生態系統服務功能與城市化影響的概述

張天霖，吳仲民

（中國林業科學研究院熱帶林業研究所，廣東廣州 510520）

生態環境和自然資源是人類生存的基礎，生態系統服務功能即生態系統為人類提供的各種惠益，是人類生命健康的維持根基，也是人類社會不斷向前發展的基礎，是與人類的福祉息息相關的。工業革命以后，人類對資源的消耗速度加快，造成了一系列環境問題，同時又由于當時認知水平的限制，很多問題沒有及時解決，對自然環境造成了深刻且長遠的影響。近年來，中國經濟社會發展迅速，居民物質需求基本得到滿足，對于生態環境的品質也有了更高的追求，生態環境與人類福祉的相互作用關系逐漸成為了公眾和科研人員關注的焦點問題。目前城市過度擴張、全球氣候變化等各種問題，對生態系統服務功能提出了新的挑戰。因此，應加強對于生態系統服務功能的認知及其與城市化之間的相互作用關系，以期能更好的解決各類資源環境問題。

1 生態系統服務功能及其價值

早在20世紀60年代，就有研究人員注意到生態系統的各種益處，認為這是生態系統的對人類的一種服務（service）功能[1～3]。當時研究者們對于生態系統的服務功能還沒有明確的定義，只是認為這是生態系統所給我們帶來的一種服務。因此這方面的研究并沒有得到廣泛重視。然而隨著生態環境不斷惡化，生態問題日益突出，生態系統服務功能被認為是有效解決環境問題的途徑而被廣泛關注，并在20世紀后期得到快速發展。1997年，Costanza等[4]發表了關于全球生態系統服務與生態資本的價值核算的論文，提出生態資產的核算方法，并估算全球的自然資源價值大約為33×1012美元，引起了大量學者的廣泛關注，促進了生態系統服務功能領域研究的發展，掀起了全球范圍內，評價生態系統功能價值的潮流[5～6]。

不同研究人員針對生態系統的服務功能提出了不同定義。Costanza[4]將生態系統的服務功能定義為生態系統的功能和產品的統稱，其中包括生態系統提供給人類的直接物質福利與良好環境。馬世駿提出社會、經濟、自然是一個復合生態系統[5]，生態系統具有自然、經濟、社會三方面效益，并且三者之間具有相互作用關系，經濟、社會與自然應該協調發展。馬鳳嬌等綜述了國內外相關研究，把生態系統服務功能定義為生態系統對人類的各種惠益[6]。

近年來，有關生態系統服務功能的研究不斷發展，主要體現在兩個方面：（1）生態經濟學等學科的引入推動了生態系統服務功能價值評價體系的完善，通過結合經濟學原理，定量化評估服務功能價值，結果更為準確。（2）研究人員對生態系統的功能和過程認知加深，合理調整生態系統結構，改善管理模式，對于服務功能的提高有極大幫助。由于生態系統具有復雜的結構，所能提供的惠益涵蓋動植物、水文、土壤、氣象等方面，決定了生態系統服務功能的復雜性和多樣性[7]。因此，早期研究中，對于各項服務功能的分類和評價方法仍不明確，不同研究人員選取指標各不相同，導致結果有較大差異。21世紀初，由聯合國牽頭啟動了“千年生態系統評估項目”，旨在從全球角度對生態系統進行綜合評估。全球專家們從生態學機理、生態系統功能等角度出發，將生態系統服務功能分為四大類，分別為供給功能、調節功能、文化功能、支持服務功能。這種分類方法直觀，且將不同服務類型交叉、整合，是目前應用最廣泛的分類方法。許多研究人員關注到環境變化對生態系統的影響，區域生態系統服務功能與環境變化之間具有動態相互作用關系，從而得出有效的生態系統服務價值評價方法[8～9]。隨著科學技術的不斷發展，3S技術等新興技術促進了生態系統服務功能價值評價研究的發展[10～12]。歐陽志云等[13]針對中國陸地生態系統服務功能開展研究，選取了多方面參考指標，結合生態系統服務功能的主要分類，評估了各項服務功能的價值及其總價值。謝高地等[14]利用GIS技術，將青藏高原生態系統分為森林、草地、農田、濕地、水面、荒漠，并針對每一類生態系統分別評估，通過計算得到其每年的總生態系統服務功能價值為9363.9×108元。趙同謙等[15]評估了中國森林生態系統的服務價值，得到其每年的價值為14060.05×108元，并且其中的生態系統服務功能的間接價值是森林生態系統服務價值的主體，為直接價值的4.6倍，彰顯了對森林資源保護和科學利用的重要性。

