石建華，喻理飛，孫保平

（1.貴州大學 林學院，貴州 貴陽550025；2.國家林業(yè)局 退耕還林辦公室，北京100714；3.貴州大學 生命科學院，貴州 貴陽550025；4.北京林業(yè)大學 水土保持學院，北京100083）

退耕還林工程是以保護和改善生態(tài)環(huán)境為目的的一項林業(yè)重大生態(tài)工程，工程投資規(guī)模大，政策性強，涉及部門多。工程歷經(jīng)15a后，栽植的林木大部分已經(jīng)成林，工程建設質量問題也開始凸顯。如有的林相較差，種植密度過大、樹種結構不合理等問題，這些問題嚴重影響著林木的生長發(fā)育和林業(yè)經(jīng)濟效益的發(fā)揮，給林木的管護增加了難度，也增加了誘發(fā)森林火災、病蟲害的發(fā)生等。所以，當前必須重視退耕還林生態(tài)健康的問題，盡早解決出現(xiàn)的相關問題，這樣可以將很多頑疾解決在其萌芽狀態(tài)，便于退耕還林工作的長遠布局和發(fā)展。

在退耕還林工程實施15a之后，回顧已有文獻，發(fā)現(xiàn)學術界以前大多的研究主要集中在退耕還林政策、管理措施、退耕還林植被恢復模式與技術以及生態(tài)效益等方面的研究。對有關退耕還林生態(tài)健康的研究關注比較少，主要原因可能在于這個問題剛剛凸顯出來。從文獻資料僅見2004年北京林業(yè)大學博士研究生李立明初步研究了岷山地區(qū)退耕還林生態(tài)健康的問題，該研究從退耕還林工程實施的基礎理論體系以及所采取的層次培育理念，影響該地區(qū)退耕還林生態(tài)健康的因素，對岷山地區(qū)退耕還林生態(tài)健康進行評價以及人工林健康密度等幾個方面進行了研究。其指標的選取僅僅局限在與密度有關的因子。同時，這也成為有關退耕還林生態(tài)健康研究的最新進展。本研究將生態(tài)健康的完整概念體系引入退耕還林工程中并系統(tǒng)分析論述，試圖提出更加完備的退耕還林工程生態(tài)健康的診斷指標體系，希望對以后研究者提供相關的理論借鑒，并希望引起政府和林業(yè)決策部門重視。

1 退耕還林政策實施效果和生態(tài)隱憂

1.1 取得了巨大的成績

退耕還林從1999年開始試點，2000年開始實施至今，經(jīng)過15a的建設，已取得了十分顯著的生態(tài)效益、經(jīng)濟效益和社會效益［1］。該工程對改善我國生態(tài)環(huán)境、維護國土生態(tài)安全，推動農業(yè)產(chǎn)業(yè)結構調整、發(fā)展特色林產(chǎn)業(yè)、增加農民經(jīng)濟收入、解放農村勞動生產(chǎn)力、拉動國內需求發(fā)揮了重要作用。

1.1.1 生態(tài)環(huán)境明顯改善 退耕還林工程的造林面積等于又造了一個東北、內蒙古國有林區(qū)，退耕還林工程區(qū)的森林覆蓋率平均提高了3%，工程區(qū)的生態(tài)環(huán)境得到顯著改善［2］。由于退耕還林工程的實施，陜西省的森林覆蓋率由30.92%提高到37.26%，凈增6.34%，特別是陜北黃土高原的主色調實現(xiàn)了由黃到綠的歷史性轉變；減少四川省10a累計土壤侵蝕達到3.2億t，增加涵養(yǎng)水源達到288億t，其境內長江一級支流的年輸沙量得到大幅度減少，其提供的年均生態(tài)服務價值已經(jīng)達134.5億元；內蒙古自治區(qū)伊金霍洛旗土地沙化十分嚴重，通過實施退耕還林，扭轉了“沙進人退”的局面［3］。

1.1.2 促進了農民收入增加 迄今為止，退耕還林工程是我國最大的惠農項目，目前，全國退耕農戶戶均都已經(jīng)獲得7 000多元的退耕補助款［4］。退耕還林工程林種有用材林、經(jīng)濟林、生態(tài)林，還有林下的配套種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)，都已經(jīng)取得了非常顯著的生態(tài)經(jīng)濟效益，促進了農民收入的增加，脫貧致富。新疆若羌縣借力退耕還林大力發(fā)展紅棗種植，2010年，退耕農民人均紅棗收入達3萬多元。山西省稷山縣上廉村，從2003年起，借助退耕還林政策種植國槐，山地、旱地從此變成了聚寶盆，僅全村槐米收入目前已達500萬元，畝均收入是原來種糧食產(chǎn)物收入的10倍之多［5］。

