我國(guó)河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究進(jìn)展

我國(guó)河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究進(jìn)展

自1997年Daily出版Nature'Services：SocietalDependenceonNaturalEcosystem一書之后，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的概念被廣泛認(rèn)可，科學(xué)界普遍認(rèn)為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的研究對(duì)認(rèn)識(shí)和保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)具有重要意義，全世界也掀起了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究的熱潮。河流在生態(tài)系統(tǒng)中占有非常重要的地位，雖然全世界河流僅占地球地表面積的十分之一，總水量還不及地球總水量的萬分之一，但河流對(duì)人類的貢獻(xiàn)卻遠(yuǎn)比海洋、湖沼、冰川等水體大得多[1]。因此，對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)進(jìn)行深入的研究無論在理論上還是實(shí)踐需要上都具有重要意義。我國(guó)學(xué)者對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)也進(jìn)行了一些研究，但總體尚少，且研究?jī)?nèi)容主要集中在河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能探討、服務(wù)價(jià)值評(píng)價(jià)方法研究與應(yīng)用及外界干擾情況下生態(tài)服務(wù)價(jià)值的動(dòng)態(tài)研究三個(gè)方面。目前尚無人將這些研究進(jìn)行總結(jié)，考慮到我國(guó)水生生態(tài)環(huán)境不斷退化及加強(qiáng)河流生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)和管理需要，及時(shí)整合提煉相關(guān)研究成果十分必要。1研究現(xiàn)狀河流生態(tài)系統(tǒng)是水生生態(tài)系統(tǒng)和陸地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)合，具有多種生態(tài)服務(wù)功能。歐陽(yáng)志云等[2]在研究中將水生態(tài)系統(tǒng)分為湖泊、沼澤、水庫(kù)、河流，并根據(jù)水生態(tài)系統(tǒng)提供服務(wù)的機(jī)制、類型和效用，將其服務(wù)功能劃分為提供產(chǎn)品、調(diào)節(jié)功能、文化功能和生命支持功能四大類，其中提供的產(chǎn)品主要包括人類生活及生產(chǎn)用水、水力發(fā)電、內(nèi)陸航運(yùn)、水產(chǎn)品生產(chǎn)、基因資源等；調(diào)節(jié)功能主要包括水文調(diào)節(jié)、河流輸送、侵蝕控制、水質(zhì)凈化、空氣凈化、區(qū)域氣候調(diào)節(jié)等；文化功能主要包括文化多樣性、教育價(jià)值、靈感啟發(fā)、美學(xué)價(jià)值、文化遺產(chǎn)價(jià)值、娛樂和生態(tài)旅游價(jià)值等；支持功能是上述服務(wù)功能產(chǎn)生的基礎(chǔ)，其對(duì)人類的影響是間接的并且需要經(jīng)過很長(zhǎng)時(shí)間才能顯現(xiàn)出來。需要指出的是歐陽(yáng)志云在研究中制定了水生態(tài)服務(wù)功能間接價(jià)值評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，該指標(biāo)體系在河流生態(tài)系統(tǒng)調(diào)節(jié)功能中僅將河流輸沙一項(xiàng)功能納入。欒建國(guó)[3]通過研究河流生態(tài)系統(tǒng)組成的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)特征和生態(tài)過程，認(rèn)為河流生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能具體體現(xiàn)在供水、發(fā)電、航運(yùn)、水產(chǎn)養(yǎng)殖、水生生物棲息、納污、降解污染物、調(diào)節(jié)氣候、補(bǔ)給地下水、泄洪、防洪、排水、輸沙、景觀、文化等多個(gè)方面，并按照功能作用性質(zhì)的不同將河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的類型歸納劃分為淡水供應(yīng)、水能提供、物質(zhì)生產(chǎn)、生物多樣性的維持、生態(tài)支持、環(huán)境凈化、災(zāi)害調(diào)節(jié)、休閑娛樂和文化孕育等。2評(píng)價(jià)方法與應(yīng)用2.1評(píng)價(jià)方法目前我國(guó)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)價(jià)的方法主要是采用國(guó)外的研究成果，包括直接市場(chǎng)法、替代市場(chǎng)法、意愿調(diào)查法(CVM)、當(dāng)量法、數(shù)學(xué)模型法等。