全 文 ：生态系统服务价值在土地利用变化
研究中的应用:瓶颈和展望*
张摇 舟摇 吴次芳**摇 谭摇 荣
(浙江大学东南土地管理学院, 杭州 310029)
摘摇 要摇 近些年,将生态系统服务价值运用于土地利用变化研究成为世界知名期刊上的重要
话题,然而政策制定者在实践中却很少采纳这些研究成果.本文通过大量文献阅读,归纳出制
约生态系统服务价值运用于土地管理实践的三大瓶颈,分别是价值测量的困难性、驱动因素
的复合性和评价标准的片面性,并提出了相应的解决路径.最后,对我国未来的研究方向进行
展望,认为基于生态系统服务价值对土地利用变化进行研究,更适合采用小尺度区域的比较
分析方法,尤其应关注自然生态资源及其价值的过度性损失.
关键词摇 生态系统服务价值摇 土地利用变化摇 比较分析摇 过度性损失
文章编号摇 1001-9332(2013)02-0556-07摇 中图分类号摇 F062. 2摇 文献标识码摇 A
Application of ecosystem service value in land use change research: Bottlenecks and pros鄄
pects. ZHANG Zhou, WU Ci鄄fang, TAN Rong (College of Southeast Land Management, Zhejiang
University, Hangzhou 310029, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2013,24(2): 556-562.
Abstract: In recent years, the application of ecosystem service value in land use change research is
a hot topic in many famous international journals. However, policy makers are seldom taking into
account the achievements of the related studies in practice. This paper summarized the three main
bottlenecks in applying ecosystem service value in land management practices, i. e. , the difficulty
in measuring the service values, the complexity of driving factors, and the bias of evaluation crite鄄
ria. Some solutions on the bottlenecks were provided, and the future research directions in China
were prospected. It was suggested that in the studies of land use change based on ecosystem service
value, it would be more appropriate to adopt comparative analysis method in small scale case stud鄄
ies, especially focusing on the natural ecological resources and the excessive loss of their values.
Key words: ecosystem service value; land use change; comparative analysis; excessive loss.
*国家自然科学基金项目(70903057)资助.
**通讯作者. E鄄mail: wucifang@ zju. edu. cn
2012鄄04鄄16 收稿,2012鄄11鄄02 接受.
摇 摇 工业革命以来,人类活动成为世界环境变化的
主要驱动力,标志着人们告别了全新世,正式进入人
类世[1] .为了维持全新世稳定的地球环境,Rock鄄
strom等[2]提出了保证人类安全生存的 9 大地球界
限,土地利用变化成为其中之一.自然主导的土地使
用类型(森林、牧草地、湿地等)向人类主导的土地
使用类型 (城市建设用地、农用地等)的快速转
变[2],以及多种功能的地理景观向单一功能的土地
利用方式转变[3],对生态系统服务价值产生了显著
影响. 生态系统服务价值这一概念由 Costanza 和
Daly[4]以及 Daily[5]较早提出,1997 年 Costanza 等[6]
发表在《Nature》上的一篇论文拉开了对生态系统服
务及其价值的广泛讨论. 2005 年,联合国千年生态
系 统 评 估 ( Millennium Ecosystem Assessment,
MA) [7]报告发布,显示半个世纪以来人类活动对地
球生态环境造成了巨大破坏,生态系统服务价值这
一概念能帮助人们在今后的决策中更好地考虑生态
环境的影响[8] .
近年来,众多学者基于生态系统服务价值对土
地利用变化进行了研究,大量成果发表在《Ecologi鄄
cal Economics》、 《 Land use policy》、 《 Environmental
Monitoring and Assessment》等国际知名期刊上. 然
而,由于一些瓶颈的存在,其研究成果很难在土地利
用决策中得以实际运用[9] .为了使基于生态系统服
务价值的土地利用变化研究在实际决策中发挥更大
应 用 生 态 学 报摇 2013 年 2 月摇 第 24 卷摇 第 2 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Feb. 2013,24(2): 556-562
作用,笔者通过大量文献阅读,分析了已有研究中存
在的 3 大瓶颈问题———价值测量的困难性、驱动因
素的复合型和评价标准的片面性,并探讨了这些瓶
颈问题的解决路径,最后对未来的研究方向进行了
展望.
