孫寶娣, 崔麗娟,*, 李 偉, 康曉明, 張曼胤

1 中國林業(yè)科學(xué)研究院濕地研究所, 北京 100091 2 濕地生態(tài)功能與恢復(fù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100091

濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是指基于受益人考慮,濕地為人類以及各種生物提供賴以生存的環(huán)境條件和自然效益[1- 4],簡單地說,就是人類本身以及產(chǎn)生的活動(dòng)能夠從濕地生態(tài)系統(tǒng)中獲得的利益[5]。不同的濕地生態(tài)系統(tǒng),其提供的服務(wù)功能類型具有一定差異,如促淤造陸和消浪護(hù)岸兩項(xiàng)服務(wù)功能是濱海濕地特有的[4]。然而,濕地生態(tài)系統(tǒng)的最終受益者和濕地的源、匯經(jīng)常處于不同的空間尺度[6- 9],即濕地所提供的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能和人類所接受的服務(wù)兩者之間存在“空間差異”[10-11]。例如,在對(duì)濕地的淡水資源供給和水質(zhì)凈化價(jià)值進(jìn)行科學(xué)量化評(píng)估時(shí),需要一定的時(shí)空范圍：對(duì)于淡水資源供給,則需要一定的空間范圍,而水質(zhì)凈化服務(wù),則需要一定的污染物降解的時(shí)間范圍。所以,在計(jì)算這兩方面價(jià)值時(shí),需要合理識(shí)別其滯后效應(yīng)的價(jià)值并進(jìn)行核算,關(guān)于濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的滯后效應(yīng)價(jià)值當(dāng)前多以替代工程法來計(jì)算[12-13]。而運(yùn)用替代工程法對(duì)存在“空間差異”的濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)進(jìn)行等效計(jì)算,針對(duì)性相對(duì)較低,可能會(huì)造成部分價(jià)值的缺失,使得其真實(shí)價(jià)值難以量化。

濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)取決于一定空間尺度的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和生態(tài)過程[2,14],而人類從濕地生態(tài)系統(tǒng)獲得利益的大小與生態(tài)系統(tǒng)時(shí)空尺度有著密切聯(lián)系。McCarthy[15]在1997年指出,在涉及到有尺度效應(yīng)的地學(xué)或生態(tài)學(xué)研究中,在某一個(gè)尺度上得出的研究結(jié)果和結(jié)論,不能期望其能夠同樣適用于其他尺度,尺度的變化都會(huì)產(chǎn)生新的問題,所以假設(shè)在某一個(gè)尺度上研究的關(guān)聯(lián)程度不太可能在其他尺度的研究中依然存在。近年來,對(duì)濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的尺度研究也引起關(guān)注[16]。本研究在分析濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)在不同空間尺度上的表現(xiàn)特征和空間規(guī)律的基礎(chǔ)上,對(duì)濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估尺度研究中的主要問題即如何解決尺度間轉(zhuǎn)換進(jìn)行概述,將從尺度轉(zhuǎn)換的(重點(diǎn)針對(duì)空間升尺度轉(zhuǎn)換)研究現(xiàn)狀,包括尺度轉(zhuǎn)換概念、方法和存在問題等方面進(jìn)行深入探討。

