生態系統服務對人類福祉的影響
——以浙江省桐廬縣為例

劉家根,黃 璐,2,嚴力蛟,*

1 浙江大學生命科學學院生態研究所,杭州 310058 2 杭州電子科技大學浙江省杭電智慧城市研究中心,杭州 310012

生態系統服務是指通過生態系統的結構、過程和功能直接或間接得到的生命支持產品和服務,包括供給服務、調節服務、文化服務和支持服務,這些服務功能的可持續供給是經濟社會可持續發展的基礎,對人類提供的直接福利[1]。生態系統服務價值的評價最早起源于19世紀中期,直到1997年Costanza等[2]明確提出了生態系統服務價值的估算原理及方法。我國眾多生態學家對生態系統系統服務功能及價值評估方法進行了系統探索,其研究主要集中于對森林、草地和水體等典型生態系統服務進行分析和經濟評估[3]。李金昌等人[4]從生態學、經濟學角度對生態系統評價進行了深入研究；趙同謙、歐陽志云等[5- 6]通過調整研究方法分別從不同角度對生態系統的價值進行了估算。謝高地等[7- 8]基于Costanza等提出的評價模型,綜合國內200余位生態學家的的研究成果,得出 “中國生態系統生態服務價值當量因子表”。該表比以往評價方法更適合我國的生態系統服務價值評估,具有更強的針對性[9]。

根據千年生態系統評估(Millennium Ecosystem Assessment, MA)報告,在過去的50年里,全球范圍內已有63%的生態系統服務出現了嚴重衰減,而且各類生態系統服務在未來50年內仍會急劇下降[10],極大地損害和威脅著人類的福祉,影響人類的幸福感。人類福祉是生態系統服務研究的根本出發點,也是實現生態系統服務與人類福祉的協同發展和進行生態系統服務管理的重要目的之一,只有明確兩者的關系,才可以采取相對應的管理措施來實現生態系統服務和人類福祉的“雙贏發展”[11]。人類福祉是有關人類學、經濟學、心理學、社會學和其他社會科學的概念[12],是一種人們正在享受的有價值的體驗[13]。Costanza認為生態系統服務是指人類從生態系統中獲得的利益[2]。人類通過對生態系統服務的消費來滿足和提高自身福祉[13]。生態系統服務的水平和能力取決于生態系統本身的功能,生態系統變化的非線性和可變關系導致了生態系統服務變化是一個復雜的過程,某一生態服務可以影響人類福祉的好幾種要素,各種生態服務之間可能存在權衡效應[14]。了解生態系統服務價值對人類福祉的影響,加強對生態系統服務價值與人類福祉之間關系的研究,對于加強生態系統服務管理、引導和規范人類活動,進而協調生態系統服務保護與社會經濟發展之間的關系,提升人類福祉具有重要意義。目前對于兩者的關系缺乏系統的研究方法,在實際研究中,一般采用人類發展指數(Human Development Index, HDI)、國家福利指數(National Welfare Index, NWI)[15]衡量人類福祉,以研究生態系統服務與其之間的關系。其中HDI由聯合國提出,該指數包括由預期壽命指數、教育指數和經濟指數三部分構成[16],能在一定程度上的反映人類福祉的整體狀況。

目前,大多數學者借助HDI對生態系統服務與人類福祉間關系進行的研究主要集中在國家或區域等較大尺度上,在縣域尺度上鮮有研究。本文根據2004—2014年桐廬縣農業生產及土地利用情況,將生態系統服務價值當量表進行了修正,通過計算桐廬縣的生態系統服務價值和人類發展指數,并分析兩者之間的相關關系,以期為揭示生態系統服務價值對人類福祉的影響的機理提供依據。

1 研究區域概況

圖1 桐廬縣地理位置示意圖Fig.1 Location of Tonglu County

桐廬縣位于浙江省西北部,地處錢塘江中游,介于29°35′—30°05′N和119°10′—119°58′E之間(圖1)。全境東西長約77km,南北寬約55km?？偯娣e1825km2。地形以丘陵山區為主,平原稀少,屬浙西中低山丘陵區。四周群山聳峙,中部為狹小河谷平原,山地與平原間則丘陵錯落。富春江由南而北縱貫縣境東部,分水江自西北向東南匯入富春江。在全縣土地面積中,山地丘陵占86.3%,平原、水域占13.7%。桐廬縣氣候屬亞熱帶季風氣候,四季分明,日照充足,降水充沛。一年四季光、溫、水基本同步增減,配合良好,氣候資源豐富。

