生态系统服务研究进展
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国内研究进展及问题
我国关于生态系统服务的理论研究起步较晚, 主要是介绍国外研究成果、 对国内的不同生态系统 等案例进行生态系统服务价值测算 , 及探讨生态系 统服 务 价 值 评 估 方 法 等。如 欧 阳 志 云[ 38 40] 、 辛 琨 、 谢高地 等多位学者详细介绍了生态系统 服务的定义、 内涵和价值评估方法 , 并系统地分析生 态系统服务的研究进展与发展趋势 , 探讨了生态系
收稿日期 : 2009 01 13
[ 4] [ 3]
文旨在综合国内外生态系统服务的研究概况, 期望 对我国有借鉴意义。
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1. 1
国外进展
生态系统服务的分类和方法 目前公认 将生态系统服 务分为: 提 供产品 ( 食 物、 纤维、 淡水、 燃料等 ) 、 调节功能 ( 气候调节、 洪水 调节、 疾病调节、 水质净化等 ) 、 文化功能( 美学、 教育 及娱乐等 ) 及生态支持( 营养循环、 土壤形成及初级 生产等) 4 大类[ 2] 。然而, 也有其他提法。为了避免 混淆生态结果和生态过程, 减少冗余, 也有将生态系 统服务分为资源( 食物、 氧气、 水、 能源等 ) 、 保护 ( 防 止捕食、 防止疾病及寄生 ) 、 物理化学环境 ( 温度、 湿 度、 光、 化学等 ) 及社会文化功能( 精神享受、 消遣、 娱
[ 20] [ 19] [ 7 9]
生态系统服务模 型的一个主要目的是管 理生态系 统, 由于生态系统组分间相互作用非常复杂 , 限制了 这类 模型 的发 展。 Cow ling 建立 的 Operat ional 模型已经取得一定的进展, 该模型分为 3 个阶段 : 评 价、 计划编制和管理, 输出结果主要用于确定执行时 的优势和限制条件 , 包括社会、 生物物理和价值化评 价几个方面。但是 , 生态系统管理方面的模型研究 还处于起步阶段, 指标需进一步的量化 , 以达到便于 应用的目的。 1. 4 生态系统服务案例研究 自生态系统服务及其价值评估提出以来, 各国学 者对多种尺度( 大洲、 国家、 省、 市、 县) , 多种生态系统 ( 森林、 海洋、 湿地、 农田、 森林 农田复合、 草地 农田复 [ 23 27] 合) 进行了广泛深入研究 。但是, 其结果之间可 比性较差, 相关的评估差异可达千倍。 1. 5 生态系统服务应用 生态系统服务的基础研究已取得颇多成果, 应
[ 22]
用研究正逐步被关注 , 主要集中在 3 个方面。 1) 生 态系统服务地图化即利用其地图评估生态系统服务 之间关系和空间的重叠 , 确定生物多样性保护的优 先性等 ; 2) 设计经济、 政策和管理系统即根据生 态系统服务特点和发展趋势进行农田景观设计、 生 境管理、 堤礁管理、 诊断社会生态系统 , 并将生态系 统价值 作 为实 施 生态 系 统服 务 付费 政 策 的参 考 等[ 30 34] ; 3) 评价生态工程及政策即通过比较分析各 国生态环境保护政策、 措施 , 认为西非的野生动植物 [ 35] 工程较为失败 , 中国的天然林保护工程和退耕还 林还草工程有利于增加植被覆盖、 加强碳的固定和 控制土壤侵蚀 , 并且这 2 项工程对将来的生态系统 服务影响更加巨大 [ 36] 。 尽管有学者认为生态服务对环境保护和资源管 理的作用很小 [ 37] , 但是生态系统服务作为生态系统 的基础研究, 生态系统其他方面和维持生态系统良 性发展都有重要的意义。
基金项目 : 国家 十一五 科技支撑计划 ( 2008BADA7B05, 2006BAD17B09) ; 2008 年分益性行业 ( 农业 ) 科研专项 ( 200803028) 第一作者 : 何浩 , 博士研究生 , E mail: hhcau@ 163. co m 通讯作者 : 陈阜 , 教授 , 主要从事宏观农业研究 , E mail: chenfu@ cau. edu. cn
Ecosystem services: a review
HE Hao, CHEN Fu* , ZHANG Hai lin
