生态工程:回顾与展望

王夏晖, 王金南, 王 波, 车璐璐, 戴 超, 郑利杰

(1.生态环境部环境规划院,北京 100012; 2.生态产品与自然资本联合实验室,北京 100012)

1 引言

当前，全球面临生物多样性丧失、气候变化和污染加剧三重生态威胁，生态系统退化正在破坏人类赖以生存的食物和自然资源，已危及全球40%人口的生存。同时，新冠疫情仍在全球大流行，人与自然的关系尚不和谐，只有更好平衡人与自然的关系，维护生态系统稳定，才能确保人类社会健康可持续发展。为此，联合国先后启动了可持续发展十年、生态系统恢复十年和海洋科学促进可持续发展十年等系列行动，推动重构2020年后全球生物多样性框架，促进全球生态系统恢复。中国一贯重视生态保护修复，实施“三北”防护林建设、京津风沙源治理、水土流失和荒漠化防治等重大生态工程，统筹推进山水林田湖草沙冰一体化保护和修复，着力提升生态系统质量和稳定性。在全球共同努力开展生态系统恢复背景下，世界各国普遍认为未来一段时期是通过生态恢复改善人类福祉、推动可持续发展的关键期。

生态工程是既古老又年轻的一门学科，被认为是实现可持续发展的重要手段。中国始于先秦的“天人合一”“道法自然”等哲学思想蕴含着丰富的生态工程理念，桑基鱼塘、多水塘系统、梯田耕作等诸多朴素自发的生态实践活动距今已有悠久历史，是中国生态工程诞生和发展的典型实践。20世纪60年代，基于全球生态危机和工业化“末端治理”困境的深刻反思，逐步形成了一门生态学的分支学科——生态工程。自生态工程概念提出的60多年来，其理论和方法体系得到不断完善；研究对象从自然要素转向自然—社会要素，研究尺度从小尺度生态系统服务提升转向大尺度生态安全格局重塑，研究目标从生态系统结构与功能优化转向人类生态福祉提升，研究方法从野外台站样地观测转向基于多源大数据信息的高精度模拟和预测。这些研究新动向，一定程度上标志着生态工程进入了新的发展阶段。

在国际上，国外学者聚焦“基于自然”理念、生态恢复原则、“拟自然”技术等，深入开展了生态工程研究。如2016年国际恢复生态学会(SER)发布《生态恢复实践国际原则和标准》(第一版)，并于2019年修订后发布第二版；2020年世界自然保护联盟(IUCN)发布了基于自然的解决方案(NbS)全球标准，为设计、验证和推广NbS提供指导及全球框架。尽管这些国际原则或标准对具体工程而言仍较为宽泛，但客观上也促进了生态工程学科发展。在国内，生态工程近年来多以“山水林田湖草沙生态保护修复”或“国土空间生态修复”等为主题开展研究，侧重于生态工程内涵特征、实践路径、区划格局、技术标准、理论认知等领域研究。但由于生态工程具有明显的尺度空间嵌套和属性层次递进等特性，山水林田湖草沙要素间生态耦合机制尚不清晰，区域生态系统服务时空演变与稳定维持机制有待揭示，使生态工程在具体实践中存在系统性、整体性和协同性设计不足的问题。本文在回顾生态工程发展历程的基础上，辨析了生态工程概念的新内涵，阐述了生态工程理论演进过程和最新动态，并结合最新实践进展，提出了生态工程的关键科学问题和未来发展趋势。

2 概念演进与理论发展

2.1 概念内涵

1962年，美国著名生态学家Odum首次提出生态工程概念，即“人类通过运用少量辅助能而对以自然能为主的系统进行的环境控制”。1984年，中国著名生态学家马世骏也提出了生态工程概念，“应用生态系统中物种共生与物质循环再生原理、结构与功能协调原则，结合系统最优化方法设计的分层多级利用物质的生产工艺系统。”1989年，由Mitsch和Joergensen主编的《生态工程》一书出版后，生态工程被国际学术界公认一门新学科，提出“生态工程是为了人类社会及其自然环境二者的利益而对人类社会及其自然环境进行的设计”。随后，国际学术杂志

