森林生態系統服務功能價值評估綜述

張明， 蔡穎，翁軼

(1.江蘇省森林資源監測中心,江蘇 南京 210036； 2.南京大學建筑規劃設計研究院有限公司(生態設計研究所)，江蘇 南京 210093)

?

森林生態系統服務功能價值評估綜述

張明1， 蔡穎2，翁軼1

(1.江蘇省森林資源監測中心,江蘇 南京 210036； 2.南京大學建筑規劃設計研究院有限公司(生態設計研究所)，江蘇 南京 210093)

摘要森林生態系統是陸地上最重要的生態系統之一。森林生態系統服務功能價值評估對于提高國民環保意識，完善國民經濟核算體系等均具有重要意義。本文綜述了森林生態系統服務功能認知過程、分類、評估方法，并總結了國內外森林生態系統服務功能價值評估研究進展及目前存在的問題，最后提出未來森林生態系統服務功能價值評估研究的趨勢與方向。

關鍵詞森林生態系統；服務功能；價值評估

森林生態系統是陸地生態系統中面積最大、最復雜、最具生產力的生態系統，對生物界尤其是人類的生存起著至關重要的作用，是人類實現可持續發展的重要保障。本文通過綜述森林生態系統價值及其服務功能的認知過程、評估方法、研究現狀及存在的問題，總結未來相關研究的方向與趨勢，以期為政府決策，促進環境核算納入國民經濟體系，建立合理的綠色GDP核算制度提供支持。

1森林生態系統價值及服務功能的認知過程

1.1森林生態系統價值的認知

價值是客體屬性的反映，又是對客體屬性的一種評價和應用。人類對森林價值的認知是隨著社會經濟發展而不斷變化的。總的來說，人類歷史上的森林價值觀主要包括單純經濟價值觀、分工價值觀和多重價值觀三個階段。

單純經濟價值觀：由于森林資源在一定條件下具有自我更新和循環再生的特性，因而在過去很長一段時間內被單一地看作可不斷利用的木材資源[6,7]，這一階段也被稱為木材價值論階段。

分工價值觀：森林資源的破壞帶來了一系列環境問題，人們對其價值也開始有了新的認識與理解。從19世紀中期開始，各國紛紛制定相關法律規范和約束森林采伐的范圍和強度，保護森林的防護作用。二戰后，世界各國確定了森林生態系統的多功能價值觀[5,7,8]，也即分工價值觀。

多重價值觀：隨著社會進步，人們開始認識到森林的多重價值，如環保，生物多樣性，游憩等等，這種將森林的多種價值協調結合起來的價值觀即為森林的多重價值觀。是人類社會進步的體現。

1.2森林生態系統服務功能的認知

人類祖先從對森林資源簡單利用的那一刻起，就對其生態服務功能有了最初的認知。到20世紀40年代末，Leopold開始深刻認識到生態系統服務功能的重要性，并指出“土地倫理將人類從自然的統治者地位還原成為自然界的普通一員”。

20世紀70年代初，人類開始將生態系統服務功能提升到科學研究的層面來，首次使用了服務這一名詞[10]；20世紀70年代末至80年代初，又分別出現了自然服務功能[11]和生態系統服務功能[12]等詞。20世紀90年代末，Costanza等[13]和Daily[14]均對生態系統服務功能進行了闡述。其中，Daily對生態系統服務這一概念的闡述獲得了學術界普遍認可，即：生態系統服務是指自然生態系統及其物種所提供的能滿足和維持人類生活所需要的條件和過程。此后，聯合國千年生態系統評估委員會提出生態系統服務是指人類從生態系統獲取的收益[15]。

目前學術界比較認同的森林生態系統服務功能概念是：森林生態系統與生態過程所形成及所維持的人類賴以生存的自然環境條件與效用[14,16]。其內涵不僅包括為人類提供各種產品，更重要的是對地球生命系統的支撐與維持，如對生物地化循環的維持，對生物多樣性的維持，對環境的調節能力，對有害生物的防護作用等等[16]。

