生態(tài)效益及其特性

王效科, 楊 寧, 吳 凡,2, 任玉芬, 王思遠, 薄乖民, 蔣高明, 王玉寬, 孫玉軍, 張 路, 歐陽志云

1 中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心, 北京 100085 2 中國科學院大學, 北京 100049 3 中國科學院遙感與數(shù)字地球研究所, 北京 100094 4 西北林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設計院, 西安 710084 5 中國科學院植物研究所, 北京 100093 6 中國科學院成都山地災害與環(huán)境研究所, 成都 610041 7 北京林業(yè)大學, 北京 100083

自從20世紀以來,工業(yè)化的快速發(fā)展和科學技術水平的顯著提高,增強了人類開發(fā)利用資源的能力,大規(guī)模的森林采伐和耕地開墾等人類活動,對自然環(huán)境造成了嚴重破壞,更甚者超出了自然所具有的更新恢復能力,由此引起的水土流失、土地沙化和土壤鹽堿化越來越嚴重[1]。我國生態(tài)環(huán)境脆弱地區(qū),如干旱半干旱的三北農(nóng)牧交錯帶、水土流失嚴重的黃土高原和云貴高原以及熱帶原始林的海南島和土壤肥沃的東北地區(qū),都面臨著土地質(zhì)量退化、糧食產(chǎn)量下降、自然災害(如河流淤積—地上河、泥石流等)頻發(fā)等嚴重的生態(tài)環(huán)境問題,威脅人民的生產(chǎn)、生活和社會發(fā)展[2],再加上我國1950年代末期以來的大煉鋼鐵、以糧為綱等政策,進一步加劇了對生態(tài)環(huán)境的破壞。“文化大革命”結(jié)束后,我國社會經(jīng)濟發(fā)展開始進入一個大調(diào)整時期。一批老科學家在生態(tài)學思想的指導下,及時提出了保持生態(tài)平衡、維持自然資源持續(xù)利用的理念,號召全社會重視生態(tài)效益。從此,生態(tài)效益一詞不但在我國生態(tài)學屆被廣泛應用,而且在我國社會政治經(jīng)濟文化生活中也成為高頻詞之一。近年來,中共中央“十八大”明確提出了將“生態(tài)效益納入到社會經(jīng)濟發(fā)展評價指標體系”,生態(tài)效益更成為我國政治生活關注的主旋律之一,得到了全社會的高度關注。

生態(tài)效益一詞從1980年代在國內(nèi)科學文獻中大量出現(xiàn)以來,每年都有數(shù)十甚至數(shù)百篇以生態(tài)效益評價為題的論文發(fā)表,既有針對特定生態(tài)系統(tǒng)類型的生態(tài)效益評價,也有針對人為干預活動(如重大生態(tài)工程的實施)的生態(tài)效益評價。這些論文無疑對辨識生態(tài)環(huán)境問題、認識生態(tài)環(huán)境問題根源和指導生態(tài)環(huán)境保護工作發(fā)揮了巨大作用。但應該看到,生態(tài)效益評價指標的不統(tǒng)一,幾乎每篇文章都選取了不同的生態(tài)效益評價指標,這造成了不同研究結(jié)果間的比較非常困難。評價結(jié)果的使用者也難以判斷文章中得出生態(tài)效益評價結(jié)果有無偏差,是否將最重要和最關鍵的生態(tài)效益指標都包括了進去。到了1990年代,隨著外來詞—生態(tài)系統(tǒng)服務(功能)的引進[3- 4],在生態(tài)學界生態(tài)效益評價有被生態(tài)系統(tǒng)服務評價取代之勢,但社會上人們更容易理解和最常使用的仍然是生態(tài)效益評價。生態(tài)效益和生態(tài)系統(tǒng)服務之間的關系需要進一步分析。本論文將在分析生態(tài)效益研究歷史現(xiàn)狀的基礎上,提出生態(tài)效益的定義,分析生態(tài)效益性質(zhì)及其形成的生態(tài)學機制,期望能夠為開展生態(tài)效益的科學評價提供一定的理論支持。

