基于文献分析的中国生态服务的综述

生态系统服务是指自然生态系统及其物种所提供的能够满足和维持人类生活需要的条件和过程[1]。生态服务的概念为自然资源管理和生态系统保护提供了新的途径，维护生态系统服务功能是当今世界普遍关注的问题[2]。然而，随着人口的急剧增加、资源的过度消耗和环境污染的日益加剧，自然生态系统遭到了人类活动的巨大冲击与破坏，全球性和区域性的生态危机日益显现，自然生态系统的服务功能迅速衰退[3]。
生态系统服务研究成为当前国际上生态学研究的热点和前沿。近年来中国生态系统服务研究取得了较快发展，国内学者围绕生态系统服务功能内涵、类型划分、价值评估及人类活动对生态系统服务功能的影响方面开展了相关研究，并取得了一批有价值的研究成果。但目前基于论文产出的整体研究状况、研究态势方面的分析还很欠缺。笔者对中国学者在国内发表的生态服务研究的论文成果进行计量统计，分析中国生态服务研究领域的论文数量、刊物分布、研究主题的分布等情况，揭示中国生态服务领域的研究现状，为了解和把握中国生态服务研究发展趋势提供依据，为国家生态环境保护和相关管理政策和科技决策的制定提供支撑。
1　文献来源
统计的文献数据来自中国学术期刊网络出版总库。中国学术期刊网络出版总库是世界上最大的连续动态更新的中国学术期刊全文数据库，核心期刊收录率96%，文献收录期数完整率不低于99.9%，文献篇数收录完整率不低于99.9%，因此中国学术期刊网络出版总库收录的生态服务相关文献能够充分反映中国生态服务研究的现状及趋势。检索时学科领域选项设为“全选”，由于2011年文献数据存在不完整性，时间选项定为“1979-2010年”。生态服务在文献中的关键词通常表达为“生态服务”、“生态服务功能”、“生态服务价值”、“生态服务功能价值”、“生态系统服务”、“生态系统服务功能”和“生态系统服务价值”等，因此内容检索条件设定为“篇名=生态”并且“篇名=服务”。检索到生态服务研究相关文献的发表时间始于1999年，因此选择1999-2010年间的文献进行研究，将检索到的文献保存在不同年代的文献列表中，采用文献计量学方法从生态服务研究的文献数量、载文期刊、相关主题和涉及的生态系统类型等方面对文献进行计量统计。统计过程中剔除与生态服务研究不相关和一些质量不高的刊物及文献，因此文献具有很好的代表性。
2　中国生态服务文献分析
2.1　中国生态服务研究成果发表的时间趋势
文献总量反映了一定时期内科研活动的绝对产出，是衡量科研活动的一个重要指示因子[4]。检索数据显示，1999-2010年中国生态服务研究领域的发文量为727篇，发文量呈逐年递增趋势。在中国，刘晓荻[5]于1998年首次引入“生态系统服务”一词，1999年欧阳志云等[6-7]首次介绍“生态系统服务功能”内涵及价值评估方法，并初步评估了中国陆地生态系统服务价值，总的说来，中国从科学的高度对生态系统服务价值的研究开展较晚[3]，因此1999-2001年间文献发表量较少。受COSTANZA等[8]研究成果的启发，国内生态学者开始对生态系统服务价值评估进行探索与实践，近年来中国在这一领域研究进展较快，2007年文献发表量为93篇，而2008年后每年发表文献超过百篇，2008-2010年间文献发表量占总量的53.2%。
2.2　载文期刊分析
载文期刊的数量和质量能很好地反映一个研究内容在相关专业内受关注、受重视的程度及研究水准。1999-2010年间所统计到的727篇文献分布在163种核心期刊中，其中，发表生态服务相关文献10篇及以上的有15种期刊，占期刊总数的9.20%。载文量最多的期刊为《生态学报》，共有54篇，《应用生态学报》、《资源科学》、《生态经济》、《生态学杂志》、《自然资源学报》、《中国人口·资源与环境》和《水土保持研究》发文数量也较多，超过20篇。15种期刊发表的生态服务相关文献总数为347篇，占文献总量的47.73%，其他148种期刊发表了52.27%的文献。
2.3　生态系统类型分布
