随着工业化、城镇化进程的加速推进, 人类物质需求得到满足的同时, 高能耗的生活生产方式也带来了自然资源耗竭、生态系统受损等生态环境问题^[1], 众多区域面临生态退化、生产功能减弱、城乡区域发展不平衡等可持续发展挑战^[2]。流域作为一个自然开放的“生态-社会-经济”复合系统, 拥有较为完整的自然与社会物质循环、能量流动及其相关的社会经济过程, 各要素间相互影响与制约^[3]。以流域为单元开展生态环境综合治理可以统筹各要素间关系^[4], 协调生态、生产、生活空间, 促进绿色可持续发展和人与自然和谐共生, 是我国长期探索总结出的生态文明建设宝贵经验^[5]。

2003年, 北京市在传统小流域水土流失综合治理基础上, 创新性地提出了生态清洁小流域的建设理念, 以水资源保护与水环境治理为重点, 统筹水资源保护、水环境治理、乡村人居环境重建、生态经济开发, 全面推动小流域生态保护与经济社会可持续发展^[6]。与传统小流域治理相比, 生态清洁小流域建设是一种将水源保护、水土流失控制、面源污染防控、人居环境提升与可持续发展相结合的创新模式^[7—9]。生态清洁小流域治理重点任务在于治山保水、治河疏水, 治污洁水, 推进以水兴业, 提升人居环境, 助力乡村振兴^[10], 为社会经济发展提供更多更优水土保持服务和产品, 实现山青、水净、村美、民富目标^[11—12]。针对不同发展阶段需求, 前人从不同视角开展生态清洁小流域探索与实践, 在生态清洁小流域的治理思路、技术体系、建设模式^[13]、评价方法^[14]、政策机制等方面取得了丰硕成果^[15]。然而, 生态清洁小流域建设尚未形成综合治理的理论与技术体系, 试点经验的推广应用还面临较大不确定性, 难以满足生态文明建设“山水林田湖草沙一体化保护和系统治理”和人与自然和谐共生现代化的高质量发展要求。

本文在系统梳理生态清洁小流域研究进展的基础上, 厘清生态清洁小流域综合治理的薄弱环节和制约因素, 归纳“山水林田湖草沙一体化保护和系统治理”综合治理思路, 提出生态清洁小流域综合治理技术框架, 探讨生态清洁小流域综合治理热点和难点问题及未来研究方向, 以期为深入开展生态清洁小流域综合治理和高质量推进生态清洁小流域建设提供科学参考。

1 生态清洁小流域研究概况 1.1 生态清洁小流域综合治理背景及意义

在水土流失、水资源匮乏、环境污染及生态破坏等多重生态环境问题日益凸显的背景下, 探寻人与自然和谐共生的可持续发展路径成为许多国家必然选择。以小流域为单元进行综合治理, 已成为当今防治水土流失、提升水土资源利用效率、治理水环境污染、促进流域可持续发展的主要方式^[16—17]。生态清洁小流域指流域内水土资源得到有效保护、合理配置和高效利用, 能够实现防灾减灾能力提升、生态系统良性循环、人与自然和谐共生、经济社会高质量发展的小流域^[11]。

生态清洁小流域治理的主要意义可概括为^{[11, 18—19]}：(1)保护水土资源。在小流域尺度上优化植被结构, 提升水源涵养功能与水土保持功能, 防治水土流失, 防控面源污染；上中下游协同治理, 发展绿色产业, 多级防治体系环环相扣, 有效保护水土资源。(2)改善人居环境。实施乡村绿化美化, 改善农村生态环境, 合力推动美丽乡村建设, 为经济发展奠定坚实基础。(3)促进群众增收致富。以可持续发展为切入点, 通过水土流失治理与水环境保护推动农业集约化生产。通过挖掘当地资源优势, 促进发展生态农业、乡村旅游业等多元化经济结构, 助力实现乡村振兴。(4)推动生态文明建设。水土保持是生态文明建设的必然要求, 生态清洁小流域是水土保持高质量发展的重要创新。生态清洁小流域治理通过宣传科普、创新引领等作用, 增强流域治理的先导性、适用性和高质性。

