陳哲夫彭保發(fā)陳端呂

(1.湖南文理學(xué)院，湖南 常德 415000；2.中南林業(yè)科技大學(xué)，湖南 長(zhǎng)沙 410000)

引言

隨著人口增長(zhǎng)、城市化與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能發(fā)生了變化，出現(xiàn)了一定程度的生態(tài)環(huán)境問題，影響了區(qū)域生態(tài)安全與可持續(xù)發(fā)展。森林是生物圈中占比最大，同時(shí)也是生物多樣性最豐富、結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的自然生態(tài)系統(tǒng)，作為綠水青山的重要組成部分，能有效創(chuàng)造更多社會(huì)性產(chǎn)品，提供重要的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)[1]。森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)受生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、過程及人類選擇偏好、多樣化需求的影響，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間關(guān)系異常復(fù)雜，成為森林經(jīng)營(yíng)與管理需要持續(xù)關(guān)注的熱點(diǎn)與難點(diǎn)。本文以森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)概念內(nèi)涵演進(jìn)為切入點(diǎn)，總結(jié)森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)形成機(jī)制，系統(tǒng)梳理國(guó)內(nèi)外森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估、權(quán)衡協(xié)同、尺度依賴的理論前沿，并揭示森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)未來需研究的重點(diǎn)問題，以期為森林生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)，森林生物多樣性保護(hù)，森林生態(tài)功能區(qū)劃，森林建立生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制及國(guó)家生態(tài)安全戰(zhàn)略需求研究提供借鑒和啟示。

1 森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的內(nèi)涵演進(jìn)

由于對(duì)森林資源需求認(rèn)知的局限性，相關(guān)研究早期主要局限于傳統(tǒng)森林經(jīng)營(yíng)目標(biāo)的木材生產(chǎn)。隨著對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)與功能復(fù)雜性認(rèn)識(shí)的深入，學(xué)者逐漸意識(shí)到森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與人類生存福祉息息相關(guān)，不斷地進(jìn)行更為細(xì)致的概念探索，體現(xiàn)了森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)概念內(nèi)涵的演進(jìn)過程，具體如圖1所示。在“生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)”一詞首次出現(xiàn)之前，與之相近的概念源于森林生態(tài)系統(tǒng)功能認(rèn)知與森林資源價(jià)值評(píng)估。19世紀(jì)中后期，我國(guó)已經(jīng)關(guān)注森林生態(tài)功能的概念形成和描述，將其劃分為直接利益與間接利益，并歸納了森林間接效益的類型[2]，形成了對(duì)森林生態(tài)功能的基礎(chǔ)認(rèn)知與生態(tài)效益的綜合考量，進(jìn)行了人類發(fā)展與森林生態(tài)功能需求的綜合實(shí)踐[3]。20世紀(jì)60年代，一批環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)家運(yùn)用非市場(chǎng)物品的價(jià)值計(jì)量方法，發(fā)展了相應(yīng)的森林價(jià)值評(píng)價(jià)框架，從評(píng)估理論基礎(chǔ)、評(píng)估方法進(jìn)行了相對(duì)全面的闡述，為將森林資源的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)與生態(tài)價(jià)值納入國(guó)民經(jīng)濟(jì)核算體系提供了理論指導(dǎo)。

圖1 森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的內(nèi)涵演進(jìn)

1981年Ehrlich P R和Ehrlich A H正式提出“生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)”概念，強(qiáng)調(diào)自然生態(tài)環(huán)境產(chǎn)出對(duì)于人類社會(huì)的價(jià)值與意義。生態(tài)系統(tǒng)能夠生產(chǎn)、輸送人類生存發(fā)展中重要的物質(zhì)或服務(wù)，人類從生態(tài)系統(tǒng)中的獲得利益即為衡量服務(wù)價(jià)值的標(biāo)準(zhǔn)，但生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是由自然生態(tài)組分還是生態(tài)功能或過程提供，是直接等同還是不等同于獲得利益，還存在一定的爭(zhēng)議[4]。相關(guān)學(xué)者從功能性描述、收益性描述與組分性描述3個(gè)方面進(jìn)行了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的概念闡述。功能性描述定義主要強(qiáng)調(diào)生態(tài)系統(tǒng)功能轉(zhuǎn)化為服以滿足人類福祉，歐陽志云等[5]在Daily提出的定義基礎(chǔ)上將其界定為基于生態(tài)系統(tǒng)及過程的人類所需要的環(huán)境條件與效用。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的收益性描述，強(qiáng)調(diào)收益是從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能中所獲取，或者是從自然生態(tài)系統(tǒng)組分中獲得，謝高地等[6]參照Costanza的定義，將其定義為從生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、過程與功能中所得的生命支持產(chǎn)品與服務(wù)。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的組分性描述，否定生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是收益，認(rèn)為只是收益的生產(chǎn)要素，包括生態(tài)系統(tǒng)的最終產(chǎn)品，也可包括形成服務(wù)的中間組分與過程?？偟膩碚f，概念界定存在著較大的分歧，但概念內(nèi)涵基本涵蓋了惠益獲得、功能與服務(wù)、直接與間接服務(wù)等內(nèi)涵[7]。

