生物多样性丧失与生态系统退化是全球面临的重大生态危机，为了预防、遏制和扭转全球生态系统的退化趋势，促进生计改善和人类福祉提升，国际社会发起了一系列生态保护修复行动计划，包括“联合国生态系统恢复十年”计划、“昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架”。通过科技进步支撑生态保护修复已经成为全球的共识和行动。
我国西部地区由于其独特且丰富的生物资源与脆弱的生态环境，一直是我国生态系统保护修复的主战场。受气候特征与地貌格局的影响，我国西部发育了地球上独具特色的生态系统及其组合，是我国生物资源宝库、生态产品主要供给区和生态安全屏障的主体，还是全球生物多样性保护的热点区。复杂的地貌与干旱、高寒的气候环境导致西部地区生态系统脆弱，对人类活动高度敏感，形成我国最大的生态脆弱区。为有效提升全国特别是西部地区的生态系统质量，2000年以来我国实施了天然林保护工程、退耕还林还草工程，以及西藏生态安全屏障保护与建设工程、三江源生态保护和建设工程、岩溶地区石漠化综合治理工程、祁连山山水林田湖草沙一体化保护和修复工程等区域重大生态系统保护修复工程，取得了明显成效，为保障全国生态安全作出了重大贡献。
然而，受地形、水分与土壤特征的影响，西部地区生态环境脆弱、稳定性低，可持续性差、修复困难。同时，生态系统对人类活动高度敏感，是我国土地沙化、水土流失、石漠化的集中分布区，以及沙尘暴源区与泥石流等灾害高风险区。此外，西部还是我国地质灾害与森林火灾的高风险区、气候变化的高敏感区，未来生态安全还将面临更严峻的挑战。因此，亟待通过科学研究揭示自然与人类活动胁迫下生态系统的演变规律，通过科技投入开发新的保护修复技术，提升生态系统保护修复成效。
西部是我国重要的生态安全屏障
西部生态系统特征与变化
我国西部地区包括新疆、西藏、青海、甘肃、四川、云南、贵州、重庆、宁夏、陕西、内蒙古、广西等12省（自治区、直辖市），自然生态系统有森林、灌丛、草地、湿地、荒漠等，约占西部地区总面积的85%。其中，草地是面积最大的生态系统类型，占西部地区总面积的39.62%，是我国草地的主要分布区，占全国草地总面积的95%以上；森林和灌丛占西部地区总面积的22.03%，荒漠占20.01%，湿地占3.15%；农田和城镇等人工生态系统，分别占9.34%与1.24%。在生态系统空间分布上，受水热组合条件决定，我国西北部主要由降水梯度决定，自东向西由草甸草原、温带典型草原向荒漠过渡；西南部主要由热量决定，从低海拔到高海拔，由森林向高寒草原、高寒荒漠和冰川过渡。
2000—2020年，西部地区生态系统总体表现为森林、湿地、荒漠和城镇生态系统面积增加。其中，森林生态系统增加6.18万平方公里；湿地生态系统增加2.07万平方公里；灌丛、草地和农田生态系统持续减少，农田减少幅度最大，这一趋势与全国相同。从整体来看，城镇扩张、农田开垦、生态保护恢复与气候变化是西部地区生态系统变化的主要驱动因素。
西部是国家生态安全屏障的主体
西部的生态资产存量巨大。2020年，西部生态资产，即森林、草地、湿地、湖泊等各类自然生态系统总面积为601.17万平方公里，占全国自然生态系统总面积的80.34%，2000年以来增加4.29万平方公里。西部还是我国生物资源的宝库，是全球生物多样性保护热点区，有野生维管束植物约2万种，脊椎动物约2600种。生物多样性极重要区面积为130.00万平方公里，占全国生物多样性极重要区面积的70.21%。西部的生态资产不仅是我国重要的生态财富，还是重要的经济财富和社会财富。
西部是我国生态系统产品与服务的主要供给地。2020年西部地区生态系统的水源涵养量为7326.18亿立方米，占全国生态系统水源涵养总量的51.82%；土壤保持量为1057.59亿吨，占52.52%；防风固沙量为296.57亿吨，占84.12%；2020年生态系统总碳汇6.40亿吨CO2，占全国陆地生态系统总碳汇的55.01%。