1 中國生態(tài)效益評價歷史

新中國成立后,我國社會經(jīng)濟進入了一個快速發(fā)展時期,全國范圍內(nèi)大規(guī)模的自然資源開發(fā)利用進入了快車道。由此引起的資源持續(xù)利用和生態(tài)環(huán)境問題也引起了科學家的擔憂。1950年代,一批森林生態(tài)學家就對東北地區(qū)大面積森林皆伐提出質(zhì)疑,建議以擇伐代替皆伐,維護森林資源的持續(xù)利用[5]。為了滿足我國橡膠生產(chǎn)需要,在西雙版納等地開展了大面積的橡膠林種植工作,但造成當?shù)厮亮魇Ъ觿?氣候變干變熱等問題,森林生態(tài)學家通過大量調(diào)查分析,提出了種植橡膠與保護生態(tài)環(huán)境相結(jié)合的建議,如積極保護水源林、護路林、護岸林和自然保護區(qū)等[6]。到了改革開發(fā)后,我國許多地區(qū)脆弱的生態(tài)環(huán)境已經(jīng)遭到嚴重破壞,生態(tài)環(huán)境問題頻發(fā),如森林資源質(zhì)量降低、水土流失加劇、河流水庫淤積嚴重等,朱濟凡等[7]及時指出了“森林能夠保護環(huán)境、美化環(huán)境,具有涵養(yǎng)水源、凈化大氣、防護農(nóng)田、防噪音、衛(wèi)生保健以及保護增殖野生動物等方面的效益”,并介紹了日本、美國等對森林的公益效能的調(diào)查計量。隨后,森林公益效能的概念在我國的一些文獻中出現(xiàn),這可能是我國較早的對生態(tài)效益概念的引用。這個時期出現(xiàn)的一些介紹有關國外防護林建設的報告,提出了森林的防護效益[8],并認為防護林是以發(fā)揮森林各種防護效益為目的而營造的人工林,這為以后全國開展大規(guī)模的防護林建設提供了理論依據(jù)。

到了1980年代,生態(tài)效益概念在國內(nèi)的科學文獻和社會生活中逐漸得到廣泛應用。如張治強[9]指出：“隨著對人工林生態(tài)效益及全樹利用研究的不斷發(fā)展, 有必要以重量作為計量的指標, 全面測定、評價這類林分的生產(chǎn)力”。越來越多的人們開始關注生態(tài)效益,即生態(tài)系統(tǒng)具有的維持人類生存環(huán)境、持續(xù)提供人類所需資源的能力。

我國早期的生態(tài)效益評價主要是圍繞森林生態(tài)系統(tǒng)保護和防護林建設。比較重要的論著有：曹新孫的《農(nóng)田防護林學》[10]、趙榮慧等[11]發(fā)表的《中國遼西地區(qū)油松針闊混交林生態(tài)效益的評價》等。隨后出現(xiàn)了大量針對三北防護林和平原林網(wǎng)建設的生態(tài)效益評價。例如,四川省林業(yè)科學研究院的王金錫等開展的長江中上游防護林體系生態(tài)效益監(jiān)測與評價研究；中國林業(yè)科學研究院宋兆民主持的“黃淮海綜合防護林體系生態(tài)經(jīng)濟效益的研究”, 對農(nóng)田防護林體系的氣象效益、水、熱、蒸散、熱量平衡等作了全面深入的研究；北京林業(yè)大學水土保持學院孫立達等主持完成的“黃土高原水土保持林體系綜合效益的研究”,提出了一系列指標、參數(shù)和模型, 為森林生態(tài)效益的計量評價提供了科學理論與實踐依據(jù)[12]。隨著我國大規(guī)模林業(yè)生態(tài)工程建設的開展,林業(yè)生態(tài)工程生態(tài)效益評價引起了學界和政界的高度關注。國內(nèi)外出現(xiàn)了大量的林業(yè)生態(tài)工程生態(tài)效益評價研究專著。例如朱教君等《三北防護林工程生態(tài)環(huán)境效應遙感監(jiān)測與評估研究》[13]、國家林業(yè)局《退耕還林工程生態(tài)效益監(jiān)測國家報告》[14]等。

2 生態(tài)效益概念

提到生態(tài)效益,大家都能夠舉出一些內(nèi)容,如土壤肥力、水源涵養(yǎng)、水土保持、固碳釋氧等,但是生態(tài)效益的科學定義并不明確和統(tǒng)一,也缺乏一個科學的分類系統(tǒng)。

生態(tài)效益在我國最為流行的定義為：“人們在生產(chǎn)中依據(jù)生態(tài)平衡規(guī)律,使自然界的生物系統(tǒng)對人類的生產(chǎn)、生活條件和環(huán)境條件產(chǎn)生有益的影響和有利的效果,它關系到人類生存發(fā)展的根本利益和長遠利益”。生態(tài)效益的基礎是生態(tài)平衡和生態(tài)系統(tǒng)的良性、高效循環(huán)[15]。梁樹春[16]在評述我國4種不同生態(tài)效益定義的基礎上,指出：“生態(tài)效益是指人類經(jīng)濟活動對生態(tài)系統(tǒng)功能所產(chǎn)生的有利或不利的影響,進而對人類生活環(huán)境和生產(chǎn)條件所產(chǎn)生的影響效應”。美國環(huán)境保護局(EPA,Environmental Protection Agency)在生態(tài)效益評價戰(zhàn)略規(guī)劃中[17],不但提到一個最簡單的生態(tài)效益定義：“生態(tài)系統(tǒng)對社會福祉的貢獻”,而且指出了生態(tài)效益評價就是評價由EPA政策引起的生態(tài)系統(tǒng)功能或過程改變造成的社會福利變化,并給出定性描述和定量物質(zhì)或貨幣價值的方法。

