傅伯杰：研究黄土高原四十年，我们为它量身定制了一套治理保护方案

问 ： 请您向我们介绍一下自己的研究领域？

答 ：我的研究领域是 自然地理 和 景观生态学 。 自然地理是指地表自然环境的特征，比如山、水、森林、土地的变化；景观是不同生态系统的空间组合 。

问 ： 您的一个研究方向是景观生态学，这是一个什么样的学科？

答 ： 景观生态学是生态学的一个分支学科，也是生态学中发展最为迅速的一个学科，属于地理学和生态学之间的一个交叉学科 ，是从上世纪80年代才发展起来的。

经过近40年的发展， 景观生态学着重研究（生态）格局和过程之间的相互作用 。比如山水林田湖草的空间分布就是格局。水分和养分的流动，还有碳氮硫磷等物质的传输、土壤侵蚀、水土保持、涵养水源等过程。

目前，景观生态学在国土空间生态修复、国土空间规划、城市规划、区域规划中间发挥非常重要的作用。

问 ： 景观生态学与园林、园艺等专业有什么关系？

答 ： 从“景观”这个概念上说是有关系的 。不过不同专业对于“景观”有不同的理解。从景观生态学的角度理解， 景观是由不同的生态系统组成的空间组合 ，景观生态学是研究景观格局和生态过程之间的关系。从园林美学的角度理解，景观是一种风景，园林更强调景观美学的设计。

总之，景观生态学是一个更为基础的学科，研究地球表层各种生态系统之间的相互作用、分布格局，以及它们的组合特征 。

问 ： 您是怎么走上研究道路的？跟您的籍贯（陕西）有没有关系？

答 ：我走上目前的研究道路有两个原因。一个与景观生态学有关系，第二个是与黄土高原有关系。

我是恢复高考以后的第一届大学生，1981年本科毕业后考上研究生，当时学的是地理学专业。在考上研究生之后， 我个人认为未来地理学的发展不仅要描述地表自然环境的空间分布 （比如植被从热带雨林到寒带针叶林的分布，土壤的分布，地形的分布）， 还应该关注这些分布背后的机理机制以及过程之间的相互关系 。

那时景观生态学在国际上刚刚兴起，1981年成立了国际景观生态学协会，在荷兰召开了第一次国际景观生态学大会出版了相关的论文集。当时我正处在研究生一年级，在阅读了很多资料以后写了一篇文章名为《 地理学的新领域——景观生态学 》。1983年这篇文章就发表在了《生态学杂志》上，自此我开启了对于景观生态学的研究。

1982年傅伯杰院士参加沙漠考察

图片来源：科学网

之所以把研究方向定在“黄土高原”上，是因为黄土高原在世界上具有特殊意义的地理单元。几千万年以来，沙漠中间的沙尘通过风蚀、传输、降落堆积形成巨大黄土高原 。这是“黄土之父”刘东生先生研究了黄土高原的形成之后提出的 “ 风成说” 。

黄土高原既是中华民族的摇篮，也是中国农业的发源地。但是由于长期的耕种，黄土比较疏松。 黄土高原的土壤侵蚀、土壤流失特别严重，造成了“越垦越穷，越穷越垦”的局面 。在20世纪80年代，中国生态学会发起了生态平衡的讨论， 我在研究生一年级时写了两篇文章，一篇是景观生态学的文章，另一篇就是黄土高原生态平衡的探讨 。我这些年来大部分时间都是在研究黄土高原的景观生态学。

问 ： 您曾经说过“黄土高原土地利用和土壤侵蚀”是自己系统进行研究的第1桶金，可以给我们介绍一下情况吗？

答 ：我从20世纪80年代就开始关注黄土高原的生态问题。实际上，我本科的学位论文、硕士和博士论文都与黄土高原有关（包括土地的分类、土地生态的评价、土地可持续的利用等方向），可以说我的关注点一直是在黄土高原上。

