土地荒漠化已成为当今世界最严重的环境问题，威胁着全球约1/4的陆地、110多个国家、10亿多人口，每年造成经济损失超过42万亿美元^［1-2］。中国荒漠化土地面积261.16万km²，每年造成的直接经济损失约642亿元、间接经济损失约2 889亿元，威胁着4亿人口的生存和生活^［3］。

科尔沁沙地地处中国东北西部，总土地面积约5.27万km²，属西辽河平原向内蒙古高原的过渡区域，半干旱大陆性季风气候，土壤以风沙土为主，原生植被多被沙生植被替代^［4-5］。沙丘、河流、湖泊、湿地、农田、草原和森林等自然景观和城镇、村落、路渠、工矿等人文景观交错分布。由于位于中国北方农牧交错带东段，形成了半农半牧的经济结构。科尔沁沙地是典型荒漠化地区，20世纪50—90年代，荒漠化土地面积以约190 km²·a^-1的速度扩张，进入21世纪以156 km²·a^-1的速度减少^［6］。

科尔沁沙地是中国最早开展流沙治理试验的地区，主要科技工作涉及了土地荒漠化机理、过程和影响各个方面（图1）。20世纪50—70年代，研究人员主要针对流沙治理技术开展了大量试验研究；20世纪80—90年代，研究人员主要针对生物群落改造、生境改造和沙化土地高效利用进行了荒漠化综合防控机制及模式研究^［5，7］；进入21世纪，人与环境和谐相处成为生态环境建设的主流思想，建筑于自然-社会-经济权衡的可持续发展理论和技术研究成为焦点（图2）。

现在，国家要求把生态文明建设融入经济建设、政治建设、文化建设、社会建设各方面和全过程，必须坚持人与自然和谐共生、绿水青山就是金山银山、山水林田湖草沙是生命共同体。当代生态环境治理表现出如下特征：生态保护和修复对象从自然要素转向社会-生态要素，尺度从局地生态系统健康改善转向多尺度生态安全格局塑造，目标从生态系统结构与功能优化转向人类生态福祉提升^［8］。“山水林田湖草沙生命共同体”理念强调生态系统不同组分间彼此相依，自然生态系统不同组分间相互影响，人为生态系统与自然生态系统密切关联，并共同支撑着人类的生存和发展。事实上，山水林田湖草沙一体化保护和修复项目已经在科尔沁沙地实施，但是由于自然和社会经济过程的复杂性、人们认识的局限性，就实施什么、怎样实施才能满足此要求，人们尚缺乏充分认识或尚未达到共识。有鉴于此，本文尝试对“山水林田湖草沙生命共同体”理念下的科尔沁沙地生态保护与修复进行论述，藉以提高科尔沁沙地生态环境建设质量，为类似地区的生态环境建设研究提供借鉴。

科尔沁沙地的生态治理工作虽历时很长，但从“山水林田湖草沙生命共同体”理念看，尚存在诸多挑战。由于人们对“水-沙相依”关系认识不清、对生态保护与修复关系辨析不明，对沙地生态系统服务功能认识不充分，以往的生态环境整治工程过分强调单个要素或单个方面，缺乏对山水林田湖草沙的统筹考虑，不能兼顾生态效益、生产效益和生活效益，“伪生态、真破坏”、“边治理、边破坏”现象突出，结果是解决了老问题，又引发了新问题。

生态环境治理的成效与社会经济密切相关。生态防护实践的长期经验表明，不考虑经济和社会效益的生态防护即使初期具有较好的效益，该效益也难于长久维持。发生在广大农牧交错区的“边破坏、边治理”就是生态环境治理与社会经济发展不协调的后果。生态环境治理与社会经济的不协调大致有两个方面的表现：其一为在设计和实施生态工程时缺乏对经济效益的充分关注，其二为所设计的生态工程不能兑现所预期的经济效果。土地荒漠化与贫困孪生，在半干旱风沙区开展土地荒漠化化治理，必须解决贫困问题。缺乏对农牧民生计的统筹，则掠夺式经营活动就不能得到根本遏制，就永远走不出“边破坏、边治理”的怪圈。但在科尔沁沙地，以往的生态治理工程对生态效益强调较多，对生产发展和生活改善关注不充分，在治沙和草地建设工程对支撑畜牧业可持续发展、提升农牧民生活水平关注不够。例如，相关部门就禁休牧制度对农牧民生活质量的影响考虑不周，在生态补奖不能满足棚圈等基础设施建设、舍饲圈养成本高涨的情况下，农牧民为了不减少经济收入、不降低生活水平，便铤而走险进行偷牧，且屡禁不止，工程实施效果大打折扣^［9］。