隨著生態(tài)學理論發(fā)展和社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展觀念的普及,需要對以上的生態(tài)效益概念進行分析。比較流行的生態(tài)效益定義中提到生態(tài)平衡概念在現(xiàn)代社會中已經(jīng)很少使用,也未考慮提供生態(tài)效益的生態(tài)系統(tǒng)概念。梁樹春提出的定義強調(diào)了生態(tài)效益是人類活動引起的,在實際生態(tài)效益評價中,有些并不涉及發(fā)生人類活動,如討論濕地的生態(tài)效益,并不一定要伴隨人類活動發(fā)生。EPA定義中的社會福祉涉及內(nèi)容較廣,特別是包括了社會效益和經(jīng)濟效益(這兩種效益在傳統(tǒng)決策管理中已經(jīng)得到了足夠重視,不是生態(tài)效益提出的主要著眼點),但是沒有突出生態(tài)效益評價是要強調(diào)人們以前關注較少的生態(tài)系統(tǒng)提供的支撐社會發(fā)展的能力。

生態(tài)效益一詞的提出初衷是為了加強生態(tài)環(huán)境保護,促進社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展,希望能夠提出一種價值判斷基準,提高人們對生態(tài)環(huán)境保護重要性的認識,避免人類在社會經(jīng)濟活動中過分追求社會效益和經(jīng)濟效益,造成對生態(tài)環(huán)境不可恢復的破壞和自然資源的未來短缺。

根據(jù)生態(tài)效益的形成本質(zhì)和提出的目的,生態(tài)效益可以定義為：生態(tài)系統(tǒng)及其變化引起的人類生存和社會經(jīng)濟發(fā)展條件的改善程度。這種改善能夠提高人類福祉,是人類從生態(tài)系統(tǒng)得到的好處。生態(tài)效益應該是對傳統(tǒng)評價人類福祉的社會效益和經(jīng)濟效益的補充,其核心是反映生態(tài)系統(tǒng)能夠為人類生存和社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展提供適宜生活環(huán)境和優(yōu)良生產(chǎn)條件的能力。在實際進行評價時,廣義的生態(tài)效益包括了所有由生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的人類福祉,覆蓋了部分經(jīng)濟效益和社會效益；而狹義的生態(tài)效益不包括生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的經(jīng)濟效益和社會效益。我們希望生態(tài)效益評價時應該多采用狹義的概念。這是因為,提倡生態(tài)效益評價的出發(fā)點是為了提高人們對生態(tài)系統(tǒng)具有的改善人類生存和生活生產(chǎn)環(huán)境的長期價值的認識。在傳統(tǒng)人類福祉的評價中,往往忽視了對生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量和功能改善的度量,而這對于社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展非常重要。如果將生態(tài)系統(tǒng)引起的直接經(jīng)濟效益和社會效益包括到生態(tài)效益中,常常會弱化生態(tài)效益的本意。例如,在評價森林的生態(tài)效益時,如果包括木材的價值,勢必降低森林的水源涵養(yǎng)、土壤保持、防風固沙和氣候調(diào)節(jié)等價值,因為后者的價值往往由于市場上缺乏精確定量而被認為不可靠。

圖1 生態(tài)系統(tǒng)服務與生態(tài)效益間關系Fig.1 Relationship between ecosystem service and ecological benefit