从20世纪90年代起，我们就选定了黄土高原几个典型的小流域进行了观测 ，例如大南沟流域、羊圈沟流域、纸坊沟流域等，观测土地利用、土壤侵蚀和水土流失过程。

在20世纪80、90年代，黄土高原治理最主要的目标是减少水土流失，减少土壤侵蚀。我们的这项研究是从不同的土地单元、土地类型出发 ，分析土地利用结构（指林地、草地、农田、梯田等不同类型的土地利用方式以及组合）如何影响土壤养分、土壤水分和土壤侵蚀，如何能够把它减少到最低的范围。 通过长期的监测，我们发现了坡地上不同的土地利用方式的组合效应，提出了合理的土地利用方式，为生态恢复、水土流失的治理提供科学依据 。

万米高空航拍甘南黄土高原

图片来源：中国国家地理

问 ： 这项研究的应用效果怎么样？

答 ：在我们开展观测的流域已经应用了。这些地区几十年内已经发生了很大的变化，例如羊圈沟流域的水土流失已经减少到了原来的25%，这还与后来的退耕还林还草措施有着密切的关系。我们现在还在监测几个坡面的动态变化。

这项工作是国家在黄土高原地区应用景观生态学原理，即土地利用结构和水土流失过程相结合研究的一个范例。 2005年，该项研究获得了国家自然科学二等奖 。

问 ： 有人说“西北环境变好，我们已经重回汉唐了”，您怎么看待？

答 ： 从我的研究领域来看，“重回汉唐”是对黄土高原生态恢复的一个描述 。

黄土高原在历史上是森林、草原的过渡带，植被比较茂密。但是随着长期人类活动增加以及大范围的人口的扩展，草地被开垦了，森林被砍伐，使得黄土高原从20世纪30、40年代以后植被非常稀疏，再加上降雨集中、黄土疏松，水土流失严重，最终变成了荒山秃岭的状态。但是近20年通过生态恢复，黄土高原的植被已经恢复，在变绿了。

2000年黄土高原开始大范围退耕还林还草。到了2005年，我们发现随着黄土高原植被的恢复，水土流失、水源涵养、固碳效应都发生了很大的变化。所以我们又集中针对黄土高原生态系统过程和生态系统服务之间的相互关系进行研究，这方面的研究也有几个突破：

第一个方面，揭示了黄河泥沙近几十年减少的原因 。这段时间黄河泥沙减少主要是由于人类活动引起的。2000年以来，退耕还林还草工程的实施是泥沙减少的主要原因，占57%。坝库、梯田等工程措施是1970年代至1990年代黄土高原产沙减少的主要原因，占54%。

第二个方面，随着植被的恢复，黄土高原的固碳效应在增加，从碳源变成了碳汇 。植被越来越丰富，生产力越来越大。但是因为植被恢复以后蒸散量增加，黄土高原地表径流在减少。所以现在我们需要调整黄土高原植被恢复的结构和群落结构，使之适合于黄土高原自然地理的环境和特点。

第三个方面是发展了植被恢复和土地利用优化的模型 。

因为近十几年的研究，我们在 2020年又获得了一项国家自然科学二等奖 。

黄土高原社会-生态系统演变阶段

图片来源：中国科学院生态环境研究中心

问 ： 有一种观点认为“中国的西北已经在变暖变湿，原来的生态保护措施已经不适用了”，您怎么看待这个观点？

答 ： 我觉得这种观点不科学 。20世纪90年代，我们地理学的老前辈施雅风院士发现，随着气候的变化，温度的升高，新疆降水也在增加。但是无论是新疆还是西北干旱区降水的增多都非常有限，甚至还没有达到上世纪60年代的水平，仅仅是比90年代的前期有所增加。

以塔克拉玛干沙漠或者塔里木盆地为例，其平均降雨量一般在50到100毫米之间，即使增加10%，增加5-10毫米，也没有生态和生产的意义。另外，随着变暖变湿，降水尽管增加了10%，但是温度同时也升高了，致使蒸散发也增加了，所以也不具备生态意义。

