康　鵬，陳衛(wèi)平，王美娥

中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心城市與區(qū)域生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京　100085

基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究進(jìn)展

康鵬，陳衛(wèi)平*，王美娥

中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心城市與區(qū)域生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京100085

摘要:生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)對(duì)科學(xué)管理與保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)具有重要的意義，為彌補(bǔ)傳統(tǒng)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法的不足和提高風(fēng)險(xiǎn)管理的效率，將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)引入生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中進(jìn)行發(fā)展和完善, 成為了當(dāng)前生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究的前沿和熱點(diǎn)。系統(tǒng)分析了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用，指出生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)在問(wèn)題形成階段中可明確保護(hù)對(duì)象和屬性，在風(fēng)險(xiǎn)分析階段可聯(lián)系生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)過(guò)程作用,在風(fēng)險(xiǎn)表征階段及后續(xù)階段能可提供清晰明確的評(píng)價(jià)結(jié)果，加強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)交流和管理,能有效地改進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)傳統(tǒng)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。在實(shí)踐上，基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)可從3個(gè)不同層面開(kāi)展：一是針對(duì)外界壓力對(duì)某類(lèi)特定功能或者系統(tǒng)中某些服務(wù)功能的影響，構(gòu)建基于某種特定服務(wù)的實(shí)體屬性評(píng)價(jià)方法；二是針對(duì)外界壓力作用下生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與過(guò)程變化下對(duì)功能影響，構(gòu)建基于復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)作用的評(píng)價(jià)方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的模擬評(píng)價(jià)；三是評(píng)價(jià)社會(huì)生態(tài)系統(tǒng)下外界驅(qū)動(dòng)對(duì)人類(lèi)福祉的影響時(shí)，可將DPSIR(Drive-Pressure-State-Impact-Response)理論模型運(yùn)用到生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理中，也可基于景觀(guān)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與壓力源的空間作用關(guān)系，實(shí)現(xiàn)社會(huì)生態(tài)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與管理。作為生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)表征手段，可基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)損失與不利服務(wù)進(jìn)行表征，也可選取熱力學(xué)等指標(biāo)作為評(píng)估量綱。從理論、評(píng)價(jià)方法、風(fēng)險(xiǎn)管理等方面對(duì)基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)給予展望。

關(guān)鍵詞：生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)；生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)；評(píng)價(jià)終點(diǎn)；生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與過(guò)程；風(fēng)險(xiǎn)管理

生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究開(kāi)始于20世紀(jì)70年代[1]。1992年美國(guó)環(huán)境保護(hù)署對(duì)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)作了定義, 形成了生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)框架，此后生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的方法和理論不斷發(fā)展和完善[2- 4]。由于生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性和不可確定性，傳統(tǒng)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法在評(píng)估生態(tài)系統(tǒng)受一個(gè)或多個(gè)脅迫因素影響后可能產(chǎn)生的不利效應(yīng)時(shí), 難以兼顧系統(tǒng)內(nèi)多保護(hù)對(duì)象，也較難關(guān)注到生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)對(duì)象與屬性在復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)下的作用與表現(xiàn)[5- 6]。生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的主要目的是為生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和管理提供決策支持，僅保護(hù)生態(tài)實(shí)體而不考量與實(shí)體功能屬性密切相關(guān)的人類(lèi)福祉，難以落實(shí)到具體的決策層面上。因而，隨著人類(lèi)生活水平不斷提高，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的主題逐漸上升到與人類(lèi)生活質(zhì)量息息相關(guān)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)[7- 8]。一些學(xué)者認(rèn)為生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)改進(jìn)目的是給決策者們提供更多的信息，最終會(huì)走向生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程與服務(wù)之間的關(guān)系[9- 10]。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是聯(lián)系生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程與社會(huì)福祉的有效工具，近年來(lái)外界驅(qū)動(dòng)因素?cái)_動(dòng)下生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和過(guò)程變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響已成為當(dāng)前區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的研究熱點(diǎn)。一些研究嘗試將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)引入到生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中，從人類(lèi)福祉角度結(jié)合生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)表征可極大提高評(píng)價(jià)的時(shí)效性，這也是當(dāng)前生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究的難點(diǎn)和前沿[11- 12]。本研究基于國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)和研究實(shí)踐, 首先分析了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)流程中所起到的作用，然后從三個(gè)不同層面對(duì)現(xiàn)有的基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)應(yīng)用實(shí)踐進(jìn)行了歸納分析，分析了評(píng)估過(guò)程中的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)表征方法，最后提出了相應(yīng)的展望。

1生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中作用

生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)包括問(wèn)題形成、風(fēng)險(xiǎn)分析和風(fēng)險(xiǎn)表征交流3個(gè)步驟。圖1概括了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)過(guò)程中所起到的作用，包括：?jiǎn)栴}形成過(guò)程中明確保護(hù)對(duì)象與相關(guān)屬性，風(fēng)險(xiǎn)分析階段聯(lián)系到生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、過(guò)程與功能，風(fēng)險(xiǎn)表征及其后續(xù)階段可為生態(tài)系統(tǒng)管理提供清晰明確評(píng)估結(jié)果，加強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估者和決策者之間的交流和落實(shí)風(fēng)險(xiǎn)管理。

圖1　生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中的作用示意圖Fig.1　The role of ecological service in progress of ecological risk assessment

