（土地资源管理专业论文）河南省土地生态系统服务价值研究.pdf

摘要 生态系统服务功能概念在1 9 7 0 年联合国大会发表的人类对全球环境的影响 报告中首次提出，其后有关生态系统服务功能的研究全面展开。1 9 9 1 年，国际 科学联合会环境问题科学委员会( s c o p e ) 组织了一次会议，主要讨论了如何进 行生物多样性的定量研究，促进了生物多样性与生态系统服务功能关系的研究以 及生态系统服务功能经济价值评估方法的发展，并使这一课题逐渐成为生态学研 究的新热点。1 9 9 7 年，c o s t a n z a 等1 3 人在n a n 鹏杂志上发表了t h ev a l u eo f ： n l ew o r l d se c o s y s t e ms e r v i c e s 锄dn a n l m lc a p i t a j 一文，文章中对全球1 7 种生态系 统的公益价值进行了估算，估计出每年全球生态服务价值的下限约3 3 1 0 1 2 美元， 这一研究的发表揭开了生态系统服务功能价值研究的序幕。国内生态系统服务价 值评估始于1 9 8 0 年初，我国著名经济学家许涤新率先开展生态经济学的研究，首 次将生态因素与经济因素结合考虑。2 0 世纪9 0 年代末期以来，国内生态系统服务 研究日益完善。欧阳志云、谢高地、陈仲新、赵同谦、孙刚、蒋延玲等一大批学 者在探讨生态系统服务功能的概念，评估理论及方法等方面做了深入的研究，并 针对不同区域、不同生态系统类型的生态系统服务概念的价值评估进行个案研究。 土地生态系统服务价值研究是当前生态经济学和环境经济学的一个新的研究领 域，此项研究为人们对自然资源的本质和价值认识提供了具体的经济尺度，直观 而真实，目前也正受到国内外的普遍关注。 本研究以河南省土地为研究对象，以c o s t a n z a 等人的核算方法为基础，参考 欧阳志云、陈仲新、谢高地等人的研究成果，根据河南省实际情况对参数进行修 正，核算河南省1 9 9 7 年到2 0 0 6 年土地生态系统服务价值变化情况。据此分析河 南省土地生态利用出现的问题，以及可能的发展趋势，以及恢复措施。通过计算 河南省1 8 市各种土地利用类型生态服务强度、区位指数、多样化指数、景观偏离 度等3 2 项参数，深入分析河南省各市土地利用数量、质量以及空间分布上的差异， 利用比较成熟的分类方法系统聚类分析和灰色聚类分析，综合考虑各种因素，对 河南省生态服务区域进行分类，把河南省分为4 个生态区：豫东平原生态区，豫 北平原生态区，豫中混合生态区，豫西南山地生态区。然后根据各个生态区的指 标以及地理环境，提出生态发展建议和对策。 本文共分六部分。 第一部分，绪论。主要讨论研究背景、研究内容、研究思路与方法。 第二部分，研究综述。介绍并评价国内外土地生态系统服务价值研究状况。 第三部分，研究理论基础。介绍生态系统服务功能的概念，在前人研究的基 础上，根据本人的理解，对土地生态系统服务进行重新定义；介绍土地生态系统 服务价值的理论基础；对土地生态系统服务进行较为深入的分析，从而选择适合 本文研究的科学的分类体系。 第四部分，评价方法。介绍土地生态系统服务评价方法：一是直接市场法； 二是替代市场技术法；三是模拟市场技术法( 又称假设市场技术法) 。土地生态系 统服务价值评估方法的选择会影响最终的结果，由于土地利用类型，以及评价的 项目的不同，数据获得的难易，需要采用不同的评价方法，本文对土地生态系统 服务价值的评价所用的部分参数则是以上几种方法综合计算而来的。 第五部分，河南土地生态系统服务价值分析与评价。计算土地生态系统服务 价值的时间变化数值，分析其发展出现的问题和可能的发展趋势，提出建议；分 析河南省1 8 个市的土地生态系统服务强度和区位指数，得出各市的生态优势和不 足；分析河南省土地利用空间、数量、质量结构区域差异；利用系统聚类分析和 灰色聚类分析方法对河南省进行聚类分析，把河南省分为4 个生态区，根据区域 的不同特征，提出相应的建议和措施。 第六部分，结论。叙述论文研究成果，以及论文的创新点及不足之处。 