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JOURNAL OF NATURAL RESOURCES >

2024 , Vol. 39 >Issue 12: 2768 - 2782

DOI: https://doi.org/10.31497/zrzyxb.20241202

Ecological Protection, Restoration and Mangement

Ecological restoration reference of terrestrial space: Theoretical recognition, identification framework and key issues

  • TANG Hui , 1, 2 ,
  • PENG Jian , 1 ,
  • XU Dong-mei 1 ,
  • WU Jian-sheng 2
Expand
  • 1. Technology Innovation Center for Integrated Ecosystem Restoration and Sustainable Utilization, Ministry of Natural Resources, College of Urban and Environmental Sciences, Peking University, Beijing 100871, China
  • 2. Key Laboratory of Earth Surface System and Human-Earth Relations, Ministry of Natural Resources, School of Urban Planning and Design, Peking University, Shenzhen 518055, Guangdong, China

Received date: 2024-09-09

  Revised date: 2024-11-06

  Online published: 2024-12-16

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Abstract

Implementing large-scale ecological restoration of territorial space is a key strategy for China to halt ecosystem degradation and promote ecological civilization. As a reference benchmark and target guide for ecological restoration, the reference of ecological restoration is a necessary basis for the smooth implementation of ecological restoration projects. However, there is little research focusing on the ecological restoration reference of terrestrial space. Aiming to know what is ecological restoration reference, what are its characteristics, and how to identify it, in this study we discussed the definition, the identification approach framework, and the directions of future research of ecological restoration reference of territorial space. This study suggested that the reference of ecological restoration of territorial space had three basic characteristics: comprehensiveness of indicators, two-dimensionality of space and time, and dynamic adaptability. The identification framework of ecological restoration reference of territorial space includes three major steps: comprehensive ecosystem assessment, reference ecosystem selection, and reference identification under integrated spatial and temporal dimensions. With the focus on the key issues of Nature-based Solutions, integrated protection and restoration of mountains, water, forests, lakes, grasses and sands, and social-ecological system sustainability, we highlighted that ecological restoration reference identification should place great emphasis on systemic thinking, take sustainability as the core orientation for the selection of reference indicators, and pay attention to the social-ecological system integrated perspective, so as to identify ecological restoration reference based on the social-ecological process and oriented to the comprehensive enhancement of social-ecological system sustainability. This study clearly defined the conceptual connotation and identification framework of ecological restoration reference in terrestrial space, and provided theoretical and methodological support for the orderly promotion of ecological restoration projects.

Key words： ecological restoration reference; Nature-based Solutions; integrated conservation and restoration; social-ecological system; integration of spatial and temporal dimensions

Cite this article

TANG Hui , PENG Jian , XU Dong-mei , WU Jian-sheng . Ecological restoration reference of terrestrial space: Theoretical recognition, identification framework and key issues[J]. JOURNAL OF NATURAL RESOURCES, 2024 , 39(12) : 2768 -2782 . DOI: 10.31497/zrzyxb.20241202

人类世以来，人类活动已成为改造地表生态系统的主导因素，随之引发了生物多样性下降、生态系统服务退化、原始森林消失等一系列生态环境问题[1⇓-3]。为阻止这一态势进一步恶化，促进全球生态修复，联合国将2020—2030年定义为“生态系统修复十年”（United Nations decade on ecosystem restoration）[4]。中国先后部署了一系列生态修复工程，如1979年开始的“三北”防护林工程、2010年开始的草原生态补助奖励政策[5⇓-7]和2016年开始的山水林田湖草沙一体化保护和修复工程等[8]。党的“二十大”报告也明确指出要加快实施重要生态系统保护和修复重大工程，以提升生态系统多样性、稳定性和持续性。开展对退化国土空间的保护修复被视为维护生态安全、缓解气候变化的核心工程，已成为中国乃至全球的优先事项及重大任务[9,10]。
国土空间生态修复基线作为国土空间生态修复十大关键议题之一[11]，指引着生态修复行动的开展，是生态修复目标设定的基准参考[12,13]。选取生态修复参照系统并划定生态修复基线对于生态修复潜力测算、可行性分析及修复规划的制定至关重要[11]。当前，国内外生态修复基线研究多针对单一生态系统，而少有面向多要素一体化修复。例如，Otte等[14]识别了大连滨海湿地的修复基线；而Atkinson等[15]则仅关注生物多样性，并将修复后生物多样性与基线状态对比以评估生态修复成效。然而，国土空间生态修复更强调对国土空间的一体化保护修复，其对生态修复基线划定提出了新的时代要求。在生态修复理念和实践均由单一要素治理转向多要素综合治理的背景下，当前鲜有研究对国土空间生态修复基线的概念内涵及其划定框架进行系统梳理，致使生态修复基线的概念仍模糊不清，导致生态修复基线也被认为过于复杂、难以量化并难以证实[5]。因此，国土空间生态修复基线的定义、特点与划定框架已成为国土空间生态修复领域亟待解决的核心议题之一。聚焦这一系列问题，本文从国土空间生态修复基线的理论认知、划定框架及关键议题三方面展开论述，以期推进生态修复基线概念与方法的准确界定，服务于山水林田湖草沙一体化保护修复工程的深入推进，切实支撑国家生态文明建设。