1.1明確保護(hù)對(duì)象及其屬性

確定評(píng)價(jià)終點(diǎn)是問(wèn)題形成階段的主要目標(biāo)，也是生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)過(guò)程的基礎(chǔ)。生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)終點(diǎn)是指明確評(píng)價(jià)中所應(yīng)受到保護(hù)的環(huán)境價(jià)值。依據(jù)USEPA給出評(píng)價(jià)終點(diǎn)指導(dǎo)目錄，可理解為生物個(gè)體、種群、群落或者生態(tài)系統(tǒng)等層次的結(jié)構(gòu)及附屬功能[13- 14]。實(shí)際操作過(guò)程中，Apitiz[15]認(rèn)為將評(píng)價(jià)終點(diǎn)聯(lián)系到“生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、生態(tài)健康”等相關(guān)概念，難以把握到所需保護(hù)對(duì)象特性，需結(jié)合評(píng)價(jià)需求引入生態(tài)學(xué)概念彌補(bǔ)這一不足。因此，現(xiàn)有研究嘗試將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)作為評(píng)價(jià)終點(diǎn)引入到評(píng)價(jià)中進(jìn)行完善。

根據(jù)評(píng)價(jià)終點(diǎn)的概念內(nèi)涵，可將其簡(jiǎn)要表達(dá)為：評(píng)價(jià)終點(diǎn)=屬性+實(shí)體。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)作為評(píng)價(jià)終點(diǎn)符合該概念公式。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)可理解為在特定時(shí)空的范圍內(nèi)，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)提供單元實(shí)體結(jié)構(gòu)和過(guò)程作用所能提供的生態(tài)功能與服務(wù)[16- 17]。因而實(shí)體可理解為該生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)提供者的結(jié)構(gòu)和所進(jìn)行的生態(tài)過(guò)程，屬性可解析為單元實(shí)體相對(duì)應(yīng)功能和服務(wù)，在外界擾動(dòng)下，可分析該服務(wù)提供者結(jié)構(gòu)與過(guò)程的變化下功能所受到的影響[18]。

評(píng)價(jià)終點(diǎn)的選取準(zhǔn)則主要包括五個(gè)方面：政策目標(biāo)與社會(huì)價(jià)值、生態(tài)學(xué)關(guān)聯(lián)、易感性、操作可定義性、合適的尺度[19- 20]?；谖宕鬁?zhǔn)則，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)中人類(lèi)福祉能緊密聯(lián)系到政策目標(biāo)與社會(huì)價(jià)值；生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、過(guò)程和功能作用下的產(chǎn)物，容易受到外界壓力干擾而影響服務(wù)的產(chǎn)出，符合生態(tài)學(xué)關(guān)聯(lián)和易感性等準(zhǔn)則；在生態(tài)系統(tǒng)、景觀(guān)等不同尺度生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)已有較完善的評(píng)價(jià)指標(biāo)和方法，符合操作可定義性和合適的尺度準(zhǔn)則。以上分析表明，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)相關(guān)特點(diǎn)與評(píng)價(jià)終點(diǎn)選取準(zhǔn)則具有很高的契合度。

基于評(píng)價(jià)終點(diǎn)概念公式和評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，圖2分析了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)作為評(píng)價(jià)終點(diǎn)的契合度。總的來(lái)說(shuō)，將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)引入生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中既符合評(píng)價(jià)終點(diǎn)概念公式，又符合評(píng)價(jià)終點(diǎn)的選取準(zhǔn)則，可將生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)對(duì)象與屬性在復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)下的作用與表現(xiàn)有機(jī)關(guān)聯(lián)，是理想的評(píng)價(jià)終點(diǎn)。

圖2　生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)作為生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)終點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)和契合度Fig.2　The advantages about ecological service acted as the assessment endpoint of ecological risk

1.2緊扣生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜作用過(guò)程

風(fēng)險(xiǎn)分析過(guò)程中，傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)終點(diǎn)屬性反應(yīng)在實(shí)驗(yàn)操作條件下容易實(shí)現(xiàn)，但分析中難以將實(shí)驗(yàn)?zāi)M聯(lián)系到實(shí)際情況，即較少關(guān)注到生態(tài)系統(tǒng)整體表現(xiàn)以及內(nèi)部關(guān)系的復(fù)雜性[21]。Power 和McCarty[22]認(rèn)為生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的改進(jìn)，應(yīng)從生態(tài)系統(tǒng)整體功能角度出發(fā)，用來(lái)研究多重壓力引起系統(tǒng)結(jié)構(gòu)過(guò)程及功能變化的作用機(jī)理。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是物質(zhì)或能量在生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)不同結(jié)構(gòu)通過(guò)相關(guān)生態(tài)過(guò)程作用途徑下產(chǎn)生的，可分為基本生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)、中間生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和最終生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)[23- 24]。將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)作為評(píng)價(jià)終點(diǎn)引入到生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)過(guò)程中，風(fēng)險(xiǎn)分析過(guò)程能緊密聯(lián)系到生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和過(guò)程，能更好關(guān)注保護(hù)對(duì)象及其屬性在系統(tǒng)內(nèi)受到干擾后的表現(xiàn)。因而，能在風(fēng)險(xiǎn)分析過(guò)程中關(guān)注生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜作用過(guò)程，綜合考慮生態(tài)系統(tǒng)整體性和復(fù)雜性，這是傳統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)分析尤其是基于生物個(gè)體和種群層次的“屬性”反應(yīng)的分析所不能及的。

