“我家住在黄土高坡，大风从坡上刮过……”如今，黄土高原的模样已然改变。昔日“山是和尚头、水是黄泥沟”，如今变成了山川秀美的“好江南”。在由黄变绿的生态跨越中，中国的景观生态学研究也跨入了国际前沿。什么是景观生态学？如何从科学角度理解“绿水青山就是金山银山”？

(相关资料图)

本次我们专访到了中国科学院地学部院士、自然地理学家、景观生态学家傅伯杰，请他为我们揭秘黄土高原变绿背后的故事。下文根据专访内容整理。

01

研究黄土高原四十年，

我们做了哪些事？

我之所以把研究方向定在“黄土高原”上，是因为黄土高原在世界上具有特殊意义的地理单元。几千万年以来，沙漠中间的沙尘通过风蚀、传输、降落堆积形成巨大黄土高原。这是“黄土之父”刘东生先生研究了黄土高原的形成之后提出的“风成说”。

黄土高原既是中华民族的摇篮，也是中国农业的发源地。但是由于长期的耕种，黄土比较疏松。黄土高原的土壤侵蚀、土壤流失特别严重，造成了“越垦越穷，越穷越垦”的局面。在20世纪80年代，中国生态学会发起了生态平衡的讨论，我在研究生一年级时写了两篇文章，一篇是景观生态学的文章，另一篇就是黄土高原生态平衡的探讨。

实际上，我本科的学位论文、硕士和博士论文都与黄土高原有关（包括土地的分类、土地生态的评价、土地可持续的利用等方向），可以说我的关注点一直是在黄土高原上。

在20世纪八九十年代，黄土高原治理最主要的目标是减少水土流失，减少土壤侵蚀。我们的这项研究是从不同的土地单元、土地类型出发，分析土地利用结构（指林地、草地、农田、梯田等不同类型的土地利用方式以及组合）如何影响土壤养分、土壤水分和土壤侵蚀，如何能够把它减少到最低的范围。通过长期的监测，我们发现了坡地上不同的土地利用方式的组合效应，提出了合理的土地利用方式，为生态恢复、水土流失的治理提供科学依据。

这项研究在我们开展观测的流域已经应用了。这些地区几十年内已经发生了很大的变化，例如羊圈沟流域的水土流失已经减少到了原来的25%，这还与后来的退耕还林还草措施有着密切的关系。我们现在还在监测几个坡面的动态变化。

到了2005年，我们发现随着黄土高原植被的恢复，水土流失、水源涵养、固碳效应都发生了很大的变化。所以我们又集中针对黄土高原生态系统过程和生态系统服务之间的相互关系进行研究，这方面的研究也有几个突破：

第一个方面，揭示了黄河泥沙近几十年减少的原因。这段时间黄河泥沙减少主要是由于人类活动引起的。2000年以来，退耕还林还草工程的实施是泥沙减少的主要原因，占57%。坝库、梯田等工程措施是1970年代至1990年代黄土高原产沙减少的主要原因，占54%。

第二个方面，随着植被的恢复，黄土高原的固碳效应在增加，从碳源变成了碳汇。植被越来越丰富，生产力越来越大。但是因为植被恢复以后蒸散量增加，黄土高原地表径流在减少。所以现在我们需要调整黄土高原植被恢复的结构和群落结构，使之适合于黄土高原自然地理的环境和特点。

第三个方面是发展了植被恢复和土地利用优化的模型。

植树造林，多多益善？

一般公众认为种树就是有好处，但是生态建设实际上是要符合当地的自然环境条件和特点，不是越绿越好，不是树种得越多越好。本来在干旱地区基本上没有树，如果非要去种树，要么是引水灌溉，但是可能当地没有足够的水资源；要么是勉强种上树，把地下水抽干了。在适合种树的地方可以种树，适合种草的地方要种草。因为草的根系比较浅，其用水量是有限的。

所以我们提出的黄土高原治理措施是退耕还林还草，在适合还林的地方还林，在不能还林的地方还草。现在生态修复的理念更进一步，我们要基于自然进行生态修复，通过自然修复、人工辅助修复等手段让生态系统自然演替。

我们会针对生态系统的不同退化程度，采取不同的修复方式。退化比较轻、能够自然修复的地方，可以采取封闭手段，减少干扰，让它自然恢复。退化比较严重的地方，需要人工辅助修复，比如初期通过人工补种一些草和树苗，等生态系统恢复到一定程度，再进行自然恢复。

