西北土地生态系统服务价值评价

刘明 郭晓星

摘要：生态系统服务价值评估是自然资源资产核算和生态补偿的依据，近年来生态系统服务价值研究已引起了人们的广泛重视。西北地区是全国土地生态服务功能脆弱区，同时也是我国土地后备资源的富集区，研究其土地生态系统价值有一定的现实意义。目前还没有一致认可的土地生态价值评估方法，文章对土地生态价值评价方法进行了梳理，综合生态价值系数法以及生态价值当量因子法对西北地区土地生态系统价值进行评估。根据评估结果得出西北五省区的生态服务价值都有所上升，且西北五省区整体的人均生态服务价值高于全国水平，但值得注意的是，西北五省区存在耕地生态系统服务萎缩、草地退化等生态问题。应从以下几个方面对土地进行整治：出台相关法律法规；引导多渠道资金流向土地整治；依托技术创新土地整治；鼓励公众参与土地整治。

关键词：生态系统服务价值；生态价值系数法；生态价值当量因子法；西北地区

中图分类号：F205 文献标识码：A 文章编号：1004-1494（2018）04-0082-09

联合国千年生态评估报告（MA）的分类中生态系统服务包括有形的物质产品供给和无形的服务提供两方面，主要分为供给服务、调节服务和文化服务，以及维持其他服务所必须的支持服务。土地利用是人类从自然界获取惠益，得到生命支持产品和服务的主要来源。与此同时，土地利用也意味着人类根据土地的自然特点，按照一定的经济与社会目的，采取生物、技术等手段对土地开展长期性和周期性的经营管理与治理。人类在土地上的长期经营活动对土地覆盖状况产生较大影响，同时推动土地生态系统服务的提供能力发生重要变化。

西北地区总体占我国国土面积比例及其人均土地面积较高，但由于自然条件以及长期生产生活活动对土地生态系统的干预，土地生态系统服务密度低，是全国土地生态系统服务脆弱区。客观评价西北地区土地生态系统服务价值，是揭示土地生态系统服务功能下降的推动因子的重要环节和基础。本文参照联合国千年生态系统评估报告的概念框架，借鉴国内外学者对陆地生态系统的研究成果，对西北地区土地生态系统服务价值依据全国2008年土地普查材料等公开数据进行评估。由于西北地区内部各区域土地资源的差异化特点，对西北五省区分别评估，在必要时分五省区、西北地区总体和全国做比较分析。

一、土地生态价值评价方法

（一）内涵范围

按照对生态系统服务的定义，土地生态系统服务是指土地生態系统通过其结构过程和功能直接或间接提供生命支持产品和服务。从狭义看，土地生态系统似乎仅包括人类以土地（生态系统）得到或生产出支持生命所必须的产品，否则若包括“服务”，即有同义反复之嫌。也有观点认为生态系统服务一般是指生命支持功能，而不包括生态系统功能及其提供的产品。但最终，“产品”“服务”均由生态系统发挥功能而产生，产品、服务与功能密切相关。Costanza等将生态系统提供的产品和服务统称为生态系统服务。首次使用生态系统服务功能的“Service”一词著者所罗列自然生态系统对人类的环境服务功能包括害虫控制、昆虫授粉、渔业、土壤形成、水土保持、气候调节、洪水控制、物质循环与大气组成等。

（二）土地生态系统服务是一种动态变化过程

土地生态系统过程由于自然内部规律以及人类活动的干扰，其结构过程由自然条件内在决定的生态系统部分与人为控制生态系统部分的此消彼长。生产的技术变化与人类生活方式变化，这些均影响土地生态系统提供生命支持产品与服务的功能。

1.土地类型变化的影响。土地利用类型变化将影响生态系统的能量交换、水分循环、土壤侵蚀与堆积、生物地球化学循环等生态过程，从而改变生态系统提供的服务。在西北干旱地区，由于粮食作物、牧草等产品的服务供给受到土地营养、水分不足而经常不能满足人们生活需要，引起人们砍伐森林，对草地等植被过度摄取而获得食物、燃料与建材等，导致土壤过度流失、植被组成变化、植被覆盖下降和区域气候变化等，在长期历史中形成大规模的土地荒漠化，极大弱化了土地生态系统的服务功能。

2.土地利用格局变化对生态系统服务的影响。根据Fu对陕北黄土高原丘陵和山区地区土地利用格局变化与土壤条件关系的调查，发现不同土地利用格局对应相应生态过程，进而影响生态系统服务的研究，从坡顶到坡底将土地利用格局分为三种：一是林地一草地一坡耕地；二是林地一坡耕地一草地；三是草地一林地一坡耕地。第一种格局具有较好的土壤养分和水分保持能力。