1 理论认知

1.1 生态修复基线概念辨析

国际恢复生态学学会将生态修复（Ecological Restoration）定义为协助受损或退化生态系统恢复、重建和改善的过程[16]。基于系统工程理论、景观生态学理论、恢复生态学理论和人地关系论，国土空间生态修复是对传统生态修复的拓展与延伸，其面向的空间尺度更为宏观，以国土空间社会—生态要素为修复对象，以综合权衡修复的需求、技术和成本等约束条件得到的多层级协同次优解为修复途径，旨在实现人类生态福祉提升的修复目标[17⇓-19]。在大尺度上系统性地去除人类干扰，恢复退化生态系统是国土空间生态修复的基本要求，其本质在于修复不平衡的人地关系[18]，促进人与自然和谐共生。当前，国土空间生态修复强调“整体保护、系统修复、区域统筹、综合治理”，是中国推进生态文明建设的重大举措，为国家战略性工程[5]。
国土空间生态修复基线是生态修复研究领域的关键议题，但其概念定义尚未明确统一。“基线”一词源自测量学，指“测量时用作基准的线段”，后拓展出“事物的参照标准”之意。恢复生态学对于基线的定义有两种说法：一是生态修复工程要恢复到的历史参考状态所对应的年份，对应于英文单词“baseline”[20]；二是生态系统受到损害或退化前的状态，对应于英文“reference state”或者“ecological reference”[21]。虽然两者一个强调时间概念，一个强调对生态系统状态的表达，但其本质均旨在确定生态修复的参考目标。国土空间生态修复的总体目标是提升人类生态福祉，但具体目标则取决于生态修复基线的识别划定，而基线的划定依赖于生态修复参照系统的选取。生态修复参照系统是指一个能够作为生态恢复目标或基准的生态系统，通常包括破坏前的生态系统、未因人类活动而退化的本地生态系统，以及能够适应正在发生的或可预测的环境变化的生态系统[16]。该生态系统的各项状态值即是生态修复的基线值。因此，本文将国土空间生态修复基线的定义归纳为：表征生态修复参照系统状态的各项指标的集合，其既是国土空间生态修复的参考基准，又是国土空间生态修复的目标指南。在生态修复过程中，国土空间生态修复基线的核心作用贯穿始终，既指导修复的潜力测算与目标设定，又服务于修复项目的验收与评价，具有指标综合性、时空二维性和动态适应性三大特征（图1）。
图1 国土空间生态修复基线三大特征

