劉慧敏,劉綠怡,丁圣彥,*
1 河南大學教育部黃河中下游數字地理技術重點實驗室,開封 475004 2 河南大學環境與規劃學院,開封 475004
?
人類活動對生態系統服務流的影響
劉慧敏1,2,劉綠怡1,2,丁圣彥1,2,*
1 河南大學教育部黃河中下游數字地理技術重點實驗室,開封 475004 2 河南大學環境與規劃學院,開封 475004
生態系統服務流對生態系統服務地形成、輸送、轉化和維持具有重要作用,搭建起了生態系統服務供給與人類需求之間的橋梁,成為近期學者關注的焦點之一。隨著人口數量的急劇增加和經濟社會的快速發展,人類的物質需求呈非線性方式增長。人類在利用生態系統服務流帶來惠益的同時,也給生態系統服務流帶來壓力。綜述了生態系統服務流的內涵和屬性特征,包括生態系統服務流的定義、分類、時空尺度、載體特征和量化屬性等。分析了人類活動對生態系統服務流的影響機制,即積極的與消極的人類活動通過對生態系統服務流的空間單元、傳遞載體和量化屬性等方面的影響進而影響到具體的生態系統服務流并最終影響人類福祉。探討了通過生態系統服務流價值和風險評估、生態系統服務流保護規劃、生態系統服務流恢復與重建等積極的人類活動,來實現生態系統服務流傳輸功能的可持續。未來可以通過對生態系統服務流路徑載體衰減效應研究、多尺度分析處理系統的使用和生態系統服務流傳輸網絡動態耦合模型的構建等來制定合理的生態系統服務流集成管理。通過對人類活動與生態系統服務流相互關系的研究,有利于對退化的生態系統服務流進行保護和恢復,也可為生態系統服務流相關研究奠定基礎。
生態系統服務流;人類活動;時空尺度
20世紀90年代以來,生態系統服務(Ecosystem service, ES)逐漸成為生態學、地理學、環境科學等相關學科領域研究的熱點[1]。千年生態系統評估(Millennium Ecosystem Assessment, MA)將生態系統服務定義為“人類從自然生態系統獲得的產品或收益”,并將生態系統服務分為供給、文化、支持和調節服務四大類[2]。生態系統提供的服務不僅包括對人類有益的正服務,如水質凈化、氣候調節等,也包括對人類有害的負服務,如洪澇災害、污染物傳播、生物多樣性喪失等[3- 4]。生態系統服務對人類福祉至關重要[5]。前期國內外學者對生態系統服務的研究大多局限于生態系統服務的供給及其價值量評估方面[6- 7],也有部分學者對生態系統服務的消費和需求進行評估或制圖[8],生態系統服務的供給區與需求區之間存在是空間間隔[9],簡單的生態系統服務供需平衡狀況研究存在供需時空不匹配問題[10]。生態系統服務流研究的是在一定時間尺度內具有流動性、傳遞性的某種生態系統服務在不同空間區域的動態過程生態系統服務流能夠將生態系統服務供給與需求動態耦合起來,是連接自然生態系統與人類社會經濟系統不可或缺的紐帶。
近年來,人類對生態系統服務的開發和利用強度逐漸增大。據MA結果顯示,全球60%的生態系統已經退化,其中人類活動是主要驅動因素[5]。人類活動影響生態系統的結構和功能、生態系統服務的供給、傳遞等,同時也會威脅到人類自身的可持續發展[11- 12]。認識人類活動對生態系統服務流的影響的目的在于對退化的生態系統服務流實施人工控制,且具有以下幾方面的生態學意義:(1)明確生態系統服務傳遞路徑,有助于判斷服務傳遞過程中流量的損耗與積累,并建立態系統服務的供需耦合及其反饋關系; (2)根據人類活動空間位置、干擾范圍和強度辨認被破壞、受損和阻斷的生態系統服務流,并通過政策調控進行恢復和重建。
1.1 生態系統服務流的內涵
Serna-Chavez等將生態系統服務流定義為生態系統服務提供區與使用區之間的時空關聯,并將服務流看作服務的實際供給[13];李雙成等認為生態系統服務流是生態系統服務在形成地和使用地之間空間位移[14]。生態系統服務流是在流域或景觀系統中,由提供區產生的生態系統服務,依靠某種載體或不經過載體運載,在自然因素或人為因素等的驅動下沿著一定的方向和路徑傳遞到使用區的時空過程。基于Fisher等[15]對生態系統服務空間關系的分類可將生態系統服務流分為原位服務流、全向服務流和定向服務流3種。原位服務流指生態系統服務的供給區和使用區基本重疊,如土壤形成;全向服務流是生態系統服務從供給區沿各方向傳遞到使用區,如碳匯和氣候調節等。定向服務流是服務從提供區沿某一方向傳遞到使用區,如污染物傳輸與河岸防護等。本文根據以上生態系統服務流類型,總結了與之特征相應的具體子類,且為各子類均指定代碼(表1)。生態系統服務流還可從多個角度來分類,如驅動力特征、供需主體的移動性、服務流距離長短等[16],分類的目的是為了根據不同服務流特性進行有針對的研究,實際研究中生態系統服務流往往是幾種類型交互在一起。