( Key Laborat ory of Crop Cult ivat ion and Farming S ys tem , Minis try of Agricult ure/ Colle ge of Agronomy and Biotechnology, China Agricultural Univers ity , Beijing 100193, China)
Abstract
Ec osystem se rv ices are the fo cus of ec olog y. This pa per is concerne d on the a naly sis o f current c lassification
and me tho ds of inte rna tional eco system servic es, the re lation of eco system se rv ices to biodiv ersity, modLeabharlann Baidu ls, applie d re sea rch and ca se. Domes tic Na tio nal eco system services re sea rc h are now foc used o n the introduc tio n of fo re ign re sea rch and the e stima tio n o f the value of e cosy ste m se rv ices in diffe rent eco systems. The pro ble ms of eco system servic es rese arch in China w ere discussed, and the further rese arch directions in the se fields we re als o pro spe cted. Key words e cosy stem; ec osystem se rv ices; ass essment of value
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中 国 农 业 大 学 学 报
2009 年 第 14 卷
乐等) [ 5 6] 。也应该注重生态系统的复杂性、 非线性、 反馈作用和人类管理决策等 。 生态系统服 务价值的研究方 法一直是热点 问 题, 然而由于生态过程和经济过程及两者之间联系 的复杂和不确定性使得价值评估的难度较大。随着 生态经济学、 环境经济学和资源经济学的发展 , 生态 系统服务功能的经济价值货币化评估方法得到不断 的完善和发展。主要的经济价值估算方法有费用支 出法、 市场价值法、 机会成本法、 旅行费用法、 享乐价 格法、 意愿支付法、 影子工程法、 替代花费法等。近 年来 , 心理、 文化、 尺度、 空间和时间的异质性等对生 态系统服务的影响逐渐被关注 , 在对生态系统服务 价值化时 , 采用尾随价格法、 区域旅行消费法和个人 [ 10 13] 旅行消费法等 。然而由于方法较多, 考虑因素 复杂 , 加之地区、 人文差异影响 , 评估结果之间的可 参考性较差。 1. 2 生态系统服务与生物多样性关系 对生物多样性与生态系统服务之间关系的研究 非常多[ 14 18] , 主要有 2 种观点。一种认为两者是正 相关关系。例如 , 对美国农业及森林生态系统的生 物多样性保护及生物多样性对经济和环境的作用分 析表明[ 14] , 仅固氮菌每年就为美国农业提供价值约 70 亿美元的氮素 ; 在巴塔哥尼亚大草原的自然生态 系统研究也表明 [ 16] , 地上部分的生物量随着物种多 样性的增加而增加, 并且植物物种多样性对自然生 态系统生产力的影响比人工生态系统的影响大。另 一种观点认为生物多样性与生态系统服务并不总是 呈正相关关系。在美国北部的研究表明, 只有高温 水平 ( 平均 13 ! ) 生物多样性( BD) 与净初级生产力 ( NPP ) 才呈正相关关系, 低温 ( 平均 - 2. 1 ! ) 水平 BD 与 NPP 呈负 相 关关 系, 中 等 温度 水 平 ( 平 均 5. 3 ! ) BD 与 NP P 没有相关关系。 