各类生态系统功能与生态服务价值定量评估的理论与方法研究进展

刘影+杜小龙+邹萌萌+张静静+李建龙

摘 要：生态系统服务价值评估是当前国内外的热点研究领域。为了提高国民环保意识，完善国民经济核算体系，同时为开展生态旅游，制作生态负债表提供理论依据，回顾和总结了近些年国内外生态价值评估方面的主要研究进展。系统论述了生态服务功能的认知过程、功能分类以及生态服务价值的不同类型，归纳比较了不同的评估方法，并阐释了目前生态系统服务功能价值评估仍然存在的问题，在此基础上提出了未来生态价值评估研究的主要方向与趋势。

关键词：生态服务功能评价；生态价值评价；评估方法；生态负债表

中图分类号：F062.2 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2017.11.026

Abstract： Ecological value assessment was a popular research area in the world. It was of great significance to improve the national environmental consciousness and improve the national economic accounting system， and to provide a theoretical basis for ecological tourism and ecological balance sheet. This paper mainly discussed the content and history of the development of ecological service function， introduced the different types of ecological service function， ecological service value and different value assessment methods， compared and summarized the main research progress on the ecological value evaluation in recent years， and explained the present ecological value assessment was still a problem， on the basis of which research prospect was discussed.

Key words： ecosystem function evaluation； ecological value evaluation； evaluation methods； ecological balance sheet

近年來，随着经济发展与城市化进程的加快，城市环境问题越来越突出，人们逐渐认识到生态系统对人类生活的重要作用。自Holdren和Ehrlich[1]在1974年首次引入生态系统服务理念以来，生态学家就对生态系统服务价值的评估工作广泛关注。Daily[2]和Costanza等[3]最早对生态系统服务功能及其价值评估工作进行系统研究，Daily分析了不同类型生态系统的服务功能以及区域生态系统服务功能价值评价，Costanza等将生态系统服务功能归为17类，并在世界上最先开展全球生物圈的生态系统服务价值评估；随后，Wilson Matthew A等[4]及其他学者陆续开展了对淡水、森林等生态系统的价值评估工作。我国的生态系统服务价值评估工作开始于20世纪90年代，目前仍处于起步阶段，但已受到越来越多学者的重视。欧阳志云等[5]最早比较系统地对生态服务功能进行分类研究，并据此选择合适的指标通过影子价格法，替代工程法或损益分析等方法探讨了我国生态系统的间接经济价值。谢高地等[6]根据Costanza提出的生态价值评估体系，在结合我国实际情况的基础上制作出了中国陆地生态系统单位面积生态服务价值当量因子表，这对我国的生态服务价值评估具有重要意义。然而目前国内进行的生态价值评估大多局限于单一类型的生态系统，如湖泊、森林等，对于城市生态系统的价值研究较少，2000年彭建等[7]对深圳市进行的生态服务价值评估工作发现，深圳市的生态系统具有巨大的生态经济效益；杨悦等[8]对宜兴市2009—2013年的生态服务价值进行评估，发现2009—2013年生态服务价值总量逐年上升，说明生态质量呈现变好的趋势。

生态服务功能是指人类从生态系统直接或间接得到的生命支持产品和服务[3]，自然生态系统不仅可以为我们的生存直接提供各种原料或产品，而且在大尺度上具有调节气候、净化污染、涵养水源、保持水土等多种功能，为人类的生存与发展提供良好的生态环境。生态服务功能的提出，首次让人们关注自然环境给人类带来的益处，同时也促进了对生态系统服务价值的量化评估研究。对生态系统的功能及其服务价值进行货币化定量评估，有利于显化自然资源的经济价值，同时为生态环境的价值核算提供依据，完善绿色国民经济核算体系，实现生态的可持续发展，也为政府决策者制定发展策略、衡量发展效益提供了具有一定说服力的工具，为更好地发挥其服务价值提供了理论依据。

1 国内外研究进展

随着生态经济学、环境和自然资源经济学的发展，生态学家和经济学家在评价生态系统服务方面做了大量的科研工作。自20世纪90年代初以来，由Daily[2]主编出版的论文集Natures Service：societal Dependence on Natural Ecosystem首次比较系统地论述了生态系统服务功能的概念、内容、研究历史以及生态服务价值的评估方法。同期，Costanza等[3]对全球生物圈生态系统服务的价值进行了评估，将生态系统功能归纳为17种类型，并在总结其他研究成果的基础之上，计算了16种土地利用类型对应的每项生态服务价值，这是首次以经济学原理对自然生态系统价值进行定量评估。在这之后，对森林、红树林、湿地、珊瑚礁等各类生态系统的生态服务价值评估逐渐增多[9-12]。2001年6月，联合国组织开展了千年生态环境评估报告，报告指出生态系统服务功能的退化代表着资产的丧失，这是迄今为止对地球生态系统健康开展的最大评估项目，旨在为全球各国政府提供科学的地球生态变化信息。endprint

