2022, Vol. 42文章信息
- 应凌霄, 孔令桥, 肖燚, 欧阳志云
- YING Lingxiao, KONG Lingqiao, XIAO Yi, OUYANG Zhiyun
- 生态安全及其评价方法研究进展
- The research progress and prospect of ecological security and its assessing approaches
- 生态学报. 2022, 42(5): 1679-1692
- Acta Ecologica Sinica. 2022, 42(5): 1679-1692
- http://dx.doi.org/10.5846/stxb202104171002
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文章历史
- 收稿日期: 2021-04-17
- 网络出版日期: 2021-11-17
应凌霄, 孔令桥, 肖燚, 欧阳志云. 生态安全及其评价方法研究进展. 生态学报, 2022, 42(5): 1679-1692.
Ying L X, Kong L Q, Xiao Y, Ouyang Z Y. The research progress and prospect of ecological security and its assessing approaches. Acta Ecologica Sinica, 2022, 42(5): 1679-1692.
生态安全及其评价方法研究进展
中国科学院生态环境研究中心, 城市与区域生态国家重点实验室, 北京 100085
摘要: 生态安全是国家安全的重要支撑与组成部分, 具有不受生态退化问题影响、且生态系统服务能有效支撑经济社会发展和保障人类福祉的意义。但长期以来, 不同学者和决策者对生态安全概念内涵的理解有所差异, 生态安全评价关注点和方法体系也不统一且存在局限, 不利于相关研究与实践活动的科学开展。鉴于此, 通过梳理生态安全概念内涵及其发展脉络, 提出以生态系统之整体系统特征为核心基础、并紧密联系人类福祉的生态安全, 明确其具有生态系统物质基础层面与人类社会发展层面两方面的涵义。在此基础上, 总结了当前生态安全评价的案例研究。相关评价研究中普遍使用"压力-状态-响应"或者类似气候-生态环境-社会经济维度的指标体系及赋权加和的综合方法, 这样的基于不同要素的评价, 没能突出关系到生态安全的关键系统性特征, 没有反映生态安全的动态性, 同时也偏离了不同维度特征的实际意义。因此, 本文阐述了以体现生态安全核心内涵的生态退化问题与生态系统服务为关注对象、构建具有相对性和动态性的指标体系、选择恰当的指标综合方法以进行生态安全评价的策略。根据此评价方法提出一些具体的研究展望, 包括合理构建与发展生态安全评价的指标体系及综合方法, 深入探讨生态系统与人类福祉层面生态安全的联系, 重点关注典型生态脆弱区的生态安全及其评价研究, 以及科学开展气候变化情景下的生态安全相关预测等方面, 以期为区域生态安全评价、生态文明建设与国家安全的研究与实践提供参考。
关键词:
生态安全 概念内涵 评价方法 生态退化问题 生态系统服务
The research progress and prospect of ecological security and its assessing approaches
State Key Laboratory of Urban and Regional Ecology, Research Center for Eco-Environmental Sciences, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100085, China
Abstract: Ecological security is an important support and component of national security, with the implication of the avoidance of ecological degradation issues, and the effective support to economic-social development and human well-being from ecosystem services. For a long time, however, the understandings of the concept and connotation of ecological security have varied with researchers and decision-makers, and the focuses and approaches of ecological security assessment also have not been unified with multifarious limitations, which were obviously not conducive to the related researches and practices. Thus, based on the review of ecological security concept and connotation with the progress, this paper highlighted the content of the systemic characteristics of ecosystem and its close relation with human well-being. It makes clear that ecological security has two meanings, according to the aspects of the material basis of ecosystem, and its contributions to the development of human society. We summarized the current case studies on ecological security assessment. In these researches, the indicators based on the pressure-state-response 3-dimension system, or a similar one including dimensions like climate, ecology and environment, society and economy, etc., were commonly used with the synthesizing method of weighted addition. Such approaches directly synthesizing the basic elements of ecosystem and society with different properties and dimensions, have not only hindered to highlight the key systemic characteristics related to ecological security, but also deviated from the actual meanings of those different dimensions, without the reflection of the dynamic of ecological security. Therefore, this paper elaborates the strategies of the ecological security assessment approaches by focusing on ecological degradation issues and ecosystem services, which can reflect the core connotation of ecological security, building the indicator system with the characteristics of relativity and dynamics, and selecting the proper indicator-synthesizing method, based on the related research progress. Finally, as to the assessing approaches of the ecological security, we put forward some specific prospects for further research, including the appropriate formulation and improvement of indicator system and synthesizing method for ecological security assessment, the thorough exploration of the relationships between ecosystem service and economic-social development with the meanings of ecological security on human welfare, the prior concern on the ecological security and its assessment of the typical eco-fragile area, and the scientific prediction for ecological security under climate change scenarios in the future. These works are expected to provide some insights for the research and practice of regional ecological security assessment, ecological civilization construction and national security.