1.1.3 保障和間接促進了糧食生產(chǎn) 退耕還林雖然表面上看來直接減少了一部分劣質耕地的播種面積，但是合理調整了土地的利用結構，改善了農業(yè)生產(chǎn)的小氣候，提高了復種指數(shù)和糧食單產(chǎn)，很多地方實現(xiàn)了減地而增收的局面。近年來，全國糧食持續(xù)增產(chǎn)，退耕還林工程區(qū)貢獻巨大。2010年與2003年相比，退耕還林工程區(qū)糧食作物播種面積、糧食產(chǎn)量增幅比非退耕還林省市分別高7.7%和12.8%，退耕還林工程區(qū)糧食增產(chǎn)量占全國糧食增產(chǎn)總量的87.1%［6］。貴州省的畢節(jié)市、陜西省的延安市、甘肅省的定西市、寧夏回族自治區(qū)的固原縣等，在工程沒有實施之前，生態(tài)環(huán)境非常惡劣，經(jīng)濟水平低，工程實施之后，這些生態(tài)環(huán)境差、經(jīng)濟收入水平低的地區(qū)都逐步走上了經(jīng)濟生態(tài)環(huán)境良性循環(huán)的發(fā)展道路。由于退耕還林工程的實施，種植業(yè)的結構也得到了調整，人們食用的糧油、果品的產(chǎn)量也得到了提高，農民的食物和營養(yǎng)結構也得到了有效的改善。

1.1.4 提高了中國政府的國際形象 退耕還林工程得到國際組織和美國等30多個國家的好評，它是我國和全世界最大的生態(tài)重建工程，中國政府高度重視該工程的建設。2012年10月，張永利在寧夏召開的全國鞏固退耕還林成果部際聯(lián)席會議第三次會議暨現(xiàn)場會上的講話中曾講到：2011年5月，格蕾琴·戴利，美國斯坦福大學教授、自然資本項目負責人，她通過深入調查研究后認為，退耕還林工程是一個極大的生態(tài)重建項目。退耕還林工程解決了兩個重要的問題：一是保護和促進生態(tài)環(huán)境改善，二是引導農村產(chǎn)業(yè)轉型，農村剩余勞動力得到轉移。她還認為，中國退耕還林工程從實施至今，所取得的生態(tài)、經(jīng)濟、社會效益都非常顯著，其經(jīng)驗應值得其他國家的借鑒學習。

1.2 新建林區(qū)生態(tài)健康問題開始顯現(xiàn)

目前，退耕還林工程正處在成果鞏固的關鍵時期，從多年來工程實施過程中所出現(xiàn)的一些問題來看，除了政策、工作機制、產(chǎn)權等宏觀層面上的問題需要重視以外，特別要在退耕還林區(qū)禁止砍伐，如果人畜進入，林區(qū)自然生態(tài)環(huán)境會遭到破壞，長期不利于有計劃的利用，也容易誘發(fā)森林火災。退耕還林工程栽植的林木，經(jīng)過十多年的培育，大部分都已經(jīng)成林，但有的林相比較差，有的樹種結構也不太不合理，所以工程建設質量有待改善和提高；少部分由于早期栽植密度較大，影響了林木的正常生長，所以目的樹種的效益也難發(fā)揮，與之有關的病蟲害問題也就日益突出等。因此，要及時開展退耕還林生態(tài)健康研究，全面摸清工程的現(xiàn)存情況，為及時開展森林撫育、低效低質林改造等一系列森林經(jīng)營活動，為保障質量、效益，促進工程內涵式發(fā)展奠定基礎，更好地鞏固退耕還林成果，實現(xiàn)其可持續(xù)經(jīng)營以及將要啟動的新一輪退耕還林工程提供理論支持和技術指導。為此，將森林健康的理念引入退耕還林工程中來，并通過森林健康的檢測和評價，來評價退耕還林生態(tài)系統(tǒng)健康的狀態(tài)［7］。目前，退耕還林生態(tài)健康的研究逐漸增多，對退耕還林生態(tài)健康進行研究的目的為：鞏固退耕還林已經(jīng)取得的成果，保持工程區(qū)內森林各種功能的健康運行。