2015年,桐廬縣地區生產總值達335.84億元,年均增長9.0%,人均生產總值達82091元。城鎮和農村居民人均可支配收入分別達到39348元和22504元,年均增長10.4%和12.1%。固定資產投資五年累計達886.57億元。全縣城鎮化率達65.0%。先后榮獲國際人居環境示范獎、全國文明縣城、國家級生態縣、國家園林縣城、中國最美縣、中國長壽之鄉、中華寶鋼環境獎等榮譽,躋身全國縣域經濟競爭力百強縣,桐廬的美譽度、知名度得到極大提升。

2 研究方法

2.1 數據收集

2004—2008年的土地利用數據通過查閱《桐廬縣土地志》獲得,2009—2014年的土地利用數據由桐廬縣國土局提供,經濟社會數據通過查閱桐廬縣人民政府工作報告及桐廬縣統計年鑒獲得,部分數據由桐廬縣統計局提供。

2.2 生態系統服務價值評估

謝高地等[7- 8,17]參考其可靠的部分,制定出了中國不同陸地生態系統單位面積生態服務價值當量因子表(表1)。他們的研究成果成為此后國內外諸多研究引用的典范。

其中生態系統服務價值的計算方法為：

ESV=∑Ti×Si

式中,ESV為生態系統服務價值；Ti為研究區第i種土地利用類型面積；Sj為生態系統服務價值系數,即第i種土地利用類型單位面積的生態服務價值[18]。

參考謝高地的研究成果,本文將研究區的土地利用類型分為：林地、草地、農田、水體、未利用土地和建設用地等6類,具體土地利用分類見表1。

2.3 人類發展指數

國外學者[16]借助HDI綜合表達建設資本和人類資本兩種要素,僅用HDI便能很好地體現生活滿意度指數的重要變化,該研究通過回歸模型分析發現了生態系統服務價值和HDI在國家尺度上解釋人類福祉的重要性。國內一些學者也認為使用HDI評估人類福祉是較好的出發點[19]。

表1 土地利用分類

聯合國開發計劃署(UNDP)1990年創立了人類發展指數(HDI)[13],它是衡量包括生活質量在內的社會發展的核心指標,由預期壽命指數、教育指數和經濟指數3個分項指數構成,用這3方面成就來衡量人類的發展：健康長壽的生命,用出生時期望壽命來表示；受教育程度,用成人識字率和大中小學綜合入學率來表示；人們的生活水平,用人均GDP計算出,為便于國家比較,把各國的人均GDP核算成美元購買力平價(Purchasing Power Parity, PPP)來衡量實際人均收入(圖2)。

圖2 人類發展指數的構成Fig.2 The composition of Human Development Index

關于人類發展指數的測量方法從1990年以來出現過變動,由于數據收集原因及橫向對比,本研究的人類發展指數采用2010年以前的計算方法?，F在的具體測量方法是：想要計算某個國家或地區人類發展指數,首先需計算出預期壽命指數、教育指數和經濟指數的數值。要想計算出這3個方面的指數,先選定每個基本指標的最小和最大值,即“閾值”,然后通過以下公式計算出每個分項指標的指數,結果表示為0到1之間的數值：

其中教育指數計算公式為：

經濟指數計算公式：

HDI計算公式：

各項指標的最大值或最小值(閾值)是客觀的閾值或人為規定的。3方面的閾值是：出生時的預期壽命,最大為85歲,最小為25歲；成人識字率,最大為100%,最小為0；綜合入學率,最大值為100%,最小值為0；人均GDP(美元),最大值為40000美元,最小值為100美元(人均GDP100美元為國際貧困線)。HDI的最終數值就是這3個方面指數的簡單平均值[20]。

2.4 相關性分析

利用Excel和SPSS 20軟件,通過皮爾森相關系數(Pearson correlation coefficient)[21]分析生態系統服務價值與HDI的相關性,以反映生態系統服務價值與HDI之間的線性相關程度。

