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近20年国内外生态系统服务研究回顾与解析

2019-11-30邓楚雄刘俊宇李忠武肖海兵聂小东张宇婷周咪

生态环境学报 2019年10期
关键词:土地利用价值评估

邓楚雄,刘俊宇,李忠武*,肖海兵,聂小东,张宇婷,周咪

1. 湖南师范大学资源与环境科学学院,湖南 长沙 410081;

2. 中国科学院水利部水土保持研究所,陕西 杨凌 712100;

3.广东省生态环境技术研究所/广东省农业环境综合治理重点实验室,广东 广州 510650

生态系统对人类福祉产生的一系列重要商品和服务统称为生态系统服务(Nelson et al.,2009)。国际学术界对于生态系统服务的研究始于上世纪六七十年代,近几十年来,随着人口和经济增长而导致生态系统服务功能的退化,使得全球生态环境问题逐渐凸显,人们开始认识到生态系统服务在维持人类生存和发展方面的重要作用。

上世纪 90 年代,Daily(1997)发表的《Nature’s services》和Costanza et al.(1997)发表的《The value of the world’s ecosystem services and natural capital》的两篇论文,从不同角度对生态系统服务进行定义和分类;将生态系统服务从概念性研究阶段推动到了一个系统化、综合化、应用化研究的新阶段,使得对生态系统服务价值估算的原理和方法从科学意义上更加明确,并且在全世界范围内掀起了一股开展评估生态系统系统服务价值的热潮,此后,关于生态系统服务的研究论文如雨后春笋般出现。联合国 2005年开展千年生态系统评估项目(Millennium Ecosystem Assessment MEA)对生态系统服务的概念内涵、分类体系、影响机制、评价技术与方法进行了全面的探讨,2007年发布的生态系统服务与生物多样性经济学(The Economics of Ecosystems and biodiversity TEEB)以及2012年建立的政府间生物多样性与生态系统服务科学政策平台(Science-Poilcy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services IPBES)使得生态系统服务研究开始由价值核算、概念分类向生态系统服务形成机理、权衡与协同以及生态系统服务与人类福祉等方向转变,使得生态系统服务在评估模型模拟、货币价值转化、指标体系构建以及生态系统服务区域集成与综合应用等方面取得了新的突破。但目前学界关于生态系统服务价值如何量化评价、如何明确生态系统服务的形成机理、如何将其引入决策等诸多方面依然存在较多的争议。

基于此,本文以生态系统服务为主题,采用文献计量分析方法,借助Citespace V软件,系统性地论述了自上世纪 90年代末以来的国际和国内生态系统服务研究热点、进展及存在问题,以期能为今后的生态系统服务研究提供参考。

1 国内外生态系统服务研究概况

本文以Web of science核心合集与CNKI核心期刊为数据来源。分别以“Ecosystem service”和“生态系统服务”为主题词进行检索,两个数据库检索的文献类型分别设定为“期刊文献”与“Article”,检索 1999—2018年的文献,文献检索的时间截止为2018年12月20日,用Web of science核心合集数据库中检索的英文文献来分析国际生态系统服务研究热点,用CNKI核心期刊中的中文文献分析国内生态系统服务研究现状。经检索,共检索国内文献4536篇,国际文献23570篇,通过对文献进行合并去重,最终确定与生态系统服务研究相关的国内文献4399篇,国际文献23211篇。

1999—2018年生态系统服务的中英文文献发文量及增长趋势如图1所示;可以看出,上世纪90年代以来,生态系统服务研究进入了一个快速的发展阶段,发文量呈持续高速增长的趋势。从国内外的文献数量对比来看,2009年之前国内发文量和国际增长差别较小,2009年之后,国际文献发文量开始迅猛增加,增长速度明显要高于国内,主要是由于2008年生物多样性和生态系统服务政府间科学-政策平台(IPBES)建立以来,生态系统服务研究受到了国际政府间和学术界更加广泛的关注;相比较而言,国内生态系统服务研究要晚于国际,文献发文数量虽然也呈现出逐年增长的趋势,但是发文量的增长速度相对于国际期刊来说比较缓慢,总体特征呈现出缓慢稳定增长的发展趋势。

图1 1999—2018年中英文生态系统服务发文量统计图Fig. 1 1999-2018 statistics of ecosystem services published in Chinese and English