1摇 生态系统服务价值测量的困难性
1郾 1摇 瓶颈问题阐述
除自然生态系统给人类提供的木材、纤维和其
他原材料外,其他非市场化的生态系统服务价值均
难以测量. Chambers 等[10]指出,生态系统服务的真
正价值只有在失去时才能得到体现,就像卡特里娜
飓风的到来一样.因此,生态系统服务价值的概念当
时只被认为是用来反映人类社会对于生态系统依赖
性的一个象征性说法[11] .生态系统服务的总价值被
广泛认为由使用价值和非使用价值组成[12] . Ma 和
Scott[13]使用特征价值法对密歇根农地价格进行研
究,发现其价格包含了能够直接使用的粮食、娱乐和
美学服务的价值,不包括一些调节功能、文化功能和
其他非市场功能的价值. 生态系统服务非市场价值
的测量方法,主要分为表现偏好方法(旅行费用、特
征价格等)和自述偏好方法(条件评估、联合分析
等) [14-15] .
Costanza等[6]1997 年对全球生态系统服务价值
进行计算,计算结果发表在著名期刊《Nature》上,该
文的引用率达到《Nature》文章平均引用率的 15 倍
以上[16] . Costanza 等[6]将全球分为 16 个生物群落,
即 16 种土地利用类型,同时将生态系统服务分为
17 种类型,并对每种土地利用类型所具有的 17 种
生态系统服务价值分别进行估算,然后加和得到单
位面积该土地利用类型所具有的生态系统服务价值
总量,即生态系统服务价值系数.
利用 Costanza等[6]提出的系数,众多学者将生
态系统服务价值运用于土地利用变化的研究
中[17-22] .但与此同时,Costanza等[6]提出的系数也面
临着很大争议,引发了一些学者的批评. Limburg
等[23]根据复杂学理论,对生态系统的非线性动态特
征进行分析,认为 Costanza 等[6]提出的估值方法具
有较大的不确定性. Serafy[24]认为,将相对独立的生
态系统服务价值简单相加而不考虑替代效应,可能
带来重复运算,造成最后的估值偏高.由于生态系统
提供的各种服务之间存在着依赖或对立等联系,
Turner等[25]认为,如果不考虑这种互补性或对立
性,也会导致重复计算的问题. Kreuter 等[22]指出,
Costanza等[6]提出的 16 种生物群落与研究区域内
的土地利用类型并不能完全匹配,直接套用其系数
会影响估算结果的准确性.另外,Costanza 等[6]在评
估过程中使用最多的替代成本法也受到许多经济学
者的批评. Limburg等[23]研究发现,自然世界可分为
可替代的资产和不可替代的资产,前者的评估可运
用经济学的估价方法,而后者则需运用生态学的估
值思想.
Li等[18]指出,生态系统服务系数准确性受到质
疑的根本原因在于生态系统的异质性. 因此,Zhang
等[26]指出,将国外的估值方法,特别是生态系统服
务价值系数直接运用到中国的研究中是十分不可靠
的.谢高地等[27]通过对 200 多位国内生态学者的问
卷调查,根据中国实际情况对 Costanza 等[6]公布的
生态系统服务系数进行修正,得到了中国陆地系统
的生态系统服务价值系数.利用 2003 年美元汇率的
平均值(8郾 277)将谢高地等[27]得到的系数单位转化
为美元,并与 Costanza等[6]得到的系数对比(图 1).
由此可以看出,谢高地等[27]对于森林、农田价值的
估计远大于 Costanza 等[6]的计算结果,而 Costanza
等[6]对于湿地和水体价值的估计则明显高于谢高
地等[27]的估算结果.这也说明了生态系统服务价值
具有很强的异质性,一套系数不可能用以衡量每个
地区生态系统服务的实际价值.
