水的生态系统服务内涵及价值评估

袁文芳 程小琴

(1.宜春市环境保护科学研究所，江西 宜春 336000；2.北京林业大学，北京 100083)

水的生态系统服务内涵及价值评估

袁文芳1程小琴2*

(1.宜春市环境保护科学研究所，江西 宜春 336000；2.北京林业大学，北京 100083)

随着经济的快速发展与人口的急剧增长，社会经济用水挤占自然生态系统用水，水生态系统日益恶化。水作为一种特殊的生态资源，是支撑整个地球生命系统的基础，为人类提供诸多生态系统服务。本文从水的生态系统服务的对象、载体、实现途径和最终的效应4个方面界定了水的生态系统服务的内涵。参考生态系统服务分类体系的划分原理，根据水的生态系统服务效应的表现形式，本文将水的生态系统服务分为供给服务、调节服务、美学服务等3大类16项服务。同时，基于水的各类生态服务的特点，分析了水的生态服务价值构成与分类。最后指出现有水的生态系统服务价值评估方法中的优缺点，并筛选出各类生态服务适宜的评价方法，以期丰富水的生态系统服务价值评估理论。

水 生态系统服务 内涵 价值

水作为一种具有多种用途、不可替代的可再生自然资源，是人类生存与发展的重要基础资源[1]。由于缺乏对水资源及生态环境的保护意识，缺乏对水资源的合理利用，目前世界各国均存在不同程度的水资源危机及生态环境恶化等问题，如河流干涸、湿地大面积减少、生物多样性受到威胁等等[2]。这使得水生态系统对人类社会的服务严重减弱或丧失，严重影响到了人类的生产生活。水资源不仅是人类社会经济的基础资源，还维持了人类赖以生存与发展的生态环境条件[3]。随着人口增长和经济的快速发展，人们利用自然资源的能力和数量都在不断增加，水的生态系统服务对人类社会发展和维持生态安全的作用也愈加明显[4]。在目前的市场经济机制中，人们往往只注重水作为自然资源所提供的直接消费价值，而忽略了难以货币化估算的生态系统服务功能价值。水提供的大多数服务具有“公用”特征，但实际上其价值没有市场化，而被大大小小的水利公司占为“己有”，因此得不到应有的补偿。因此，开展水的生态系统服务及其价值评估的研究，在生态系统服务与市场价值体系之间建立桥梁，对于合理开发和保护水资源，促进人类社会的可持续发展具有重要的战略意义。本文在现有研究的基础上，分析了水的生态系统服务的内涵及其组成，探讨了水的生态系统服务价值构成与评估方法，以期为可持续发展的政策与生态环境的保护提供参考。

1 生态系统服务研究的产生和发展

美国学者Marsh G是第一个用文字记载生态系统服务功能的人，他在1864年出版的《Man and Nature》一书中记载了自然生态系统分解动植物尸体的服务功能[5]。1949年，Leopold A开始深入思考生态系统服务功能，他指出人类自身是不可能替代自然生态系统服务功能的[6]。生态系统服务一词在20世纪60年代第一次使用[7～8]。20世纪70年代初，SCEP(Study of Critical Environmental Problems)(1970)在《Man’s Impact on the Global Environment》报告中提出了生态系统服务功能的“Service”一词[9]，并列出了自然生态系统对人类的“环境服务功能”。Holden J与Ehrlich P R论述了生态系统在土壤肥力与基因库维持中的作用，将其拓展为“全球环境服务功能”[12]。后来又出现了“全球生态系统公共服务功能”[11]和“自然服务功能”[12]一词，最后由Ehrlich P R等[13]将其确定为“生态系统服务”。生态系统服务功能这一术语逐渐为人们所公认和普遍使用。

1991年国际科学联合会环境问题科学委员会(SCOPE)的生物多样性间接经济价值定量研究会议召开后，关于生物多样性与生态系统服务功能经济价值评估方法的研究和探索才逐渐多了起来。真正把生态系统服务功能及其价值研究推向生态学研究的前沿，引起人们重视的研究是Costanza R等人在“Nature”杂志上发表的“全球生态系统服务功能价值估算”[14]。随着3S技术的发展，在生态学和生态系统服务功能研究上也得到了广泛应用。从生态系统服务功能的研究发展历程可以看出，生态系统服务功能的研究经历了从认识和了解生态系统的服务功能，到描述和定义生态系统服务功能，再到探讨不同区域生态系统的生态功能及所提供的服务，再到运用经济学对生态系统服务功能进行定量计算和评价，并融合了现在蓬勃发展并为广大生态学者普遍运用的3S技术，使评估生态系统服务功能更为准确。