物質流、能量流和信息流能夠將生物圈、水圈、大氣圈、巖石圈聯系起來,維持著地球內部和表層的系統平衡,使地球成為一個有機整體。生態系統服務流傳遞的產品與服務包括對人類有用的物質、能量和信息。區別二者的關鍵是其傳遞終端客戶群是否是人類,其聯系是生態系統服務流是物質流、能量流和信息流的一部分(圖1)。生態系統服務流大部分貢獻于人,其傳遞的物質、能量與信息為人類的生產生活和精神享受提供保障。

表1 生態系統服務流類型

圖1 生態系統服務流與物質流、能量流和信息流的關系 Fig.1 The relationship between ecosystem service flow and material flow, energy flow or information flow
1.2 生態系統服務流的屬性特征
1.2.1 時空尺度特征

圖2 生態系統服務流的空間單元Fig.2 The space units of ecosystem service flow SPU:服務供給單元Service-providing unit; SUU:服務使用單元Service-using unit; SCU:服務連接單元Service-connecting unit
生態系統服務的供需異質性決定了生系統服務流隨不同時空尺度發生改變,故生態系統服務流會呈現出不同的時空特征。生態系統服務流存在時滯效應,通常大空間距離傳遞的服務流需要更長時間到達使用區,在小范圍內的服務流傳遞花費時間較短。但也有例外,如較小尺度的土壤形成需要很長時間實現;而隨人類科技的進步,某些大空間尺度的服務流,其時間尺度在逐漸縮短,如互聯網的發展使信息流的傳遞速度提高到過去的幾萬倍。生態系統服務流時空關系是互相依存的,其空間屬性本身就包含時間概念。沒有一定的時間,空間流動無法進行;沒有一定的空間流動,隨著時間變化生態系統服務只能在本地自產自消抑或存留。生態系統服務流的空間尺度在明確服務流傳遞路徑時可以測量,但生態系統服務流需要多長時間能夠實現其效益只能根據流動特性、空間距離、季節變化、植物節律等條件推測。
大部分生態系統服務只有經過產生、傳遞、轉化等過程才能夠被人類利用,服務流實現效益的過程會經過一定的空間區域。Luck等[17]將能夠提供產品或生態系統服務的生態系統稱為服務供給單元(Service-providing unit, SPU),并認為它是進行生態系統服務形成和變化機制研究的基本單元[18]。相應的消費服務區域稱為服務使用單元(Service-using unit, SUU)。Ralf-Uwe等又提出了生態系統服務連接單元(Service-connecting unit, SCU)的概念[19],是服務供給單元和使用單元具有空間異質性條件下存在的中間區域,這個空間會影響生態系統服務流的過程變量。部分生態系統服務流可以通過服務供給單元直接傳遞服務到使用單元,而有些服務流傳遞路徑中存在一些區域或景觀系統稱為“匯”[20],能夠吸收被傳遞的產品或服務,降低生態系統服務流的傳遞效率。因此,本文認為生態系統服務流傳遞經過的基本空間單元包括供給單元、連接單元和使用單元(圖2)。

圖3 生態系統服務流的載體特征Fig.3 The carriers feature of ecosystem service flow 圖中最上部分表示生態系統服務流載體僅作為傳遞工具,中間部分表示生態系統服務流載體既是工具也是服務,最下部分表示的不需要載體傳遞,人類主動轉移到服務供給區獲取生態系統服務
1.2.2 載體特征
在自然界中,部分生態系統服務需要借助非生物因子或生物因子等承載工具從服務的供給區轉移到使用區[21],這些承載工具就是生態系統服務傳遞的載體。載體可以是物質(洪水、CO2或動物)、能量(野火)、或信息(旅游景區質量相對排名)[22]。載體是作為承載工具還是具體的服務取決于其本身的性質及其在特定條件下受益者的不同選擇。有些載體僅能夠作為生態系統服務流傳遞的工具,如運輸物資到受益區的車輛;有些載體既是服務承載工具,其本身也是一種服務,如河水既可作為營養物質運輸的載體也可飲用和灌溉農田;也有部分生態服務不需載體就可被人類使用,通常這些服務需要依托人類主動轉移至供給區獲取,如生態旅游(圖3)。不同生態系統服務對特定傳遞載體具有不同程度的依賴,一種載體也可能同時承載多種生態服務,一種生態服務也可能需要多個載體才能傳遞到受益區。
