王乃亮,李雪麗,陶 偉,魏 婧,黃 慧,王 鵬
(甘肅省生態(tài)環(huán)境科學設計研究院,甘肅 蘭州 730000)
自Tansley在1935年提出“生態(tài)系統(tǒng)”的概念以來,諸多研究者從不同方面對生態(tài)系統(tǒng)開展了大量的研究[1]。生態(tài)系統(tǒng)是在自然界一定空間內(nèi)由生物與環(huán)境構(gòu)成的一個整體,它們之間相互影響和制約,自然生態(tài)系統(tǒng)為人類及地球上的其他生命系統(tǒng)提供了生存保障,人類社會的發(fā)展與生態(tài)系統(tǒng)提供的各項服務密不可分。謝高地等將生態(tài)系統(tǒng)劃分為6個一級生態(tài)系統(tǒng):森林、草地、農(nóng)田、荒漠、水域和濕地,為人類及其他物種生存提供各種各樣的福祉[2]。但隨著全球經(jīng)濟社會的快速發(fā)展,人類不斷從生態(tài)系統(tǒng)中獲取生態(tài)產(chǎn)品以及生活生產(chǎn)所需的原材料等資源,導致出現(xiàn)大量生態(tài)環(huán)境問題,如耕地減少、水資源匱乏以及生物多樣性喪失等,生態(tài)系統(tǒng)正在發(fā)生巨大的變化。千年生態(tài)系統(tǒng)評估(The Millennium Ecosystem Assessment, MA)項目表明全球大約60%的生態(tài)系統(tǒng)服務處于退化狀態(tài)[3]。自然資源并非“取之不盡,用之不竭”,生態(tài)系統(tǒng)服務的價值很難直接簡單的通過市場反映,采用合適的研究方法可對生態(tài)系統(tǒng)服務功能的經(jīng)濟價值進行有效評估,科學的價值評估結(jié)果有助于人類全面認識各種各樣生態(tài)系統(tǒng)服務功能的價值,提供環(huán)境保護的意識,并為合理利用生態(tài)資源及科學管理自然生態(tài)環(huán)境等提供一定的決策依據(jù)。為此,本文首先概述了生態(tài)系統(tǒng)服務功能的內(nèi)涵及分類,其次總結(jié)了國內(nèi)外對于生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值評估相關的研究進展并介紹了價值評估的幾種方法,最后對生態(tài)服務功能價值評估的相關研究進行了討論與展望。
生態(tài)系統(tǒng)功能(Ecosystem functions)指生境、特性或生態(tài)系統(tǒng)過程[4],Daily認為生態(tài)系統(tǒng)服務(Ecosystem services)就是生態(tài)系統(tǒng)及其物種提供的維持人類生存的需要和過程[5],Constanza認為生態(tài)系統(tǒng)服務指生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品和服務的總和,即生態(tài)系統(tǒng)服務指人類從生態(tài)系統(tǒng)中直接或間接得到的利益[6]。而生態(tài)系統(tǒng)服務功能則是指生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)過程所形成以及維持人類賴以生存的自然條件和效用,能夠連接生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能、過程與人類福祉,不僅可以為人類提供食品、藥材等生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品,還能提供生命賴以生存的環(huán)境條件[5, 7, 8]。生態(tài)系統(tǒng)服務功能的內(nèi)涵包括很多方面:為人類提供食品、水資源、藥材等各式各樣的生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品;植物通過光合作用調(diào)節(jié)空氣成分、減緩溫室效應、調(diào)節(jié)氣候等服務為生命創(chuàng)造生存和發(fā)展的良好空間;土壤保持服務;為人類提供休閑娛樂、旅游、文化等服務[7, 9]。
明確生態(tài)系統(tǒng)服務功能的概念后,對其進行合理分類劃分有助于更清楚地研究自然生態(tài)系統(tǒng)所提供的服務以及為其價值評估奠定一定的基礎,生態(tài)系統(tǒng)服務功能多樣而復雜,構(gòu)建一個正確評估生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值的分類系統(tǒng)也是重要的研究內(nèi)容之一。