对生态服务文献涉及的特定生态系统类型的统计结果表明，共有321篇文献针对具体的生态系统类型开展研究。我国生态服务研究实践包括的生态系统主要有森林、湿地、农田、海洋及海岸带、城市、荒漠、绿洲、河流、湖泊、冰川、珊瑚礁等生态系统类型，表明近年来中国生态系统服务价值评估研究得到了全面开展。关于森林生态系统的文献数量最多，为116篇，占全部生态系统类型文献总量的36.1%，其次是以湿地、农田、海洋及海岸带生态系统为研究对象的文献，数量分别为60、32和25篇，关于草地、城市、水生、河流、湖泊以及其他生态系统的文献数量分别为23、19、13、11、6和16篇。
2.4　研究区的分布
对生态服务文献中包含的研究区域进行统计，将研究区按照主要流域和地理单元进行划分，研究区的分布情况能够反映我国对于生态脆弱区的关注程度，可为我国重要生态功能区的科学评估提供基础。以流域为主要研究区的文献有67篇，其中，有关黑河流域的生态服务研究文献数量最多，为9篇，关于石羊河流域和鄱阳湖流域的文献分别为7和4篇，关于金华江流域和玛纳斯河流域文献均为3篇(表1)。以地理单元或区域为研究区的文献数量为168篇(表2)，其中相关文献数量为3篇及以上的地理单元或区域有14个，其中大部分是我国重点生态脆弱区所在区域。这14个地理单元或区域文献总数为62篇，占全部地理单元文献总量的36.9%。与黄土高原相关的文献数量最多，为7篇，其次是黄河三角洲和北方农牧交错区，为6篇，鄱阳湖、青藏高原、三峡库区和喀斯特地区生态服务研究文献数量为5篇。
2.5　主题类型分布
在对每篇文献主题进行识别的基础上，将检索到的文献归为生态服务理论方法(包括生态服务功能内涵和分类及综述性文章，145篇)、生态服务功能评估与动态(344篇)、人类活动及自然干扰对生态服务功能影响(180篇)和生态服务应用实践(58篇)4个研究主题。生态服务功能评估与动态相关主题研究的文献数量最多，约占总量的47.32%，其次是人类活动及自然干扰对生态服务功能影响主题，其文献数量为180篇。进一步分析人类活动及自然干扰对生态服务功能影响方面的文献发现，共有144篇文献与土地利用/土地覆被变化有关 ，说明土地利用/土地覆被变化引起的各类生态系统面积、空间格局的改变及由此产生的对生态服务功能的影响受到广泛关注。统计结果显示，与生态服务研究相关的自然干扰主要包括冰川冻害、海平面上升、滑坡、地震、雨雪霜冻等干扰方式。与生态服务应用实践相关主题的文献数量最少，仅有58篇，说明尽管国内对深入认识生态系统的服务功能并量化其经济价值有了强烈的实际需求，并开展了大量的生态服务测算工作，但是将生态服务研究成果充分应用于管理实践的程度还很低。

3　中国生态服务重要主题研究进展
3.1　生态服务内涵与分类
“生态系统服务”一词首次出现于1983年[9]，目前被普遍认可的概念是DAILY[1]于1997年提出的“生态系统服务是指自然生态系统及其物种所提供的能够满足和维持人类生活需要的条件和过程”。欧阳志云等[6]对生态系统服务功能的概念作了如下概括：生态系统服务功能是指生态系统与生态过程所形成及所维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用，在此概念基础上，我国学者对城市森林[10]、城市绿色空间[11]、草地生态系统[12]、稻田生态系统[13]、蚕桑生态系统[14]、海洋生态系统[15]、河流生态系统[16]、珊瑚礁生态系统[17]、湿地生态系统[18]、森林生态系统[19]等具体生态系统类型的生态服务内涵进行了探讨，并对其价值进行估算。总的来说，关于生态服务内涵界定的一个主要倾向是阐释“自然组分生态过程-生态功能-生态服务-获得利益”之间的关系，同时也有研究认为生态服务的内涵直接体现为生态服务功能具体类型，例如蚕桑生态系统。海洋生态系统服务的内涵则是从服务对象、物质基础、产生过程和实现途径4个方面被界定。