西部是国家生态保护修复的主战场。综合生态系统服务功能重要性与生态敏感性分布特征，确定生态保护重要性格局。西部生态保护极重要区与重要区的面积为412.20万平方公里，占全国生态保护极重要区和重要区面积的72.35%。其中，西部生态保护极重要区面积为240.35万平方公里，占全国的70.17%，主要分布在内蒙古东部大兴安岭林区、呼伦贝尔草原、秦巴山区、横断山区、三江源、祁连山、天山、藏东南等地区。
西部生态保护修复成效显著
2000年以来，在国家生态安全屏障建设的总体目标下，西部一直是全国生态转移支付与生态保护修复的重点投入区域，实施了天然林保护工程、退耕还林还草、湿地恢复工程、西藏生态屏障建设、三江源生态建设、塔里木河、黑河流域综合治理、岩溶区石漠化治理等一系列重大生态工程，以及山水林田湖草一体化治理工程等，生态保护修复相关的总投资超万亿元。
西部生态保护工程取得了明显成效。2000—2020年，西部地区森林覆盖率持续上升，生态系统质量大幅提升，森林面积增加6.18万平方公里，质量为中等及以上的森林、草地面积分别增加了163%、62%；生态问题得到有效改善，水土流失总面积减少了27%，中度及以上沙化土地面积减少了7%，石漠化面积减少了45%；部分珍稀濒危物种如大熊猫、朱鹮、藏羚羊的种群与栖息地得到恢复。
在重点地区，如青藏高原放牧超载率降低了20%左右，约47%的草原综合植被盖度明显增加，32%以上的草原净初级生产力明显增加，森林面积和森林蓄积量分别提高到2310.74万公顷和24.40亿立方米。西部生态安全屏障建设为保障全国生态安全作出了重大贡献。
西部生态安全面临的主要问题与挑战
西部主要生态问题
西部生态脆弱、稳定性低。受地形、水分与土壤特征的影响，西部地区生态环境脆弱，是我国沙化、水土流失、石漠化土地的集中分布区，以及沙尘暴源区与泥石流高风险区。西部生态高度敏感以上区域面积131.13万平方公里，占西部区域面积的19.51%，占全国生态高度敏感以上区域面积的93.02%。其中，西部风蚀、水土流失、石漠化和冻融侵蚀高度敏感以上区域面积分别为92.36万平方公里、26.57万平方公里、2.16万平方公里和10.90万平方公里，分别占全国的99.96%、73.36%、92.32%和100%；并形成了干旱半干旱区风沙区、黄土高原水土流失严重区、西南石漠化区、西南山地干热河谷地质灾害高发区、青藏高原高寒生态脆弱区等。这些区域对人类活动高度敏感，生态系统稳定性低，修复困难。
西部生态系统质量低、可持续性差。由于长期的开发与利用，西部地区森林生态系统质量低，优良等级森林生态系统面积仅占西部地区森林面积的28.38%，约50%的森林质量差或很差。西部地区草地生态系统退化也很严重，优良等级草地生态系统面积占西部地区草地面积的28.74%，55.58%的草地质量差或很差，质量低的草地主要分布在青藏高原西部、内蒙古西部与新疆。
西部土地退化面积广、治理难度大。西部地区土地退化面积比例与退化程度远高于全国其他地区。2020年，由于土地沙化、水土流失和石漠化，西部地区土地退化总面积247.47万平方公里，约占区域面积的36.81%。2020年，西部地区土地沙化总面积173.01万平方公里，约占区域面积的25.74%。其中，沙漠/戈壁面积达82.73万平方公里，约占西部土地沙化总面积的47.82%；重度和极重度沙化面积为35.22万平方公里，占西部沙化总面积的20.36%。2020年，西部地区水土流失总面积91.52万平方公里，约占区域面积的13.61%。其中，重度和极重度水土流失面积为16.29万平方公里，占西部水土流失总面积的17.80%。石漠化主要分布在贵州、云南、广西、四川和重庆4省份的喀斯特地区，总面积为6.01万平方公里，中度和重度石漠化面积分别占西部石漠化总面积的41.58%和6.55%，重度石漠化主要发生在云南东南部，以及云南东北与贵州交界处。