我国生态服务价值定量评估工作起步于20世纪90年代，陈应发[13]首先对英美两国的森林经济价值进行了分析，并对旅行费用法以及随机评估法做了比较，根据我国生态系统的实际情况提出森林生态系统价值评估体系、方法。戴广翠等[14]通过旅行费用法计算了我国森林资源游憩的经济价值为293.4亿元，这说明森林具有巨大的游憩价值。靳乐山[15]从理论上探讨了我国的生态服务价值，通过市场价值法、人力资本法等计算了我国生态遭到破坏所损失的经济值。1999年，欧阳志云等[16]开始比较系统地对生态服务功能进行分类研究，并据此选择合适指标通过影子价格、替代工程或损益分析等方法探讨了我国生态系统的间接经济价值。薛达元等[17]通过费用支出法、旅行费用法等对长白山自然保护区生物多样性及旅游价值开展了评估，并通过市场价值法、影子工程法、机会成本法和替代花费法等对其森林生态系统的价值做出经济评估评价。谢高地等[18]首次利用GIS进行自然资产制图，建立了中国陆地生态系统单位面积服务价值表，计算了青藏高原的生态服务价值。

21世纪以来，我国生态服务价值评估的研究工作主要集中在大尺度的各类生态系统上，如针对森林、水、草地、湿地等生态系统的价值评估较多，主要依据Costanza提出的生态评估体系与谢高地改进后的中国陆地生态系统单位面积生态服务价值当量因子表[19-21]，也有学者对昆虫及哺乳动物的生态调节服务价值进行估算[22-23]，对于城市生态系统的价值研究较少。数据分析方面，生态价值量的时空动态评估是主要研究方向，对比其时空差异性以及空间分布、时空演变，了解当地生态功能时空变化以及空间聚集情况，以期获得区域生态价值时空变化的主要驱动因素，如土地利用变化、海平面上升及城市化等过程[24-26]。目前部分研究表明，人为开垦是导致生态系统服务价值变化的主要因素[27-30]。评价手段方面，遥感（RS）与地理信息系统（GIS）技术的出现，极大地提高了数据获取与数据处理的效率，给生态价值评估带来了新的便利；生态足迹等新的方法的应用，不仅对土地资源的价值评估起重要意义，而且对后期生态补偿相关研究提供参考。我国政府也积极开展相关的生态评估工作，2008年国家林业局修订了《中华人民共和国林业标准——森林生态系统服务功能评估规范》，这使生态系统价值评估第一次有了较为标准的评估体系及评估方法。“将绿水青山‘量化为金山银山”，两会期间，全国人大代表提出建立国家生态服务价值评估体系的建议，加强生态大数据标准化处理，为生态保护提供数字依据。建立国家生态服务价值评估体系，将区域内水、森林等生态因素的价值量化出来，是构建生态补偿机制、实施主体功能区规划等的科技和理论支撑之一，有利于各级政府和群众真正了解自己的生态家底，摒弃“唯GDP”观念。

2 生态系统服务的提出及分类

20世纪60年代，《Man and Nature》一书中首次出现了用文字记载了生态系统服务功能的相关内容。1970年，《人类对全球环境的影响报告》中首次使用了生态系统服务的“service”一词，并列举了涵养水源等自然生态系统对人类的服务功能。20世纪90年代初，Daily[2]在其负责的系统研究生态系统服务的课题中指出，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，这是现如今人们普遍接受的生态系统服务的概念。同年，Costanza等[3]也提出，生态系统服务是不同生态系统的一种过程和属性，是指人们从生态系统中直接或间接获得的产品（食物）和服务（废物同化）。2005年，聯合国千年生态发展评估报告（MA）认为，生态系统服务功能是人类从生态系统中获得的惠益。我国学者欧阳志云等[5]在前人的基础上对生态系统服务功能的概念做了如下的概括：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。