生态系统服务功能分类是对其综合评估的先决条件，因此如何合理地对生态服务功能进行分类受到了科学家的广泛关注。COSTANZA等[8]将生态服务功能分为17类，DE GROOT等[20]将生态服务分为调控功能、生境功能、生产功能和信息功能4大类，同时将这4大类细化为23小类。基于生态服务与人类福祉的关系，千年生态系统评估(MA)将生态服务也分为4类，分别为调控服务、支持服务、提供服务和文化服务[21]。TURNER等[22]将生态服务分为使用价值和非使用价值。欧阳志云等[6]认为生态系统服务功能的内涵主要包括以下8个方面：有机质的生产与生态系统产品、生物多样性的产生与维持、调节气候、减轻洪涝与干旱灾害、土壤的生态服务功能、传粉与种子的扩散、有害生物的控制、环境净化。范小杉等[23]以促进区域可持续发展为前提，以利于生态补偿实施为目的，将生态服务功能分为内涵型和外延性两种生态服务功能，并在此基础上建立了区域生态系统服务功能的补偿费用核算模型。张彪等[24]基于人类的需求将生态系统服务分为3类，即物质产品、生态安全维护功能和景观文化承载功能，这种分类有助于探讨基于人类需求差异的生态系统服务时空动态变化与供需平衡。中国关于生态服务功能评估的研究基本是建立在上述分类的基础上，根据研究的需要和被评估的生态系统类型，选择若干服务功能类型对其进行评估，而对生态服务功能分类的合理性和理论性探索较少。
目前的生态服务功能分类混淆了生态系统产品(例如食物、纤维)和生态系统功能或者过程(例如养分循环或者生境提供)[25]，按照目前的分类体系对生态系统服务功能进行评估，将导致生态服务功能的重复计算[26]，例如生态系统的固碳释氧功能是气体调节功能的一个中间环节，气体调节功能评估实际上已经包含了生态系统的固碳释氧功能。在对生态服务功能分类的过程中应明晰生态功能与生态服务功能之间的区别，生态系统功能与生态系统服务之间不存在一一对应关系，某一生态系统服务功能可由两种或多种生态系统功能构成。为了确保生态服务能够被量化，应进一步缩小生态服务的定义，而仅包括生态系统终端产品(end products)，这些终端产品是能够直接被享用、消费或利用来产生人类福利的自然组分(例如植被类型、物种)[25]。通过将生态服务定义为人类可以直接价值化的自然特性，生态系统功能和过程(例如养分循环)将不被考虑为生态服务，此时生态系统服务与特定的人类活动或需求联系在一起，在空间和时间上是明确的[25，27-28]。没有评估的生态系统功能(例如固碳释氧)并不意味着没有价值，而是这些价值反映在其产生的生态服务价值中[25]。由于生态服务内涵界定和服务功能分类的不统一，导致评价结果难以比较，因此我国学者应加强关于各类生态系统服务内涵界定的研究，并在此基础上明确分类标准和评估指标，使得生态系统服务评估结果能更好地指导生态系统管理实践。
3.2　生态服务功能评估
1999年欧阳志云等[6-7]首次介绍“生态系统服务功能”内涵及价值评估方法，并初步评估了中国陆地生态系统服务价值。在Costanza工作的基础上，谢高地等[29]对我国200位生态学者进行了问卷调查，并据此制定出我国生态系统生态服务价值当量因子表，并在2008年对其进行重新修订[30]，极大地促进了我国生态服务评估工作。我国学者从国土尺度[31]到县域尺度[32]、从大的地理单元[33]到自然保护区[34]、从河流尺度[35]到养殖池塘[36]等不同的空间尺度对其生态服务功能进行测算。在时间尺度上，我国学者从生长季到几十年的尺度上评估了生态服务功能。于格等[37]评价了青藏高原草地生态系统服务价值的季节变化，周德成等[38]分析了1960-2008年阿克苏河流域生态系统服务价值的变化，王斌等[39]利用1973-2003年间中国6次森林资源清查资料，以及中国生态系统研究网络长期定位观测资料，建立中国森林生态系统评估指标体系及其定量化方法，并对中国森林生态系统服务功能价值及其动态变化进行评价与分析。服务功能的评价对象涉及不同干扰程度的生态系统类型，从完全没有人类干扰的冰川生态系统[40]到城市生态系统[41]。