2森林生態系統服務功能分類

國外對森林生態系統服務功能的分類多種多樣，早期較有代表性的是Constanza等提出的17種生態系統服務功能[13]和Daily[14]提出的13類生態系統服務功能。之后應用較為廣泛的是2005年聯合國千年生態系統評估委員會提出的四種生態系統服務類型，即供給、調節、文化及支持服務等[15]。

我國學者在這方面也進行了探討和研究。侯元兆將中國森林生態系統服務功能歸納為涵養水源、保護土壤、促進營養物質積累等10個類型[17]。歐陽志云等將森林生態系統服務功能概括分為兩類：為人類提供產品；對人類生存環境的支撐與維持[16]。2008年國家林業局發布的《森林生態系統服務功能評估規范(LY/T 1721-2008)》將森林生態系統服務功能總結為涵養水源、保育土壤、凈化環境等8個類別。至此，我國森林生態系統服務功能分類有了較為統一的參考和規范。

3森林生態系統服務功能價值評估方法

森林生態系統服務功能價值評估方法可劃分為三類，能值分析法、物質量評估法及價值量評估法[18]。

能值分析法通過將生態系統內的物質、能量和信息統一轉化為太陽能來評價和比較多種生態系統的資源價值[19,20]。但該方法僅能反映生態系統物質生產過程中消耗的太陽能，不能體現人類的支付意愿[18]；另外由于能值轉換復雜程度很高，所以該方法在相關研究中應用較少[18,21]。

物質量評估法從物質量的角度去評價生態系統各種服務功能[22]。該方法可直觀反映某項生態服務功能的大小[21]、動態水平及生態過程[22]，因而在評估生態系統生態過程及其服務功能的可持續性方面具有顯著優勢[18,22]。但由于各項評估結果量綱不統一，不能進行數量上的加和，難以用于評價森林生態系統服務功能的綜合價值，故在相關學術研究成果中應用也較少[21]。

價值量評估法是從貨幣價值量的角度來對生態系統服務功能進行定量評估[23]。該方法可直觀反映生態系統服務功能的價值大小及市場稀缺性[22]，從而引起人們的重視，達到保護目的。價值量評估法在國內外相關研究中的應用最為廣泛。

價值量評估法可分為三類：實際市場法、替代市場法和虛擬市場法[24]。(1)實際市場法。具有實際市場，經濟價值以市場價格來體現。常用市場價值法和費用支出法。(2)替代市場法。沒有實際市場和市場價格，可通過尋找和估算替代品市場價格來間接獲得其經濟價值。常用機會成本法、替代成本法、恢復和防護費用法、影子工程法、旅行費用法、享樂價格法等[21,24,25]。(3)虛擬市場法。不存在實際市場和市場價格，只能通過虛構市場來評估其經濟價值。最常用的是條件價值法和意愿選擇法[21,24]。

目前，國際上還通過開發生態模型來評價森林生態系統服務功能價值，如InVEST模型可開展森林生態系統服務的動態評估[24]；CITYgreen模型在城市森林生態系統服務功能價值評估方法應用較為廣泛[26]；此外，還有UFORE模型[27]、MIMES模型[24]、ARIES模型[24]等等。我國應用生態模型開展相關評估工作的研究較少，多是套用國外的模型，缺乏自主開發的生態模型[24,2]。

4森林生態系統服務功能價值評估研究進展

4.1基于空間尺度的研究進展

4.1.1全球尺度國外開展相關研究最早且最具代表性的應是Constanza等對全球生物圈生態系統服務功能價值的評估；后來聯合國啟動的《千年生態系統評估》項目是迄今為止對全球生態系統健康開展的最大評估項目[15]。2002年，Boumans等利用自主研發的GUMBO模型估算出全球生態系統服務功能總價值可達世界生產總值的4.5倍[28]。

我國尚未開展全球尺度上的相關研究，僅有對全球部分國家生態系統服務功能價值的評估。如2003年趙景柱等參照Constanza等[13]的研究成果對全球13個國家的生態系統服務價值進行了評估[29]。

