生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能與城市化影響的概述

張?zhí)炝?，吳仲?/p>

（中國林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)研究所，廣東廣州 510520）

生態(tài)環(huán)境和自然資源是人類生存的基礎(chǔ)，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能即生態(tài)系統(tǒng)為人類提供的各種惠益，是人類生命健康的維持根基，也是人類社會不斷向前發(fā)展的基礎(chǔ)，是與人類的福祉息息相關(guān)的。工業(yè)革命以后，人類對資源的消耗速度加快，造成了一系列環(huán)境問題，同時又由于當(dāng)時認(rèn)知水平的限制，很多問題沒有及時解決，對自然環(huán)境造成了深刻且長遠(yuǎn)的影響。近年來，中國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展迅速，居民物質(zhì)需求基本得到滿足，對于生態(tài)環(huán)境的品質(zhì)也有了更高的追求，生態(tài)環(huán)境與人類福祉的相互作用關(guān)系逐漸成為了公眾和科研人員關(guān)注的焦點(diǎn)問題。目前城市過度擴(kuò)張、全球氣候變化等各種問題，對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能提出了新的挑戰(zhàn)。因此，應(yīng)加強(qiáng)對于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的認(rèn)知及其與城市化之間的相互作用關(guān)系，以期能更好的解決各類資源環(huán)境問題。

1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及其價值

早在20世紀(jì)60年代，就有研究人員注意到生態(tài)系統(tǒng)的各種益處，認(rèn)為這是生態(tài)系統(tǒng)的對人類的一種服務(wù)（service）功能[1～3]。當(dāng)時研究者們對于生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能還沒有明確的定義，只是認(rèn)為這是生態(tài)系統(tǒng)所給我們帶來的一種服務(wù)。因此這方面的研究并沒有得到廣泛重視。然而隨著生態(tài)環(huán)境不斷惡化，生態(tài)問題日益突出，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能被認(rèn)為是有效解決環(huán)境問題的途徑而被廣泛關(guān)注，并在20世紀(jì)后期得到快速發(fā)展。1997年，Costanza等[4]發(fā)表了關(guān)于全球生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與生態(tài)資本的價值核算的論文，提出生態(tài)資產(chǎn)的核算方法，并估算全球的自然資源價值大約為33×1012美元，引起了大量學(xué)者的廣泛關(guān)注，促進(jìn)了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能領(lǐng)域研究的發(fā)展，掀起了全球范圍內(nèi)，評價生態(tài)系統(tǒng)功能價值的潮流[5～6]。

不同研究人員針對生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能提出了不同定義。Costanza[4]將生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能定義為生態(tài)系統(tǒng)的功能和產(chǎn)品的統(tǒng)稱，其中包括生態(tài)系統(tǒng)提供給人類的直接物質(zhì)福利與良好環(huán)境。馬世駿提出社會、經(jīng)濟(jì)、自然是一個復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)[5]，生態(tài)系統(tǒng)具有自然、經(jīng)濟(jì)、社會三方面效益，并且三者之間具有相互作用關(guān)系，經(jīng)濟(jì)、社會與自然應(yīng)該協(xié)調(diào)發(fā)展。馬鳳嬌等綜述了國內(nèi)外相關(guān)研究，把生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能定義為生態(tài)系統(tǒng)對人類的各種惠益[6]。

近年來，有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的研究不斷發(fā)展，主要體現(xiàn)在兩個方面：（1）生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)等學(xué)科的引入推動了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值評價體系的完善，通過結(jié)合經(jīng)濟(jì)學(xué)原理，定量化評估服務(wù)功能價值，結(jié)果更為準(zhǔn)確。（2）研究人員對生態(tài)系統(tǒng)的功能和過程認(rèn)知加深，合理調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，改善管理模式，對于服務(wù)功能的提高有極大幫助。由于生態(tài)系統(tǒng)具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，所能提供的惠益涵蓋動植物、水文、土壤、氣象等方面，決定了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的復(fù)雜性和多樣性[7]。因此，早期研究中，對于各項(xiàng)服務(wù)功能的分類和評價方法仍不明確，不同研究人員選取指標(biāo)各不相同，導(dǎo)致結(jié)果有較大差異。21世紀(jì)初，由聯(lián)合國牽頭啟動了“千年生態(tài)系統(tǒng)評估項(xiàng)目”，旨在從全球角度對生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行綜合評估。全球?qū)＜覀儚纳鷳B(tài)學(xué)機(jī)理、生態(tài)系統(tǒng)功能等角度出發(fā)，將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能分為四大類，分別為供給功能、調(diào)節(jié)功能、文化功能、支持服務(wù)功能。這種分類方法直觀，且將不同服務(wù)類型交叉、整合，是目前應(yīng)用最廣泛的分類方法。許多研究人員關(guān)注到環(huán)境變化對生態(tài)系統(tǒng)的影響，區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能與環(huán)境變化之間具有動態(tài)相互作用關(guān)系，從而得出有效的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評價方法[8～9]。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，3S技術(shù)等新興技術(shù)促進(jìn)了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值評價研究的發(fā)展[10～12]。歐陽志云等[13]針對中國陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能開展研究，選取了多方面參考指標(biāo)，結(jié)合生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的主要分類，評估了各項(xiàng)服務(wù)功能的價值及其總價值。謝高地等[14]利用GIS技術(shù)，將青藏高原生態(tài)系統(tǒng)分為森林、草地、農(nóng)田、濕地、水面、荒漠，并針對每一類生態(tài)系統(tǒng)分別評估，通過計(jì)算得到其每年的總生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值為9363.9×108元。趙同謙等[15]評估了中國森林生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)價值，得到其每年的價值為14060.05×108元，并且其中的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的間接價值是森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的主體，為直接價值的4.6倍，彰顯了對森林資源保護(hù)和科學(xué)利用的重要性。