近些年來,生態(tài)學家從國外引進了生態(tài)系統(tǒng)服務(功能)的概念[18],隨之出現(xiàn)了大量生態(tài)系統(tǒng)服務評價的論文。生態(tài)系統(tǒng)服務是指生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)過程所形成的維持人類生存的自然環(huán)境條件及其效用[19],簡單說就是人類從生態(tài)系統(tǒng)得到的好處。生態(tài)系統(tǒng)服務包括了向經(jīng)濟社會系統(tǒng)輸入的有用物質(zhì)和能量、接受和轉(zhuǎn)化來自經(jīng)濟社會系統(tǒng)的廢棄物,以及直接向人類社會成員提供服務(如人們普遍享用潔凈空氣、水等舒適性資源)。廣義的生態(tài)效益與生態(tài)系統(tǒng)服務沒有區(qū)別。狹義的生態(tài)效益和生態(tài)系統(tǒng)服務在評價內(nèi)容上存在一些差別(圖1)。首先是生態(tài)系統(tǒng)服務包括的內(nèi)容比較多,既包括傳統(tǒng)的經(jīng)濟效益,即能夠進入市場被買賣的生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品提供的效益,而且包括還沒有能進入市場的由生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的人類福祉,如支持功能、調(diào)節(jié)功能和文化功能。而生態(tài)效益主要包括生態(tài)系統(tǒng)服務的支持功能、調(diào)節(jié)功能和部分文化功能。簡單地說生態(tài)系統(tǒng)服務包括產(chǎn)品提供功能(這是我們一般說的經(jīng)濟效益)、支持功能、調(diào)節(jié)功能和文化功能(部分社會效益)。其次,生態(tài)系統(tǒng)服務更多從生態(tài)系統(tǒng)對人類貢獻的角度考慮,具有自然特征,而生態(tài)效益更多考慮人類從生態(tài)系統(tǒng)獲得的利益,具有一定的社會經(jīng)濟特征,因此,從生態(tài)學家和生態(tài)系統(tǒng)保護角度,生態(tài)系統(tǒng)服務更受到歡迎,而從決策者和社會公眾角度,更喜歡用生態(tài)效益。在具體內(nèi)容上,有時很難區(qū)分生態(tài)效益和生態(tài)系統(tǒng)服務,如大家都叫水源涵養(yǎng)、氣候調(diào)節(jié)、水土保持等,但兩者針對主體不同,勢必關注重點存在傾斜。如生態(tài)系統(tǒng)提供的水源涵養(yǎng)服務,對人類來說是獲得更多的可利用水資源和減少下游洪水災害的效益；生態(tài)系統(tǒng)增加土壤保持服務,人類的受益將表現(xiàn)在生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)能力不降低、下游不產(chǎn)生泥沙淤積等。人類從生態(tài)系統(tǒng)得到的最終期望不是生態(tài)系統(tǒng)服務(如水源涵養(yǎng)、水土保持、洪水蓄積等),而是這些服務所產(chǎn)生的生態(tài)效益(如清潔的空氣和水源、較少的洪澇災害和穩(wěn)定的農(nóng)業(yè)氣候等)(圖2)。

生態(tài)效益的提出,其目的在于提高人們對自然規(guī)律的關心以及對生態(tài)經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展規(guī)律的認識, 要求人類在經(jīng)濟發(fā)展中合理開發(fā)、利用、保護自然資源和生態(tài)環(huán)境這個人類賴以生活、生存乃至發(fā)展的自然物質(zhì)基礎。

圖2 生態(tài)系統(tǒng)-服務-效益間關系Fig.2 The relationship among ecosystem-services-benefits

3 生態(tài)效益形成的生態(tài)學機制

生態(tài)效益的形成,不但是生態(tài)系統(tǒng)各種響應過程的結(jié)果,而且是人與自然耦合作用過程的結(jié)果。要科學識別、定量和價值化生態(tài)效益,就必須了解人類活動或環(huán)境變化對生態(tài)系統(tǒng)過程和功能的影響,了解生態(tài)系統(tǒng)和人類社會經(jīng)濟系統(tǒng)間的聯(lián)系。生態(tài)效益的形成,包含一系列重要的生態(tài)學機制。

3.1 生態(tài)系統(tǒng)功能發(fā)揮機制

生物和環(huán)境構(gòu)成的生態(tài)系統(tǒng),由生產(chǎn)者-消費者-還原者構(gòu)成,參與了全球或區(qū)域能量流動、物質(zhì)循環(huán)和水循環(huán)過程。在功能上能夠為生物生存和發(fā)育提供能源和養(yǎng)分,構(gòu)成碳、氮、水循環(huán)等。生態(tài)系統(tǒng)的這些功能將會影響人類和其他生物生存和生活生產(chǎn)的環(huán)境條件。人類是自然進化的產(chǎn)物,人類的生存和發(fā)展,總是需要一定的自然資源和條件,以提供足夠的營養(yǎng)和適宜的環(huán)境。生態(tài)系統(tǒng)功能的發(fā)揮,為人類提供生活生產(chǎn)產(chǎn)品、維持和調(diào)節(jié)環(huán)境狀態(tài)等服務[20]。人類不斷從生態(tài)系統(tǒng)功能的發(fā)揮中受益,以保障和改善人類生存所需的資源和環(huán)境條件,即獲得生態(tài)效益。