从Web of science核心合集检索到的英文文献来对比国际研究力量的格局差异。不同国家发文量文献计量图谱如图2所示,圆圈越大表示发文数量越多,可以看出,圆圈较大的国家除了中国以外都为发达国家,说明发达国家在国际生态系统服务研究领域占据着绝对主导地位。而从国家来看,代表美国的圆圈最大,发文量最多,是目前国际生态系统服务研究领域的霸主。此外,英国、德国、中国、澳大利亚、法国、西班牙等国在国际生态系统服务研究领域也占着重要的地位。

图2 不同国家发文量文献计量图谱Fig. 2 Literature metrological atlas of published documents in different countries

2 国际生态系统服务研究热点分析

国际生态系统服务研究开展较早,目前在生态系统服务分类、价值评估、情景模拟与预测、集成应用研究等方面已经积累了大量的成果。文献中关键词频率出现的次数以及关键词文献计量图谱中节点的大小反映了该关键词在该研究领域的受关注程度,1999—2018年国际生态系统服务研究关键词文献计量图谱见图3,前30位关键词及热点词频统计见表1。

通过对国际生态系统服务研究的高频关键词的分析(表1、图3)可以看出,当前国际生态系统服务研究中出现频次较高的词有:“ecosystem service”、“biodiversity”、“management”、“conservation”、“climate change”、“diversity”、“land use”。因此,可以认为近20年国际生态系统服务研究热点主要集中在生态系统服务形成机制及其流动、生物多样性与生态系统服务、土地利用与生态系统服务、生态系统服务评估、气候变化与生态系统服务、生态系统服务权衡协同与生态系统管理等6个方面。

图3 1999—2018年国际生态系统服务研究关键词文献计量图谱Fig. 3 1999-2018 bibliometric map of key words in foreign studies on ecosystem services

表1 1999-2018年国际生态系统服务研究前30位高频关键词Table 1 Top 30 high frequency keywords for international ecosystem services research from 1999 to 2018

2.1 生态系统服务形成机制及其流动

生态系统服务的形成是一个复杂的自然与社会耦合过程,涵盖了非生物特征、生物特征、生态过程、人类活动等诸多要素,非生物特征代表的是自然环境要素及其变化,生物特征表现为生物多样性,生态过程指的是生态系统服务结构及其变化,而人类活动则反映了人类对生态系统的干扰及其变化的响应。4个要素之间相互影响、相互联系,其间的物质能量流动和生物化学循环共同构成了生态系统服务的各个方面,同时也为生态系统服务流提供了基础。目前对于生态系统服务流的定义分歧主要集中在过程和结果两个方面,第一种认为生态系统服务在自然因素和认为因素的双重作用下,产生了从供给侧到需求侧的时空传输过程,就形成了生态系统服务流(Serna-Chavez et al.,2014;Villamagna et al.,2013)。而第二种观点则认为生态系统为人类提供最终服务的结果(Schröter et al.,2014);生态系统服务流的空间定量对于生态系统服务评估的精确性提供具有重要的意义,不少学者采样不同的方法探讨了生态系统服务流的空间定量方法与技术,而基于3S技术开发的生态系统服务流空间量化模型在不仅可以对生态系统服务的流量进行精确评估,同时也可以直观的反映其流动的方向(Bagstad et al.,2013;Vrebos et al.,2015)。生态系统服务流能够有效关联生态系统服务供需双方,因此对于明确生态系统服务形成的各个要素之间的动态关系以及物质流动有着重要的作用,对开展更加精确的生态系统服务评估具有重大意义,但目前的研究对这个问题上依然没有一个清晰的定论。

