消落带湿地生态治理”等建设计划,高效提升生态屏障构建质量和成效。
  五是完善现有投资扶持政策。针对现有扶持政策不足的问题,建议中央和上游地区省级政府调增重点对象的资金投入标准,并扩大补助范围,特别是将上游地区地方公益林的生态效益补助统一调整纳入中央补助范围,或统一划入国家公益林进行补助,将三峡库区库岸线100米范围的森林资源全部由国家赎买进行管理。

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中国科学院成都生物研究所研究员潘开文课题组博士熊勤犁与中国科学院生态环境研究中心研究员欧阳志云课题组博士肖洋以三峡大坝以及三峡库区为研究对象,通过使用基于GIS平台的通用土壤流失方程模型,对不同时期、不同区域的三峡库区生态系统的土壤保持生态服务功能进行定量研究,揭示三峡大坝项目建成前后土壤保持和土壤侵蚀的空间与时间变化过程,探讨三峡库区对土壤保持和土壤侵蚀的主要影响因子。研究发现:三峡库区的土壤保持服务总量和平均容量分别为153.8亿吨/年和2134.73吨/公顷/年。该区域土壤保持生态服务功能的空间异质性大,三峡东北地区比西南地区拥有更好的土壤保持生态服务功能,这说明三峡库区段长江上游地区的土壤保持水平低于下游,需要重点保护以及进行相应的生态修复。在2000年至2010年间,三峡库区土壤保持生态服务功能增长的区域有22690.5平方公里(占库区总面积的38.9%),而下降的区域为3460.4平方公里(仅占库区总面积的5.9%),这说明三峡大坝能对三峡库区土壤保持生态服务功能有所改善。土壤保持服务的空间特征变化主要受坡度、气候和地形特征的影响,退耕还林还草、天然林保护有助于减少土壤侵蚀。该研究有助于科学理解三峡大坝对长江上游地区生态服务功能的影响,以及准确评价长江上游各区域的生态服务功能变化及其主要影响因子,对长江上游流域土地管理、土壤侵蚀防治和生态保护等有重要意义。

论文链接

该研究获得国家自然科学基金(No. 31100350, 31370632))资助。成果以Bright side? The impacts of Three Gorges Reservoir on local ecological service of soil conservation in southwestern China 为题发表于Environmental Earth Sciences

为解决以上问题,中国科学院成都生物研究所生态过程与生物多样性保育学科团组潘开文课题组博士熊勤犁与吉首大学副教授肖洋合作,设计了一种新的基于遥感、地理信息系统和情景分析由政策制度到生态系统服务功能的过程分析模型,该模型用于计算和分析不同的生态政策制度的制定、实施与未来三峡库区上游地区改善长江流域下一代人福祉的生态系统服务功能变化间的关系。结果表明如果延续现有的政策制度,2050年森林覆盖面积有所扩大,区域生态系统服务价值将进一步增加。然而,通过改进的政策制度(包括纳入区域生态系统服务价值最大化及考虑本地居民对具体生态系统服务功能的需求与已有生态系统服务功能的供给均衡的制定和实施,与方案一相比,可以显著减少土壤流失的生态风险,增强碳固存。考虑到不同地区居民需求和服务供给现状,方案三提供了最佳的未来生态可持续–经济发展均衡情景,将有助于通过改善土壤保持和碳固存来获得更多的生态效益。从理论上讲,这种情景既使未来生态系统服务达到最佳状态,又满足当地居民的生产、生活需求,更有益于下一代人发展。

土壤保持生态服务功能的时空变化(a,2000年;b,2005年;c,2010年;d,变化趋势)

