国内土地生态系统服务价值研究述评

张　静

(陕西理工大学 历史文化与旅游学院， 陕西 汉中 723000)



国内土地生态系统服务价值研究述评

张静

(陕西理工大学 历史文化与旅游学院， 陕西 汉中 723000)

随着人类对生态环境的重视，生态系统服务价值逐渐受到广泛关注。本文梳理了国内学者对土地生态系统服务价值的研究状况，分析了国内不同土地类型生态服务价值的研究进展，结果表明：(1) 21世纪以来，国内土地生态系统服务价值方面的研究发展迅速；(2)不同土地类型表现为不同的生态系统服务功能；(3)研究方法的多样化，使同一类型土地生态服务价值也表现出差异性；(4)地理环境的复杂性，使土地生态系统服务表现出空间异质性。

土地生态系统； 生态服务功能； 生态服务价值

引言

生态系统是一个由岩石圈、生物圈、土壤圈、水圈四大圈层构成的相互联系、相互依存的复合巨系统，在这个系统中生物圈是地球上最大的生态系统，其产生的服务功能是人类社会赖以生存与发展的基础。随着科学研究定量化的发展需求，人类意识到生态系统服务功能必须量化。1997年Constanza等[1]从经济学中借用效用价值理论和均衡价值理论等方法，计算了各类生态系统服务所创造的自然价值，其成果《世界生态系统服务与自然资本的价值》一文的发表，标志着生态系统服务的价值评估研究成为生态学和生态经济学研究的热点和前沿[2]。1999年欧阳志云引用造林成本法、碳税法和土地机会成本法等初步研究了中国陆地生态系统的固碳释氧量和森林、草地减少的经济价值[3]。同时Constanza等发表的生态系统服务价值一文被翻译为中文，促进了中国生态系统服务功能与价值的研究。2001年谢高地等[4]提出了全球生态系统服务价值评估的六大趋势，随后积极开展了基于土地利用类型和区域空间异质性的生态系统服务功能及价值方面的研究。

土地利用方式的变化通过对生态系统格局与过程的影响，改变着生态系统产品与服务的提供能力[5]，所以土地利用方式的转变会创造出不同的生态系统服务价值，从而引起土地利用结构向不同生态服务价值的转变。生态系统的产品和服务是土地利用结构的功能表现，土地利用类型与结构是生态系统产品与服务的格局表现。2005年的全球土地计划(GLP)把土地利用变化引起的生态系统结构与功能变化及生态系统服务的供应作为全球重点研究内容之一。因此，积极开展陆地生态系统服务的研究已成为生态系统恢复、生态功能区划和生态补偿机制、生物多样性保护、国家生态安全的重大战略需求。

1997年Costanza把生态系统分为16种基本生态类型17种生态系统服务功能。2001年联合国启动的千年生态系统评估计划(The Millennium Ecosystem Assessment，简称MA计划)将生态系统服务类型分为供给服务、调节服务、支持服务与文化服务4种类型[6]。不同的土地利用类型和土地利用结构的变化都会使生态系统服务价值存在差异性，人类为了满足自身的生存与发展，对生态系统改变的速度和广度不断增强，致使较多区域生态系统服务功能开始出现降低与退化，因此，生态系统服务功能的划分与服务价值的核算对于土地利用的合理性经营管理以及治理显得尤为重要，以便保障区域生态系统服务价值健康持续地发展。本文对国内近十几年来土地生态服务价值的研究成果进行了梳理，概括总结了国内土地生态服务价值研究的现状，并展望未来的发展趋势。

1土地生态系统服务与服务功能关系

已有研究表明不同土地利用类型的生态系统服务会产生差异性，通过对土地生态系统格局与过程的作用，土地利用变化会改变生态系统服务的提供能力[5]。生态系统服务是由生态系统功能产生的，是生态系统功能满足人类福利的一种表现[7]。生态系统功能是地理事物固有的属性，服务是随着社会经济条件发生改变的，功能是维持生态系统服务的基础，但生态系统功能与服务不是简单的一一对应关系，生态系统服务价值随着服务类型和评价方法的不同会产生差异性。本文根据土地利用类型及谢高地青藏高原生态资产一级类型[8]等研究成果，对湿地、林地、草地、农田的土地生态服务功能进行了总结，如表1。