关键词：土地生态系统；服务功能；价值核算；土地利用；河南省 a b s t r a c t t h ee c o s y s t e r ns e i c ev a l u ec a ng e n e r a l l yb er e a di 1 119 7 0f o rt 1 1 ef i r s tt i i n ep u n 吨 f o 聊r di 1 1 m l em 趾i k i n dr 印o r tt ot h e 抽n u e n c eo fw h 0 1 e 、v o r l de n 、r i r o n m 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c t o ra n de c o n o m yf 犯t o r s i r l c ei 1 1l a s tp h a s ei nt h e9 0 s ，“i sp e 疵c ti i l c r e a s i n g l yt i 谢 r e s e a r c hi ss e r v e db yt ：h ei n t e m a le c o s y s t e m o i l eb a t c ho fs c h o l a r sg e n e r a l l yr e a d i n g i i l q u i r i i 培i 1 1 t om ee c 0 s y s t e ms e r v i c ev a l u ea b i l i t ) ，s u c ha so u y a l l gz k y u i l ，x i eg a o d i ， c h e nz h o n 弘毗z 1 1 a ot 0 n g q i 锄a 1 1 ds u ng a l l g ，j i a i l gy 砒i 1 1 9e t c 雒s e s sa s p e c t ss u c h 够 t l l e o 巧趾dm 甜1 0 de t c1 1 a v 洫gd o n e 舭r e s e a r c hg o n ed e 印i 1 1 t 0 ，如da r ec 秭e d o nc a s e s r e s e a r c hb ed e a da g a i l l s td i 伍：r e n tr e g i o n 锄dv a j u ea s s e s s m e n tt l l a tt l l ee c o s y s t e mo f 让l e d i 彘r e me c o s y 毗mt y p e ss e r v i c ei sg e n e r a l l yr e a d t h el a n de c o s y s t e ms e n ，i c ev a l u e a b i l i 够v a l u er e s e a r c hi san e wr e s e a r c hd o m a i l lo fb e f o r eo n ee c o l o g ye c o r l 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了解并同意河南大学有关保留、使用学位论文番勺要求，即河南大学有权向国家 图书馆、科研信息机构、数据收集机构和本校图书馆等提供学位论文( 纸质文 本和电子文本) 以供公众检索、查阅。本人授权河南大学出于宣扬、展览学校 学术发辰和进行学术交流等目的，可以采取影印、缩印、扫描和拷贝等复制手 段保彳一汇编学位论文( 纸质文本和电子文本) 。 ( 涉及保密内容的学位论文在解密后适用本授权书) 学位荻得者( 学位论文作者) 签名： 2 0 学位论文指导教师釜名： 2 0 1 绪论 1 1 研究背景和意义 随着人口的增长和经济的发展，地球的自然资源日益枯竭，生态系统不断退 化，环境不断恶化，最终导致生态系统的物质生产能力降低【l 】，人类社会的可持续 发展面临重大挑战。而据有关资料显示，我国生态环境呈不断恶化的势态，这种 趋势不改变，将严重阻碍全人类共同追求的可持续发展目标在我国的实现【2 】。而造 成上述状况的重要原因之一就是在环境与资源上，以土地为载体的生态( 社会、 经济、环境) 价值，长期以来没有被人们充分认识，即使在市场经济条件下，人 们也仅考虑环境与资源可实现的经济价值，很少顾及其潜在的社会与环境价值【3 】。 