重庆生态背景特殊、社会经济发展地区差异明显,其区域生态环境保护制度、政策的制定和实施需因地制宜。重庆西部地区GDP和人口占比均超50%,人口增长和城市扩张速度快。该区政策和制度应致力于在工厂密集分布的道路和河流附近植树造林,以减少温室气体排放和改善空气质量。而东北地区位于三峡大坝上游,面临严重水土流失风险,同时,该地区对长江下游流域的生态安全具有重要意义,政府应与下游其他地区共同建立跨省、跨地区生态补偿制度,坡耕地退耕还林、还草政策等。而东南地区的生态系统脆弱,面临严重的生态退化,在政策和制度的制定中保护和修复当地生态环境应有所体现。虽然人们已就制度和政策制定不搞“一刀切”达成了广泛的共识,但目前重庆各区域尚未制定有所差异的生态环境政策和制度。主要的原因是制度和政策制定过程中依据何种原理进行科学指导尚存争议;如何量化政策变动和调整对未来生态环境的影响尚未明晰。同时,因缺乏长期的监测数据,难以获取长江上游三峡库区的生态系统服务功能的相关数据,也无法知晓其变化过程与政策变化的偶联关系,这为未来保护长江上游生态环境造成了极大的困扰。

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由区域政策制度的制定和实施引起的未来土地利用/土地覆被变化对长江流域产生显著的生态影响。由于实施现行政策,重庆市未来将经历从农田到森林等土地转换过程,这也将改变生态系统服务的提供。然而,目前的政策并非最佳选择而是最易选择,因为它没有考虑可能应对的生态风险、未来居民需求等,同时未考虑现有生态系统服务的能力,这也是目前一些政策制度所共同存在的问题。考虑本地居民对生态系统服务功能的需求及已有生态系统服务功能的供给均衡的新政策制度的制定和实施为长江上游流域提供了最佳的未来生态环境发展方案,有助于确保三峡大坝功能的正常发挥,将为未来长江全流域提供更大的生态效益。因此,过去“一刀切”的政策制度的制定方法的科学性值得商榷,将基于空间特征的生态系统服务的供给与未来需求纳入制度制定范畴是未来政策制定的最优选择。该研究是三峡大坝对长江流域生态系统服务功能影响研究的延续,为三峡库区乃至整个长江经济带加快生态文明制度创新和政策制定提供了科学依据。

我国亟需建立、健全生态环境保护政策和制度,体现生态价值和生态补偿原则,为子孙后代留下可持续发展的“绿色银行”。政策制度的建立、实施及调整会导致土地利用/土地覆被发生变化,从而影响生态系统结构、过程和功能。以上这些要素是提供生态系统服务的基础,也是保障人类福祉和实现可持续发展的基础。政策制度–土地利用/土地覆被–生态系统结构、过程、功能–生态系统服务–人类社会形成特征明显的逻辑链、放大链。政策和制度位于链端、链首,其重要性不言而喻。

三种区域政策制度制定、实施对未来长江上游区域土地利用/土地覆被的影响

长江经济带被誉为中国经济的脊梁、中国经济的“金腰带”,事关国家安全、高效、可持续发展的全局。重庆位于长江三峡大坝上游,是长江上游生态屏障的重要组成部分,其生态环境的好坏,直接影响三峡库区及整个长江流域,具有牵一发而动全身的不可替代地位,肩负着守护好一江碧水的重要责任。但该区域面临人口密集、河道改造力度大、土壤侵蚀严重、洪水泛滥等问题。更严重的是,近年来人口快速增加和城市扩张加剧了当地居民对食品、住房和商品的需求,极大地增加了生态环境压力。不合理的农业、畜牧业和工业生产是造成生态环境变化的主要原因。此外,水土流失等自然灾害严重威胁着三峡库区的生态安全。为缓解人口快速增长、城市扩张、高耗能产业发展和自然灾害带来的长江流域的生态问题,重庆建立和实施了一系列区域生态保护制度。这些政策、制度的实施势必导致该区域土地利用/土地覆被发生明显变化,对生态系统服务和公共安全有重大影响。但如果政策制度的制定缺乏科学指导,搞“一刀切”,走粗放保护之路,则很难达到期望效果。因此,研究如何运用生态学、社会经济学原理创新生态环境保护政策和制度,有效增强生态环境管理,保障公众健康,具有重要的科学和现实意义。

长江三峡风貌

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