如何深刻理解

“绿水青山就是金山银山”？

首先我们要了解“绿水青山”的概念，即自然的环境和条件，也就是生态系统（比如森林、草地、湿地、灌丛、农田等都属于生态系统的类型）。从科学上解释，“绿水青山就是金山银山”就是说，生态系统能够给人类提供服务，是人类可持续生存和发展的基础。

生态系统的提供服务可以分为三类：第一类是供给服务。比如淡水、燃料、木材、食品，这些都是我们从生态系统里面直接获得的产品。最重要的一项服务叫做调节服务，即生态系统给人类提供的生态效应。试想如果地球没有生态系统，没有生物圈，那就像火星一样没有生命。生态系统可以调节气候、调节洪水、调控疾病、降低污染等。还有一种就是文化服务，即从旅游、景观、美学、文化空间给人类提供服务。

生态系统服务的价值是巨大的。最早提出生态系统服务价值计算的是一位美国科学家，1997年，他在Nature上发表一篇文章评估了当年全球生态系统服务的价值是33万亿美元，是当年全球GDP的1.8倍。所以说，生态系统给我们提供的价值实际上比其他生产的价值要多得多，但是如果生态系统被破坏了，那人类长期生存的基础就没有了，所以我们说“绿水青山就是金山银山”。

现在碳中和确实是一个很重要的机遇，因为我研究的是自然地理和景观生态学，特别关注“基于自然的气候解决方案（Natural Climate Solutions, NCS）”。

我们在《自然—气候变化》的论文（“中国基于自然气候解决方案的生物物理和经济限制”）评估了中国生态系统管理对固碳和减少温室气体排放的贡献。这项研究评估了2000年到2020年中国通过人工造林、湿地恢复、农田管理等16项基于自然的措施，结果显示，2000年至2020年间，中国生态系统管理实施的主要措施获得的额外气候减缓能力为每年0.6Pg（1Pg=10亿吨）二氧化碳当量，达到了同期工业二氧化碳年排放量均值的8%。

同时我们也估算了未来40年的碳汇潜力，即在碳达峰和碳中和阶段通过生态系统管理可产生的效应。这类研究可以应用地理学和生态学的知识为碳中和发挥作用。

除了机遇，挑战也是有的。我们在对黄土高原的研究中发现：不同自然地带的固碳效应计算还要考虑水资源的消耗。比如干旱区固碳效应较大，但是水资源能否支持该地区发挥长期固碳能力？这些问题需要进行观测、估算才能够得到科学的结论。

04

让生态融入城市

我这几年一直有一个观点，即让生态融入城市而不是点缀城市。城市确实是一个人工的生态系统，但是这个人工生态系统也需要有一些自然的生态系统类型，我们把它叫做城市的生态基础设施。

城市基础设施有马路、排水的地下管道，生态基础设施是指城市的森林、绿地、湿地、河流或者小溪，所以让生态融入城市的目的就是要让城市生态基础设施发挥生态的调节功能，不仅是要好看而且要好用，要发挥生态基础设施的调节服务。

古代的自然村庄都有湿地或者池塘，能够容纳降水。我们希望要通过生态基础设施建成海绵城市，用生态系统来调节城市的暴雨、调节城市的径流，降低城市的热岛效应。

研究的目的是让生态融入城市而不是点缀城市，融入城市需要构建一个城市的生态基础设施的网络结构。因为一个系统只有构建了一个网络才能够提供韧性，提供稳定性，提升承受压力的能力，所以让城市的绿地、河流形成网络，可以提升它的生态功能和生物多样性。

05

坚持与坚守，

推动中国景观生态学的发展

从我进入这个领域40年以来，中国科学家取得了优异的成绩。在20世纪80年代，国外景观生态学的一些概念才被引入国内，我们还处于一些基本的原理和方法学习阶段。从20世纪90年代中后期，我国才开始通过监测、模拟发展出一些方法。而现在，我国已经是全球景观生态学的大国了。2011年，北京举办了第八届国际景观生态学的大会，这届大会是全球迄今为止景观生态学规模最大的一次会议，参加会议的人员有1000人。

经过近40年的发展，景观生态学着重研究生态格局和过程之间的相互作用。比如山水林田湖草的空间分布就是格局。水分和养分的流动，还有碳氮硫磷等物质的传输、土壤侵蚀、水土保持、涵养水源等过程。目前，景观生态学在国土空间生态修复、国土空间规划、城市规划、区域规划中间发挥非常重要的作用。

总的来说，目前中国科学家对基于应用和实践方面的生态建设、生态恢复等工作取得了不错的成绩，包括我们在黄土高原、喀斯特地区生态恢复的工作，在应用景观生态学方面在世界上占有了一席之地，但是我们还需要进一步加深机理和模拟方法的研究，实现中国景观生态学的跨越式发展。

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