3.2 生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部穩(wěn)定機制

生態(tài)系統(tǒng)是生物和非生物環(huán)境構(gòu)成的一個完整體,其中的物理、化學和生物組分及其過程同時存在、發(fā)揮作用和自我再生,支撐起了與其相適應的物種、種群和群落及生態(tài)系統(tǒng)功能[21],即生態(tài)系統(tǒng)的整體性。同時,生態(tài)系統(tǒng)通過能量流動、物質(zhì)循環(huán)和信息傳遞實現(xiàn)內(nèi)部要素相互作用和對外聯(lián)系,形成了一系列的內(nèi)部穩(wěn)定機制、反饋機制、演化機制和輸入輸出調(diào)控機制,維持了生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的穩(wěn)定。生態(tài)系統(tǒng)能夠吸納外來的壓力和物質(zhì),向外輸出人類需要的物質(zhì)和能量,從整體上緩解不良環(huán)境變化對人類社會的脅迫,保證了生態(tài)系統(tǒng)對外界影響具有一定的彈性。一些有益外部作用通過生態(tài)系統(tǒng)傳遞或放大,會對人類社會產(chǎn)生更多的好處(即生態(tài)效益)。

在生態(tài)系統(tǒng)中,同時存在靜態(tài)機制(如化學計量平衡、生物器官生物量分配、物質(zhì)守恒、能量平衡)和動態(tài)機制(如水循環(huán)和生物地球化學循環(huán)過程中植物蒸騰、光合作用、呼吸作用、硝化反硝化作用等),共同維持了生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性和彈性,從而保證人類生存環(huán)境的穩(wěn)定和對環(huán)境變化的緩沖能力。這是生態(tài)效益最重要的一部分內(nèi)容。

3.3 人與自然耦合機制

生態(tài)效益是人類從生態(tài)系統(tǒng)獲得的好處,是人與自然耦合關系的一種表現(xiàn)結(jié)果。如果人類和自然能夠和諧相處和互惠互利,人類會獲得更大的生態(tài)效益。如果人類干擾或破壞超過了生態(tài)系統(tǒng)的維系能力,人類從生態(tài)系統(tǒng)獲得的效益將會減少。因此,生態(tài)效益可以說是一個評價人與自然關系和諧程度的重要內(nèi)容。

生態(tài)效益形成,不但取決于生態(tài)系統(tǒng)功能和人類社會經(jīng)濟發(fā)展需求,而且取決于人與自然間的耦合。人與自然耦合可以發(fā)生在不同尺度上,如樹木的遮陰、森林生態(tài)系統(tǒng)的固碳和水源涵養(yǎng),是不同尺度上的生態(tài)系統(tǒng)功能與人類需求的耦合,對人類具有不同的生態(tài)效益。人與自然可以通過不同方式相互作用,如通過碳循環(huán)和水循環(huán)將生態(tài)系統(tǒng)和人類社會系統(tǒng)連接起來的,形成固碳和水源涵養(yǎng)等生態(tài)效益。

4 生態(tài)效益特性

生態(tài)效益評價作為人類福祉變化的一種度量方法,反映了人類活動對生態(tài)系統(tǒng)的影響及由此引起的人類福祉變化程度,具有以下明顯特性。

4.1 生態(tài)系統(tǒng)介導性

從起源看,生態(tài)效益來自于生態(tài)系統(tǒng)變化,這種變化可能是人類活動引起的(如造林、恢復濕地等),也可能是氣候變化或其他環(huán)境因子變化引起的。由于生態(tài)系統(tǒng)是人類生存和可持續(xù)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎,人類生存和發(fā)展需要生態(tài)系統(tǒng)提供生活生產(chǎn)所需的資源以及適宜的環(huán)境條件,因此生態(tài)系統(tǒng)的變化將會影響生態(tài)效益的提供,進而對人類可獲取的福祉產(chǎn)生影響,這就體現(xiàn)出生態(tài)系統(tǒng)的中間傳遞作用,這種中間傳遞性我們稱之為介導性。

生態(tài)效益形成的生態(tài)系統(tǒng)介導性體現(xiàn)在：(1)生態(tài)效益的產(chǎn)生來源于生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的變化；(2)人類活動或環(huán)境變化的生態(tài)效益是通過生態(tài)系統(tǒng)傳遞的；(3)生態(tài)效益高度依賴于生態(tài)系統(tǒng)的要素、結(jié)構(gòu)、過程和功能；(4)生態(tài)系統(tǒng)的整體性及物質(zhì)循環(huán)再生是生態(tài)效益的重要調(diào)控機制,生態(tài)平衡和生態(tài)系統(tǒng)的良性高效循環(huán)是生態(tài)效益形成的重要物質(zhì)基礎。