Ecological

Engineering

(1991年)的刊发和国际生态工程学会(International Ecological Engineering Society, IEES)(1993年)的成立均推动了生态工程学科快速发展。2012年，Mitsch在多年研究基础上提出，“生态工程是为了实现对人类和自然的双赢，把人类社会与自然环境的需求结合起来设计可持续生态系统的学科。”近年来，在国际生态工程学会的组织下，生态工程概念汇集全球生态学家智慧，也逐渐得到学界广泛认可，即“为了提高人类福祉，利用生态学的基本原理和整体思维方式作为解决问题方法的一门工程学。”

由于经典生态学研究多以小尺度、单一现象或过程为主体，存在系统性不足、分散孤立的局限，难以满足大尺度生态工程管理的科技需求，人们也期望生态工程能够提供一种科学理论和系统解决方案。近年来，在“人与自然和谐共生”“山水林田湖草是一个生命共同体”等理念引领下，以多要素、多尺度、多类型的过程耦合和空间集成为研究视角，开展的一系列国土空间生态修复的系统性、整体性、综合性研究，弥补了基于单一生态要素或过程的研究缺陷，推动了生态工程内涵得到丰富和拓展。综上，新时期生态工程可定义为：以“山水林田湖草生命共同体”理念为指导，以构建人与自然和谐共生关系、提升生态系统质量和稳定性为目标，在具有某一种或多种生态服务功能的空间单元内，遵循自然演替规律和利用整体思维方式，对生态系统进行保护、修复、重建等的过程和活动。而面对全球性、区域性的生态危机和社会挑战，大尺度、多要素生态工程的显著特征之一就是对山水林田湖草沙生态系统过程进行一体化调控，具体特征如下：

(1)系统调控、整体实施。大尺度生态系统往往由山水林田湖草沙多种生态要素构成，要素间相互影响关联，构成一个生命有机体。生态系统的平衡和稳定性取决于系统过程和结构的完整性，只有结构和过程完整的系统，才能发挥系统正常功能。因此，生态工程遵循整体系统观，统筹要素与要素、结构与功能、人与自然的多元关系，实施全要素、全过程、全链条优化调控，不断提升生态系统稳定性。

(2)尺度关联、格局优化。生态系统具有明显的尺度效应和时空动态特征，不同尺度下的生态工程，在空间上相互关联，在时间上有序推进；在某一尺度上的问题，往往需要在更小尺度上解释其成因机制，在更大尺度上寻求解决问题的综合路径。基于此，生态安全格局的构建不拘泥于特定空间或时间尺度，需构建多尺度协同的生态安全格局。因此，生态工程应考虑多尺度空间关联，利用生态安全格局构建范式，准确识别工程实施关键区域，优化生态安全格局。

(3)过程耦合、自我演替。依据人类活动对于生态系统的干扰度，可将生态保护修复路径分为保育恢复、辅助再生、生态重建3个类型。面向多元目标、多种胁迫的生态工程，需发挥生态系统自我调节、自我恢复的强大自然能力，科学配置保护恢复、辅助再生、生态重建等措施，最大程度降低人类对自然恢复过程干扰，培育生态系统自我演替机能。因此，生态工程应耦合多类型生态保护修复路径，加强适应性管理，将人类活动控制在可承载范围内，实现生态系统正向演替。

(4)目标权衡、协同增益。生态系统服务是链接自然过程和社会过程的桥梁，不同服务间具有此消彼长的权衡或相互增益的协同关系。考虑到生态系统的生物多样性、空间异质性、过程复杂性等特征，生态工程往往要在多目标、多功能情境下进行利弊权衡或协同增益。因此，生态工程应利用“格局—过程—服务—福祉”的级联框架，有效识别生态系统服务权衡与协同的关系，在时空尺度上耦合保护、修复、重建等生态和人类活动过程，推动区域生态系统的格局优化、服务增益、福祉提升。