1. 3 生态系统服务模型模拟 生态系统服务的模型模拟研究包括生态系统组 分变化、 系统组分间相互作用及生态系统管理几个 方面。模拟 生态 系统 过程 的模 型 较多 , 如 GEM 、 LH EM 、 P at GEM 等。GEM 模型 用一个固定的 结构来模拟多样的生态系统类型 ; 在 GEM 模型基 础上开发的 Pat GEM 模型 是用单位模型模拟系 统的相互作用, 在时间和空间尺度模拟基础生态过 程, 并将其作为一个预测的政策工具用于评估土地 利用方式改变对环 境的影响; L H EM 模型[ 21] 用 来 模拟水循环、 营 养物循环、 植被生长、 分解等过程。
生态系统服务是指人的生存资料包括食物、 清 洁饮用水、 清洁空气、 安全的居住条件、 生产资料以 [ 1 2] 及精神生活( 文化、 美学、 娱乐等) 等 。在全球环 境问题面前, 人们逐渐认识到生态环境保护的重要 性, 领导者们更加认识到生态系统作为自然资产所 提供的生命支持价值非常之巨大 。以我国为例 , 为改善由于长期天然林资源过度消耗而引起的生态 环境恶化 , 国家做出了实施天然林资源保护工程的 重大决策 , 2008 年新增中央投资 10 亿元人民币 。 生态系统服务是生态规划、 生态环境付费标准 制定的基础, 对合理分 配资源、 恢 复和保护生态 环 境、 实现区域可持续发展都有重要作用。将生态系 统服务以货币价值形式表示更有助于直观理解生态 系统为人类提供的功能并提高人们的环境意识。本
中国农业大学学报 2009, 14( 6) : 41 45 Journal o f China A g ricultur al U niv ersity
生态系统服务研究进展
何浩 陈 阜* 张海林
( 中国农业大学 农学与生 物技术学院 / 农业部作物栽培与耕作学重点实验室 , 北京 100193) 摘 要 在回顾国内外生态系统服务价值评估研究进展 的基础 上 , 重 点对国 外生态 系统服务 分类及 方法 、 生态系
统服 务与生物多样性关系 、 模型模拟 、 应用研究和案例 5 方面的 当前特 征进行 了分析 。 我 国目前 对生态 系统服务 的研 究集中在介绍国外研究进展 , 和对国内生态系统等 案例进 行服务 价值测 算 ; 国 内应加 强分类 及其价 值评估方 法、 多尺度多类型模型几个方向研究 , 尤其在服务管理及应用方面 。 关键词 生态系统服务 ; 价值评估 ; 生物多样性 Q 146; Q 148 文章编号 1007 4333( 2009) 06 0041 05 文献标志码 A 中图分类号
[ 41] [ 42 44]
第6期
何浩等 : 生态系统服务 研究进展
43
统服务及其与可持续发展研究的关系。估算不同生 态系统( 陆地、 森林、 湿地、 草地、 农田等生态系统) 在 不同尺度 ( 国家、 区域、 城市等 ) 生态系统服务经济价 [ 45 55] 值等 。在引用国外研究方法的基础上, 国内学 者利用数学方法对生态系统服务的物质量评价和价 值量评价方法进行了比较, 认为不同目的和不同空 间尺度虽使上述两类评价方法的区别较大, 却是互 相促进和互为补充的 。除了价值估算和方 法探 讨, 国内对生态系统服务的研究还表现在模型的应 用上。例如: 运用多尺度多样性模型、 香侬模型和辛 普森模型对不同空间分辨率和尺度上对生态多样性 及其与生态系统服务功能关系的对比分析 ; 利用 CIT Y g reen 模型, 对杭州市人工绿地、 人工林地及 天然林地的生态服务价值进行估算 [ 58] 等。 我国的生态系统服务理论研究尚待发展 , 现主 要集中在不同生态系统服务价值评估, 而分类、 生态 系统组分及其他功能关系、 规划管理应用等研究相 对较少。在现有的将生态系统服务价值应用于土地 利用规划的生态效益定量研究之外 [ 59] , 今后还应将 生态系统服务同土地利用规划之间建立联系 , 提出 更加合理的规划方式, 例如国外已经根据生态系统 服务特点和发展趋势进行农田景观设计、 生境管理、 堤礁管理。
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国内研究进展及问题