4.1.2國家層面從20世紀70年代開始，日本就對其全國范圍的森林公益機能價值進行了評估[30]。1995年Adger等評估了墨西哥森林生態系統服務功能總價值[31]。2002年Groot等對巴拿馬森林的綜合生態系統服務價值進行了評估[32]。2009—2011年，英國的國家生態系統評估項目在國家層面上評估自然環境為國家和社會發展所提供的服務價值[24,33]。

我國從20世紀末開始開展相關研究，最初為侯元兆對中國森林生態系統服務功能價值的評估[17]。2000年何浩等計算了中國陸地生態系統的生態服務價值[34]。2005年靳芳等估算全國森林生態系統服務功能總價值為30 601.20億元[35]。張永利等[36]和王兵等[37]均采用森林生態系統服務功能評估規范(LY/T 1721-2008)對我國森林生態系統服務功能價值進行了評估。

4.1.3地區層面國內外學者在這一尺度的研究成果較多。國外有基于州[38]、縣[39]尺度的，也有基于特定區域的[40-42]和基于某種林型的[43]；國內主要有以省、市、縣等行政尺度的[44-46]，也有以特定區域[47,48]和特定林型[49]進行評估的。不同空間尺度上森林生態系統服務功能價值的評估對深入研究森林生態系統結構和生態過程具有一定的參考意義。

4.2基于評估方法的研究進展

20世紀40年代國外就開始了森林生態系統服務功能價值評估的研究[38]。20世紀70年代，日本林野廳采用數量化理論多變量解析方法估算了全國范圍內7類森林生態系統的生態效益[50]。到20世紀90年代，國外一直以價值量評估法作為森林生態系統服務功能的主要評估方法[24,51,52]。直到20世紀末，Constanza等[13]等提出比較系統的生態系統服務功能指標，推動了森林生態系統服務功能價值評估的巨大發展。進入21世紀，隨著聯合國《千年生態系統評估》項目啟動及“3S”技術的開發與應用，國外學者相繼開發了適于不同空間尺度的生態模型來評估森林生態系統服務功能價值，實現了評估的精準化和動態化[53-55]。

我國從20世紀80年代開始開展相關研究。1982年張嘉賓采用影子工程法評估了西雙版納傣族自治州森林涵養水源功能價值[46]。1995年侯元兆等采用價值量評估法開創性地全面評估了中國森林資源的經濟價值[17]。1999年薛達元等通過費用支出法、旅行費用法和條件價值法評估了長白山自然保護區生物多樣性的旅游價值[47]。2005年魯紹偉等采用價值量評估法和物質量評估法相結合的辦法，評估了我國森林生態系統7項生態服務功能總價值[56]。2007年趙晟等采用能值分析法對中國紅樹林生態系統服務功能價值進行了評估[49]。此外，我國學者在生態模型應用方面也有一定的進展。2002年Hu等首次將CITYgreen模型引入中國，對沈陽市城市森林生態效益進行了評估[57]。2005年Yang等利用UFORE模型對城市森林凈化空氣方面的功能價值進行了評估[58]。但我國在生態模型開發和應用方面與國外還存在不小的差距。

5存在的問題

5.1森林生態系統服務功能機理機制理論研究不足

目前多數理論研究主要集中于森林生態系統服務功能的概念、內涵、評估指標體系、評估方法上，而對森林生態系統服務功能產生的生態過程、與其他生態系統生態過程之間的相關關系、對自身生態系統發生變化的響應及由此引起的服務功能價值量變化等方面的研究則較少。

理論研究的不足易導致評估過程各項功能評估指標之間的重復計算，不能客觀反映森林生態系統服務功能價值及其市場稀缺性，也易造成評估的不全面性和主觀性，使評估結果與實際價值相差甚遠。

5.2評估結果準確度和可操作性差

國際上還未形成統一的價值評估框架體系來規范相關研究過程及結果，加之在開展相關研究時不同學者采用的理論基礎、研究尺度、評估方法不同，造成評估結果的準確性無法得到有效驗證，評估結果之間的可比性、可操作性也比較差。

