生态系统服务功能的空间尺度特征与价值评估

生态系统服务功能的空间尺度特征与价值评估

Prepared on 22 November 2020

生态系统服务功能的空间尺度特征与价值评估

作者：罗珂指导老师：王进鑫

摘要：生态系统服务功能是指生态系统与生态过程所形成及所维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用。由于生态系统格局和过程在不同尺度上会表现出不同的特征，尺度对于认识生态系统的格局和过程非常重要。人类受益于生态系统的服务功能，为直观地认识生态系统服务功能的重要性，需要应用经挤学的计量方法对其价值进行量化。着重对生态系统服务功能价值评估的几种方法，包括市场价值法、替代市场法和假想市场法。本文系统地分析了生态系统服务功能的内涵、研究尺度、生态系统服务功能价值的评估方法以及生态服务功能的研究动态及发展趋势。

关键字：生态系统服务功能；尺度特征；价值评估；展望

前言

环境污染和生态破坏是当今人类所面临的重大问题，产生这两大类环境问题的根源，很大程度上在于人类对生态环境的功能、地位以及对人类发展所提供的服务等问题认识的不足。人们逐步认识到，生态服务功能是人类生存与现代文明的基础。近年来生态系统服务功能的研究已引起了人们的广泛重视，生态学家、经济学家纷纷探讨生态系统服务功能的尺度、内涵与定量评价方法，并已成为当前生态学与生态经济学研究的前沿课题。

1生态服务及生态功能

基本含义

生态系统功能是指生态系统提供居住场所、生物资源、系统资源以及过程的功能。生态系统产品(如食品)或生态系统服务(如废物处置)是指人们从生态系统中直接或间接获得效益，通常将生态系统产品和生态系统服务统称为生态系统服务[1]。生态系统服务功能是指生态系统服务与生态系统功能的综合，指生态系统与生态过程所形成及所维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用[2]。它不仅包括各种生态系统为人类所提供的食物、医药及其他工农业产品的原料，更重要的是支撑与维持了地球的生命支持系统心[2]。

生态系统服务功能类型

生态系统所提供的服务功能种类多样，相互之问又存在错综复杂的相互依存、相互影响的关系。对于功能分类，至今还没有全面、系统、科学的分类理论Costanza[3]、Daily[4]、欧阳志云[5]等都曾对其分类提出了不同的观点，尽管所分类型不同，但都包括了生态系统为人类提供服务的主要方面。具体说来，生态系统服务功能主要包括：①净化功能：进行空气和水的净化，废弃物降解转化等；②调节功能：控制洪水和干旱，调节气候，中和极端气温等；③为生命提供支持系统：土壤形成以及肥力的保持、更新，农作物及自然植被的传粉，控制农业害虫，种子传播及营养循环等；④维持生态平衡，保护生物多样性；⑤为人类发展提供支持：支撑文化的形成发展，创造美并激发灵感等。

2生态系统服务功能的尺度

概念

根据生态系统的经典定义，生态系统可以在不同的空间尺度上定义[6]。生态系统的范围可以是微小的湖泊，也可能是面积达几千平方公里的森林。因此，在生态系统生态学的研究中，通常需要辨析生态系统的空间尺度，界定一个具体的分析尺度[7]。生态系统的服务功能依赖在不同空间和时间尺度上的生态与地理系统过程，包括在生境水平上的个体植物的竞争，到中间尺度上的过程如火、病虫害爆发，以及在更大的空间和时间尺度上的气候和地貌过程。生态系统服务功能可以在所有的生态尺度上产生[8]。总的来说，大尺度的、长期的现象约束着小尺度、短时间的现象[9]。然而，太尺度的过程可能由小尺度的联合作用驱动。例如，微生物在微米和分钟尺度上运动，而它们的累积行为决定了更大尺度的过程，例如通过有机物质分解和氮固定实现营养循环。

同一尺度上生态系统服务功能的矛盾

强调某种服务功能与兼顾利用其它服务功能之间的矛盾

在同一尺度上，生态系统会产生多种服务功能，同一生态系统过程会影响多种服务功能，过分强调某一功能会削弱和损害生态系统其它服务功能，并可能导致一系列环境问题。人类作为生态系统的一个组成部分，依靠生态系统所提供的食物和产品以及一系列支持人类生存的生态调节与支持功能[10]。但是，在人类发展过程中，生态系统受到人类活动的干预，导致生态系统的一些服务功能丧失或者退化[11]。

同时维持生态系统多种服务功能措施之间的矛盾

生态系统能够提供多种生态系统服务功能。森林生态系统具有提供林木产品、林副产品、气候调节、光合固碳、涵养水源、土壤保持、净化环境、养分循环、防风固沙、文化多样性、休闲旅游、释放氧气、维持生物多样性等多种生态系统服务功能[12]。而要维持和实现这些生态系统服务功能，其措施是各不相同的，甚至是互相矛盾的。在山区，为了维持森林生态系统调蓄洪水，防止侵蚀并涵养水源，需要对森林生态系统进行保育，禁止采伐；而另一方面，为了获得直接经济收益，则需要采伐林木，将林木转化成为产品，导致森林覆盖度下降。采伐和保育森林是2种截然不同的方式，其产生的结果也是背道而驰的。采伐林木虽然能获得短期的经济收益，然而由于森林面积减少而导致的水土流失、山地泥石流、滑坡以及洪水等灾害发生概率的升高，造成的经济损失可能远远超过了采伐森林所获得的收益。

不同尺度上生态系统服务功能的协调

生态系统过程和服务功能只有在特定的时空尺度上才能充分表达其主导作用和效果，而且最容易观测。也就是说，生态系统过程和服务功能常常具有一个特征尺度，即典型的空间范围和持续时段[13]。在不同的尺度，生态系统体现出来的服务功能有所侧重。在局域尺度上，森林生态系统服务功能主要体现在木材生产方面；在区域尺度上，森林生态系统的服务功能则体现在涵养水源、调节气候、防洪减灾等功能。人们对某一尺度生态系统服务功能的过度强调，可能会导致其它尺度功能的丧失或退化，如对中国西部草原提供食物的功能过度重视，导致草原沙化，则会使草原固沙功能退化，甚至丧失，加剧中国华北地区的沙尘暴。

3生态系统服务功能的价值评估

生态系统服务功能的价值可分为直接利用价值(直接实物价值和直接服务价值，是生态系统产品所产生的价值)和间接利用价值(生态功能价值是指无法商品化的生态系统服务功能)，选择价值(潜在利用价值是指人们为了将来能直接利用或间接利用某种生态系统服务功能的支付意愿)，存在价值(内在价值是生态系统本身具有的价值)。生态系统服务功能价值的评估方法有市场价值法、费用支出法、替代成本法、影子工程法、旅行费用法、意愿调查法、条件价值法等。

市场价值法

市场价值法[14]是对具有实际市场的生态系统产品和服务，以其市场价格作为其经济价值，它是以人们对某种生态系统服务功能的支出费用来表示其经济