Key Words:
ecological security concept and connotation assessing approach ecological degradation issue ecosystem service
与人类及其共同家园紧密联系的生态安全(Ecological security)问题自近代逐渐凸出。工业革命以后, 尤其是20世纪中叶以来, 人类利用地球资源环境的能力飞速发展, 人类活动对地球系统功能造成影响也越来越大, 地球历史正处于“人类世”时代[1-3]。在这样的背景下, 全球生态安全相关的问题开始引起人类的关注, 环境污染与资源短缺是其中最主要的威胁, 且具有跨地域的特征[4-6]；在这以后, 放射性物质、化石能源、生物工程对生态系统造成的不利后果也得到了相应的认识[7-9]；另外, 国际上对相关问题的研究还与人类的粮食安全挂钩[10-12]。近年来, 随着全球生态系统服务下降、水土流失和荒漠化趋势增大等现象愈加明显[13-15], 生态系统及其功能和服务的重要性在生态安全中越来越受到重视[16]；国际上, 国家安全对生态安全的依赖性也逐渐增强[17]。
在我国, 由于人口压力巨大和生态系统长期开发利用, 环境污染、水土流失、石漠化和荒漠化加剧等一系列生态退化问题亦然存在, 对生态系统服务功能造成了严重的负面效应, 同样极大地威胁着我国的生态安全乃至国家安全[18-19]。党的十八大以来, 我国提出大力推进生态文明建设, 构建国家生态安全格局和优化生态安全屏障体系, 为全球生态安全做出贡献；生态安全作为国家安全的重要支撑和组成部分, 被明确提出并上升为国家战略。同时, 生态安全成为我国生态系统研究的热点和重大科学问题之一, 而生态脆弱区是生态安全问题的关键研究区域[20-21]。故对于生态安全而言, 进行典型区域的评价研究, 评估其生态系统变化的基本趋势及其支撑人类社会发展的相关特征, 从而采取措施防治生态系统退化、保护恢复生态系统服务功能、促进经济社会可持续发展, 具有重要的科学意义和实践参考价值。
然而目前, 不同学者和决策者对生态安全的概念内涵有多种理解, 相关研究和实践领域对生态安全评价的关注点和方法体系尚不统一, 甚至不易于抓住生态安全的本质内涵与特征。这极大地阻碍了生态安全评价研究的延续性和可比性, 且显然也不利于我国生态文明建设的国家战略, 不利于生态安全及人类生存共同家园的真正保障。因此, 本文围绕国内外生态安全的概念及其发展脉络进行梳理, 提出生态安全的内涵特征；同时系统总结目前生态安全评价研究的一般途径及其局限性, 并结合与借鉴相关研究成果, 形成生态安全评价的方法策略；最后提出相关研究展望建议, 以期为生态安全评价、生态文明建设与国家安全的研究与实践活动提供科学参考。
1 生态安全的概念内涵及其发展近代历史上, 国家安全往往与军事冲突和战争相关, 而从20世纪60年代开始, 人们逐渐认识到自然环境变化对国家乃至全球安全的重要影响；然而, 直到80、90年代, 生态环境问题对国家和全球安全的威胁才得到国际社会的广泛关注[22]。基于此, 1987年第42届联合国大会正式提出了“环境安全”(Environmental security)的概念；尽管没有给出它的明确定义, 但其要求必然是保护环境并提升其质量, 以创造适当条件保障人类生活[23]。1992年的联合国环境与发展会议, 促成了各国开始意识到环境问题的不利政治后果, 并且发起了一系列倡议明确将保护环境行动与国家安全目标联系起来[22]。诚然, 森林退化、荒漠化、水污染等问题对经济发展和人类福祉具有明显的负面效应, 严重威胁着各国和全球安全[5]；一般认为, 这些环境问题的核心, 是气候变化和人类活动等干扰因素导致的资源数量、质量下降, 而造成的资源短缺[24]。因此, 环境安全从一开始就具有资源环境稳定不受破坏而能支撑人类生存与健康的内涵[25], 资源环境的功能稳定或变化特征是相应评价研究的主要关注内容[4, 26]。