2.2.1 按價值分類
歐陽志云按照價值分類將生態(tài)系統(tǒng)服務功能劃分為4個類別:直接利用價值、間接利用價值、選擇價值和存在價值。直接利用價值主要是指生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品、休閑旅游等價值;間接利用價值指生態(tài)系統(tǒng)提供的無法商品化的價值(如凈化環(huán)境質(zhì)量、水文調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)及物種保育等功能);選擇價值即人類為了將來能利用某種服務所愿意付出的支付意愿;存在價值為一種與人類對其是否利用無關的一種價值(如涵養(yǎng)水源等功能),是人類為保證生態(tài)系統(tǒng)服務功能可以繼續(xù)存在的支付意愿[7]。
2.2.2 按功能分類
生態(tài)系統(tǒng)服務按功能劃分的研究較多,Daily基于功能分為2大類共10種類型[5];Costanza等將可再生的生態(tài)系統(tǒng)服務分為17個主要類別,如氣體調(diào)節(jié)、傳粉、休閑及文化等生態(tài)系統(tǒng)服務類型[6];21世紀初期,Ma將生態(tài)系統(tǒng)服務劃分為4大類(供給服務、支持服務、調(diào)節(jié)服務和文化服務)共25個子類[10];在Ma之后,聯(lián)合國組織了生態(tài)系統(tǒng)與生物多樣性經(jīng)濟學(The Economics of Ecosystems and Biodiversity, TEEB)項目,將其劃分為4大類(供給服務、棲息地服務、調(diào)節(jié)服務和文化服務)共22小類[11]。目前Ma和TEEB這2種分類體系在生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值評估相關研究中應用較為廣泛。
供給服務是指生態(tài)系統(tǒng)為人類及其他物種提供的各式各樣的生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品或生活生產(chǎn)原材料;調(diào)節(jié)服務則是人類從生態(tài)系統(tǒng)提供的各種調(diào)節(jié)作用中獲得的利益,在各種生態(tài)系統(tǒng)服務功能中調(diào)節(jié)服務具有巨大的價值;支持服務(棲息地服務)是指支持其他生態(tài)系統(tǒng)服務功能而必需的生態(tài)過程,如土壤保持、產(chǎn)生氧氣等;文化服務指人類從生態(tài)系統(tǒng)中獲得的如美學景觀、休閑旅游、科研教育等非物質(zhì)性利益[12, 13]。
2.2.3 按人類需求與福祉分類
Wallace面向決策者提出了一個有利于制定自然決策實施的分類體系,根據(jù)人類需求對生態(tài)系統(tǒng)服務功能進行分類,這個分類體系可以評估人類對生態(tài)系統(tǒng)的行為影響對人類福祉后果的相關研究奠定基礎,可以分析如何改善自然資源以及更好的管理等,以便保證生態(tài)系統(tǒng)與人類福祉的可持續(xù)發(fā)展。Wallace將生態(tài)系統(tǒng)服務分為4大類:①充足的資源,如生態(tài)系統(tǒng)為人類提供的食物、水資源以及能量等資源;②免受捕食者、病蟲害等的危害,如預防疾病和寄生蟲等;③良好的物理和化學環(huán)境,如為人類提供適宜的溫度、濕度和光等;④社會-文化成就,生態(tài)系統(tǒng)提供精神或哲學上的滿足,提供文化知識、教育資源以及遺傳資源等[14]。建立一個易于大眾理解和接受的生態(tài)系統(tǒng)服務分類體系也是必要的,張彪等人按人類需求將生態(tài)系統(tǒng)服務功能分為3大類共12小類的分類體系:①物質(zhì)產(chǎn)品,指生態(tài)系統(tǒng)為人類提供的生活產(chǎn)品和生產(chǎn)資料(樹脂、顏料等)基本物資2項;②生態(tài)安全維護功能,包括大氣、水文和氣候調(diào)節(jié)、凈化水質(zhì)、物種保護、土壤培育、土壤保持7項;③景觀文華承載功能,包括景觀游憩、科研教育以及歷史文化3項[15]。