1.3加強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、管理與交流

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)作為生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)終點(diǎn)，采用貨幣形式進(jìn)行價(jià)值定量，使得風(fēng)險(xiǎn)表征結(jié)果清晰明確，為后續(xù)評(píng)估交流與管理奠定了良好的基礎(chǔ)。風(fēng)險(xiǎn)交流過(guò)程中，加強(qiáng)交流是Chapman[25]提到的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)作為評(píng)價(jià)終點(diǎn)的重要優(yōu)點(diǎn)。貨幣形式評(píng)估結(jié)果能引起決策者的極大興趣，為今后風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估者和風(fēng)險(xiǎn)管理者開(kāi)展交流提供便捷的平臺(tái)；當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)交流評(píng)估需考慮公眾價(jià)值時(shí)，意愿調(diào)查法能將不同利益者的想法納入風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的實(shí)際操作中[26- 27]。在優(yōu)化風(fēng)險(xiǎn)管理方面，決策者可根據(jù)評(píng)估結(jié)果對(duì)不同風(fēng)險(xiǎn)源管理實(shí)施主次優(yōu)先的風(fēng)險(xiǎn)調(diào)控，針對(duì)性地制定有效的管理措施和標(biāo)準(zhǔn)。在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)后續(xù)管理措施制定中，決策者能對(duì)不利生態(tài)影響或風(fēng)險(xiǎn)消減措施所帶來(lái)的利益進(jìn)行權(quán)衡，如利用成本效益分析生態(tài)修復(fù)或恢復(fù)所帶來(lái)的生態(tài)環(huán)境服務(wù)與這些行為所產(chǎn)生的不良環(huán)境效應(yīng)之間的利益博弈，逐步實(shí)施可行的補(bǔ)償和修護(hù)計(jì)劃，能有效節(jié)約時(shí)間和成本[28- 29]。

2基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法

當(dāng)前，基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)實(shí)踐還不多見(jiàn)，依據(jù)前面分析生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中所起作用，結(jié)合評(píng)價(jià)方法的適應(yīng)范圍，可從3個(gè)不同層面上進(jìn)行：一是針對(duì)某一特定功能的生態(tài)系統(tǒng)或系統(tǒng)中某項(xiàng)受保護(hù)的服務(wù)功能，重點(diǎn)關(guān)注所受保護(hù)的生態(tài)功能服務(wù)實(shí)體及屬性，結(jié)合現(xiàn)有生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，提出明確的服務(wù)提供者實(shí)體與屬性評(píng)價(jià)方法。二是從生態(tài)系統(tǒng)上，更好體現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中緊扣生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程作用的特點(diǎn)，結(jié)合生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能體系，構(gòu)建基于復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程的評(píng)價(jià)方法。三是在社會(huì)生態(tài)系統(tǒng)上，發(fā)揮生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能更好地進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理與交流的特點(diǎn)，將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)納入到生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理框架或者景觀(guān)風(fēng)險(xiǎn)管理中，提出社會(huì)生態(tài)系統(tǒng)下加強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)管理方法。

2.1基于某種特定服務(wù)的實(shí)體屬性評(píng)價(jià)方法

針對(duì)某特定功能的生態(tài)系統(tǒng)或系統(tǒng)中某項(xiàng)受保護(hù)的服務(wù)功能，開(kāi)展基于某種特定服務(wù)的實(shí)體屬性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，可基于如下步驟：關(guān)鍵生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)提供者識(shí)別(生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)與功能)——識(shí)別關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因子(辨別其所受到的壓力源)——分別建立指標(biāo)體系——運(yùn)用合適的方法分析兩者之間的關(guān)系——風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果表征——風(fēng)險(xiǎn)管理與交流。作為代表該服務(wù)單體功能的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，指標(biāo)選取時(shí)可參考千年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估中的評(píng)價(jià)指標(biāo)，評(píng)價(jià)某類(lèi)生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性時(shí)可參考IEEB的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)指標(biāo)體系[30- 31]。

針對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，F(xiàn)aber 和Wensem[32]選取土壤肥力、生物多樣性、產(chǎn)量供給和土壤物理結(jié)構(gòu)等指標(biāo)代表土地供給服務(wù)，對(duì)不同情景下農(nóng)田開(kāi)發(fā)利用的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)價(jià)。對(duì)重金屬污染生態(tài)系統(tǒng)研究中，Niemeyer等人[33]重點(diǎn)關(guān)注生態(tài)系統(tǒng)調(diào)節(jié)恢復(fù)功能，選取有機(jī)物質(zhì)降解和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)等指標(biāo)，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)所受到潛在的影響進(jìn)行了評(píng)價(jià)。一般來(lái)說(shuō)，篩選和構(gòu)建能代表生態(tài)結(jié)構(gòu)和過(guò)程的指標(biāo)體系是基礎(chǔ)和重要前提，隨后的評(píng)價(jià)方法大都采用影響矩陣方法。Nienstedt等人[34]運(yùn)用影響矩陣從生態(tài)屬性、不確定性等六維尺度上嘗試評(píng)價(jià)壓力作用下水生生態(tài)系統(tǒng)中服務(wù)影響機(jī)理。Dodds等人[35]根據(jù)水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與潛在影響之間的作用計(jì)算出權(quán)重，結(jié)合影響矩陣方法提出影響指數(shù)，用于辨識(shí)人類(lèi)活動(dòng)壓力對(duì)水資源提供和水體凈化等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響。

通過(guò)上述分析，基于某種特定服務(wù)的實(shí)體屬性評(píng)價(jià)方法，通過(guò)運(yùn)用影響矩陣等方法能把握壓力源下某項(xiàng)關(guān)鍵保護(hù)對(duì)象的屬性變化, 選取的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)指標(biāo)能適當(dāng)反映出生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程，即明確了保護(hù)對(duì)象，又滿(mǎn)足生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)需求，在一定程度上簡(jiǎn)化傳統(tǒng)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)流程。

2.2基于復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)作用的評(píng)價(jià)方法

生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)在生態(tài)系統(tǒng)層面應(yīng)用時(shí)，應(yīng)強(qiáng)調(diào)外界壓力干擾下系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和過(guò)程影響下物質(zhì)循環(huán)速率、能量流變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響，可結(jié)合系統(tǒng)整體性和動(dòng)態(tài)性特點(diǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2.2.1基于生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程的評(píng)價(jià)方法