在这样的背景下, 国际上的相关研究开始使用“环境安全”一词, 但也并没有将“生态安全”与“环境安全”做明确区分[23]；研究者谈到环境问题时也是要求保护和管理好生态系统, 实际上提出了生态安全[27]。到20世纪末, 国际上有学者开始批判对环境安全及相关问题关注的自然化、物理化趋势, 指出应加强对完整的生态系统和社会-生态相互依赖关系的重视[28]。2005年, Pirages和Cousins[29]回顾了相关概念在20世纪后半叶的发展, 显示了从对资源稀缺上升到对更广泛的生态系统相关问题的担忧；他们推动了从环境安全到生态安全内涵的发展, 即要求保持人与自然资源及其提供的服务、人与微生物、人与动植物以及人与人之间的平衡。近年来, 国际上的研究也明显赋予了生态安全与生态系统及其服务、人类生计相联系的含义[30-31]；最新的研究亦指出, 在“人类世”, 不应将人类与“外部”自然环境相分离；较之环境要素, 生态安全需要更受重视, 其基础是关注生态系统维持稳定和恢复适应的能力[32]。由国际上的相关研究可见, 联系于人类社会发展与福祉, 生态安全应当聚焦于生态系统整体性、系统性层面的特征；而生态系统的退化问题产生与否, 及其影响的对人类的资源供给, 以及与社会经济福祉相关的一系列调节和文化功能, 它们的状态与变化特征共同组成了对生态安全及更广泛的人类福祉的重要反映[16]。
同样在我国, 很早以前就认识到将生态安全纳入国家安全战略的重要性；资源短缺、环境污染、水土流失和荒漠化等问题直接或间接地威胁了社会经济发展和人类生存[33-35]。尽管目前对生态安全尚无统一的定义, 但通过基本的研究文献梳理可以发现, 生态安全往往具有四层涵义, 其中中间核心的两层涵义为生态系统自身的完整稳定和生态系统对人类社会发展可持续的支撑；这一逻辑继续后延一层的涵义, 则涉及生态安全避免引发社会混乱和国家动荡的内容；而这一逻辑线的溯前一层, 便是包括自然界各层级如物种、种群、群落、生态系统、景观等结构功能的安全[19, 36-47](表 1)。因此, 取其核心涵义, 一方面, 生态安全的核心物质基础是具有整体性与系统性特征的生态系统, 需要关注因生态系统退化而产生的问题[19, 44-46]；另一方面, 生态安全的作用对象主体是人, 以人为本、支撑经济社会发展是生态安全研究的重要考量[19, 37, 45, 48], 故还需要进一步考虑支撑社会发展和联系人类福祉的生态系统服务[38, 42, 47, 49]。同时, 生态安全具有相对性和动态性的特点, 应当考虑生态系统及其服务特征的变化、对干扰的抵抗能力和适应恢复能力等稳定或脆弱性质[19, 39, 43-44]。最后, 鉴于生态退化问题的出现和生态系统服务丧失可能直接引起贫困化、生态难民等社会动荡因素[36, 40-41], 以生态退化问题和生态系统服务等为主要关注点的生态安全已经具有国家安全战略需求的高度[21, 47-48]。从而, 应当考虑以生态系统为核心基础的生态安全, 并且紧密联系经济社会发展与人类福祉, 故本文在此重点讨论的生态安全一是(在物质基础层面上), 各类生态退化问题如环境污染、水土流失、石漠化、荒漠化等, 程度较低、趋势好转的状态；二是(在人类社会发展层面上), 以生态系统服务相对稳定为关键、生态系统持续支撑区域经济社会发展的状况。
表 1 国内研究生态安全概念内涵总结
Table 1 Summary for the concept and connotation of ecological security of the related researches in China
| 参考文献 Literature |
发表时间 Published time |
生态安全概念内涵 The concept and connotation of ecological security |
| 程漱兰和陈焱[36], 王韩民等[37] | 1999, 1999 | 生态安全是实现国家生存发展所处生态环境的可持续性, 能保持“自然资本”的保值增值与永续利用, 同时可避免因自然资源衰竭、资源生产率下降、环境污染和退化给社会造成的短期灾害和长期不利影响, 甚至危及国家军事、政治和经济安全 |
| 左伟等[38] | 2002 | 生态安全是自然生态环境能满足人类和自然群落的持续生存与发展需求, 而又不损害自然生态环境的潜力 |
| 陈国阶[39] | 2002 | 生态安全是人类生态系统的安全, 但也还可以包括从生物细胞到个体, 以及从种群、群落到景观、区域的安全；只要其中的某一层次出现损害、退化、胁迫, 都可以认为生态不安全 |