2 水的生态系统服务的内涵与分类

2.1 水的生态系统服务的内涵

正确理解水的生态系统服务的内涵，有助于我们更加清楚的认识这些服务，也有助于对这些服务进行定量和定价。关于生态系统服务的定义，许多学者进行了大量的研究，具有代表性的包括：Daily G C认为生态系统服务是指自然生态系统及其物种所提供的能够满足和维持人类生活需要的条件和过程[14]；Costanza R等认为生态系统服务是指人类从生态系统功能中获得的收益[15]；De Groot R S等认为生态系统服务功能是提供满足人类需要的产品和服务能力的自然过程和组成[16]；“千年生态系统评估”在总结前人工作的基础上对生态系统服务进行定义：人类从生态系统中获得的收益，并将生态系统服务分为供给服务、调节服务、文化服务和支持服务4大类[17]。水的生态系统服务是生态系统服务重要组成部分，基于上述学者对于生态系统服务的定义，可以将水的生态系统服务定义为：水在水生生态系统与陆生生态系统中通过一定的生态过程来实现的对人类有益的所有效应集合。

根据上述定义，从对象、载体、实现途径和最终对人类的效应4个方面而言，水的生态系统服务具有以下特点。

(1)水的生态系统服务是针对人类的需求而言的。服务是对人类的服务。人类是水的生态系统服务的享用者。人类需求主要包括物质需求、精神需求和生态需求三个层次。人类对水的生态系统物质需求主要包括生产及生活用水、各种水产品等；人类对水的生态系统精神需求包括对知识的需求、美的需求、文化的需求等；人类对水的生态系统生态需求包括健康舒适的大气环境、水环境以及丰富的生物资源等。

(2)从产生的载体上看，水的生态系统服务来自于由无机环境资源和生物环境资源，服务产生的载体变化，那么服务的内涵将会随之而变。水量及水质的变化都影响着水的生态系统服务的种类和质量。例如河流生态系统中由于上游水量不断递减，使得河道缩短并逐渐干涸，引起原来沿河岸分布的河岸林逐渐退化，导致景观格局改变。

(3)水的生态系统服务实现途径包括两方面：一是水的基本生态服务，是由水的生物理化特性及其伴生过程提供的服务；二是水的生态经济服务，是由水产生的生态经济效益的服务类型[18]。气候调节服务、氧气生产服务、空气净化服务、泥沙推移服务、荒漠化控制服务、保护生物多样性服务、初级生产服务、提供生境服务、水资源调蓄服务的实现主要决定于水体自身的结构和功能。这9项服务的产生过程即是它们的实现过程，它们的实现不依赖于人类的社会经济活动，属于水体自身的功能和效用。其余各项服务的实现必须要有人类的社会经济活动参与，如渔业产品生产服务必须要有人类的渔业经济活动的参与；生产及生活用水供给服务必须要有大规模工业生产和其他生产性活动；水力发电服务需要通过人类加工产生生态经济效益；水体自净服务是针对人类社会生活、生产所产生的各种排水污染物而言的；休闲娱乐服务需要人们来体验和消费；离开人类社会、精神文化服务、教育科研服务便失去了存在的载体。

(4)从最终对人类的效应上看，水的生态系统服务表达的是对人类有益的正效应。因为水具有利弊共存性、分配差异性及可溶性等性质，是水具有正效应外，还具有对人类环境不利的负效应。水的负效应是指水在社会、经济、环境中能够给人类带来危害效应，如水灾、水患和水污染等。因此这里所说的水的生态系统服务是水的有利效应或正效应。

2.2 水的生态系统服务的分类

对水的生态系统服务进行科学分类，是开展水的生态系统服务价值评估的理论基础。水的生态系统服务种类众多，通过文献[19-21]分析发现，不同学者对生态系统服务类型的划分不相同。目前对于水的生态系统服务和价值评估尚没有统一、公认的分类标准和方法。参考前人关于生态系统服务的分类体系[2，14，19，21]以及MA的分类体系[17]，并根据水的生态系统服务效用的表现形式，本文将水的生态系统服务划分为供给服务、调节服务和美学服务3大类16项(图1)。其中供给服务是指水生态系统为人类生产生活所提供的基本物质，一般包括生产及生活用水、水力发电、渔业产品等3项；生态系统通过一系列生态过程实现水的调节服务，这些调节服务包括气候调节、氧气生产、空气净化、泥沙推移、荒漠化控制、水体自净、保护生物多样性、初级生产、提供生境、水资源调蓄等10项；美学服务是水的生态系统服务的整体表现，是通过丰富精神生活、发展认知、大脑思考、消遣娱乐和美学欣赏等方式，而使人类从水生态系统获得的非物质收益，包括旅游娱乐、文化用途、知识扩展服务等3项。