2.2 生物多样性与生态系统服务

生态系统服务的动力源于自然界的生物化学循环,生物因素是生态系统服务的核心(范玉龙等,2016),生物多样性的变化会影响生态稳定性以及生态系统功能和服务的可持续性(Pennekamp et al.,2018)。一方面,生态系统服务的供给和恢复能力直接受到生物多样性变化的影响;另一方面,生物多样性是许多重要生态系统服务的基础,其本身就是一种重要的生态系统服务功能。具有多重功能和高水平服务的群落往往拥有更多的物种,而多样化的生物群落对生态系统的稳定性、生产力以及养分供应具有促进作用(Bullock et al.,2011;Tilman et al.,2014)。目前主流的观点认为生物多样性对生态系统服务具有正向的促进作用,并且为生态系统服务起到一个调节者的功能,能够有效地缓解环境变化对生态系统服务的干扰。Balvanera et al.(2006)用定量的方法证明了生物多样性对生态系统服务的积极影响;Egoh et al.(2009)发现生态系统服务热点与物种丰富度和植被多样性热点之间存在中度重叠,总体上呈正相关。但也有观点认为生物多样性与生态系统服务之间的关系并不总是呈现出正相关关系,Pattanayak et al.(2007)在印度尼西亚的相关研究发现生物多样性与生态系统服务在空间上并不完全一致;此外在美国北部地区的低温环境中的研究发现生物多样性与初级生产力呈现负相关关系(Costanza et al.,2007)。

虽然目前国外在生物多样性与生态系统服务方面已经积累了大量的研究,但是目前的研究大多都还只是停留在生物多样性的变化对生态系统服务的影响方面,缺乏长期的定位监测和控制实验,此外,生物多样性对生态系统服务的形成机理以及二者之间相互影响的定量关系都还有待于进一步探究。

2.3 土地利用与生态系统服务

作为人类活动最直接的反映,土地利用变化已被确定为生态系统服务变化的最重要驱动力之一(Wang et al.,2015)。人类活动通过不同土地利用策略对生态系统施加影响,改变生态过程,进而影响生态系统服务。人类活动强度的加大以及粗放的土地利用方式,导致全球性的地球生物化学循环发生改变,加快了土壤水分、养分的流失,加速了土壤侵蚀、水土流失、土壤碳排放的速率。过去的半个世纪年里,全球 60%的生态系统服务已经退化(Ma,2005)。近年来,土地利用结构及其变化与土壤理化性质和生态特征的关系已经逐渐成为了国外研究的一个热点。科学家通过研究发现,由于人类对森林和草原的破坏不仅导致生物多样性减少、温室气体排放加剧使得生态系统服务更加脆弱(Bonan,2008;Pimm et al.,2000),更会对土壤的抗侵蚀性能造成了显著的变化(Sainju et al.,2002),造成水土流失更加严重,水源涵养、土壤保持等相关生态系统服务功能弱化。此外,土地利用变化也会造成土壤有机碳储量的变化;林地的改变可能造成土壤中近半数的有机碳的损失(Houghton,2002)。土壤碳库中有机碳的损耗导致了大气中温室气体排放的增加,使得全球气候变暖加剧。

自然生态系统中,往往是由一系列不同土地利用方式组合成一个个复杂的生态系统景观,在时空上表现出高度的复杂性、系统性和异质性。这种特征使得对生态系统服务的空间制图显得尤为重要。近年来,国外许多研究者采用不同的方法讨论了生态系统服的空间制图方法,Burkhard et al.(2009)综合土地利用、生物/非生物信息,成功实现了生态系统服务空间制图。而以土地利用变化为背景的MIMES生态系统服务可视化评估模型也被开发出来了,并得到了较为广泛的应用。

2.4 生态系统服务评估

生态系统服务评估是生态系统服务研究的基础与核心1997年Costanza et al.(1997)首次估算了当年全球生态系统服务的总价值为33万亿美元,开启了生态系统服务价值评估的序幕。目前,国际学术界将生态系统服务评估理论、指标和模型方法当作生态系统研究的核心与重点;在全球、区域、流域、单个及复合生态系统等各个尺度上面开展了大量的生态系统服务评估研究(Frélichová et al.,2014;Koellner et al.,2013);而生态系统服务评估也已被提倡作为向决策者宣传自然和生态系统管理的工具(Aslaksen et al.,2015)。但围绕着生态系统服务是否应当进行价值评估、生态系统服务的价值形式如何表示的争论也一直在持续。一些学者认为生态系统服务价值评估无法为生态环境变化所带来的环境影响进行定量估值(王书明等,2017)。