Zang等[28]研究 1999—2005 年哈尔滨鄄大庆鄄齐
齐哈尔这条工业走廊的城市化进程对自然生态系统
服务价值的影响时,分别使用 Costanza 等[6]和谢高
地等[27]提出的系数,发现使用 Costanza 等[6]的系
数 ,1999—2005年,土地利用变化造成生态系统服
图 1摇 谢高地等[27](a)与 Costanza等[6](b)生态系统服务价
值系数的对比
Fig. 1摇 A contrast of ecosystem service value coefficient between
Xie et al. [27](a) and Costanza et al. [6](b) 郾
7552 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 张摇 舟等: 生态系统服务价值在土地利用变化研究中的应用:瓶颈和展望摇 摇 摇 摇 摇
务价值下降了 5625郾 1伊106 USS| ,而使用谢高地等[27]
提出的系数时,下降值为 2670郾 1伊106USS| ,两套系数
得到的最终结果差异巨大.
1郾 2摇 解决路径
上述众多因素造成的生态系统服务价值测量的
困难性的确会降低相关研究的说服力,但并不能说
明将生态系统服务价值运用于土地利用变化研究是
没有意义的.
一方面,可以改进生态系统服务的估值办法.联
合国环境规划署下属的生态系统与生物多样性经济
学组织(The Economics of Ecosystems and Biodiversi鄄
ty,TEEB)发布的最新国际调查报告中,主要采用能
源会计、能值综合分析等测算方法[29] .与能值分析、
物质流分析一样,生态足迹也是衡量具体生物物理
量的指标,它由 Rees和Wackernagel[30]提出,指现有
技术条件下,特定人口单位内需要的具备生物生产
力的各类土地面积[31] .赵卉卉等[32]认为,具体的生
物物理量估算更易理解并具有现实意义,因此生态
足迹等强化生物物理量估算方法可能更适用,但产
量因子和当量因子选取应尽量精确,否则将忽略不
同区域、不同土地利用类型间的差异[33] . G仵mez鄄
Baggethun和 Ruiz鄄P佴rez[34]认为,通过间接方法计算
非市场价值所得到的结论很难推广,不能有效解决
传统保护方法的缺点和问题,建议尽可能为更多的
生态系统服务创造交易市场并将其商品化.
另一方面,生态系统服务的估值方法对于研究
某一特定区域内价值总量的意义不大,它更适合于
进行边际变化分析[25] . Bateman 等[35]、Fisher 等[36]
认为,利用生态系统服务价值进行研究的目的不是
计算生态系统服务绝对意义上的价值,而是探讨单
位自然资产增加或减少时其服务价值的边际变化.
Gret鄄Regamey等[37]研究阿尔卑斯山生态系统服务
价值的目的并不是给阿尔卑斯山的生态环境加上一
个准确的、绝对的价格标签,而是能使生态系统服务
的边际变化在决策过程中得以体现并以一种合理的
方式进行方案比较. Zang 等[28]分别使用 Costanza
等[6]和谢高地等[27]提出的系数得到哈尔滨鄄大庆鄄
齐齐哈尔这条工业走廊的生态系统服务价值总量,
尽管两者绝对值相差较大,但两套系数下该工业走
廊 2000—2005 年的生态系统服务价值年均下降率
约为 1999—2000 年的 4 倍.这说明在分析各时间段
的相对关系时,研究结果对系数的敏感性较小. 同
时,许多研究都进行敏感度分析来检验生态系统服
务价值是否受系数变化的显著影响.敏感度越大,说
明生态系统服务价值对该种土地利用类型的生态系
统服务价值系数越敏感.因此,对系数的精确度要求
较高,否则估算将会造成较大偏差. 一般来说,敏感
度小于 1,可认为生态系统服务价值对该种土地利
用类型的系数没有弹性.