生態(tài)系統(tǒng)作為物質(zhì)與能量循環(huán)作用的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，物質(zhì)、能量在系統(tǒng)內(nèi)部不同結(jié)構(gòu)與過(guò)程之間通過(guò)相應(yīng)的生物化學(xué)過(guò)程作用下形成不同類(lèi)型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)[36]。外界壓力作用下系統(tǒng)物質(zhì)能量流動(dòng)和循環(huán)速率的改變將影響到作為評(píng)價(jià)終點(diǎn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的產(chǎn)出。

基于生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程的評(píng)價(jià)方法可從兩個(gè)方面進(jìn)行，一是針對(duì)生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)或能量循環(huán)或者是其等效實(shí)體(碳、營(yíng)養(yǎng)物元素)開(kāi)展評(píng)價(jià)。Watanabe 和Ortega[37]利用生態(tài)系統(tǒng)碳水平衡模型，在氣候改變、土壤侵蝕等背景下，模擬了土地利用轉(zhuǎn)變對(duì)與水、碳兩基本元素的生物化學(xué)循環(huán)過(guò)程中有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響。Schramski等人[38]將分配控制理論運(yùn)用到生態(tài)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)模型，以河流生態(tài)系統(tǒng)為例，將氮元素循環(huán)過(guò)程逐步分解并構(gòu)建7個(gè)控制與分配的子系統(tǒng)模型，模擬了外界壓力對(duì)生物固氮等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響。將生態(tài)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中具有特定的優(yōu)勢(shì)，生態(tài)網(wǎng)絡(luò)可描述復(fù)雜系統(tǒng)作用下不同系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)下能量、物質(zhì)等狀態(tài)變化，將成員間物質(zhì)能量流輸入輸出標(biāo)準(zhǔn)化后可提供關(guān)于每一成員變化的定量信息，因而，能評(píng)價(jià)某特定時(shí)間尺度內(nèi)系統(tǒng)內(nèi)外界作用下系統(tǒng)內(nèi)部成員狀態(tài)及其相互間的作用關(guān)系[39]。

在生態(tài)系統(tǒng)整體服務(wù)功能評(píng)價(jià)方面，Chen等人[40]以信息熵為物質(zhì)循環(huán)量綱，將控制理論運(yùn)用到生態(tài)網(wǎng)絡(luò)方法中，建立生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，將該模型運(yùn)用到大壩建設(shè)對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，重點(diǎn)評(píng)價(jià)了該系統(tǒng)水質(zhì)凈化等功能之間所受到直接和間接風(fēng)險(xiǎn)。為提高該模型在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中的作用，Chen等人[41]將不確定性分析理念引入到生態(tài)網(wǎng)絡(luò)模型中，以受到風(fēng)險(xiǎn)干擾的水生態(tài)系統(tǒng)4個(gè)功能網(wǎng)絡(luò)為研究對(duì)象，在建立網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)基礎(chǔ)上評(píng)估了水生系統(tǒng)內(nèi)不同部分之間的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。

通過(guò)上述分析來(lái)看，對(duì)受干擾的自然生態(tài)系統(tǒng)，基于生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程和生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析，能全面評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)不同風(fēng)險(xiǎn)源與受體之間的直接或間接的作用關(guān)系，能較好實(shí)現(xiàn)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的模擬評(píng)價(jià)。

2.2.2基于生態(tài)系統(tǒng)整體性的評(píng)價(jià)方法

生態(tài)系統(tǒng)整體性包括結(jié)構(gòu)整體性和功能整體性：結(jié)構(gòu)整體性是指生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部生物與非生物組成豐富度、格局、及其內(nèi)部之間相互關(guān)聯(lián)作用；功能整體性是指整體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上各生物物理化學(xué)的復(fù)雜過(guò)程及所對(duì)應(yīng)的功能[42]。Villamagna等人[43]建立了服務(wù)潛力、生態(tài)壓力、服務(wù)需求之間相互作用的測(cè)度關(guān)系，估算了不同情景下生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)可持續(xù)使用所存在的風(fēng)險(xiǎn)程度。Zell和Hubbart[44]的研究將生態(tài)系統(tǒng)彈力引入到生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估中，選取了物質(zhì)循環(huán)、生物多樣性、生物化學(xué)調(diào)節(jié)等過(guò)程作用速率能夠代表系統(tǒng)結(jié)構(gòu)性和功能的效應(yīng)指標(biāo)，研究結(jié)果表明，系統(tǒng)受到外界的脅迫時(shí)，生態(tài)系統(tǒng)彈力能反映出關(guān)鍵的調(diào)節(jié)服務(wù)變化對(duì)人類(lèi)福祉的影響。

生態(tài)系統(tǒng)整體性可認(rèn)為生態(tài)系統(tǒng)自我管理能力和提供生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的能力[45]。作為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)- 過(guò)程- 功能的有機(jī)整體，現(xiàn)有研究引入生態(tài)潛力、生態(tài)系統(tǒng)彈力等概念來(lái)評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)在外界壓力影響下所表現(xiàn)出的性質(zhì)，可以從整體上評(píng)價(jià)特定外界壓力干擾對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響與風(fēng)險(xiǎn)程度。

2.3基于社會(huì)生態(tài)系統(tǒng)分析的評(píng)價(jià)方法

社會(huì)生態(tài)系統(tǒng)上，為深入發(fā)揮生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理交流中作用，一方面嘗試如運(yùn)用DPSIR理論將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)納入到生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理框架中；另一方面，基于景觀(guān)生態(tài)學(xué)格局過(guò)程等理論，對(duì)景觀(guān)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行研究。

2.3.1基于DPSIR理論框架的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與管理

DPSIR用來(lái)描述環(huán)境問(wèn)題以及與其相關(guān)社會(huì)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的關(guān)系，其特點(diǎn)是構(gòu)建環(huán)境、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)各子系統(tǒng)之間的相互作用關(guān)系，評(píng)估各子系統(tǒng)之間的因果關(guān)系[46]。將DPSIR理論框架模型運(yùn)用到生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理中，分析社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)驅(qū)動(dòng)下生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程狀態(tài)改變對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響，可提高模型的操作可行性。