问 ： 从您之前的一些建议来看，似乎种树并不是越多越好，我们应该怎么理解？

答 ：一般公众认为种树就是有好处，但是 生态建设实际上是要符合当地的自然环境条件和特点，不是越绿越好，不是树种得越多越好 。本来在干旱地区基本上没有树，如果非要去种树，要么是引水灌溉，但是可能当地没有足够的水资源；要么是勉强种上树，把地下水抽干了。在适合种树的地方可以种树，适合种草的地方要种草。因为草的根系比较浅，其用水量是有限的。

所以我们提出的黄土高原治理措施是退耕还林还草， 在适合还林的地方还林，在不能还林的地方还草 。现在生态修复的理念更进一步，我们要基于自然进行生态修复，通过自然修复、人工辅助修复等手段让生态系统自然演替。

问 ： 我们应该如何理解“绿水青山就是金山银山”，您能从专业的角度说一下吗？

答 ： 首先我们要了解“绿水青山”的概念，即自然的环境和条件，也就是生态系统 （比如森林、草地、湿地、灌丛、农田等都属于生态系统的类型）。从科学上解释， “绿水青山就是金山银山”就是说，生态系统能够给人类提供服务，是人类可持续生存和发展的基础 。

生态系统的提供服务可以分为三类： 第一类是供给服务 。比如淡水、燃料、木材、食品，这些都是我们从生态系统里面直接获得的产品。 最重要的一项服务叫做调节服务 ，即生态系统给人类提供的生态效应。试想如果地球没有生态系统，没有生物圈，那就像火星一样没有生命。生态系统可以调节气候、调节洪水、调控疾病、降低污染等。 还有一种就是文化服务 ，即从旅游、景观、美学、文化空间给人类提供服务。

生态系统服务的价值是巨大的。最早提出生态系统服务价值计算的是一位美国科学家，1997年，他在《Nature》上发表一篇文章评估了当年全球生态系统服务的价值是33万亿美元，是当年全球GDP的1.8倍。所以说，生态系统给我们提供的价值实际上比其他生产的价值要多得多，但是如果生态系统被破坏了，那人类长期生存的基础就没有了，所以我们说“绿水青山就是金山银山”。

问 ： 生态修复是怎么进行的？是把一个地方封闭起来就好了吗？

答 ： 针对生态系统的不同退化程度，我们采取不同的修复方式 。退化比较轻、能够自然修复的地方，可以采取封闭手段，减少干扰，让它自然恢复。退化比较严重的地方，需要人工辅助修复，比如初期通过人工补种一些草和树苗，等生态系统恢复到一定程度，再进行自然恢复。

问 ： 您也比较关注城市生态，请问我们的城市生态如何变得更好？

答 ：我这几年一直有一个观点，即 让生态融入城市而不是点缀城市 。城市确实是一个人工的生态系统，但是这个人工生态系统也需要有一些自然的生态系统类型，我们把它叫做城市的生态基础设施。

城市基础设施有马路、排水的地下管道， 生态基础设施是指城市的森林、绿地、湿地、河流或者小溪 ，所以让生态融入城市的目的就是要让城市生态基础设施发挥生态的调节功能，不仅是要好看而且要好用，要发挥生态基础设施的调节服务。古代的自然村庄都有湿地或者池塘，能够容纳降水。我们希望要通过生态基础设施建成海绵城市，用生态系统来调节城市的暴雨、调节城市的径流，降低城市的热岛效应。

研 究的目的是让生态融入城市而不是点缀城市，融入城市需要构建一个城市的生态基础设施的网络结构 。因为一个系统只有构建了一个网络才能够提供韧性，提供稳定性，提升承受压力的能力，所以让城市的绿地、河流形成网络，可以提升它的生态功能和生物多样性。