自然生態(tài)系統(tǒng)為人類提供了多種直接或間接利益,正確評估生態(tài)系統(tǒng)服務功能的價值對保護自然生態(tài)系統(tǒng)與社會經(jīng)濟合理發(fā)展具有重要意義。Hardaker等認為評估生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值具有3方面的重要意義:①人類和其他物種的生存離不開自然資本和生態(tài)系統(tǒng)提供的服務,但是自然生態(tài)系統(tǒng)對生命生存的重要程度以及變化情況需要通過正確的價值評估來認識;②合理、透明化的價值評估結(jié)果有利于在公共決策中得到肯定;③地球上的生態(tài)系統(tǒng)多種多樣,不同生態(tài)系統(tǒng)服務功能的價值評估結(jié)果可為在不同生態(tài)系統(tǒng)服務功能之間作出正確的選擇和權衡奠定基礎[16, 17]??茖W評估生態(tài)系統(tǒng)服務功能的價值有利于人類清晰認識保護生態(tài)系統(tǒng)的必要性和迫切性,為制定合理的資源利用及環(huán)境保護等政策提供基礎[18]。Costanza認為為了實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展這一總目標,生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值評估需要秉持生態(tài)可持續(xù)目標、社會公平目標和經(jīng)濟效率3個層面的目標[19]。
20世紀60年代日本開始研究森林公益機能的價值評價,并且在1972年采用替代成本法評估了森林公益機能的價值[9]。1970年,SCEP(Study of Critical Environmental Problems)報告了人類對全球環(huán)境的影響,第一次提出了生態(tài)系統(tǒng)服務功能的概念[20],1991年,國際科學聯(lián)合會-環(huán)境問題科學委員會召開了關于生物多樣性的經(jīng)濟價值評估的會議[21],至此,眾多相關領域的研究學者展開了大量有關于生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估方面的研究。20世紀90年代以后生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值評估的相關研究取得了突破性的進展,從而為該領域的相關研究奠定了一定的基礎。歐洲多瑙河洪積平原為多個國家提供如水凈化、生物多樣性、防洪等有價值的生態(tài)系統(tǒng)服務,由于沒有系統(tǒng)性的有關于生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估的模型,所以Gren等對此生態(tài)系統(tǒng)進行了粗略的經(jīng)濟價值評估[22]。1997年,Daily第一次相對全面的分析研究了生態(tài)系統(tǒng)服務的多個方面,并且提出了生態(tài)系統(tǒng)服務的概念內(nèi)涵[5];同年Costanza等對16個生物群落的17個生態(tài)系統(tǒng)服務的經(jīng)濟價值進行評估,結(jié)果顯示,整個生物圈的價值估計在16~54萬億美元之間,平均每年33萬億美元,表明生態(tài)系統(tǒng)為地球上的生命提供著非常重要的服務,此項研究結(jié)果也為后來的研究者們提供了創(chuàng)新并且可供參考的評估方法,生態(tài)系統(tǒng)服務功能的價值評估工作進入了迅速發(fā)展的階段[6]。Pimentel等通過核算分析,結(jié)果顯示美國生物多樣性各項服務每年貢獻約3190億美元,全世界每年的收益是29280億美元,雖然此項研究結(jié)果與實際的經(jīng)濟價值之間存在很大的差異,但是該研究加深了人類對于生態(tài)系統(tǒng)各項服務的理解[23];Sutton和Costanza通過夜間衛(wèi)星圖像、土地覆蓋和生態(tài)系統(tǒng)服務價值估算了全球市場和非市場的價值,并且分析了其與全球各國的GDP之間的關系[24]。Mukherjee等對全球范圍內(nèi)的紅樹林生態(tài)系統(tǒng)服務進行了生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值評估,并且比較了貨幣估值法和專家分析法對生態(tài)系統(tǒng)服務類別的相對排序,這為如何評估和管理紅樹林生態(tài)系統(tǒng)提供了一定的建設性意見[25];Turner等結(jié)合經(jīng)濟價值評估、綜合模型、多標準評估等評估了濕地生態(tài)系統(tǒng)服務的價值,為濕地生態(tài)系統(tǒng)管理和政策制定提供了一定的見解[26];Strand等評估了巴西亞馬遜森林生態(tài)系統(tǒng)提供的一系列生態(tài)系統(tǒng)服務功能的空間顯性價值,包括糧食生產(chǎn)、原材料供應、減緩溫室氣體以及氣候調(diào)節(jié)等[27]。