1.2 生态清洁小流域综合治理发展历程

基于中国知网(CNKI)检索平台数据库将主题词设为“生态清洁小流域”进行检索。检索跨度为2000年1月至2024年7月, 共检索763篇, 筛选出与主题高度相关的606篇, 将数据进行合并整理后使用VOS viewer、Excel等软件对其发表论文期刊、发表论文数量、关键词以及作者进行共现分析(图 1)。结果表明, 在所有发表期刊中, 《中国水土保持》占比最大, 达43%, 其次是《北京水务》《水土保持应用技术》和《中国水利》。生态清洁小流域相关领域的发表论文数量总体呈现波动增长趋势, 2019年达到高峰。生态清洁小流域研究热点在近二十年发生较明显变化, 从“北京”“水源保护”“三道防线”到“水土保持”“生态清洁”向“乡村振兴”“生态治理”“效益评价”等转变, 体现了可持续发展与生态文明建设背景下生态清洁小流域研究方向和研究重点的变化。北京市水务系统的常国梁、吴敬东、叶芝菡、段淑怀、杨进怀等发表论文较多, 在推动生态清洁小流域建设实践和技术创新方面做了重要探索。

总结生态清洁小流域治理的理念与实践(表 1), 可将其发展历程归纳为初步探索、试点建设和适宜性发展三个阶段。

(1) 初步探索阶段(2002—2004年)

2002年, 北京市昌平区建立第一个农村垃圾无害化处理填埋实验场地, 首次提出“清洁流域”概念。2003年, 为解决山区经济发展与水源保护间的矛盾, 北京市率先提出生态清洁小流域理念, 通过构筑“生态修复、生态治理、生态保护”三道防线, 实施污水、垃圾、厕所、河道、环境“五同步”治理, 调整农村产业结构, 实现水源保护与新农村建设双赢的目标。同年, 首个生态清洁小流域在北京市昌平区响潭小流域建成。2004年, 北京市水利局在全国水土保持工作会议上全面介绍了生态清洁小流域的思路和方案, 标志着生态清洁小流域治理思路的基本完善。

(2) 试点建设阶段(2005—2013年)

2005年, 水利部在北京、河北、山西、辽宁、浙江、江西、湖北、重庆、云南等9省(市)的10个重要水源型水库库区开展了以面源污染防治为核心的生态清洁小流域试点工程建设。2006年, 全国启动生态清洁小流域综合治理试点工程, 并在81条小流域开展试点。2008年, 北京市发布《生态清洁小流域技术规范DB 11T-548—2008》为生态清洁小流域治理提供了依据^[40]。2011年, 清洁小流域建设正式写进《中华人民共和国水土保持法》, 并进入大规模试点建设阶段^[19]。2013年, 水利部发布水利行业标准《生态清洁小流域建设技术导则SL 534—2013》, 系统明确了生态清洁小流域治理各环节的内容及要求。该阶段随着相关政策、规范及法律的涌现, 生态清洁小流域治理在全国由点向面扩展, 各省市相继开展实践探索。

(3) 适宜性发展阶段(2014—至今)

2014年起, 一系列地方标准陆续出台, 促进生态清洁小流域治理的标准化、规范化^[41]。2014年底, 全国已有30个省335个县开展800条生态清洁小流域治理^[42], 截至“十三五”末, 全国共建成生态清洁小流域2931条, “十四五”期间计划建成2000条^[19]。该阶段各地依据发展需求因地制宜积极探索生态清洁小流域治理理论与体系, 注重生态清洁小流域治理的实证分析与信息技术的应用, 在建设中融入了景观空间规划、生态风险评估、灾害风险防控等内容。结合生态清洁小流域所处区域功能定位和资源禀赋, 因地制宜发展出水源保护型、绿色产业型、生态旅游型等不同治理模式(表 2), 通过统筹考虑当地资源、产业方向和居民需求, 实现小流域内生态、社会和经济效益协同提升, 最终发挥保生态与惠民生的作用^[42]。