2 城市化對生態系統服務功能的影響

城市化是人類社會向前發展的必然結果，是衡量一個國家或地區經濟發展水平的重要指標。其對于提高居民生活質量，不斷推動經濟社會進步具有重要作用。而城市的演變也深刻的影響著生態系統的服務功能[16]。隨著城市化不斷推進，工業、商業等類型用地需求日益增多，周邊綠地不斷減少，使得城市周邊的生態緩沖帶逐漸消失，生態服務功能日益下降[17～19]。然而，犧牲綠地導致生態環境質量下降，不利于居民的身心健康，甚至可能導致災害的發生，極大的影響了城市的發展[20]。

工業革命以來，人類經濟社會得到迅猛的發展，深刻的影響著全球和各區域的自然生態系統。經濟社會的發展對生態系統的影響具有兩面性：一方面，發展帶來高新技術和方法，使生態系統的管理更加規范化，更具有科學性；另一方面，城市人口的快速增長，加劇了資源消耗，迫使土地利用快速轉化，改變了生態系統的過程、結構和功能，使得生態環境不斷惡化。城市化過程中常常改變了自然的原有生境，進而損害生態系統的服務功能[21]。從全球尺度來看，農業用地和工業用地在急劇擴大，已經占據了相當部分[22]，這極大的改變了全球生態系統格局。城市化進程不斷推進，土地利用格局迅速轉變，深刻影響著生態系統服務功能。城市化增加了對于資源的需求，加大了人類對自然資源的開采力度，對生態系統造成了毀壞，甚至有些因此退化或消失。這種由城市化過程導致生境改變，使得原本適應該地區環境的生物變得不適，進而引起生物多樣性下降和物種喪失，并且這種影響遠遠超出了城市本身。

針對城市化對生態系統服務功能的影響這一突出問題，國內外開展了大量研究。Manob Das等[23]利用GIS對印度東部的舊馬爾達市鎮的土地利用和土地覆蓋進行分析，評估城市化的動態性質及其對城市生態系統服務的影響，結果表明：1990～2017年間，農田和植被覆蓋率的降低使生態系統服務功能價值顯著下降。周忠學等[24]對西安的城市化水平與生態系統服務功能的相互作用關系進行研究，認為城市化程度與生態系統服務功能價值總體呈現負相關關系。張騫等[25]研究認為，城市生態系統服務功能下降的主要驅動因素為城市建設用地的增加和農業用地的減少。

3 建議與展望

近年來，人們逐漸意識到自然環境是人類生存和發展的根基所在。環保意識的覺醒推動了生態系統服務功能研究不斷向前發展。其理論體系不斷完善，邏輯不斷清晰，評估體系更加具體；分析模型不斷更新改進，使得評估結果更加精準化、動態化；同時，新興技術（如3S技術）的快速發展也起到了極大推動作用，促進評估向空間結果表達的方向發展。我們應將相關成果結合城市生態系統管理和保護和政府有關生態政策的制定，以期解決城市化帶來的生態問題。筆者認為，還有以下幾個方面需要進一步展開研究：

（1）需要加強城市生態學機理研究。生態系統的結構、過程等決定了生態系統具有服務功能。對于城市生態系統服務功能的內在生態學機理研究的開展，有利于提高對其服務功能的認知水平，進而為解決城市化所帶來的環境問題提供有效策略。

（2）需要加強城市生態規劃的研究。對城市進行生態規劃和管理，有利于促進用地合理轉型，緩解綠地緊張問題，提高生態系統服務功能質量。因此，應在未來的城市建設中加強城市生態規劃的應用，提升居民福祉，為可持續發展提供支持。

（3）需要加強城市生態定位站建設。目前，國家林業和草原局已經建立了若干個城市生態定位站。城市生態研究與其它生態（如森林、濕地、荒漠等）研究不同，它是直接研究城市發展與人類與環境之間相互關系的。所以，城市生態定位研究最迫切的任務是要明確城市生態定位監測指標并進行長期監控，這些指標應同人類發展和環境友好緊密結合。