Fig. 1 Three features of ecological restoration reference

1.2 生态修复基线的指标综合性

生态系统作为由生物群落及其生存环境组成的有机整体，构成人类发展的生物物理基础。生态修复基线的划定取决于参照系统的选择及对生态系统状态所开展的综合评估，即评估生态系统的生物多样性、生态系统服务、栖息地数量、质量及空间等方面的特征[20]。一般而言，可以在场地或者景观尺度，基于直接相关的指标或者替代指标进行评估[20]。已有研究提出了多种对生态系统开展综合评估的框架，如欧阳志云等[22]基于土地覆被类型、生态参数反演、生态系统模型等对生态系统格局、质量、服务及所面临的问题进行综合评估；王壮壮等[23]提出基于生态系统结构、生态系统质量、生态系统服务与生态恢复效益四个指标对恢复生态系统开展评估。这些框架均采用了包括生态系统服务、生态系统结构、生态系统功能等在内的多维指标。此外，国土空间生态修复也对生态系统评估提出了强化综合性且不应只关注单一要素的新要求，如中华人民共和国自然资源部等三部委发布的《山水林田湖草生态保护修复工程指南（试行）》指出应识别生态胁迫，并对生态系统格局、生态系统质量与生态系统服务进行评估。由于生态系统的复杂性，研究者难以仅基于单一维度对生态系统开展评估；同时，国土空间生态修复强调整体视角与系统治理，因此生态系统评估具有综合性[24]。而生态修复基线作为表征参照生态系统状态的指标集合，其维度取决于生态系统状态指标的维度。因此，生态修复基线如生态系统评估指标一样，具有综合性。这说明仅仅基于单一指标表征生态修复基线是不可取的，因为生态修复往往具有多个维度的量化指标，相应地，生态修复基线也应由一个综合指标体系构成。
此外，综合性的特征使得对生态修复基线的表征存在一定难度：一方面，生态系统评估指标及不同生态系统间存在复杂的权衡关系，选择哪些指标成为了一个关键难题。这要求我们应基于定量手段厘清权衡关系，重点关注并优先修复协同关系强的生态系统特征与类型，从而最大化生态修复成效。另一方面，由于观测数据的缺乏，对于部分指标的定量评估也存在一定困难。尤其是在大尺度研究中，厘清动物种群数量、植物群落结构等工作十分具有挑战性。

1.3 生态修复基线的时空二维性

时间与空间是地理学认知世界的两个重要视角，也是生态修复基线划定的两大维度[15]。早在1997年，White等[25]便提出将生态修复基线划分为时间和空间两两组合的四种类型。这说明生态修复基线的划定具有时空二维性：从时间维度，可以基于历史知识识别历史参照系统，进而划定历史基线；从空间维度，依据相似与相邻原则识别当代参照系统，进而划定空间基线；而从时空整合维度，可以划定时空结合的生态修复基线。
历史知识与历史参照系统（图2）。如人类社会一般，生态系统也有其历史。生态系统历史时期所留下的信息被称为历史知识，包括历史状态、历史事件与历史经验[26,27]。其中，历史状态包括生态系统组成、结构、功能及人与自然的关系；历史事件则指对生态系统产生重大影响的事件，如干旱事件；历史经验则指这一历史时期能为当前生态系统管理所带来的启示与指导。历史时期的文字记录、遥感影像与图像、动植物与土壤样本等均是生态系统历史知识的载体。
图2 历史知识与时间维度生态修复基线

Fig. 2 Historical knowledge and ecological restoration reference from temporal dimension