3.土地利用强度对生态系统服务产生影响。耕地的利用强度大于林地和草地，耕地所能提供的直接产品与服务也大于林地和草地，但林地、草地所提供的气候调节与水分调节服务大于耕地。一般而论，人类干扰程度较小的自然生态系统的供给服务提供能力较弱，调节和支持服务能力较强；而人类适度干扰的生态系统供给服务能力较强，但调节与支持服务能力较弱。当人类过度干扰土地生态系统而导致土地退化时，其各种生态系统服务类型提供能力均严重下降。

（三）对生态系统服务评价方法的讨论

对生态系统服务价值进行静态、动态化评估可以对生态系统过程、结构及其功能变化进行实际验证，对国民经济绿色核算与生态补偿提供依据。自1997年Costanza发表《全球生态系统服务和自然资本的价值》一文后国内外学者均做了不懈探索，但对相关评价方法仍很难形成共识，分歧很大。

对生态系统服务价值评价方法的讨论观点主要有：

1.关于生态系统支持服务是否进入价值量评估。在MA对生态系统服务的分类体系中，供给服务、调节服务和文化服务通常对人类有较为直接的短期影响，相应地，这些服务的价值也相对较容易观察，并对其量化评价。支持服务主要在较长时期内对人类提供惠益，而且更多的是间接地提供服务，更为重要的是，支持服务是服务于“生产出”其他生态系统服务，其土壤形成、养分循环、初级生产和水分循环服务已经反映在供给、调节、文化三种生态服务中。在评价计算其他三种服务基础上，若再纳入对支持服务的计算，即存在重复计算问题。鉴于上述，MA项目组不主张对支持服务进行估价。

2.生态系统服务价值评估的“量纲”应取价值量还是物质量？生态系统服务价值量评估方法受到质疑，例如，存在指标选取随意性，赋值的机械性，重复计算导致评价结果的不确定性，价值量测度存在困难等。傅伯杰等指出生态系统服务的物质量评价基于生态功能，反映生态系统服务的形成机理，如果是针对生态系统服务的可持续性，应选择物质量评价方法。通过揭示生态系统服务所产生物质量的动态变化水平，能够反映生态系统过程的特点，从而有益于对生态系统服务可持续性的分析。笔者认为，对于较大区域生态系统在一定时期的变化做出评价，由于涉及诸多自然的生态子系统以及一系列为改善生态系统所规划、建设的生态工程项目，即需要对生态系统总体的服务价值作量化评估，并可同时对不同物质量变化做分类比较，从价值量与物质量（分类）两个方面予以评价、判断。申言之，以价值量估计、判断生态总系统进程，以物质量评估、判断生态系统结构化进展。

3.对Costanza—谢高地当量因子使用中须注意问题。目前，国内学者对不同尺度范围的生态系统服务的价值评估主要参照Costanza和谢高地的价值系数与当量因子法，但在实践中仍需进一步探索。例如，生态系统服务价值的当量因子指生态系统产生的生态服务的相对贡献大小的潜在能力，定义为1hm²全国平均产量的农田每年自然粮食产量的经济价值。参照Costanza并对国内200位生态学者进行问卷调查，在此基础上将1个当量因子的经济价值量具体确定为当年全国平均粮食单产市场价值的1/7。无疑，上述进展对我国自然资源以及生态产品价值的量化评估、科研工作起到了很好的引导。但作为下一步探索的问题导向，笔者提出以下讨论：

其一，计算1个当量因子首先遇到的问题是计算全国平均单产，涉及全国各地区粮食作物权重选择，但这种权重组合在不同年份可能变化显著。进而论之，粮食价格变动有各种复杂原因，有国内外供需变动影响，也有种植成本影响。按照经济学分析，可以选择某一基期价格推算所评价年份的不变价格。但有些情况下粮食市场价格变化可能恰好反映了一定数量粮食产品提供给人们的生态服务的相对价值变化，若同时考虑上述因素，那么，究竟是采用当年名义市场价格还是按基期调整的不变价格？

其二，专家调查过程可能面临问题：无论专家调查还是消费者调查，是基于效用理论的支付意愿，其中的主观性很强。尤其中国地域辽阔，不同地区群体会因受到习惯、民族以及自然条件背景影响，对同一生态产品和服务具有不同偏好，对产品与服务的边际收益感知差别明显。在植被条件以及空气质量“常态”良好地区的居民对植被、空气质量生态产品、服务的价值量的边际感知可能显著地低于植被遭到严重破坏、空气质量“常态”很差地区居民的感知。这时若根据在不同地区所获取的调查问卷做加总平均，从而确定生态系统服务价值，会同时出现高估和低估的结果。