4.2 人類福祉相關性

生態(tài)效益是人類從生態(tài)系統(tǒng)獲得的一種好處,和經(jīng)濟效益、社會效益共同衡量了人類活動或環(huán)境變化對人類福祉的影響。在人類社會中,由于市場在資源分配和消費中的重要作用,市場調(diào)節(jié)的經(jīng)濟效益常常最為人類關心,其次是社會效益(如就業(yè)、醫(yī)療等),而為我們提供適宜生存環(huán)境和優(yōu)良生產(chǎn)條件的生態(tài)效益卻在決策中往往不被重視或重視不夠。事實上,生態(tài)效益不但對人類生存和社會可持續(xù)發(fā)展非常重要,而且生態(tài)效益的提高能夠促進經(jīng)濟效益和社會效益的提升,可以說,生態(tài)效益對人類福祉的貢獻,不但有直接的方面,而且能夠通過增加社會效益和經(jīng)濟效益對人類福祉產(chǎn)生的貢獻。

由于生態(tài)效益包括多項內(nèi)容和指標,各內(nèi)容和指標與人類福祉的關系有遠有近,有些是人類能夠直接感受到的,也有一些是人類通過間接途徑才能感受到的。這種生態(tài)效益與人類福祉的相關性既與生態(tài)系統(tǒng)要素-格局-功能的層級性有關,還與人類福祉需求層次(人類福祉譜圖)以及人們對人類福祉的認知水平有關。

4.3 區(qū)域環(huán)境依賴性

生態(tài)效益反映了人類活動或環(huán)境變化-生態(tài)系統(tǒng)-人類福祉間的關系。無論生態(tài)系統(tǒng)及其響應、人類福祉需求和獲得,都具有區(qū)域性和地方性,與一定的區(qū)域環(huán)境條件相關,因而生態(tài)效益表現(xiàn)出明顯的區(qū)域環(huán)境依賴性。例如,降水的水源涵養(yǎng)功能,在不同區(qū)域是不一樣的,不但要受到當?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)產(chǎn)水特征的影響,而且要受到當?shù)貐^(qū)域水文條件的影響,更要受到當?shù)氐乃Y源使用者或水流影響。水土保持效益在黃土高原地區(qū)就比較重要,因為該地區(qū)粉砂質(zhì)的土壤質(zhì)地決定了容易受到降水侵蝕。

生態(tài)效益的區(qū)域環(huán)境依賴性體現(xiàn)在：(1)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的區(qū)域差異及其對人類活動和環(huán)境變化響應的區(qū)域差異,產(chǎn)生的生態(tài)效益就會存在區(qū)域差異,如干旱地區(qū),水資源比較短缺,生態(tài)系統(tǒng)的水源涵養(yǎng)(產(chǎn)水量)和水質(zhì)凈化功能就比較重要；(2)生態(tài)環(huán)境問題具有區(qū)域差異,如黃土高原水土流失嚴重,水土保持生態(tài)效益就尤為重要；農(nóng)牧交錯帶土地容易沙化,防風固沙生態(tài)效益就很重要；(3)人類對生態(tài)環(huán)境的要求和應對能力的區(qū)域差異,在經(jīng)濟發(fā)達地區(qū),人們對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和生態(tài)安全要求比較高,如在生活水平高的大城市地區(qū),需要較高的空氣質(zhì)量,因此對空氣凈化和防風固沙生態(tài)效益會有較高的要求。在經(jīng)濟落后地區(qū),對生態(tài)環(huán)境災害的應對能力較弱,對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的生態(tài)效益就需要特別進行保護。

4.4 持續(xù)再生性

生態(tài)效益對人類來說,是一種可再生資源。在一定環(huán)境條件下,生態(tài)系統(tǒng)能夠不斷產(chǎn)生生態(tài)效益,其產(chǎn)生量以及動態(tài)變化只與生態(tài)系統(tǒng)種類和所處環(huán)境條件有關。生態(tài)系統(tǒng)在太陽能的驅(qū)動下,由生產(chǎn)者、消費者和還原者構(gòu)成了一個能量流動和物質(zhì)循環(huán)的系統(tǒng),能夠保持一定的穩(wěn)定性,為人類源源不斷地提供生態(tài)效益。

對于健康的生態(tài)系統(tǒng),主要依靠自然再生能力維持生態(tài)系統(tǒng)的流量流動和物質(zhì)循環(huán),產(chǎn)生生態(tài)效益。對于受損或功能低下的生態(tài)系統(tǒng),生態(tài)效益的持續(xù)再生性可能被打斷,造成的結(jié)果就是原有生態(tài)效益的喪失。但如果人類能夠采取一定的技術措施,以一定形式,將一定能量和物質(zhì)從社會經(jīng)濟系統(tǒng)輸入生態(tài)系統(tǒng), 使得生態(tài)系統(tǒng)得以恢復,人類有可能重新從中獲得生態(tài)效益。