生态系统服务价值系数的不确定性以及价值测
量的困难性是客观存在的. 在基于生态系统服务价
值的土地利用变化研究中,生态系统服务价值绝对
数值的大小并不是研究重点,而应重点关注边际分
析和比较分析的结果,运用多套系数进行比较研究、
对生态系统服务价值与系数之间的敏感度进行分析
均可使研究结论更有说服力,强化对物理量的估算
也是未来的重要研究方向之一.
2摇 驱动因素的复合型
2郾 1摇 瓶颈问题阐述
土地利用变化是人的主观行为和自然客观条件
共同作用的结果. Li 等[38]研究若尔盖高原时指出,
其土地利用变化是人类活动和自然气候变化共同作
用的结果.土地作为人类活动的基本载体,是一种重
要资源,土地利用变化是人类活动对生态系统产生
影响的最主要方式[39] .人类活动引起的土地利用变
化本质上是资源配置的改变. 根据 Williamson[40]提
出的四层次分析框架,土地利用变化这种资源配置
的改变受到社会基础、制度环境和治理结构的影响,
特别是受制度环境和治理结构这两个层次的政策措
施驱动,并且这些驱动因素往往是多种且复合的.获
得 2009 年诺贝尔经济学奖的 Ostrom[41]提出了社会
生态系统(SES)分析框架,认为任何人类使用的自
然资源都内嵌于一个 SES 中,一个复杂的 SES 由资
源系统、资源单位、使用者和治理体系构成,各组成
成分相互作用共同决定了自然资源的最终状态,而
这种交互关系,特别是使用者与治理体系的交互是
十分复杂的.
近年来,众多学者利用生态系统服务价值对土
地利用变化进行研究,发表了大量成果,这些成果大
多揭示了城市化等引起的土地利用变化对于生态系
统服务价值的负面影响,但却没能进一步分析引起
该种土地利用变化的具体原因,只是笼统地提出要
在今后的土地利用中更多地考虑生态环境的影响,
这使政策制定者很难对症下药. 造成这种局面的一
个重要原因是土地利用变化的人类驱动因素往往由
多种政策制度引起,很难界定某一特定政策引起的
土地利用变化所带来的生态环境影响.
855 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
2郾 2摇 解决路径
一些学者尝试通过研究某一土地利用政策对生
态系统服务价值的影响来对其进行评价.结果发现,
在过大的研究区域中,土地利用变化十分复杂,与之
相关的政策制度较多,驱动因素难以分析和界定,然
而在较小的空间尺度中,往往更容易发现土地利用
变化由哪些特定的政策制度所驱动,研究结论更有
实践意义.
美国为了大力推动生物能源的发展,制定了相
应的土地利用政策,鼓励新开垦土地种植大豆等作
物. Euliss等[42]对 2008 和 2009 年北达科他州平原
某一特定区域的土地利用情况进行分析,发现
351 hm2·a-1草地转化成了种植大豆的农用地,主
要由该州大力推行促进生物能源的土地政策所引
起,这种土地利用的变化对碳封存、生物多样性等生
态系统功能产生影响,对这种影响的量化分析结果
表征了北达科他州实行该政策对于该州生态系统服
务的影响,研究者能更有针对性地提出政策建议.
为了使基于生态系统服务价值的土地利用变化
研究成果被政策制定者所采纳,一定要明确指出土
地利用变化所带来的影响(尤其是负面影响)由哪
个(些)政策引起,以便使政策制定者对症下药,对
相应的政策措施进行调整.然而,已有研究大多以一
个城市为研究对象,对一定年限内其土地利用类型
的变化进行分析,此时土地利用变化往往由多种政
策制度驱动,因此研究结论在现实中很难应用.选择
较小的研究尺度可相对容易地辨析土地利用变化的
驱动因素.