2.2 理论发展

2.2.1 工程原则

2012年，Mitsch在总结生态工程发展历程时认为，自我设计、整体思维、清洁能源利用和生态系统保护等是生态工程的核心原则。2019年，SER发布的《生态恢复实践的国际原则和标准》第二版，提出生态恢复的8项原则和4项实践标准。2020年，IUCN发布了NbS的全球标准，包括8项准则和28项指标。在国内，马世骏先生较早地提出了生态工程“整体、协调、再生、循环”的4项基本原则；随后，王如松院士又将其拓展为开拓适应、竞争共生等8项设计原则；任海等认为自我设计与人为设计理论是唯一从恢复生态学中产生的理论。2020年，为规范和指导各地山水林田湖草生态保护修复工程实施，国家发布《山水林田湖草生态保护修复工程指南(试行)》；随后，又启动了相关生态保护修复工程的方案编制、验收评估等规范文件研究工作。当前，生态工程实施原则趋于规范化和标准化，以便更好指导具体工程实践。同时，不少学者意识到生态工程已有原则标准仍需进一步明确，如Sowiń和Garcíab认为NbS的概念和标准仍具有模糊性，使得许多补充或相关措施的行动经常被误认为是NbS。

2.2.2 工程对象

生态工程研究起源于欧美国家自然资源管理实践与传统生态学研究，多以自然生态系统为研究对象，如早期研究侧重于污水自然净化、河湖和湿地恢复等领域。21世纪初，尽管已有学者认为工程对象由自然生态系统开始延伸至社会—经济—自然复合生态系统，但总体上，仍以自然生态系统为主。Romanelli等通过文献计量法发现，大多数研究对象是森林生态系统，对草原、湿地、海洋等研究较少。在中国，研究对象起初主要为农业生态工程，后又逐渐拓展到退化生态系统恢复、污染控制等领域。近年来，中国深入开展自然资源管理体制改革，推动了生态工程对象从自然要素转向社会—自然要素。同时，研究对象由中小尺度转向大尺度，如傅伯杰等开展黄河流域人地系统耦合机理与优化调控，邬建国等定量研究了全球变化与区域可持续发展耦合关系。生态工程研究对象开始强调区域自然恢复与社会人文、政策决策的耦合研究，尝试从协调人地矛盾源头出发，提升生态系统服务和人类福祉。同时，社会要素与自然要素的相互影响机理有待揭示，如生态修复制度创新对生态工程的影响如何、生态产品价值路径如何实现等。

2.2.3 工程目标

生态工程目标由单一的保护生态环境，逐步拓展到人与自然互馈受益，实现人与自然和谐、经济与环境协调发展，如Mitsch认为生态工程的目标包括恢复受到人类活动严重干扰的生态系统，以及发展人与自然和谐的可持续生态系统。任海等认为生态恢复的近期目标是恢复退化生态系统的结构、功能、动态和服务功能，长期目标是实现生态系统的可持续发展。傅伯杰认为国土空间生态修复3个演进阶段核心治理目标分别是协调布局、系统治理、人地和谐。考虑到自然生态系统的时空动态特征和恢复过程的不确定性，研究目标也从目标导向转向过程导向，将生态恢复作为生态系统自我修复的开始，强调全过程适宜性管理。生态工程的研究目标由单纯的修复生态，拓展为人与自然同时受益，由生物组分和功能优化转向人类福祉提升。