4.5 多維性

生態(tài)系統(tǒng)和人類社會以及人與自然之間存在復雜多樣的關系,由此形成的生態(tài)效益勢必需要從多個維度采用多種指標來度量,如針對某一類生態(tài)系統(tǒng)開展生態(tài)效益評估時,需要從生態(tài)系統(tǒng)要素、結(jié)構(gòu)、過程和功能等多個方面考慮；評估生態(tài)效益的時空變化時,需要在時間尺度上根據(jù)短期、中期和長期目標分別選擇不同指標,需要在空間尺度上根據(jù)地方、區(qū)域、國家甚至全球范圍構(gòu)建相應指標。這樣就形成了生態(tài)效益的多維性特征,即生態(tài)效益評價需要從多個角度和尺度進行,任何單一的生態(tài)效益評價指標都可能不全面。

生態(tài)效益往往與特定維度范圍有關。如洪水調(diào)蓄與季節(jié)徑流過程有關,而與年平均徑流量關系不大。碳固定的生態(tài)效益的受惠區(qū)域會波及全球,水源涵養(yǎng)的生態(tài)效益會惠及河流的下游地區(qū)。生態(tài)效益在不同維度上的表現(xiàn)是不一樣的。有些生態(tài)效益反映在生態(tài)系統(tǒng)要素指標上變化最大,但在生態(tài)系統(tǒng)過程指標上變化并不大。有些生態(tài)效益在短時間尺度上不明顯,但在長期時間尺度上就比較大。有些在區(qū)域尺度上很小的生態(tài)效益,但放在全球尺度上可能很大。生態(tài)效益具有尺度依賴性,進行評價時,需要考慮合適的尺度范圍。由于生態(tài)效益指標的多維性,需要將不同層級和時間空間尺度的指標進行綜合或整合,才能科學地反映出生態(tài)效益的全部價值。

4.6 跨尺度性

人類從生態(tài)系統(tǒng)獲得的生態(tài)效益不僅僅表現(xiàn)在特定的組織、時間和空間尺度上,而且能夠產(chǎn)生跨尺度效應。如生態(tài)系統(tǒng)中的個體變化,可能會造成整個生態(tài)系統(tǒng)功能的變化而產(chǎn)生不同的生態(tài)效益；短期干預可能造成生態(tài)效益在長時間序列上的改變；局地變化可能引起區(qū)域甚至全球的生態(tài)效益的改變。

生態(tài)效益跨尺度性可以表現(xiàn)在：(1)生態(tài)效益具有時間累積或衰變效應,隨時間延長,生態(tài)效益可能會增強或減弱；(2)生態(tài)效益具有空間輻射效應,有些生態(tài)效益從產(chǎn)生到發(fā)揮具有空間傳遞過程(如防風固沙與沙塵暴減少),其輻射效應和擴散過程可能造成生態(tài)效益總體的增強或減少；(3)生態(tài)效益具有多層級傳遞性,由于生態(tài)系統(tǒng)不同層級間的緊密關系,人類從生態(tài)系統(tǒng)的不同層級水平上都可能獲得生態(tài)效益,實際獲得的生態(tài)效益應該為各層級綜合的結(jié)果,不應該忽視任何一個層級上可能得到的生態(tài)效益。

4.7 外部性

生態(tài)效益的復雜性還常常會表現(xiàn)在生態(tài)效益形成中,產(chǎn)生生態(tài)效益的生態(tài)系統(tǒng)與獲取福祉的人類在時間和空間上不一致。以流域的水土保持生態(tài)效益為例,對上游生態(tài)系統(tǒng)進行保護或恢復,可以減少下游河流淤積,河流上游為生態(tài)效益的產(chǎn)生地,下游是生態(tài)效益的受益地。這就是生態(tài)效益的外溢性,即獲得生態(tài)效益的區(qū)域不在生態(tài)效益產(chǎn)生地,這是開展生態(tài)補償?shù)睦碚摶A。當代人保護生態(tài)環(huán)境,改善生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量和功能,將會惠及后代,對后代產(chǎn)生生態(tài)效益。這就是生態(tài)效益的滯后性,也是可持續(xù)發(fā)展的理論基礎。這種生態(tài)效益的外溢性和滯后性可以通稱為生態(tài)效益的外部性。

生態(tài)效益外部性往往是認識生態(tài)效益和改善生態(tài)效益決策的關鍵。由于生態(tài)效益的外部性而造成人們對生態(tài)效益的忽視,只看到眼前獲得的社會經(jīng)濟效益,而沒有看到給下游或后代造成的生態(tài)效益下降。生態(tài)效益評價更多的應該是對全面的長期的效益的一種認定和評估。

