由于高强度开发建设、不合理资源利用和自然灾害的影响，区域生态系统受到不同程度损害，导致产品供给能力下降和生态系统服务降低。国土空间退化生态系统生态修复，是实现国土空间格局优化、生态系统健康稳定和生态系统服务提升的主要途径，也是推进生态文明建设的重大举措。然而，在实施区域生态修复过程中，仍面临一系列亟待解决的难题：如何选择合适的生态修复参照系？如何评价生态系统退化等级？在哪里修复才能获得较大的效益？如何选择合适的生态修复模式增强生态系统服务？生态修复工程实施后的生态效益如何评价？

针对上述问题，生态系统过程与服务研究组以生态系统服务科学为基础，综合采用定位观测、社会调查和模型模拟等手段，在生态系统退化等级判别—生态修复空间识别—生态修复模式选择—生态修复效益评价四个方面取得了系列进展：

（1）建立了森林生态修复参照系选择方法和森林生态系统质量等级评价方法，支撑了森林生态系统退化等级判别。开展区域生态修复的前提是明确参照系和生态系统质量状况，然而由于区域立地条件空间异质性大，难以采用统一的参照系进行比较，进而导致生态系统质量状况难以判别。针对这一问题，采用分类强度模型、相对生物量密度和森林生态系统稳定性指数，构建了由区域森林立地条件分类选择方法、森林参照系确定方法以及森林生态系统质量评价方法组成的生态系统退化等级判别方法。这一新方法在长江流域森林立地条件分区和森林生态系统质量评价应用结果表明：长江流域森林立地条件适宜划分为37个区，森林生态系统质量为低和劣等级的面积占森林总面积34.46%。该方法为区域森林生态系统质量等级或森林生态系统退化等级识别提供了有效手段，也可为森林生态系统恢复区域与途径选择提供了科学依据。相关研究成果发表在Ecological Indicators (2021)。

图1 森林生态系统质量等级评价与修复空间识别技术路线

（2）建立了统筹社会与生态因素的生态修复空间识别方法，为提高生态修复的效率提供了有效途径。生态系统恢复是提高生态系统服务的重要手段。基于有限的投资，期望获得最大的生态恢复效益，迫切要求明确在哪里实施生态系统修复才能提高更多的生态系统服务。针对这一问题，建立了整合多项生态系统服务评估、贫困和优化算法的生态恢复空间识别方法，并将这一方法应用于海南岛的生态恢复实践。发现生态恢复对人工林收益、土壤保持、水质净化、洪水调蓄的影响存在明显的空间差异性；在最大化单项生态系统服务过程中，它们之间存在明显的权衡关系；与常规边缘扩张式生态系统恢复模式相比，优化的生态恢复格局能显著提高生态系统服务；当考虑减贫重要性时，生态系统恢复优先区和生态系统服务权衡关系发生了显著变化。这一整合生态系统服务和减贫的生态修复空间优化方法，为提高生态修复效率奠定了科学基础；研究结果也强调生态修复时序安排中协调冲突、提高公平需要有效整合社会维度。该研究成果发表在Environmental Research Letters (2020, 15: 084039)。

图2 统筹生态与社会因素实现效益最大化的生态恢复格局

（3）揭示了植物功能性状多样性对生态系统调节服务的影响，为生态修复模式选择提供了科学依据。生物多样性丧失是土地利用变化导致生态系统服务退化的重要原因，然而关键生物多样性组分对生态系统服务的相对作用尚不明确，影响生态修复模式选择。针对该问题构建土地利用变化—生物多样性—生态系统属性—土壤侵蚀研究框架，在海南中部山区选取5种典型土地利用类型，开展定位观测研究和农户调查，研究发现：对于改善生态系统土壤保持和水源涵养服务而言，土地利用变化中控制结构多样性（树高多样性）比物种组成多样性更有效。基于这一原理，在单一种植橡胶人工林中，引入具有经济价值的植物增加植物高度多样性，统筹考虑自然和社会经济目标，发挥土地生态系统多功能属性，发现：这一模式不仅能提高土壤保持、洪水调蓄、总氮保持、总磷保持等调节服务20%以上，而且能提高农户收入约一倍。该研究不仅对于提高植物高度多样性来增强生态系统调节服务带来重要启示，还为广大人工林地区协调生态系统产品供给与调节服务关系提供了一种新的策略，为实现多赢目标的生态修复模式选择提供了科学依据。相关研究成果发表在Land Degradation & Development（2020）、Forest Ecology and Management（2021）和PNAS（2019）。