依据历史知识，可以划定生态修复的历史参照系统，常见方法包括历史节点法与历史最优法。历史节点法以某些大型扰动的时间点为界线，将扰动前的历史生态系统识别为历史参照系统。例如，IPBES报告以1970年为基线年份评估地球生命指数的变化情况[28]；McNellie等[20]指出可以依据人类出现、殖民开始、人类高度改造等时间节点为界识别区域生态系统的对应参照系统。此外，全球气候变化研究常将工业革命前参照系统作为历史参照系统。而历史最优法对生态系统历史状态进行长时序评估，并将评估时段内的最佳生态系统识别为历史参照系统。这一方法更适宜于局地尺度，因为不同地区的最佳参照系统是不同的，该方法可以为每一个生态系统单元选择历史参照系统。在历史知识覆盖时期广的条件下，历史最优法是划定历史参照系统的较优解。当然，历史节点法和历史最优法并不是完全割裂的两种方法，二者也可被综合应用于历史参照系统选取。如参考重大事件节点，选取特定历史时期进行生态系统综合评估，最终选取最佳历史状态作为历史参照系统。
诚然，历史知识与历史参照系统在生态修复中扮演着关键的角色。但其难以测量、不可证伪及难以实现的特点，使得历史参照系统存在一定的局限性及低适用性[20]。过去的生态系统结构与功能、气候特征、干扰强度及其与生物间的相互作用是难以在当前测量与评估的。一方面，缺乏长时序的生态系统观测数据；另一方面，观测数据往往记录于人类干扰发生后。因此，仅能基于有限的、碎片化的历史资料与数据进行间接推断或者模型构建；而这也导致人类对于历史生态系统的评估是不可证伪的。此外，由于人类活动与气候变化对陆地生态系统结构与功能的强烈影响，生态系统往往难以恢复至历史最佳状态[29,30]。许多生态系统的土壤理化性质、物种组成被高强度改造，且面临着一定的生物与非生物压力，这使得生态系统的恢复难以实现与预测，恢复至历史最佳状态更是难上加难[30,31]。
空间视角与当代参照系统（图3）。空间是地理学研究的核心视角，研究空间分布规律是地理学的关键任务。地理空间中普遍存在着空间异质性效应、空间近邻效应与距离衰减效应[32]。由于外在干扰和生态系统本身特性的差异，生态系统退化具有空间异质性这一基本特征。外在干扰包括生物与非生物干扰，如人类活动、野火、气候变化等[33⇓-35]。人类活动对生态系统的干扰强度因人口密度、风俗宗教、交通可达性、土地利用强度等因素而异。例如，距离人类聚居区越远的生态系统往往受干扰程度更低，退化程度也随之更低。此外，生态系统自身的结构决定了其抗干扰能力与生态系统韧性。一般情况下，生态系统组成越复杂，其韧性越佳。虽然大面积的陆地生态系统存在退化情况，但仍有一定区域的生态系统未受损或受损程度较低[36]。这些区域被生态系统管理者视为自然或近自然生态系统，具有较强的生态系统服务供给能力、完整的生态系统功能与丰富的生物多样性，其通常被划定为自然保护地并受到法律的保护。自然保护地及其他受损程度低的生态系统被称为生态修复的灯塔[37]，为生态修复指明了方向。
图3 空间参照系统两大识别原则

Fig. 3 Two identification principles of reference ecosystem from spatial dimension

因此，可以从空间维度将自然或近自然生态系统识别为生态修复的参照系统，即空间参照系统，也被称为当代参照系统[20]。当代参照系统是连接生态系统保护与修复的桥梁[38]，因为当代参照系统既是生态保护的对象，又是生态修复的参照基准。在划定当代参照系统时需要遵循相似原则与相邻原则，即参照系统应与修复点位属于同一生态系统类型，且具有相似的土壤、地质、气候与生物特征。同时，修复点位与参照点位应在空间上尽可能相邻或靠近。距离修复地点较近的参照系统可以作为源地，随着修复成效逐渐显现，有助于促进修复区域与参照区域的有效连通，进而实现修复效益的最大化与保护修复一体化[9,38]。空间参照系统不依赖于历史知识，因此能够克服历史知识匮乏的问题。同时，空间参照系统是可以测量与观测的，其能为生态修复提供更为精细与可靠的参考。
然而，对于生态系统处于自然状态或未受损、未受干扰状态的定义仍较为模糊，加大了寻找空间参照系统的难度[14]。同时，对于生态系统是否相似也是难以界定的，因为对生态系统的评估涉及结构、功能及其非生物特征等多个维度。此外，具有相似特征的生态系统并不一定会按照相同的轨迹演替与发展。由于未退化生态系统的持续变化，在许多景观中为退化区域找到相邻的参照区域也变得愈发困难。因此，往往需要在更大的空间范围内寻找相似生态系统作为空间参照系统，而这可能使得参照生态系统与待修复生态系统的相似性进一步下降，降低了参照系统的可信度。虽然空间参照系统存在上述局限性，但相较于历史参照系统，其仍是目前生态修复基线划定的常用参照系统类型。
将时间与空间维度整合划定生态修复基线能够形成互补效应，从而尽可能实现生态修复基线的准确划定。但是，生态系统历史记录的不完整性、相似生态系统的难以界定性为整合时空维度的生态修复基线划定带来了挑战。如何克服现有数据的不足、如何准确界定相似生态系统仍需进一步探索。