| 曲格平[40], 彭少麟等[41] | 2002, 2004 | 生态安全一是具有对经济可持续发展的支撑能力, 能防止由于生态退化对经济基础构成威胁, 二是能防止由于环境破坏和自然资源短缺引发人民群众的不满, 从而导致社会混乱和国家动荡 |
| 肖笃宁等[42] | 2002 | 生态安全是人类不受生态破坏与环境污染等影响的保障程度, 具有两方面的内涵, 一是自然和半自然生态系统的安全, 二是在人的生活、健康、基本权利、社会次序等方面不受威胁的状态 |
| 邹长新和沈渭寿[43] | 2003 | 生态安全是指一定时空范围内, 各类生态系统在维持自身正常的结构和功能条件下, 同时也能够承受人类各种正常的社会经济活动 |
| 王根绪等[44] | 2003 | 生态安全是生态系统完整性以及各种风险下维持其健康的可持续能力 |
| 崔胜辉等[45] | 2005 | 生态安全是在不利因素作用下, 人与自然不受损伤、侵害或威胁, 自然生态系统能够保持健康和完整, 人类社会的生存发展能够持续 |
| 王如松和欧阳志云[46] | 2007 | 生态安全是生态系统结构、功能和过程处在良好的生存发展状态, 同时能支撑社会经济的可持续发展 |
| 欧阳志云和郑华[47], 欧阳志云等[19] | 2014, 2015 | 生态安全是生态系统服务能有效支撑经济社会可持续发展, 以及保障人类社会发展与人民生活健康不受生态系统脆弱性影响的能力 |
尽管上述研究从概念内涵的角度对生态安全进行了阐述, 但对于实际可操作的生态安全评价, 往往缺乏实质性的讨论；生态安全的评价指标体系和指标综合方法一直是生态安全研究的基础和重点内容[49], 然而目前仍然没有一个统一、合理的指标体系和综合方法。程漱兰和陈焱[36]很早就提出基于生态系统特征的退化率和退化程度构建生态安全的评价指标体系, 但并没给出一个综合多种关键特征的可操作方法, 也没有开展案例实证研究。王韩民等[50]首次明确将“压力-状态-响应”(Pressure-State-Response, PSR)框架引入生态安全评价指标体系, 其中以“状态”维度为核心, 其包含了生态系统的状态特征指标, 而“压力”维度反映了自然环境和经济社会诸要素的影响, 措施、政策等人类活动的相关指标则组成了“响应”维度；各维度内的指标进行加权综合, 分别评价了我国生态安全。而对于PSR三个维度的指标综合, 左伟等[38]和左伟等[51]借鉴了模糊数学和灰色关联模型, 在PSR体系的基础上建立了生态安全的指标综合方法。
直到最近的大量研究显示, 当前评价生态安全使用较为普遍的指标体系仍然是基于PSR或类似的相关多维度体系[52-64]。例如, Wang等[55]利用PSR体系, 考虑城市化相关的经济社会影响因素, 以及生态系统服务等生态环境指标, 构建综合的景观生态安全指数, 显示了北京市1995-2015年的生态安全状况；Ma等[56]利用经济社会和自然环境要素等29个因子建立相应的指标体系, 评价了祁连山疏勒河流域近30年的生态安全特征, 并证实其与景观格局变化有一定的相关性；Chen和Wang[57]利用“驱动力-压力-状态-影响-响应”(Driver-Pressure-State-Impact-Response)框架体系, 综合气候、景观、地形地貌和经济社会等因素构建指标框架, 揭示了云贵高原中部生态安全20年的变化, 等等。另外, 类似PSR而构建多维度指标体系来进行生态安全评价, 也有不少研究, 这些维度一般包括气候、自然环境、社会经济条件的要素指标[30, 65-71]。如Ghosh等[30]构建了土地利用变化、生态环境和经济社会条件等三个维度的指标体系, 以探讨加尔各答都市区21世纪的生态安全及其变化。