一方面，可針對(duì)DPSIR各不同子系統(tǒng)中之間的簡(jiǎn)單線(xiàn)性關(guān)系，運(yùn)用方法提升理論框架的非線(xiàn)性，從而達(dá)到模擬仿真現(xiàn)實(shí)情況的目的。Lozoya等人[47]利用DPSIR理論框架分析了海濱災(zāi)害與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的關(guān)系，通過(guò)構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)文件夾，明確和加強(qiáng)各子系統(tǒng)的作用途徑和影響，對(duì)海濱生態(tài)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與優(yōu)化管理的發(fā)展起到了一定的推動(dòng)作用。Maxim等人[48]將集對(duì)界面分析應(yīng)用到DPSIR理論框架各子系統(tǒng)之間的供需關(guān)系，分析了外界驅(qū)動(dòng)下生態(tài)系統(tǒng)多樣性變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響，基于該方法對(duì)歐洲兩個(gè)生物多樣性風(fēng)險(xiǎn)管理案例進(jìn)行了理論的指導(dǎo)。Cook等人[49]將德?tīng)柗品ê陀绊懢仃囘\(yùn)用到DPSIR理論框架中，分析了海洋生態(tài)系統(tǒng)下人類(lèi)活動(dòng)12項(xiàng)壓力下11項(xiàng)生態(tài)環(huán)境狀態(tài)指標(biāo)的改變，及其相關(guān)11項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的改變，該方法在風(fēng)險(xiǎn)管理中納入了專(zhuān)家建議，能夠?qū)︼L(fēng)險(xiǎn)管理交流起到一定的推動(dòng)作用。

另一方面，可將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)納入傳統(tǒng)DPSIR理論框架“驅(qū)動(dòng)力-壓力-狀態(tài)-影響-驅(qū)動(dòng)反饋”中，成為該框架內(nèi)的一部分。Cooper[50]嘗試將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)納入到DPSIR理論框架中狀態(tài)部分，即生態(tài)環(huán)境改變影響到生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的改變，并在社會(huì)福祉上進(jìn)行成本效益分析，在一定程度實(shí)現(xiàn)了風(fēng)險(xiǎn)管理。Atkins等人[51]根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與社會(huì)福利的關(guān)系，將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)納入社會(huì)生態(tài)系統(tǒng)影響部分中，嘗試應(yīng)用到英國(guó)海口水資源管理和海洋生物多樣性風(fēng)險(xiǎn)管理。

2.3.2基于景觀(guān)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與管理

針對(duì)大尺度的社會(huì)生態(tài)系統(tǒng)，傳統(tǒng)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)需大量長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，現(xiàn)有的評(píng)價(jià)方法如相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)能較好解決大尺度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中定量和半定量化問(wèn)題, 但對(duì)多風(fēng)險(xiǎn)源在空間范圍風(fēng)險(xiǎn)表征形式統(tǒng)一及風(fēng)險(xiǎn)源與受體空間作用提出了較大的挑戰(zhàn)[52- 53]。景觀(guān)空間形態(tài)和組成在較大程度上決定生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供給，高強(qiáng)度社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對(duì)景觀(guān)格局和過(guò)程改變能影響到生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類(lèi)型產(chǎn)出的變化。近年來(lái)，隨著地理信息技術(shù)和景觀(guān)格局過(guò)程理論的發(fā)展，景觀(guān)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)價(jià)有了長(zhǎng)足發(fā)展，一些研究嘗試將景觀(guān)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)應(yīng)用到社會(huì)生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理中。

一方面可通過(guò)建立景觀(guān)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與壓力源的空間作用關(guān)系，用于社會(huì)中人類(lèi)福祉的最優(yōu)化分析，提高風(fēng)險(xiǎn)管理的針對(duì)性。Allan等人[54]通過(guò)高分辨率遙感數(shù)據(jù)繪制美國(guó)五大湖生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的變化，辨別出周邊壓力的累積風(fēng)險(xiǎn)作用，利用空間關(guān)聯(lián)性方法評(píng)價(jià)湖區(qū)生態(tài)恢復(fù)效果。Su等人[55]依據(jù)城市化過(guò)程中對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響，用集變量非線(xiàn)性回歸方法定量分析了城市化標(biāo)準(zhǔn)因子、景觀(guān)格局變化指數(shù)和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)三者之間的關(guān)系，將該研究方法應(yīng)用到杭嘉湖地區(qū)景觀(guān)格局變化和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值改變的關(guān)系。針對(duì)社會(huì)生態(tài)系統(tǒng)相關(guān)規(guī)劃，Müller[56]定義了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)潛力，依據(jù)景觀(guān)結(jié)構(gòu)作用的特點(diǎn)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的強(qiáng)度提出了壓力與景觀(guān)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給能力，運(yùn)用約束模型，決策系統(tǒng)分析等理論方法構(gòu)建景觀(guān)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與相關(guān)壓力的模型，分析其在不同社會(huì)情景發(fā)展下景觀(guān)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)狀態(tài)變化的響應(yīng)。