传统生态系统服务评估方法主要是基于市场理论的经济价值量评估,但经济价值评估无法反映生态系统服务形成的内在机理与生态过程。一种观点认为对生态系统服务的价值评估错误的表明了关于重要环境影响的复杂决策可以建立于单一的经济价值尺度(Easton,2014),所以生态系统服务价值的评估不应该局限于经济价值。近年来,随着研究尺度的加大,对生态系统的复杂性认识也更加深入,价值量评估的局限性逐渐暴露,因此当前的国际生态系统服务评估更加侧重于物质量评估法,比如评估土壤保持服务的RUSLE模型、净初级生产力的CASA模型。而随着信息网络技术的成熟,基于 3S技术开发的生态模型在生态系统服务评估的研究中也愈加广泛;比较常用的模型有InVEST、ARIES、MIMES、SoLVES等,其中InVEST模型已经在全球范围内开展了大量的研究,是目前最为成熟的模型之一。这些生态模型克服了传统生态学统计方法以点带面的缺点(李丽等,2018)。但值得注意的是,现有的这些生态模型几乎都是针对某一特定的研究区域或生态系统而开发,其参数或相关原理并不一定适应其他区域或生态系统。因此,这些模型的评价结果的有效性及其本身的适用性还有待提高。

2.5 气候变化与生态系统服务

气候变化改变生态的结构和过程,进而对生态系统服务产生影响。如大气中CO2等温室气体含量的增加会引起陆地植被格局发生较为明显的变化,进而导致陆地碳储量和碳通量的变化(Sitch et al.,2008)。这些变化使得研究者更加关注生态系统结构过程及其服务对气候变化的动态响应(Alo et al.,2008;Wang et al.,2005)。

气候变化对生态系统服务的影响主要反映在 3个方面,(1)气候变化条件下生态系统服务供给水平受到影响,全球气候变化导致大部分生态系统服务供给出现下降(Ma,2005),其中对粮食生产等供给服务和生物多样性等生境维持服务的影响尤为显著(Jägerbrand et al.,2006;Lobell et al.,2011),甚至在某些地区,气候变化被认为是导致生态系统服务能力下降的关键因素(Alvabasurto et al.,2014)。(2)极端天气条件下,生态系统服务的脆弱性更加明显。研究人员通过对鸟类和红树林的研究表明(Rahman et al.,2017;Wood et al.,2016),极端天气会导致动植物的生态系统服务调节功能明显降低。(3)气候变化影响着生态系统服务的管理及可持续性。全球气候变化对生态系统服务产生了负面影响,进一步改变了人类对生态系统服务管理与保护方式。一方面,气候变化对当前的生态系统服务管理提出了严峻的挑战,另一方面,为了应对全球变化与生态系统服务功能弱化的压力,人们被迫寻求新的途径与方式来管理和保护生态系统服务,以实现生态系统服务的可持续发展。

2.6 生态系统服务权衡协同与生态管理

生态系统为人类提供的服务具有多样性,各种服务之间存在紧密的相互联系与交织的非线性关系(Jaarsveld et al.,2005;Limburg et al.,2002),这种关系表现为生态系统服务之间此消彼长的权衡、相互增益的协同(李双成等,2013)。不同的研究根据权衡或协同的表现特征划分了不同的类型,如基于时空尺度和可逆性时空权衡以及可逆性权衡(Ma,2005;Rodríguez et al.,2006),以及基于生态系统服务变化特征,提出的直接权衡、凹权衡等 6种权衡表现形式(Bevacqua et al.,2007;Polasky et al.,2008;Lester et al.,2013)。这些划分虽然提出了较为可行的生态系统服务权衡协同分析方法,但这种两两比较的结果并不能真实反映生态系统服务之间的动态关系。在驱动机制方面。一般认为,生态系统服务的权衡与协同受到人为和自然两方面因素的驱动。比如,而由于人类的选择偏好,往往片面追求生态系统的经济效益而忽视生态与社会效益,因此过分强调和追求生态系统服务的供给服务(Bennett et al.,2010),导致了生态系统服务之间的权衡效应更为显著。

随着研究的深入,生态系统服务在政策制定和决策管理方面愈加重要,越来越多的研究者呼吁将生态系统服务整合到一系列的生态系统管理和决策之中(Balvanera et al.,2001;Kremen et al.,2005;Odling-Smee,2005;Swift et al.,2004),因此近十几年来,如何管理与保护生态系统服务、维持生态系统服务的可持续发展被认为是自然资源可持续管理的一个核心问题(Dearing et al.,2012)。而明确生态系统服务之间的关系是进行生态系统管理与优化调控的前提,对生态系统管理和优化调控以及人类福祉具有重要意义。但由于生态系统服务之间的关系较为复杂,其间的物质能量及信息传递的还未明确,因此对于如何基于生态系统服务权衡与协同关系来确定生态系统管理的许多核心问题依然没有一个清晰的定论。

