河流生态系统服务功能研究进展

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河流生态系统服务功能研究进展

作者：郝弟 张淑荣 丁爱中 潘成忠 许新宜 来源：《南水北调与水利科技》2012年第01期

摘要：随着人口的增加和经济的快速发展，人类对河流的过度开发破坏了河流的生态过程，导致河流严重污染、水量大幅减少，河流的生态系统服务功能严重退化，制约了社会的可持续发展。通过论述关于河流生态系统服务功能的研究进展，包括分类方法、价值评估方法，并从气候变化和人类活动两方面深入分析影响河流生态系统服务功能的驱动因素，提出今后应以下几方面加强研究：① 河流生态系统服务功能的认识；② 河流生态系统结构和生态过程的认识，③ 河流生态系统服务功能的时空异质性；④ 人类活动和社会发展与河流生态系统服务功能之间的相互影响。

关键词：河流生态系统服务；分类方法；评估方法；气候变化；人类活动 中图分类号：TV21;X523 文献标识码：A 文章编号：1672-1683（2012）01-0106- Research Pro

HAO Di，ZHANG Shu-rong，DING Ai-zhong，PAN Cheng-zhong，XU Xin-

Abstract:Rivers,the important origin for human beings to live and develop,create indispensible conditions in social,economic and cultural aspects and provide various ecosystem services in terms of environment and resources,which plays a vital regulation and amelioration role for global

ecosystem.However,with the increase of population and fast development of economics,the ecological processes of rivers are damaged by human overexploitation,which results in severe pollution of rivers,sharp reduction of water quantity,and the serious deterioration of river ecosystem service functions.All of them restrict the social sustainable development.This paper mainly discusses the related research progress on river ecosystem service functions,including the classification methods,assessment methods and the driving factors in terms of climatic change and human

activities.And then the the future research orientation should be focus on 1) natural property of river ecosystem;2) structure of river ecosystem and the understanding of ecological process;3) the spatial and temporal heterogeneity;4) the mutual influence between human and social development and river

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Key words:River ecosystem;classification methods;value composition;assessment methods;climatic change;human activities

近年来，世界上许多国家对生态系统服务功能的研究十分重视，人们已经逐渐认识到生态系统服务功能是人类生存和发展的基础，生态系统服务功能的研究已经成为当前生态学的热点和前沿课题。河流作为重要的生态系统类型之一，不仅可以提供食物、工农业及生活用水，还具有商业、交通、休闲娱乐等诸多服务功能，而且河流生态系统还是生物圈物质循环的主要通道之一，很多营养盐及污染物在河流中得以迁移和降解

［1］

。河流生态系统提供的服务功能也

成为研究热点。但是在过去几十年中，河流生态系统不断受到人类活动的干扰和损害。随着工业文明的迅速发展，人类对水资源的需求大量增加，很多河流因用水过度而面临断流或枯竭。此外，大量污染物的排入和森林及河岸植被的乱砍乱伐严重影响了河流水环境状况，其结构受到极大的破坏，诸多生态功能也因人类活动的干扰而逐渐丧失

［2］

。因此，正确的认识河流生

态系统服务功能，研究其与人类活动之间的影响机制，并维持河流生态系统服务功能以促进河流及其流域的经济社会和环境的可持续发展已经是一个全球性的挑战。 1 河流生态系统服务功能的内涵和分类 1966年King第一次使用生态系统服务这一概念所能提供的以满足人类生活需要的条件和过程

［4］

［3］

，1997年美国生态学会Daily研究小组

对生态系统服务功能进行了系统的研究，并将生态系统服务功能定义为自然生态系统及其物种

。同年Costanza等将生态系统提供的产品和

［5］

服务统称为生态系统服务，同时将全球生物圈分为16个生态系统类型，将生态系统服务功能分为17个类型，并列举了生态系统服务与生态系统功能之间的对应关系系统类型开展了大量研究。2005年千年生态系统评估（MA）