表1　主要土地利用类型的功能划分

由表1可以看出，湿地、森林、草地、农田4种土地利用类型在生态系统功能划分上存在相同点，即具有调节气候、维持生物多样性、水源涵养、土壤形成和保护、废物处理、食物生产、原材料、娱乐文化、固碳释氧等功能，说明不同土地利用类型其生态系统服务的基本功能是一致的，而不同点取决于不同土地利用类型的自然属性和用途，成为其特色或独特功能，从而使不同土地利用类型提供生态系统服务的能力存在差异性，进而导致不同土地生态系统服务价值在空间上和时间上的差异性，因此量化不同生态系统服务价值是区域生态系统研究的主要内容之一，也为区域土地利用优化配置提供了理论依据。

2国内土地生态系统服务与服务价值研究概况

根据文献资料法，本文统计了“中国知网期刊核心数据库”中关于“生态系统服务”和“生态系统服务价值”方面的成果数量。分别检索了2015年7月1日前以“生态系统服务”为篇名和以“生态系统服务”为篇名并以“价值”为摘要的文章数量，检索出关于“生态系统服务”和“生态系统服务价值”的文章分别有1054篇和875篇。根据中国知网数据导出所有期刊目录，在EXCEl中进行了时间趋势分析，如图1。在1999-2003年期间，国内生态系统服务与价值方面的研究处于萌芽阶段，新增论文数量较少，生态系统服务与价值研究呈相同增加趋势，生态系统服务价值篇数占生态系统服务研究的比例呈波动增长趋势；2004-2007年期间处于巩固发展阶段，新增论文篇数增加较多，生态系统服务价值研究占生态系统服务研究总篇数的比例较高；2008至今处于深入与多元化发展阶段，生态系统服务与价值研究的篇数同步增加幅度较大，生态系统服务价值研究占生态系统服务研究总量的比例趋于高值平稳阶段；2014年始生态系统服务价值方面的研究成果较平稳，生态服务价值研究占生态系统服务研究总量的比例发展趋势不明显。

图1　国内生态系统服务与服务价值研究

同时，对不同期刊关于生态系统服务与价值研究成果数量进行了排名，如表2。《生态学报》中关于生态系统服务与价值方面研究的篇数分别为95篇和67篇，《资源科学》分别是50篇和36篇。总体来看，生态系统服务与价值研究在相同期刊发表数量的排名几乎相同。其中《生态学报》《资源科学》排名比较靠前。在前10种期刊中主要集中了生态学和资源学方面的权威及重要核心期刊。反映了在本世纪国内学者非常重视生态系统服务与生态安全方面的研究，旨在通过生态系统服务价值的测算，更深层次了解和掌握生态系统服务过程与形成机理，以期为生态环境建设和管理提供理论支持。

表2　国内生态系统服务与服务价值研究贡献量排名

图2　国内主要生态系统服务价值研究比例

此外，本文对湿地、森林、草地、农田主要四种土地利用类型以及以土地为篇名的生态系统服务价值成果贡献率进行了统计，如图2。以土地为研究对象的生态系统服务价值成果贡献率最大为20.8%，其次是森林为13.6%和湿地为10.97%，农田和草地所占比例不高，其他主要包括海洋、河流或以区域为研究对象的一些成果。1999年欧阳志云等[3]对中国陆地生态系统服务功能进行了初步的生态经济价值估算，发表于《生态学报》，被引用了1829次。以青藏高原生态系统为例，谢高地等[8]制定了中国陆地生态系统服务当量表，为我国生态系统服务价值测算奠定了基础，该文被引用1900次。国内相关研究分别对中国农田、湿地、森林、草地的生态系统服务价值进行了测算[10,11,13,17]。总体来说陆地生态系统的服务价值是国内生态学与地理学的研究热点问题之一。

3土地生态系统服务价值研究进展

不同土地利用类型产生的生态系统服务价值有差异，同时生态系统服务价值也表现出空间异质性，然而现在价值估算过程所出现的主要问题是价值的重复计算和直接使用价值与间接使用价值的相互渗透，评价方法不同产生的生态系统服务价值也不同。