3 国内生态系统服务研究进展及问题

3.1 国内研究进展

上世纪 90年代后期国内一些学者将国际上关于生态系统服务相关成果介绍到了国内。我国学者开始陆续开展与生态系统服务相关的研究。从我国近 20年生态系统服务研究的关键词文献计量图谱(图4)可以看出,出现频次较高的关键词有“生态系统服务(Ecosystem service)”、“生态系统服务价值(Value of Ecosystem service)”、“生态系统(Ecosystem)”、“价值评估(value assessment)”、“生态服务价值(Value of ecological services)”、“土地利用(Land use)”、“土地利用变化(land use change)”、“生态补偿(eco-compensation)”等词,表明当前我国生态系统服务研究更加侧重于生态系统服务价值评估、土地利用及其变化与生态系统服务的关系方面。同时,针对生态系统服务价值评估的综合应用研究也逐渐成为我国生态系统服务发展研究的新趋势。

图4 1999—2018年国内生态系统服务研究关键词文献计量图谱Fig. 4 Bibliometric map of key words in domestic ecosystem services research from 1999 to 2018

3.1.1 生态系统服务价值评估

与国外相比,国内的生态系统服务评估更加侧重生态系统服务经济价值评估。在早期开展的生态系统服务价值评估研究中,许多研究者参考国外生态系统服务评估方法对全国尺度或森林、湿地、草地等单个生态系统开展价值评估(陈仲新等,2000;黄平等,2002;欧阳志云等,1999;欧阳志云等,2009;谢高地等,2001)。并且有学者通过研究提出了中国陆地生态系统服务价值的总体空间分布由东向西递减、由中部向东北和南部递增,与植被的地带性分布梯度基本一致的观点(何浩等,2005)。虽然这些早期研究极大地促进了国内生态系统服务研究的发展,但由于估算方法和相关参数都是参照国外成果,且不同研究者在生态系统服务概念与分类上存在较大的认知差异,评估方法和手段上也存在一定的缺陷,因此评价的结果往往与实际价值并不一致。2012年,朱春全呼吁将生态系统服务价值纳入可持续发展的评估核算体系,这一倡议的提出又一次掀起了国内生态系统服务价值评估的热潮(赵庆忠,2012)。

在评价方法方面,在较长的一段时期内,国内学界评估方法大多参照国外基于市场理论的价值量方法。欧阳志云、陈仲新等早期开展的全国尺度的生态系统服务价值评估都是参照此方法。谢高地等(2003)结合Constaza的方法,制定出我国生态系统生态服务价值当量因子表,构建了基于单位面积价值当量因子法的中国陆地生态系统服务价值的动态评估方法。该方法简单快捷,对数据量要求较少,能够对生态系统服务价值进行快速评估,在国内学界产生了较大的影响,并得到了相当广泛的应用。但随着研究的深入,价值当量法的局限也逐渐地暴露出来,许多研究者在应用过程中对同一地类不进行区分考虑,在一定程度上造成评价结果的失真,且以粮食价格为数据基础来体现生态系统服务价值也存在较大的主观性和不确定性,并不能反映生态系统服务的生态学意义和内在机理。而随着国外各种生态模型的成功开发与应用,以GIS为平台开发的模型评估方法也在国内得到了较为广泛的运用。在但相比发达国家,我国在生态模型的开发研究领域起步较晚,长期处于落后状态;傅伯杰院士(Hu et al.,2015)团队针对黄土高原植被恢复背景下的生态系统服务的评价与优化设计开发了SAORES模型,填补了我国在该领域的空白。但由于其重点关注情景构建、权衡分析和多目标优化规划设计,模型忽略了上述服务评估的准确性校验及不确定性分析(李婷等,2018)。总体来看,生态模型在国内运用尚处于初始阶段,各类模型也处于开发与成熟阶段,但从目前发展态势来看,模型评价方法在国内学界具有广阔的应用前景。