1.3 生态清洁小流域综合治理成效

(1) 改善生态环境：生态清洁小流域综合治理能有效防治水土流失, 提升人居环境, 生态效益显著。到2022年底, 全国共建成生态清洁小流域约4000个, 54个荣获国家水土保持示范工程称号, 流域出口断面普遍达到Ⅲ类水质以上^[12]。北京市已累计建设400多条生态清洁小流域, 密云水库流域全部建成生态清洁小流域, 水质稳定在Ⅱ类, 生物多样性不断提升^[44]。上海于2021年实施全域生态清洁小流域治理, 6个生态清洁小流域被命名为国家水土保持示范工程, 松江石湖荡、惠南镇民乐大居等小流域生活污水及垃圾处理率均达100%。江西省宁都县勾刀咀生态清洁小流域水土保持率由治理前的78.52%提高到97.77%。河南省画眉谷生态清洁小流域土壤侵蚀强度由中度降为微度, 水土保持率达98%, 生活垃圾处理率达到100%。

(2) 拓展治理思路和技术：生态清洁小流域治理范围与力度不断扩大, 各地通过对理念和技术的创新与实践, 探索出了多种治理思路(表 3)。

(3) 促进社会经济发展：生态清洁小流域推动了当地经济发展, 实现生态保护与经济发展双赢。2016—2023年间，山东省建设生态清洁小流域175条, 治理区人均纯收入增长30%以上。甘肃省清水沟小流域内2021年农民人均纯收入比2015年增加82%。浙江温州泰顺畲乡生态清洁小流域通过农家乐等旅游活动, 营业收入达到3000万元, 旅游综合产值超过5000万元^[47]。陕西省延川县梁家河生态清洁小流域治理实施后, 兴建经果林53hm², 年经济收入增加344.77万元。江西宁都县勾刀咀生态清洁小流域大力发展绿色茶园和油茶园, 年接待游客量达50万人次, 各业生产总值年增量达520万元^[45]。2023年12月, 全国首单水土保持项目碳汇交易在福建长汀签约, 共交易长汀县罗地河生态清洁小流域综合治理水土保持碳汇10万吨, 总价180万元。2024年3月, 全国首单水土保持生态产品价值转化交易在浙江安吉签约, 石门坑生态清洁小流域河垓区块水土保持生态旅游资源的6年开发经营权达3328万元。

(4) 提高生态环境保护意识：随着生态清洁小流域治理项目的推进, 公众对生态环境保护的意识显著提升。江西省在宜黄县曹水生态清洁小流域对3000名中小学生进行了水保科普培训, 该小流域成为高校水土保持专业的实践基地^[46]。辽宁省骆驼山小流域专设水土保持科普宣传与教育展示功能区为广大的中小学生、民众及对外技术交流等提供服务^[48]。江苏省常熟市生态清洁小流域治理推行“网络化+积分制”管理模式, 主动保护生态环境逐渐成为居民的行动自觉^[49]。

1.4 生态清洁小流域综合治理面临问题

(1) 基础理论与技术研发不深入。生态清洁小流域系统内部过程和外部影响因素复杂多样^[4], 对小流域内水沙调节机制、污染物输移转化、生态系统演化机制、生态服务功能与影响要素耦合机制等方面研究仍存在不足, 缺乏精确模拟和预测小流域内多要素动态变化并将其纳入生态恢复和治理策略中的理论与技术支撑。

(2) 多学科交叉融合不足。生态清洁小流域综合治理是一个高度复杂的系统工程, 涉及水土保持与荒漠化防治学、生态学、地理学、环境科学、经济学、社会学等多个学科^[13]。生态清洁小流域治理仍缺乏系统理论和综合指导, 对近自然解决方案、山水林田湖草沙一体化保护与修复、生态产品形成与价值实现等的综合研究尚不够深入。

(3) 技术创新与应用不足。生态清洁小流域治理多应用已有成熟措施, 未充分利用近自然方法和生态化技术加强和完善已有的措施体系, 在开发和应用高效、低成本、可持续技术和措施优化布局方面仍亟待加强^[19]。特别是在生态修复、废弃物处理、资源循环利用、固碳增汇等方面, 需要更多的技术创新和应用研究。

(4) 适应性管理不完善。生态清洁小流域治理改善了环境, 发展了产业, 聚集了人口, 但建设措施运行维护不到位可能造成二次污染, 进一步加大水源保护难度。生态清洁小流域的建设和后期管理应加强动态调整能力和多目标规划, 构建生态、社会和经济等多目标效益评价体系^[12], 进行长期规划和跨年度可持续管理。