4.8 基礎性

生態(tài)系統(tǒng)為人類提供的水源涵養(yǎng)、土壤保持、防風固沙、環(huán)境凈化、氣候調(diào)節(jié)等生態(tài)效益,為人類生存和發(fā)展提供了基本條件,具有社會經(jīng)濟發(fā)展的基礎性作用,是社會效益和經(jīng)濟效益形成的基礎。人類的生存條件,如充足的氧氣、適宜的氣候、干凈的空氣和水體、不受洪澇等災害的侵擾等,都是生態(tài)系統(tǒng)為人類健康和安全提供的生態(tài)效益。人類的生產(chǎn)生活條件,如肥沃的土壤、充足的水源等,都是生態(tài)系統(tǒng)為滿足人類社會經(jīng)濟發(fā)展而提供的生態(tài)效益。因此,生態(tài)效益的保護和提升是人類社會可持續(xù)發(fā)展最主要的物質(zhì)基礎。

4.9 非市場性

目前,生態(tài)系統(tǒng)供給服務產(chǎn)生的生態(tài)效益已經(jīng)形成了完善的市場交易機制,對于這部分能夠進行市場交換或具有市場價格的生態(tài)效益,無論在原地還是異地、直接還是間接產(chǎn)生的,其評價常常會被歸入經(jīng)濟效益范疇。另一部分生態(tài)效益屬于公共產(chǎn)品,可以眾人同享、共享,且對生態(tài)效益的使用不通過市場交易環(huán)節(jié)。如生態(tài)系統(tǒng)保護或恢復后的環(huán)境改善效益(如沙塵暴減少、大氣CO2減少),眾人無時無刻不在享用,且在享用的過程中不受他人限制,由于意識不到生態(tài)效益的稀缺性,這部分生態(tài)效益很難產(chǎn)生市場價值,這也是生態(tài)效益評價的難點。

5 結(jié)論

人類生存和發(fā)展離不開良好的生態(tài)環(huán)境,我國生態(tài)學家一直非常重視人類活動對生態(tài)環(huán)境的影響,在1979年12月召開的中國生態(tài)學成立大會上,就指出“不少地方由于不按生態(tài)規(guī)律辦事,造成資源浪費,破壞了生態(tài)平衡,給國民經(jīng)濟造成了重大損失,還引起了環(huán)境惡化等嚴重后果”[22]。人類沒有重視生態(tài)環(huán)境保護的重要原因,就是沒有意識到生態(tài)系統(tǒng)對人類生產(chǎn)生活的基礎支撐作用以及人類無時無刻不從生態(tài)系統(tǒng)中獲得好處。生態(tài)效益一詞,既形象又客觀地表明了生態(tài)系統(tǒng)給人類帶來的好處。在我國,生態(tài)效益具有很高的社會認可度和政府決策依賴度。但也存在一些概念定義不統(tǒng)一,與科學界使用比較多的生態(tài)系統(tǒng)服務一詞關系不清楚,因此,從科學角度,回顧生態(tài)效益一詞使用歷史,提出生態(tài)效益定義和內(nèi)涵,分析生態(tài)效益性質(zhì),將為生態(tài)效益的科學評價提供重要科學依據(jù)。

生態(tài)效益是人類從生態(tài)系統(tǒng)得到的好處,但為了和社會效益以及經(jīng)濟效益在內(nèi)容上加以區(qū)別,將其定義為生態(tài)系統(tǒng)及其變化引起的人類生存和社會經(jīng)濟發(fā)展條件的改善程度。生態(tài)效益形成的機制包括：生態(tài)系統(tǒng)功能發(fā)揮機制、生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部穩(wěn)定機制和人與自然耦合機制。生態(tài)效益具有8個特性：生態(tài)系統(tǒng)介導性、人類福祉相關性、區(qū)域環(huán)境依賴性、持續(xù)再生性、多維性、跨尺度性、外部性、基礎性和非市場性。本研究只為生態(tài)效益的評價提供一個重要支點,還需要進一步建立生態(tài)效益評價指標體系和方法,才能促進我國生態(tài)效益評價工作的科學化和精確化,獲得更多社會認可并進一步應用于政府決策,發(fā)揮其對我國生態(tài)環(huán)境保護的促進作用。

致謝：北京大學沈澤昊,北京林業(yè)大學王軼夫,貴州師范大學安裕倫、楊廣斌,國家林業(yè)局西北林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設計院王偉,環(huán)保部南京環(huán)境科學研究所張慧、裴文明,上海市園林科學規(guī)劃研究院李躍忠、鄭思俊,中國科學院成都山地災害與環(huán)境研究所傅斌,中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心逯非,中國科學院遙感與數(shù)字地球研究所王黎明,中國科學院植物研究所李彩虹等參加該項目討論，特此致謝。