其中，直接市場(chǎng)法包括：市場(chǎng)價(jià)值法、機(jī)會(huì)成本法、防護(hù)費(fèi)用法、恢復(fù)費(fèi)用法、人力資本法等；替代市場(chǎng)法包括后果阻止法、資產(chǎn)價(jià)值法、旅行費(fèi)用法等。直接市場(chǎng)法和替代市場(chǎng)法測(cè)算河流的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，是計(jì)算出河流生態(tài)系統(tǒng)單項(xiàng)功能的價(jià)值，再進(jìn)行求和。在我國(guó)，河流的淡水供應(yīng)、水能提供、物質(zhì)生產(chǎn)的價(jià)值大多采用市場(chǎng)價(jià)值法進(jìn)行計(jì)算；控制侵蝕、調(diào)節(jié)災(zāi)害、涵養(yǎng)水源價(jià)值的計(jì)算大多采用影子工程法或者機(jī)會(huì)成本法；環(huán)境凈化價(jià)值采用恢復(fù)成本法；休閑娛樂功能則采用旅行費(fèi)用法。CVM主要用于已受損河流的恢復(fù)價(jià)值的調(diào)查，可看作河流生態(tài)系統(tǒng)的選擇價(jià)值。國(guó)內(nèi)對(duì)CVM的應(yīng)用也主要是模仿國(guó)外學(xué)者的問卷設(shè)計(jì)和偏差分析。當(dāng)量法因其簡(jiǎn)單易行，在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用最廣，目前國(guó)內(nèi)當(dāng)量法計(jì)算系數(shù)取值主要為美國(guó)學(xué)者Costanza和國(guó)內(nèi)學(xué)者謝高地的研究成果。1997年，Costanza等在Nature上發(fā)表的thevalueoftheworld'secosystemservicesandnaturalcapital一文中對(duì)全球生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)計(jì)算，得出16種群落的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值單位面積均值，其中河流/湖泊的均值為8498美元/(h·a)，是森林的8倍多，草地的36倍多[4]。謝高地等結(jié)合Costanza的研究成果，于2002年、2007年分別向我國(guó)生態(tài)學(xué)者發(fā)放200份和500份相同問卷，調(diào)查我國(guó)生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子，在此基礎(chǔ)上制定出不同陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值表。根據(jù)調(diào)查成果，我國(guó)2002年、2007年的水域單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值分別為40676.4元/(h·a)、20366.69元/(h·a)[5,6]?？紤]到生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值與人類對(duì)生態(tài)系統(tǒng)重要性的認(rèn)識(shí)程度、生態(tài)系統(tǒng)及其服務(wù)的稀缺程度、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的依賴程度等眾多因素有關(guān)，生態(tài)價(jià)值不是一成不變的，因此粟曉玲[7]在內(nèi)陸河流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的研究中對(duì)Costanza系數(shù)進(jìn)行了修正，將河流單位面積生態(tài)價(jià)值的修正系數(shù)定為1，并提出動(dòng)態(tài)生態(tài)價(jià)值的概念，建立了基于發(fā)展階段系數(shù)和資源緊缺度的生態(tài)價(jià)值動(dòng)態(tài)估算方法。2.2相關(guān)應(yīng)用河流的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)價(jià)是使用某一時(shí)間范圍的市場(chǎng)價(jià)格來進(jìn)行量化計(jì)算的。因此現(xiàn)有的關(guān)于單純河流生態(tài)系統(tǒng)的研究都是在某一個(gè)確定的時(shí)間點(diǎn)或者范圍之內(nèi)。目前我國(guó)對(duì)河流生態(tài)系進(jìn)行價(jià)值評(píng)價(jià)的研究較少，表1所列的是我國(guó)河流生態(tài)服務(wù)價(jià)值評(píng)價(jià)的應(yīng)用研究實(shí)例。由表1可知，我國(guó)河流生態(tài)服務(wù)價(jià)值評(píng)價(jià)的研究對(duì)象主要為城市河流，所得的河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值都較高。