关于这些研究中相应的指标综合方法(表 2), 少数利用了前述提到的模糊数学或灰色关联分析[52-54], 如左伟等[38]和左伟等[51]早年所述, 相对较为合理；近年来, 还有研究使用了状态空间向量法进行指标综合[65-67], 但往往对相关性较强的要素特征或维度指标之间采用正交状态空间的欧氏距离进行分析, 值得商榷。除此之外, 大多数研究均将不同维度的所有指标进行归一化并赋权重, 然后直接加和得到一个综合的生态安全指标用以评价, 其中权重设置方法有熵权法[60-61, 70]、变异系数法[56, 58-59]、主成分分析法[64, 68]、网络分析法[30, 69]、蒙特卡洛模拟法[62]、专家知识参与的层次分析法[55, 57, 63]等。另外, 直接基于一些特定的要素指标按一定的代数公式, 计算生态足迹或其他综合指标进行评价[72], 同样有不少的研究案例(表 2)。生态足迹指标一般也被用来反映生态承载力和生态安全程度[73-76], 它主要是根据耕地、林地、化石燃料用地等不同种土地利用类型乘以相应的当量因子计算；其它反映生态安全的综合指标, 诸如可根据气候条件、景观格局、植被类型或者其功能特征方面的若干指标, 利用特定的代数运算公式来定义和综合[77-80]；或者考虑实际情况, 借助专家知识直接进行打分评价生态安全[81], 等等。
表 2 当前生态安全评价案例研究指标综合的主要方法总结
Table 2 Summary of the major methods for indicator synthesizing in ecological security assessment in current case studies
| 指标综合方法类型 Type of indicator synthesizing method |
当前研究的局限性 Limitations in the current studies |
| 模糊数学或灰色关联分析法[52-54] Fuzzy mathematics or grey relational analysis |
(相对较合理) |
| 状态空间向量法[65-67] State-space vector analysis |
没有考虑不同要素指标之间共线性问题 |
| 赋权加和法[30, 55-64, 68-71] Weighted summation |
偏离了压力、状态、响应等特征或不同性质维度特征的实际意义 |
| 生态足迹公式或其他代数公式法[73-80] Ecological footprint or other algebraic formula calculation |
过度简化了生态系统层面的特征 |
| * 表中引文总结自Web of Science核心库相关文献 | |
由此可见, 在当前的生态安全评价研究中, 指标体系主要是基于自然环境-社会经济方面一系列相对静态的要素组合。这样的做法, 往往不能突出生态系统整体性、系统性的特征, 很少关注真正关系到生态安全的核心基础问题, 也没能合理分析生态系统服务等反映生态系统支撑人类社会发展层面的状态程度。同时, 这样的研究不易于抓住生态系统层面上的动态特征, 也没有明确生态系统服务的变化趋势, 从而不利于真正保障生态安全。另一方面, 关于研究中的指标综合方法, 目前除了模糊数学或灰色关联分析法之外, 都存在明显的局限性(表 2)。尤其是当前基于PSR指标体系广泛使用的赋权加和法, 将不同性质、多个维度的指标直接加和, 显然偏离了压力、状态、响应等维度特征的实际意义；而生态足迹指标等方法又过度简化了支撑生态安全的生态系统层面的特征。傅伯杰等[21]认为, 生态系统呈现出由结构性破坏向功能性紊乱的方向发展, 而导致的水土流失、荒漠化加剧等生态退化问题, 以及引起生态系统服务的丧失, 是生态安全的严重威胁与风险；同时, 应着眼于这类影响生态安全的系统特征, 科学探讨不同指标的贡献与进行多重指标的耦合, 以评价和优化生态安全格局[48]。因此, 构建真正体现生态安全内涵与特征的指标体系, 并在此基础上根据指标的意义选择合理的综合方法, 是生态安全评价中需要进一步探讨的关键问题。
3 体现生态安全内涵和特征的评价方法策略初探 3.1 生态安全核心关注对象的基本评价方法研究表明, 在当前气候变化和人类活动背景下, 全球生态系统结构功能已受到显著影响[82-84]。生态系统的变化, 如地表植被和物种分布迁移、适宜性生境减少而生物多样性降低[85-87], 以及生态系统生产力波动增大甚至超过恢复阈值[88-90]等现象愈加明显和频繁。而值得注意的是, 自然和社会等环境因素干扰下的生态系统结构功能变化, 通过生态退化问题的出现以及生态系统服务的动态响应过程, 才能实质性地与人类福祉产生联系, 生态退化问题、生态系统服务等无疑也是一系列自然社会要素的集中反映[91-94]。因此, 生态退化问题与生态系统服务的状态及其变化, 作为体现生态安全核心内涵的关注对象, 基于其进行生态安全评价具有重要意义[21]；控制生态退化问题、增强生态系统服务, 则是保障生态安全的重要措施[47]。