Mendonca等研究者以巴西的黑獅面狨(Leontopithecuschrysophygus)、金獅面狨(Leontopithecusrosalia)和綿鼠負鼠(Micoureusdemerarae)這3種瀕危物種為例子,利用支付意愿法和種群生存力(PVA)模型評估了它們生物多樣性的價值[28];Bandara等研究了斯里蘭卡對保護亞洲象的支付意愿,分析了保護亞洲象的凈效益以及保護政策的含義[29]。
相比國際上的相關研究,我國關于生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值的評估起點較晚,在20世紀80年代初開始了關于森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能的價值評估工作。1982年,張嘉賓探討了評估森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值的基本原理和方法,利用影子工程法和費用代替法評估了云南省怒江州4縣的森林固持土壤、涵養(yǎng)水源、肥料等功能的價值量[30]。1995年,侯元兆等評估了中國的森林資源經(jīng)濟價值,從林分、林地、部分森林環(huán)境資源三方面開展森林資源經(jīng)濟價值的核算,證明了森林的生態(tài)環(huán)境價值大于活立木價值[31]。1998年,畢緒岱等從涵養(yǎng)水源、城市森林、森林游憩等7個方面核算了河北省的森林生態(tài)經(jīng)濟效益的價值年度為162.28億元[32]。1999年,薛達元等評估了長白山自然保護區(qū)的森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能的間接經(jīng)濟價值,包括活立木生產(chǎn)量、保護土壤、固定CO2以及防治病蟲害等服務功能[33]。近年來眾多學者陸續(xù)開展了大量有關于森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能的價值評估,孟祥江基于中國實際情況構(gòu)建了一套核算森林生態(tài)系統(tǒng)價值的框架體系,同時對核算內(nèi)容和方法進行了標準化[34]。還有如針對各大城市地區(qū)(如鄭州市、湖南省、江西省、云南省等)[35-38]以及各自然風景區(qū)或保護區(qū)(如黃山、嶗山、內(nèi)蒙古大青山自然保護區(qū)等)等區(qū)域的森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值進行評估[39-42]。
1999年,歐陽志云對生態(tài)系統(tǒng)服務功能的內(nèi)涵和評估的方法進行了總結(jié),研究了中國陸地生態(tài)系統(tǒng)包括有機物質(zhì)生產(chǎn)等6方面的服務功能價值評估,并利用替代工程、影子價格等方法初步研究了中國生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)經(jīng)濟價值[7, 43]。趙同謙、歐陽志云等人后期陸續(xù)評估了我國草地、森林以及海南島等生態(tài)系統(tǒng)服務功能的經(jīng)濟價值[44~46]。陳仲新等參考Costanza等的評估方法初步評估了我國的17類生態(tài)系統(tǒng)功能與效益的價值,并且比較了中國與全球的生態(tài)系統(tǒng)效益[47]。
謝高地、魯春霞等對于生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值評估也進行了大量的研究,參照Costanza等的方法訂正了草地生態(tài)系統(tǒng)服務價值,評估了中國不同草地類型的各項生態(tài)系統(tǒng)服務功能的經(jīng)濟價值[48];核算了青藏高原高寒草地生態(tài)系統(tǒng)服務功能的價值量[49];按6個一級生態(tài)系統(tǒng)類型評估了青藏高原生態(tài)資產(chǎn)[50];對青藏高原生態(tài)系統(tǒng)服務功能的價值評估結(jié)果表明,高原生態(tài)系統(tǒng)的服務功能價值遠大于其直接使用的價值[51];主要采用單位面積生態(tài)系統(tǒng)價值當量因子的評估方法核算了中國11種生態(tài)系統(tǒng)服務功能的價值[2];另外謝高地等在Costanza提出的評估方法基礎上,針對國內(nèi)的700多位具有相關生態(tài)學知識背景的研究人員進行了問卷調(diào)查,構(gòu)建了一套適用于中國實際情況的價值評估體系[52]。