2 森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估

在人類對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求不斷增長(zhǎng)過程中，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估起到基礎(chǔ)性作用[8]。21世紀(jì)以來，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估呈現(xiàn)出多視角多學(xué)科的特點(diǎn)，如何科學(xué)精準(zhǔn)的評(píng)估越來越受到學(xué)者的關(guān)注[9]，森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估研究是隨著生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究的深入而不斷深入的，具體如圖2所示。

圖2 森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估進(jìn)展

2.1 國(guó)外研究進(jìn)展

2.1.1 森林多效益評(píng)估

國(guó)外在20世紀(jì)50年代就開始對(duì)森林單一的生態(tài)功能進(jìn)行評(píng)價(jià)，直接計(jì)算具有市場(chǎng)價(jià)格的服務(wù)功能，逐漸形成了森林的多功能、多效益理論，為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估奠定了基礎(chǔ)。1977年Westman提出了“自然服務(wù)”概念及其價(jià)值評(píng)估問題[10]，到了20世紀(jì)90年代初期，Munasinghe、Tobias等、Maille等采用條件價(jià)值評(píng)估法、旅行費(fèi)用法與機(jī)會(huì)成本法估算了當(dāng)?shù)鼐用窀＠麚p失、外地游客福利獲得以及生態(tài)旅游價(jià)值，Hanley等[11]評(píng)估了英國(guó)森林的美學(xué)與游憩價(jià)值。這一時(shí)期的價(jià)值評(píng)估主要以案例研究為主，推廣應(yīng)用性不強(qiáng)，評(píng)估方法體系還有待發(fā)展和完善。

2.1.2 森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的系統(tǒng)測(cè)算

1997年，Daily[9]及Costanza等研究成果的問世，建立了一系列價(jià)值評(píng)估方法，形成了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究領(lǐng)域的基礎(chǔ)，推動(dòng)了評(píng)估工作的巨大發(fā)展。基于生態(tài)系統(tǒng)的功能與產(chǎn)品分類，構(gòu)建了經(jīng)濟(jì)分析與評(píng)價(jià)的技術(shù)框架，其中物質(zhì)量法與價(jià)值量法是使用最多、最為成熟的方法。在實(shí)際的案例研究中，歐盟編制了“森林的環(huán)境與經(jīng)濟(jì)綜合核算歐洲框架”(IEEAF)，日本制定了森林生態(tài)核算的指標(biāo)體系，聯(lián)合國(guó)《千年生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估報(bào)告》[11]提出了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估框架，此后，基于MA評(píng)估框架的價(jià)值評(píng)估取得顯著的進(jìn)展，為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型劃分與評(píng)估奠定了基礎(chǔ)。

進(jìn)入21世紀(jì)，隨著MA計(jì)劃的實(shí)施，許多學(xué)者從不同角度展開了森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估工作，呈現(xiàn)出急速推進(jìn)狀態(tài)，取得了突破性的進(jìn)展。日本林野廳于2000年評(píng)估了全國(guó)的森林公益機(jī)能價(jià)值，美國(guó)、巴拿馬、地中海國(guó)家以及加拿大等開展了國(guó)家層面的價(jià)值評(píng)估，為森林經(jīng)營(yíng)管理政策制定提供依據(jù)。同時(shí)，生態(tài)模型作為評(píng)估方法與技術(shù)工具，越來越多地被逐漸應(yīng)用于森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究中，Beattie等與Solecki等采用CITYgreen模型評(píng)估了樹木水質(zhì)凈化能力及森林潛在效益，Brack采用DISMUT模型評(píng)估了森林生態(tài)系統(tǒng)的清污、降溫及固碳潛力，Nowak等采用UFORE模型評(píng)估了美國(guó)55個(gè)城市的樹木及灌木污染物清除能力，為實(shí)現(xiàn)服務(wù)評(píng)估的精準(zhǔn)化取得了重要成果[12]。