1 空間尺度轉(zhuǎn)換的概念及特征

尺度是濕地生態(tài)學(xué)中的一個(gè)重要概念,一般是指觀察或研究對(duì)象(濕地生態(tài)過程或格局)在一定時(shí)間范圍或一定空間范圍的量度,亦稱為時(shí)間尺度或空間尺度[17- 19]。濕地生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)依賴不同空間尺度上的生態(tài)與地理系統(tǒng)過程,即不同濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的研究過程和結(jié)論都依賴于特定尺度,這種現(xiàn)象稱為空間尺度依賴性[19-20]。從20世紀(jì)50年代以來,生態(tài)學(xué)中尺度依賴性問題一直得到學(xué)者們的關(guān)注,尺度的選擇和尺度的轉(zhuǎn)換也一直被認(rèn)為是研究中重要的理論問題和關(guān)鍵技術(shù)[20- 22]。學(xué)者們對(duì)生態(tài)學(xué)中尺度的研究內(nèi)容和重點(diǎn)內(nèi)容都作過總結(jié),尤其是不同尺度間的轉(zhuǎn)換和聯(lián)系一直被認(rèn)為是尺度研究的重點(diǎn)。1965年,Haggett等[23]就指出與尺度研究相關(guān)的尺度覆蓋、不同尺度之間的聯(lián)系以及怎樣進(jìn)行尺度的標(biāo)準(zhǔn)化的3個(gè)基本問題。20世紀(jì)80年代末,Meentemeyer等[24]認(rèn)為尺度研究應(yīng)重點(diǎn)解決的3個(gè)基本問題為：(1)尺度在不同空間模式和過程檢測中的作用,以及尺度對(duì)環(huán)境研究中建模的影響;(2)對(duì)尺度閾值和尺度域的識(shí)別;(3)尺度轉(zhuǎn)換技術(shù)和方法對(duì)不同尺度選擇的分析和怎樣實(shí)現(xiàn)多尺度建模方法。國內(nèi)學(xué)者張娜[25]提出生態(tài)學(xué)中的尺度問題主要涉及的也是3個(gè)方面：(1)明確生態(tài)尺度的概念;(2)對(duì)不同空間尺度進(jìn)行分析;(3)不同尺度的研究進(jìn)行轉(zhuǎn)換的技術(shù)和方法。

空間尺度轉(zhuǎn)換是指將數(shù)據(jù)或信息從一個(gè)空間尺度轉(zhuǎn)換到另一個(gè)空間尺度的過程,是指跨越不同尺度的辨識(shí)、推斷或推繹[23- 25]。尺度轉(zhuǎn)換是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同化、形成統(tǒng)一協(xié)調(diào)的數(shù)據(jù)模型和知識(shí)的關(guān)鍵。大量研究證實(shí),濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估中濕地格局與過程及其空間特征均是與尺度相依相存的[16,26-27]。濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估中的空間尺度轉(zhuǎn)換是指通過一個(gè)已經(jīng)有的、與被估算濕地生態(tài)系統(tǒng)相似的更大空間范圍的或更小空間范圍的另一濕地生態(tài)系統(tǒng)的價(jià)值來估算該濕地生態(tài)系統(tǒng)的價(jià)值量的過程。從轉(zhuǎn)換前后的濕地空間范圍大小來區(qū)分,可以分為尺度上推(升尺度)和尺度下推(降尺度)兩類。濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估的尺度上推的定義是指運(yùn)用已有的濕地生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估結(jié)果求算更大空間尺度上濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估結(jié)果的過程,這也意味著對(duì)濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值客觀的認(rèn)識(shí)趨向宏觀、整體[3];反之,則為尺度下推。

2 空間尺度轉(zhuǎn)換的方法

濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估的空間尺度轉(zhuǎn)換研究中,主要是指尺度上推[25]。傳統(tǒng)的生態(tài)學(xué)尺度的研究中,尺度上推可總結(jié)為兩類：一類是基于相似性原理的上推,另一類是基于動(dòng)態(tài)模型的上推。基于相似性原理的上推包括相似性分析、量綱分析、空間異速生長學(xué)方法和傳統(tǒng)異速生長學(xué);基于動(dòng)態(tài)模型的上推則包括直接外推法、簡單聚合法、有效參數(shù)外推法、空間相互作用模型方法等。具體涉及的函數(shù)包括回歸分析法、小波變換法、半變異函數(shù)法、空間自相關(guān)分析法和相關(guān)圖示法等[28]。