1.4 生态修复基线的动态适应性

如前文所述，参照生态系统依据生态修复的目标进行选择，但并不是唯一的。例如，依据参照系统的状态优劣可分为最优基线与平均态基线，而根据历史事件可划定工业革命前基线与土著文化基线等。同时，生态系统的恢复是多阶段的，这意味着生态修复基线应具有一定的动态适应性。也就是说，生态修复基线应随着生态系统的恢复阶段进行动态调整。例如，对于严重退化的生态系统，起初应以参照生态系统的建群种类型划定修复基线；待建群种生长稳定后，继续以参照系统的完整植被类型划定修复基线；在实现了植被“复绿”后，再以参照生态系统提供的生态系统服务为修复基线。
如果选择历史参照系统，则应先以生态系统退化前平均态作为修复基线；随着生态系统的结构、功能逐渐恢复并趋于稳定，改为以生态系统最优态为生态修复基线。生态修复基线的动态适应性还体现在其对未来气候条件变化的响应。生态系统的恢复轨迹受到气候条件变化的影响，导致其存在一定的不可预测性。此时，仅基于历史知识所划定的生态修复基线所给出的修复目标是难以达到的，因此需要根据气候条件的变化适时调整生态修复基线[37]，以更现实、精准地指导生态修复。
但是，应在多长时间间隔下动态调整生态修复基线仍需进一步探讨。如果动态调整的时间间隔过短，将导致生态修复基线划定的成本过大；而调整时间间隔过长，可能会使得生态修复基线“过时”，从而不再适合于指导生态修复工作的开展。此外，动态适应性要求对生态修复成效及气候、环境变量开展高分辨率的观测与预测。这对于生态系统监测、生态系统建模的要求极高。如何突破技术瓶颈，实现生态系统实时监测评估与未来精准预测仍值得长期探索。

2 划定框架

开展国土空间生态修复基线划定是保障生态修复工程顺利开展的必要条件，即使在生态修复基线这一概念诞生之前，修复实践就已离不开修复目标的指导。如早期的废弃矿山修复工作追求将矿区土地平整、地表复绿，而水体污染治理则强调对水质的提升。此时的生态修复工程往往以历史时期的某一状态作为修复目标，虽然缺乏定量表征，但其本质也是生态修复基线。随着对修复基线定量化的需求增强，学界开始关注并研究生态修复基线的定量划定[13]。起初，生态系统被干扰前的状态被认为是理想的生态修复基线[39]。1990年，国际恢复生态学学会指出，生态修复行动应以“确定的、原生的历史生态系统”为修复的参照目标[13]。生态系统的生物及非生物特征被用于表征生态修复基线，包括物种丰富度、植被生产力、土壤过程、营养与水循环等[40]。逐渐地，生态修复基线划定由时间维度延伸到空间维度，有研究开始强调对时间和空间维度的整合[13]。当前，国土空间的复杂性及国土空间生态修复基线所强调的综合性对生态修复基线划定提出了新的要求。为此，本文提出了一个包括生态系统综合评估、生态修复参照系统选取与时空整合生态修复基线划定三大基本步骤的国土空间生态修复基线划定框架（图4）。
图4 国土空间生态修复基线划定框架

