自然保护地生态系统服务价值评估研究进展

自然保护地具有重大的生态效益和经济效益,近年来自然保护地生态系统服务价值评估已成为当前生态学和环境经济学的研究热点.通过系统地回顾自然保护地生态系统服务价值评估的历史沿革,从空间尺度、研究对象、评估方法、评估指标等方面综述了相关的研究进展.总体来看,国内外相关案例已基本覆盖了国家、行政区域、自然地理单元和单个自然保护地等不同空间尺度;分别以森林、湿地、草地和荒漠等代表性生态系统类型自然保护地开展了研究;多采用价值系数与物质量评估两种方法;同时,不同自然保护地在供给、支持、调节、文化等四大类服务的指标选择上各有不同.自然保护地生态系统服务价值评估工作仍存在标准体系不完善、时空动态研究不足、未充分考虑利益相关方等问题,建议未来我国自然保护地生态系统服务价值评估从以下几个方面加强研究:①加强基础性研究,探索自然保护地生态系统服务的生态学机制;②开展各指标的长期动态监测,建立健全不同类型自然保护地生态系统服务价值评估指标体系和技术方法;③加强时空动态分析及影响因素分析,运用动态模拟模型预测价值的变化;④充分考虑不同利益相关方之间的权衡,使其在生态补偿研究中发挥重要作用;⑤加强评估结果在自然保护地规划、建设、管理、保护等各方面的应用研究.      

生态服务功能空间转移定量化研究——以官厅水库流域为例

文章以北京官厅水库流域作为研究对象,利用Arc GIS平台,对北京市和张家口市2000、2005和2010年的土地利用现状进行了统计分析,根据官厅水库流域农田单位面积食物生产服务的经济价值调整中国生态系统服务价值当量因子表,制定官厅水库流域单位面积生态系统服务价值表,对官厅水库流域生态系统服务功能进行价值化并分析其时空分布状况。引入断裂点模型,计算并提炼官厅水库流域生态服务功能的价值流转特征,为开展流域生态补偿提供了科学依据。     

东江流域生态系统服务价值变化研究

从生态系统的类型、质量和功能的时空变化出发,利用遥感和地理信息系统技术,结合市场价值法、影子工程法、机会成本法等方法,并在全面考虑各类型生态系统服务功能和基础数据可获得性的基础上,对东江流域的生态系统服务价值进行科学评估,揭示生态系统服务价值的时空变化特征。结果表明:2000-2008年东江流域生态系统服务总价值呈减少趋势,且除水域外,其余生态系统的单位面积生态服务价值均为2008年比2000年有所减少,说明流域生态系统的质量呈下降趋势。林地的单位面积生态服务价值2004-2008年的年均减少率大于2000-2004年,反映了流域森林资源的质量加速下降的状况;从空间上看,虽然上中游单位面积的生态系统服务价值大于下游,但上游单位面积生态系统服务价值减少得比较剧烈。     

青藏高原生态资产的价值评估

论文根据一系列1∶1000000自然资源专题图,把青藏高原生态资产划分为森林、草地、农田、湿地、水面、荒漠6个一级类型,应用GIS技术进行了数据处理与统计分析,编制了青藏高原1∶4000000自然资产图。生态资产价值评估以Costanza等人(1997)对全球生态系统服务价值评估的部分成果为参考,同时综合了对我国专业人士进行的生态问卷调查结果,建立了中国陆地生态系统单位面积服务价值表。以此表为基础,通过生物量等因子的校正,对青藏高原不同生态资产的服务价值进行了估算,结果表明,青藏高原生态系统每年的生态服务价值为9363.9×10⁸元/年,占全国生态系统每年服务价值的17.68%,全球的0.61%。在青藏高原生态系统每年提供的生态服务价值中,土壤形成与保护价值最高,占19.3%;其次是废物处理价值,占16.8%;水源涵养价值占16.5%,生物多样性维持的价值占16%。高原不同生态系统类型中,森林生态系统和草地生态系统对青藏高原生态系统总服务价值的贡献最大,贡献率分别为31.3%和48.3%。     