2 生態(tài)系統(tǒng)健康理論的回顧與鋪墊

生態(tài)系統(tǒng)健康理論提出十多年，發(fā)展迅速，應用范圍廣泛，目前已經(jīng)形成該領域研究的熱點。生態(tài)系統(tǒng)健康理論在生態(tài)恢復中具有重要指導作用。絕大多數(shù)學者認同生態(tài)系統(tǒng)健康評價的標準，該標準已經(jīng)應用在了森林培育和營林管理中，同時也推動了生態(tài)系統(tǒng)健康研究的發(fā)展。一個健康的森林生態(tài)系統(tǒng)應當是活躍的，能夠自我維持、自我發(fā)展、自我恢復的，特別是對于來自人類社會所產(chǎn)生的壓力，并能保持它的自我平衡。

2.1 生態(tài)系統(tǒng)健康（ecosystem health）的提出

20世紀40年代，土地健康的概念被英國學者Leopold首次提出，80年代后期，形成了生態(tài)系統(tǒng)健康學的概念；1988年，加拿大學者Schaeffer首次探討了生態(tài)系統(tǒng)健康問題；1989年，Rapport首次論述了生態(tài)系統(tǒng)健康的內涵；他指出生態(tài)系統(tǒng)本身應該具有穩(wěn)定性及可持續(xù)性，也就是說在時間上應該具有維持其組織結構、自我調節(jié)能力和對外部脅迫的恢復的能力［8］。在以上學者研究以后，生態(tài)系統(tǒng)健康的研究也開始被許多學者所關注，同時，生態(tài)系統(tǒng)健康的測定方法和指標的選取也被學者進行了探索性的研究。90年代，又被許多學者所應用，主要有D.J.Rapport［9-10］等，生態(tài)系統(tǒng)健康也在全球管理的新目標和分析生態(tài)系統(tǒng)健康中得到了應用?，F(xiàn)在學者認為，生態(tài)系統(tǒng)健康學是多門學科相互交叉和整合的一門科學，它包括自然科學、社會學和人類健康學。生態(tài)系統(tǒng)健康的定義、內涵及相應的評價指標等是當前生態(tài)系統(tǒng)健康研究的主要內容和迫切任務。目前，主要開展了生態(tài)系統(tǒng)健康（ecological health），濕地、河流的生態(tài)系統(tǒng)健康、景觀健康等研究。

2.2 生態(tài)系統(tǒng)健康的涵義和標準探討

雖然生態(tài)學家們至今也未就生態(tài)健康的概念達成一致的意見，但并沒阻止學者們對生態(tài)健康研究的進程。我們通過研究和實踐認為：

生態(tài)健康可以籠統(tǒng)地指生態(tài)系統(tǒng)處于良好的狀態(tài)，生態(tài)系統(tǒng)在健康狀態(tài)下，能保持自身的物質和能量平衡，既生態(tài)系統(tǒng)平衡。也就是說指生態(tài)系統(tǒng)要保持一種穩(wěn)定狀況，這種穩(wěn)定狀態(tài)是通過自身的發(fā)育和調節(jié)來實現(xiàn)的，它包括結構、功能和能量輸入、輸出的穩(wěn)定。生態(tài)系統(tǒng)要達到成熟的最穩(wěn)定狀態(tài)，總是要朝著系統(tǒng)結構復雜化、物種多樣化和服務功能完善化的方向發(fā)展，這是在自然條件下，生態(tài)系統(tǒng)自身的要求。而事實上來說，健康的生態(tài)系統(tǒng)是多個因素的整合，它是一個復雜的動態(tài)系統(tǒng)，其健康是一個綜合的、多尺度的概念。總之，健康的生態(tài)系統(tǒng)要求系統(tǒng)內結構組織保存完好，能保持正常的物質循環(huán)和能量流動，并且對經(jīng)常的或突發(fā)的外界的干擾、系統(tǒng)的彈性和穩(wěn)定性能保持良好，同時具有良好的活力和生產(chǎn)率，能正常發(fā)揮系統(tǒng)的服務功能。因此，生態(tài)系統(tǒng)健康是指系統(tǒng)能發(fā)揮多功能性，并且能提供給多物種以生命的支持。