3摇 评价标准的片面性
3郾 1摇 瓶颈问题阐述
人类活动引起的土地利用变化不仅会带来经济
影响,也会产生生态环境影响和社会影响(图 2).生
态系统服务价值指用经济学方法估算出来的各种土
地利用类型的价值,可以作为土地利用变化对生态
环境影响的一种衡量方式. 今后应建立一套合理的
评价标准对土地利用变化的各种影响进行评价,并
通过评价结果的反馈对与人类活动有关的制度环境
和治理结构提出改进建议.
摇 摇 大多数学者对于土地利用变化的评价标准过于
片面,认为导致生态系统服务价值下降的土地利用
变化是不可接受和需要反思的,把自然生态资源放
在了过于突出的位置.然而,工业化和城市化是人类
发展的必然选择,不能因为土地利用变化会降低生
态系统服务价值就简单否定之,合理的土地利用变
化应该既要促进社会经济发展,又要尽量降低对生
态环境的负面影响,达到可持续发展的目标.
Martin鄄Lopez等[43]对西班牙多尼亚纳国家公园
的研究发现,这项自上而下的生态保护区政策实施
之初由于过分强调生态保护主义而忽视了当地居民
的经济利益,引发了当地居民和环保主义者的冲突.
千年生态系统评估报告尝试性地指出,在分析人类
活动对于生态系统的中长期影响以及管理政策对社
会福利的影响时,应从生态、经济和社会等视角综合
考虑[44] .然而它却没有提出一套帮助政策制定者和
政策导向的研究者将自然资产和价值纳入考量的完
整的研究方法[45] .
3郾 2摇 解决路径
将生态系统服务价值纳入土地利用政策评价已
经达成共识,但评价体系中如何度量收益和损失还
存在着诸多争论. Polasky 等[46]认为,土地利用和土
地管理的改变往往同时带来一些价值的提高和另一
些价值的降低,最优化的土地使用和管理其实是多
种价值的权衡.
吴建寨等[47]对天山北坡东、中、西部的土地利
用 /覆被变化进行比较研究时,将研究期间单位面积
生态系统服务价值变化率与单位面积 GDP 变化率
的比值定义为生态经济协调度,以此来综合评价各
图 2摇 土地利用变化的影响及其评价框架
Fig. 2摇 Impact of land use change and its evaluation framework郾
9552 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 张摇 舟等: 生态系统服务价值在土地利用变化研究中的应用:瓶颈和展望摇 摇 摇 摇 摇
部的土地利用变化情况.改变土地用途、发展生物能
源是国际研究的热点问题. Searchinger 等[48]在《Sci鄄
ence》上发文强调,是否发展生物能源不仅要考虑使
用带来的收益,还要特别关注生产过程中引起的土
地利用变化对生态系统服务价值的影响,提出要从
全生命周期角度来分析这项土地利用政策的收益与
成本. Davis等[49]从经济影响与社会环境影响两个
维度全面分析了某一地区发展生物能源可能引起的
收益和成本,这种综合考虑经济、社会和环境因素的
成本收益分析,实际上是希望从福利最大化的角度
对发展生物能源政策进行评价. Polasky 等[46] 对
1992—2001 年明尼苏达州实际发生的土地利用改
变情形以及 5 种假设的土地利用变化情形进行分
析,结果表明,在大规模农业扩张的情形下,土地所
有者获得了最高的报酬,但此时社会总福利却最低,
因为农业扩张造成的碳储量丧失、水体质量下降、生
物多样性损失导致了生态系统服务价值和生物多样
性价值的显著下降;在实际的土地利用变化情形下
获得的社会总福利并不是 6 种情形中最高,这也说
明将生态系统服务价值纳入土地利用决策对提高社
会总福利的重要性. InVEST模型是一个能够定量研
究陆地和海洋景观生态系统服务价值的软件体系,
它将生态系统服务及其价值的空间分布在地图上显
示出来,并能够加入经济信息,可为政策制定者提供
不同资源方案对经济、环境和社会总福利的影
响[50] .