基于全球陆地生态系统的水源涵养服务价值时空变化分析

开展全球尺度的水源涵养评估工作,可量化各国家和地区生态环境保护和高质量发展水平.以水量平衡法和替代成本法评估全球183个国家和地区的生态系统水源涵养服务的实物量和价值量,结果表明:①2015年全球陆地生态系统水源涵养服务价值接近25×1012美元,中国、澳大利亚、美国、加拿大、俄罗斯排名前5位,全球单位面积水源涵养服务价值为17.98×104美元/km2.②2000-2015年水源涵养实物量呈现先减后增的趋势,年均增长率为1.05%,喜马拉雅山脉附近增幅最大,水源涵养实物量的时空变化特征与生态系统类型转移趋势基本一致.③全球发达国家人均水源涵养服务价值为0.99×104美元,单位面积价值量为23.6×104美元/km2,具有良好的生态环境禀赋,而部分非洲国家或最不发达国家的生态产品价值转化能力不足,需实现生态产品价值转化.中国迫于人口基数巨大,需提升生态系统服务价值来进一步提升人均水平.④聚类分析结果显示,澳大利亚、中国、印度、印度尼西亚具有"高"水平生态系统水源涵养服务价值,整体处于第一梯队.研究显示,全球陆地生态系统水源涵养服务价值时空异质性显著,分国家和地区、分生态系统类型评估水源涵养服务价值可为全球生态系统服务价值评估提供重要参考.      

基于能值理论的三江源区生态系统服务物质当量研究

鉴于生态系统服务的多样性和评估方法的复杂性使得生态系统服务研究难于纳入到政府决策和政绩考核的问题,以三江源区为例,提出生态系统服务物质当量的概念,并发展了基于能值理论的物质当量估算方法;进而通过构建用于调节生态系统类型之间与生态系统内部差异的均衡因子和调整因子,发展了生态系统服务快速核算方法.结果表明:三江源区主导生态系统服务(包括水源涵养、土壤保持和生态系统固碳)所具有的能值量为2.74×1022sej/a,标准物质当量(即物质当量单位)的能值基准值为1.58×1017sej/(km~2·a),由此估算的物质当量为173 618.80当量/a,单位面积物质当量为0.56当量/(km~2·a),其中,水源涵养、土壤保持和生态系统固碳服务的物质当量所占比例分别为52.72%、28.14%和19.14%.三江源区主导生态系统服务物质当量的空间分布特征表现为从东南向西北逐渐递减的变化趋势;分县(乡)估算的主导生态系统服务物质当量的空间分布与其单位面积物质当量存在较大差异,前者的高值区主要位于治多县、曲麻莱县和杂多县,后者则主要位于尖扎县、同仁县、久治县和班玛县.基于直接评估法估算的各县(乡)单位面积物质当量与基于快速核算方法估算结果的决定系数为0.72,均方根误差为0.25当量/(km~2·a).研究结果有助于实现生态系统服务的快速评估.     

河北省38°N生态样带生态系统服务功能时空变化

河北省38°N生态样带是一条由太行山区-山前平原区-低平原区-滨海平原区组成的典型生态样带。论文引进区域修正系数和环境成本系数对前人的生态系统服务功能价值评估模型进行改进,并对该生态样带土地利用变化驱动下的生态系统服务功能时空变化进行了研究。结果表明:1990-2008年,该生态样带的生态系统服务功能价值总量由334.83×10⁸元增至360.13×10⁸元,但食物生产功能价值持续减少,累计减少了4.67%。太行山区的生态系统服务功能单位面积价值为西高东低,主要由林地和草地提供;山前平原区和低平原区的生态系统服务功能单位面积价值较低且分布均匀,主要由农田提供;滨海平原区的生态系统服务功能单位面积价值东部明显高于中西部,主要由水体和湿地提供。     

基于生态产品价值视角的矿区植被恢复成效评估：以神东矿区为例

生态系统服务和生态产品价值提升是矿区实施植被恢复的主要目标.神东煤矿是我国最大的煤炭生产基地,地处黄土高原与毛乌素沙地过渡地带,原生生态环境极其脆弱.为了解神东矿区近30年来植被恢复成效,本文基于遥感影像、地面观测和经济统计数据,采用修正后的单位面积价值当量因子法,引入生态系统质量调整系数用以区分同类生态系统内部差异,构建区域生态产品价值评估模型,评估1990—2018年神东矿区生态产品价值及时空变化特征,从生态产品价值视角定量揭示矿区植被恢复效益.结果表明：(1)从整体上看,近30年神东矿区生态产品总价值增加6.57×10⁸元,单位面积生态产品价值增长84.33×10⁴元/km²,其中价值增高区域占65.35%,主要位于矿区东部的哈拉沟、大柳塔、石圪台、柳塔、乌兰木伦煤矿以及矿区西部的活鸡兔井;价值量减少区域占33.32%,主要位于乌兰木伦河沿岸及矿区西部的寸草塔、布尔台、补连塔、上湾煤矿边缘地区.(2)从不同服务类型看,其生态产品价值增量自高到低排序依次为调节服务、供给服务、支持服务、文化服务,增量分别为3.35×1...     