Costanza[3]在1997年最早系统地提出生态系统服务功能，他指出，生态系统功能对人类生存至关重要，并将全球生态系统服务功能分为17类，这是目前为止最有影响力的分类方式，国内外大部分学者进行生态价值评估都是依据这种分类方法。2002年，De GROOT R S等[31]将其归纳为4种主要类型，分别为调节功能、栖息地功能、生产功能、信息功能，在此基础上又更详细地将生态服务功能分为23类，参考Costanza的分类基础上新增了药用资源、观赏功能、美学信息、精神历史信息、科学教育等5种功能分类。

我国学者在前人的基础上对其内涵进行了进一步的阐释，欧阳志云等[5]将其分为有机质的合成与生产、生物多样性的产生与维持等9个方面的功能。另有学者从不同角度对生态系统服务进行了功能分类：调节物质循环、传粉播种、衍生的社会文化等[32]。目前，得到国际广泛承认的生态系统服务功能分类系统是由MA工作组提出的，将主要服务功能类型归纳为调节功能、供给功能、支持功能以及文化功能。这种分类方式表现出了较强的系统性，为大尺度的生态型服务分类研究提供了必要的启发，之后的许多研究都是在其基础之上进行的。

3 生态系统服务功能的价值构成

自然界中各类生态系统的存在，为人类的生活提供了各种类型的支撑和服务。当前生态系统服务研究的一个热点方向就是对这些支撑和服务的价值大小进行量化，然而生态系统服务功能的种类涉及多重价值属性，因而对生态系统服务价值的各项功能进行服务价值属性归类是科学、合理量化其价值的一个前期工作。

1993年，联合国环境规划署（UNEP）在《生物多样性国情研究指南》里，认为生态系统服务功能的价值主要是指对生物多样性价值的研究，分为以下几种类型：直接价值、间接价值、选择价值和消极价值。我国学者徐嵩龄[33]将生态功能及其价值分为：第一种是生态系统提供的产品能够以商品的形式运用于市场；第二种是生态系统提供的服务或者功能不能直接作为商品提供给市场，但是它们能够影响市场；第三种是生态系统提供的功能和服务不能影响到市场功能。如表1所示，欧阳志云等[16]学者将其分类总结为：直接使用价值、间接使用价值、选择价值和存在价值。endprint

从上述研究者对生态系统服务价值的分类来看，生态系统服务大致可分为两种类型：第一种是能够以商品、替代商品进行价值估算的服务；第二种是不能够采取实体进行经济评估的服务，诸如文化审美等。因此，对生态价值进行量化评估的方法也比较复杂。

4 生态服务价值评估方法

生态服务价值的定量评估是现代生态学研究的一个热点领域，但是由于生态系统服务价值相对无形，没有实质性的市场价格，计算比较困难，怎样对其价值进行定量计算还没有统一公认完善的方法。现阶段，国内外的研究人员[34]主要采取的生态价值评估方法可以大致归为三类：直接市场法，包括费用支出法、市场价值法、机会成本法、恢复和防护费用法、影子工程法、人力资本法等；替代市场法，主要包括旅行费用法、享乐价值法；模拟市场法，主要包括条件价值法。

4.1 费用支出法

费用支出法是以人们对某种生态服务功能的支出费用来表示其生态价值。这种方法常用于对旅游文化娱乐功能的计算[34]。例如，对于自然景观的游憩价值，可用旅游者支出的费用总和来作为该生态系统的游憩价值，通常包括交通费与门票费。这是一种比较实用、基础和方便的价值计算方法，但由于费用支出法只反映了该生态服务功能的收益情况，不能反映人们究竟愿意花多少钱去享受这个价值，因而不能真实反映该生态服务的价值。

4.2 市场价值法

该方法主要用于生态系统服务中没有费用支出，但有市场价格的生态服务价值。市场价值法先定量地评价某种生态服务功能的效果，再根据这些效果的市场价格来评估其经济价值。在实际评价中，通常有两类评价过程，一是理论效果评价法。它可分为3个步骤：先计算某种生态系统服务功能的定量值；再确定该生态服务功能的“影子价格”；最后计算其总经济价值。二是环境损失评价法，这种生态经济评价方法与环境效果评估法类似。如评价保护土壤的经济价值时，用生态系统破坏所造成的土壤侵蚀量及土地退化、生产力下降的损失来估计[34]。直接市场法计算简单易于操作，计算结果可在现有市场上实现；但是很多生态内容此方法不能计算。