目前多數研究采用的數據多為定點監測，且監測點密度和覆蓋度還不夠全面，缺乏連續性，因而往往造成評估結果精準度較低，無法為森林生態系統服務功能價值的市場交易定價，那么真正將其納入綠色GDP核算制度的可操作性也就相對較差。

5.3研究尺度的問題

生態系統服務功能取決于特定時空尺度上的生態系統結構和生態過程[15,59]。所以生態系統服務功能價值評估的尺度必須與其功能發揮主導作用的尺度相符[59]。

目前國內外在多種空間尺度上對森林生態系統服務功能價值進行了評估，但對于各項生態服務功能評估的適宜尺度以及評估結果對相應行政尺度上的利益相關者和管理者的適用性和參考性考慮得不夠全面和具體。因而評估結果往往難以落到實處，實際應用效果較差。

5.4缺乏動態評估方面的研究

傳統的森林生態系統服務功能價值評估缺乏森林生態系統動態變化的比較、分析，無法體現森林生態系統服務功能價值量的變化，也不能動態反映各項服務功能的健康狀態和重要性。這既影響了利益相關者對各項服務功能重要性的理性認知和認同，又不能為管理者實施森林資源的動態管理提供充分的依據。

近年來，通過應用生態模型實現了森林生態系統服務功能價值評估的動態化和精準化，但模型的復雜程度及普適性、動態數據可獲得性低、動態監測體系不健全仍是開展動態價值評估需要克服的困難。

6結論與展望

未來開展相關研究應注重以下幾個方面。

加強森林生態系統服務形成機制的研究。生態系統服務功能的發揮依托于復雜的生態學過程。深入研究生態系統服務功能形成機制，是科學開展森林生態系統服務功能價值評估的前提和基礎。

促進生態系統服務功能價值評估規范化。評價對象、研究尺度、評估指標、評估方法及理論基礎的不同，均會造成評估結果的差異性。加快規范化生態系統服務功能評估框架體系，有利于提高評估結果的可比性，為決策者和管理者提供參考依據。

考慮研究尺度的影響。在開展相關研究時，應基于評估對象的相關利益者和管理者選取合理的研究尺度，充分評估和客觀體現該尺度下生態系統服務功能的稀缺性，為有效保護生態系統服務功能，建立科學的生態補償制度提供科學依據。

注重多學科的創新結合，改進現行評估方法。結合現代“3S”技術，構建生態系統動態監測體系，提高動態數據可獲得性，為客觀、準確反映生態系統服務功能的動態變化提供技術支撐。

參考文獻：

[1]許紀泉．森林生態系統服務功能價值的評估．長春師范學院學報，2006，25(3)：77-81

[2]溫慶忠，魏雪峰，孔德昌，等．滇池流域森林生態服務功能價值評估．云南大學學報(自然科學版)，2010，32(3)：365-372

[3]陳仁利，余雪標，黃金城，等．森林生態系統服務功能及其價值評估．熱帶林業，2006，34(2)：15-18

[4]楊錦躍，文 冰，宋 莎．森林生態系統服務價值評估的國內研究進展．西南林學院學報，2008，28(6)：65-69

[5]徐化成．森林的價值觀．世界林業研究，1993(4)：14-20

[6]徐國禎．森林資源價值觀的轉變是提高生產力的一個關鍵．中南林業調查規劃，1992(4)：1-3，6

[7]鄭景明，曾德慧，姜鳳岐．森林生態系統的價值及其評估．沈陽農業大學學報，2002，33(3)：223-227

[8]Mather AS. Global Forest Resource . London: Belhaven Press,1991

[9]Leopold A. A Sandy County Almanac and Sketches from Here and There . New York: Cambridge University Press,1949

[10] Io Nature.Study of Critical Environmental Problems．Man’s Impact on the Global Environment. Berlin: Springer- Verlag,1970

[11] Westman WE. How much are natures service worth?. Science,1977. 197: 960-964

[12] Ehrilich PR，Ehrilich AH．Extinction: The Causes and Consequences of the Disappearance of Species . 1981. New York: Random House