結(jié)合已有濕地生態(tài)系統(tǒng)價(jià)值評(píng)估尺度轉(zhuǎn)換的研究方法[29- 32]可以歸結(jié)為兩種：一是成果參照法,又稱“效益轉(zhuǎn)移法”;二是空間模型分析方法。成果參照法主要沿用傳統(tǒng)生態(tài)學(xué)尺度上推中的相似性分析方法、直接外推等方法和原理進(jìn)行更大尺度濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的價(jià)值評(píng)估;而空間分析模型方法則主要沿用傳統(tǒng)生態(tài)學(xué)尺度上推中的有關(guān)聚合聚類、空間相互作用模型等方法進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

2.1 成果參照法

成果參照法是指利用現(xiàn)有的濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估研究結(jié)果,對(duì)更大空間范圍的濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行評(píng)估的過程[3,31]。該方法主要是基于在特定區(qū)域的較為成熟的典型濕地案例,根據(jù)其價(jià)值評(píng)估的結(jié)果,通過適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行調(diào)整,轉(zhuǎn)換到其他地理空間的濕地研究區(qū)域,進(jìn)而得到尺度轉(zhuǎn)換后的更大地理空間的濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量[31,33]。不少學(xué)者對(duì)相關(guān)研究的成果參照法的評(píng)估結(jié)果進(jìn)行的有效性檢驗(yàn)顯示,誤差在可接受的范圍內(nèi)[34- 37]。主要包括數(shù)值直接外推法和調(diào)整函數(shù)參照法兩種方法。

2.1.1 數(shù)值直接外推法

數(shù)值直接外推法,是指在濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估尺度上推過程中,保持模型粒度不變而增加模型的幅度。這也是目前研究中最直觀也是技術(shù)上最直接的方法。不論是局域尺度或是區(qū)域性尺度,或是以典型濕地案例,或是以城市、省域地理范圍為研究對(duì)象,大多采用MA的分類體系,即供給、調(diào)節(jié)、支持和文化4個(gè)方面[4];或根據(jù)受益者分成中間服務(wù)和最終服務(wù)[12]。學(xué)者們綜合考慮生態(tài)系統(tǒng)去重復(fù)性問題,選擇研究區(qū)內(nèi)濕地發(fā)揮的主導(dǎo)服務(wù)功能進(jìn)行評(píng)估。方法主要是參照國外學(xué)者Costanza[10,38]發(fā)表的關(guān)于全球生態(tài)資產(chǎn)評(píng)估的理論體系。其是將1997年的100項(xiàng)研究成果和2008年300多項(xiàng)研究成果進(jìn)行綜合,假設(shè)每單位類型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值不變,從而與相應(yīng)的面積相乘再相加得到總價(jià)值,兩次研究中分別涉及到17項(xiàng)和22項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型和包括市場價(jià)格法、享樂價(jià)格法、意愿調(diào)查法、重置成本法、旅行費(fèi)用法等的評(píng)估方法。

這樣的方法忽略了系統(tǒng)要素之間和各種服務(wù)之間的復(fù)雜的相互依存性,得出的只是一個(gè)粗略的近似值,并且存在一定的誤差。其中,有些直接套用單位面積產(chǎn)生的誤差相對(duì)較小,比如供給服務(wù)中采用市場價(jià)值法進(jìn)行核算濕地的食物生產(chǎn),原材料生產(chǎn)等。而有一些譬如涵養(yǎng)水源采用影子工程法時(shí),選擇水庫成本時(shí),有一些研究中還是沿用1997年Costanza等[38]的0.67元/m3的單位成本,顯然是有一定誤差的,應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)有的GDP,居民消費(fèi)指數(shù)CPI等指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整和標(biāo)準(zhǔn)化。上述的這些生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能所發(fā)揮的空間尺度包括從局域尺度到全球尺度,在進(jìn)行價(jià)值尺度轉(zhuǎn)換的時(shí)候,沒有辦法解釋濕地地理空間上的變異,忽略了研究變量隨尺度變化而發(fā)生的非線性變化,在直接外推中存在著一些不確定性和誤差。有關(guān)Costanza等人[10,38]的方法及其在中國濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估中應(yīng)用可能還存在下列問題：其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值體系是基于全球尺度得到的結(jié)果,而且大多案例選擇來自于歐洲、美國等發(fā)達(dá)國家,所以其評(píng)估結(jié)果也主要反映的是這些國家的經(jīng)濟(jì)水平。中國作為發(fā)展中國家,以直接應(yīng)用該方法可能會(huì)導(dǎo)致濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值被估計(jì)得偏高。Costanza等人的方法有著一定的合理性和可借鑒的價(jià)值,但是隨著全球經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步,仍然有值得完善之處。