3 結果與分析

3.1 生態系統服務價值

本研究基于謝高地等人提出的“中國生態系統單位面積生態服務價值當量”。謝高地等研究發表該方法至今已有10余年,原估算884.9元/hm2的生態系統服務價值當量因子因通貨膨脹等因素的影響已經不能完全適用。為確定符合浙江省發展與用地特征的生態系統服務價值系數,參考2004—2014年桐廬縣統計年鑒中桐廬縣這11年來的谷物、豆類、薯類等糧食的畝產量,種植面積占比及其對應的產值,計算出平均產量和單價,由此得出以2014年為基準年,生態服務價值當量因子的價值量為2839.43元/hm2,轉換系數為1.76,由此計算得到2014年浙江省桐廬縣生態系統單位面積生態服務價值當量表(表2)[7- 8,22]。

表2 2014年浙江省桐廬縣生態系統單位面積生態服務價值當量/(元/ hm2)

通過謝高地的生態系統服務價值的估算方法,結合表2的單位面積生態服務價值當量,得到研究區2005—2014年的生態系統服務價值(圖3)。由于2005—2008年與2009—2014年土地利用數據統計口徑有變化,所以分成兩組進行分析。

從圖3可以看出兩個時期的生態系統服務價值都逐年下降,但總體而言研究區的生態系統服務價值相對穩定,價值變化平穩。在生態系統服務價值中,各項服務提供的價值占比變化不大：調解服務>支持服務>供給服務>文化服務。2005—2008年,生態系統服務價值平均每年減少0.157%,2009—2014年生態系統服務價值平均每年減少0.0948%,且兩個時期的生態系統服務價值減少速率均都呈現逐年減少的趨勢。

圖3 2005—2014年浙江省桐廬縣生態系統服務價值(以2014年為基準年)Fig.3 Ecosystem services value of Tonglu County, Zhejiang Province from 2005 to 2014 (based on 2014)

3.2 人類發展指數

本文的HDI中教育指數中的成人識字率由桐廬縣人民政府官網上的公布的2000年和2010年的人口普查數據中文盲率數據,2014年和2015年官方預計文盲率數據進行外推和內插法獲得。小中大綜合入學率由桐廬縣統計年鑒上的數據整理計算而得,經濟社會數據通過查閱桐廬縣人民政府工作報告及桐廬縣統計年鑒獲得,其中PPP(購買力平價,Purchasing Power Parity)轉化因子(以美元表示,消除通貨膨脹)由世界銀行官網(http://www.shihang.org/)收集整理所得；平均預期壽命由桐廬縣疾病預防與控制中心提供。

從圖4可知,人類發展指數一直在升高,其中2006年增長最多,達3.15%,2013年最少僅為0.64%,其中教育、預期壽命和經濟這3個維度中經濟指數增長最快,發展勢頭最為明顯。但總體看來,2005—2014年期間桐廬縣HDI的增長速度在不斷減緩。

圖4 人類發展指數Fig.4 Human Development Index

3.3 相關分析

用皮爾森相關系數法對生態系統服務價值和HDI進行雙變量相關分析進行相關性分析,采用雙側檢驗,結果如表3和表4。

從表3可知,生態系統服務價值及其構成的供給服務價值、調節服務價值、支持服務價值和文化服務價值與人類發展指數中的經濟指標在0.05水平(雙側)上呈現顯著負相關關系。從表4可知,生態系統服務價值及其構成的供給服務價值、調節服務價值、支持服務價值和文化服務價值與人類發展指數和其二級經濟指標在0.01水平(雙側)上呈現極為顯著的負相關關系。

表3 2005—2008年相關分析

*在0.05水平上(雙側)上顯著相關

表4 2009—2014年相關分析

**在0.01水平上(雙側)上顯著相關

基于以上分析,本文采用偏相關分析,控制經濟指數,進一步分析生態系統服務價值與人類發展水平的相關關系,結果如表5和表6。根據表5的數據顯示,在控制經濟指數的情況下,各項生態系統服務價值與教育指數均呈現顯著正相關關系,顯著性大于95%。表6表明2009—2014年期間排除經濟指數的影響后,生態系統服務與人類發展水平沒有呈現顯著的相關關系。