山水林田湖草沙各要素之间的比例构成、配置方式直接决定着生命共同体系统的功能大小和优劣。依据山水林田湖草沙是生命共同体理念开展生态环境治理，应系统分析不同生态斑块的结构和功能，通过景观规划和设计手段实现生态斑块优化配置，保护景观的整体性、系统性和多样性，并达到视觉享受和实现美学功能。山水林田湖草沙生命共同体建设应考虑要素多元性、关系复杂性、结构异质性、功能多样性和系统完整性的特征。开展山水林田湖草沙示范区建设，要明确山、水、林、田、湖、草、沙等生态要素的变化规律，分析各生态要素的变化对人类生活和生产活动的影响，并将自然要素与人为要素高度关联^［10］。在沙区，关键生态过程有两个：一个是风沙过程，另一个是生态水文过程。这两个关键过程与山、水、林、田、湖、草、沙各要素的关系，决定着植被过程、土壤过程、沙尘过程等重要自然过程，并通过供给、调节、文化及支持功能与人们的生产和生活关联。虽然将山水林田湖草沙作为生命共同体进行生态环境整治这一理念得到了广泛认可，但是在对山水林田湖草沙各组分间的作用关系认知上，在科尔沁沙地，目前尚存在诸多挑战：①不清楚山地、草甸在沙区的分布特征如何与植被自然恢复关联，沙区植被自然恢复主要由种源、种子传播过程、沙地生境决定，其中山地是典型草原植物的种源地、草甸是湿生、中生植物的种源地；②不清楚流沙治理面积及规模与区域及亚区域尺度水资源承载力的关系；③不清楚流沙治理面积及规模、方式与农林牧各业及工程设施的风沙灾害控制的关系；④不清楚防护体系建立规模及样式与景观及区域尺度沙尘控制的关系；⑤不清楚风沙治理点位及规模与沙区河、湖水资源补充间的关系，降水量、频度和强度特征决定了水资源分布格局，沙丘的几何属性、植被属性、土壤属性和水文属性通过影响地表径流、壤中流、地下径流和地下水位影响降水再分配过程，沙丘调蓄水分补给河湖，但对量化关系鲜见报道^［11-13］。

固沙植被的主要水分来源是土壤水、降水和地下水。流沙阶段沙层中的土壤水是先期固沙植被的重要水源。但随着流沙固定，植物根栖层土壤水分渐趋枯竭、地下水位日趋埋深，固沙植被只能靠降水维系。科尔沁沙地位于半干旱区，章古台地区的年降水量约469 mm，奈曼地区的年降水量约340 mm，乌兰敖都地区的年降水量约310 mm^［14-16］。如果折算成生长季降水，在除去植冠截留降水后，固沙植被可用水分非常有限。相关研究显示，在科尔沁沙地，樟子松造林适宜密度为4 m×4 m或5 m×5 m，灌木适宜密度为2 m×2 m、2 m×3 m或3 m×4 m，大致能维持水分平衡^［17-19］。但是，目前在科尔沁沙地，沙丘造林乔木株行距多为1 m×2 m、1.5 m×2 m或2 m×2 m，灌木株行距多为1 m×1 m或1 m×2 m，这远远超出了水资源承载力水平^［20］。