2.2.4 技术方法

生态保护与修复方案往往是多种技术的有机组合，而修复效果取决于修复方案的科学性。不同类型、不同尺度的生态工程，所采用的技术方法明显不同，如表1汇总了生态工程的主要修复技术方法，并分析了不同技术方法的优缺点。依据退化生态系统恢复对象不同，恢复技术主要包括：(1)非生物或环境要素(包括土壤、水体、大气)的恢复技术；(2)生物因素(包括物种、种群和群落)的恢复技术；(3)生态系统(包括结构与功能)的总体规划、设计与组装技术；(4)景观恢复技术(包括生态系统间连接技术、生态保护网络构建技术等)。根据人类干扰程度的不同，主要包括生态保护技术(如自然保护地技术、生态功能群重建技术、生态网络构建技术等)和生态修复技术(如土壤修复技术、植物修复技术、景观修复技术、再野生化技术等)。从研究尺度来看，小尺度上的研究侧重于水体、土壤、植被、矿山等单要素技术方法研究，而大尺度的研究侧重于生态安全格局构建、生态网络建设、生态修复区划、多生态要素修复集成等技术。当前，生态工程技术方法体系正趋于加快完善阶段，既强调小尺度、单因素技术的拟自然、再野化等特征，也注重大尺度、多要素技术的耦合性、协调性。而面向国土空间生态修复，生态修复技术发展尚不成熟、体系尚不完备，如生态调查与评估、生态规划与布局、空间及要素统筹修复、修复效果评价等技术亟待联合攻关。

表1 生态工程的主要技术方法与优缺点分析

工程对象技术类型主要技术优缺点水体物理截污分流与引水冲污、底泥疏浚、人工曝气等技术。化学化学除藻、底泥封闭、复合混凝沉淀、电催化氧化等技术。生物-生态微生物强化、植物净化、人工湿地、生物膜净化及生物-生态组合等技术。物理化学方法见效快,工程造价较高,化学方法易导致“二次污染”;生物-生态方法具有处理效果好、工程造价相对较低、运行成本低廉等优点[41,42]。土壤物理物理分离法、溶液淋洗法、固化稳定法、冻融法和电动力法等。化学溶剂萃取法、氧化法、还原法和土壤改良剂投加技术等。生物微生物修复、植物修复和动物修复3种, 其中以微生物与植物修复应用最为广泛。同物理化学方法相比, 生物修复具有可基本保持土壤的理化特性、污染物降解完全、处理成本低和应用广泛的特点。生物修复的局限性包括污染物种类的局限性、受环境因素的影响大、修复时间长等[43]。矿山土壤重构排土、换土、去表土、客土与深耕翻土方法等物理改良技术,化学改良技术等。生物恢复植物修复、土壤动物修复、土壤微生物修复以及菌根生物修复技术等。废水控制与处理膜处理法、混凝土法、生物膜法、SBR法、生物氧化法、氧化沟法及湿地处理法等。土壤的物理改良和化学改良投资巨大,不能改变原有景观面貌。生物修复投资小,能够同时改变大气、水体和土壤的环境质量,减轻污染对人体健康的危害,并且可能同时展开农林开发,具有一定的经济优势[44]。生态系统生态评价与规划土地资源评价与规划、环境评价与规划、景观生态评价与规划等技术。生态系统组装与集成生态工程设计、景观设计、系统构建与集成;自然保护地构建、生态功能群重建、生态网络构建等技术。水体、土壤和矿山等单要素生态修复技术侧重于场地小尺度应用;生态系统类型含景观、区域、流域等中大尺度生态系统,一方面,侧重于系统内单技术应用,另一方面,侧重于系统间结构和功能完善、生态评价、格局优化等。