我国关于生态系统服务的理论研究起步较晚, 主要是介绍国外研究成果、 对国内的不同生态系统 等案例进行生态系统服务价值测算 , 及探讨生态系 统服 务 价 值 评 估 方 法 等。如 欧 阳 志 云[ 38 40] 、 辛 琨 、 谢高地 等多位学者详细介绍了生态系统 服务的定义、 内涵和价值评估方法 , 并系统地分析生 态系统服务的研究进展与发展趋势 , 探讨了生态系
收稿日期 : 2009 01 13
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文旨在综合国内外生态系统服务的研究概况, 期望 对我国有借鉴意义。
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国外进展
生态系统服务的分类和方法 目前公认 将生态系统服 务分为: 提 供产品 ( 食 物、 纤维、 淡水、 燃料等 ) 、 调节功能 ( 气候调节、 洪水 调节、 疾病调节、 水质净化等 ) 、 文化功能( 美学、 教育 及娱乐等 ) 及生态支持( 营养循环、 土壤形成及初级 生产等) 4 大类[ 2] 。然而, 也有其他提法。为了避免 混淆生态结果和生态过程, 减少冗余, 也有将生态系 统服务分为资源( 食物、 氧气、 水、 能源等 ) 、 保护 ( 防 止捕食、 防止疾病及寄生 ) 、 物理化学环境 ( 温度、 湿 度、 光、 化学等 ) 及社会文化功能( 精神享受、 消遣、 娱
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生态系统服务模 型的一个主要目的是管 理生态系 统, 由于生态系统组分间相互作用非常复杂 , 限制了 这类 模型 的发 展。 Cow ling 建立 的 Operat ional 模型已经取得一定的进展, 该模型分为 3 个阶段 : 评 价、 计划编制和管理, 输出结果主要用于确定执行时 的优势和限制条件 , 包括社会、 生物物理和价值化评 价几个方面。但是 , 生态系统管理方面的模型研究 还处于起步阶段, 指标需进一步的量化 , 以达到便于 应用的目的。 1. 4 生态系统服务案例研究 自生态系统服务及其价值评估提出以来, 各国学 者对多种尺度( 大洲、 国家、 省、 市、 县) , 多种生态系统 ( 森林、 海洋、 湿地、 农田、 森林 农田复合、 草地 农田复 [ 23 27] 合) 进行了广泛深入研究 。但是, 其结果之间可 比性较差, 相关的评估差异可达千倍。 1. 5 生态系统服务应用 生态系统服务的基础研究已取得颇多成果, 应
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用研究正逐步被关注 , 主要集中在 3 个方面。 1) 生 态系统服务地图化即利用其地图评估生态系统服务 之间关系和空间的重叠 , 确定生物多样性保护的优 先性等 ; 2) 设计经济、 政策和管理系统即根据生 态系统服务特点和发展趋势进行农田景观设计、 生 境管理、 堤礁管理、 诊断社会生态系统 , 并将生态系 统价值 作 为实 施 生态 系 统服 务 付费 政 策 的参 考 等[ 30 34] ; 3) 评价生态工程及政策即通过比较分析各 国生态环境保护政策、 措施 , 认为西非的野生动植物 [ 35] 工程较为失败 , 中国的天然林保护工程和退耕还 林还草工程有利于增加植被覆盖、 加强碳的固定和 控制土壤侵蚀 , 并且这 2 项工程对将来的生态系统 服务影响更加巨大 [ 36] 。 尽管有学者认为生态服务对环境保护和资源管 理的作用很小 [ 37] , 但是生态系统服务作为生态系统 的基础研究, 生态系统其他方面和维持生态系统良 性发展都有重要的意义。
基金项目 : 国家 十一五 科技支撑计划 ( 2008BADA7B05, 2006BAD17B09) ; 2008 年分益性行业 ( 农业 ) 科研专项 ( 200803028) 第一作者 : 何浩 , 博士研究生 , E mail: hhcau@ 163. co m 通讯作者 : 陈阜 , 教授 , 主要从事宏观农业研究 , E mail: chenfu@ cau. edu. cn
Ecosystem services: a review
HE Hao, CHEN Fu* , ZHANG Hai lin