(5) 缺乏长期监测与数据共享。精准有效的数据是流域治理决策的基础。虽然现代智慧感知技术为生态清洁小流域提供便捷监测手段, 产生了大量监测数据, 但缺少系统性、长期性的监测数据收集与入库共享, 大部分已建成小流域没有上图入库^[19], 限制了科学研究和有效的跨区域高效协作。

(6) 政用产学研协调不够。生态清洁小流域治理要求自然美和社会美^[44], 以改善生态环境为牵引, 系统促进小流域内生产、学习、科学研究、实践运用有效连接。但目前缺乏基础研究、应用研究、技术研发、产业化的全链条布局, 对生态清洁小流域治理的政策支持和激励措施存在不足, 导致治理工作缺乏足够的原动力和资源支持, 难以实现长期有效的治理和管理。

(7) 区域发展不均衡。自2003年以来, 我国各地结合环境治理、河道整治, 兴建了一批具有示范效应的生态清洁小流域^{[12, 19]}。但这些生态清洁小流域集中在东部地区, 质量较高, 西部地区辐射面积小、受众较少, 且城乡和区域生态清洁小流域治理标准要求参差不齐, 建设质量和数量差异较大^[44]。

2 生态清洁小流域综合治理体系 2.1 系统结构

生态清洁小流域综合治理实现了要素治理观到系统治理观的根本性转变。这种转变不仅强调单一要素治理, 更加注重小流域的整体性和内部复杂联系, 有效推动小流域和区域可持续发展。生态清洁小流域综合治理是实施山水林田湖草沙一体化保护和系统治理的重要途径。山水林田湖草沙一体化保护和系统治理需充分考虑小流域内各要素的完整性、系统性、协同性与可持续性, 同时考虑各要素间多重共生关系, 正确处理人与自然的关系^[50—53]。小流域内不仅存在“山、水、林、田、湖、草、沙”等自然要素, 且包含“人口、村庄、产业”等社会要素(图 2), 构成了流域生命共同体。“山”是小流域的基本骨架和构型, 是林草的主要分布地, 也是水源地和水土流失、面源污染发生区, 可保水、育林、营田、映湖、养草, 但对其过度开采与利用(矿产、石料)不仅会破坏植被, 加剧水土流失, 且易诱发地质灾害, 对土地资源及环境造成无法逆转的影响。“水”循环将山林田湖草贯通连接为一个有机整体, 且山林田湖草等要素均能涵养水源, 通过水循环相互作用, 影响整个小流域水文过程和生态系统稳定性(图 3)。“林”是水库、钱库、粮库和碳库^[54], 不仅能绿山、净水、护田、涵养水源与调节河川径流, 同时又能防止水土流失、保持土壤肥力、保护土地资源、防风固沙固土、固碳、维持生态平衡和提升生物多样性^[55]。“田”是粮食安全的保障, 是人工干预程度较高的生态系统, 主要发挥生产功能, 同时具有水文调节、蓄水、丰富生境、提高生物多样性等作用^[56]。“湖”是水资源的重要载体, 具有调蓄洪水、调节径流、净化水质、农业灌溉、维持生态平衡等重要功能, 且在旅游、交通、养殖等方面发挥重要功能^[57]。“草”是发展畜牧业的重要基础, 在涵养水源、调节气候、固碳、防风固沙、保持水土、提升生物多样性、稳定生态等方面都起着重要作用^[58—59]。为实现小流域内生态-生产-生活功能协同提升, 乡村生态环境改善需重点控制农业工业污染、畜禽养殖和面源污染, 强化生活垃圾、污水处理^[60], 完善乡村基础设施建设, 便利居民出行, 推进乡村休闲生态旅游产业, 带动区域经济产业发展, 为乡村振兴提供新动力^[61]。

2.2 治理思路

在山水林田湖草沙一体化保护修复中探索生态清洁小流域治理要遵循自然规律, 坚持以自然恢复为主, 人工干预为辅, 治理前期注重修复, 后期强调保护, 最终目的是解决小流域可持续发展存在的问题。一般情况下, 可按照“明确目标定位-关键问题识别与诊断-空间规划与功能分区-措施筛选与优化布局-开展智慧监测-评估治理成效-适应性管理维护”的总体思路开展生态清洁小流域综合治理。