国土空间生态修复的演进阶段

图片来源：中国科学院院刊

问 ： 在您多年的研究生活中，有没有难忘的故事？

答 ： 我们的研究是为了了解自然规律，了解人类活动和自然相互作用机制的过程，研究过程很长。我最深刻的感受是，对于地学研究来说，能够坚持和坚守是很重要的 。

我们研究通常是在黄土高原的一个流域尺度或者是在一个大的坡面，而不是在实验室或室内进行模拟。每年学生都要去监测降雨、径流等。在野外监测时，有时会遇到一些意想不到的结果。

在本世纪初，黄土高原连续两年相对降雨都比较少，甚至不产生径流，那就没法获取研究数据。有一个学生连续监测了几年只有几个数据，论文投稿时评审专家认为数据太少。 我鼓励学生继续坚持，只有长期的坚持和坚守，工作才能够取得好的结果 。之后，这个学生又坚持了一年，而当年的降水比较丰沛。他在获取了大量的数据之后还将降水丰沛的年份和干旱的年份做了对比，产生了一些比较好的结果，文章补充完整很快就被国际杂志发表。

问 ： 在您的研究领域里，碳中和带来了哪些机遇和挑战？

答 ： 碳中和确实是一个很重要的机遇，因为我研究的是自然地理和景观生态学，特别关注“基于自然的气候解决方案 （Natural Climate Solutions, NCS）” 。

今年8月，《自然—气候变化》我们的论文（“中国基于自然气候解决方案的生物物理和经济限制”），评估了中国生态系统管理对固碳和减少温室气体排放的贡献。这项研究评估了2000年到2020年中国通过人工造林、湿地恢复、农田管理等16项基于自然的措施，结果显示，2000年至2020年间，中国生态系统管理实施的主要措施获得的额外气候减缓能力为每年0.6Pg（1Pg=10亿吨）二氧化碳当量，达到了同期工业CO ₂ 年排放量均值的8%。同时我们也估算了未来40年的碳汇潜力，即在碳达峰和碳中和阶段通过生态系统管理可产生的效应。这类研究可以应用地理学和生态学的知识为碳中和发挥作用。

除了机遇，挑战也是有的。我们在对黄土高原的研究中发现：不同自然地带的固碳效应计算还要考虑水资源的消耗。比如干旱区固碳效应较大，但是水资源能否支持该地区发挥长期固碳能力？这些问题需要进行观测、估算才能够得到科学的结论。

问 ： 从刚走入这个研究领域到现在，您觉得中国科学家有哪些重磅的成果？

答 ：从我进入这个领域40年以来，中国科学家取得了优异的成绩。在20世纪80年代，国外景观生态学的一些概念才被引入国内，我们还处于一些基本的原理和方法学习阶段。从20世纪90年代中后期，我国才开始通过监测、模拟发展出一些方法。 而现在，我国已经是全球景观生态学的大国了 。2011年，北京举办了第八届国际景观生态学的大会，这届大会是全球迄今为止景观生态学规模最大的一次会议，参加会议的人员有1,000人。

总的来说，目前 中国科学家对基于应用和实践方面的生态建设、生态恢复等工作取得了不错的成绩，包括我们在黄土高原、喀斯特地区生态恢复的工作，在应用景观生态学方面在世界上占有了一席之地 ，但是我们还需要进一步加深机理和模拟方法的研究，实现中国景观生态学的跨越式发展。

问 ： 您能给我们介绍一下我国科学家在喀斯特地区的生态恢复工作吗？

答 ：喀斯特地貌实际上是一种石漠化的过程。可以说黄土高原地区缺水，喀斯特地区就是缺土。南方降水比较充沛，但是地表土层比较薄，石头更多。降水通过裂隙渗到地下，形成地下河，在这个过程中土壤就被冲走了。这也是生态恢复的一个世界的难题。

中国科学院的科学家在广西、贵阳建立了野外台站，通过长期观测揭示了石漠化的机理，提出了喀斯特地区生态恢复的模式，比如说中国科学院亚热带农业生态所王克林的团队采用种植多年生牧草的方式，在国际上产生了很好的效应。