( Key Laborat ory of Crop Cult ivat ion and Farming S ys tem , Minis try of Agricult ure/ Colle ge of Agronomy and Biotechnology, China Agricultural Univers ity , Beijing 100193, China)
Abstract
Ec osystem se rv ices are the fo cus of ec olog y. This pa per is concerne d on the a naly sis o f current c lassification
and me tho ds of inte rna tional eco system servic es, the re lation of eco system se rv ices to biodiv ersity, modLeabharlann Baidu ls, applie d re sea rch and ca se. Domes tic Na tio nal eco system services re sea rc h are now foc used o n the introduc tio n of fo re ign re sea rch and the e stima tio n o f the value of e cosy ste m se rv ices in diffe rent eco systems. The pro ble ms of eco system servic es rese arch in China w ere discussed, and the further rese arch directions in the se fields we re als o pro spe cted. Key words e cosy stem; ec osystem se rv ices; ass essment of value
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中 国 农 业 大 学 学 报
2009 年 第 14 卷
乐等) [ 5 6] 。也应该注重生态系统的复杂性、 非线性、 反馈作用和人类管理决策等 。 生态系统服 务价值的研究方 法一直是热点 问 题, 然而由于生态过程和经济过程及两者之间联系 的复杂和不确定性使得价值评估的难度较大。随着 生态经济学、 环境经济学和资源经济学的发展 , 生态 系统服务功能的经济价值货币化评估方法得到不断 的完善和发展。主要的经济价值估算方法有费用支 出法、 市场价值法、 机会成本法、 旅行费用法、 享乐价 格法、 意愿支付法、 影子工程法、 替代花费法等。近 年来 , 心理、 文化、 尺度、 空间和时间的异质性等对生 态系统服务的影响逐渐被关注 , 在对生态系统服务 价值化时 , 采用尾随价格法、 区域旅行消费法和个人 [ 10 13] 旅行消费法等 。然而由于方法较多, 考虑因素 复杂 , 加之地区、 人文差异影响 , 评估结果之间的可 参考性较差。 1. 2 生态系统服务与生物多样性关系 对生物多样性与生态系统服务之间关系的研究 非常多[ 14 18] , 主要有 2 种观点。一种认为两者是正 相关关系。例如 , 对美国农业及森林生态系统的生 物多样性保护及生物多样性对经济和环境的作用分 析表明[ 14] , 仅固氮菌每年就为美国农业提供价值约 70 亿美元的氮素 ; 在巴塔哥尼亚大草原的自然生态 系统研究也表明 [ 16] , 地上部分的生物量随着物种多 样性的增加而增加, 并且植物物种多样性对自然生 态系统生产力的影响比人工生态系统的影响大。另 一种观点认为生物多样性与生态系统服务并不总是 呈正相关关系。在美国北部的研究表明, 只有高温 水平 ( 平均 13 ! ) 生物多样性( BD) 与净初级生产力 ( NPP ) 才呈正相关关系, 低温 ( 平均 - 2. 1 ! ) 水平 BD 与 NPP 呈负 相 关关 系, 中 等 温度 水 平 ( 平 均 5. 