1. 研究目的与意义（文献综述）

1 目的及意义（国内外研究现状分析）

1.1研究目的

生态系统服务( Ecosystem services) 是人类-自然环境耦合系统研究的重点。也是多学科交叉研究热点，涉及生态学、社会学、经济学和环境科学等诸多学科。同时，GIS 和遥感分析等技术在 ES 研究中发挥着重要作用。近来，生态系统服务开始更加关注系统本身的可持续生产，并注重与政策管理集成分析。随着生物多样性损失和栖息地破碎化程度的日益加重，使得开展 ES 供给评价研究迫在眉睫。以森林生态系统为主，在欧美地区已经出现了一批较为成熟的案例，这些案例在实践中既考虑时空尺度的资源保护，又强调利益相关者的压力响应。国内相关研究案例尚十分缺乏^[1]。

对生态系统服务功能的概念，不同学者有不同的表述。1997年 Daliy 等提出的“生态系统服务功能是指生态系统与生态过程所形成的，维持人类生存的自然环境条件及其效用”。它是通过生态系统的功能直接或间接得到的产品和服务，是由自然资本的能流、物流、信息流构成的生态系统服务和非自然资本结合在一起所产生的人类福利。MA 认为，生态系统服务功能是人类从生态系统获取的惠益，它包括供给服务、调节服务、文化服务和支持服务。在我国，欧阳志云等参考了Daily的定义，认为生态系统服务功能不仅为人类提供了食品、医药及其它生产生活原料，还创造与维持了地球生态支持系统，形成了人类生存所必需的环境条件。

Daily 将生态系统服务功能分为 13 类，包括缓解干旱和洪水、废物的分解和解毒、产生和更新土壤和土壤肥力、植物授粉、农业害虫的控制、稳定局部气候、支持不同的人类文化传统、提供美学和文化、娱乐等(不包括产品) 。Constanza将生态系统服务分为 17 类，包括气体调节、气候调节、干扰调节、水调节、水供给、基因资源、休闲娱乐、文化等。MA 评估将生态服务划分成四类：供给服务、调节服务、文化服务和支持服务。（表1.1）

国内学者认为生态系统服务功能的内涵可以包括有机质的合成与生产、生物多样性的产生与维持、气候调节、营养物质贮存与循环、土壤肥力的更新与维持、环境净化与有害有毒物质的降解、植物花粉的传播与种子的扩散、有害生物的控制、减轻自然灾害等方面。尽管国内外对于生态系统服务功能的概念和内涵表述都有所差异，但无论如何，Daily和Costanza等对生态系统服务功能价值评估的发展产生了深远的影响，并为国内学者深入剖析生态系统服务功能及其价值提供了概念基础和理论支持。

表1.1 MA生态系统服务分类

1.2研究意义

定量评估生态系统服务功能及价值的方法主要是基于GIS的生态系统服务功能价值评估，在国内外均以及有较为成功的应用成果，对生态系统服务功能的定量研究可以让人类对于保护自然的重要性，实现自然资源持续利用与环境保护和经济的可持续发展有更为清楚的认知，同时也为生态系统综合管理及生态系统功能维持和生态补偿机制提供理论基础。甘肃省是北方典型区域，开展甘肃省 生态系统服务功能的研究对于甘肃省以及周边地区乃至北方黄土高原生态系统服务功能的评价及其生态安全的评估都有着重要的现实意义。

生态系统为人类带来了巨大的物质财富和精神财富，因此，生态系统的兴衰不仅直接影响生态环境，同时也影响着经济和社会的发展，客观科学的评估区域生态系统服务功能，对于提高人民的环境意识，促进生态补偿机制的建立，尽快建立自然资源环境保护具有重要的现实意义，伴随着经济的发展，人们逐渐意识到生态系统服务是人类生存与现代文明的基础。近年来，随着经济的发展，人类日渐频繁的活动极大的 引起了土地利用/覆盖的变化，这不仅影响了自然环境生态系统服务功能，而且影响到人类社会、经济与生态环境的可持续发展。千年生态系统评估报告指出，全球近60%的生态系统服务正在或者已经发生变化，维护生态系统服务功能受到大家的普遍关注，而生态系统服务功能的评估对于指导区域的可持续发展具有重要的意义，成为目前研究的前沿。

1.3国外研究进展

20世纪30年代,英国学者提出生态系统的概念。1970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。20世纪70年代以后,生态系统服务功能全面的科学表达及对其系统的具体定量研究开始出现。20世纪90年代,以Daily和Costanza著作的出版和发表,使该研究又有了新的发展。1997年,由Daily等人编著的《生态系统服务功能》中,介绍了生态系统服务功能的内容和评价的方法,还通过对不同地区的一些生态系统服务功能价值评价的进行个例子分析,都为后人提供了很高的研究学习价值。

进入21世纪后，国外学者在全球和区域尺度、流域尺度、单个生态系统尺度、单项服务价值方面开展了大量的研究工作，如Sutton在2002年对全球生态系统的市场价值和非市场价值及其与世界各国GDP的关系进行了分析，MA工作组在2005年开展了全球尺度和33个区域尺度的《生态系统与人类福利》研究。2005年后，更多的研究则关注生态系统服务价值的空间异质性和服务价值与经济、社会等的联系。如Adrienne和Susanne2007年在瑞士阿尔卑斯山的东部将生态系统服务价值整合成投入产出表，从而将区域经济和自然服务融为一体；Justin在2010年使用对数线性和指数衰减的方法研究了美国伊利诺伊州Des Plaines和Cache河的生态系统服务价值，提出地理空间单元对生态服务价值的重要性。