3 生态工程实践进展

3.1 国外生态工程实践

在人类文明发展进程中，由于农业文明时代人类改造自然的能力较小，尚未开展较大规模的生态工程建设。进入20世纪后，随着各国工业化和城市化进程加快，面对环境污染和生态破坏问题，许多国家实施了重大生态工程，如美国“罗斯福工程”、前苏联“斯大林改造大自然计划”、加拿大“绿色计划”、法国“林业生态工程”、日本“治山计划”、韩国“治山绿化计划”、北非“绿色坝工程”、印度“社会林业计划”、菲律宾“植树造林计划”等。以上工程实施，对改善工程区生态环境发挥了积极作用。自20世纪60年代“生态工程”概念提出后，凭借其零(低)能耗、无污染等优势，一些地区探索利用其基本原理解决环境污染、海洋富营养化等问题，如美国20世纪70年代在佛罗里达的Garimsville种植柏树使之成为森林湿地，处理污水中有机质和金属元素；在马萨诸塞州的沿海沼泽及盐滩上利用生态工程处理地表径流，以防止海洋富营养化；在德国建立了以芦苇为主的湿地处理废水的生态工程。近年来，国外生态工程也侧重于整体系统观、“基于自然的”理念、“拟自然”技术的应用，如欧洲莱茵河一度被称为“欧洲下水道”，在经历污水治理、水质恢复等阶段后，开始侧重于从生态系统的角度看待莱茵河流域的可持续发展，将生态系统的恢复作为最终目标，接续实施了生态修复、提高补充两个阶段工程，经过50多年的修复后，使莱茵河成为生物多样性丰富、更加贴近自然的河流生态系统；NbS作为一种国际主流化方案，也被广泛应用于生物多样性保护、气候变化适应、农业可持续发展等领域。当前，欧洲、北美和澳洲等国家在生态恢复工程实践方面走在前列，涉及森林、草原、河流生态恢复和废弃矿地修复等，如欧洲的矿山废弃地生态恢复，北美国家的水体和林地生态恢复，新西兰和澳洲的草原生态恢复等生态工程技术和管理处于领先水平。

3.2 我国生态工程实践

我国实施的一系列重大生态工程具有鲜明的时代特征，由其特定的经济社会发展阶段所决定，体现了人们对重大自然灾害的深刻反思(图1)，如1978年西北、华北、东北风沙危害和水土流失问题，1998年长江特大洪灾和2000年北方大面积沙尘暴等。回顾我国生态建设发展历程(表2)可以发现，1978年之前我国鲜有大型生态工程，三北防护林工程是我国最早实施的规模较大的生态工程。自1978年至今，依据生态保护理念和方法的不同，可将我国生态工程分为启动实施(1978～1999年)、重点治理(2000～2012年)、系统修复(2013年～至今)三个阶段。(1)启动实施期。生态保护理念未得到足够重视，让步于经济发展，生态退化和自然灾害频发，启动实施了三北、沿海防护林、天保等生态工程，探索了防沙治沙、水土流失、天然林保护等技术，但由于生态工程尚处于试点示范阶段，有关技术方法有待完善。(2)重点治理阶段。受可持续发展理念影响，坚持经济发展与生态保护并重，启动了京津冀风沙源、退牧还草、湿地保护等生态工程，初步建立了防沙治沙、草地修复、湿地保护、石漠化治理等技术体系，但多为单要素生态修复技术，要素间系统修复技术研究不足，空间尺度关联、格局优化等大尺度技术逐渐受到重视。(3)系统修复阶段。受生态文明理念影响，坚持生态优先、绿色发展，实施了以山水林田湖草沙系统治理为代表的生态工程，在进一步完善单要素修复技术体系的同时，探索了以国土空间生态修复为主的多要素耦合、空间关联技术体系。如刘世梁等通过对贵州省生态系统服务和景观脆弱度分析，辨析了保护与发展冲突区，有效识别了生态修复的优先区，提高了生态工程实施针对性；史芳宁等通过广西左右江生态网络分析，将“山水林田湖草”一体化调控理念落实到具体地区；彭建等认为现有国土空间生态修复研究侧重于系统性、整体性、综合性等认知，以市县尺度的生态安全格局识别与优化生态修复分区等研究为主。