其中廣東省河流的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值占了該地區(qū)同期GDP的9.01%，金沙江攀枝花河段生態(tài)服務(wù)價(jià)值是攀枝花市2003年GDP的1.11倍。對(duì)單一河流價(jià)值評(píng)價(jià)方法大多為CVM法或?qū)⒑恿魃鷳B(tài)服務(wù)功能分解成單項(xiàng)，用直接或替代市場(chǎng)法計(jì)算再進(jìn)行加和，得出服務(wù)功能總價(jià)值。3外界干擾對(duì)服務(wù)價(jià)值的影響河流生態(tài)系統(tǒng)本身就處于動(dòng)態(tài)變化之中，但在自然狀態(tài)下其演替是一個(gè)緩慢的過程，而在人為干擾下，河流生態(tài)系統(tǒng)的變化速度非?？?，其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能也受到較大影響。我國(guó)關(guān)于外界干擾情況下的河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的研究主要涉及土地利用變化和水利工程建設(shè)干擾這兩個(gè)方面。3.1土地利用變化土地利用變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響主要研究對(duì)象是以河流為核心的流域生態(tài)系統(tǒng)。流域生態(tài)系統(tǒng)是由河流、湖泊、森林、草地、建筑用地、農(nóng)業(yè)用地等多種土地利用形式組成的綜合性生態(tài)系統(tǒng)。不同土地利用形式的生態(tài)服務(wù)價(jià)值有所差異，因此，土地利用格局發(fā)生變化將導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的改變。我國(guó)關(guān)于流域生態(tài)服務(wù)價(jià)值評(píng)價(jià)的研究絕大多數(shù)是利用當(dāng)量法，土地利用變化相關(guān)數(shù)據(jù)的獲取大多采用3S技術(shù)，研究使用的當(dāng)量系數(shù)為Contanza系數(shù)或謝高地等人關(guān)于中國(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積服務(wù)價(jià)值的研究成果。表2是我國(guó)流域生態(tài)服務(wù)價(jià)值的研究統(tǒng)計(jì)，研究區(qū)域主要是在西北地區(qū)，其中新疆地區(qū)的研究最多。研究區(qū)域中僅伊犁河流域、和田流域、延河流域生態(tài)服務(wù)價(jià)值的變化為正值，僅阿克蘇流域、伊犁河流域、岷江流域上游相應(yīng)的河流生態(tài)服務(wù)價(jià)值有所增加，其余大部分流域或相應(yīng)河流生態(tài)服務(wù)價(jià)值都在減小?？傮w來看土地利用變化對(duì)我國(guó)流域生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了較大的負(fù)面影響，主要原因是河流、森林、草地等生態(tài)服務(wù)價(jià)值較高的用地形式部分被轉(zhuǎn)變成建筑用地、農(nóng)田等生態(tài)服務(wù)價(jià)值較低的土地利用方式。3.2水利工程建設(shè)水利工程建設(shè)對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值既產(chǎn)生正面影響也產(chǎn)生負(fù)面影響，前者包括發(fā)電、防洪、灌溉、供水等；后者包括生物多樣性減少、泥沙淤積、氣候調(diào)節(jié)、水文循環(huán)、環(huán)境凈化、休閑娛樂，以及其他一些未被人類所認(rèn)識(shí)的方面。目前，我國(guó)在這方面的研究較少。魯春霞等[33]將水利工程對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)的影響分為供水及相關(guān)功能變化、生態(tài)支持功能變化、調(diào)節(jié)功能變化、文化美學(xué)功能變化四類，并建立了評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，探索了各項(xiàng)指標(biāo)的定量化評(píng)價(jià)方法，主要包括指數(shù)法和BOD—DO模型法。曹永強(qiáng)等[34]應(yīng)用生態(tài)足跡的方法分析了水庫(kù)對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的影響，并構(gòu)建了生態(tài)足跡評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。肖建紅等[35]評(píng)價(jià)了三峽工程全面竣工正常運(yùn)行后對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的影響，結(jié)果表明，考慮防洪、發(fā)電、旅游、減少有害氣體排放、改善川江航道和水庫(kù)養(yǎng)殖等6項(xiàng)正面功能，三峽工程對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能正面影響的年價(jià)值總計(jì)489.70億元；庫(kù)區(qū)污染、泥沙淤積、水庫(kù)淹沒、對(duì)生物的影響和對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)的占據(jù)是三峽工程的主要負(fù)面影響，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能年損失值總計(jì)37.83億元。