3.1湿地生态系统服务价值核算研究

从图2可以看出，研究湿地生态系统服务价值的成果较多。Constanza等计算出湿地生态系统服务价值为14785美元/(hm2·y)，谢高地等[8]基于问卷调查，修订我国生态系统服务价值当量表，计算出其生态系统服务价值为55488.9元/(hm2·y)。陈仲新等采用Constanza等人的参数，得出中国湿地生态系统效益价值为19580美元/(hm2·y)，很明显比Constanza等人对湿地生态价值估算的要高[19]。根据国内生态服务价值当量表对湿地各类生态服务价值排序：废物处理>气候调节>水源涵养>娱乐文化>生物多样性保护>气体调节>土壤形成和保护。我国湿地资源主要分布在北方，段晓男等[9]根据研究区乌梁素海的湿地服务功能，采用直接市场法、旅行费用法、替代成本法、碳税法、造林成本法，测算了各项服务功能的价值量，其中大气调节功能价值量最大，占价值总量的46.13%，水调节能力价值占总价值量的26.08%，娱乐休闲功能最小。张素珍等[20]运用市场价值法、生产成本法、影子工程法、旅行费用法、碳税法、生态价值法，研究了白洋淀湿地各项生态服务功能价值，其中生物多样性占总价值的38.77%，水调节能力占总价值的19.04%，栖息地功能价值最小。崔丽娟等[21]运用直接市场评价法、揭示偏好和替代市场法和陈述偏好法测算各项生态服务价值，其中调蓄洪水功能占总价值43.98%，降解污染物价值占总量38.49%，涵养水源功能最小。

综上分析可知，湿地生态系统各项生态服务价值采用的方法不同，如大气调节运用了碳税法和造林成本法，食物生产运用了市场价值法，娱乐休闲主要运用旅行费用法和支付意愿法，水资源调节运用了替代成本法，生物多样性运用影子工程法和成果参数法等。已有研究表明主要测算方法有成果参数法、常规市场法、替代( 隐含) 市场法和假想(创建)市场法等[10]。不同区域湿地生态系统中各项生态服务价值存在排序差异，即湿地生态系统中同种生态服务在不同地理区的功能大小不同。

3.2森林生态服务价值核算研究

从图2可以看出，基于土地利用分类的森林生态系统服务价值研究成果颇丰。靳芳等[22]对我国八种主要森林生态系统各项生态服务价值进行了测算,并得出其固碳释氧价值最大为14399.2亿元/年，占总量的47.5%，其次是净化空气价值占16.7%，生物多样性价值最小。按照各种森林生态系统来看，亚热带常绿阔叶林固碳释氧量价值最大，热带季雨林水源涵养量价值最大，赵同谦等[23]探讨了我国九种主要森林生态系统各项服务价值，最后得出固碳释氧量价值为8359.24亿元/年，占总量的59.5%,其次为原材料价值占总量的16.5%，净化环境价值最小。亚热带、热带常绿针叶林固碳释氧价值量和水源涵养价值量均最大。在计算各项生态系统服务价值时，测算的服务类型基本相同，但测算出的服务价值量不同，主要在于研究方法的不同，前者在固碳释氧价值量测算运用了中国造林成本法(取值273.30元/tC)，后者分别运用了中国造林成本法(取值260.90元/tC)和工业成本法。对于水源涵养功能前者运用水量平衡法，后者用的是替代工程法。

综上分析可知，采用不同的核算方法，森林生态系统各项服务价值有很大差异；森林生态系统各项服务价值中固碳释氧价值量占绝对优势地位。从主要森林生态系统来看，不同核算方法导致了不能明确哪一种森林生态系统固碳释氧量和水源涵养量价值高。因此，积极探索森林生态系统服务价值核算方法，统一森林生态系统核算方法，加强区域森林生态系统服务价值的准确性，可比性，这将直接影响森林生态系统的经营管理与治理。

3.3草地生态服务价值核算研究

谢高地等[14]根据修正后的Constaza等[21]参数模型，研究了我国草地生态系统各项服务价值，其中废物处理价值占总价值的31.78%，其次是干扰管理价值占总量的16.07%，气候管理和营养循环价值量最小。同时分析了我国不同地理区草地生态系统服务价值和各类草地生态系统服务价值。地理区划中东北温带半湿润区生态服务价值总量最高，其次是青藏高原高寒区，最低是华北暖温带半湿润半干旱区；各类草地生态系统中沼泽生态系统服务价值量最高，占总量的52.34%，其次是高寒草甸，占总量的7.74%。赵同谦等[24]基于机会成本法、影子价格法、替代工程法，研究我国草地生态系统各项服务价值最高的为土壤有机碳累积，占总量的74.69%，其次是营养物质循环，占总量的9.5%。同时对我国18种草地生态类型各项生态功能进行了测算，得出高寒草甸营养物质循环和土壤有机质服务价值最高，热性灌丛水分涵养价值量最高，温性草原的土壤保持量价值最高。