3.1.2 土地利用变化与生态系统服务

土地利用变化对生态系统服务影响是我国生态系统服务研究一个重要内容。欧阳志云等(2009)认为土地利用变化通过对生物多样性、生态系统过程和生境状况等3个方面来影响生态系统服务。在快速城镇化的背景下,我国土地利用方式变化加快,且基于土地利用变化的生态系统服务评估的价值当量方法在国内的广泛运用与实践,因此我国土地利用变化—生态系统服务研究与国际上的研究出现了较为明显的差异,国内针对土地利用对生态系统服务的影响研究更加侧重于土地利用变化与生态系统服务的统计分析,即土地利用类型的面积变化对生态系统服务价值的显著影响,此外,也有一些研究试图突破现有研究范式的局限性,积极探索和构建数量模型来反映土地利用与生态系统服务价值的相关关系。如喻建华等(2005)构建了生态系统服务价值变率函数(CR),用来表示某一土地利用类型面积的变化引起的生态系统服务价值的变化。但相关研究似乎依然没有突破原有的局限,目前国内相关研究大多依然停留在基于土地利用变化的统计分析方面,研究结果更加侧重于土地利用格局变化对生态系统服务相关关系,但两者之间并非简单的线性关系(王军等,2015)。土地利用变化首先作用于生态系统过程与结构,然后才对生态系统服务产生影响。建立“土地利用—生态过程—服务”耦合关系,强化土地利用与生态系统服务内在机制研究,是未来国内生态系统服务功能及其价值评估研究的一个重要方面。

3.1.3 生态系统服务与可持续发展

可持续性是生态系统服务研究的起源(赵军等,2018)。一方面,作为人类赖以生存的资源和环境基础,生态系统服务的退化和丧失将威胁人类的安全与健康,甚至直接威胁着区域乃至全球的生态安全(Ma,2005)。另一方面,由于自然环境的变化,生物多样性的锐减以及人类活动的干扰,生态系统变得更加脆弱,生态系统管理和可持续发展面临更大的压力和挑战。近几十年来,由于经济快速发展造成的生态环境的普遍恶化又反过来制约了社会经济的可持续发展(Bai et al.,2009),水资源短缺、水土流失、沙漠化、生物多样性减少等生态问题持续加剧(傅伯杰等,2009),我国生态安全受到了严重的威胁。因此,近些年来国内开展的基于生态系统服务评估的生态补偿标准制定、生态安全网络构建等应用研究日益增多,并逐渐发展成为当前国内生态服务研究的一个热点;如郭年冬等(2015)对环京津地区73个县(市)的单位面积生态系统服务价值和生态补偿优先级进行了计算,从环京津地区整体、生态亚区、县(市)3个空间尺度分析了环京津地区生态补偿的优先领域。吴平等(2018)从生态系统服务供需出发,构建了雄安新区生态安全网络格局。

但目前大多数的基于生态系统服务评价结果的应用研究还停留在学术层面,而真正将其引入生态管理并成为决策的依据还需较长时日。但基于生态系统服务评价结果的应用研究对于理解生态系统服务与可持续发展和人类福祉之间的关系至关重要,对我国开展生态文明建设和人类社会可持续发展具有重要的意义。

3.2 我国生态系统服务研究的不足

尽管当前我国在生态系统服务研究领域发展较快,研究成果大量涌现,但相对国际研究热点和发展前沿来看,我国生态系统服务研究还存在一些问题与不足,在研究的理论和评价方法方面缺乏原创性成果,具体来看,当前的问题主要反映在以下几个方面。

3.2.1 生态系统服务理论研究尚待深入

我国生态系统服务理论研究不足主要体现在两个方面,一个是对生态系统服务形成的机理认识不足;另一个是缺乏对生态系统服务价值评估理论的探讨。

首先,生态系统服务形成机理研究是生态系统服务研究的基础理论性工作,对其形成机理的理解将有助于开展更加准确系统的生态系统服务评估和管理决策。虽然当前的研究已经提出了生态系统结构-过程-服务之间的作用机理框架,但对生态系统结构、过程和服务并没有一个系统的认识,其中的物质能量流动和信息传递的定量关系还未明确。因此,这个问题依然需要更加深入地探讨。

其次,目前我国在生态系统服务研究侧重不同区域和不同生态系统的经济价值评估,但是却对生态系统服务价值分类、价值理论以及各种价值之间的关系研究不足。生态系统服务及其价值形成涵盖了自然、社会、经济等各个方面的要素,当前学术界对于生态系统服务是否存在价值,生态系统服务价值以什么形态出现依然存在许多争议。且由于无法深刻理解生态系统服务的形成机理,多数地区缺乏必要的生态监测数据以支持生态系统服务功能及其变化的评价,这使得我国的生态系统服务功能及其价值评价缺乏可靠的生态学基础(李文华等,2009)。