西部动植物濒危物种数量多、丧失风险大。我国西部地区生物多样性丰富，西南山地、喜马拉雅山脉都属于全球生物多样性热点地区。但由于长期以来人类开发利用与干扰，栖息地丧失与破碎化严重，野生动植物濒危物种数量多，少数濒临灭绝。据不完全统计，西部地区列入受威胁等级的物种数达2325种，占全国受威胁等级物种总数的49.5%。其中，绿孔雀、白头叶猴、云南闭壳龟等82种物种野外数量稀少，被列为极度濒危物种。
西部生态保护修复面临的挑战
西部生态保护修复仍面临许多挑战，西部是我国地质灾害与森林火灾的高风险区，还是气候变化的生态高敏感区，而更多的挑战是由于人类活动对生态系统的不利影响与科技支撑不足等问题，主要挑战包括以下5个方面。
发展与生态保护的冲突严重。西部经济社会发展滞后于中东部地区，城镇化率、人均地区生产总值（GDP）、收入均明显低于全国平均水平，经济社会发展需求与脆弱生态环境的矛盾，将可能是今后很长一段时期发展与生态保护修复面临的挑战。同时，西部是我国矿产资源的重要产地。例如，2023年西部12省份原煤总产量为28.24亿吨，占全国原煤总产量的60.62%。矿产资源开发带来的生态环境破坏和环境污染严重，地面沉降、滑坡、裂缝和溃坝等次生地质灾害频发，对生态系统与人民生命财产带来巨大风险。
草地过度放牧问题仍然普遍。西部12省份2020年实际载畜量5.086亿羊单位，扣除种植饲料作物与其他来源饲料支撑的1.762亿羊单位，西部草地实际载畜量3.324亿羊单位；西部草地理论载畜量2.039亿羊单位，草地实际载畜量总体超载1.285亿羊单位，草地超载问题突出，这是西部草地退化、沙化和沙尘暴问题加剧的重要原因。
耕地开垦与生态安全矛盾仍然尖锐。根据遥感数据分析，2000年以来，西部12省份共新开垦耕地360万公顷，将草地、森林、灌丛和湿地转化为耕地。新开垦耕地主要分布在生态功能重要区和生态高敏感区，大多分布于内蒙古东部科尔沁草原、云南南部等生态系统调节服务和生物多样性保护重要区域，以及新疆准噶尔盆地、塔里木河流域等生态脆弱区域。分布于极重要和重要生态保护区域的新开垦耕地分别占总开垦面积的59.5%和28.1%。耕地开垦造成生态产品供给能力受损，降低了2678.01万吨固沙量、834.36万吨固碳量、10.64亿立方米水源涵养量、842.86万吨土壤保持量；抵消了部分生态保护恢复带来的生态产品供给能力提升，对防风固沙、固碳、水源涵养、土壤保持和生物多样性保护提升的抵消比例分别为56.12%、26.62%、50.39%、5.32%和127.37%。
缺乏科学的生态保护评估和绩效考核机制。长期以来，西部生态保护成效的考核只注重单一生态要素，生态建设工程与实施成效自我评估的现象普遍。没有从保障国家和区域生态安全的要求出发设计考核指标和考核机制，导致不合理资源开发得不到追责，保护行为得不到合理的激励，并将人工造林种草等生态建设简单等同于生态保护与恢复，从而加剧生态系统的人工化。
科技支撑不足。西部当前面临的各种生态问题，以及发展与生态保护之间矛盾，本质上是科技支撑不足。理论上，对西部生态系统与人类活动的相互作用规律与耦合机制认识不足；技术上，未能提供有效的西部退化生态系统恢复与治理的技术和模式。
提高西部生态系统稳定性与持续性的对策
西部是我国优质生态产品主要供给区，也是预防生态问题与生态风险的关键区，在一定程度上，西部的生态安全决定了全国的生态安全与社会安全。针对促进西部生态系统稳定性与持续性提升，提出8点对策建议。
形成与生态承载力相适应的产业发展方向与布局。应充分认识西部生态保护在国家生态安全的地位，是我国水资源安全、社会安全和经济安全等的重要基础，应协调好各相关安全的关系。坚持尊重自然、顺应自然理念，实行严格的生态保护制度，根据资源、环境与生态承载力编制西部经济社会发展规划、区域发展战略、产业布局与城市规划，形成与生态承载力相适应的产业发展方向与布局，从源头上降低生态风险。