Fig. 4 Identification framework of ecological restoration reference

2.1 生态系统综合评估

对生态系统的评估框架因评估目的而变化，国土空间生态修复强调整体视角、综合修复，因此宜采用综合性框架开展生态系统评估。生态系统综合评估指对生态系统结构、功能与服务的系统分析及其影响因素和演变趋势的综合评判。联合国千年生态系统评估提供了一次成功的生态系统综合评估示范，其评估了全球生态系统服务价值、变化及其驱动力，旨在将最新的生态系统知识应用于生态系统管理及指导相关政策制定中，从而增强生态系统的可持续性[41]。对生态系统开展全域（即全流域或全地理空间单元）、长时序的综合评估，摸清生态系统的历史与当前状态是生态修复基线识别的前置要求。一方面，对生态系统的长时序分析有助于开展对生态退化区域的识别，而生态退化区域是国土空间生态修复的实施对象。另一方面，生态系统历史与现状情况是生态修复基线研究的认知基础，提供了基线划定的必要数据。
评估指标的选取是生态系统综合评估的关键，生态修复国际准则5指出，生态修复是根据明确的目标和可测量的指标进行评估的[16]。因此，除了前文所述的应采用综合评估框架外，还应当选取可测量与量化的评估指标。本文认为，应基于“生态系统结构—生态系统功能—生态系统服务”框架对生态系统开展综合评估。具体而言，生态系统结构评估以遥感和地面调查数据为基础，结合生态系统长期监测数据，了解不同类型生态系统的面积、数量/密度、破碎化程度等空间分布状况，调查生态系统群落结构、物种构成、丰富度及种群规模等，定量分析生态系统结构总体变化特征；评估指标可以包括生境破碎度、景观多样性、归一化植被指数、植被覆盖度、物种丰富度及植被类型组成等[42]。生态系统功能指与生态系统维持其完整性的一系列过程相关的内在特征，主要基于生态系统净初级生产力评估。生态系统服务指生态系统与生态过程所形成的、维持人类生存的自然环境条件及其效用[43]，是生态系统提供的产品与服务，代表人类直接或间接从生态系统中获得的惠益[44]。生态系统服务包括调节、支持、供给和文化四类，往往基于相应的定量模型进行评估。例如，水源涵养服务常基于水量平衡方程评估[45]，防风固沙服务常基于修正风蚀方程评估[46]，而生物多样性维持服务则常基于InVEST模型生境质量模块评估[47]。

2.2 生态修复参照系统选取

生态修复参照系统是指能够为待修复生态系统提供条件参考或能够作为生态修复参照目标的生态系统。其通常代表生态系统的非退化状态，包括生态系统的动植物种群、非生物成分、功能与过程、演替状态及相关环境条件[16]。选取生态修复参照系统也被称作建立生态修复参考模型，其直接影响生态修复目标的设定，指导着生态修复的方向。理想情况下，最佳参照系统是与待修复生态系统相邻的未退化生态系统。然而，对于受保护程度低的区域而言，寻找相邻未退化生态系统可能较为困难[38]。因此，生态修复参照系统的选取往往依赖于多种信息源，需要从时间和空间的维度，基于多个参考站点、时间节点获取特定生态系统属性信息从而开展参照系统选取或构建经验模型。
首先，从时间维度出发可以选取历史参照系统。历史参照系统是历史时期生态状况较好的待修复参照系统，往往是未退化前的生态系统，本质上是一种本地参照系统。基于长时序的生态系统综合评估，可以实现对生态系统演替特征的监测，进而追溯历史知识，根据生态修复需求选取历史参照系统。历史参照系统的选取基于最优原则和动态原则，即在考虑生态系统动态变化特征的前提下追求将生态系统恢复到历史最佳的水平。在选取历史参照系统时，不宜直接用历史最佳状态对应的生态系统作为参照系统，因为这极可能是极端气候条件所造成的特殊状态。因此，应当在剔除极端气候条件的影响后，将历史时期观测到的稳定高值状态所对应的生态系统识别为历史参照系统。此外，整合历史数据建立的生态系统演替模型可以指导未来预测，实现面向未来的参照系统选取。
其次，从空间维度出发可以选取空间参照系统，也被称为当代参照系统。空间参照系统是当前时期与待修复参照系统退化前生态本底特征相似且空间相邻的参照系统。对空间参照系统的识别基于相似原则与相邻原则。其一，空间参照系统应与待修复生态系统具有高度相似的属性特征，生态系统类型应保持一致，而土壤类型、气候条件、原生动植物类型等应尽可能相似。其二，空间参照系统应与待修复生态系统尽可能在空间上邻近，要求尽可能属于同一流域或同一自然地理单元。匹配方法是寻找空间参照系统的有效方法之一，其基于一定的相似度算法，如协变量、马氏距离、倾向值距离、信息熵增量等[48,49]，在限定范围内为待修复生态系统匹配距离最近的相似地理空间单元。由于景观的空间镶嵌，同一待修复地块可能包括草地、沼泽、森林、湖泊等多类生态系统，因此需要选取多个空间参照系统，即为每一类生态系统选取与其类型一致的生态修复参照系统。