把生产、生活和生态有机结合起来，是保护生态、振兴农村经济的目标所在^［21］。在生态文明建设理念之下谈“绿水青山就是金山银山”，一方面强调现有自然资源正在以某种方式产生价值（有的表现直接，有的表现间接，且表现方式多样），比如，草地生态系统除了具有草地畜牧业功能之外，还具有其他功能诸如固定二氧化碳、保持水土、滞留沙尘、承担（维持）自然界养分循环等，在草地植被破坏后，重新恢复或采用替代方式实现上述功能要付出代价，要“花钱”；另一方面，自然生态系统的功能可以拓展，这种拓展的功能具有创造经济价值的功用，比如，将自然景观开辟为旅游景点，就可通过收取门票获得收入。但是，科尔沁沙地目前从整体上看经营方式比较传统，以农牧业为主体的经济发展模式更倾向于高强度利用土地，而不是依托资源优势创造更多财富^［22-24］。

按“山水林田湖草沙生命共同体”理念开展科尔沁沙地生态治理，就是依据半干旱沙区水-土资源承载力和人-地关系，系统分析由沙丘、湖泊、森林、农田、草地等自然景观与村镇、路渠、厂矿等人为景观构成的自然-社会-经济耦合系统的结构和功能，剖析各要素的数量、质量与生态、生产和生活需求间的关系，按照生态系统安全、整体、多样的原则，针对保护、修复、重建等功能和目标要求，优化山、水、林、田、湖、草、沙等生态要素的配置，统筹沙地的供给、调节、文化、支持等服务功能，构建具有山水林田湖草沙生命共同体特征的沙区生态建设理论体系和技术模式，提出半干旱农牧交错区提质、加速、增效的绿色发展及生态富民路径，推进科尔沁沙地全域治理和美丽中国建设。依据山水林田湖草沙是生命共同体理念开展生态环境治理，目前的关键在于：①指出如何根据国土空间生态修复需求探究人地耦合系统关系；②明确如何有效应用人地耦合系统原理开展生态修复实践^［8］。依据山水林田湖草沙生命共同体理念开展科尔沁沙地生态治理要从不同组分之间的作用过程和机制探析以及人地耦合系统关系梳理入手，进行治理技术研发和模式集成、生态产业路径开掘、乡村振兴与环境治理融合路径探讨以及适应性体制机制建设（图3）。

“山水林田湖草沙生命共同体”强调生态系统不同组分间彼此相依。自然生态系统不同组分间相互影响，人为生态系统与自然生态系统密切关联，共同支撑着人类的生存和发展。山水林田湖草沙生命共同体的理念强调全面和系统，要求在利用自然资源时不仅要考虑局部影响，而且要考虑全局影响；在制定生态修复方案时要统筹考虑，不能顾此失彼。

概而言之，依据山水林田湖草沙生命共同体理念开展生态环境治理需理清两个关系，其一为山、水、林、田、湖、草、沙的相依关系，其二为这些自然组分与城、村、路、矿等社会要素的耦合关系，并依此进行生产、生活、生态规划与设计。从宏观上说，依据山水林田湖草沙生命共同体理念开展生态环境治理需开展：①识别生态系统退化驱动机制，明确生态修复标准体系；②认识生态修复时的生产、生活、生态功能的权衡或协同；③模拟人地系统耦合关系并籍以预测生态修复对可持续发展的支撑^［8］。

生态破坏及修复机理反映不同要素在生态系统损毁与修复过程中的作用关系，生态破坏及修复过程反映生态系统变化的速率、规模、轨迹等^［24］。生态保护与修复方案的制定依托对生态变化的机理与过程的认识，恢复、改建、重建方案的确定是对生态系统退化和修复机理与过程的响应，是针对所存在的生态问题、所预期的目标及所拟实现的功能的回应（图4）。在科尔沁沙地，干旱和风沙是突出自然要素，半农半牧是明显的社会经济特点，山水林田湖草沙作用关系复杂，需致力解决下述问题：①山水林田湖草沙彼此如何相互作用，轨迹如何、阈值在哪，如何依赖尺度？②山水林田湖草沙如何相互作用影响植被过程、生态水文过程和土壤过程？③山水林田湖草沙的相互作用关系如何反映在当地的农牧业发展上？④山水林田湖草沙的相互作用关系如何反映在文化、调节、支持等其他生态系统服务功能上？