1.2.3 量化屬性特征
生態系統服務流具有時空流動性,因此有流向、流速和流量3種屬性[16]。生態系統服務流的流向是生態服務從供給區到使用區的傳遞方向,不同服務流在不同載體的傳遞下流向不同。由水流傳遞的生態系統服務的流向受重力、地勢、地形、坡長、坡度、土地覆被類型等影響[23]。以空氣為載體的服務流向受風向和氣體分子擴散方向的影響。對生態系統服務流流向的把握是量化生態系統服務流的前提,可以判斷生態服務從哪里來到哪里去。生態系統服務流的流速是生態服務從供給區到用戶區傳遞的距離與時間之比,流速的測定需要將生態系統服務流的空間尺度與時間尺度結合起來,流速的大小受驅動力、服務連接單元的地理要素和景觀類型等條件的影響,對流速的研究有利于整體把握生態系統服務流的時空動態;生態系統服務流的流量是指生態服務從供給區傳遞給受益區的服務量。生態系統服務流流量的大小關系人類福祉。部分生態系統服務流的流量會隨空間距離的增大而減小[24],如空氣質量調節服務流。對生態系統服務流流量的評估有助于判定終端客戶群接受的有效服務量。
2.1 人類活動對生態系服務流的影響機制
生態系統服務流縱橫交織形成復雜的生態系統服務流網絡,人類處在網絡終極節點。人類在享受生態系統服務流傳遞來的惠益的同時,通過農業活動、工業活動、城市建設活動,經濟活動、水資源開發以及其他活動等[25]干擾著服務流的傳遞過程。積極的人類活動如退耕還林還草[26]、生態系統管理[27]、生態恢復與重建等[28],以及消極的人類活動如化石能源消耗[29]、森林采伐[30]等均會對生態系統服務流產生影響。人類活動對服務流的影響機制是通過對不同時空條件下生態系統服務流的屬性或特征的影響進而影響到具體的生態系統服務流類型。人類活動的對生態系服務流的影響通過循環最終將影響人類自身,積極地人類活動能夠增加生態系統服務流提升人類福祉,消極的人類活動反之(圖4)。

圖4 人類活動對生態系統服務流的影響機制Fig.4 The influence mechanism of human activity on ecosystem service flow
2.2 人類活動對生態系統服務流種類的影響
工業活動、經濟活動、城市建設、水資源開發、農業活動和其他活動等還具有不同類型的活動表現方式,會影響不同種類的陸地生態系統服務流,一種人類活動方式可能會影響多種生態系統服務流,一種生態系統服務流也可能受多種人類活動的共同影響。陸地生態系統中,人類活動對生態系統服務流種類的影響如表2。
2.3 人類活動對生態系統服務流屬性特征的影響
2.3.1 影響生態系統服務流的空間單元
供給單元、連接單元和使用單元是生態系統服務流基本的空間單元,人類活動可單獨影響其中的任一部分,也可交互影響。如森林生態系統是薪材供給、氣候調節等服務的供給單元,人類亂砍濫伐造成氣溫升高,生物多樣性降低[31];紅樹林濕地具有防浪護岸、凈化水質等功能,且是典型的碳匯[32- 33],人類圍海造田,毀林養殖等造成紅樹林濕地資源瀕危[34];城市化建設帶來的水問題、空氣質量下降和交通擁堵等嚴重影響人類聚居區人們的生存與生活[35- 36]。小尺度的人類活動對生態系統服務流格空間單元的影響是單獨的。大中尺度的人類活動對服務流的影響效應在一定程度上被擴大或延伸,如在流域上游農田中施用化肥和農藥等形成的非點源污染,經過服務流的傳遞造成中下游水資源污染、河流生物多樣性喪失等[37]。

表2 受人類活動影響的主要生態系統服務流類型
人類活動對生態系統服務流空間的影響是單獨的或者交互的取決于研究對象的尺度特征。一般情況下,單獨對生態系統服務流系統某個組分的研究有助于探究的深入,但最終的解決方案要考慮眾多聯合的影響因素。
2.3.2 影響生態系統服務流的傳遞載體