明确目标定位：生态清洁小流域综合治理应遵循“一域一策”基本原则, 从全方位、深层次和宽领域的科学理论和客观需求出发, 针对不同小流域乡土地域特色, 充分考虑生态环境本底和资源优势, 结合社会经济发展需求和战略功能定位, 阐明利益主次关系, 设定阶段目标与治理对策, 开展全局性、战略性、前瞻性、长期性治理。

关键问题识别与诊断：定量解析并准确定位小流域水土流失、水体污染、山地灾害、洪涝干旱、植被退化、景观破碎等问题, 详细调查小流域空间格局、生态系统服务、人居环境水平、基础设施建设情况、生产资源状况、开发现状及潜力, 摸清小流域家底。深化生态-社会-经济协同治理理论, 厘清关键问题间深层次关系和互馈机理, 明确问题的时空分布特征。

空间规划与功能分区：集成空间规划与功能提升技术体系, 以小流域水系链接各要素, 整沟、整村、整乡、整县一体化推进治理, 基于目标定位、关键问题及本土资源优势, 建立生态过程、生态系统服务与人类福祉级联关系, 考虑气候变化影响和社会经济, 实现小流域功能分区。

措施筛选与优化布局：以小流域功能分区为基础, 以“因害设防、因地制宜”为原则, 系统研究如何协调山、水、林、田、湖、草、路、村等要素间关系, 筛选最优措施, 同时考虑不同措施组合及其空间配置的生态效益和成本投入, 构建小流域左右岸, 上下游, 干支流, 山上山下, 地上地下协同治理措施体系, 实现小流域治理措施最优配置。

开展智慧监测：基于小流域不同功能定位与治理目标, 采用大数据、人工智能等新技术, 构建生态清洁小流域通信、感知、计算、存储、控制有机融合的天空地一体化智能感知与智慧监测网络, 搭建智慧生态清洁小流域平台, 实现各流域数据实时上传, 成果共享。

评估治理成效：通过所发挥的生态系统服务功能和对社会经济发展的贡献度水平来检验生态清洁小流域治理后的综合效益。通过构建生态-社会-经济指标评价体系, 结合定性和定量分析, 衡量建设成效。依据评估分析, 发现问题, 为完善和发展生态清洁小流域治理目标提供科学依据。

适应性管理维护：以问题为导向, 构建生态清洁小流域治理与管理激励机制, 探索参与式治理与管理模式, 提高小流域共建共享与可持续管理水平。充分调动政策制定者、管理者和实践者共同参与, 强化重点区域风险隐患排查, 明确管理运行路径, 实行全过程监管。

2.3 技术路线

生态清洁小流域综合治理地域性较强, 不同区域小流域的自然条件、功能定位和发展需求各异, 目标实现途径、方式及采取的治理措施不尽相同, 治理思路与措施随当地资源条件等情况而变, 建设标准和质量差异较大。目前尚缺乏指导性技术框架, 不利于高标准、高质量推进生态清洁小流域综合治理。因此, 以问题和发展需求为导向, 将复杂性与不确定性纳入治理框架当中, 统筹规划, 制定生态清洁小流域综合治理技术路线(图 4), 对于形成生态清洁小流域绿色高质量发展的模式与路径具有重要意义。

(1) 需求导向：在现状调查基础上, 对生态清洁小流域功能定位和目标实施动态管理。定期评估并调整治理目标与治理方案, 以更好的反映当地发展阶段、发展战略和人民利益诉求。同时, 应基于可行性和成本效益分析设定生态清洁小流域的建设目标。

(2) 问题识别与诊断：追根溯源、系统梳理隐患与风险, 对小流域生态-社会-经济复合系统进行全方位问题识别与诊断。按照最大程度保护生态安全、构建生态屏障、生态生产生活协同发展的要求, 结合区域空间用途管控方向, 从小流域和生态系统尺度选取相应的关键指标, 从自然资源、空间格局、生态功能、生态胁迫、基础设施和生产要素等方面识别存在的主要问题及其空间分布特征, 为小流域功能区划提供支撑。

(3) 治理分区：小流域治理分区应明确分区标准及方法, 综合考虑小流域内生态、社会、经济等因素, 叠加国土空间管控要求及土地利用类型, 精确界定治理范围和功能分区, 为治理措施体系布局提供基础支撑, 提高治理效果。