水-沙关系是科尔沁沙地目前最需明确的问题（图5）。进行沙区“山水林田湖草沙生命共同体”建设示范，必须将水-沙关系置于突出位置，否则，就难于理顺沙田林湖草的相依关系，实现以沙养水、以水养田养草养林、以林以草防风固沙的生态建设目标。截至目前，对沙地有限的水资源能支撑何种类型及何种规模的固沙植被、沙丘如何调节景观及区域尺度的生态水文过程尚缺乏明晰认识。林业在科尔沁沙地的地位和作用也需要进一步甄别。需鉴别和梳理林-沙关系、林-草关系、林-水关系、林-湖关系、林-田关系、林-林关系，辨识是否不宜在沙丘上造林、大规模造林是否减损了植物多样性、大规模造林是否使土壤水分严重恶化、高强度造林或造林地选择不适是否使湖泊萎缩消失、现有农田、公路、铁路防护林是否防风作用不佳等问题，并回答作用机制、刻画作用规律。

生态保护与修复工作既涉及自然环境又涉及人为环境，并将科学、技术、经济发展和社会进步关联在一起。生态治理方案有保护、恢复、改建、重建4种。按系统容量和有序度可以把生态系统分为健康、警戒、不健康、系统崩溃4种状态^［25］。在生态系统处于健康及警戒状态时，以保护为宜；当生态系统处于不健康状态时，以保护和恢复为宜（恢复更强调生态系统的结构、过程以及生物多样性的复原，在自然生态系统应用较多）；当生态系统处于崩溃状态时，自然恢复不能实现，只有通过改建和重建才能逆转环境的受破坏状态，改建与重建经济代价大，但功能可以延展，可将能够为人类提供什么样的服务予以充分考虑^［26］。

目前，半干旱沙区生态保护和恢复技术比较成熟，改建和重建技术尚待深入挖掘。科尔沁沙地生态环境改建和重建项目或由问题驱动、或由目标驱动、或由功能驱动。在制定生态修复方案时，首先应明确系统存在哪些问题，包括生态系统破坏类型与程度及其对生态、生产和生活造成的危害等；其次应确定达到的目标，既包含生态目标，又包括经济和社会目标；最后考虑要实现的功能，涵盖生产、生活、生态诸方面诸如供给功能、水源涵养功能、水土保持功能、游憩娱乐功能、公众感受功能、文化功能、美学功能等。生态改建和重建技术研发应主要在3个方面展开：第一是关键瓶颈技术的研发，第二是多、快、省的修复技术研发，第三是具有多种功能的修复技术研发。依托技术集成的生态治理模式构建应放到重要位置，技术模式应该有时代性强、针对性强、影响力大等特点。景观设计原理是将山水林田湖草沙生命共同体理念化为实际生态建设工程的科学依托。在科尔沁沙地，需综合运用生态学、工程学的原理和思路，将各生态要素作为一个整体统筹规划，优化各要素的布局与配置，探索山水林田湖草沙系统的保护和治理技术、模式，促进自然生态系统与社会经济系统协调发展。

落后的经济和低下的收入水平决定了农牧交错带生态恢复与重建目标必须与促进当地经济发展、提高人民生活水平目标相一致。生态产业是能够支持生态恢复和重建的产业形式，既可以保护和恢复生态环境，又可以通过产业发展带动地方经济，增加人民收入^［27-28］。“生态产业化、产业生态化”是沙区经济的重要发展方向。沙产业是农业型的知识密集产业，强调“绿化—转化—产业化”^［29］。沙区生态产业包括沙区生态农业、沙区生态工业、沙区生态服务业、沙区生态修复产业等类型，以生态优先为导向，以生态技术创新为先导^［30］。生态技术升级是突破这一产业发展瓶颈的关键，生态技术推广模式和商业模式是推动这一产业发展并保持市场竞争力的路径，政策与机制是支撑这一产业转型升级的保障。沙区生态产业技术推广主体包括政府、居民、企业。技术推广模式为种+养+加+游结合的模式，表现为资源开采深加工型和沙地动植物资源加工制造型等主要商业模式，或资源型产品生态化和产业技术生态化两种商业模式。在农牧交错区，针对大中型公司、种养殖企业、专业合作社和农牧户等组织单元，依据区域资源特色，已经发展了诸多生态产业模式，比如农-草-畜循环利用、粮-草-经协同发展、稻-苇-渔深度融合、沙丘-草原生态旅游、纯天然产品产业化等特色产业模式。