表5 2005—2008年控制經濟指數的相關分析

*在0.05水平上(雙側)上顯著相關

表6 2009—2014年控制經濟指數的相關分析

4 討論與結論

4.1 討論

4.1.1 生態系統服務價值變化的原因

由于桐廬縣是典型的山區縣,人多地少,土地資源稀缺,用地需求很大,在社會經濟發展的同時,人類與自然環境之間的用地矛盾日益突出。所以生態系統服務價值在逐年減少。但是黨的“十八大”以來將生態文明建設提到前所未有的高度,加快生態文明建設,提高資源環境承載能力,成為經濟社會發展的迫切要求。2010年8月浙江省出臺《中共浙江省委關于推進生態文明建設的決定》,桐廬縣按照省、市要求,全力推進生態建設[23]。近幾年,桐廬縣以美麗鄉村建設為突破點大力推進新農村建設,通過開展“千村示范萬村整治”工程,大力改善農村人居環境,推進美麗鄉村建設,保留農村田園自然風光秀美、綠色生態環境優勢和農村寧靜美麗的自然特質[24]。因此近年來生態系統服務價值縮減速率減緩明顯。

4.1.2 桐廬縣人類發展水平

在過去幾十年間,世界上大部分國家的人類發展水平均都有所提高,數十億人的生活已經顯著改善?！?014年人類發展報告》將人類發展水平分成4個層次,分別是低等人類發展水平、中等人類發展水平、高等人類發展水平和極高人類發展水平。桐廬縣2010年和2013年的人類發展指數分別為0.844和0.873,這兩年都處于高等人類發展水平。2010年和2013年東亞和太平洋地區的人類發展指數分別是0.688和0.703；2010年和2013年人類發展指數的全球平均值分別是0.688和0.703,桐廬縣遠遠超過這一水平。桐廬縣2008—2013年人類發展指數的年均增長率約為1.2%,高于東亞和太平洋地區的國家人類發展指數的年均增長率。表明桐廬縣的人類發展水平提高速度較快。

4.1.3 生態系統服務價值與人類福祉之間的關系

生態系統服務的變化可以通過供給服務、調節服務和文化服務以及維持其他服務所必需的支持服務對人類產生直接影響,也可以通過影響安全保障、維持高質量生活所需要的基本物質條件、健康以及社會與文化關系等對人類產生間接影響,但二者之間并不是一種簡單線性關系。某些生態系統服務的變化可以提高人類發展水平,而另一些生態系統服務的變化則對其造成嚴重損害；同時,人類發展水平的變化狀況直接或間接影響著生態系統的變化[9]。

生態系統服務與人類福祉評估框架中指出,生態系統提供的供給、調節和文化服務影響著人類的安全、維持高質量生活的基本物質條件、良好的社會關系等人類福祉(圖5)。圖5中箭頭的線條越粗,表示通過經濟因素的調節潛力越大；箭頭上帶有圓越大,表示生態系統服務對人類福祉影響力越強[10]。

圖5 生態系統服務與人類福祉關系[10]Fig.5 The relation between ecosystem services and human welfare

許多人預計生態系統退化對人類福祉產生負面影響,從1864年George Perkins Mars的《人與自然》至今,科學家們描述了自然提供的許多服務的惡化正在危及人類的福祉[25]。本文通過計算研究區的生態系統服務價值以及人類發展指數,并通過兩者之間的相關性分析研究生態系統服務價值和人類福祉之間的關系,結果與分析表明,研究區生態系統服務價值在逐年降低,但是人類發展指數卻在逐年升高,生態系統服務價值和人類發展指數呈現負相關關系。產生這種現象的原因可能有兩個,一是隨著人類的科學技術高度發展,人類的生活方式得到了很大的改變,高度發達的科學技術在一定程度上使人類擺脫了自然的束縛?？萍际堑谝簧a力,而經濟指數的提升在一定程度上代表科技的發展。通過計算兩者的相關性分析可知生態系統服務價值與人類發展指數中的經濟指數呈現顯著的負相關關系,可能是發達的科學技術在一定程度上影響了人類的福祉。二是生態系統服務價值的變化對人類福祉的影響具有一定的滯后性。