综合考虑生态、社会和经济的成本和收益后,越
来越多的研究者发现,自然资源保护及其管理措施
不一定会形成“环境冶与“发展冶两者之间的权衡取
舍,在环境保护、生态恢复和可持续生态系统中的经
济投资往往会产生最大的生态、社会和经济价
值[45] .
4摇 研究展望
近几十年来,中国城市化进程急剧加快,1990
年仅有 26%的人居住在城市,随着经济的快速发
展,2000 年上升到 36% ,2005 年则为 43% ,并且预
计这种增加势头将会继续保持,2050 年时中国将有
超过 65%的人居住在城市[51] . Newman 和 Kenwor鄄
thy[52]指出,这种快速城市化在带来经济效益的同
时,如果没有合理的城市和土地规划及配套政策,将
产生危及人类生存的环境和社会问题.因此,我国政
府在制定相应规划和政策时,必须充分考虑对生态
系统服务价值的影响,相关研究也应力争为政府部
门提供决策依据.笔者将我国基于生态系统服务价
值的土地利用变化研究的展望归纳为以下 3 点.
1)将生态系统服务价值这一概念用于比较分
析.生态系统服务价值系数本身具有的不确定性、以
及各研究区域的土地异质性,使估算得到的生态系
统服务价值绝对值并无多大意义,在生态系统服务
价值系数的精确性问题未得到有效解决之前,今后
的研究不应过多关注其绝对值的大小,并把它与各
种经济价值简单比较.已有研究表明,生态系统服务
价值更适用于不同时间段、不同区域或者不同设想
情形下土地利用变化的比较研究,特别是考虑多种
因素的情景比较分析是权衡土地管理策略的有效手
段,成为近期研究的热点. Polasky 等[46]对明尼苏达
州、Nelson等[50]对威拉米特流域地区土地利用变化
及其管理的研究均采用了这种方法.白杨[53]以浙江
省万全镇为例,采用情景分析的方法分析了不同管
理方式下万全镇生态系统关键功能的得失,通过权
衡认为保护情景是区域经济可持续发展的管理
模式.
2)应尽量选择较小的研究区域,便于分析土地
利用变化的具体驱动因素. 较大研究区域内的土地
利用变化往往由多种政策措施引起,较小的研究尺
度更容易辨析引起特定土地利用变化的驱动因素.
今后可选取一些诸如改革试验区等拥有特殊政策的
小尺度区域作为研究对象.
3)要合理认识城市化和工业化对生态系统服
务价值的影响,注重分析过度性损失及其原因.生态
系统服务价值这一概念的出现将自然生态系统的重
要性提高到了一个相当显著的地位,众多学者使用
这个概念对经济发展和城市化进行了批评.然而,城
市化和工业化是人类发展的必然选择,在这个过程
中必然会消耗掉一部分自然资源,有些学者持有的
“任何对生态环境造成不利影响的土地利用变化都
应该禁止冶的观点很难被政策制定者采纳. 一般认
为,经济发展和城市化不得不带来的自然资源损失
是代价性损失,这部分损失是经济增长必须付出的
代价.由于市场失灵和政策失灵的存在,自然资源同
时将遭受过度性损失. Dong 等[54]对新疆北部的自
然牧场进行研究发现,由于管理制度和治理结构的
缺失,超过再生承载能力的放牧造成了牧场的过度
性损失. Tan等[55]对江西省鹰潭市农地非农化的代
价性损失和过度性损失进行具体衡量发现,1999—
2003 年该市农地非农化的过度性损失高达 33郾 5% .
今后,应利用生态系统服务价值这一概念,对自然资
065 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
源的过度性损失进行衡量,并试图分析造成这种过
度性损失的市场失灵原因和政府失灵原因,为政策
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作者简介摇 张摇 舟,男,1989 年生,博士研究生.主要从事城
市生态、资源与环境经济学、土地政策分析研究. E鄄mail:
zhangz0715@ foxmail. com
责任编辑摇 杨摇 弘
265 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