科尔沁沙地的生态产业应具有地域特色（以沙地和草原为基调）、民族特色（蒙古族游牧文化）、历史特色（历史上的少数民族聚居区）、景观特色（山水林田湖草沙各类景观齐备）。但是，就科尔沁沙地，在制定产业化路径、确定可发展的产业化类型上目前尚面临诸多挑战，具有广泛影响、能体现良好生态产业化和产业生态化特征且效益突出的案例尚不多见。构建沙区生态产业理论体系，研发沙区生态产业技术并培育新业态，建立沙区生态产业技术推广及商业模式，构建荒漠化治理技术产业化和促进生态产业发展的政策机制体系，建立生态产业园区试点模式，对政策、技术和理论进行反馈验证将是未来一段时间的艰巨任务^［30］。

乡村振兴战略提倡人与自然和谐发展、绿色发展。在沙区，环境治理与生活、生产一直密切相关。但在科尔沁沙地，环境治理与乡村发展结合却不充分，具体表现为：其一，草地开垦普遍，起沙问题突出；其二，大范围农田防护林缺失，起尘问题突出；其三，工程设施绿化美化不普遍；其四，宅、村、镇等住宅区的绿化美化重视不够。需整合环境治理及乡村振兴的思路和目标，依托工程设施和居民区，探讨生态防护、绿化美化、生态产业发展相融合的环境治理、社会发展和致富之路，实现生态环境治理和社会经济发展的提质、加速和增效目标（图6）。

生态建设的效益依托于强有力的体制、机制支撑。如与山、水、林、田、湖、草、沙相关的部门各自为政，一体化治理就成为空谈。在半干旱区的科尔沁沙地，林、草、水、沙构成了自然要素的主体，山、湖、田则作为次要组分镶嵌其间。既发挥林业的生态、生产、生活功能，又维持林业规模和类型在资源承载力范围，这是长期以来困扰沙地生态环境建设的问题，这需要探讨切实有效的政策和管理机制予以解决。草地是草地畜牧业的载体，还是半干旱草原区生态环境质量维持的最重要力量，之前，草地畜牧业发展与草地生态保护极不协调，促成草地的大面积急剧退化。退牧还草工程实施之后，通过采取禁牧、休牧和草畜平衡等措施，草地保护水平有所提高，但现实效果与预期目标间尚有很大差距，还由于存在诸如草原执法力度小、草地流转监管不严、退牧还草方式不合理、草地补奖标准和方式欠当等诸多问题难于尽如人意，尚需研讨相应的政策和管理手段对这些问题加以解决。半干旱沙区缺水，但水分又联系着沙区生态、生产和生活的各个方面，既能开展正常的生产和生活，又使水分供应维持可持续状态不仅仅是技术问题，也是政策和管理问题，需要统筹和协调。从景观和区域尺度上看，流沙也具有明显的两面性，一方面造成风沙灾害，是“罪魁”，另一方面能蓄调水分，是“功臣”。如何选择治沙点位、采用何种规模治沙同样也不仅仅是技术问题，也是政策和管理问题。其实，沙区湖体的多少和大小也与水、沙关系密切相关，在半干旱沙区如欲保护沙区湖体，则必须保证一定规模的流沙，也需要相应的政策和管理保障。总之、生态环境保护和治理的成效在很大程度上取决于政策和管理，而非仅仅取决于技术。进行深入广泛的调研，提出保证生态环境保护和治理效益的政策和管理措施，为农牧民、企业、地方政府和国家献计献策，也是目前科尔沁沙地统筹山水林田湖草沙综合治理、实现生态文明建设目标面临的重要任务。