表2 我国重大生态工程发展阶段及特征

发展阶段工程名称开始时间实施背景阶段特征启动实施期(1978～1999年)三北防护林工程1978年西北、华北和东北风沙危害和水土流失。沿海防护林体系建设工程1988年沿海地区台风、海啸等自然灾害频发,严重威胁人民群众生命财产安全。长江流域防护林体系建设工程1989年过度采伐森林,导致流域水土保持能力持续削弱,生态环境不断恶化。天然林资源保护工程1998年天然林资源过度采伐,导致林区森林资源危机。1998年长江发生特大洪灾。退耕还林还草工程1999年由于盲目毁林开垦等,造成了严重的水土流失和风沙危害,自然灾害频频发生。改革开放后,生态保护理念未得到足够重视,让步于经济发展,生态退化和自然灾害频发,启动实施了一些重大生态工程,但防沙治沙、水土流失、天然林保护等技术尚处于探索阶段,有待完善。重点治理期(2000～2012年)京津风沙源治理工程2000年京津乃至华北地区多次遭受风沙危害,特别是2000年春季,北方扬沙和沙尘暴天气多次影响首都。退牧还草工程2003年西部地区受超载过牧等影响,天然草原加速退化。湿地保护工程2003年受围垦和过度开发等影响,重要自然湿地及其生物多样性普遍遭受破坏。岩溶地区石漠化综合治理工程2008年石漠化严重制约着西南熔岩地区经济社会发展。进入新世纪,受可持续发展理念影响,坚持经济发展与生态保护并重,启动了一批新的重大生态工程,防沙治沙、草地修复、湿地保护、石漠化治理等单要素技术体系相对完备,但要素间系统修复技术研究不足。系统修复期(2013年～至今)山水林田湖草生态保护修复工程试点2016年受高强度的国土和矿产开发利用等影响,我国一些生态系统破损退化严重,生态供给能力不断下降。重要生态系统保护和修复重大工程2020年我国自然生态系统总体仍较为脆弱,经济发展带来的生态保护压力依然较大。十八大以来,受生态文明理念影响,坚持生态优先、绿色发展,实施了山水林田湖草沙系统治理为代表的生态工程,在进一步完善单要素修复技术体系的同时,探索了以国土空间生态修复为主的多要素耦合、空间关联技术体系。

图1 1978～2020年我国重大生态工程时间轴

回顾生态工程发展历程，我国重大生态工程始终聚焦重点生态区突出问题，修复内容由治山、治水、治沙等单一内容逐渐拓展到山水林田湖草沙一体化保护和修复，工程实施区的自然生态系统总体稳定向好，生态系统服务功能逐步增强，取得了显著成效。然而，在学术层面，由于生态系统服务—结构—过程之间关系是复杂的、关联的，加之受到高强度人类活动影响，使得生态工程设计原理和技术方面仍存在一些问题，如生态系统服务对人类活动的响应机制是什么，对人类福祉的影响如何，以及工程管理体系不完善、工程整体设计不够、本土化适用技术缺乏、工程实施全过程监管不足等问题。因此，仍需加强生态工程科技创新，开展生态保护修复基本理论和关键技术攻关。

对比国内外生态工程实践可知，生态工程通常均遵循了生态学基本原理和方法，充分发挥了生态系统净化、调节、缓冲等生态服务功能，在改善区域生态状况、治理污染等方面发挥了重要作用。近年来，国外生态工程侧重于“基于自然的”理念、“拟自然”技术和“再野化”技术的应用，强调工程技术研究的同时，也注重工程管理的创新，推进生态修复实践趋于标准化和规范化。我国在生态文明思想指导下，尤其是“山水林田湖草是一个生命共同体”理念引领下，通过保护地体系建设、生态格局优化、生态网络构建等技术方法，强化了生态系统的多要素关联、多过程耦合、多目标协同的研究，同时，侧重生态保护修复制度创新，加强生态工程全过程管理。借鉴国外生态工程实践经验，我国生态工程在“基于自然的”理念、“拟自然”技术和“再野化”技术应用方面仍有较大提升空间，在推进生态工程标准化方面，仍有待进一步规范。

4 科学问题与发展趋势

4.1 科学问题

针对当前大尺度生态工程研究局限和重大科技需求，需深入研究区域生态系统的要素—结构—过程—功能—服务—福祉级联关系，揭示人类活动高强度干扰下生态系统过程—格局—服务的响应机制，完善基于人与自然双向互惠关系重构的生态工程调控原理，建立区域山水林田湖草沙协同保护与修复工程技术方法，阐释区域生态安全格局变化与人类福祉的协同演变进程，以下四个方面科学问题亟待研究：