水是地球上重要的生態系統服務,也是多種生態系統服務流載體,很多物質的轉運依靠水的循環流動。地表水與地下水在橫向、縱向和垂直三維方向上的運動為人類獲取各種服務做出重要貢獻。然而,圍墾填湖、過度開發等人類活動引起湖泊與河流等生態系統的水文特征、水質狀況等的變化[38],嚴重影響水載體;空氣質量調節、氣候調節等服務流都是以空氣作為載體的。林木砍伐、化石燃料的開采和使用、工業化等人類活動引起空氣質量降低、溫室效應、酸雨和臭氧層破壞等[39],人類活動嚴重影響空氣載體;土壤支持著陸地大部分的生態系統,是重要的生態系統服務流載體。農業集約化過程中大型農業機械的使用和農藥化肥的施用等造成土壤板結、穩定性降低[40],影響了土壤載體功能;生物因子載體本身就可以提供各種生態系統服務。狩獵、捕魚、藥物采集等造成生物多樣性降低,部分生物甚至滅絕[41],人類活動嚴重影響生物因子載體。人類活動在影響生態系統服務流載體的同時,也會影響被承載的多種生態系統服務(表3)。
部分生態系統服務流載體之間具有權衡與協同作用,人類活動對服務流載體的直接或間接影響均有一定的尺度依賴性,研究其對服務流載體的實際影響在不同時空尺度上會更加復雜。小尺度上對于某種服務流載體小規模的破壞,經過載體的傳遞、疊加和連接之后會富集起來而在大時空尺度得以體現。服務流載體承載的生態系統服務最終會傳遞給人類,影響人類福祉。

表3 受人類活動影響的載體及主要生態系統服務類型
2.3.3 影響生態系統服務流的量化屬性
(1) 影響流向
人類可以改變服務流傳遞的方向,使其從原路徑變為其他路徑轉移到受益區,如沿道路運輸貨物被航空運輸取代;工程建筑、城市化等人類活動可以阻斷生態系統服務流的傳遞路徑,如水庫和大壩建設導致河流斷流;景區提供的文化服務(旅游等)雖然會隨著游客人數的增多造成更大的壓力,但服務流方向沒有改變;人類利用先進的科技手段可以延長生態系統服務流,使服務流傳遞的空間尺度更大,如我國的“南水北調”工程(圖5)。

圖5 人類活動對生態系統服務流流向的影響Fig.5 Impact of human activities on the direction of ecosystem services flowA1代表人類活動改變生態系統服務流流向;A2代表人類活動阻斷了生態系統服務流;A3代表人類活動對生態系統服務流流向沒有影響;A4代表人類活動延長了生態系統服務流
人類活動對服務流流向的影響最終會對生態系統和自身造成一定影響。正服務流的阻斷和負服務流的延長會損害人類福祉,反之,則能夠增加人類福祉。正服務或負服務流向的改變與人類福祉的關系均需根據具體情況進行分析。為維持或提高人類福祉,人類在延長正服務流,最大化其服務效益的同時,也要通過建立“匯”區域,來消除或減小負服務對人類的不利影響,但要多方權衡,盡量維持生態系統的平衡與穩定。
(2) 影響流量
有些人類活動能夠增加生態系統服務流的流量,如隨著農業集約化程度的加劇,農產品供給服務流大幅提高[42];人類活動也能減小生態系統服務流的流量,如城市化、工業化等活動造成了全球土地利用土地覆被變化,森林、濕地等面積減小,致使景觀調節服務流的流量減小[43];但某些處在生態系統恢復力的范圍內輕度人類干擾活動,不影響生態系統服務流流量,如釣魚、劃船等休閑活動不會影響水源涵養服務流的流量(圖6)。
大部分的生態系統服務流之間存在此消彼長的權衡,某些服務流的增加可能會減少其他服務流,如供給服務流和部分調節服務流。生態系統服務流流量的增減對是否有利于人類福祉的提升還需要從大時間尺度來分析,明確生態系統服務流之間的權衡協同對研究人類活動與服務流流量的關系至關重要。

圖6 人類活動對生態系統服務流流量的影響Fig.6 Impact of human activities on ecosystem services flow fluxB1代表人類活動增加了服務流的流量;B2代表人類活動減少了服務流流量;B3代表人類活動對服務流流量無影響
(3) 影響流速
生態系統服務流的流速在一定程度上代表著人類獲取服務與產品的效率。人類活動能夠增加生態系統服務流的流速,如水產養殖技術的提高和高科技養殖工具的使用迅速增大了人類獲取魚類產品的速率[44];人類活動也能夠降低生態系統服務流的流速,如畜禽養殖等在滿足人類物質需求的同時降低了調節服務流流速;在較大尺度,某些干擾度較小的人類活動對生態系統服務流的流速無影響,如釣魚、劃船等活動不會影響淡水供給服務流的流速(圖7)。

圖7 人類活動對生態系統服務流流速的影響Fig.7 Impact of human activities on ecosystem services flow speedC1代表人類活動增加了服務流的流速;C2代表人類活動降低了服務流流速;C3代表人類活動對服務流的流速無影響