因此，为了人类社会的持续发展，迫切需要研究土地生态系统服务，评价土地生 态系统服务，把握土地生态系统服务的价值以便从价值量角度更加切合实际地探 索生态系统与社会经济系统的相互关系，为社会经济发展的决策提供科学依据， 以实现可持续发展。 土地是各种陆地生态系统的载体，不同的土地利用结构和格局，其陆地生态 系的类型、面积、服务功能、以及价值也不同，土地利用方式的差异直接影响生 态系所提供服务的种类和强度，土地利用结构的变化引起各类生态系统类型、面 积以及空间分布格局的变化。所以，土地生态服务功能的研究应以土地利用的结 构和格局为基础，土地生态系统服务的时空变化应当与土地利用结构、方式及变 化相结合。目前生态系统服务的研究多侧重于从土地利用的角度来考虑时间变化， 而对土地生态系统服务的空间分异规律及其与土地利用结构、格局的关系研究较 少。着眼于此，本文在河南省土地利用格局进行系统分析的基础上，对河南省土 地生态服务空间分异规律进行初步探讨，为实现土地利用的科学管理服务。 1 2 研究内容 ( 1 ) 系统分析前人有关生态系统服务功能的理论成果，主要包括生态系统服 务功能的概念、生态系统服务功能的理论基础、分类、主要估算方法。根据个人 理解，对土地生态系统服务进行重新定义，以求符合本文研究。 ( 2 ) 运用人文地理学、管理学、生态学等理论和方法，对河南省土地生态系 统1 9 9 7 年、2 0 0 6 年的产品服务功能、大气调节功能、涵养水源功能、维持营养物 质循环功能、净化环境功能等进行评价，分析变化趋势和内在原因。 ( 3 ) 利用区位指数分析法、威弗一托马斯( w 色a v e r - t o n 娜) 组合系数法、吉布 斯马丁( g i b b s m i r t 蛐多样化指数、多样性指数、景观偏离度、土地利用程度等 多种方法及e x c e l 制表技术，从空间、数量及质量三方面分析河南省土地利用结构。 ( 4 ) 根据河南省土地利用空间、数量、质量核算结果，采用系统聚类、灰色 聚类两种数学方法，借助s p s s 统计软件对河南省土地生态系统服务功能区进行分 类。经过综合分析，最终分为4 大生态区域，针对4 大生态区生态建设中各自存 在的问题提出建议和对策。 1 3 研究思路与方法 本文的研究采用的方法包括： ( 1 ) 归纳演绎的方法。论文研究前期阶段，通过大量阅读相关文献，从相关 理论及研究的历史脉络中把握研究趋向，为论文的写作指明方向，从而在己有的 知识基础上走进一步的研究，并为本文提供理论依据。 ( 2 ) 实证研究法。以河南省土地利用为例，核算不同土地利用类型的土地生 态系统服务价值。然后进一步分析其内在原因。 ( 3 ) 数理统计法。通过e x c e l 、s p s s 、p h o t o s h o p 等软件对所获数据进行统计 分析、处理及显示。这样可以减轻计算的难度、提高计算的准确性和速度，解决 一些难以计算的问题。而图形则可以更加直观简洁地了解得出的结论，便于分析 2 对比。 ( 4 ) 对比分析方法。比较方法是根据一定的规则，把彼此有某种内在联系的 两个或两个以上的事物加以模拟和分析，确定其相似和相异处，从而把握事物的 本质、特征和规律性的一种思维过程和科学方法。利用对比，对计算结果进行逻 辑上的分析、综合。 ( 5 ) 综合分析法。从时间和空间结合角度，综合社会学、经济学、生态学、 地理学和系统学等多学科的理论与方法进行综合的研究。 本文的研究思路见图1 1 。 图1 1 论文研究思路 2 土地生态系统服务价值研究综述 2 1 国外研究进展与述评 2 0 世纪3 0 年代，英国学者a g s l e y 提出生态系统的概念【4 】：“生物与环 境形成一个自然系统。正是这种系统构成了地球表面上具有大小和类型的基本单 元，这就是生态系统。”这一理论的应用与发展不仅把生态学推向系统研究的新高 度，同时也为认识和解决当代的环境问题进行了理论准备。 1 9 7 0 年，联合国大会发表的人类对全球环境的影响报告中首次提出生态 系统服务功能的概念，同时列举了生态系统对人类的环境服务功能，其后h 0 1 d e r 、 w e g n n 觚和o d u m( e p o d 啪和h t o d u m 兄弟二人及w e o d u m ) 等进行了 早期较有影响的研究【5 】。 