构建西部地区生态空间保护体系。在川西北、川滇干热河谷、怒江源、天山、浑善达克沙地、秦岭等西部地区仍有110多万平方公里的生态功能极重要区与生态极敏感区没有划入生态保护红线。需要进一步优化完善重点生态功能区与生态保护红线范围，加快推进以国家公园为主体的自然保护地体系建设，从区域发展战略、地区空间管控与自然资源保护等多层次构建西部地区空间保护体系。严格控制在生态功能重要区与生态高度敏感区开垦新的耕地，增强西部生态屏障对国家生态安全的保障能力。同时，全面实施西部耕地开垦的生态影响评价，评估开垦对土壤保持、防风固沙与生物多样性保护等生态产品供给能力的影响，避免导致土地沙化、盐碱化等新的生态问题，加剧生态风险。
坚持保护优先，自然恢复为主的方针，提高生态系统稳定性。西部地区自然环境条件比较恶劣，尤其要重视遵循生态系统的演替规律，充分发挥生态系统自生功能。以提高生态系统稳定性、增强生态系统提供产品和服务能力为目标，坚持保护优先、自然恢复为主的方针，宜林则林、宜草则草、宜荒则荒，科学规范生态建设与生态恢复。在重要的生态功能区采用“退人工用材林和经济林还生态林”的做法。完善生态建设相关政策，提高封山育林、草地封育的经济补贴标准，促进自然恢复。
大力发展生态农业，统筹粮食生产与生态保护。针对西部水资源刚性约束，坚持因地施策、以水定粮，加大西部已有耕地的基础设施建设，加大建设高标准基本农田的力度，提高现有耕地粮食生产能力。大力发展以增强生态功能为目标的生态农业，增强耕地的防风固沙、土壤保持、水源涵养等功能，统筹粮食生产与生态保护。同时，西部干旱半干旱区具备丰富的土地资源、光热资源，耕地开垦与农业开发主要受制于水资源。建议加强重大水利设施建设，改善水资源条件，提升西部后备耕地潜力。
系统布局山水林田湖草沙冰一体化生态保护修复工程。以落实《全国重要生态系统保护和修复重大工程总体规划（2021—2035年）》为指导，“坚持保护优先，自然恢复为主”的基本原则，整合生态屏障功能关键区、生态问题区域、气候变化影响和未来生态风险；根据各重点区域的自然生态状况、主要生态问题，系统布局生态保护修复工程，提出可操作性强、符合生态学规律的治理措施。
推进生态产品价值实现机制。落实“绿水青山就是金山银山”理念，加快推进制度创新、技术创新，建立生态产品价值实现机制，推进生态产业化，将生态价值转化为经济效益，保障生态产品（尤其是调节服务）提供者的经济利益，促进优质生态产品的供给与生态公平。
降低重点生态功能区与生态脆弱区的人口压力。利用城镇化和工业化带来的人口转移机遇，完善城市户籍管理政策、农村土地流转政策、农牧业产业化政策，并统筹扶贫移民、避灾移民和生态保护，引导人口向城镇集聚，降低重点生态功能区与生态脆弱地区的人口压力，从根本上解决生态脆弱区保护与发展的矛盾。
加快推进将生态效益纳入经济社会评价体系。建立生态资产与生态产品总值核算机制，把生态效益纳入经济社会发展评价体系，实施GDP与GEP（生态产品总值）双考核制度，引导各级政府加强生态保护，促进保护与发展协同，预防牺牲生态环境发展经济。
加强科技创新，增强西部生态保护修复科技支撑能力
实施区域生态系统保护修复，是全球预防和扭转生态系统退化、应对全球气候变化的迫切需求和共同行动。新时期生态系统保护修复面临国内外的新形势和重大机遇，需顺应生态系统保护修复领域发展态势，加强多学科交叉，根据国家战略需求来推动重大应用基础研究、自主创新和跨越式发展，助力西部地区的生态系统保护修复与高质量发展。
生态系统保护修复的战略科技方向。围绕西部生态安全、生物多样性保护、经济社会可持续发展等国家重大战略性和全局性需求，以西部生态安全与其他安全要素的协同保障、生态安全格局构建与优化、协同推进生物多样性保护与应对气候变化战略、生态保护修复与高质量发展、水资源开发与生态风险、生态系统对全球变化的响应与适应等为重点方向，布局科技资源。同时，加强生物多样性保护与自然保护地体系构建技术、生态保护修复一体化治理技术与模式、生态系统固碳增汇技术研发，强化生态系统监测网络建设、生态系统大数据平台构建、生态系统与野生动植物物种调查等方面的基础性科研工作。