2.1.2 調(diào)整函數(shù)參照法

濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估尺度轉(zhuǎn)換中的調(diào)整函數(shù)參照法主要是指Meta整合分析法,也有人用總觀評(píng)述、數(shù)量評(píng)論、數(shù)量綜合等這些名稱來代表這一方法。Meta分析通過調(diào)整函數(shù)來換算濕地單位面積的價(jià)值,可以根據(jù)不同類型濕地進(jìn)行換算,也可以根據(jù)不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)進(jìn)行換算,再根據(jù)不同類型濕地面積和不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)所發(fā)揮功能的面積來實(shí)現(xiàn)大尺度濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值估算結(jié)果。該方法最早由美國教育學(xué)家Glass提出,是指綜合分析其他研究結(jié)果的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析方法[39]。Fleiss等[40]、彭少麟和唐小焱[41]等學(xué)者對(duì)Meta分析的方法進(jìn)行再分析與補(bǔ)充,并將該方法引入到生態(tài)學(xué)領(lǐng)域中。此后,張翼然[31]、Gracz[42]、Chaikumbung[43]和Pavlineri[44]等學(xué)者們將Meta分析法具體應(yīng)用到濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估領(lǐng)域中,對(duì)更大地理范圍內(nèi)的濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行核算,包括全國、跨越國家(發(fā)展中國家)的地理尺度范圍。

該方法具體步驟主要分為以下3步：第一步,建立數(shù)據(jù)庫。篩選初始研究(包括已發(fā)表和未發(fā)表的相關(guān)主題的研究),將這些研究的關(guān)于濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型、各項(xiàng)服務(wù)的價(jià)值以及研究案例點(diǎn)所處地的空間地理信息、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境變量特點(diǎn)等數(shù)據(jù)形成Meta研究的數(shù)據(jù)庫。第二步,運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行分析,建立Meta回歸模型函數(shù)見公式(1),得出影響濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的濕地特點(diǎn)、環(huán)境特點(diǎn)和評(píng)估技術(shù)等變量的系數(shù)及常數(shù)項(xiàng)。第三步,調(diào)整Meta模型,主要是通過研究區(qū)域的典型濕地案例點(diǎn)的數(shù)據(jù)來對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證,使得其適用于濕地生態(tài)系統(tǒng)價(jià)值評(píng)估,來計(jì)算研究區(qū)域濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值。

lnVij=β0+βwXWij+βmXmij+βcXcij+Uij

(1)

式中,i和j代表第j個(gè)研究中的第i個(gè)觀察值。Vij代表第j個(gè)研究中的第i個(gè)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的價(jià)值,單位：美元 hm-2a-1,研究中將所有價(jià)值標(biāo)準(zhǔn)化到基準(zhǔn)年的價(jià)值。β0為常數(shù)項(xiàng),βw,βm,βc分別為對(duì)應(yīng)變量的系數(shù)項(xiàng)。Xw代表濕地特點(diǎn),包括濕地規(guī)模大小、濕地類型等。Xm代表評(píng)估技術(shù),包括數(shù)據(jù)庫中的研究是否是發(fā)表狀態(tài)、評(píng)估年份等。Xc代表濕地所處地理環(huán)境、經(jīng)濟(jì)-社會(huì)特點(diǎn),包括當(dāng)?shù)氐娜司鵊DP,是否屬于拉姆薩爾濕地(即濕地的保護(hù)力度),濕地所處的緯度,當(dāng)?shù)氐娜丝诿芏群蜐竦嘏c城市中心的距離等。