3.2.2 评估方法的科学性有待加强

生态系统服务价值评估方法的科学性问题主要表现为价值评估指标随意选取与机械套用、重复计算等方面。尽管目前国内针对生态系统服务价值的评估开展了大量的研究工作,但由于没有形成统一的指标体系和方法,不同区域间的评估结果可比性差,区域和全国的集成研究难以开展(傅伯杰等,2017)。且不同区域、不同生态系统之间存在较大的差异性,在评估过程中往往出现使用相同标准的指标体系进行评估,或者将国外的一些价值评估方法或模型不加修正而直接运用于国内相关区域,这种缺乏科学严谨的做法不仅使得评估结果的科学性大打折扣,也容易导致人们在生态系统服务功能及其价值与人类福祉的关系方面认识和判断不足,在科学管理生态系统服务方面存在经验主义与主观主义的错误。

其次,由于不同的研究者对于生态系统服务之间的关系以及价值分类的认识不同,在运用不同方法对同一区域或同一生态系统计算的时候,很容易造成重复计算。另外,目前国内的生态系统服务价值评估方法主要采用基于市场理论的价值量法,但经济价值的主观性和不确定性,往往会造成评估结果的不准确,在不同的研究中可比性较差,且生态系统中许多服务价值是由人为主观确定,因此对于如何正确选择识别以及评估这些服务价值还存在概念和认知上的不足。

3.2.3 评估结果的应用性不高

生态系统服务研究的终极目标是提升人类福祉,其应用指向十分明显(李双成等,2018)。虽然近年我国在生态系统服务综合应用研究领域围绕区域生态安全构建、生态补偿标准等方面进行了一些研究工作,但由于目前研究中评估方法存在的不足,导致评估结果的可信度不高,从而在一定程度上阻碍了生态系统服务综合应用的实现。另一方面,当前开展的基于生态系统服务的规划管理、区域生态安全格局构建等应用研究大多还只是停留在学术层面,而真正将生态系统服务落实到以生态文明建设为背景下的政策决策层面还有待加强。

4 研究展望

生态系统服务研究自开展以来已经持续了几十年的时间,无论是在生态系统服务理论研究还是在应用研究上都取得了大量的成果,基于上述国内外生态系统服务研究热点、进展以及存在的问题,本文认为未来的生态系统服务研究关注重点应在以下几个方面:

(1)加强生态系统服务形成机制的研究。基于对生态系统的长期定位监测与观测实验,理解自然环境变化与人类活动双重作用下生态系统服务的动态响应机制,厘清各个生态系统服务及其驱动因素之间的物质能量与信息流动的关系。揭示生态系统过程-结构-服务之间的耦合关系,及其相互作用下生态系统服务形成机理的研究,为开展更加精确的生态系统服务价值评估与生态系统管理提供理论依据。

(2)建立更加精确的生态系统服务评价指标体系与技术方法。通过定位监测与观测实验,结合3S信息技术,完善生态系统服务动态评估模型与技术方法,开展不同评价方法的对比验证;另一方面,生态系统服务的评估也应从单一生态系统评估走向复杂生态系统评估,并且将其融入国民经济核算体系,以突出生态环境在社会经济发展过程的重要作用。

(3)强化生态系统服务的区域集成与尺度转换研究。由于生态系统服务具有较强的时间动态性和空间异质性,区域集成与尺度转换是研究的的重点与难点。因此需要结合多源数据对生态系统服务的时空动态演变进行量化评估,在明确各种服务之间的相互关系及其特征的基础上,提出生态系统服务的区域集成与尺度转化理论。为发展更大尺度的生态系统服务精确评估与优化调控提供理论支持。

(4)开展基于生态系统服务评价结果的综合应用研究与实践,生态系统服务研究的终极目标是为了提升人类福祉与可持续发展。后续的生态系统服务研究需结合我国当前的社会经济发展水平与现实存在的生态环境问题,有针对地提出基于生态系统服务评价结果的生态补偿标准、生态安全及生态系统健康的标准与测算方法。为促进和增强人类福祉提供科学指导。

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