(1)人类活动高强度干扰下的生态系统过程—格局—服务的响应机制。生态系统对人类干扰产生响应和反馈时，生态系统服务和产品也产生相应的变化。因此，随着人类改造自然能力的不断提高，需要研究人类活动高强度干扰下生态系统服务的响应与反馈特征，探究导致生态系统服务变化的系统结构与生态过程根源，分析人类需求对生态系统过程—格局—服务产生影响的不同驱动作用，研究人类活动干扰下生态系统格局、过程、功能、质量的变化。

(2)基于人与自然双向互惠关系重构的生态工程调控原理。生态工程的终极目标是生态系统服务和人类福祉协同提升。因此，需要通过生态工程调控，持续优化甚至重构人与自然双向互惠关系，深入研究生态系统与人类福祉及资源环境的关系，人类发展需求与生态系统服务供给的冲突及其权衡的生态学原理，需要开发生态系统监测、评估、预测和监管的理论方法，研究设计生态系统的保护、利用、管理和重建等应用理论及方案。

(3)区域山水林田湖草沙协同保护与修复工程技术方法。山水林田湖草沙生态要素间具有复杂的关联性，在生态系统上具有完整性。因此，要在完善单要素生态修复技术的基础上，深入揭示生态系统的要素与要素、要素与系统、系统与环境的生态学关系及其关系的形成机理、维持机制及其调控原理，集成和优化跨尺度、多要素生态修复技术，以满足国土空间生态保护修复技术需求。

(4)区域生态安全格局变化与人类福祉的协同演变进程。区域生态安全格局的变化，会影响到区域生态系统服务的强化或削弱，进而影响到以生态系统服务为基础的人类福祉。因此，需要开展区域生态安全格局背景下的生态系统服务定量评估，研究生态系统服务的空间转移规律，定量评估生态系统服务变化对人类福祉的影响，进而建立区域生态安全格局与人类福祉提升的协同耦合模型。

4.2 发展趋势

面对全球性多重生态危机，生态学以其非线性思维、整体系统观、多学科整合等特点和优势，为探索解决全球生态危机提供了科学基础，生态工程是重要实现路径。当前，生态工程研究正进入新发展阶段，从理论研究、实践探索到决策管理，更加注重工程实际问题的解决，需要充分利用成熟技术和管理手段，实现工程综合效益最大化。在技术方法上，大尺度、多要素生态保护修复强调整体保护、系统修复、综合治理，侧重于自然保护地、生态网络构建、景观连通性提升、生态修复区划等技术研究，注重单要素生态修复技术的整合、优化和互补；小尺度、单要素生态修复技术则侧重于“基于自然的”理念、“拟自然”技术、“再野化”技术的工程实践和技术完善。随着各类生态工程持续深入推进，生态工程技术、材料、装备向多目标、环境友好型、生态化发展，纳米材料、人工复合材料、生物材料等新兴环保型材料和生态设计将更多被采用，在生态修复中实现节能减排，减少温室气体排放。另外，生态工程实施尺度逐步由中小尺度向流域、区域等大尺度生态工程转变，更加注重社会、人文、政策因素耦合，强调适应性恢复和管理，以生态工程为桥梁，构建人与自然和谐相处的生命共同体。

5 结语

当前，我国自然生态系统总体仍较为脆弱，生态承载力和环境容量不足，经济发展带来的生态保护压力较大，资源过度开发导致生态破坏问题突出，系统保护难度加大，亟待加强生态学基础理论研究和工程实践探索。随着“山水林田湖草是一个生命共同体”理念引领重大生态工程实践取得新成果，生态工程的概念、理论和方法获得新发展，更加注重人与自然和谐共生关系构建和经济-社会-生态多元目标的协同增益。中国近年实施的山水林田湖草沙生态保护修复工程实践，探索了一种“以自然之道，养万物之生”的系统性可持续解决方案，在工程区取得明显成效，为解决全球性生态危机提供了一种生态工程新范式。考虑到全球气候变化对生态系统服务和人类福祉的影响是全面的，人类社会需求增长对生态系统的胁迫是系统的，未来还需要进一步融合地理学、环境学、管理学、系统工程学等理论方法和现代信息技术，加强新时期生态工程科技创新与实践，以满足面向美丽中国建设的生态保护修复重大战略需求。