(4) 措施体系布局：研发、筛选、集成适应不同类型生态清洁小流域需求的治理技术措施体系。按照解决问题需求和目标导向, 结合区位特点和优势, 多目标优化措施布局, 提高治理措施的系统性, 避免治理措施与实际问题不匹配以及资源错配等问题。同时, 增强社会参与和民主决策, 以避免资源浪费和重复建设。

(5) 监测评估：构建生态-社会-经济指标评价体系, 结合定性定量分析, 度量和评价治理成效, 并将评估结果及时反馈到小流域治理中, 动态调整治理策略和措施。建立数据共享机制, 统一标准设置采样点和检测频次, 以确保评价结果的一致性和可比性。

(6) 管理维护：多渠道拓展资源, 确保稳定的资金来源, 加强人员培训和科普宣传, 提高监测与管理能力和技术支持, 以保障实现治理目标。实施长效监督和参与式管理等机制, 高效整合人-财-物资源, 及时掌握和应对变化情况, 保护和合理利用资源, 同时积累措施管理维护与相关技术知识, 促进小流域共建共享与可持续管理。

3 未来研究方向

生态文明、美丽中国建设和水土保持高质量发展对生态清洁小流域综合治理提出新的要求^[11]。为高质量推进生态清洁小流域综合治理, 未来需加强以下几个方面研究：“山水林田湖草沙”协同机制、山水林田湖草沙一体化保护和系统治理措施体系、功能分区与治理措施优化布局技术、生态产品价值实现路径、碳中和小流域实现路径、韧性流域建设理论与技术、天空地一体化的智慧监测与管护体系、综合治理效益评估。

3.1 从要素-结构-功能视角阐释“山水林田湖草沙”协同机制

科学认识小流域内山水林田湖草沙各子系统交互作用和协同机制, 是推动生态清洁小流域综合治理提质增效, 保障小流域生态系统服务功能协同提升的关键基础^[62—63]。未来可从要素-结构-功能视角, 深入剖析山水林田湖草沙各子系统的要素构成、结构特征与协同机制, 厘清各要素间交互作用、制约关系、协同效益, 明晰物质循环、能量流动和生物迁移路径, 建立多尺度格局-过程耦合模型, 探究小流域内部各子系统时空、数量、质量、功能等动态变化规律, 据此确定小流域综合治理目标, 优化生态空间格局, 加强整体保护和格局塑造, 促进实现小流域生态系统服务功能协同提升, 增强生态清洁小流域自然生态系统的完整性、多样性、稳定性和持续性。

3.2 从技术-模式-制度视角构建山水林田湖草沙一体化保护和系统治理措施体系

基于自然解决方案(Nature-based Solutions, NbS)采取增强或恢复自然过程修复治理, 有效适应或应对环境挑战, 是实现环境、社会、经济、生物多样性保护和人类福祉协同的重要途径^[64]。最佳管理措施(Best Management Practices, BMP)采用工程措施和管理措施对流域水土流失、水循环及养分循环等自然过程进行调控, 防控流域面源污染, 保护并高效利用水土资源^[65]。低影响开发(Low Impact Development, LID)旨在通过分散的、小规模的源头控制设施, 达到对降雨所产生的径流和污染的控制, 使开发地区尽量接近自然水文循环^[66]。如何通过技术改良-模式优化-制度创新等手段将NbS、BMP、LID与水土保持措施、国土空间规划和小流域综合管理策略等进行集成创新, 构建生态清洁小流域综合治理措施与管理策略体系, 对于在不同自然本底和社会经济条件下推广生态清洁小流域至关重要。关键挑战在于从技术-模式-制度视角识别和集成小流域山水林田湖草沙一体化保护和系统治理措施体系, 定性与定量相结合提供不同措施和管理策略对小流域生态环境改善、社会经济发展和韧性提升的贡献, 构建山水林田湖草沙一体化保护和系统治理措施和管理策略库, 科学推广生态清洁小流域综合治理^[67—68]。