魏國(guó)良等[36]探討了水電開發(fā)對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能影響的機(jī)理及途徑，建立了相應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)方法，并以瀾滄江漫灣水電站為對(duì)象進(jìn)行了應(yīng)用研究，結(jié)果表明，水電工程建設(shè)對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能正面影響的價(jià)值增量為11.30億元/a，負(fù)面影響的價(jià)值損失為3.27億元/a。4結(jié)論與建議河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能和價(jià)值正逐漸被人類所認(rèn)識(shí)，但到目前為止，盡管河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的研究取得了一定成果，但在河流生態(tài)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)理、不同服務(wù)功能價(jià)值評(píng)價(jià)方法可靠性以及干擾狀態(tài)下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)等理論方面的研究仍存在較多的缺陷。在河流保護(hù)實(shí)際應(yīng)用過程中如何將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的理念與環(huán)境管理手段融合也沒有明確的認(rèn)識(shí)，建議今后的研究應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：(1)深入研究河流生態(tài)系統(tǒng)機(jī)理及生態(tài)過程。河流生態(tài)系統(tǒng)本身的特點(diǎn)決定了其生態(tài)功能，進(jìn)而反應(yīng)了生態(tài)服務(wù)價(jià)值。生態(tài)服務(wù)價(jià)值僅是河流生態(tài)系統(tǒng)的一種間接反應(yīng)，因此對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)機(jī)理和生態(tài)過程的研究既是基礎(chǔ)又是極為重要的一個(gè)方面。而目前我國(guó)在河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)領(lǐng)域的研究主要集中在價(jià)值評(píng)價(jià)方面，對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)及其功能缺乏清楚、準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)，這是導(dǎo)致價(jià)值評(píng)價(jià)存在誤差的一方面原因。(2)大力開展河流生態(tài)系統(tǒng)價(jià)值評(píng)價(jià)方法研究。我國(guó)大多數(shù)價(jià)值評(píng)價(jià)的方法采用國(guó)外的研究成果，由于生態(tài)系統(tǒng)存在空間異質(zhì)的特性，計(jì)算得出的結(jié)果可能產(chǎn)生較大的偏差，不能為政策制定和區(qū)域管理提供準(zhǔn)確的參考，可能造成決策失誤。因此，應(yīng)探討其是否適用于我國(guó)的實(shí)際情況。不同年份、不同地域的價(jià)格水平不同，對(duì)同一河流不同時(shí)間段的價(jià)值評(píng)價(jià)及同一時(shí)間段不同區(qū)域的河流如何進(jìn)行對(duì)比研究是一個(gè)難點(diǎn)。此外，在我國(guó)，產(chǎn)品價(jià)格受市場(chǎng)和政府的雙重調(diào)控，很多時(shí)候不能反應(yīng)產(chǎn)品的真實(shí)價(jià)值，因此得出的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值可能失真。應(yīng)通過方法創(chuàng)新或轉(zhuǎn)換系數(shù)等研究來解決這兩個(gè)難題。河流的文化科研價(jià)值、提供棲息地和避難所價(jià)值、生物多樣性維持等方面價(jià)值的研究?jī)H停留在當(dāng)量法的水平，應(yīng)積極探索新方法對(duì)其進(jìn)行深入研究。其他價(jià)值的評(píng)價(jià)方法得出的結(jié)果是否符合實(shí)際也有待研究。(3)不同干擾方式和干擾程度下，河流生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與生態(tài)過程的變化趨勢(shì)以及生態(tài)服務(wù)價(jià)值動(dòng)態(tài)變化的研究應(yīng)引起重視。目前我國(guó)在干擾狀況下的河流生態(tài)系統(tǒng)變化研