人類對于物質或文化的大力需求致使部分生態系統服務流的流向改變、流速變快、流量增加,但各種生態系統服務之間的權衡與協同作用必然會使其中一些生態系統服務受到負面影響,有些退化或甚至消失。人類對自然不能無止境、無條件索取,應遵循可持續發展之路,充分發揮主觀能動性來保護生態環境。
人類對陸地生態系統服務流空間單元、傳遞載體和量化屬性的直接與間接影響根據所實施的具體行為活動不同而體現出不同特點。目前人類對景觀多功能性認識不足,對自然生態系統與人類社會關聯缺乏關注,對服務流的重要性程度不完全清楚等降低了部分人類福祉。
生態系統服務流對不合理人類活動引發的負效應的傳遞,能夠引起一系列自然災害和生態危機。消極的人類活動作用于服務流會降低人類福祉。為促進人類與生態系統的協調與可持續發展,人類需采取以下措施,控制生態系統服務流的不良效應并維護其積極效應。
3.1 生態系統服務流價值與風險評估
生態系統服務流價值是生態系統產生的服務經過服務流傳遞轉移到人類社會的價值,是生態系統服務流重要性的體現。生態系統服務流價值評估能夠明確生態系統的實際供給能力、生態系統服務流量在傳遞過程中的耗散以及到達使用區的實際數量,有利于對服務流傳遞路徑與過程的保護。如Serna-Chavez等[13]利用通用框架結構評估生態系統服務流,通過計算經服務流傳遞獲得福利的面積占總受益區面積的比例,來衡量服務流的在研究區的重要性程度。生態系統服務流風險評估是在服務流價值評估基礎上,利用環境科學、水文學、生態學等知識,定量確定生態系統服務流傳遞的負服務對用戶區產生的消極影響的概率及強度。生態系統服務流價值與風險評估是維護與調控服務流的首要步驟。
3.2 生態系統服務流保護規劃
在生態系統服務流風險評估的前提下,根據“源”、“匯”景觀理論[37],判斷由人類活動影響形成的生態系統服務流負效應位點,或對人類福利至關重要的服務流環節。應用多學科方法與技術設計自然生態系統-社會經濟系統耦合模型,建立反饋機制。明確由生態系統服務流交織形成的復雜網絡內部的各種生態關系,并制定人類活動強度與景觀適宜度函數,探討改善服務流傳遞效率,增加服務流傳遞正效應頻數的生態建設對策,促進人類活動與生態系統服務流效應的持續協調發展。
3.3 生態系統服務流恢復與重建

圖8 生態系統服務流價值評估、保護規劃以及恢復與重建的相互關系Fig.8 The relationship between value and risk assessment, protection plan, recovery and reconstruction of ES flow
生態系統服務流的恢復與重建對人類福祉的提高具有重要意義。在完善生態系統服務流評估工作的基礎上,制定合理的保護規劃。判斷生態系統服務流的脆弱性環節以及阻斷位點,以綜合、對比等方法人為地切斷致使生態系統服務流退化的主導因子,并對阻斷的服務流進行疏通,科學地重建生態系統服務流傳遞過程中的各個關鍵點,使生態系統服務流的組成、載體、屬性、功能恢復到原有或更高水平。
生態系統服務流的價值與風險評估、保護規劃的制定和恢復與重建工作是相互聯系、相互影響、三位一體的,要運用相關理論知識,以技術作指導,并需要有關部門政策上的支持才能最終實現目標(圖8)。生態系統服務流恢復工程耗費時間長,工作量大,因此要從實際出發努力完善服務流恢復體系,保證生態系統服務流的傳遞過程積極、有效、穩定的進行。
生態系統服務流能夠在生態系統服務供給與使用之間構建因果聯系[45]。生態系統服務流的研究不僅能夠確定生態系統服務的來源和去向,還能判斷流動過程中流量的耗散位點,對探索生態系統服務供給時空動態與人類福利變化的關系意義重大?,F代科學技術對生態系統服務流的流向、流量和流速的控制能夠在一定程度上滿足人類對于生態系統服務的需求,但從大尺度上來看,高強度人類活動造成的生態系統完整性破壞、生態系統服務退化與生態系統服務流阻斷等負面影響,嚴重阻礙了社會和經濟的可持續發展。地球生態系統的組成要素不計其數,各要素存在著直接或間接的關聯,生態系統服務流織成的服務網絡連接著不同類型生態系統與人類社會。人類活動對生態系統服務流有極大影響,綜合分析自然地理系統各要素和人類社會的不同環節對生態系統服務流的影響意義重大。生態系統服務流的傳遞作用決定了人類對生態系統的作用力最終會影響自身。在大時間尺度上,為避免生態災害危及人類本身,人類應該采取積極的措施來維持和保育生態系統,對受損和被破壞的生態系統服務流進行恢復與重建,實現生態系統服務流傳遞效益的可持續性。然而,對生態系統服務流傳遞機制、閾值范圍、時空尺度以及權衡協同等研究的滯后影響生態工程的實施。