图1 水的生态系统服务的分类

3 水的生态系统服务价值评估理论与方法

3.1 水的生态系统服务价值构成

水的生态系统服务价值是水生态系统及其生态过程所形成的对人类的满足程度，水的生态系统服务价值不仅在于它对工业、农业、电力等基础产业的天然贡献，更在于它的有用性和稀缺性使其自身蕴含着潜在价值，包括利用价值和非利用价值。

3.2.1 利用价值

水的生态服务的利用价值包括直接利用价值、间接利用价值和选择价值。直接利用价值主要是指被人们为了满足消耗性目的或者非消耗性目的而直接利用的。水可以作为生产要素进入人类的生产活动，满足工业、农业、居民生活等要求，体现的是直接使用价值，如所蓄之水用于工业用水、生活用水以及水力发电等，其服务价值由水量和水质决定。间接利用价值是指水被用做生产人们使用的最终产品和服务的中间投入。水对维持人类生存与发展所依赖的生态环境条件具有间接的促进作用。水对生态系统正常运转需求的满足程度与作用就是水的生态系统服务的间接利用价值，如水体自净、荒漠化控制，以及供给清新空气和洁净水从而降低健康风险。间接利用价值是一个发展的动态概念，它是随着社会发展水平和人民生活水平的不断提高而逐渐显现并增加起来，即其间接利用价值的大小取决于不同发展阶段人们对水的生态系统服务功能的认识水平，重视程度和为之进行支付的意强。选择价值是一种潜在利用价值，它是人们为了将来能被自己，或者被子孙后代，或者被他人直接与间接利用某种服务的支付意愿。

3.2.2 非利用价值

非利用价值是独立于人们对水的生态服务现期利用的价值，是与子孙后代将来利用有关的水的生态服务经济价值以及与人类利用无关的水的生态服务经济价值，包括遗产价值和存在价值。其中存在价值又称为非使用价值，指水的固有的不可被替代的内在价值，它可以满足人类未来潜在的需求。同时水本身具有文化教育功能。在人类文明发展历史中，积淀了极为丰富的水文化内涵，一条江河养育一个民族，繁衍一种人类文明，与水有关的风俗习惯、涉水的休闲方式的演变等本身就是一种文化。另外，自然之物的水赋予灵性，可以为文学、艺术创作提供丰富的灵感源泉。

图2 水的生态服务价值分类

3.3 水的生态系统服务价值评估方法

水的生态系统服务价值评估的目的主要是为了将水生态和水环境问题纳入到现行市场体系和经济体制中，并结合政府政策协调人与水的关系。近年来，国内外学者对生态系统服务价值的评估方法进行了大量的研究，其中，具有代表性的有，Mitchell等提出的环境价值评估方法[22]，基于生态经济学、环境经济学和资源经济学的研究成果提出的替代市场技术和模拟市场技术评估方法[23，24]。水的生态系统服务价值评估的方法大多借鉴生态系统服务价值的评估方法，目前其主要的评估方法可分为3类(见表1)。第一类是常规市场评估法，包括市场价值法、替代成本法、机会成本法、影子工程法、人力资本法、防护和恢复费用法等；第二类是替代市场评估法，包括旅行费用法等；第三类是模拟市场价值法，包括条件价值法。3类评估方法均有其适用的范围，常规市场评估法适用于有市场价格的水的生态系统服务功能的价值评估，替代市场评估法适用于没有直接的市场交易和市场价格服务，但具有这些服务的替代品的市场价格水的生态系统服务功能的价值评估，模拟市场价值法适用于没有市场交易和实际市场价格水的生态系统服务功能的价值评估。

表1 水的生态系统服务价值评估方法比较

对于每一种水的生态服务评估方法的选择要依据水的生态服务的特点、评估方法的适用范围以及数据的可获得性来确定。水的生态系统各种服务价值评估适宜方法如图2所示，由于各种方法均存在着或多或少的不足或制约因素，考虑到每种方法的优缺点，对同一种服务，应采取多种方法计算，选取最实用的。