通過偏相關分析,發現2005—2008年在控制經濟指數的情況下,各項生態系統服務價值與教育指數均呈現顯著正相關關系。生態系統提供的文化服務影響著教育的同時,教育反過來也對生態系統服務價值產生一定的影響。人類通過教育使更多人意識到生態文明建設的重要性,可持續發展思想和科學發展觀逐漸深入人心,對生態系統服務價值有積極的影響。

4.2 結論

近年來,桐廬縣經濟發展勢頭迅猛,經濟社會快速發展。因此構成HDI的經濟指標增長比較顯著,從而促使HDI逐年增長。隨著桐廬縣各行業用地需求不斷增大,可耕作和建設的土地資源更加緊缺,保護與建設耕地難度越來越大,以致生態系統服務價值進一步縮減。從結果與分析可知,生態系統服務價值在逐年降低的同時HDI卻在逐年升高,兩者之間呈現負相關的關系,其中生態系統服務價值與構成HDI的經濟指標也呈現顯著的負相關關系。但就其變化的速率來看,生態系統服務價值的降低的同時,HDI增長速率減慢。這表明經濟因素的高度發達,在一定程度上減緩了生態系統服務價值減少對人類福祉的負面影響,且生態系統服務對人類福祉的影響具有一定的滯后性。但根據變化趨勢,隨著生態系統服務價值不斷減少,人類福祉最終還是會受到負面影響。通過偏相關分析,發現2005—2008年在控制經濟指數的情況下,各項生態系統服務價值與教育指數均呈現顯著正相關關系,表明在特定的社會經濟條件下,生態系統服務價值與人類教育會產生積極的相互作用。

5 不足與展望

本文通過對浙江省桐廬縣的生態系統服務價值與人類發展指數進行相關性研究,以彌補國內關于生態系統服務價值對人類福祉的影響領域的研究不足。但對于生態系統服務價值和人類福祉的評估方法有很多,且指標體系存在較大爭議,還有很多工作需要深入研究：(1)生態系統服務價值的評估方法和人類福祉的指標構成體系需要完善。本文基于謝高地等人生態系統服務價值當量表對生態系統服務價值進行評估,用人類發展指數衡量人類福祉,方法比較單一；(2)研究時間和空間有待拓展。本文研究的時間跨度較小,且由于統計口徑的原因造成研究數據被分為兩組。采用偏相關分析研究中只有2005—2008年的結果顯示在控制經濟指數的情況下,各項生態系統服務價值與教育指數均呈現顯著正相關關系,這可能是2005—2008年特定的社會經濟環境造成的,也可能是研究時間跨度不夠造成的。另外,本文只對浙江省桐廬縣進行研究,沒有與中國其他區縣進行對比分析,無法找出與其他相同的行政級別地區的差別。后續研究中將結合國內外的研究進展,完善相關生態服務價值估算方法及人類福祉指標體系,并且擴大研究的時間跨度和范圍。

致謝：感謝桐廬縣國土局、統計局、疾病預防控制中心、橫村鎮人民政府等部門在數據上的支持,特此致謝。

參考文獻(References):

[1] 秦傳新, 陳丕茂, 張安凱, 袁華榮, 李國迎, 舒黎明, 周艷波, 黎小國. 珠海萬山海域生態系統服務價值與能值評估. 應用生態學報, 2015, 26(6): 1847- 1853.

[2] 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.

[3] 賈軍梅, 羅維, 杜婷婷, 李中和, 呂永龍. 近十年太湖生態系統服務功能價值變化評估. 生態學報, 2015, 35(7): 2255- 2264.

[4] 王兵, 魯紹偉, 尤文忠, 任曉旭, 邢兆凱, 王世明. 遼寧省森林生態系統服務價值評估. 應用生態學報, 2010, 21(7): 1792- 1798.

[5] 趙同謙, 歐陽志云, 鄭華, 王效科, 苗鴻. 中國森林生態系統服務功能及其價值評價. 自然資源學報, 2004, 19(4): 480- 491.