生態(tài)系統(tǒng)健康的標準包括8個方面［11］：活力、恢復力、組織結構、發(fā)揮的生態(tài)服務功能、管理選擇外部的輸入、對臨近生態(tài)系統(tǒng)健康和人類健康的影響。它們各自有屬于自己的自然和社會科學領域，并同時考察了時空尺度。這8個標準中，前4個最重要［12-13］，一是活力（vigor），指在一定的范圍內，生態(tài)系統(tǒng)的能量輸入和營養(yǎng)循環(huán)容量，生態(tài)系統(tǒng)的能量輸入越多，物質循環(huán)也就越快，其活力也就越高；二是恢復力（reslience），指在外界的脅迫逐漸減少時，生態(tài)系統(tǒng)克服壓力的能力及反彈回復的能力；三是組織（organization），指生態(tài)系統(tǒng)的結構組成及物質循環(huán)途徑的多樣性及復雜性，根據(jù)研究，生態(tài)系統(tǒng)越具有復雜的結構組織，系統(tǒng)就越健康；四是生態(tài)系統(tǒng)服務功能的維持（maintenance of ecosystem services），這是研究者評價生態(tài)系統(tǒng)健康的一項重要標準；五是管理選擇（management options），指健康的生態(tài)系統(tǒng)其用途和管理，可以收獲可更新資源、旅游和保護水源等，退化的或不健康的生態(tài)系統(tǒng)不再具有多種用途和功能，而僅僅能發(fā)揮少部分的功能；六是外部輸入減少（reduced subsides），指所有的生態(tài)系統(tǒng)都依賴于外部的能量輸入，健康的生態(tài)系統(tǒng)對外部能量的輸入（如肥料、農藥等）會大量減少；七是對臨近系統(tǒng)的破壞（damage to neighboring systems），指健康的生態(tài)系統(tǒng)在運行過程中對臨近的系統(tǒng)的破壞很少，或者幾乎為零；八是對健康的影響（human health effect），指生態(tài)系統(tǒng)的變化，可通過多種途徑影響人類生活的健康。

3 退耕還林生態(tài)健康理論的創(chuàng)立和實踐

3.1 退耕還林工程中生態(tài)健康概念的定義

退耕還林工程是一項宏大的林業(yè)生態(tài)修復工程，它是人工復合生態(tài)系統(tǒng)，主要以設計、建造木本植物為調控主體，保護、改善和持續(xù)利用自然資源與環(huán)境為該工程主要目標。退耕還林工程主要利用了生態(tài)學和森林培育學原理。在制定退耕還林政策時，不但考慮了林種配置、林草比例、樹種的優(yōu)選組合等方面，還注重把握了生物多樣性原則以及生態(tài)平衡理論、景觀分布格局理論等。為了實現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能最優(yōu)化，還注重培育方式，采取混交、復層林（草），并且注意林下環(huán)境與生物類群與種群所構成的生態(tài)系統(tǒng)的相互作用。退耕還林畢竟是一種人為的措施，退耕還林所形成林分結構是否健康，應該有它自身的診斷標準。森林生態(tài)系統(tǒng)健康是指對外界的環(huán)境脅迫實現(xiàn)自主恢復的一種生命狀態(tài)，生物與環(huán)境要協(xié)調發(fā)展，并且具有一定的時空性。它的主要特征有：組織結構要復雜，恢復力要強，活力要高，服務功能要多、外部輸入要求要少，對臨近系統(tǒng)的影響也要小，對管理選擇廣泛，對人類健康要產(chǎn)生有益的影響。所以，退耕還林植被恢復的植物種類與其立地生境關系要協(xié)調發(fā)展，林分功能隨時間能自主實現(xiàn)是退耕還林生態(tài)系統(tǒng)健康的主要特征。退耕還林要利用因地制宜的原理、適地適樹的原理、森林演替的原理、生態(tài)系統(tǒng)服務功能的原理。退耕還林地作為森林生態(tài)系統(tǒng)的一種，其生態(tài)健康情況代表了森林生態(tài)系統(tǒng)進行資源自我更新的能力。退耕還林生態(tài)健康包括退耕還林生態(tài)效益和森林健康兩方面，即生態(tài)服務功能和林分活力、組織結構、自我恢復力等。以這兩方面為基礎，探討退耕還林生態(tài)健康評價指標。

3.2 診斷指標的再探討

當前，森林生態(tài)系統(tǒng)健康研究的難點是建立生態(tài)系統(tǒng)健康診斷指標體系：一是具有時空性是生態(tài)系統(tǒng)健康指標研究的難點；二是研究的范圍尺度也存在問題。該評價的關鍵問題是選擇何種指標體系。不同專業(yè)的研究方向，不同研究領域的生態(tài)學學者選擇的具體評價指標不同。伴隨著可持續(xù)發(fā)展理論觀點的提出，要探索出一種生態(tài)環(huán)境、社會經(jīng)濟、文化相整合的研究模式，全面綜合研究生態(tài)系統(tǒng)健康的問題［14］。關于退耕還林健康診斷指標主要從結構和功能兩方面著手研究。結構變化的整體特征主要包括：系統(tǒng)結構組成（非生物的組成組分和生物的組成組分）；時間的格局與生物演化特征；空間的分布特征（水平和垂直結構）；生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結構特性等。功能變化的整體特征有：物質循環(huán)途徑；太陽能吸收效率和轉化效率；生物量和總呼吸量；單位能流值和熵值；信息勢差和信息量及傳導強度等。