2 城市化對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的影響

城市化是人類社會向前發(fā)展的必然結(jié)果，是衡量一個國家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要指標(biāo)。其對于提高居民生活質(zhì)量，不斷推動經(jīng)濟(jì)社會進(jìn)步具有重要作用。而城市的演變也深刻的影響著生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能[16]。隨著城市化不斷推進(jìn)，工業(yè)、商業(yè)等類型用地需求日益增多，周邊綠地不斷減少，使得城市周邊的生態(tài)緩沖帶逐漸消失，生態(tài)服務(wù)功能日益下降[17～19]。然而，犧牲綠地導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下降，不利于居民的身心健康，甚至可能導(dǎo)致災(zāi)害的發(fā)生，極大的影響了城市的發(fā)展[20]。

工業(yè)革命以來，人類經(jīng)濟(jì)社會得到迅猛的發(fā)展，深刻的影響著全球和各區(qū)域的自然生態(tài)系統(tǒng)。經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展對生態(tài)系統(tǒng)的影響具有兩面性：一方面，發(fā)展帶來高新技術(shù)和方法，使生態(tài)系統(tǒng)的管理更加規(guī)范化，更具有科學(xué)性；另一方面，城市人口的快速增長，加劇了資源消耗，迫使土地利用快速轉(zhuǎn)化，改變了生態(tài)系統(tǒng)的過程、結(jié)構(gòu)和功能，使得生態(tài)環(huán)境不斷惡化。城市化過程中常常改變了自然的原有生境，進(jìn)而損害生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能[21]。從全球尺度來看，農(nóng)業(yè)用地和工業(yè)用地在急劇擴(kuò)大，已經(jīng)占據(jù)了相當(dāng)部分[22]，這極大的改變了全球生態(tài)系統(tǒng)格局。城市化進(jìn)程不斷推進(jìn)，土地利用格局迅速轉(zhuǎn)變，深刻影響著生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。城市化增加了對于資源的需求，加大了人類對自然資源的開采力度，對生態(tài)系統(tǒng)造成了毀壞，甚至有些因此退化或消失。這種由城市化過程導(dǎo)致生境改變，使得原本適應(yīng)該地區(qū)環(huán)境的生物變得不適，進(jìn)而引起生物多樣性下降和物種喪失，并且這種影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了城市本身。

針對城市化對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的影響這一突出問題，國內(nèi)外開展了大量研究。Manob Das等[23]利用GIS對印度東部的舊馬爾達(dá)市鎮(zhèn)的土地利用和土地覆蓋進(jìn)行分析，評估城市化的動態(tài)性質(zhì)及其對城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響，結(jié)果表明：1990～2017年間，農(nóng)田和植被覆蓋率的降低使生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值顯著下降。周忠學(xué)等[24]對西安的城市化水平與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的相互作用關(guān)系進(jìn)行研究，認(rèn)為城市化程度與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值總體呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系。張騫等[25]研究認(rèn)為，城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能下降的主要驅(qū)動因素為城市建設(shè)用地的增加和農(nóng)業(yè)用地的減少。

3 建議與展望

近年來，人們逐漸意識到自然環(huán)境是人類生存和發(fā)展的根基所在。環(huán)保意識的覺醒推動了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能研究不斷向前發(fā)展。其理論體系不斷完善，邏輯不斷清晰，評估體系更加具體；分析模型不斷更新改進(jìn)，使得評估結(jié)果更加精準(zhǔn)化、動態(tài)化；同時，新興技術(shù)（如3S技術(shù)）的快速發(fā)展也起到了極大推動作用，促進(jìn)評估向空間結(jié)果表達(dá)的方向發(fā)展。我們應(yīng)將相關(guān)成果結(jié)合城市生態(tài)系統(tǒng)管理和保護(hù)和政府有關(guān)生態(tài)政策的制定，以期解決城市化帶來的生態(tài)問題。筆者認(rèn)為，還有以下幾個方面需要進(jìn)一步展開研究：

（1）需要加強(qiáng)城市生態(tài)學(xué)機(jī)理研究。生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、過程等決定了生態(tài)系統(tǒng)具有服務(wù)功能。對于城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的內(nèi)在生態(tài)學(xué)機(jī)理研究的開展，有利于提高對其服務(wù)功能的認(rèn)知水平，進(jìn)而為解決城市化所帶來的環(huán)境問題提供有效策略。

（2）需要加強(qiáng)城市生態(tài)規(guī)劃的研究。對城市進(jìn)行生態(tài)規(guī)劃和管理，有利于促進(jìn)用地合理轉(zhuǎn)型，緩解綠地緊張問題，提高生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能質(zhì)量。因此，應(yīng)在未來的城市建設(shè)中加強(qiáng)城市生態(tài)規(guī)劃的應(yīng)用，提升居民福祉，為可持續(xù)發(fā)展提供支持。

（3）需要加強(qiáng)城市生態(tài)定位站建設(shè)。目前，國家林業(yè)和草原局已經(jīng)建立了若干個城市生態(tài)定位站。城市生態(tài)研究與其它生態(tài)（如森林、濕地、荒漠等）研究不同，它是直接研究城市發(fā)展與人類與環(huán)境之間相互關(guān)系的。所以，城市生態(tài)定位研究最迫切的任務(wù)是要明確城市生態(tài)定位監(jiān)測指標(biāo)并進(jìn)行長期監(jiān)控，這些指標(biāo)應(yīng)同人類發(fā)展和環(huán)境友好緊密結(jié)合。