第1章　绪论

1.1　研究意义

生态系统服务价值评估是连接生态系统与社会经济系统的重要桥梁，对制定合理的社会经济发展政策和措施具有指导意义，对保护生态系统、维持人类支撑系统的良性发展具有重要意义。随着社会经济的发展，生态环境问题日益凸显，人类逐渐意识到生态系统对于人类生存和发展的重要性，生态系统服务研究迅速成为生态经济学的研究热点。目前，关于生态系统服务的研究成果很多，但是尚未形成统一的生态系统服务价值评估框架，评估的结果也存在着很多的不确定性。导致这些不确定性的主要原因之一是缺少局域尺度上的生态系统服务及价值动态变化过程研究，致使人类尚未掌握生态系统服务价值在生态系统生长和演替中的变化规律。我国生态系统野外观测台站（主要包括中国生态系统研究网络和中国通量观测研究联盟）从南到北、从东到西基本覆盖了我国所有的典型森林、草地和农田生态系统，已经开展了20多年的监测和研究，生态系统结构和功能等监测指标较全面，具有完成不同时间尺度上我国典型森林、草地和农田生态系统服务价值流量过程分析较完备的数据基础。因此，本书选择生态系统野外台站作为研究区域，刻画和分析典型生态系统服务及价值动态变化过程，对比分析森林、草地和农田生态系统服务及价值动态变化过程的差异。

1.1.1　生态系统服务价值评估意义重大

随着社会经济的发展，人类对生态资产的开发利用程度越来越高，给生态系统带来了极大的破坏，生态资产数量越来越少，生态环境问题日益凸显，人类逐渐意识到生态系统服务的不可替代性和生态系统服务评估对实现生态保护的重要性（Daily et al.，2000）。生态系统服务研究有助于人类了解自然环境对维持人类社会存在和发展的重要意义（Committee on Assessing and Valuing the Services of Aquatic and Related Terrestrial Ecosystems，2004），可以提高人类保护生态系统的意识，促使人类采取相应措施保护生态环境。适宜的生态系统发展模式、制度化的生态系统服务评估以及创新性的税收体系对于达到社会公平，实现生态系统的可持续发展非常重要（Scheffer et al.，2000）。生态系统服务经济价值评估是依据科学合理的计算方法，将原本人类认为公众的、无价的、可以随意使用的生态环境赋以货币价值，使其与社会上其他产品和服务具有同等的经济学意义，不再是无价的、随意开发和利用的，是连接社会经济系统和生态系统的重要桥梁。进行生态系统服务价值评估有助于在社会发展决策中考虑生态环境因素，制定有利于可持续发展的政策和措施（Lautenbach et al.，2011；Wainger et al.，2010）。生态系统服务价值评估已经逐渐成为开展生态保护的主要内容（Egoh et al.，2007），是实施生态补偿措施和生态付费的前提。因此，制定适宜的生态系统服务经济价值评估方法对社会的可持续发展具有至关重要的作用，是时代赋予人类的使命。

1.1.2　生态系统服务研究成为当前生态经济学的研究热点

生态系统服务研究已经成为当前生态学和经济学的研究热点。自20世纪70年代，生态系统服务概念首次提出来至今，生态系统服务研究受到了社会各界的广泛关注，一跃成为学术界的焦点问题，众多科学组织和科学家参与到生态系统服务的原理、影响因素和评价等研究工作中。研究成果数量迅速增加，呈指数增长模式（图1.1）。（在“ISI Web of Science”中用“ecosystem services”或者“ecological services”检索的结果。该图反映了生态系统研究的趋势，但是低估了生态系统服务研究成果）

1.1.3　生态系统服务及价值动态变化过程研究的必要性

生态系统服务是一个流量过程（侯元兆等，2008；Dominati et al.，2010），即生态系统服务随着时间呈动态变化。然而，迄今为止，对生态系统服务价值的核算多是静态的，关于流量过程的研究工作仍然较薄弱（李士美等，2010a，2010b）。Chan等（2006）指出，正是由于在局地和区域尺度上对生态系统服务动态变化过程的认知不足，导致无法形成一套系统的方法来规划生态系统服务（李士美等，2010a）。因此，局地尺度上的生态系统服务及价值动态变化过程研究意义重大，有利于加强生态系统服务形成机理的认知，同时为生态系统服务保护工作提供依据。生态系统服务价值评估及其应用面临着很大的挑战，缺乏关于生态系统资产和服务流的系统研究是其中的挑战之一（Carpenter et al.，2009）。生态系统服务价值要在自然保护过程中发挥一定的效用，我们必须对生态过程如何产生生态系统服务以及生态系统服务如何发生变化进行研究和监测（Kremen，2005）。目前，生态系统服务研究多是基于模型，缺少实际数据的支撑（Wünscher et al.，2008），因此，一方面，难以取得准确的研究结果，另一方面，研究成果无法预测生态系统服务在空间和时间上的变化趋势（Guariguata et al.，2009）。基于局域尺度和区域尺度的生态系统服务价值流量过程研究是解决生态系统服务价值化所面临问题的重要工具（Lautenbach et al.，2011）。谢高地等（2005）指出生态系统服务为人类提供的生态服务强度随时间而呈动态变化，一般与植被生长曲线相关，因此，有必要研究生态系统服务及价值在时间上的动态变化特征。

1.1.4　生态系统野外台站具有完成该研究所需的数据基础

我国的生态系统野外台站数据主要包括中国生态系统研究网络（CERN）和中国通量观测研究联盟（ChinaFLUX）。CERN于1988年开始组建成立，是世界三大国家级生态系统研究网络之一。CERN提供了包括中国典型农田、森林、草地、沼泽、荒漠和水域生态系统共36个生态系统野外台站的水环境、土壤环境、大气环境、生物等方面的长期定位监测，为生态系统服务价值日尺度、月尺度和年尺度上的研究提供了坚实的数据基础。ChinaFLUX成立于2002年，以微气象学的涡度相关技术和箱式/气相色谱法为主要技术手段，开展典型农田、森林、草地生态系统与大气间CO2和水热通量长期的观测研究。ChinaFLUX的净生态系统碳通量（NEE），为生态系统的碳固定和碳蓄积服务及价值化的动态过程研究提供了更为准确的数据基础。综合起来，可以满足局域尺度上生态系统服务动态分析的需求。

1.1.5　所选生态系统的典型性和生态系统服务的重要性

我国幅员广阔，生态系统类型多样，在一篇论文中不可能对我国所有类型生态系统进行生态系统服务及价值动态过程研究，因此，本书基于生态系统野外台站数据，选择我国典型的、有代表性的森林、草地和农田生态系统作为研究对象。其中，森林生态系统主要有东北的温带针叶林、中部的暖温带人工针叶林和亚热带常绿阔叶林、南部的热带季节雨林；草地生态系统有内蒙古温带草原和高寒草甸；农田生态系统有暖温带农田和亚热带农田。

生态系统提供的服务种类繁多，不同生态系统类型所提供的生态系统服务类型各有侧重。本书对以往的生态系统评估案例进行归纳，总结出了4类森林、草地和农田生态系统共有的重要的生态系统服务类型作为研究对象，分别为碳汇服务、水源涵养、土壤保持和生物多样性保持。这4类服务是功能性生态系统服务分类体系中常规的服务类型，其中，碳汇服务、水源涵养、土壤保持几乎出现在所有的生态系统服务价值评估案例中。考虑到生物多样性保持的重要性和研究需要的迫切性，因此，也将其列入本书中。