在退耕還林生態(tài)健康研究中，選取典型案例，總結了測度代表退耕還林生態(tài)健康特征的幾類指標，包括結構性指標，主要有生物多樣性、本土物種與外來物種的比例、林分結構、優(yōu)勢物種分布的比例；功能性指標有涵養(yǎng)水源指標（評價水量、凈化水質），保育土壤（固土、保肥），固碳釋氧（固碳、釋氧），營養(yǎng)物質積累（林木營養(yǎng)積累），凈化大氣環(huán)境（提供負離子、吸收污染物、滯塵），生物多樣性保護（物種保護）；還有社會經(jīng)濟指標，主要是指投資和效益。這些指標將結構、功能和社會經(jīng)濟進行了整合，就形成了一個完整的診斷體系。退耕還林生態(tài)效益以及森林健康是評價的主要內容，包括涵養(yǎng)水資源、土壤保育、固碳制氧、凈化大氣環(huán)境、森林活力、森林植被、脅迫作用等評價要素，作為評價的一級指標層；每個評價要素通過一個或多個評價專題綜合而成，如水資源要素通過森林凈化水質和林地水源涵養(yǎng)兩個專題綜合評價，所有的評價專題構成二級指標層；三級指標層為通過調查或實驗測量的具體指標，實現(xiàn)評價專題的定量化，包括林地地表徑流量、林地年均蒸散量、植被類型、林分結構等等。三層指標構成退耕還林生態(tài)健康評價指標體系。

3.3 退耕還林促進植被恢復的研究

退耕還林植被恢復理論主要是以恢復生態(tài)學為研究基礎，該工程就是對退化土地生態(tài)系統(tǒng)進行恢復的工程。目前，工程實施地區(qū)大部分分布在生態(tài)環(huán)境破壞嚴重、水土流失、沙化嚴重的生態(tài)極為脆弱區(qū)，在該范圍內實施退耕工程，其根本目的是要保護和改善惡化的生態(tài)環(huán)境狀況、促進地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展。退耕還林工程主要是采取生態(tài)重建的思想，以生態(tài)效益為主，兼顧生態(tài)效益。退耕還林工程實質是退化的生態(tài)系統(tǒng)的恢復和保護問題［15］。國內外都陸續(xù)開展了關于退耕還林工程植被恢復的相關研究和實踐，從建國初期就進行了研究和實踐。但由于工程實施的規(guī)模范圍不是很大，對該工程的理論研究主要集中在最近的幾個年頭，當前對退耕還林研究的內容主要是政策和技術性為主的研究。而國外對退耕還林的實踐和理論研究要更早一些。由于國情的不同，其他國家都未形成如同我國這么大規(guī)模的退耕還林（草）的實踐活動。在我國，退耕還林工程實施以來，生態(tài)環(huán)境得到了持續(xù)改善，也逐漸推動了我國退耕還林植被恢復研究的進程。

4 結論

根據(jù)對退耕還林工程生態(tài)健康有關研究進展得知，目前，有關退耕還林生態(tài)健康的研究還不是很多，還有許多問題有待探討，例如在研究區(qū)域退耕還林的生態(tài)健康時，其內部結構和功能要與外部環(huán)境相聯(lián)系。今后對退耕還林生態(tài)系統(tǒng)健康進行研究的方向和趨勢必然集中在生態(tài)、社會、經(jīng)濟整合的基礎上，以此來提出鞏固退耕還林成果及實現(xiàn)可持續(xù)經(jīng)營對策建議。

總體而言，退耕還林生態(tài)健康的研究還比較少，用什么樣的指標體系來度量、評價系統(tǒng)的健康狀況仍需要大量研究和積累，今后的研究要著重解決評價指標體系的優(yōu)化和評價方法的選取。因此，對區(qū)域退耕還林生態(tài)健康進行評價研究，并對區(qū)域退耕還林實現(xiàn)可持續(xù)經(jīng)營，將對改善區(qū)域生態(tài)、社會、經(jīng)濟的整合及協(xié)調發(fā)展發(fā)揮重要作用。

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