2 0 世纪7 0 年代以后，生态系统服务功能全面的科学表达及其系统的定量研究 开始出现。国际科学联合会环境问题科学委员会( s c o p e ) 于1 9 9 1 年组织了一次 会议，主要讨论了如何进行生物多样性的定量研究，促进了生物多样性与生态系 统服务功能关系的研究以及生态系统服务功能经济价值评估方法的发展，并使这 一课题逐渐成为生态学研究的新热点【6 ，7 1 。 2 0 世纪9 0 年代，以d a i l y 和c o 姚著作的出版和发表，将这一研究领域推 向了一个新的研究高潮。1 9 9 7 年，美国生态学会组织了以g r e t c h e n d a i l y 负责的 研究小组，编著的生态系统服务功能一书，不仅系统地阐述了生态系统服务 功能的内容与评价方法，同时还分析了不同地区森林、湿地、海岸等生态系统服 务功能价值评价的近2 0 个实例，具有较高的学术价值。c o s t a i 吼等1 3 人( 1 9 9 7 ) 在n a t u r e 杂志上发表了t kv a l u eo ft h ew o r l d se c o s y s t e ms e n r i c e sa n dn a n i r a l c a p i t a l 一文，其中指出生态系统的公益价值和产生这种价值的自然资本积累对地 球生命支持系统的功能至关紧要，他们直接和间接地为人类提供福利，因此是全 球经济总价值的一部分。文章中对全球1 7 种生态系统的公益价值进行了估算，估 4 计出每年全球生态服务价值的下限约3 3 1 0 1 2 美元，这一研究的发表揭开了生态 系统服务功能价值研究的序幕。 e c o l o 西c de c o n o 面c s 杂志以论坛和专题形式汇集了有关生态系统服务功 能及其价值评估的研究成果，包括b o l u i l d ，b o c k s t a e l 和h o h l l u i l d 许多学者都从淡 水生态系统8 1 、城市生态系统【9 1 、鱼类生态系统【l o 】等的服务功能及其价值评估， t o b i a s 利用旅行费用法评估了c o s 切鼬c 趾热带雨林的生态价值【1 1 】；b a r b i e r 对热带 湿地环境功能价值进行了研究【1 2 】；s a l a 等的e c o s y s t e ms e n ，i c e si i l 伊a l s sl 锄d s ， 其中专门就草地生态系统服务功能的特点进行总结探讨【1 3 1 ；加心e w 等人以 c o 她的研究为基础，利用当地详细和准确的数据对巴西湿地的服务功能进行了 定性评价和重新估算，并对c o s t a n 勿确定的各种生态系统服务功能价值进行了修 正【1 4 】；l o o 血s 等对受损河流生态系统服务功能恢复的总经济价值进行了估算【1 5 】。 此外随着3 s 技术的发展，在生态学和生态系统服务功能研究上也得到了广泛应用， k - o i l a r 妇等利用n o a a 卅h i 承和t m 数据对生态系统服务功能进行了比较研究 【1 6 】；随后e c o l o 西c a le c o n o m i e s 杂志综合生态学和经济学的观点对生态系统服 务功能的动态和价值评估进行了专论，就评价生态系统服务功能的经济学和生态 学概念、复杂系统及其评价、生态系统产品和生态系统服务功能的分类及描述等 问题分别进行了专论，使生态系统服务功能的研究更加系统和完善。 目前生态系统服务经济价值的定量评估，已成为当前生态学与资源经济学的 交叉前沿领域。随着3 s 技术的发展，在生态学和生态系统服务功能研究上也得到 了广泛应用，使评估功能更为精确。其研究重点除了集中在生态系统服务分类； 生态系统服务的形成及其变化机制研究；生态系统服务价值化外，也对生态系统 评估的边界、评估工具、决策层次及驱动力等关键问题方面进行了深入探讨。 2 2 国内研究进展与述评 国内生态系统服务价值评估始于1 9 8 0 年初，我国著名经济学家许涤新率先开 展生态经济学的研究，首次将生态因素与经济因素结合考虑【1 7 1 。