基于以上人類活動對生態系服務流影響的研究,本文認為今后的研究方向應集中在構建由不同尺度下的多種生態系統服務流所形成的復雜網絡系統,有效評價生態系統服務的供給、傳遞和需求。將景觀地理要素特征與區域人類活動結合起來,根據人類活動對生態系統服務流的影響,明確影響路徑及范圍,為提升生態系統服務流傳遞的正效益以及減少或阻斷負服務流提供研究依據。并在此基礎上,進一步明確生態系統負服務流的“源”及其影響區域,為今后建立有效和完善的生態補償機制奠定研究基礎。進一步加強對生態系統服務流的定量化研究,探討不同載體在傳遞路徑上的衰減或積累效應,建立綜合的生態系統服務流定量化的評估與模擬工具。
[1] 李惠梅, 張安錄. 生態系統服務研究的問題與展望. 生態環境學報, 2011, 20(10): 1562- 1568.
[2] Millennium Ecosystem Assessment. Ecosystems and Human Well-being: Biodiversity Synthesis. Washington DC: World Resources Institute, 2005.
[3] Swinton S M, Lupi F, Robertson G P, Hamilton S K. Ecosystem services and agriculture: cultivating agricultural ecosystems for diverse benefits. Ecological Economics, 2007, 64(2): 245- 252.
[4] 謝高地, 肖玉. 農田生態系統服務及其價值的研究進展. 中國生態農業學報, 2013, 21(6): 645- 651.
[5] Millennium Ecosystem Assessment. Ecosystems and Human Well-being: Synthesis. Washington DC: Island Press, 2005.
[6] Costanza R, D′Arge R, De Groot R, Farber S, Grasso M, Hannon B, Limburg K, Naeem S, O′Neill R V, Paruelo J, Raskin R G, Sutton P, van den Belt M. The value of the world′s ecosystem services and natural capital. Nature, 1997, 387(6630): 253- 260.
[7] 謝高地, 張釔鋰, 魯春霞, 鄭度, 成升魁. 中國自然草地生態系統服務價值. 自然資源學報, 2001, 16(1): 47- 53.
[8] Wolff S, Schulp C J E, Verburg P H. Mapping ecosystem services demand: a review of current research and future perspectives. Ecological Indicators, 2015, 55: 159- 171.
[9] Brauman K A, Daily G C, Duarte T K, Mooney H A. The nature and value of ecosystem services: an overview highlighting hydrologic services. Annual Review of Environment and Resources, 2007, 32(1): 67- 98.
[10] Kroll F, Müller F, Haase D, Fohrer N. Rural-urban gradient analysis of ecosystem services supply and demand dynamics. Land Use Policy, 2012, 29(3): 521- 535
[11] 張志強, 徐中民, 程國棟. 生態系統服務與自然資本價值評估. 生態學報, 2001, 21(11): 1918- 1926.