黄河流域生态系统服务价值时空演化及影响因素

探析生态系统服务价值的外部时空演化及内在影响机制,对理解区域生态系统问题和提升人类生态福祉具有重要意义.基于格网数据,利用当量因子法与归一化植被指数（NDVI）对黄河流域的生态系统服务价值进行测度,分析流域沿线城市生态系统服务价值的时空格局演变,并在利用地理探测器确定主要影响因素的基础上,构建地理加权回归（GWR）模型,探讨各影响因素的空间异质性.结果表明：①2000~2020年黄河流域生态系统服务价值先上升再下降最后上升,呈现“南部高于北部”和“下游低、上中游高”的空间分布格局,且调节服务对流域生态系统服务价值的贡献最大.②地理探测结果表明,各因素的影响程度存在差异,社会因素对黄河流域生态系统服务价值的解释作用最强,经济因素次之,自然因素的解释作用最弱,且上游的高值区主要与河流湖泊有关,中游的高值区主要与山地有关.③GWR模型结果表明,人口密度、土地垦殖率与生态系统服务价值呈负相关,年均降水量呈正相关,作用强度均由东向西递增;单位面积GDP与整体生态系统服务价值呈负相关,但在上游区域呈正相关.     

天津滨海新区生态系统服务评估及空间分级

采用提出的“功能当量”相对评估模型,并以RS和GIS为技术平台对2009年天津滨海新区生态系统服务功能进行评估,采用区域网格化空间表达,对研究区进行分级研究.结果表明,滨海新区生态系统单位面积服务功能当量大小依次为湿地、水体、林地、草地、耕地、裸地;2009年滨海新区生态系统服务功能当量总和为1068680.13,III级以上功能当量的单元格比例为71.22%,总体处于较高水平;通过与价值量法结果对比,得出利用“功能当量”相对评估模型对研究区的评估结果与价值量法的评估结果具有显著相关性,证明该评估模型的可行性和合理性.     

福州市土地生态系统服务时空分异特征

采用价值系数法估算非建设用地生态系统服务价值,应用防治成本法和替代成本法估算建设用地对生态系统服务的影响价值,并借助“力矩平衡点”法计算区域土地生态系统服务价值空间分布重心,在此基础上,分析了福州市土地生态系统服务价值时空分异特征.结果表明:福州市土地生态系统服务价值从1993年的95541.91×106元降低至2004年的91437.19×106元,而后又增加至2009年的99192.32×106元.林地对福州市土地生态系统服务价值的贡献最大,水域次之,两者约占总服务价值的87%~92%,而建设用地的负面影响逐渐加大.土地生态系统服务价值空间分布重心在不同时期的转移路径,与福州市城市化发展方向正好相反,同时在一定程度上也受区域环境可持续发展保护战略的影响.根据福州市各县(市)区土地生态系统服务价值的空间分布特征,将福州市划分为3个生态功能区:人工调控生态区、半自然半人工恢复生态区和自然调控生态区.     

生态系统服务价值与人类活动强度关联性分析及权衡——以淇河流域为例

以淇河流域为研究对象，利用2000~2015年土地利用/覆被数据，结合当量因子法修正中国陆地不同生态系统服务价值当量表，采用双变量相关分析法和生态系统服务权衡模型分析生态系统服务权衡协同关系，引入人类活动强度指数评估模型分析人类活动影响空间特征，运用空间自相关探讨人类活动影响与生态系统服务价值的空间关联性及LISA聚类分析.结果表明：（1）2000~2015年淇河流域生态系统服务价值呈下降趋势，2010年生态系统服务最低（19.29亿元），废物处理平均价值最大（3.68亿元），娱乐文化平均价值最小（0.81亿元）；（2）从生态系统权衡协同关系来看，两种相关性分析均表明研究区生态系统服务以协同关系为主，由线性关系发现供给服务、调节服务与支持服务呈现为互为增益的协同关系，文化服务与支持服务、供给服务、调节服务分别表现为此消彼长的权衡关系，生态系统服务权衡协同度表明土壤保持和原材料及土壤保持和生物多样性协同度最高（4.4），权衡度最高（-5.2）为水源涵养和原材料、水源涵养和生物多样性；（3）淇河流域人类活动强度空间分异显著，流域下游人类活动影响强度明显高于上游地区，人类活动强度与生态系统服务价值空间相关性由正相关转向负相关.     