綜合國內(nèi)外的研究,發(fā)現(xiàn)很多學(xué)者對(duì)Meta模型中不同社會(huì)-經(jīng)濟(jì)因子和濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的關(guān)系都有不同程度的研究。Woodward等[45]和Brander等[46- 48]的研究中,使用多元回歸分析對(duì)濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行尺度上推,強(qiáng)調(diào)在Meta數(shù)據(jù)庫的搜集中,要廣泛包括不同地理位置的相同類型濕地、不同評(píng)估方法、不同類型的濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能和不同經(jīng)濟(jì)-社會(huì)因子。Ghermandi等[49-50]的研究中得出一些社會(huì)-經(jīng)濟(jì)變量,如居民收入、人口密度等因素對(duì)濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估有很大影響。Chaikumbung等[43]在識(shí)別影響發(fā)展中國家濕地評(píng)價(jià)的因素得出,濕地規(guī)模大小和濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,城市GDP和濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值呈正相關(guān)關(guān)系,濕地的水質(zhì)凈化和生物多樣性的價(jià)值比休閑旅游價(jià)值要高等相關(guān)結(jié)論。Rao等[51]則采用單變量和多變量分析,并在Meta分析中采用逐步移除的回歸分析,精確得出影響全球?yàn)I海濕地單位面積價(jià)值的因子,結(jié)果和Chaikumbung等[43]的研究呈一定的相似性,包括濕地規(guī)模大小和單位價(jià)值呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,條件價(jià)值評(píng)估方法和GDP因子和單位價(jià)值呈顯著正相關(guān)關(guān)系。國內(nèi)學(xué)者張翼然等[3,31]、張玲等[52]將Meta分析的方法引入到湖沼濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估中,實(shí)現(xiàn)了全國尺度的價(jià)值評(píng)估。

Meta分析在國內(nèi)外的濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估的應(yīng)用已經(jīng)較為廣泛,其克服了傳統(tǒng)文獻(xiàn)綜述的缺陷,具有可以對(duì)同一問題提供系統(tǒng)的、可重復(fù)的、客觀的綜合方法等特點(diǎn),并具有增加檢驗(yàn)效能、提高研究精度等優(yōu)勢[11,47,53-54],其綜合性、準(zhǔn)確性的特性得到了越來越多專家的認(rèn)可。但該方法也有自己的不足,這種調(diào)整函數(shù)得到的結(jié)果還是單位面積價(jià)值,相對(duì)缺少空間相關(guān)信息的提煉和分析,在進(jìn)行尺度轉(zhuǎn)換時(shí)還是缺少信服力。國內(nèi)相關(guān)研究中,由于時(shí)間和精力的限制,搜集的案例研究點(diǎn)大多來源于國內(nèi)[31,55],由于樣本和解釋變量個(gè)數(shù)較少,很多統(tǒng)計(jì)上不顯著的解釋變量被剔除,縮小了Meta回歸模型的預(yù)測范圍。所以,在今后的實(shí)證研究過程中,除了要提高濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估方面文章的深度和廣度,繼續(xù)完善Meta分析的方法和技術(shù),還應(yīng)該積極地探求國際合作,尋求資源共享。

