在国家自然科学基金项目（批准号：41925005、41871218）等的资助下，中国科学院生态环境研究中心李若男副研究员、郑华研究员与美国斯坦福大学Gretchen C. Daily教授等学者在重大生态工程多尺度效应研究中取得重要进展，发展了生态系统服务权衡对重大生态工程生态效益影响的研究方法，揭示了三北防护林和京津风沙源治理工程等生态工程在局地、流域和区域的多尺度效应。研究成果以“生态系统服务权衡通过时间和空间抑制生态恢复工程效益（Time and space catch up with restoration programs that ignore ecosystem service tradeoffs）”为题于2021年3月31日发表于《科学进展》（Science Advances）。论文链接：https://advances.sciencemag.org/content/7/14/eabf8650。
实施重大生态工程是提高生态系统服务的重要手段，但所关注的生态系统服务（如土壤保持）的提升，往往以牺牲其他生态系统服务（如粮食生产）为代价，且这种生态系统服务的权衡关系在不同空间尺度、不同类型的服务上均有表现，并随着时间发生动态变化，从而给重大生态工程的生态效益实现带来了巨大不确定性。尽管已有研究表明生态系统服务权衡关系的广泛存在，但如何揭示和量化这些权衡关系，及其所带来的多尺度效应及其时间动态变化规律，仍是评估重大生态工程生态效益与可持续性、科学开展生态恢复亟需解决的难点。
鉴于此，该研究提出了整合生态系统服务权衡、空间尺度及时间动态的分析方法，并以我国海河流域内三北防护林及京津风沙源治理工程为例，综合运用长期水文观测、遥感反演、生态系统服务评估模型及多元统计等研究手段，揭示其生态效益的多尺度效应。研究发现：该生态工程实施过程中，海河流域山区61.45%面积的防风固沙服务得到提高，但水资源供给服务在工程实施18年后发生显著降低。这种权衡关系随着生态恢复时间的延长产生了多个空间尺度的效应差异：局地尺度上的土壤水含量降低和植被退化；流域尺度上的下游可利用水资源减少；区域尺度上的山前平原地下水位下降。气候变化在这些复杂的权衡关系及其多尺度效应中起到了重要的驱动作用（图1）。
该研究成果为深化认识生态系统服务复杂的权衡关系、全面认识和评估重大生态工程的多尺度生态效益、增强工程可持续性提供了新的科学证据和思路。
图1 海河流域山区防风固沙与水资源供给服务权衡特征、驱动因素及尺度效应