表2 水的生态系统服务价值评估方法

注：√表示该方法可以评价此服务。

A：市场价格法；B：替代成本法；C：机会成本法；D：影子工程法；E：人力资本法；F：防护和恢复费用法；G：旅行费用法；H：条件价值法。

4 结论与讨论

目前，对水的生态系统服务的研究还刚刚起步，水的生态系统服务还缺乏系统的理论基础研究和适用的分类体系。在价值评估方面，未市场化的服务价值的评估方法有待于进一步完善。水的生态系统服务评价是将人类对水资源的认识成果应用于管理决策的桥梁，是生态保护、生态恢复、生态系统管理的基础。基于水资源管理的目标则是通过规范和优化区域人类活动使得水的生态系统服务的供给能力达到最优状态。

水提供的生态系统服务是非常复杂和多样的，水的生态系统服务包括水资源维持人类的生产与生活活动的服务和维持自然生态过程与区域生态环境条件的服务。参考学术界最新开发的生态系统服务分类体系，并根据水的生态系统服务效应的表现形式，本文将水的生态系统服务分为供给服务、调节服务和美学服务等3大类16项服务，通过水的各类生态系统服务，满足了人类物质、健康、安全及文化等方面的需求，提高了人类的经济福利和文化福利。

水作为生态系统中的一个重要元素，除具有直接使用价值外，还具有存在价值和生态价值。水的生态系统服务的各类价值有时是交叉的。水的生态系统服务的价值评估方法主要包括：常规市场评估法、替代市场评估法和假想市场评估法。目前，评估方法尚不成熟，以瞬时静态评估为主，不能充分体现各个生态系统的特征和空间异质性[36]。

水的生态系统服务研究是一种综合性、多学科的系统研究。人类对水的生态系统服务价值了解还十分有限。很多的现象与各种生理生态过程困扰着科学家们：

(1)水生生态系统内部斑块类型及其变化，例如：水库坑塘、河流河滩和沼泽地与其他不同的生态类型(水浇地、荒草地等)之间的转变情况；

(2)水生生态系统内部生态过程的变化，如水生生态系统内部水文的变化，河流的流量、行洪、汛期和旱期时间变化、水质变化，水的输入输出变化；

(3)水循环过程和其他循环(如碳循环)的耦合机制及其耦合程度发生变化，比如水供给量不足导致光和作用效率下降、局部水量增加对于土壤碳释放的加速。

这些都将导致水的生态系统服务变化。因此对水的生态系统服务的研究，应更多考虑各种服务产生过程与实现途径，以及它们对人类活动的响应。

[1]王斌，张彪，王建锋，等.太湖流域水生态系统服务及其空间差异.水土保持通报，2011，31(2)：215-221.

[2]欧阳志云，赵同谦，王效科，等.水生态服务功能分析及其间接价值评价.生态学报，2004，24(10)：2091-2099.

[3]Brown T C，Taylor J G，Shelby B.Assessing the direct effects of stream flow on recreation：a literature review.Water Resources Bulletin，1992，27(6)：979-989.

[4]吕一河，胡健，孙飞翔，等.水源涵养与水文调节：和而不同的陆地生态系统水文服务.生态学报，2015，35(15)：5191-5196.

[5]Marsh G P，Man and Nature.Charles Scribner，New York，1864.

[6]Leopold A.A sandy county almanac and sketches from here and there.Cambridge University Press，New York，1949.

[7]King R T.Wildlife and man.NY Conservationist，1966，20，8-11.

[8]Helliwell D R.Valuation of wildlife resources.Regional Studies，1969，3，41-49.

[9]SCEP(Study of Critical Environmental Problems).Man’s Impact on the Global Environment.Springer-Verlan，Berlin，1970.

[10]Holder J，Ehrlich P R.Human population and global environment.AmericanSciensist，1974(62)：282-297.

[11]Ehrlich P R，Ehrlich A H，Holdren J P.Ecoscience：population，resources，environment.Freeman and Co.，San Francisco，1977.

[12]Westman W E.How much are nature’s service worth? Science.1977，197：960-964.

[13]Ehrlich P R，Ehrlich A H.Extinction.New York：Ballantine，1981.

[14]Daily G C.Nature’s services：societal dependence on natural ecosystem.Washington D C：Island Press，1997.

[15]Costanza R，Agre R，De Groot，et al.The value of the world’s ecosystem and natural capital.Nature，1997，387：253-260.