綜述這兩種成果參照法,其優(yōu)點(diǎn)在于：兩種方法都已經(jīng)得到了相關(guān)學(xué)者在很多研究區(qū)域的運(yùn)用,在一定程度上說明成果參照法在價(jià)值評(píng)估尺度轉(zhuǎn)換研究中有一定的意義和合理性。若評(píng)估大尺度濕地自然地理?xiàng)l件具有一定的相似性,如濕地有著相同的濕地類型、植被特征、水文特征,并且這些濕地發(fā)揮的服務(wù)功能也大體一致,套用這些研究成果,可以有效地節(jié)約成本。但是成果參照法在應(yīng)用過程中也有一定的局限性：這樣的評(píng)估方法大多是適用于相同的濕地類型或者空間尺度跨越不是很大的情況,并且尺度轉(zhuǎn)換過程中的數(shù)據(jù)大多是依靠原始數(shù)據(jù),如果原始數(shù)據(jù)精度和質(zhì)量不高,那么轉(zhuǎn)換后結(jié)果必然存在誤差和不確定性。另外,要求原始數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)換后的濕地生態(tài)系統(tǒng)之間具有相似的社會(huì)經(jīng)濟(jì)特征、自然地理特征,如果兩者相似度很高,那么評(píng)估結(jié)果的精度也越高。

2.2 空間模型分析方法

對(duì)大尺度濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值研究中,相關(guān)的生理生態(tài)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等參數(shù)是關(guān)鍵數(shù)據(jù),GIS等空間分析軟件能在多尺度范圍內(nèi)提供有效真實(shí)地生理生態(tài)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響因素等方面數(shù)據(jù),并通過系統(tǒng)采樣、變異函數(shù)分析(即空間建模)對(duì)研究對(duì)象和被估計(jì)生態(tài)系統(tǒng)的各項(xiàng)因子建立函數(shù)模型,計(jì)算出所求價(jià)值量[56- 58]。以運(yùn)用條件價(jià)值法中支付意愿法來調(diào)查核算某濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值中生物多樣性維持價(jià)值為例,定義其函數(shù)為WTPij=f(Gj,Hi)式中,WTPij是第i個(gè)受訪者對(duì)第j個(gè)濕地生物多樣性維持的支付意愿,Gj為j濕地的環(huán)境特征,Hi為i個(gè)受訪者的社會(huì)屬性,包括年齡、教育程度、收入等。目前在濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估中,應(yīng)用較多的是對(duì)濕地空間信息的提取,如蔣衛(wèi)國等[59]學(xué)者們利用多源信息集成全面評(píng)估了北京市城市濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值,類似這樣的研究還有很多,在提取信息后,更多的還是參照上述的一些成果參照法進(jìn)行價(jià)值評(píng)估。

3 存在問題及展望

不同空間尺度上的濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)具有一定的差異性,因此,尺度轉(zhuǎn)換的研究在濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估中起到十分重要的作用。然而近些年的研究中,濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值尺度轉(zhuǎn)換的技術(shù)和方法運(yùn)用也存在一些問題：

3.1 尺度轉(zhuǎn)換研究中缺乏對(duì)空間異質(zhì)性的考慮

目前很多學(xué)者直接應(yīng)用未改進(jìn)的Costanza生態(tài)系統(tǒng)類型中的單位面積價(jià)值換算更大尺度的濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值,即數(shù)值直接外推法,該方法忽略了濕地空間異質(zhì)性特征;或者是根據(jù)Meta分析模型來得出調(diào)整單位面積價(jià)值。雖然Meta分析模型是目前國內(nèi)外的濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估的應(yīng)用較為廣泛的尺度轉(zhuǎn)換方法,但是其還是缺少空間相關(guān)信息的提煉和分析,評(píng)估的結(jié)果缺少信服力。所以需要完善和優(yōu)化現(xiàn)有尺度轉(zhuǎn)換方法或引入其他更能反映濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值隨著其空間非線性變化而變化的尺度轉(zhuǎn)換模型。