［6］

，这是目前最具影

响的对生态系统服务的研究成果。之后国内外学者对生态系统服务从不同的尺度、不同的生态

报告中将生态系统服务功能

定义为“人类从生态系统中获得的效益”，并指出这些效益包括供给功能、调节功能、支持功能和文化功能。MA的实施，为在全球范围推动生态学的发展和改善生态系统管理工作作出了极为重要的贡献，它是生态学发展的一个新的里程碑。而河流生态系统作为地表淡水生态系统的主要组成部分，不仅为水生生物和陆地生物提供了不同的生境，也为人类的生存和发展提供了重要的服务功能。河流生态系统服务功能指河流生态系统与生态过程所形成的及所维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用

［4,7］

，包括供应人类生产生活的生态系统产品和维持人类赖以

［8］

生存与发展的自然条件的生态系统服务

。

目前对生态系统服务功能的分类方法主要包括Costanza等

［10］

［5］

、De Groot

［9］

、MA

［6］

和张彪

提出的分类方法。前三种分类方法是依据生态系统的组成、结构以及生态过程所进行的

［10］

生态属性分类，张彪等的分类方法主要是考虑到生态系统服务的有效存在与人类的实际需

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求紧密联系，从人类需求的三个层次进行分类，即物质生产、生态安全维护和景观文化承载力，反映不同社会经济条件下人类需求的变化对生态系统的影响。2007年Wallace

［11］

提出目

［12］

前的生态系统服务分类是不合理的，因为大多数研究混合了生态系统过程和生态系统服务，提出需要一个统一的分类方法，以便对相关的一系列潜在利益进行对比和权衡。而Costanza则认为根据不同的需求可以有多种分类系统。

研究河流生态系统服务功能，首先应该明确河流生态系统具有哪些服务功能，所以合理的分类是对河流生态系统服务功能进行评估的基础。表1列举了针对河流生态系统服务的主要分类方法。

欧阳志云等

［13］

的分类方法主要是根据千年生态系统评估的分类方法，而李芬等

［14］

的分

类方法则是考虑人类活动对生态系统服务的占用量和胁迫效应，通过水当量的方法（将人类对水生态的各类服务功能的占用折算成一个具有生态学意义的水量指标）对河流生态系统服务功能进行评价。以上分类方法都是基于河流提供生态服务的机制、类型和效用，并结合前人对生态系统服务的分类方法进行分类。但是通常情况下一种生态组分或过程对应多种生态服务，或者一种生态服务对应多个组分或过程，因此划分起来相当复杂，容易造成某些生态服务的重复。所以在2009年美国环保署召开的关于河流最终生态系统服务指标的研讨会中提出了河流生态系统的最终生态系统服务指标以促进生态评估和生态系统产品和服务变化的经济价值这两者之间的相互联系。最终生态系统服务指标概念的提出不是对现有生态系统服务指标的完全替代，相反地，它是对这些指标的重要增加和补充 2 生态系统服务功能的价值构成及评估方法 2.1 河流生态系统服务功能的价值构成

生态系统服务功能的价值构成及其评估方法的研究源于生态经济学、环境经济学和资源经济学对环境资源经济价值及其评估方法的研究。1993年Pearec在价值和选择价值。McNeely进行了分类

［18］

［17］

［16］

［15］

。

提出环境资源的总经济价值

理论，该理论认为环境资源的总经济价值包括利用价值（直接利用价值和间接利用价值）、存

等对自然资本与生态系统服务价值的分类进行了理论上的研将生态系统服务功能的价值划分为三类，即直接使用价值、

究；同时联合国环境规划署（UNEP）、经济合作与发展组织等机构也对环境资产的经济价值

。2008年WRI

［19］

间接使用价值和非使用价值，以方便对其进行价值评估。此外，我赵士洞根据功利观念的价值模式，把生态系统服务价值分为直接利用价值、间接利用价值、选择价值和存在价值等四种类型

［20］

。

目前河流生态系统服务价值的评估主要集中调蓄洪涝、土壤保持、污染物降解、河流输沙、水电开发和航运等功能，近几年对河流生态系统的景观娱乐、文化教育功能研究逐渐增多，而对气候调节、营养循环、栖息地与生物多样性维持等功能较少受到关注和评价,见表2。