4.3 机会成本法

机会成本法是指某种资源如果没有市场价格，那么该资源的价值可以用所牺牲的替代用途的收入来估算，即所放弃的潜在收益[35]。对于稀缺性的自然资源和生态资源而言，其价格不是由其平均机会成本决定的，而是由边际机会成本决定的，它在理论上反映了收获或使用一单位自然和生态资源时全社会付出的代价。边际机会成本主要由边际生产成本、边际使用成本和边际外部成本组成，主要针对自然资源，能够相对客观地反映某种自然资源的生态服务价值。

4.4 恢复和防护费用法

全面评价环境质量改善的效益在很多情况下是很困难的，对环境质量的最低估计可以从为了消除或减少有害环境影响所需要的经济费用中获得，我们把恢复或防护一种资源不受污染所需的费用或人们为了减少生态环境恶化所带来的影响而付出的费用，作为环境资源破坏带来的最低经济损失[36]。比如为了防止空气干燥而购买加湿器，这就是恢复和防护费用法。这种方法是基于想保护和恢复某些生态功能所需的费用而进行的生态功能评估，往往由于没有所需费用的标准，造成评估结果的差异。

4.5 影子工程法

影子工程法又称替代工程法，是指当环境受到污染或破坏后，人工建造一个替代工程来代替原来的环境功能，用现时条件下重新建造一个全新状态的生态所需全部成本来估计环境污染或破坏所造成的经济损失[37]。例如，某個旅游海湾被污染了，则另建造一个海湾公园代替它，以满足人们的旅游要求。这种方法计算数字比较准确，数额相对于效益也较小，但这类计算没有考虑效益因素及激励作用，替代的工程也不唯一。

4.6 人力资本法

人力资本法是通过市场价格和工资多少来确定个人对社会的潜在贡献，并以此来估算环境变化对人体健康影响的损失[38]。环境恶化对人体健康造成的损失主要有三方面：因污染致病、致残或早逝而减少本人和社会的收入；医疗费用的增加；精神和心理上的代价。

4.7 旅行费用法

该方法主要用来评价没有市场价格的生态环境资源，是目前广泛用于世界各地森林游憩价值的间接评估方法，与费用支出法的区别在于旅行费用法是利用支出的旅行费用（常以交通费和门票费作为旅游费用）作为生态系统游憩的价值[34]。

4.8 享乐价格法

享乐价格法是指人们为了享受更好的环境而支付的价格差价，即某物品由于所处环境的差别，而与其他同类物品价格不同，之间的差价即为环境的价值。该价值主要在土地、房产的价格上体现，当人们为了购买与其他地方同样的房屋时付出更高的价格时，把其他因素都考虑后，剩余差价可以归为房屋周围环境的价值。西方国家的享乐价格法研究表明：树木可以使房地产的价格增加5%～10%；环境污染物每增加一个百分点，房地产价格将下降0.05%～1%[39]。

4.9 条件价值法

条件价值评估法（CVM），又叫意愿调价评估法，通过直接询问一组调查人员对减少不同环境危害而愿意支付的价格，以人们的支付意愿来估算生态系统服务的经济价值[40]。该方法花费成本少，并且对几乎所有价值对象都可进行评估。但由于该方法主要依赖于被调查者的主观意愿，是一种主观性调查，并受研究者和调研员的素质影响较大，因此容易产生较大的偏差。

生态系统服务功能由于其自身复杂性，估算不同服务功能时，使用的评估方法也有所不同。通过分析可知，每种方法都有其优缺点，应针对不同的案例采用不同的方法，通常来说，直接市场法的可信度要高于替代市场法，替代市场法又高于模拟市场法。对同一案例，应采取多种可行的计算方法，从多角度对生态环境价值进行评估，选取最实用的评价方法。

5 问 题

生态系统服务功能及价值评估自诞生以来受到各方的关注并且继续深入发展，为生态环境的保护工作及生态补偿工作提供了科学的方向，对自然社会健康的可持续发展发挥了重要作用，同时也有一些待完善之处。endprint

5.1 评价理论不完善

生态服务功能的提出及其价值评估工作仅仅开展了几十年，生态价值评估的理论到目前为止还不够完善[41]。尽管国内外已经开展了大量关于世界各地生态服务价值评估的工作，但依据的理论基础还是早期的研究成果，特别是针对价值评估的方法。生态系统的服务价值是相对无形的，将其换算成经济价值相对困难，且生态学和经济学之间的关系还有待继续研究确定。