目前，对生态系统服务价值的研究在生长季尺度和长时间尺度上的评价工作开展得较少，中国生态系统服务功能仍以瞬时静态评估为主，基本限于利用单位面积价值对总量的静态估算，因此评估结果无法有效地指导生态系统管理工作。尽管生态服务功能评价在不同的尺度上进行，但是绝大部分研究没有充分考虑生态系统类型、质量状况的时空差异，评估结果很难准确地量化不同生境、地理条件下，各个地理区域 生态系统的服务功能及其价值，因而不能充分反映生态资产空间分布的真实性。在评价方法和特定服务功能选择方面的不一致导致评价结果的可比性差。赵同谦等[42]把森林生态系统的服务功能划分为提供产品、调节功能、文化功能和生命支持功能4大类，建立了由13项功能指标构成的森林生态系统评价指标体系，对中国2000年森林生态系统服务功能进行评价。余新晓等[43]则依据全国第5次资源清查资料(1994-1998年)及Costanza等的计算方法，估算了中国森林生态系统8项服务功能的总价值。由于两者的评价方法和生态服务类型选择的不同，其结果没有可比性。尽管中国在生态服务功能评价方面已经开展了大量的工作，但是由于评价方法的不统一，导致评价结果对于资源利用和生态系统管理实践的指导性较差。
3.3　人类活动和自然干扰对生态服务功能的影响
人类活动能够在一定程度上重塑生态系统的结构和功能，进而影响生态服务功能的供给。中国学者已经开展了水电[44]、矿产资源开发[45]、过度放牧[46]、道路建设[47]、围填海[48]、生态科技示范区建设[49]和生态退耕[50]等人类活动对生态服务功能的影响研究。总的来说，人类对于生态服务功能的影响分为正面影响和负面影响，过度放牧、围填海等不合理的人类活动削弱了生态服务功能，而生态退耕、矿区复垦、次生林恢复等生态工程通过恢复和重建合理的生态系统结构而增强生态系统服务功能。在自然干扰层面上，徐凤兰等[51]通过建立有关冰冻灾害造成森林生态功能价值损失经济评估的指标体系，对冰冻灾害造成的福建省森林生态功能价值的经济损失进行实证评估。受全球变暖和人类活动的影响，全球海平面上升威胁海岸带社会经济的可持续发展，在对海平面上升引起的风暴潮和土地淹没进行定量分析的基础上，李猷等[52]初步计算评价了海平面上升对深圳蛇口半岛造成的生态系统服务功能价值损失。刘苏等[53]综述了生物入侵对植被生态系统服务功能的影响，认为生物入侵对生态服务功能的影响是多方面的，例如互花米草作为潮滩先锋植被通过对潮滩的占领而形成单优势群落，但是其对水体和土壤中农药及汞等重金属元素具有较强的吸附能力，具有净化环境功能[54]。因此，应加强生物入侵对生态服务功能影响的研究，为因地制宜充分利用其正面价值、减少其负面影响提供依据。目前，关于自然干扰对生态服务功能影响评价研究还很缺乏。
土地利用是人与自然交叉最为密切的环节，土地利用变化必然影响生态系统的结构和功能[55]，土地利用结构变化导致各类生态系统类型、面积以及空间分布格局的改变，对维持生态系统服务功能起着决定性作用。土地利用方式的变化将直接影响生态系统所提供服务的种类和强度[56]，有关土地利用变化对区域生态系统服务价值影响的研究逐渐成为生态服务领域的一个重要方面。我国学者对不同空间尺度上土地利用变化对生态服务价值的影响进行探讨，内容涉及土地面积变化[57-58]、不同土地利用类型之间的比较[59]、土地利用强度[60]以及土地利用方式转变[61]对生态服务功能的影响等方面。对生态系统服务价值变化与影响土地利用变化的总人口数、GDP和城市化水平等社会经济驱动因子之间的相关性做了进一步分析，结果表明，社会经济发展对区域生态环境具有明显的压力和负作用，社会经济发展是以牺牲一定的生态系统服务价值为代价而获得的[62]。目前，基于土地利用变化等数据定量分析社会经济发展与生态服务价值关系的研究还不多。在实现途径上大多是通过比较不同土地利用/覆盖情景获得各类生态系统类型的面积，基于此，应用COSTANZA等[8]于1997年提出的生态服务价值计算方法，参照中国陆地生态系统单位服务价值系数来计算土地利用/覆盖变化的生态服务价值的差异量。中国学者在生态系统服务价值对土地利用/覆盖变化响应方面的研究更多的是关注土地利用对生态系统服务总价值的影响，而对特定区域内土地利用对生态服务功能影响的多尺度综合集成，以及具体生态功能对土地利用方式响应的直观表达和空间差异研究方面还较缺乏。