3 ! ) BD 与 NP P 没有相关关系。 1. 3 生态系统服务模型模拟 生态系统服务的模型模拟研究包括生态系统组 分变化、 系统组分间相互作用及生态系统管理几个 方面。模拟 生态 系统 过程 的模 型 较多 , 如 GEM 、 LH EM 、 P at GEM 等。GEM 模型 用一个固定的 结构来模拟多样的生态系统类型 ; 在 GEM 模型基 础上开发的 Pat GEM 模型 是用单位模型模拟系 统的相互作用, 在时间和空间尺度模拟基础生态过 程, 并将其作为一个预测的政策工具用于评估土地 利用方式改变对环 境的影响; L H EM 模型[ 21] 用 来 模拟水循环、 营 养物循环、 植被生长、 分解等过程。
生态系统服务是指人的生存资料包括食物、 清 洁饮用水、 清洁空气、 安全的居住条件、 生产资料以 [ 1 2] 及精神生活( 文化、 美学、 娱乐等) 等 。在全球环 境问题面前, 人们逐渐认识到生态环境保护的重要 性, 领导者们更加认识到生态系统作为自然资产所 提供的生命支持价值非常之巨大 。以我国为例 , 为改善由于长期天然林资源过度消耗而引起的生态 环境恶化 , 国家做出了实施天然林资源保护工程的 重大决策 , 2008 年新增中央投资 10 亿元人民币 。 生态系统服务是生态规划、 生态环境付费标准 制定的基础, 对合理分 配资源、 恢 复和保护生态 环 境、 实现区域可持续发展都有重要作用。将生态系 统服务以货币价值形式表示更有助于直观理解生态 系统为人类提供的功能并提高人们的环境意识。本
中国农业大学学报 2009, 14( 6) : 41 45 Journal o f China A g ricultur al U niv ersity
生态系统服务研究进展
何浩 陈 阜* 张海林
( 中国农业大学 农学与生 物技术学院 / 农业部作物栽培与耕作学重点实验室 , 北京 100193) 摘 要 在回顾国内外生态系统服务价值评估研究进展 的基础 上 , 重 点对国 外生态 系统服务 分类及 方法 、 生态系
统服 务与生物多样性关系 、 模型模拟 、 应用研究和案例 5 方面的 当前特 征进行 了分析 。 我 国目前 对生态 系统服务 的研 究集中在介绍国外研究进展 , 和对国内生态系统等 案例进 行服务 价值测 算 ; 国 内应加 强分类 及其价 值评估方 法、 多尺度多类型模型几个方向研究 , 尤其在服务管理及应用方面 。 关键词 生态系统服务 ; 价值评估 ; 生物多样性 Q 146; Q 148 文章编号 1007 4333( 2009) 06 0041 05 文献标志码 A 中图分类号
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何浩等 : 生态系统服务 研究进展
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统服务及其与可持续发展研究的关系。估算不同生 态系统( 陆地、 森林、 湿地、 草地、 农田等生态系统) 在 不同尺度 ( 国家、 区域、 城市等 ) 生态系统服务经济价 [ 45 55] 值等 。在引用国外研究方法的基础上, 国内学 者利用数学方法对生态系统服务的物质量评价和价 值量评价方法进行了比较, 认为不同目的和不同空 间尺度虽使上述两类评价方法的区别较大, 却是互 相促进和互为补充的 。除了价值估算和方 法探 讨, 国内对生态系统服务的研究还表现在模型的应 用上。例如: 运用多尺度多样性模型、 香侬模型和辛 普森模型对不同空间分辨率和尺度上对生态多样性 及其与生态系统服务功能关系的对比分析 ; 利用 CIT Y g reen 模型, 对杭州市人工绿地、 人工林地及 天然林地的生态服务价值进行估算 [ 58] 等。 我国的生态系统服务理论研究尚待发展 , 现主 要集中在不同生态系统服务价值评估, 而分类、 生态 系统组分及其他功能关系、 规划管理应用等研究相 对较少。在现有的将生态系统服务价值应用于土地 利用规划的生态效益定量研究之外 [ 59] , 今后还应将 生态系统服务同土地利用规划之间建立联系 , 提出 更加合理的规划方式, 例如国外已经根据生态系统 服务特点和发展趋势进行农田景观设计、 生境管理、 堤礁管理。