另一方面通過(guò)分析不同壓力源對(duì)景觀(guān)格局與過(guò)程的影響，即導(dǎo)致不同服務(wù)之間相互變化，借助成本效益理念分析同一驅(qū)動(dòng)因素或壓力源下各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的響應(yīng)，為其后的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理提供理論指導(dǎo)和技術(shù)支撐[57- 58]。Van der Biest等人[59]建立了景觀(guān)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)束(landscape ecological service bundle)的理論框架，框架充分考慮了社會(huì)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)在整體性和不確定性，并運(yùn)用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型分析土地利用政策驅(qū)動(dòng)下不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)博弈關(guān)系，從降低政策制定對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)風(fēng)險(xiǎn)的角度，結(jié)合不同類(lèi)型用地特點(diǎn)制定了土地利用的優(yōu)化情景。 Raudsepp-Hearne 等人[60]研究了加拿大魁北克137個(gè)自治區(qū)12種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的空間格局和辨識(shí)出六項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)束，研究區(qū)域內(nèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對(duì)各項(xiàng)服務(wù)之間變化的關(guān)聯(lián)作用，提出了降低旅游對(duì)環(huán)境影響等相關(guān)的生態(tài)保護(hù)管理措施。Wu等人[61]依據(jù)特大城市對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境的影響，以北京和周邊區(qū)域?yàn)檠芯繉?duì)象，計(jì)算和繪制物質(zhì)生產(chǎn)、碳固定和人口支撐等五種景觀(guān)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，利用疊加和相關(guān)性分析不同服務(wù)之間的作用和識(shí)別服務(wù)熱點(diǎn)，可根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)關(guān)鍵地區(qū)進(jìn)行生態(tài)保護(hù)措施管理。

服務(wù)間博弈權(quán)衡是景觀(guān)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究的重點(diǎn)，也是社會(huì)生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)過(guò)程中所應(yīng)關(guān)注的方面，將景觀(guān)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)應(yīng)用到社會(huì)生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理中,對(duì)作為評(píng)價(jià)終點(diǎn)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)做出全面的評(píng)估，能提高評(píng)價(jià)的真實(shí)性和可靠性，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中做到統(tǒng)籌兼顧。

2.4不同評(píng)價(jià)方法的應(yīng)用特點(diǎn)與不足

圖3解析了3個(gè)不同層次基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的邏輯作用關(guān)系。生態(tài)系統(tǒng)作為有機(jī)整體，外界脅迫下導(dǎo)致系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與過(guò)程中物質(zhì)能量的動(dòng)態(tài)變化，從而影響系統(tǒng)功能整體性及其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的產(chǎn)生；在上述基礎(chǔ)上解析社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)驅(qū)動(dòng)下對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和社會(huì)中人類(lèi)福祉的影響，可將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)納入到DPSIR理論框架子系統(tǒng)中進(jìn)行分析；為深入分析生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)變化與風(fēng)險(xiǎn)源空間作用關(guān)系，可引入空間線(xiàn)性回歸分析對(duì)景觀(guān)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與風(fēng)險(xiǎn)源對(duì)此進(jìn)行剖析。

圖3　基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的邏輯作用關(guān)系Fig.3　Logical effect relationships about ecological risk assessment based on ecological service

圖4總結(jié)了三個(gè)不同層次上基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法的應(yīng)用內(nèi)容與特點(diǎn): (1)基于某種特定服務(wù)的實(shí)體屬性評(píng)價(jià)方法的適應(yīng)范圍是評(píng)價(jià)外界壓力對(duì)某類(lèi)特定功能或者系統(tǒng)中某些服務(wù)功能的影響，通過(guò)建立相應(yīng)功能服務(wù)與對(duì)應(yīng)壓力的指標(biāo)體系，利用影響矩陣等方法分析兩者的作用關(guān)系，該評(píng)價(jià)方法直觀(guān)明確，評(píng)價(jià)指標(biāo)與方法一定程度上考慮到生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程作用，但從復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)作用角度考慮，需提高該方法的復(fù)雜性和非線(xiàn)性。(2)基于復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)作用方法，考慮生態(tài)系統(tǒng)整體性和動(dòng)態(tài)性，引入相關(guān)概念或模型評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)在外界壓力作用下結(jié)構(gòu)與過(guò)程變化下功能變化，能較好實(shí)現(xiàn)對(duì)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的模擬評(píng)價(jià)；但為更好結(jié)合結(jié)構(gòu)功能與生態(tài)過(guò)程，需明確與生態(tài)結(jié)構(gòu)與過(guò)程相關(guān)特性表征參數(shù)。(3) 針對(duì)社會(huì)生態(tài)系統(tǒng)下外界驅(qū)動(dòng)對(duì)社會(huì)福祉的影響，DPSIR理論框架能把握生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程與社會(huì)經(jīng)濟(jì)之間的因果關(guān)系；但該框架內(nèi)各子系統(tǒng)間的非線(xiàn)性還有待深入提高，怎樣將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)納入該框架中及其作用如何還有待于研究。景觀(guān)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能對(duì)景觀(guān)上生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)實(shí)現(xiàn)較好的評(píng)價(jià)與管理，現(xiàn)有方法僅靠線(xiàn)性回歸等統(tǒng)計(jì)分析方法從定量的關(guān)系進(jìn)行直觀(guān)評(píng)價(jià)，應(yīng)深入結(jié)合景觀(guān)格局過(guò)程對(duì)其進(jìn)行分析。

圖4　基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法的應(yīng)用內(nèi)容與特點(diǎn)(DPSIR: Drive-Pressure-State-Impact-Response)Fig.4　Appling content and features of ecological risk assessing methods based on ecological service

3生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與風(fēng)險(xiǎn)表征

作為生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)表征的評(píng)價(jià)量綱, 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)在表征形式與評(píng)價(jià)量綱方面具有其自身的特點(diǎn)。

