生态环境部环境规划院王夏晖：一种新的生态工程范式——基于自然的生态工程

当前，全球面临生物多样性丧失、气候变化和污染加剧等重大生态威胁，生态系统退化正在破坏人类赖以生存的食物和自然资源，甚至危及一些区域人类的生存。同时，洪涝灾害、土地荒漠化、外来物种入侵、海岸退化等问题仍普遍存在，人与自然的关系尚不和谐，只有更好地平衡人类社会与自然界的关系，维护生态系统多样性、稳定性和可持续性，才能促进全球可持续健康发展。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、海洋科学促进可持续发展十年等系列行动，一些研究机构积极推动基于自然的解决方案(Nature-based Solution，NbS)，促进全球生态系统恢复和应对人类社会风险挑战。中国长期致力于生态保护修复事业，相继实施了“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一体化保护和系统修复，着力提升生态系统质量和稳定性。在全球共同努力实施生态系统保护和恢复、积极应对全球气候变化背景下，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和有效路径。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工程实践活动已有悠久历史，是中国生态工程起源及发展的代表和典范。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，国际上逐步形成了一门生态学的分支学科——生态工程科学。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逐步转向自然-社会-经济复合生态系统，研究尺度从局地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和社会挑战综合应对，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科学已经随着相关交叉学科发展和现代技术进步进入到了一个新的历史发展阶段｡

近年来, 国内外学者聚焦“基于自然” 理念、“整体系统” 观念、“拟自然” 技术、“生态友好” 材料、“绿色低碳” 装备等,深入开展了生态工程理论、技术和实践研究｡在国际上, 基于自然的解决方案(NbS) 被逐步应用于生物多样性保护、气候变化适应、农业可持续发展、城市韧性提升等领域｡在国内, 生态工程近年来多以山水林田湖草沙一体化保护修复或国土空间生态修复等为主题开展研究和实践, 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。但由于生态工程具有明显的尺度空间嵌套、生态要素叠加、系统属性融合等特性, 在具体实践中往往面临生态工程的系统性、整体性和协同性设计不足的问题。

基于人与自然关系的最新认知，依托生态保护与修复最新理论和实践进展，加之大数据、人工智能等现代新技术的推广，为生态工程范式创新提供了契机，使得多要素、多尺度、多层次、多目标的过程耦合和空间集成成为可能，一种新的生态工程范式——基于自然的生态工程(Nature-based Ecological Engineering，NbEE)应运而生(王夏晖等，2022)，围绕人与自然和谐共生关系构建，遵循生态系统自身演替规律，识别复合生态系统“格局—过程—服务—福祉” 级联关系，构建NbEE 概念模型，为生态工程理论与实践发展探索新路径。

基于自然的生态工程NbEE

NbEE 可定义为：为促进自然生态系统服务和人类社会福祉协同增益，在遵循自然演替规律和整体思维方式的前提下，通过不同空间尺度(流域或区域、景观、生态系统、地块) 耦合关联，以山水林田湖草沙生态系统服务功能保育提升为关键内容，以推动构建人与自然和谐共生关系为核心目标的一种多要素、多尺度、多层次、多目标、多手段综合运用的生态保护修复活动。

▲ 基于自然的生态工程范式(NbEE) 概念模型

NbEE 概念模型由目标协同、驱因诊断、格局优化、过程调控、评估反馈5 个基础模块构成，不同模块间相互影响、层次递进。基于生态系统服务协同理论认知，利用景观格局—生态过程互馈机理，该模型可识别退化生态系统的关键区域、驱动因素和互馈关系，阐释和量化人类活动对生态系统服务的影响，评估生态工程在提升生态系统质量和稳定性、人类社会可持续发展方面的综合效应，进而采取适应性管理，调控和优化工程目标路径，协同推进受损生态系统恢复和人类社会可持续发展。

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《生态工程：理论与实践》（王夏晖等著.北京：科学出版社，2024. 6）在回顾国际和国内生态工程发展历程的基础上, 辨析了生态工程的概念和基本特征, 系统阐述了生态工程演进过程和最新研究及应用动态, 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｡

本书共12 章｡

• 第1 章, 阐述生态工程起源、定义、分类及生态工程发展现状｡

• 第2 章, 提出生态工程理论基础、基本原理和调控方法, 以及生态工程相关模拟方法和模型构建思路｡

• 第3 章, 介绍生态工程规划与设计方法和实践案例｡

• 第4 ~ 第9 章, 分别介绍水生态系统修复工程、生物多样性保护工程、矿山生态修复工程、自然生态系统修复工程、城乡生态系统修复工程、海岸与海岛生态修复工程等的原理、技术及工程案例｡

• 第10 章, 阐述生态工程全过程管理体系, 涵盖了运维方案设计、运行监督、信息管理等｡

• 第11 章, 从新时期生态工程促进生态产品价值实现视角, 介绍了区域生态示范建设和生态产品价值实现研究及应用进展｡

• 第12 章, 面向未来生态工程发展趋势, 提出新技术新方法运用、生态工程科学发展和生态工程新范式探索展望｡

本文摘编自《生态工程：理论与实践》（王夏晖等著.北京：科学出版社，2024. 6）一书“前言”“第1章 绪论”，有删减修改，标题为编者所加。

ISBN 978-7-03-078709-5

责任编辑：李晓娟

本书系统阐述了生态工程的起源、定义、分类及国内外生态工程发展现状，总结生态工程理论基础、基本原理和调控模拟技术，构建了生态工程规划与设计方法体系，分别对水生态系统修复工程、生物多样性保护工程、矿山生态修复工程、自然生态系统修复工程、城乡生态系统修复工程、海岸与海岛生态修复工程等的关键技术及典型案例进行了总结，提出生态工程全过程管理体系。从生态工程促进生态产品价值实现和“双碳”目标达成、现代信息技术运用、生态工程学科发展等对未来发展趋势进行了阐述。

本书可供从事生态保护修复、环境科学与工程、生态环境规划与设计等领域的广大科技工作者、工程技术人员，以及相关院校师生参考。

（本文编辑：刘四旦）

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