3.3 从生态-生产-生活视角完善小流域分区治理与措施优化布局

通过对小流域的生态、经济、社会子系统进行综合调查, 精准识别和诊断问题, 确定综合治理目标, 划定治理分区, 并优化治理措施布局, 对推动生态清洁小流域的综合治理、评估和管理至关重要^[69—70]。基于调查数据, 从水土流失、水环境污染、植被退化、自然资源开发强度和有害生物入侵等方面诊断小流域的生态胁迫问题；从水源涵养、水土保持、生物多样性保护和防风固沙等方面识别生态系统服务问题；从生态廊道连通性、生态网络结构和景观格局等方面诊断生态空间格局问题。结合国土空间管控, 协调生态保护、经济发展和社会需求, 确保土地资源合理分配和高效利用。判断小流域自然资源和生态环境承载能力, 并分析土地的生态、经济和社会适用性, 从生态环境影响与风险、经济技术可行性和社会可接受性等方面展开综合评价, 设定总体治理目标。根据生态功能和生态、生产、生活空间划分治理分区, 提出各分区的生态保护修复具体目标, 从系统治理措施和管理策略库中筛选最优的生态保护修复措施和技术, 并优化其空间布局。加强小流域治理分区与生态-生产-生活空间划分的衔接, 研发适应的治理分区技术, 将生态建模预测与数字小流域结合, 研发多目标治理措施空间优化布局技术, 实现最优生态清洁小流域综合治理。

3.4 从生态治理-价值转化-协同发展视角探索小流域生态产品价值实现路径

生态产品是“绿水青山”转化为“金山银山”的桥梁纽带^[71]。围绕生态清洁小流域内生态环境与生产活动的关系, 如何以高质量的生态环境加强优质水土保持生态产品供给, 实现生产与生态的协同发展, 仍需进一步探索^[44]。未来研究可从生态治理-价值转化-协同发展转化视角出发, 重点关注生态产品价值的合理转化路径。首先, 需建立水土保持生态产品的价值评价体系, 包括供求关系和核算规范, 综合考虑生态产品保护补偿及损害赔偿。通过对生态要素的清查和核算, 探讨林、水、碳等生态产品的范畴、特性和价值属性, 明确其价值实现路径。生态产品价值转化所带来的收益可以再投资于生态修复和生态富民, 通过这一良性循环, 进一步提升小流域的生态环境质量和居民生活水平。这不仅能够推动区域经济的可持续发展, 还能形成生态保护与经济发展的双赢局面, 真正实现“绿水青山”向“金山银山”的转化。在此过程中, 政策支持和科学管理至关重要, 政府应制定相关政策, 鼓励生态产品市场化, 提供资金和技术支持, 确保生态产品价值转化的顺利进行, 实现生态治理到生态产品价值转化, 再到生态修复和生态富民的良性循环, 促进区域经济与生态环境的协调发展。

3.5 从碳中和视角探索小流域固碳增汇的实现路径

生态清洁小流域具有增加碳汇的重要潜力^[72]。林草植被建设、农村清洁能源、污水和废弃物处理等技术均能够促进碳中和^[73]。未来生态清洁小流域治理应充分考虑碳循环, 筛选绿色材料和固碳工艺, 采用新工艺、新材料、新技术、新方法构建碳中和措施体系。揭示生态清洁小流域内不同地块、措施的碳源碳汇时空变化规律及其影响因素, 以碳中和为目标优化治理措施空间布局。对生态清洁小流域内湿地、森林、农田、村庄等进行长期动态综合治理, 系统开展小流域水土保持碳汇能力研究, 探讨其内涵与机理、途径与指标、核算与评估及路径提升等关键问题, 以实现固碳效益最大化^[74]。

3.6 从流域韧性视角提升小流域应对极端气候承载力

小流域是抵抗极端气候影响的重要“防线”之一, 研究极端气候(如暴雨、干旱、洪水、森林火灾等)特征及其影响, 对构建韧性流域降低气候变化带来的负面影响具有重要意义。从流域韧性视角关注生态清洁小流域内极端气候时空演变规律及其影响机制, 提升自然灾害精准预测预报预警技术, 增强灾后恢复与重建关键技术是亟待研究的科学问题。未来应重点关注极端气候条件下小流域内生态水文过程影响机制, 探究农业系统、植被物候及人类福祉对气候系统变化反馈机制, 探索极端气候变化对不同措施效益的影响, 强化小流域生态基础设施建设, 建立快速响应及预警平台, 综合提升生态清洁小流域抗灾应变能力。