（四）计算方法

Costanza等提出的估计生态系统服务价值的方法（生态价值系数法）对国内外学者的研究均产生重要影响。谢高地等人在Costanza等的基础上结合中国的资源状况提出当量因子法。我们对西北五省区土地生态系统服务价值的评价是基于Costanza和谢高地，所以，有必要对两种方法予以讨论。

1.Costanza等提出的生态价值系数法。Costanza等将全球生物圈划分为两个生态系统和17种生态系统功能，借鉴商品的供给需求曲线，刻画出生态系统服务的供给和需求曲线，尝试估计生态服务总价值。图1是指人造的可替代商品。许多生态系统服务只能在一定程度上被替代，相应的需求曲线可能看起来更像图2中的有斜率的曲线。当某些生态服务系统可用数量接近零，需求亦或消费者意愿支付趋于无穷大，消费者剩余接近无穷大。如果生态系统服务不能随经济体系的运行增加或减少，其供给曲线更接近垂直，如图2所示。假设生态系统服务的需求曲线如图2所示，而非图1，则图2中的区域pbqc是图1中的区域abc的保守低估。

Costanza的基本思路是估计每个生态系统类型所对应生态系统服务的单位面积价值，以单位值乘以表面积得到总体价值。算式如下：

式（1）中，ESV为生态系统服务总价值（元）；VC_i为第i类土地利用类型的生态价值系数（元/hm²）；A_i为第i类土地利用类型的面积（hm²），n为土地利用类型数目。

2.生态价值当量因子法。Costanza等的方法是基于全球尺度，所得出某些估計数据被认为存在较大偏差，例如，对耕地的生态服务价值量估计过低，对湿地的估计偏高，谢高地等针对上述不足，同时参考其部分可置信成果，在对我国200位生态学者进行问卷调查的基础上，制定出我国生态系统服务价值当量因子表。谢高地等所用“生态系统生态服务当量因子”是指生态系统产生的生态服务的相对贡献大小的潜在能力，并将其定义为1hm²全国平均产量的耕地每年自然粮食产量的经济价值。以此可将权重因子表转换成当年生态系统服务单价表，确定1个生态服务价值当量因子的经济价值量等于当年全国平均粮食单产市场价值的1/7。生态系统生态服务当量因子乘以其经济价值量就得到中国陆地生态系统单位面积生态服务价值当量表。

二、西北五省区土地生态价值评估

西北地区的植被覆盖低，是全国水资源较为稀缺地区，全国陆地生态系统中单位面积的生态系统服务价值自东南向西北地区依次递减。正因如此，对西北五省区生态系统服务价值进行客观评估就显得尤为重要。但是也须注意，一方面对生态系统服务价值的量化评估存在很大困难，目前国内外还没有成熟的人们一致认可的定价方法；另一方面，由于生态系统建设、国民经济绿色核算的迫切需要，即使对生态系统服务价值评估方法存有争议，在没有研究出更为科学的方法之前，借鉴Costanza以及国内学者已经提出的方法，研究西北五省区生态系统服务价值，仍很有必要。

（一）数据来源与评价方法

本文所涉及的全国和西北五省区土地利用基础数据来源于2003—2014各省的统计年鉴、《中国统计年鉴》《中国环境统计年鉴》、国家统计局及其他公开出版物。本文主要参考中国统计年鉴对土地的分类并兼顾其他标准，将土地利用分为耕地、园地、林地、牧草地、湿地和未利用地等6种类型。因各省统计年鉴对水体的数据统计存在较大差异，所以本文暂未将水体包括在土地生态系统服务价值的核算中。

本文将采用Costanza提出的生态价值系数法和谢高地提出的生态价值当量因子法计算西北五省区生态系统服务价值。中国陆地生态系统单位生态价.值表仅提供了一个全国平均状态的生态系统生态服务价值的单价，但生态系统的生态服务功能大小与该生态系统的生物量有密切关系，一般来说，生物量越大，生态服务功能越强，为此，谢高地等提出生态系统服务价值单价订正方法。西北五省区生态服务价值修正系数陕西（0.51）、甘肃（0.42）、青海（0.4）、宁夏（0.61）、新疆（0.58）。将中国不同陆地生态系统单位面积生态服务价值与西北五省区的生态服务价值修正系数相乘，园地取森林和草地的平均值，就得到西北五省区不同陆地生态系统单位面积生态服务价值。