在生態(tài)學(xué)領(lǐng)域中,還是有相對(duì)成熟的尺度上推技術(shù)—小波變換[25,60- 62],研究者們借助Daubechies基[60-61]和Mallat算法[62]在不同時(shí)間尺度下濕地氣候變化[63-64]、水文參數(shù)對(duì)濕地的影響[65]、濕地河岸線空間后退[60]等方面都有了相對(duì)成熟的應(yīng)用,可以借鑒已有研究的理論和思路,在今后的研究中,對(duì)濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值空間尺度研究進(jìn)行嘗試和探索。其函數(shù)表達(dá)式可為：

f(x)=SJ(x)+DJ(x)+DJ-1(x)+DJ-2(x)+…+D1(x)

(2)

式中,f(x)為對(duì)研究對(duì)象濕地建立的小波函數(shù),也稱為待分析函數(shù),S表示待分析函數(shù)的平滑部分,D表示待分析函數(shù)的細(xì)節(jié)部分,SJ(x)、DJ(x)、DJ-1(x)、DJ-2(x)和D1(x)則表示不同空間尺度上濕地的小波信號(hào)。SJ(x)為待分析函數(shù)在最粗尺度2J的粗略估計(jì)。待分析函數(shù)的平滑部分和細(xì)節(jié)部分滿足SJ(x)+DJ(x)=SJ-1(x),即SJ-1(x)是SJ(x)加入細(xì)節(jié)信息DJ(x)之后得到的,能給出待分析函數(shù)在尺度2J-1上更精細(xì)的估計(jì)。同理,SJ-1(x)和DJ-1(x)累加得到SJ-2(x),給出待分析函數(shù)在尺度2J-2上精細(xì)的估計(jì)。依此類推,SJ(x),SJ-1(x),…,S1(x)分別給出待分析函數(shù)在2J,2J-1,2J-2,…,2尺度上的逐漸精細(xì)的估計(jì)[25]。因此,利用小波變換模型中對(duì)原始待分析函數(shù)的分解,以及小波逆變換中對(duì)不同尺度分解函數(shù)組分的重購,可實(shí)現(xiàn)待分析函數(shù)的多尺度上推。考慮到濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能受周邊土地利用與人類活動(dòng)等方面影響,在今后模型的應(yīng)用中,需要納入這些因素。

3.2 尺度轉(zhuǎn)換研究中的原始數(shù)據(jù)精度問題

濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值尺度轉(zhuǎn)換研究中,不管是成果參照法還是空間模型分析方法,進(jìn)行空間尺度上推時(shí),都是基于小尺度空間范圍的原始基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行[66-67],所以對(duì)濕地地理空間尺度進(jìn)行價(jià)值上推中,對(duì)原始數(shù)據(jù)精度要求較高。原始的數(shù)據(jù)質(zhì)量越高,其模型轉(zhuǎn)換后的評(píng)估結(jié)果也就越為準(zhǔn)確,即誤差就越小[68]。但如果缺少足夠的濕地原始數(shù)據(jù)資料,那么轉(zhuǎn)換后的結(jié)果必然存在一定的不確定性和誤差,最終核算出的結(jié)果精確度更低。另外,關(guān)于濕地生態(tài)系統(tǒng)能夠體現(xiàn)的功能與價(jià)值如何認(rèn)定的問題,也是需要在小尺度空間范圍濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估和尺度上推過程中重點(diǎn)考量(主要考慮不同濕地類型發(fā)揮的不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)以及相對(duì)應(yīng)的評(píng)估方法)。今后的研究中,考慮到濕地不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間存在權(quán)衡和協(xié)同的關(guān)系[4,69],基于受益者的差異性,對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)進(jìn)行權(quán)重分析并排序,可以明確每項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)對(duì)于濕地的貢獻(xiàn)率,使得小尺度范圍內(nèi)的原始數(shù)據(jù)的價(jià)值評(píng)估結(jié)果更為接近真實(shí)值。