3.7 从数字孪生视角探索建立小流域天空地一体化的智慧监测与管护体系

生态清洁小流域综合治理是个长期的过程, 构建天空地一体化的智慧监测体系与后期管护机制对于提升生态系统服务功能及水土资源利用效率, 长期发挥治理效果至关重要。目前小流域智慧监测与治理后管护体系较为薄弱, 治理成效缺乏保障, 影响工程效益。未来可结合数字孪生小流域建设, 加快完善动态监测体系, 促进遥感数据与野外实测数据相结合, 编制监测与评估规范, 强化“天空地一体化”智能监测、数据实时传输、大数据等技术的联合应用, 推行数字化管理, 实现智慧生态清洁小流域建设^[12]。此外, 要探索参与式生态清洁小流域治理与管理机制, 多方筹措资源, 多方参与管理, 不断健全管理制度, 明确职责和任务, 适时维护治理设施, 加强对违法行为的监管和处罚, 提高生态清洁小流域共建共享与可持续管理水平。

3.8 从生态-社会-经济视角建立完善的小流域治理综合效益评估体系

准确评估生态清洁小流域综合效益可为科学评价治理成效、建立生态补偿制度提供基础^[75]。生态清洁小流域治理应根据新要求新任务, 强化适宜性、精准性评价, 增强效益评估体系的全面性和适用性, 推动定性指标向定量转变^{[12, 44]}。目前对生态清洁小流域内生态、社会、经济效益综合评价的研究仍需加强, 缺少依据不同治理目标对评估指标进行动态调整, 尚未形成综合效益评估体系。未来应结合生态学、经济学与信息科学, 从生态-社会-经济效益相统一的角度厘清表征生态清洁程度、可持续发展能力等针对性指标, 构建全面表征小流域水土保持功能、生态产品供给能力、清洁美丽程度的评估体系, 科学反映治理成效。针对不同小流域资源特点、承载能力等对指标分层级制定评价标准并进行科学赋权, 提升评估精准性, 探索综合效益评价模式。

4 结语

生态清洁小流域综合治理是新时代国家推进生态文明和美丽中国建设的重要抓手和水土保持高质量发展的重要任务, 深入探讨我国生态清洁小流域综合治理体系对新时代推进生态文明建设具有重要意义。然而, 目前生态清洁小流域综合治理尚未形成系统的理论与技术体系, 试点经验的推广还面临较大不确定性, 难以满足人与自然和谐共生现代化建设的根本要求。针对国内小流域治理中普遍存在的重生态保护轻生态修复、重要素治理轻系统治理、重生态效益轻综合效益等问题, 本文从山水林田湖草沙一体化保护和系统治理的要求出发, 构建了“需求分析-问题诊断-治理分区-措施布局-监测评估-管理维护”的综合治理分析框架, 提出了未来生态清洁小流域的八个研究方向, 1)从要素-结构-功能视角阐释“山水林田湖草沙”协同机制, 丰富生态系统各要素之间的相互作用和协同发展研究；2)从技术-模式-制度视角构建山水林田湖草沙一体化保护和系统治理措施体系, 完善综合治理的技术手段和治理模式；3)从生态-生产-生活视角完善小流域分区治理与措施优化布局, 推进生态环境保护、生产活动和居民生活的协调发展；4)从生态治理-价值转化-协同发展视角探索小流域生态产品价值实现路径, 推动生态资源向经济价值的转化, 实现生态与经济的协同发展；5)从碳中和视角探索小流域固碳增汇的实现路径, 增强其固碳效益；6)从流域韧性视角提升小流域应对极端气候承载力, 强化其应对环境变化的能力；7)从数字孪生视角探索建立小流域天空地一体化的智慧监测与管护体系, 加强对小流域全面监测和智能化管理；8)从生态-社会-经济视角建立完善的小流域治理综合效益评估体系, 健全生态治理对社会和经济综合效益的科学评估。总之, 生态清洁小流域综合治理和高质量发展需多维度、多层次的深入研究和系统实践, 为科学开展生态清洁小流域建设及其相关科学研究提供科学参考。