综上分析可知，不同地理区草地生态系统的服务功能相同、测算方法相同，但各项生态服务价值存在差异性，通过已有成果分析，东北温带半湿润区和高寒草甸生态系统服务价值量比较高。北方草地生态系统服务价值量主要集中在营养物质循环、土壤有机质服务和土壤保持量，南方草地生态系统服务主要体现在水分涵养上，因此要加强青藏高原高寒草甸和东北草地生态系统的管理和经营。

3.4农田生态服务价值核算研究

对比其他土地类型的生态系统服务价值测算，农田生态系统服务价值的研究成果比较少。孙新章等[18]对中国九大区农田生态系统各项生态系统服务价值进行了测算，主要方法有直接市场法、碳贸易价格法、工业制氧法、机会成本法和影子工程法、水库蓄水成本法。从农田总服务价值看，长江中下游区和黄淮海区服务价值量最高，占总量的52.5%，内蒙古区和青藏高原区最小。从各项服务价值来看，农产品生产服务价值最高，占总量的77.8%，其次是废物净化，占总量的20.4%，最小的是土壤保持。谢高地等[25]研究了我国粮食生产的生态服务价值，提出了农田单位面积生态服务价值量表，并发现农田生态系统效益与生物多样性的纬度分布梯度一致，其中58.1%的生态服务价值是由人类种植业活动过程产生的。

综上分析可知，农田生态系统和其他土地生态系统有明显的差异性，农田土地生态系统最主要的服务功能是农产品生产，其他土地生态系统更重要的服务功能是生态环境保护和改善方面的功能。

4结论和讨论

近年来，随着国家对生态系统保护和恢复的重视，国内对土地生态系统服务与价值方面的研究颇丰，根据用地类型的划分，主要成果集中在森林生态系统和湿地生态系统两方面的研究，这与二者在整个地球系统中的生态功能作用是分不开的。相关研究的主要特点有：

(1)国内土地生态系统研究自本世纪以来处于快速发展阶段，1999-2003年处于萌芽时期，2004-2007年处于巩固发展时期，2008年至今处于深入多元化发展时期。

(2)不同土地类型的主要生态系统服务功能具有差异性，湿地生态系统水文调节功能突出，森林生态系统主要是固碳释氧和水源涵养功能，草地生态系统营养物质循环和土壤保持功能比较明显，农田生态系统的农产品服务功能最典型。

(3)评价指标体系和测算方法不同，使土地生态系统服务价值结果的可比性降低，同时由于地理环境的差异性，表现出生态服务价值的空间异质性。

由于土地生态系统的非均质性，土地生态系统服务与价值的研究仍存在部分难题，如同一土地类型的生态系统服务功能划分没有统一的标准和评价方法的不同，致使区域生态系统服务价值核算时，核算结果不同。国内在土地生态系统服务价值测算上主要运用了Constaza等参数模型和谢高地生态当量模型，这两种方法仍存在一定的局限性，前者主要表现为湿地生态系统服务价值测算较高，后者主要是以青藏高原为例的基础上进行的研究。但对于生态系统服务价值的定量化研究国内也取得了可喜的成就，基于生态服务价值和土地利用变化方面的研究成果，深层次探讨区域土地生态系统服务的权衡与协同是未来研究工作的重点和难点。加强土地利用变化驱动下的生态系统过程、服务及驱动机制方面的研究是区域生态系统服务集成与优化，生态系统保护与治理的理论基础。

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[责任编辑：刘 英]

2015-11-01

2016-03-28

张静(1981-),女,陕西汉中人, 陕西理工大学历史文化与旅游学院副教授,陕西师范大学在读博士研究生,主要从事资源环境评价与GIS研究。

陕西理工学院科研基金项目(SLGKY15-12)

F061.6

A

1673-2936(2016)03-0084-05