5.2 评估指标与评价方法单一

目前，对生态价值评估评价指标的选取都是基于人的主观性，不同学者对同一个地区进行生态价值测算时，往往会因为选取评价指标的差异而获得不同的结果。现阶段对于单一生态服务功能价值的估算也存在多种计算方法与计算公式，对同一个评价指标的计算方法也存在不同的理解，在进行具体某一种功能价值的计算时选取哪一种方法更科学合理还没有相应的评价标准[41]。生态服务功能本身也可能会重叠，导致其价值的重复计算，不能客观反映生态系统服务功能价值，也易造成评估的不全面性和主观性，使评估结果与实际价值相差甚远。

5.3 评价尺度不当

目前我国进行的生态价值评估大多集中于森林、草原、湿地等类型的自然生态系统上，对城市、区域等复合型生态系统上进行的生态价值评估较少，缺少像对城市这样的大范围尺度地区的生态价值评估。

5.4 基础数据缺乏

生态价值评估工作缺少生态系统的基础原始数据。目前进行价值估算的数据大多来自遥感等数据源处理加工后的数据，缺少评估地区的初始数据，还有部分研究成果仅仅是通过一些公式，如直接套用中国陆地单位面积价值当量表进行计算，这样一来计算的结果可能不符合当地具体情况，并不准确。目前存在的问题就是缺少原始地面数据，如大范围的地面调查。如果没有支持整个研究的基础数据，要再次查看研究并将其思想运用到下一阶段是非常困难的。

5.5 缺乏对特殊地理、气候的考量

生态价值的评估参数单一，缺少对特殊地理、气候价值的计算。根据当地生态自然环境的特点，地理位置以及气候对生态系统的价值也有重要影响，处于平原地区且气候宜人的城市相较于干旱荒漠地区对人类具有更高的生态服务价值，城市中位于交通便捷且环境良好的区域也要比城市周围郊区具有较高的人居生态价值。然而目前的大部分研究中评估的价值仍然局限在早期Costanza提出的相关生态功能价值中，还没有地理位置以及气候价值的理论研究以及价值估算工作，缺乏理论创新。

5.6 缺乏结果验证与核查

现阶段通过各种方法计算出的生态价值虽然能一定程度上反映该地区的经济价值，但目前国际上还未形成统一的价值评估框架体系来规范相关研究过程及结果。由于生态系统的复杂性，很难选择切合实际的数学模型、参数来验证结果是否准确，加之在开展相关研究时不同学者采用的理论基础、研究尺度、评估方法不同，造成评估结果的准确性无法得到有效验证，评估结果之间的可比性、可操作性也比较差[41]。

6 展 望

基于生态服务价值评估的复杂性，在以下几个方面，还需要进一步的研究。

6.1 加强生态服务价值的理论研究

生态服务价值评估基于复杂的生态学过程，深入探究生态功能之间的相互联系与机制，是评估自然生态系统的生态价值的基础和前提。

6.2 促进生态价值的规范化评估过程

評价对象、评价指标、评价方法的不同均会导致评价结果的差异。因此，制订一个统一的评价体系，建立规范化、标准化的价值评价指标及评价方法，特定的生态功能对应特定的评估方法，确定各个类型的服务功能的价值估算方法，对于评估全球水平上的生态价值具有重要意义。

6.3 进行多尺度生态系统的价值评估

城市生态系统由于其自身的复杂性以及人为性，对其生态价值评估较为困难，但城市是人类大量聚集、居住的地方，与人的生活息息相关，城市的生态环境质量影响着人类的身心健康以及生活品质。因此，对城市生态系统进行价值评估具有对人类本身特殊的重要意义，县域、区域等复合型生态系统地区的生态价值评估应该得到更多的关注。

6.4 增加特殊地理、气候价值的计算

一个地区的地理位置、气候也影响着人类的居住环境，间接反映了人居环境的价值。因此，在总结前人的基础上，要不断研究新的理论，关于地理位置价值以及气候价值的理论研究还需继续深入。

总之，要全方位评估一个地区的生态服务价值，针对不同尺度和不同生态系统，运用生态经济学理论，结合地面调查、遥感和地理信息系统等现代“3S”技术手段，定性定量地进行评估，将自然生态系统功能转变为自然资本，获得比较科学、客观的数据。同时，要将研究结果与生产实际相结合，结合数据来解释生态价值时空变化的成因，更好地管理自然环境，为政府保护和管理自然资源提供理论依据，切实形成价值—经济—政策这样相互促进的良性循环。

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