3.1評(píng)價(jià)表征形式

一般來(lái)說(shuō)，基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中，評(píng)估結(jié)果常用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的損失來(lái)表征。Munns等人[62]嘗試將生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)流程運(yùn)用于傳統(tǒng)的自然資源損害評(píng)估，評(píng)價(jià)中以生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的損失表征生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。目前常用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)損失的評(píng)價(jià)方法是等價(jià)分析法，是一種在服務(wù)-服務(wù)基礎(chǔ)上確定生境損失和收益的方法，采用假定的生態(tài)標(biāo)尺作為量度人類(lèi)福祉變化的表征參數(shù)，衡量社會(huì)福利的環(huán)境收益和損失[63]。其關(guān)鍵的假設(shè)是：從服務(wù)類(lèi)型、質(zhì)量和價(jià)值的角度，由損害導(dǎo)致的服務(wù)損失應(yīng)與補(bǔ)償修復(fù)計(jì)劃提供的服務(wù)收益相等[64]。除了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)損失的表征形式，還存在不利服務(wù)的表征形式。生態(tài)不利服務(wù)是由于生態(tài)系統(tǒng)在外界多重壓力的脅迫累積作用下，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與過(guò)程發(fā)生了質(zhì)的改變下產(chǎn)出與人類(lèi)福祉相違背的服務(wù)[65- 66]。Escobedo 等人[67]利用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和生態(tài)不利服務(wù)綜述了分析城市森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與外界污染作用關(guān)系。Lytimaki 和 Sipila[68]指出在生態(tài)系統(tǒng)管理中，應(yīng)關(guān)注外界驅(qū)動(dòng)因素下生態(tài)系統(tǒng)不利服務(wù)產(chǎn)生對(duì)人類(lèi)福祉的影響，建議運(yùn)用生態(tài)和社會(huì)學(xué)相關(guān)方法理論來(lái)解析某種不利服務(wù)相關(guān)的生態(tài)結(jié)構(gòu)質(zhì)變和相關(guān)的生態(tài)過(guò)程，及其對(duì)不利效應(yīng)進(jìn)行評(píng)估。

3.2評(píng)價(jià)量綱

評(píng)價(jià)量綱除了貨幣評(píng)價(jià)外，還存在“系統(tǒng)熱力學(xué)指標(biāo)”形式。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)經(jīng)自然作用過(guò)程而形成，由太陽(yáng)能在不同時(shí)空尺度下驅(qū)動(dòng)形成，因此系統(tǒng)熱力學(xué)指標(biāo)可作為評(píng)價(jià)量綱。作為能反映出能量和物質(zhì)在不同情景等級(jí)條件下轉(zhuǎn)化率大小的熱力學(xué)指標(biāo)如能值、火用等指標(biāo)均可作為評(píng)價(jià)量綱。Huang等人利用能值方法歸一化城區(qū)與郊區(qū)地區(qū)所能提供的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，通過(guò)兩者之間的物質(zhì)流和能流的交換使用，利用影響矩陣評(píng)價(jià)了兩者之間相互作用的關(guān)系狀態(tài)[69]。在不同土地利用轉(zhuǎn)化對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)累積效應(yīng)的研究中，Li等人利用生態(tài)系統(tǒng)火用等指標(biāo)評(píng)價(jià)了土地利用對(duì)底棲生物的有關(guān)功能的影響[70]。Xu等人改進(jìn)并提出一系列生態(tài)火用指標(biāo)，通過(guò)測(cè)度不同系統(tǒng)的生物總量，評(píng)價(jià)白洋淀不同水域生態(tài)系統(tǒng)功能的健康程度[71]。系統(tǒng)熱力學(xué)指標(biāo)作為評(píng)價(jià)量綱的優(yōu)點(diǎn)如下：一是緊密聯(lián)系生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與過(guò)程，既能反映出系統(tǒng)內(nèi)部及其與外部之間物質(zhì)能量的轉(zhuǎn)化傳遞，也能體現(xiàn)出生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)即生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成與功能狀態(tài)；二是將生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)能量流歸一化后可與現(xiàn)實(shí)中貨幣量綱進(jìn)行轉(zhuǎn)化換算，現(xiàn)有一些學(xué)者根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和系統(tǒng)熱力學(xué)指標(biāo)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中評(píng)價(jià)的作用，嘗試進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與系統(tǒng)熱力學(xué)指標(biāo)之間關(guān)系的研究，今后基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究可借鑒這方面的研究成果[72- 73]。

4結(jié)論與展望

本文對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中理論發(fā)展和應(yīng)用實(shí)踐進(jìn)行了系統(tǒng)梳理。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)作為“理想的評(píng)價(jià)終點(diǎn)”, 既能明確保護(hù)實(shí)體和對(duì)象，又能緊扣生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜作用過(guò)程,還能加強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、交流與管理, 在應(yīng)用實(shí)踐中可根據(jù)需求和評(píng)價(jià)對(duì)象的特點(diǎn)從3個(gè)層面進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，也可利用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)作為評(píng)價(jià)量綱提升生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí)效性。

目前國(guó)內(nèi)外基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究并不多見(jiàn)，一些方法使用大都借用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)作為評(píng)價(jià)終點(diǎn)的理念，大都數(shù)還都停留在探討階段。加強(qiáng)基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究，可對(duì)傳統(tǒng)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估框架進(jìn)行完善和發(fā)展，結(jié)合現(xiàn)有研究特點(diǎn)和今后的研究需求提出以下展望：

(1)理論方面，為更好將評(píng)價(jià)終點(diǎn)落實(shí)保護(hù)對(duì)象實(shí)體及屬性，需要參考現(xiàn)有的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)價(jià)指標(biāo)，構(gòu)建完善的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)提供者的指標(biāo)體系，在生態(tài)復(fù)雜過(guò)程實(shí)踐操作中，需提升生態(tài)過(guò)程的主要參數(shù)選取及獲取的能力，可借鑒現(xiàn)有生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、過(guò)程和功能有關(guān)模型將生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程整合到生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法中，對(duì)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)提供有力的支撐。此外，應(yīng)綜合生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中不同流程中所起的作用，發(fā)展相關(guān)的評(píng)價(jià)理論和方法，建立基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估框架，提高已有生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估框架的可操作性。