水生態(tài)系統(tǒng)為人類提供大量水資源等賴以生存的自然資源和條件,相關研究者對水生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值評估也開展了較多的研究。2003年,趙同謙等將我國陸地地表水生態(tài)系統(tǒng)分為河流、水庫、湖泊以及沼澤4個類別,利用5個直接使用價值指標和7個間接價值使用指標構(gòu)建了一個評價指標體系,核算了中國陸地水生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值量[53];李山梅總結(jié)多種關于地下水生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估方法,構(gòu)建了地下水系統(tǒng)服務的價值評估模型,并以石家莊為例進行了核算分析[54];汪金福等使用市場價格法、替代成本法等對江西省潘陽湖及五河流域的年度流域物質(zhì)生產(chǎn)、水資源供給、水環(huán)境承載力等五項服務功能進行了價值評估[55];王德旺等構(gòu)建了寬灘型河流生態(tài)系統(tǒng)服務價值核算方法,以遼河干流為例,從供給服務、調(diào)節(jié)服務、支持服務和文化服務4方面核算了生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值[56]。
國內(nèi)外的相關研究者無論從全球或國家尺度評估整個生態(tài)系統(tǒng)的服務功能價值,還是針對某個區(qū)域或某一項生態(tài)系統(tǒng)的服務功能的價值評估,諸多的研究為人類更加了解或認同自然生態(tài)系統(tǒng)提供的系統(tǒng)服務打下了一定的基礎。
評估生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值的方法有很多,不同的研究學者根據(jù)實際研究和分析的生態(tài)系統(tǒng)以及研究目的,提出或使用不同的價值評估方法或體系。Costanza等使用的物質(zhì)量評價法、能值分析法、市場價值法和機會成本法等為后來相關研究者們提供了一定的參考和基礎[6];Farber等提出用貨幣化和非貨幣化兩種方法評估生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值[57];謝高地等將評估生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值的方法總結(jié)為三類:①經(jīng)濟學評價法:這是一種較為常用的評價方法,依據(jù)價值評價技術的市場基礎不同將其又分為市場基礎評估技術(市場價值法等)、替代市場評估技術(機會成本法、影子價格法等)和模擬市場評估技術(條件價值法等)3類;②能值評價法(能值核算):無法利用經(jīng)濟價值核算的生態(tài)系統(tǒng)功能和過程通過一定方式的轉(zhuǎn)換評價其價值;③效益轉(zhuǎn)化法:一個地方評估的經(jīng)濟價值通過一定的技術方法轉(zhuǎn)換到另一地方的方法,該方法存在一定的爭議[58-61];李文華提出了基于支付意愿的揭示偏好法、陳述偏好法和推斷支付意愿法等方法對生態(tài)系統(tǒng)服務功能進行價值評價[62]。