[12] 謝高地, 魯春霞, 冷允法, 鄭度, 李雙成. 青藏高原生態資產的價值評估. 自然資源學報, 2003, 18(2): 189- 196.
[13] Serna-Chavez H M, Schulp C J E, van Bodegom P M, Bouten W, Verburg P H, Davidson M D. A quantitative framework for assessing spatial flows of ecosystem services. Ecological Indicators, 2014, 39: 24- 33.
[14] 李雙成. 生態系統服務地理學. 北京: 科學出版社, 2014.
[15] Fisher B, Turner R K, Morling P. Defining and classifying ecosystem services for decision making. Ecological Economics, 2009, 68(3): 643- 653.
[16] 劉慧敏, 范玉龍, 丁圣彥. 生態系統服務流研究進展. 應用生態學報, 2016, 27(7).
[17] Luck G W, Daily G C, Ehrlich P R. Population diversity and ecosystem services. Trends in Ecology & Evolution, 2003, 18(7): 331- 36.
[18] Luck G W, Harrington R, Harrison P A, Kremen C, Berry P M, Bugter R, Dawson T P, de Bello F, Díaz S, Feld C K, Haslett J R, Hering D, Kontogianni A, Lavorel S, Rounsevell M, Samways M J, Sandin L, Settele J, Sykes M T, van den Hove S, Vandewalle M, Zobel M. Quantifying the contribution of organisms to the provision of ecosystem services. BioScience, 2009, 59(3): 223- 235.
[19] Syrbe R U, Walz U. Spatial indicators for the assessment of ecosystem services: providing, benefiting and connecting areas and landscape metrics. Ecological Indicators, 2012, 21: 80- 88.
[20] 陳利項, 傅伯杰, 徐建英, 鞏杰. 基于“源-匯”生態過程的景觀格局識別方法-景觀空間負荷對比指數. 生態學報, 2003, 23(11): 2406- 2413.
[21] Bagstad K J, Villa F, Batker D, Harrison-Cox J, Voigt B, Johnson G W. From theoretical to actual ecosystem services: mapping beneficiaries and spatial flows in ecosystem service assessments. Ecology and Society, 2014, 19(2): 64.
[22] Bagstad K J, Johnson G W, Voigt B, Villa F. Spatial dynamics of ecosystem service flows: a comprehensive approach to quantifying actual services. Ecosystem Services, 2013, 4: 117- 125.
[23] 鄔倫, 汪大明, 張毅. 基于DEM的水流方向算法研究. 中國圖象圖形學報, 2006, 11(7): 998- 1003.
[24] Palomo I, Martín-López B, Potschin M, Haines-Young R, Montes C. National Parks, buffer zones and surrounding lands: mapping ecosystem service flows. Ecosystem Services, 2013, 4: 104- 116.
[25] 張彩霞, 謝高地, 楊勤科, 李士美. 人類活動對生態系統服務價值的影響-以紙坊溝流域為例. 資源科學, 2008, 30(12): 1910- 1915.
[26] 戴全章. 北方地區農田實行退耕還(林、草)、免耕或休耕制度對沙塵(暴)天氣和農田經濟效益的影響分析. 安徽農業科學, 2013, 41(21): 9030- 9031.
[27] 江永紅, 宇振榮, 馬永良. 秸稈還田對農田生態系統及作物生長的影響. 土壤通報, 2001, 32(5): 209- 213.
[28] 徐輝, 張大偉. 中國實施流域生態系統管理面臨的機遇和挑戰. 中國人口·資源與環境, 2007, 17(5): 148- 152.
[29] 毛齊正, 羅上華, 馬克明, 鄔建國, 唐榮莉, 張育新, 寶樂, 張田. 城市綠地生態評價研究進展. 生態學報, 2012, 32(17): 5589- 5600.
[30] 高前兆, 錢鞠, 高雅玉, 王鵬, 張鈺. 內陸河流域綜合整治的生態恢復與重建技術. 水文, 2011, 31(1): 59- 65, 80- 80.
[31] 李光耀, 楊曉東, 史青茹, 馬文濟, 王希華, 閻恩榮. 浙江天童森林砍伐對土壤養分庫和氮礦化-硝化特征的影響. 生態學雜志, 2014, 33(3): 709- 715.
[32] 韓維棟, 高秀梅, 盧昌義, 林鵬. 中國紅樹林生態系統生態價值評估. 生態科學, 2000, 19(1): 40- 45.
[33] 張喬民, 隋淑珍. 中國紅樹林濕地資源及其保護. 自然資源學報, 2001, 16(1): 28- 36.