基于生态系统服务的叶尔羌河平原绿洲生态经济协调发展分析

为评价叶尔羌河平原绿洲近25 a生态环境状况及其与经济发展间的协调水平,基于1991年、2005年、2016年遥感影像解译出的土地利用数据,参照中国陆地生态系统服务价值当量表并结合研究区生物量状况、支付意愿修订VC（单位面积生态系统服务价值）,运用当量因子法核算ESV（生态系统服务价值）.通过敏感度分析检测VC在该区域的适宜性,借助EEH（生态经济协调度指数）定量评价生态与经济发展间的协调程度,为重构研究区生态安全格局奠定基础.结果表明:①1991—2016年除耕地、建设用地面积增加外,其他地类面积均减小,林地面积减少最大为47.12%.②研究期间ESV减少了22.08×108元,年均减小率0.20%,这主要是由林地、水体、未利用土地、草地面积减小所致.③研究区服务性功能远大于生产性功能,其中调节服务的价值贡献率最大为78.05%,文化服务的价值贡献率最小为3.22%.④敏感度分析显示,ESV对引入的VC缺乏弹性,表明修订的价值系数适合该区域.⑤生态经济协调发展分析表明,1991—2016年研究区生态与经济发展处于低度冲突,空间上除叶城、巴楚县为低度协调外,其余县为低度冲突,莎车县冲突程度更明显.研究显示,近25 a区域生态环境总体呈恶化趋势,生态与经济发展亦由低度协调转变为低度冲突,今后需加大生态保护力度,促使冲突区向协调区转变.      

中国流域生态补偿标准核算方法进展研究

流域生态补偿关系到区域协调和可持续发展,补偿标准核算方法的确定是建立流域生态补偿机制的重点。对中国流域生态补偿标准核算方法的研究进展进行系统整理,总结了目前较为常用的五种核算方法,即生态系统服务功能价值法、生态保护总成本法、水质水量保护目标核算法、水资源价值法和支付意愿法,对比分析各自的优点与不足,并对近来出现的水足迹等新方法进行阐述。未来研究中,应实现核算方法结合、补偿标准的动态评估及提高核算体系的可操作性等。     

太湖流域西部圩区陆地生态系统维持和调节功能量化评估

圩区是南方平原水网地区一种重要的地理单元,圩区陆地生态系统维持和调节功能的研究对于圩区内的土地利用优化、生态环境保护与恢复等都有重要的意义。研究选取太湖流域西部地区的圩区,采用物质量评估的方法,对陆地生态系统的水量调节、净化环境、土壤保持和生境维持等4 种类型的生态服务功能进行了量化评估,研究结果表明：①圩区陆地生态系统年可调节水量43.71×10⁸ m³,削减总氮6 079.72 t,削减总磷734.99 t,保持土壤150.76×10⁴ t,景观综合指数介于0.96~1.11 之间,体现出较大的服务价值;②圩区陆地生态系统维持和调节功能的总量和单位面积量在空间上都存在差异性。从总量来看,宜兴、溧阳和金坛各市区较高,武进、丹徒和丹阳的服务功能总量较低,地形及水系分布是造成这一差异的主要原因;从单位面积的服务功能量来看,丹徒和丹阳较高,金坛、溧阳和宜兴处于一般水平,武进最低,圩区内土地利用方式的不同是造成这一差异的主要原因;③圩内生态系统服务功能的管理和恢复应参考服务能力大小,因地制宜区别对待。生态服务功能较强的市区,应发挥其生态功能的优势;生态服务功能较弱的地区,应采取一定的措施对其生态服务功能进行恢复;④研究成果对于圩内生态环境保护与恢复、土地利用结构优化等也具有参考价值。     

基于价值—风险的黄河上游生态功能区生态分区建设

黄河上游地区生态环境脆弱,水土流失和土地退化等生态环境问题不断威胁着生态系统健康与人居环境质量。为探究黄河上游生态功能区生态环境安全状况,本文基于2000年、2010年和2018年的土地利用数据,借助生态系统服务模型、生态风险模型,定量分析了生态系统服务价值和生态风险指数的时空演变规律,并通过Z-score标准化的方法建设了四类生态分区。结果表明：（1）研究期内,各土地利用类型均发生不同程度变化,其中建设用地由于耕地和草地的转入增加最显著,增长面积为118 km²,增长率为46.36%。（2）研究区总体服务价值变化程度较小,生态系统服务以调节服务为主且草地提供价值最高。高服务价值区主要分布于临夏州西南部和卓尼县等植被覆盖度较高的地区。（3）研究区生态风险水平总体偏低,整体呈现“南北两端高、中间低”的分布特征,其中低、较低生态风险区占总面积的76%以上。（4）四类生态分区均发生了较小的变化,表明生态分区处于较为稳定的发展状态。不同生态分区的空间分布连续性差,其中以高生态系统服务价值—高生态风险区（I）最为典型。通过生态系统服务与生态风险（价值—风险）建设生态分区,可为协调区域人地关系与明确未来发展方向提供理论基础。     