加强西部生态保护修复基础科学问题研究。西部生态系统长期演变趋势。研究与预测全球变化背景下，资源开发、农牧业生产等人类活动影响下西部生态系统格局、结构与功能长期演变趋势。西部生态系统对全国生态安全的贡献与风险。重点研究西部生态产品与服务对全国生态安全的贡献，评估与预测西部生态承载力与生态风险，明确西部生态系统对全国生态安全的贡献与影响。西部山水林田湖草沙冰之间的相互作用机制。以流域为功能单元，重点研究山、水、林、田、湖、草、沙、冰之间的生态关联、协同或制约关系，及其相互作用机制。
加强西部生态保护修复关键技术与模式的科技创新。退化生态系统治理关键技术与模式。重点研究沙化、盐碱化与石漠化土地近自然治理技术，以及退化草地恢复与可持续管理技术。西部退化生态系统质量提升技术。重点研究西部退化森林、草地与湿地的生态系统质量提升的技术与管理措施，增强生态系统的稳定性与可持续性。西部退化生态系统山水林田湖草沙冰一体化保护修复技术。重点围绕西部地区生态修复与经济社会协同发展、不同生态系统服务的权衡、山水林田湖草沙冰一体化修复模式、人工草地的稳定演替和人工林的自我更新技术、多功能协调提升恢复技术等开展研究。西部粮食生产与生态产品供给能力协同提升的生态农业技术与模式。针对粮食生产与生态调节服务产品供给冲突的问题，研究干旱区半干旱区、西南山地耕地提高粮食产量、增强耕地土壤保持、水源涵养、防风固沙与预防土壤盐碱化的关键技术与生态农业新模式。西部地区生态系统固碳增汇技术。针对西部自然生态系统面积大、生态系统质量低，增汇潜力大的优势，重点研究西部森林、草地、湿地等生态系统的碳汇现状、生态系统固碳机制、固碳增汇技术、以增汇为目标的生态系统恢复与管理的模式，并开展示范等。西部生态安全与生态风险监测预警技术体系。重点研究西部生态系统格局与结构、生态问题、生态产品供给的空天地一体化监测技术，以及西部生态安全与生态风险评估方法与应对措施，为西部生态保护修复、生态风险预警和应对，以及将生态效益纳入经济社会考评体系提供技术与数据支撑。
加强西部生态保护修复政策措施的科技创新。西部地区生态安全屏障构建与管理。重点研究生态系统服务供给与生态安全的关系、生态安全屏障的构建与优化方法、生态空间与生态保护红线、以国家公园为主体的自然保护地体系优化与管理措施等。西部地区协同推进生态保护与应对气候变化策略。研究重点包括气候变化与生物多样性丧失的关系、生物多样性对气候变化的响应与适应、生物多样性保护与应对气候变化战略的协同推进机制等。西部生态产品价值实现机制。重点研究西部基于生态资源优势推进绿色发展的措施与政策、生态资产与生态产品价值转化的政策机制、金融机制和关键技术，推进将生态效益转化为经济效益，造福西部人民。
系统性提升西部生态屏障建设的科技支撑能力。开展跨领域协作，整合多方科研力量，推动学科交叉融合，强化产学研协同，促进技术研发与生态工程衔接。优化多元投入，构建多层次投融资体系，加大财政支持，吸引社会资本参与生态修复示范项目。强化平台与监测升级，组建国家级实验室群，建设科研示范基地；构建生态监测网络，强化生物多样性监管与数据共享。推动人才引育并重，依托重大任务培养领军团队，实施青年专项计划，吸引海外顶尖人才，推动跨学科合作。深化国际合作，围绕生物多样性保护与共建“一带一路”需求，搭建国际平台推广中国技术，加强跨境生态合作，参与全球科学治理。
（作者：欧阳志云、孔令桥、黄斌斌、徐卫华、傅伯杰，中国科学院生态环境研究中心区域与城市生态安全全国重点实验室。《中国科学院院刊》供稿）
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