目前開展生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值評估的方法可以總結(jié)為兩大類:一類是直接使用或參考單位面積的生態(tài)系統(tǒng)服務價值量乘生態(tài)系統(tǒng)的面積,從而得出總的經(jīng)濟價值量。陳仲新等基于Costanza等提出的分類和評估方法,按照這種價值評估的方法評估了中國生態(tài)系統(tǒng)服務功能的價值量[63];余新曉等參照全國第5次資源清查資料和Costanza等的核算方法,利用費用支出法、市場價值法、條件價值等對各種服務功能進行價值評估,核算出我國的森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能的總價值量[64];林媚珍等參考Costanza等的方法,基于廣東省森林生態(tài)系統(tǒng)資源的基礎數(shù)據(jù),分別計算了廣東省各個階段的森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能的價值量[65];李麗娟基于2018年第五次森林資源規(guī)劃設計調(diào)查數(shù)據(jù)對廣西南寧市的森林生態(tài)系統(tǒng)服務價值進行了評估,并對不同林分森林生態(tài)系統(tǒng)單位面積的服務功能價值大小進行了分析[66]。另一類是首先建立合適的生態(tài)系統(tǒng)服務類型的評估指標體系,然后給出每項需要評估的生態(tài)系統(tǒng)服務功能評價指標的價值評估公式,最后對核算出的每項生態(tài)系統(tǒng)服務功能的價值量進行加和則得到總的價值量。楊小鋼等以Ma項目的分類方法將渭河陜西段河道的生態(tài)系統(tǒng)服務功能分為4大類11亞類,利用市場價值法、支付意愿法以及系統(tǒng)模型等評估方法進行價值評估[67];相華等將濟南市水生態(tài)系統(tǒng)服務功能劃分為4大類13小類,綜合各項生態(tài)系統(tǒng)服務功能的價值量得到濟南市生態(tài)系統(tǒng)服務價值總值為479.47億元[68]。第一類評估方法適于針對整個生態(tài)系統(tǒng)不同區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估,第二類評估方法能夠全面的對生態(tài)系統(tǒng)各項服務的價值量進行詳細評估,2類評估方法各有優(yōu)勢和劣勢,在實際的研究工作中根據(jù)具體的研究目的選擇適宜的評估方法[69]。
各種類型的自然生態(tài)系統(tǒng)為人類及其他物種提供了諸多資源和生存的必需條件,對其進行正確的經(jīng)濟價值評估有助于為管理者、相關政策制定者及所有受益者提供全面的了解和認識,減小研究者與廣大群眾間的認知差異,在人類活動不斷對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生巨大壓力的情況下,可以正確對待如何實現(xiàn)自然生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性發(fā)展。
在評估不同生態(tài)系統(tǒng)服務功能的價值方面,目前已經(jīng)取得了較多的研究成果,但對于實際評估過程中采用的評估方法所依據(jù)的經(jīng)濟理論基礎研究分析還不夠透徹,以至于在實際評估研究方法的選擇上忽略了適用的對象和范圍。
在后期的相關研究中:一方面需要加強構(gòu)建一個完善的生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值的評估方法體系;另一方面需要結(jié)合生態(tài)系統(tǒng)服務與人類福祉反饋機制之間的關系進行更深入的研究。依據(jù)合理的評估結(jié)果從而有效協(xié)調(diào)生態(tài)環(huán)境保護與社會經(jīng)濟發(fā)展之間的關系,實現(xiàn)“綠水青山”轉(zhuǎn)化為“金山銀山”的同時保護好自然生態(tài)環(huán)境。
生態(tài)系統(tǒng)各項服務功能為地球上的生命系統(tǒng)提供了穩(wěn)定的賴以生存的生態(tài)環(huán)境,具有巨大的直接和間接價值[43],國內(nèi)外為了正確評估生態(tài)系統(tǒng)價值量進行了大量有益的探索。目前有諸多研究根據(jù)實際研究目的構(gòu)建不同的價值評估體系,利用相對合理的評估方法評估多種領域或尺度的生態(tài)系統(tǒng)服務功能的經(jīng)濟價值,但由于地球上的生態(tài)系統(tǒng)類型復雜多樣,功能極其豐富,目前現(xiàn)有的研究大多從大尺度上進行保守的價值評估,多種多樣的評估指標和方法無法對各項生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估的結(jié)果可比性進行分析。因此,如何能精確評估復雜的生態(tài)系統(tǒng)的“經(jīng)濟價值”,改進現(xiàn)有的評估研究中的缺點和不足,仍需相關領域研究人員不斷探索和挖掘。