(2)評(píng)價(jià)方法上，現(xiàn)有基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)大都數(shù)是回顧性評(píng)價(jià)，在今后發(fā)展中，需建立動(dòng)態(tài)模型進(jìn)行模型預(yù)測(cè)。在理論要素發(fā)展的基礎(chǔ)上，綜合各種生態(tài)過(guò)程參數(shù)和理論模型，結(jié)合生態(tài)系統(tǒng)特點(diǎn)和評(píng)價(jià)需求，構(gòu)建動(dòng)態(tài)的生態(tài)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，模擬不同驅(qū)動(dòng)情景對(duì)生態(tài)系統(tǒng)所提供服務(wù)的影響，根據(jù)評(píng)估結(jié)果進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的等級(jí)劃分。現(xiàn)有評(píng)價(jià)案例大都關(guān)注風(fēng)險(xiǎn)效應(yīng)，需加強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率的研究，增加生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的不確定分析，提高模型評(píng)價(jià)的實(shí)用性和可操作性。

(3)風(fēng)險(xiǎn)管理方面，為發(fā)揮生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)在社會(huì)生態(tài)系統(tǒng)管理的作用，可借助生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)管理、景觀(guān)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)等理論方法，重點(diǎn)突出生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)作為聯(lián)系生態(tài)環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的紐帶作用，使風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型更好服務(wù)社會(huì)生態(tài)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，提高評(píng)價(jià)過(guò)程與社會(huì)生態(tài)管理過(guò)程的對(duì)接性。此外，應(yīng)推動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估后續(xù)階段作用的研究，將不同利益者的關(guān)注點(diǎn)納入到評(píng)估過(guò)程中，借鑒現(xiàn)有生態(tài)補(bǔ)償?shù)睦碚摲椒ê筒煌嬲卟┺姆治?，將評(píng)估結(jié)果應(yīng)用到生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的控制和已有風(fēng)險(xiǎn)的修復(fù)，對(duì)相關(guān)利益者進(jìn)行補(bǔ)償?shù)确矫妗?/p>

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Advancesin ecosystem service-based ecological risk assessment

KANG Peng，CHEN Weiping*, WANG Mei′e

StateKeyLaboratoryforUrbanandRegionalEcology,ResearchCenterforEco-EnvironmentalSciences,ChineseAcademyofSciences,Beijing100085,China

Abstract：Ecological risk assessment (ERA) plays an important role in ecosystem management and conservation. Due to the complex relationship among multirisk sources, multiple receptors, and multiple endpoints, the conventional ERA method has shortcomings when determining the definite protected objects, closely related to the functions of an ecosystem, and when implementing an assessment into practice. Introduction of ecological services into ERA can effectively fix these deficiencies and thus improve the assessment method; this approach has become one of the hot areas in this field of cutting-edge scientific research. In the present study, we systematically analyzed the role of an ecological service in the processes of ERA. We showed that integration of the ecological-service theory into ERA enables this method to explicitly ascertain the protected objects and attributes at the question formation stage, focus on the structures and processes of an ecosystem at the risk assessment stage, provide clear results of the evaluation at the risk characterization stage, and to strengthen the risk communication and evaluation in subsequent phases. Therefore, an ecological service is an ideal assessment endpoint in ERA. In practice, ERA that is based on ecological services can be carried out on three scales. For a particular functional ecosystem or ecosystem′s protected function, the evaluation method can be established according to the entity and attributes of a particular service, and then the researcher can utilize the impact matrix method to analyze the relation between the ecological service and the corresponding pressure. Second, considering the characteristics of an ecosystem such as integrity or dynamics, the evaluation method can be established on the basis of the complex role of the ecosystem. Ecological models such as the ecological network can be used to analyze the effects on an ecological service in relation to changes in ecological structures and functions. Third, for a specified socioecosystem, the DPSIR (drive-pressure-state-impact-response) framework can be modified to analyze the influences of pressures on human well-being based on the following process: driving factors-pressure-status change (environmental ecological elements)-impact (ecological service)-response (risk assessment). From the standpoint of landscape pattern-process, analysis of the spatial relation between the change in a landscape service and a risk source is useful for implementing the assessment into practice and taking effective measures. Besides, analysis of the trade-off between diverse ecological services was also helpful for risk management. In this study, we also analyzed the characterization form and applied cases of an ecological service to ERA; these situations include the loss of an ecological service and disservice. The features and advantages of the thermodynamic index serving as an evaluation dimension are also discussed here. Finally, we provide some suggestions on future studies on ecological service-based ERA in terms of the theory, assessment method, and risk management. As for the theory, an integrated index as well as representative parameters for ecological processes are needed. Regarding the method, it is useful to build a state-of-the-art ecological-risk assessment model for simulation of the effects of an ecosystem service according to various driving scenarios based on theory research, considering the characteristics of the ecosystem. In terms of risk management, in relation to theoretical methods of ecological service management and landscape ecology services, it is imperative to enhance the ecological risk community and management by strengthening the link between the evaluation process and the socioecological management process, with integration of theories and methods of ecological-service management and landscape ecology services.

Key Words:ecological risk; ecological service; assessment endpoint; ecosystem structure and process; risk management

基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41272531); 城市與區(qū)域生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自主項(xiàng)(SKLURE2008-1-4)

收稿日期:2014- 07- 11; 網(wǎng)絡(luò)出版日期:2015- 07- 22

DOI:10.5846/stxb201407111420

*通訊作者Corresponding author.E-mail: wpchen@rcees.ac.cn

康鵬，陳衛(wèi)平，王美娥.基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究進(jìn)展.生態(tài)學(xué)報(bào),2016,36(5):1192- 1203.

Kang P，Chen W P, Wang M E.Advancesin ecosystem service-based ecological risk assessment.Acta Ecologica Sinica,2016,36(5):1192- 1203.