引入人均生态服务价值占有量Ave（ESV），其变化可显示生态系统服务功能与人口的相互关系。计算公式为：

（2）式中，Ave（ESV）为人均生态服务价值占有量，N为人口总数。

与此同时，以贡献率表示某一种生态类型服务价值的变化量（正或负）占所有类型生态服务价值变化量（所有类型服务价值量绝对值加总）的比例。

（二）西北五省区生态系统服务价值变化

1.由表1可以看出，2003—2014年间陕西省的生态服务价值增长了104.4864亿元。2003—2008年生态服务价值增长了17.6680亿元，2008—2014年的生态服务价值增长了86.7593亿元。主因是林地面积不断增加，且林地的生态系统服务价值系数也较高，其为总体生态系统服务价值提供了增长动力。2003—2014年，贡献率最高的是林地，达到76.2663%，园地、草地、耕地次之。未利用地贡献率不足0.2%。耕地的贡献率不断减少，由16.5997%降低为1.6739%，主因是耕地面积变动幅度减少所致。

2.由表2可以看出，2003—2014年甘肃省的生态服务价值处于增长趋势，这11年间甘肃省的生态服务价值增长了202.7593亿元。2003—2008年生态服务价值增长了8.0592亿元，主因是林地面积不断增加，同时其生态系统服务价值系数高，从而使得总体生态系统服务价值增加。2008—2014年的生态服务价值增长了194.7001亿元，主因是湿地及林地面积增加导致。从贡献率上看，2003—2014年，贡献率最高的是湿地，达到47.4327%，其次为林地、耕地等，草地的贡献率相对较少。

3.由表3可以看出，2003—2014年青海省的生态服务价值处于增长趋势，这11年间青海省的生态服务价值增长了1016.8683亿元，2003—2008年生态服务价值增长了5.9394亿元，2008—2014年的生态服务价值增长了1010.9289亿元，这主要是因为湿地面积不断增加，且其生态系统服务价值系数最高，从而使得总体生态系统服务价值增加。从贡献率上看，2003—2014年，贡献率最高的是湿地，达到87.6807%，林地、草地等次之。园地贡献率相对很少，不足0.01%。耕地、园地、林地、草地以及荒漠的贡献率都在不断减少，其中林地的贡献率减少的最多，由84.0726%降低为6.7673%，耕地由3.5051%降低为0.1 1%。

4.由表4可以看出，2003—2014年间宁夏的生态服务价值增加9.2419亿元，2003—2008年生态服务价值增加4.706亿元，2008—2014年的生态服务价值增加2.9036亿元（因2014年宁夏未利用土地面积缺省，所以生态服务价值的增加可能被低估），这主要是因为贡献率较高的林地面积增加造成的。从对生态系统服务价值贡献率方面分析，2003—2014年，贡献率最高的是林地，达到46.5145%，林地、湿地、草地等次之。

5.由表5可以看出，2003—2014年新疆的生态服务价值处于增长趋势，这11年间新疆的生态服务价值增长了826.1973亿元，主因是湿地面积不断增加。2003--2008年生态服务价值增长了9.3627亿元，这主要是林地面积增加导致的。2008—2014年的生態服务价值增长了816.8344亿元，这主要因为湿地面积增加引起的。从贡献率上看，2003—2014年，贡献率最高的是湿地，达到了97.0556%，林地、草地、园地等次之。荒漠贡献率相对较少，不足0.03%，且耕地、园地、林地、草地、荒漠的贡献率都在不断减少，只有湿地的贡献率在上升。

（三）西北与全国土地生态系统服务价值比较

青海和新疆的人均生态系统服务价值高于全国和西北五省区整体的人均生态系统服务价值水平，且青海的人均生态系统服务价值最高。主因是青海和新疆地广人稀。青海的人均生态服务价值高于新疆，原因是青海的人均土地面积大于新疆，而且青海的土地利用结构相比于新疆更为合理。青海的草地资源丰富，且耕地、林地、草地、湿地的生态服务价值都有所上升，但新疆却存在着较多的未利用地。

西北五省区总体的人均生态服务价值高于全国水平，同时也高于陕西、甘肃及宁夏的人均生态服务价值，主因是青海和新疆的人均生态服务价值大。

甘肃的人均生态服务价值大于宁夏，主因是甘肃人均土地面积大于宁夏，且宁夏草地和湿地的生态服务价值在减少，而甘肃各种土地类型（除未利用地外）的生态服务价值基本都在增长。

陕西省的人均生态服务价值最低，主要是因为陕西人口多，人均土地少，且陕西省耕地和草地的生态服务价值在减少造成的。