2.3 时空整合生态修复基线划定

如前文所述，时间维度基线受制于数据限制，难以追溯到生态系统被破坏前的时间节点。而由于较难界定生态系统是否受到干扰及生态本底相似性，也限制了空间维度基线的可实现性。因此，仅基于空间维度或时间维度划定生态修复基线存在一定的局限性，而整合空间维度与时间维度划定生态修复基线可以优势互补，更准确地服务于生态修复目标的确定。
划定时空整合生态修复基线时，存在两个需要重点考虑的问题。一方面是两个维度的整合顺序，即先划定时间基线而后划定空间基线，还是先划定空间基线再划定时间基线。如果采取“先空间再时间”的基线划定顺序，则所划定的生态修复基线实质上是当代参照系统的历史基线，但历史基线受制于数据的缺陷难以准确追溯。而如果先开展历史基线的划定，再从空间维度进行基线整合，则可以实现对于历史知识缺失的弥补，其本质是将空间参照系统的历史状态值也纳入了基线划定的考量中，以空间代时间，扩大了生态修复基线划定的时间知识样本量。因此，本文建议采用“先时间再空间”的整合顺序，其具体步骤为：以待修复单元所在的流域或自然地理单元全域为研究区，基于长时序生态系统观测与评估结果识别每一个空间单元的历史基线；而后，以该历史基线图层为数据基础，为待修复单元选取相似、邻近的单元作为参照生态系统，进而以参照生态系统的状态值作为待修复单元的生态修复基线值。
另一方面是生态修复基线值的整合，即是以最优值还是平均值作为生态修复基准。根据生态修复国际准则6，即生态修复寻求可实现的最高恢复水平，生态修复基线应根据待修复区的可恢复潜力划定。对于生态系统受破坏程度低、生态本底良好的区域，如自然保护区、森林公园等，应追求恢复至最佳水平，所以宜以最优状态作为生态修复基线。而对于生态系统退化程度高或生态本底脆弱的区域，如青藏高原、废弃矿区等，可先以超过一定阈值（如前30%）高值状态的平均值作为生态修复基线，待恢复至平均状态后，再以最优状态值作为修复基线。

3 关键议题

科学开展国土空间生态修复基线划定将有助于推动国土空间生态修复工程的实施。然而，仅关注生态修复基线的概念内涵及其划定方法难以满足当前的实践需求。在新时代背景下，基于自然的解决方案作为一项全球性的生态保护修复倡议，是国土空间生态修复工作的实践理念和指导准则，其“基于自然”的理念指引着生态修复基线的划定，应当关注如何在其框架下划定生态修复基线；山水林田湖草沙一体化保护修复是推动生态保护修复的中国方案，其要求生态修复基线服务于山水工程的目标设定与成效评估，进而推动工程的持续开展。因此，应当回答如何划定山水工程的生态修复基线并推动相关标准制定这一关键问题；生态修复是一项社会—生态过程，如何整合社会与生态维度开展生态修复基线划定，进而实现社会—生态系统可持续性这一终极目标也是生态修复基线划定时亟需考虑的重点议题。这三大议题对于生态修复基线而言十分关键，将直接决定生态修复基线划定工作的有效推进。基于此，本文梳理了这三大关键议题对国土空间生态修复基线研究的具体要求及面临的困难挑战（图5），以期更好地推动新时代国土空间生态修复基线的科学划定。
图5 国土空间生态修复基线划定三大关键议题