一方面, 生态系统服务(Ecosystem service)在20世纪末就被系统地提出而作为社会经济发展与人类福祉的重要考量[95-96], 关于不同类型生态系统服务的评价方法得到了广泛发展和应用[15, 97]；评价生态系统服务的重要性, 也逐渐被明确纳入到生态安全格局的构建之中[98-100]。2012年, 联合国正式发布了第一个国际环境经济核算体系(System of environmental economic accounting)“SEEA-2012”, 并建立了实验性生态系统核算(Experimental Ecosystem Accounting)框架[101], 将生态系统提供给人类的收益和产生的成本内部化到人类的社会经济系统之中, 基于此的生态系统服务价值相关综合评估最近已在不同地区得以开展, 直接反映了生态系统支撑社会发展层面的安全内涵[102-104]。当前, 生态系统服务能力下降是全球普遍关注的重点[15], 生态系统服务变化状态而不局限于静态的量化指标更需要进一步的研究, 但目前纳入生态系统服务变化特征的生态安全评价尤为缺乏。
另一方面, 考虑到生态退化问题对经济社会和人类福祉带来的不安全威胁, 对它们的关注, 无论是对于构建生态安全格局[98, 105], 还是开展生态安全及相应的社会管理[106-108], 都具有显著意义。水土流失、荒漠化等是与生态系统服务减弱和人类福祉降低紧密相关的全球性生态退化问题[13-14]。长期以来, 大尺度水土流失的量化主要基于通用土壤流失方程(Universal soil loss equation, USLE)及其修正方程(Revised USLE)系列经验模型, 来计算土壤侵蚀量进行研究和评价[109-111]。而荒漠化的量化一般是通过气象、地形、土壤和植被条件的风蚀方程(Wind erosion equation)系列经验模型进行, 这些模型至今仍在广泛使用[112-114]。关注这些集中体现生态系统各要素状况的关键生态退化问题, 及其相对的、动态的特征, 也应是生态安全物质基础层面上评价的重要组成部分。
3.2 构建具有相对性和动态性的评价指标生态安全所具有的相对性和动态性, 要求对于其中生态退化问题或生态系统服务等的评价, 不应囿于其绝对数量和静态特征。生态脆弱性或风险, 与生态安全具有相反的意义[42], 有研究认为能利用建立在生态脆弱性基础上的暴露-响应风险框架评价生态安全[44]。同时还有研究则指出, 生态脆弱性是生态安全关注的核心；能通过生态脆弱性的分析评价, 以采取相应策略降低生态脆弱性而保障生态安全[45-46]。更重要的是, 脆弱性的概念内涵正是具有相对性和动态性的特点。根据政府间气候变化专门委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC), 脆弱性是系统因暴露于危险或不利条件而可能受到伤害的倾向和程度, 主要包括系统对于外界环境变化的响应敏感性及缺乏恢复力, 体现了系统的变化特征[115]。于是, 生态脆弱性能表征生态系统特征在自然环境变化与人类活动等因素干扰下的响应状态、变化趋势与适应能力；鉴于其与生态安全相反的意义, 较高的生态脆弱性会对经济社会可持续发展与人类福祉造成威胁[19, 115]。
因此, 可以考虑利用脆弱性相关概念内涵, 构建相应的生态安全评价指标体系。这样的指标体系, 包含了生态退化问题及生态系统服务等特征面对环境改变而的响应程度和变化趋势, 还能体现它们受到影响后的适应或恢复过程, 故基于此进行综合评价能反映生态安全的相对性和动态性, 具有重要的参考价值。但仍然需要强调的是, 在以生态退化问题和生态系统服务为关注对象的生态安全评价中, 是借鉴脆弱性概念内涵, 来构建具有相对性和动态性的指标, 而绝不是建议机械地套用已有的脆弱性评价体系[115-118]。否则, 正如目前相关研究中所示的评价方法[119-123], 往往存在类似于前述基于PSR体系等的研究的一系列局限, 尤其是主要考虑自然环境、社会经济等维度静态的要素因子, 并且也偏离了脆弱性的本质涵义。因此, 真正基于生态脆弱性的概念内涵构建评价指标体系, 并选择合适的指标综合方法进行生态安全评价, 需要进一步探讨。