3.4　生态服务应用实践
生态服务研究的目的是促进生态系统的有效管理，从而保证生态系统服务的持续供给和自然资源的可持续利用。目前，生态服务研究成果在中国资源利用和生态系统管理实践中的应用主要表现在生态补偿、生态安全评价、规划环境影响评价、土地利用结构优化和生态规划等方面。通过生态功能价值评估确定生态补偿标准[63]，生态服务价值增加量是生态服务补偿的最大值[64]。综合考虑区域的生态系统服务价值和经济发展水平，以某个区域的单位面积生态系统服务的非市场价值和单位面积GDP的比值来表示不同区域获得生态补偿的优先级[65]。构建以土地所有者提供的生态系统服务、土地所有者的参与成本和生态系统服务受损风险为参数的空间选择模型，以水源涵养服务为例，采用聚类分析法确定各区域的补偿顺序[66]。以生态系统服务价值为评价基础，在采用COSTANZA等[8]生态系统服务价值修正值的基础上对张掖绿洲从不安全、较不安全、稳定、较安全和安全5个级别进行生态安全评价[67]。以生态系统服务功能价值理论为基础，通过计算各种土地利用类型的面积变化并预测规划方案实施前后生态系统服务功能总价值的变化，评价实施规划将产生的生态环境影响，判定规划合理与否[68-69]。对不同时段或不同方案土地利用格局条件下的生态系统服务功能进行货币化核算，量化土地利用生态效益，对土地利用进行数量结构优化和空间格局配置，以期为区域土地资源可持续利用提供决策支持[70-71]。将城市森林生态服务功能作为国家绿地规划指标体系的制定标准，充分体现城市森林生态系统在维护城市生态系统安全中的核心作用，并有效指导城市景观规划[72]。以北方草地和农牧交错带草地类型区域分异为基础，基于不同草地类型的生态系统服务功能，对中国北方草地及农牧交错带进行生态功能区划[73]。尽管国内外学者对生态服务开展了大量研究，为资源利用和生态系统管理提供了新的途径，然而将生态服务的概念和相关研究成果应用到资源管理的实际过程中仍存在着巨大挑战，生态服务的概念在大部分政策工具和生态系统管理实践中仍然是缺乏的。
4　未来的重点研究方向
生态系统服务依赖于生态系统功能，而生态系统功能受到不同时空尺度上生态过程的驱动，因此生态服务 功能只有在特定的时空尺度上才能表现其显著的主导作用和效果。社会经济系统中，机构等级性能够被辨识，它反映了资本、劳动力和自然资源利益相关者的不同尺度，生态服务在不同的机构尺度上对利益相关者产生影响。生态系统服务功能的尺度效应及其与利益相关者的关系是未来一个重要的研究方向。
目前，对生态服务功能的评估以瞬时静态评估为主，因此无法很好地指导未来的生态系统管理决策。未来生态系统提供服务的能力是由社会经济特征、土地利用、生物多样性、大气组成和气候变化决定的。不同情景分析之间的差异性为自然资源管理和生态保护途径的政策制定提供参照。通过不同情景的研究能够明确区域持续发展的方式、特定区域生态服务功能的价值，以及区域内和区域外人们因生态服务而产生的联系。将生态服务整合到不同情景中进行动态模拟以便能够预测不同政策条件下生态服务价值的变化，也是未来研究的重要方面。
由于生态服务内涵界定的不清晰以及生态服务功能分类标准的不统一，导致生态服务功能评估结果无法比较。因此，应加强各类生态系统类型生态服务内涵的理论研究，在此基础上建立生态系统服务功能的分类标准和评价体系，统一各类生态服务功能的评价方法，将生态服务评价纳入到统一的评价框架内，使得不同区域同一生态系统类型生态服务功能的评价结果可以互相比较，从而增强生态服务评估结果对于实践的指导。
不合理的人类活动会导致生态系统结构和功能的破坏，进而导致生态系统服务功能退化，直接威胁人类可持续发展的生态基础。大部分生态环境问题的本质与生态服务功能的退化有关，在正确认识人类活动和生态系统服务价值之间关系的基础上，深入了解生态系统服务功能对人类活动的响应机制和演变规律，恢复和提高受损生态系统的服务功能是目前研究的一个重要内容。