中国草地生态系统服务功能价值遥感估算研究

草地生态系统是我国陆地上面积最大的生态系统,不仅生产大量的产品,而且提供巨大的生态服务功能。利用遥感技术估算草地生态系统服务价值,具有廉价、动态、快速、范围广等优点,并可解决传统方法所不能解决的空间异质性问题。论文考虑有机物质生产、维持CO₂和O₂平衡、营养物质循环、对环境污染的净化作用、土壤侵蚀控制和涵养水源等主要服务功能,提出了一个基于净初级生产力(NPP)和植被覆盖率的草地生态系统服务价值估算方法,并介绍了从MODIS数据反演NPP和植被覆盖率的方法。对2003年我国草地生态系统服务价值的估算结果表明,我国草地生态系统总服务价值达17050.25×10⁸元,平均48.44×10⁴元/km²,是草地生产收益的19倍;不同类型的草地生态系统单位面积服务价值空间差异悬殊,从5.62×10⁴元/km²变化到99.0×10⁴元/km²以上。     

中国生态用地及生态系统服务价值变化研究

生态用地具有重要的生态系统服务功能,在维护生态平衡、保障国土生态安全、应对全球气候变化中具有特殊地位。论文在总结国内研究学者有关生态用地研究成果的基础上,从生态系统服务功能入手,界定了生态用地的概念,根据生态干扰度构建了生态用地分类体系,并将生态用地分类与土地利用分类进行衔接,对全国生态用地的生态系统服务价值进行了评估,分析其特征及规律。研究表明：1）广义的生态用地是指能发挥供给、调节、支持生态系统服务功能,以及对维持区域生态平衡和调节全球气候具有重要作用的土地类型;2）依据“生态干扰度”构建了生态用地分类体系,将生态用地分为3个一级地类、5个二级地类和31个三级地类;3）2012年全国生态用地的生态系统服务价值为280 483.80亿元,呈现“西高、中次、东低”空间格局。2009—2012年全国生态用地的生态系统服务价值整体呈下降趋势,变化幅度空间分布差异较大,呈现“中增、东西减”的格局特点;2009—2012年全国生态用地各项生态系统服务功能受到损失,呈下降趋势,生态系统稳定性不容乐观。     

重庆市生态系统服务功能价值时空变化研究

基于重庆市2000年、2005年、2010年的3期遥感解译的土地利用矢量数据,通过分析区域生态系统服务价值理论和方法,参考并修正国外学者Costanza和国内谢高地的生态系统服务价值系数,对重庆市2000—2010年的土地利用二级分类指标进行了4大类17种小类的生态系统服务价值的估算,采用基于GIS的生态系统价值密度、ESV保持率等方法指标反映研究区10年来的生态系统服务价值时空变化特征,研究结果表明:1重庆市2000年、2005年和2010年各类生态系统年提供总服务价值量分别为4285.39、4490.29和4621.18亿元,就生态系统而言,林地生态系统提供的总服务价值最高,2010年占总价值的69.03%;其次是水域和草地,分别占总价值的14.35%和9.12%;就生态系统服务类别排序为调节服务(71.31%)支持服务(19.01%)供给服务(5.87%)文化服务(3.81%);22000—2010年重庆市生态系统服务价值量总体呈不断上涨的时序变化趋势,增幅达到7.27%;生态系统服务价值保持率为1.078,虽然城市建设占用了大量的农田生态系统,但单位面积生态系统服务价值较高的水域和林地面积的ESV价值增幅明显;3生态系统服务价值密度最高的空间分布上呈"西低东高,一轴两翼"的格局,中部的垫江县生态价值密度最低,主要受较为单一的农田生态系统影响;4研究区的ESV与GDP在空间分布和时序上的差异明显,2010年重庆的地均ESV为5.60万元·hm~(-2),高于全国的平均值;人均ESV为1.60万元,低于全国的平均值;人口密度大是造成人均ESV低的主要原因;2010年人均ESV与人均GDP的比值为1∶1.72,低于全国的平均接近1∶1的比值,表明重庆市的生态系统服务价值相对国民生产总值的相对不足.