[34] 趙晟, 洪華生, 張珞平, 陳偉琪. 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.
[35] 宋全香, 左其亭, 楊峰. 城市化建設帶來的水問題及解決措施. 水資源與水工程學報, 2004, 15(1): 56- 58.
[36] 劉治彥, 岳曉燕, 趙睿. 我國城市交通擁堵成因與治理對策. 城市發展研究, 2011, 18(11): 90- 96.
[37] 陳利頂, 傅伯杰, 趙文武. “源”“匯”景觀理論及其生態學意義. 生態學報, 2006, 26(5): 1444- 1449.
[38] 盧松, 陸林, 凌善金, 宣國富. 人類活動對安慶沿江湖泊濕地影響的初步研究. 長江流域資源與環境, 2004, 13(1): 65- 71.
[39] 高慶先, 師華定, 張時煌, 呂連宏, 陳東升, 杜吳鵬, 付加鋒. 空氣污染對氣候變化的影響與反饋研究. 資源科學, 2012, 34(8): 1384- 1391.
[40] 王金良, 黃文峰, 溫世君, 陳哲, 呂芬華, 董元華, 王小琴. 集約化農業退化土壤快速生物修復技術. 浙江農業科學, 2014, (12): 1913- 1917.
[41] 蔣志剛. 野生動物的價值與生態服務功能. 生態學報, 2001, 21(11): 1909- 1917.
[42] 向晶, 唐亞. 集約化農業及其環境效應. 世界科技研究與發展, 2005, 27(6): 81- 87.
[43] 朱道光, 倪紅偉, 崔福星. 大興安嶺林區退化森林濕地生態系統恢復研究進展. 國土與自然資源研究, 2013, (5): 61- 63.
[44] 楊谷華, 李金照. 大水面機械化捕魚技術. 海洋與漁業, 2012, (10): 62- 63.
[45] 肖玉, 謝高地, 魯春霞, 徐潔. 基于供需關系的生態系統服務空間流動研究進展. 生態學報, 2016, 36(10): 3096- 3102.
The impact of human activities on ecosystem services flow
LIU Huimin1,2, LIU Lüyi1,2, DING Shengyan1,2,*
1KeyLaboratoryofGeospatialTechnologyFortheMiddleandLowerYellowRiverRegions,MinistryofEducation,HenanUniversity,Kaifeng475004,China2CollegeofEnvironmentandPlanning,HenanUniversity,Kaifeng475004,China
Ecosystem service flow, which has been concerned by researchers recently, is significant in the process of the generation, delivery, transformation and maintenance of ecosystem services, and can be seen as a linkage between the provision of ecosystem services and human demands. Material demands of humans show a non-linear increase under the situation of sharp growth of population and the rapid development of economy and society. So at the time when humans enjoy the benefit that is brought by ecosystem service flow, they also give pressure on the flow. In this article, we reviewed the connotation and attributes of ecosystem service flow that include its definition, classification, spatial-temporal scales, carrier characteristics and quantitative attributes. We also analyzed the influencing mechanism of human activities to ecosystem service flow, such as, positive and negative activities can affect the spatial units, delivery carriers and quantitative attributes of ecosystem service flow, thus impacting the specific flow and finally, human well-being. In addition, we discussed the contributions of positive activities (i.e. valuation and risk assessment of ecosystem service flow, conservation planning of ecosystem service flow, recovery and restoration of ecosystem service flow) to the sustainable delivering function of ecosystem service flow. Therefore, appropriate integrating management of ecosystem service flow can be established by investigating attenuation of path carriers, or using the processing system of multi-scale analysis and the dynamic coupling model of ecosystem service flow transmitting networks. Research on the interacting relationship between human activities and ecosystem service flow can provide efficient conservation and restoration to the degraded ecosystem service flow, and will also establish a solid foundation for future research.
ecosystem services flows; human activities; spatial and temporal scales
國家自然科學基金資助項目(41371195, 41071118)
2016- 02- 25; 網絡出版日期:2017- 02- 17
10.5846/stxb201602250325
*通訊作者Corresponding author.E-mail: syding@henu.edu.cn
劉慧敏,劉綠怡,丁圣彥.人類活動對生態系統服務流的影響.生態學報,2017,37(10):3232- 3242.
Liu H M, Liu L Y, Ding S Y.The impact of human activities on ecosystem services flow.Acta Ecologica Sinica,2017,37(10):3232- 3242.