国外生态系统服务领域的发展研究有两个重要的里程碑。第一个里程碑是1997年Daily主编的《自然的服务—社会对自然生态系统的依赖》的出版以及Costanza等的文章《世界生态系统服务与自然资本的价值》在权威杂志《自然》上面的发表。该研究使生态系统服务价值估算的原理及方法从科学意义上更加明确。Costanza等将全球生物圈分为16个生态系统类型，基于全球尺度各生态类型的单位面积平均价值，使用全球静态部分平衡模型，估算1997年全球生态服务价值平均为33万亿美元，相当于全球国民生产总值的1．8倍。此后很多相关研究都是参考此份文献，根据生态系统服务分类方案和单位面积生态价值开展对生态服务价值的评估。

另一个里程碑是“千年生态系统评估”( Millennium Ecosystem Assessment，简称MA)。该项目自2001年6月宣布启动以来，来自全球95个国家的1360名科学家参与了工作。报告征求了185个国家和地区的意见，共20745名人员对报告提出了修改意见。这是首次在全球范围内开拓性的对生态系统及其对人类福利的影响进行的多尺度综合评价。经过4年的研究，专家们认为，在过去50年里，人类对生态系统的影响比以往任何时期都要快速和广泛。生态系统为人类社会和经济发展作出贡献的同时，其生态系统服务正在不断退化。千年生态系统评估报告首次在全球尺度上系统、全面地揭示了各类生态系统的现状和变化趋势、未来变化的情景和应采取的对策，其评价结果为履行有关国际公约，制定生态系统管理相关政策提供了充分的科学依据^[10]。

目前对生态系统服务经济价值的评估已经成为当前资源经济学与生态学的交叉前沿领域。生态学和生态系统服务功能的研究上又广泛应用3S技术,这使评估的功能更为精确。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。

1.4国内研究进展

我国对生态价值评价的研究开始于1980年初,国内对生态的经济学的研究首先由我国经济学家许涤新他将生态和经济等因素首先结合在一起进行了研究。

1990年以后,国内的研究学者大量的借鉴国外对生态服务的研究,学习他们的理论及评估方法。从90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

欧阳志云等对中国陆地生态系统服务功能进行了评估和生态经济价值的分析; 随后国内研究者对各地、各类生态系统服务功能进行了评估和价值量化。李文华等认为中国生态系统服务的研究应该尽快由当前的概算式研究转向更深层次的研究，尤其要重点关注生态系统功能的基础理论研究、评估指标与方法的标准化、生态服务价值动态评估模型研究、评估结果在决策过程中的应用研究以及生态系统服务的市场化机制研究。欧阳志云和郑华针对生态系统服务功能的物质基础( 生境、生态系统结构和生态系统过程) ，提出了当前生态系统服务的生态学机制研究主要集中在 3 个方面: 生物多样性与生态系统服务之间的关系; 生态系统服务的时空尺度特征及其动态变化规律; 气候变化和土地利用变化对生态系统服务的影响机制。

2. 研究的基本内容与方案

2.研究（设计）的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施

2.1研究基本内容与目标

本文以甘肃省为研究平台，甘肃省位于中华人民共和国西北部，东通陕西，南瞰四川、青海，西达新疆，北扼宁夏、内蒙古，西北端与蒙古国接壤，境内为黄土高原、青藏高原和内蒙古高原三大高原的交汇地带，气候类型多样，从南向北包括了亚热带季风气候、温带季风气候、温带大陆性气候和高山高原气候等四大气候类型。甘肃省土地面积45万平方千米，介于32°11'—42°57'N 和92°13'—108°46'E 之间。多年平均气温在0℃到16℃之间，年日照时数为 1700—3800h，年降水量在 35—750mm，降水多集中在 6—8 月份，占全年降水量的 50% —70% ，气候资源分布极度不均。根据不同年间森林树种变化，不同树种由其生物学特征不同，反映出不同的生态功能，进而评估出不同林种的生态服务价值。为了更加直观地了解甘肃省生态系统服务功能类型，本文选取甘肃省的森林生态系统为调查研究对象，依据中华人民共和国林业行业标准《森林生态系统服务功能评估规范》对甘肃省的森林生态系统服务功能进行评估。能够直观地了解甘肃省森林生态系统的服务功能与价值，提高人们的生态环境意识，为甘肃省的经营管理提供指导，对甘肃省的可持续发展与生态环境建设提供帮助。

对甘肃省的森林生态系统可以提供的涵养水源、保育土壤、固碳制氧、净化大气、保护生物多样性、娱乐与生态旅游、防风固沙作用等七项服务功能的评估中，以涵养水源、防风固沙及保育土壤功能的评估为主。

对甘肃省森林系统服务功能价值评估拟采用的方法^[10]：

2. 2拟采用的技术方案

本文运用甘肃省1985年-2015年四期遥感影像，利用GIS和RS技术获取土地利用土地覆盖情况，通过计算土地利用相对变化，然后结合其他文献中提到的较为前沿的生态系统服务功能评估分析甘肃省20年来土地利用土地覆盖变化所引起的生态效益的变化。

3. 研究计划与安排

具体工作共分为五步：

一、数据的获取与解译情况

二、分析该研究区域20年（或延伸5-10年）土地利用与土地覆盖的变化

4. 参考文献（12篇以上）

[1]梁友嘉,徐中民,钟方雷,宋晓谕.基于lucc的生态系统服务空间化研究——以张掖市甘州区为例[j].生态学报,2013,33(15):4758-4766.

[2]li w h,et al.valuationon ecosystem services:theory,method and application.beijing:chinese people's university press,2008

[3]petteri vihervaara , timo kumpula , ari tanskanen , benjamin burkhard . ecosystem services–a tool for sustainable management of human–environmentsystems. case study finnish forest lapland ，ecological complexity，2010