3.2 臨床護理路徑的實施，有效地降低了并發癥的發生 實施路徑后相關并發癥發生率明顯下降，表3顯示，觀察組各并發癥明顯少于對照組，差異有統計學意義(P＜0.05)。前列腺增生癥術后常見并發癥有出血、尿失禁和膀胱痙攣等。觀察組針對這些常見術后并發癥按照制定的臨床路徑表對患者進行了預防并發癥的健康知識教育，使患者的自我管理能力增強，積極配合治療，能在責任護士的指導下進行縮肛運動，加強盆底肌鍛煉，同時加強了術后引流管的護理、合理的飲食和床上活動等，從而促進患者更快的康復。

[6] 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(5): 635- 640.

[7] 謝高地, 甄霖, 魯春霞, 肖玉, 陳操. 一個基于專家知識的生態系統服務價值化方法. 自然資源學報, 2008, 23(5): 911- 919.

[8] 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.

[9] 肖玉, 謝高地, 安凱. 莽措湖流域生態系統服務功能經濟價值變化研究. 應用生態學報, 2003, 14(5): 676- 680.

[10] Millennium Ecosystem Assessment. Ecosystems and Human Well-Being: Synthesis. Washington, DC: Island Press, 2005.

[11] 鄭華, 李屹峰, 歐陽志云, 羅躍初. 生態系統服務功能管理研究進展. 生態學報, 2013, 33(3): 702- 710.

[12] Smith C L, Clay P M. Measuring subjective and objective well-being: analyses from five marine commercial fisheries. Human Organization, 2010, 69(2): 158- 168.

[14] Liu J G, Dietz T, Carpenter S R, Folke C, Alberti M, Redman C L, Schneider S H, Ostrom E, Pell A N, Lubchenco J, Taylor W W, Ouyang Z Y, Deadman P, Kratz T, Provencher W. Coupled human and natural systems. Ambio: A Journal of the Human Environment, 2007, 36(8): 639- 649.

[15] Anand S, Sen A K. Human development index: methodology and measurement. New York: Human Development Report Office Occasional Paper, 1994.

[16] Vemuri A W, Costanza R. The role of human, social, built, and natural capital in explaining life satisfaction at the country level: toward a national well-being index (NWI). Ecological Economics, 2006, 58(1): 119- 133.

[17] 謝高地, 張彩霞, 張雷明, 陳文輝, 李士美. 基于單位面積價值當量因子的生態系統服務價值化方法改進. 自然資源學報, 2015, 30(8): 1243- 1254.

[18] 曾杰, 李江風, 姚小薇. 武漢城市圈生態系統服務價值時空變化特征. 應用生態學報, 2014, 25(3): 883- 891.

[19] 代光爍, 余寶花, 娜日蘇, 董孝斌. 內蒙古草原生態系統服務與人類福祉研究初探. 中國生態農業學報, 2012, 20(5): 656- 662.

[20] 朱成全, 李立男. 人類發展指數的拓展研究. 中共南京市委黨校學報, 2009, (1): 99- 103.

[21] Benesty J, Chen J D, Huang Y T, Cohen I. Noise Reduction in Speech Processing. Berlin Heidelberg: Springer, 2009: 4097- 4098.

[22] 魏圓云, 崔麗娟, 張曼胤, 康曉明, 馬牧源, 趙欣勝. 基于生態系統服務價值的濕地恢復工程效益分析——以北京市延慶縣蔡家河為例. 生態學報, 2015, 35(13): 4287- 4294.

[23] 沈娜娉, 陳新峰. 縣域色彩林業建設規劃總體布局探討——以浙江省桐廬縣為例. 華東森林經理, 2015, 29(3): 50- 54.

[24] 胡群, 孔令亞. 因地制宜 科學規劃 突出重點——桐廬縣“三措施”助力美麗鄉村建設. 浙江國土資源, 2014, (2): 56- 57.

[25] Raudsepp-Hearne C, Peterson G D, Teng? M, Bennett E M, Holland T, Benessaiah K, Macdonald G K, Pfeifer L. Untangling the environmentalist′s paradox: why is human well-being increasing as ecosystem services degrade? BioScience, 2010, 60(8): 576- 589.