3.3 尺度轉(zhuǎn)換研究中的模型參數(shù)問題

對(duì)任何尺度下濕地生態(tài)系統(tǒng)價(jià)值評(píng)估都需要對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行選取[3,70-71]。濕地生態(tài)系統(tǒng)包含很多復(fù)雜的過程,受到的影響因子較多[6,54,72],而大部分學(xué)者在生態(tài)因子層面調(diào)整的較多,少有研究從社會(huì)經(jīng)濟(jì)層面調(diào)整[73-74]。尤其是在尺度上推過程中,需要采取很多重要的有關(guān)經(jīng)濟(jì)價(jià)值方面的參數(shù),但是隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,經(jīng)濟(jì)參數(shù)的值會(huì)發(fā)生了很大的變化,因此在使用這些參數(shù)的時(shí)候需要結(jié)合當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r情況。此外在選擇影響因子要素的時(shí)候,一般需要對(duì)相關(guān)要素做系統(tǒng)分析(如采用逐步移除逐步回歸的方法進(jìn)行確立),避免因?yàn)檫z漏相關(guān)因子而導(dǎo)致研究結(jié)果的不準(zhǔn)確。運(yùn)用這些因子建立起來的模型表達(dá)式既要適合小尺度范圍的濕地研究,也要與大尺度的濕地保持一致,能夠體現(xiàn)尺度轉(zhuǎn)換的特征[75]。對(duì)最后得出的結(jié)果,還需要進(jìn)行誤差分析和不確定性分析來驗(yàn)證其合理性。

3.4 缺少對(duì)特征尺度的研究和衡量

特征尺度是尺度研究中的一個(gè)基本特征,包括特征時(shí)間尺度和特征空間尺度[17,36,76-77]。濕地生態(tài)系統(tǒng)價(jià)值評(píng)估尺度轉(zhuǎn)換中的特征空間尺度是指能夠體現(xiàn)濕地生態(tài)系統(tǒng)價(jià)值評(píng)估過程特征的最小空間范圍,而不同的濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型,其特征尺度也不一樣,如凈化水質(zhì)服務(wù)功能更多體現(xiàn)在集水區(qū)或、流域尺度等[7,26]。濕地生態(tài)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)和功能上比一般系統(tǒng)要復(fù)雜得多[78-80],研究濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估的特征尺度有助于更好地理解和揭示濕地生態(tài)格局空間異質(zhì)性的成因,以及可以有效度量不同觀測尺度上的異質(zhì)性大小。而目前,在濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估尺度轉(zhuǎn)換的研究中,尤其是跨尺度轉(zhuǎn)換的非線性研究,還相對(duì)缺少有關(guān)特征尺度的研究,大尺度空間范圍內(nèi)的濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估的特征尺度的研究和衡量對(duì)于尺度選擇的精確性有重要的理論和實(shí)踐意義。

3.5 尺度轉(zhuǎn)換結(jié)果的不確定性分析

由于大尺度濕地的空間異質(zhì)性,在取樣和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)觀測方面存在誤差較大、生態(tài)參數(shù)變量的非線性變化、原始數(shù)據(jù)的缺乏以及尺度轉(zhuǎn)換方法運(yùn)用等問題[81-84],進(jìn)而對(duì)評(píng)估結(jié)果也會(huì)造成一定的影響,而且這些誤差在空間轉(zhuǎn)換過程中更有可能發(fā)生繁衍,從而對(duì)評(píng)估結(jié)果的精度產(chǎn)生更大的非線性影響。如果不進(jìn)行不確定性分析,通過尺度轉(zhuǎn)換的濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值,是否能夠反映所研究內(nèi)容的實(shí)際特征還值得商榷[85-86]。但是,在目前的濕地生態(tài)學(xué)研究中,有關(guān)這方面精度或者不確定性的研究尚未得到重視,學(xué)者們并不清楚運(yùn)用尺度轉(zhuǎn)換后的精度到底能達(dá)到多少。在今后的研究中,應(yīng)該引用適當(dāng)?shù)哪Ｐ腿鏜orris靈敏度分析方法[87]對(duì)濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估尺度轉(zhuǎn)換結(jié)果進(jìn)行不確定性分析。

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