Fig. 5 Three key issues of ecological restoration reference

3.1 基于自然的解决方案

如何在基于自然的解决方案（Nature-based Solutions，NbS）框架下划定国土空间生态修复基线?NbS是保护、可持续利用和修复自然的或被改造的生态系统的行动，能够有效和适应性地应对社会挑战，同时提升人类福祉和生物多样性[50]。NbS是所有以自然条件为基础，进而促进生态环境保护和提升人类福祉的各种措施的统称，包括了一系列基于生态系统的手段，如基于生态系统的适应（Ecosystem-based Adaptation，EbA）、基于自然的基础设施（Nature-based Infrastructure，NbI）、基于自然的气候方案（Natural Climate Solutions，NCS）[51]等。NbS作为生态修复的理念指引，自然也指引着生态修复基线的划定，这要求生态修复基线的划定应当符合NbS的八项准则与四大核心特质[51]：其一，要以实现可持续性作为基线指标选取的核心导向，以提升生态系统多样性、稳定性、持续性作为生态修复的基本目标，实现生态修复效益的可持续维持；其二，要重视系统思维，以系统化途径借鉴自然发展规律[52]，划定综合生态系统构成要素及其耦合关联的系统性生态修复基线；其三，关注基线划定的尺度性，充分考虑尺度差异对基线划定结果的影响，依据生态修复实践要求，在流域、景观、生态系统等适宜尺度划定生态修复基线；其四，追求动态适应性，生态修复基线不是一成不变的，其既要符合当前的生态修复实践要求及社会—生态本底特征，也要动态适应生态系统管理要求变动及未来的气候和土地利用变化。

3.2 山水林田湖草沙一体化保护修复

如何划定山水工程的生态修复基线并制定相关划定标准?山水林田湖草沙一体化保护修复是以生命共同体理念为指导[53]，依托国土空间规划和生态保护修复等专项规划，以保障国家生态安全屏障和重点生态功能区可持续发展为目标，基于系统思维对退化、受损生态系统开展保护修复的过程[54,55]，是实践国土空间生态修复的中国方案。不同于传统的面向单一要素的生态修复，山水林田湖草沙一体化保护修复强调系统性治理与整体性修复，其以由山、水、林、田、湖、草、沙等自然地理要素组成的景观整体作为治理与修复的对象。这要求生态修复基线的指标应具有综合性，能够基于少量指标系统地表征景观整体的特征，进而指导山水林田湖草沙一体化保护修复的开展。生态系统服务作为人类从自然环境所获得的惠益，具有较好的综合性，是服务于生态修复基线划定的理想指标[12]。尤其是较多的生态系统服务存在协同关系，如生物多样性维持、土壤保持和水源涵养等[56,57]，面向生态系统服务综合提升的生态修复基线能够引导生态修复锚定生态系统的整体改善，实现多要素的协同优化与系统治理。国土空间生态修复基线服务于山水工程的目标设定与成效评估，而山水工程为生态修复基线提供实践空间。随着当前山水工程的深入推进，探索并总结山水林田湖草沙一体化保护修复实践中国土空间生态修复基线划定理论与实践的经验并制定划定标准迫在眉睫。

3.3 社会—生态系统可持续性

如何整合社会与生态维度开展生态修复基线划定，进而提升社会—生态系统可持续性?社会—生态系统指人类与自然相互作用形成的具有复杂性、非线性、不确定性和多层嵌套性的耦合系统[58]。社会—生态系统研究追求将复杂系统理论应用于社会、生态要素与现象的关联解析，进而促进生态系统管理、生物多样性保护与可持续发展[59]。生态修复作为一种人类社会对自然生态系统的主动改造行为，离不开社会系统与生态系统的相互作用，是一种社会—生态系统框架下的过程[60,61]。生态修复基线的划定不应忽视人类活动及人类社会的影响。然而，当前生态修复侧重于对生态目标的追求，而忽视了社会与经济目标的制定与评估[61]。相应地，社会维度的指标也鲜有被纳入生态修复基线的划定指标体系。为了更好地支持区域或流域可持续发展，促进人与自然和谐共生，生态修复基线划定时应综合考虑社会系统与生态系统的目标追求，协调不同利益相关者的诉求，将人类福祉、社会经济效益等社会维度的修复指标纳入指标框架中，实现基于社会—生态过程，面向社会—生态系统可持续性综合提升的生态修复基线划定。当然，社会—生态系统特征的复杂性也进一步增大了国土空间生态修复基线的划定难度，如何从基于统计分析的社会—生态要素指标简单综合转变为基于要素关联的系统性整合将是这一议题下国土空间修复基线划定的核心难题与突破方向。

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