[13] Costanza R. Arge R. Rudolf deGroot,et al. The value of the world's ecosystem services and natural capital .Nature,1997,387: 253-260

[14] Daily GC. Nature's Services: Society Dependence on Natural Ecosystems . Washington: Island Press,1997

[15] Millennium Ecosystem Assessment Board．Ecosystems and Human Wellbeing: Health Synthesis. Washington: World Resources Institute,2005

[16] 歐陽志云，王如松，趙景柱．生態系統服務功能及其生態經濟價值評價．應用生態學報，1999，10(05)：635-640

[17] 侯元兆．中國森林資源核算研究．北京：中國林業出版社，1995

[18] 徐文煦，馬阿濱，趙眉芳．我國森林生態系統價值評估研究現狀及展望．林業勘查設計，2015(02)：1-5

[19] Odum HT. Environmental Accounting: Emergy and Environmental Decision Making . John Wiley & Sons Inc,1996

[20] 田 娜，鐘珍梅，翁伯琦．森林生態系統能值分析研究進展．福建農業學報，2010，25(03)：374-378

[21] 王曉宏．內蒙古大興安嶺森林生態系統生態服務功能評估．內蒙古：內蒙古農業大學，2014

[22] 趙景柱，肖 寒，吳 剛．生態系統服務的物質量與價值量評價方法的比較分析．應用生態學報．2000，11(2)：290-292

[23] 張永利，楊鋒偉．中國森林生態系統服務功能研究．北京：科技出版社，2010

[24] 趙金龍，王濼鑫，韓海榮，等．森林生態系統服務功能價值評估研究進展與趨勢．生態學雜志，2013，32(8)：2229-2237

[25] 申登峰，張培棟．森林生態系統服務功能主要價值評估方法．中國林業，2004(24)：26-27

[26] 趙 煜，趙千鈞，崔勝輝，等．城市森林生態服務價值評估研究進展．生態學報，2009，29(12)：6723-6732

[27] Nowak DJ ,McHale PJ ,Ibarra M,et al. Modeling the effects of urban vegetation on air pollution. In: Gryning SE,Chaumerliac N (eds) Air Pollution Modeling and Its Application . New York: Plenum Press,1998. 399-407

[28] Boumans R,Costanza R,Farley J,et al. Modeling the dynamics of the integrated earth system and the value of global ecosystem services using the GUMBO model . Ecological Economics,2002,41: 529-560

[29] 趙景柱，徐亞駿，肖寒，等．基于可持續發展綜合國力的生態系統服務評價研究——13個國家生態系統服務價值的測算．系統工程理論與實踐，2003(1)：121-127

[30] 和愛軍．淺析日本的森林公益機能經濟價值評價．中南林業調查規劃，2002，21(2)：48-54

[31] Adger WN,Brown K,Cervigni R,et al. Total economic value of forests in Mexico . Ambio,1995,24: 286-296

[32] Groot RD,Wilson MA,Bounmansr MJ. A typology for the classification,description and valuation of ecosystem functions,goods and services . Ecological Economics,2002,41(3): 393-408

[33] 劉桂環，董貴華，馬良．英國國家生態系統評估及對我國的啟示．環境與可持續發展，2014(6)：91-95

[34] 何 浩，潘耀忠，朱文泉，等．中國陸地生態系統服務價值測量．應用生態學報，2005，16(6)：1122-1127

[35] 靳 芳，魯紹偉，余新曉，等．中國森林生態系統服務功能及其價值評價．應用生態學報，2005，16(8)：1531-1536

[36] 張永利，楊鋒偉，王 兵，等．中國森林生態系統服務功能研究．北京：科學出版社，2010

[37] 王 兵，任曉旭，胡 文．中國森林生態系統服務功能及其價值評估．林業科學，2011，47(2)：145-153

[38] 梁美霞．福建戴云山自然保護區生態系統服務價值評估及景觀生態建設．福州：福建師范大學，2006

[39] 中國21世紀議程管理中心可持續發展戰略研究組．生態補償：國際經驗與中國實踐．北京：社會科學文獻出版社，2007

[40] 王 坤．基于GIS的吉林省生態系統服務功能評價與生態補償研究．長春：東北師范大學，2009

[41] Kreuter UP,Harris HG,Marty D,et al. Change in ecosystem service values in San Antonio area,Texas . Ecological Economics,2001. 39: 333-346