4 结论与展望自人类开始认识到生态退化问题及生态系统服务对社会经济发展的影响以来, 生态安全便成为国家安全的重要组成部分；以生态系统整体与系统特征为主要关注对象、并联系人类社会福祉的生态安全核心内涵越来越为人所接受[47]。然而, 在生态安全评价研究与实际操作中, 却常存在指标体系泛化或滥用、指标综合方法不合理的现象, 导致难以突出生态系统这一主要对象的问题与联系人类福祉的服务特征, 也不易于体现生态安全相对动态等性质。从而, 本文提出了以生态退化问题与生态系统服务为关注对象、利用生态脆弱性内涵构建具有相对性和动态性的指标体系等生态安全评价的研究方法策略, 但其中仍有很多具体问题尚待解决；因此, 本文最后拟择要讨论和展望以下四点生态安全评价研究的重要问题, 以期进一步促进相关研究的持续发展及实践的科学开展。
4.1 合理构建与发展生态安全评价的指标体系及综合方法尽管生态系统过程的非线性和多样性, 使得开发普适的生态安全评价指标体系可能难以实现[124], 同时众多指标对于生态安全的贡献不一而足, 然而为了综合反映生态安全, 统筹和重点考虑生态系统服务功能相关的多重目标还是很有必要的[48]。鉴于生态安全是立足于一定基线标准的评估[37], “生态安全没有绝对的安全, 只有相对安全”[19]。因此, 根据多种关键生态退化问题和主要生态系统服务建立指标体系无疑是未来相关评价研究的基础；而如何利用好其长期监测数据, 形成能体现相对性和动态性的生态安全指标维度, 例如基于一定基线标准构建基准距离相关的指标、基于相对变化状态构建变化趋势相关的指标、基于时间序列过程构建适应能力相关的指标[125-126], 等等, 还需要进一步梳理和研究。同时, 对于多种生态退化问题或生态系统服务而言, 其相应指标如何进行合理的综合以得到生态安全的总体评价, 仍然值得探讨。这样的多元指标综合方法应当具有以下性质: 对于评价单元, 各单项指标值较大的、综合之后的值也应较大, 各单项指标值相近的、综合之后的值也应相近。一些代数运算(如空间向量分析、模糊数学模型)和统计降维(如特征映射分析、人工神经网络模型)等不同类别的方法都具有多元指标综合方法的性质；创新生态安全评价的指标综合方法, 对加深我们对生态安全的理解、统筹开展相应的决策实践活动, 具有重要意义。而在这样的基础上进行生态安全评价的完整技术路线如图 1所示。
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| 图 1 生态安全评价指标体系与指标综合方法技术路线示意图 Fig. 1 The technical route for the ecological security assessment with the indicator systems and synthesizing methods |
鉴于人类活动作用于生态系统, 导致生态退化问题与生态系统服务变化, 而后者反过来又会影响人类福祉；经济社会发展与生态系统变化具有强烈的耦合关系, 它们之间的相互作用过程也是生态系统服务与可持续发展相关领域研究的重点内容[127-128]。这也表明, 联系人类福祉的生态安全具有一定的时空过程特征。然而在当前货币化的核算体系下, 生态系统服务往往只能被算为生态系统对人类社会的潜在绝对价值, 这并不意味着实际经济社会发展能增加相应的数值[129]。诚然, Costanza等[96]从一开始就提出了生态系统服务流(Ecosystem service flow)的概念, 指出生态系统服务不只是存在原位的潜在贡献, 生态系统提供的服务还会有方向地流向人类社会的需求；然而近年来, 生态系统服务的评价方法中, 量化自然对人类福祉的定向贡献与联系才逐渐被重新强调[94, 130]。