2 0 世纪9 0 年代以 5 后，国外有关生态系统服务的概念及其理论、评估方法等开始引入国内，国内有 关生态系统服务的研究有了较大发展。 1 9 9 0 1 9 9 5 年，我国出版了一系列关于价值研究方面的著作。1 9 9 1 年李金昌 的资源核算论【1 8 1 和侯元兆的中国森林资源核算研究【1 9 】系统的阐述了自然 资源价值核算的方法和理论。1 9 9 5 年王金南的环境经济学【2 0 】和张兰生的实 用环境经济学【2 1 】代表了环境经济学理论的发展和方法研究的进展。截至1 9 9 9 年 共发表两册论文集，内容包括环境污染损失计算、环境效益评价、自然资源定价、 生物多样性生态价值等。 至9 0 年代末期以来，国内生态系统服务研究日益完善，许多学者着重分析、 探讨生态系统服务功能的概念，评估理论及方法，并针对不同区域、不同生态系 统类型的生态系统服务概念的价值评估进行个案研究。主要有：孙刚等人对生态 系统服务进行了功能和价值分类，指出生态系统服务的功能包括生物生产、调节 物质循环、土壤的形成与保持、调节气候及气体组成、净化环境、生物多样性的 维持、传粉播种、防灾减灾和社会文化源泉。生态系统服务的价值包括直接价值、 间接价值、选择价值和存在价值【2 2 】；欧阳志云等对中国陆地生态系统服务价值进 行了深入研究【2 3 】；陈仲新等为了进行对比，完全采用c o n s t a n z a 等人的价值评价方 法对中国生态系统效益进行了估算，并与世界生态系统服务功能总价值进行对比 分析【2 4 】；赵同谦等对森林生态系统1 0 类生态系统服务功能的总生态经济价值进行 评估【2 5 1 ；蒋延玲等采用c o s t a l l z a 等给出的价值系数，估算了我国3 8 种主要森林类 型生态系统服务功能的总价值【2 6 】【2 7 】；周晓峰等利用生态定位观测资料对黑龙江省 及全国的森林资源生态系统公益价值进行了估算【冽；薛达元等首次采用条件价值 法对长白山地区生物多样性的存在价值进行了支付意愿调查【2 9 】【3 0 1 ；张天华等以拉 萨拉鲁湿地为例，采用市场价值法、替代费用法和影子工程法等方法对高寒草甸 沼泽湿地的生态服务功能进行定量估算【3 1 】；谢高地等参考c o 蝴提出的方法， 并针对生态系统服务功能存在较大的空间差异性，提出将对草地生态系统服务价 值依据其生物量进行订正，并依据1 ：1 0 0 万中国草地资源图，逐项估计了中国各种 6 草地生态系统的各项生态服务功能价值1 3 2 】；徐中民等运用条件价值评估法估算额 济纳旗绿洲生态系统服务恢复价值【3 3 】【3 4 】；张志强等还探讨了条件价值评估法的各 种问卷形式在生态服务恢复价值评估中的比较和应用，并对黑河流域的张掖市生 态系统恢复的价值评估做以研究【3 5 】。 目前我国的生态系统服务价值评估正处于从学习、模仿向渐进成熟阶段过渡 时期，生态系统服务的复杂性、价值的多重认识、市场失效及价格空缺、实证的 困难与自然资本总价值的无限性至今还制约着生态系统服务价值研究的发展。 3 土地生态系统服务价值的理论基础 3 1 土地生态系统服务的有关概念 根据国外表述方法的不同而在国内有不同译法，其中“e c o s y s t e ms e r v i c e s ( d a j l y ，1 9 9 7 【3 6 】；c o s 切n 勿等，1 9 9 7 【3 刀) 译作“生态系统服务( 赵景柱等，2 0 0 0 【3 8 】) ， “生态系统服务功能( 欧阳志云等，1 9 9 9 【3 9 】；谢高地等，2 0 0 1 【3 2 1 ) 或者“生态服务 功能( 石培礼等，2 0 0 2 ，赵传燕等，2 0 0 2 【4 1 】) 。这几个名称在国内都有使用，目 前国内使用最为广泛的是“生态系统服务功能( 欧阳志云等，1 9 9 9 【3 9 】；谢高地等 【3 2 】) 。 d a j l y 等人( 1 9 9 7 ) 在其著作n a t u r e ss e i c e ：s o c i e t a ld e p e n d e n c eo nn a ：t i 鹏 e c o s y s t e m 中对生态系统服务功