[42] 周曉峰．黑龍江省森林效益計量與評價．哈爾濱：東北林業大學出版社，1999

[43] 劉玉龍，馬俊杰，金學林，等．生態系統服務功能價值評估方法綜述．中國人口資源與環境，2005，15(1)：91-95

[44] 王順利，劉賢德，王建宏，等．甘肅省森林生態系統服務功能及其價值評估．干旱區資源與環境，2012，26(3)：139-143

[45] 薛沛沛．武寧縣、江山市和邵武市森林生態系統服務功能及其價值評估．水土保持學報，2013，27(05)：249-254

[46] 張嘉賓．關于西雙版納傣族自治州森林涵養水源功能的計量和評價．林業資源管理，1982(1)：31-35

[47] 薛達元，包浩生，李 文．長白山自然保護區森林生態系統間接經濟價值評估．中國環境科學，1999，19(3)：247-252

[48] 肖 寒，歐陽志云，趙景柱，等．森林生態系統服務功能及其生態經濟價值評估初探，以海南島尖峰嶺熱帶森林為例．應用生態學報，2000，11(4)：481-484

[49] 趙 晟，洪華生，張珞平，等．中國紅樹林生態系統服務的能值價值．資源科學，2007，29(1)：147-154

[50] 郭志新，楊海燕，袁良濟．中國森林生態系統服務功能價值評估研究進展與趨勢．安徽農業科學，2010，38(03)：1554-1556

[51] Hanley N,Ruffell RJ. The contingent valuation of forest characteristics: Two experiments . Journal of Agricultural Economics,1993,44: 218-229

[52] Maille P,Mendelsohn R. Valuing ecotourism in Madagascar . Journal of Environmental Management，1993,38: 213-218

[53] Solecki WD,Rosenweig C,Parshall L,et al. Mitigation of the heat island in urban New Jersey . Environmental Hazards,2005,6: 39-49

[54] Nelson E,Mendoza G,Regetz J,et al. Modeling multiple ecosystem services,biodiversity conservation,commodity production,and tradeoffs at landscape scales . Frontier in Ecology and the Environment,2009,7:4-11

[55] Villa F,Ceroni M,Bagstad K,et al. ARIES (Artificial Intelligence for Ecosystem Services): A new tool for ecosystem services assessment,planning,and valuation. Bio-Econ,2009,5: 1-10

[56] 魯紹偉，靳 芳，余新曉，等．中國森林生態系統保護土壤的價值評價 ．中國水土保持科學，2005，3(3)：16-21

[57] Hu ZB,He XY,Chen W,et al. Preliminary analysis of city green land quantity and its ecological benefits. In: He XY,Ning ZH. eds. Adwances in Urban Forest Ecology. Beijing: China Forestry Publishing House,2002,208-214

[58] Yang J,Mcbride J ,Zhou JX,Sun ZY. The urban forest inBeijing and its role in air pollution reduction . Urban Forestry and Urban Greening,2005(3): 65-78

[59] 張宏鋒，歐陽志云，鄭 華．生態系統服務功能的空間尺度特征．生態學雜志，2007，26(09)：1432-1437

文章編號：1005-5215(2016)07-0065-04

收稿日期：2016-04-13

作者簡介：張明(1982-)，男，湖北石首人，工程師，碩士，主要從事森林資源監測工作,Email:zhangminghk2003@126.com 通信作者：蔡穎(1978-)，女，江蘇建湖人，博士，主要從事生態功能評價與研究工作，Email:caiying79@126.com

中圖分類號：S718.557

文獻標識碼：A

doi:10.13601/j.issn.1005-5215.2016.07.022