对于较小的研究尺度, 生态系统与人类福祉的原位联系已经被揭示于城市空间内绿色基础设施的贡献中[131-132]；在较大的尺度上, 生态系统耦合人类需求存在明显的空间过程, 例如凭借人为主动运输的供给服务流[133-134]、根据人类主动感知的文化服务流[135-136]、基于生物物理过程定向或非定向传递的调节服务流[137-139], 以及多种类型的同时存在[104, 140-141]。研究表明, 半个多世纪以来, 全球18种典型生态系统服务流中的绝大部分都呈减弱趋势, 自然对人类的物质、非物质和调节作用关系不平衡甚至严重降低的现象愈加明显[142-143]。因此, 合理量化生态系统对人类社会发展的服务支撑作用, 以生态系统服务流的时空动态特征为基础, 进行联系人类福祉的生态安全评价, 具有重要的科学价值与决策意义；然而这些时空尺度的耦合及其联系机制仍不十分清楚, 相关问题依然需要深入探讨[104, 144-145]。
4.3 重点关注典型生态脆弱区的生态安全及其评价研究生态脆弱区指的是其生态系统结构较不完整、功能易受损害、整体稳定性较差且恢复能力较弱的区域, 这些区域脆弱的生态系统服务能力低下, 进一步会对人类福祉与可持续发展造成严重威胁, 以致产生一系列的生态、经济、社会安全问题[146-147]。因此在我国, 《中华人民共和国环境保护法》明确规定, 生态脆弱区是需要划定生态红线、进行严格保护或修复的优先区域, 以保障国家生态安全；同时, 在全球气候变化的背景下, 生态脆弱区因其地表过程的敏感性与响应的复杂性, 也成为生态系统与生态安全相关科学研究的典型区域[20]。研究表明, 我国的生态脆弱区面积广大, 约占陆地国土面积的五分之一, 主要分布在青藏高原、西南喀斯特地区、黄土高原、北方农牧交错带、西北干旱荒漠地区等地, 其面临的问题复杂多样, 脆弱性严重[146, 148]。尽管我国这些典型生态脆弱区的生态系统结构、功能和服务等特征在气候变化和人类活动作用下的响应及其机制研究业已广泛开展, 然而基于区域特异性的生态退化问题而进行的生态安全评价研究较少, 而其中同时纳入支撑经济社会发展的关键生态系统服务的研究尤为缺乏。所以重点关注典型生态脆弱区的生态安全评价研究, 对这些区域相应科学研究的延展、相关生态保护修复与经济社会发展调控等实践活动的实施, 都具有重要的参考价值。
4.4 科学开展气候变化情景下的生态安全相关预测IPCC第6次评估报告(Assessment Report 6, AR6)认为, 全球持续变暖是普遍的事实, 已经对当今地表过程造成了重大影响, 而且还会对未来生态系统甚至人类社会产生持续的作用[149]。未来气候变化情景评估的基础是温室气体排放模式。当前普遍应用的关于温室气体排放的4种典型浓度路径(Representative concentration pathway, RCP)情景模式, 认为在除最低端RCP之外的所有情景下, 全球气候变暖都将持续加强, 但降水的时空差异性会进一步增大而越来越不均衡[149-150]。大多数研究表明, 无论是基于水土流失、荒漠化等生态退化的趋势[114, 151-152], 还是基于相关生态系统服务降低的风险[153-155], 均表现为较高RCP下生态脆弱性较大, 生态安全会受到更大威胁。但一个最近的研究考虑了我国典型生态脆弱区--青藏高原的栖息地质量、碳存储和土壤保持等3种生态系统服务, 并归一化加和得到综合的生态安全指标；在未来气候变化情景下的预测表明, 在高端RCP情景下, 青藏高原的生态安全保持稳定, 而低端RCP下的生态安全却呈下降趋势[156]。同时, 还有研究认为, 较之于未来气候变化条件, 相应的人类活动和管理对生态系统的变化有更大的作用[152, 157]。考虑未来社会经济系统变化的共享社会经济路径(Shared socioeconomic pathway, SSP)情景[149, 158-159], 在RCP和SSP情景的不同组合下, 进行生态系统结构功能[160-161]、生态退化现象[14]、生态系统服务[130, 162]的变化趋势预测, 是当前新兴的热点研究领域。在此基础上科学探讨生态安全的预测评价, 从而采取适应性的保障措施, 对减缓气候变化及其影响, 努力达到碳中和的目标, 无疑能做出显著贡献。
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