[16]DeGroot R S，Wilson M，Boumans R.A typology for the description，classification，and valuation of ecosystem functions，goods and services.Ecological Economics，2002，41(3)：393-408.

[17]Millermium ecosystem assessment(MA).Ecosystems and human well-being：A framework For assessment.Washington D C：Island Press，2003.

[18]张诚，严登华，郝彩莲，等.水的生态服务功能研究进展及关键支撑技术.水科学进展，2011，22(1)：126-134

[19]赵同谦，欧阳志云，王效科，等.中国陆地地表水生态系统服务功能及其生态经济价值评价.自然资源学报，2003，18(4)：443-452.

[20]李景保，常疆，李杨，等.洞庭湖流域水生态系统服务功能经济价值研究.热带地理，2007，27(40)：311-316.

[21]黎世若，陈磊，黄灵丽，等.天目湖新镇水生态系统服务功能价值评价.水利经济，2009，27(1)：29-31.

[22]Mitchell R C，Carson R T.Using survey to value public goods：the contingent valuation method.Washington D C：Resource of the Future，1989，17-23.

[23]UNEP.Guidelines for the Preparations of Country Studies on Costs，Benefits and Unmet Needs of Biological Diversity Conservation Within the Framework of the Planned Convention on Biological Diversity，Niobe，United National Environmental Program.1991.

[24]欧阳志云，王如松，赵景柱.生态系统服务功能及其生态经济价值评价.应用生态学报，1999，10(5)：635-640.

[25]吴俊河，葛月兰，吴海涛.江北水城河湖水系生态系统服务功能价值评估研究.水环境治理，2008，3：62-64.

[26]黄瑜，谭可修.城市小水系生态系统服务功能及价值评估方法.城市规划汇刊，2004，1：83-87.

[27]肖建红，施国庆，毛春梅，等.三峡工程对河流生态系统服务功能影响评价.自然资源学报，2006，21(3)：424-431.

[28]曹生奎，曹广超，陈克龙，等.青海湖湖泊水生态系统服务功能的使用价值评估.生态经济，2013，9：162-167.

[29]严春军.上海水生态系统服务功能价值评估及其动态变化.人民长江，2013，44(20)：80-84.

[30]黄润，王升堂，倪建华，等.皖西大别山五大水库生态系统服务功能价值评估.地理科学，2014，34(10)：1270-1274.

[31]欧阳志云，赵同谦，王效科，等.水生态服务功能分析及其间接价值评价.生态学报，2004，24(10)：2091-2099.

[32]李友辉，董增川，孔琼菊.江西省水资源生态系统服务功能价值评价.江西农业学报，2007，19(1)：95-98.

[33]任海军，宋伟伟.地表水生态系统服务价值评估方法研究——以兰州市为例.开发研究，2014，1：148-153.

[34]刘玉龙，马俊杰.生态系统服务功能价值评估方法综述.中国人口 资源与环境，2005，15(1)：88-92.

[35]赵军，杨凯，部俊等.上海城市河流生态系统服务的支付意愿.环境科学，2005，26(2)：5-10.

[36]赵润，董云仙，谭志卫.水生态系统服务功能价值评估研究综述.环境科学导刊，2014，33(5)：33-39.

Connotation and evaluation of water ecosystem services

YUAN Wen-fang1CHENG Xiao-qin2*

(1.EnvironmentalProtectionScienceResearchInstitute，JiangxiYichun33600；2.BeijingForestUniversity，Beijing100083)

With the rapid economic development and acceleration of population growth，social and economic water consumption diverted eco-environmental water.Environmental problems of water ecosystem are becoming more and more critical.As a special ecological resource，water is the foundation of the Earth’s life support system，and offers many kinds of ecological services which benefit the mankind.4 characteristics which were identified from the object，carrier，route，and impact of achieving water ecosystem services were brought forward to define the connotation of water ecosystem services.According to classification method of ecosystem services given by other scholars and the utilization of water ecosystem services，water ecosystem services were be subdivided into provisioning services，regulating services，aesthetic services including 16 kinds of services.Then formulation mechanism of water ecosystem services and the contribution of services to human being were analyzed.According to their features，there kinds of water ecosystem services valuation were identified in this paper.Finally，the advantages and disadvantages of current water ecosystem services valuation methods were concluded and the appropriate types of evaluation methods of water ecosystem services were selected to enrich the theory of water ecosystem services valuation.

water eco-service connotation valuation