2.1.3 探究形成機(jī)理的系統(tǒng)性評(píng)估

2007年TEEB計(jì)劃的提出、2011年UKNEA項(xiàng)目的開展以及2012年IPBES平臺(tái)的建立，極大地推進(jìn)了森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值研究由簡(jiǎn)單的評(píng)估發(fā)展為探究形成機(jī)制的系統(tǒng)性評(píng)估，標(biāo)志著評(píng)估工作進(jìn)入了成熟階段。如，Martínez等評(píng)估了墨西哥安提拉瓜流域高地的云霧林區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，Lemenih等基于生產(chǎn)與管理系統(tǒng)的影響因子進(jìn)行了埃塞俄比亞地區(qū)林地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估。這一時(shí)期模型應(yīng)用方面也取得了突破性進(jìn)展，主要有InVEST模型、ARIES模型、SoLVES模型等，尤其InVEST模型應(yīng)用最為成熟，如Delphin等采用InVEST模型分析了颶風(fēng)對(duì)亞熱帶森林的地上部分碳儲(chǔ)量和木材生產(chǎn)服務(wù)的潛在影響，Gang等[13]采用InVEST與SWAT模型模擬了森林水源供給與土壤流失的時(shí)空動(dòng)態(tài)，在深入了解森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的形成機(jī)制上提供了一定的支撐。

2.2 國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展

2.2.1 初期研究大多借鑒國(guó)外的理論與方法

與國(guó)外相比，我國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估起步較晚，但發(fā)展較快，起步于20世紀(jì)80年代[14]，主要突破木材收獲的單一目標(biāo)，組織了森林綜合效益評(píng)估研究，核算了包括森林在內(nèi)的資源總價(jià)值，全面評(píng)估了包括森林生態(tài)環(huán)境價(jià)值的全國(guó)森林資源價(jià)值。

20世紀(jì)90年代末及21世紀(jì)初，隨著國(guó)外相關(guān)理論方法的引入，國(guó)內(nèi)服務(wù)價(jià)值評(píng)估研究開始大量涌現(xiàn)。謝高地等[15]對(duì)Costanza等的單位面積價(jià)值當(dāng)量法進(jìn)行修正，編制了適用于我國(guó)現(xiàn)狀的單位面積價(jià)值當(dāng)量表，至此，較多學(xué)者借鑒Costanza等的研究框架開展了不同尺度的森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值評(píng)價(jià)。在全國(guó)大尺度上，侯元兆等系統(tǒng)核算了我國(guó)森林資源價(jià)值，對(duì)森林資源價(jià)值有了整體的認(rèn)知與把控；魯紹偉結(jié)合物質(zhì)量與價(jià)值量法估算了我國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)7項(xiàng)服務(wù)的總價(jià)值；趙晟等結(jié)合能值理論評(píng)估了我國(guó)紅樹林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值。在中小尺度區(qū)域，對(duì)甘肅省、海南島尖峰嶺、長(zhǎng)白山青藏高原、武夷山區(qū)的森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行了詳細(xì)分析。但由于服務(wù)功能的復(fù)雜性，評(píng)估方式難以統(tǒng)一，評(píng)估結(jié)果更難以一致，不具可比性，難以形成統(tǒng)一與完整的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估體系[16]?？傮w來看，大多數(shù)研究還處于理論探索與簡(jiǎn)單應(yīng)用階段[12]。

2.2.2 森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估的規(guī)范和統(tǒng)一

2008年以后，隨著《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估規(guī)范(LY/T 1721-2008)》(簡(jiǎn)稱《規(guī)范》)標(biāo)準(zhǔn)的制定，使評(píng)估工作具有了統(tǒng)一的參考與規(guī)范，并取得了較大的突破，是我國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究進(jìn)程中的重要里程碑?！兑?guī)范》涵蓋多種評(píng)估模型與方法，得到了廣泛應(yīng)用，針對(duì)不同立地類型，對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行了評(píng)估核算；針對(duì)不同森林類型，對(duì)我國(guó)杉木林、櫟林、油松林、經(jīng)濟(jì)林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量和物質(zhì)量進(jìn)行了評(píng)估，使森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)價(jià)更為規(guī)范與便捷[17]，解決了評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)化的問題，使評(píng)價(jià)的數(shù)據(jù)來源、建立的指標(biāo)及評(píng)價(jià)方法都可以在統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)下進(jìn)行。同時(shí)，按照《規(guī)范》要求與方法，以森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)和森林生態(tài)站長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，在吉林、黑龍江、湖南、云南、遼寧省阜新市、龐泉溝國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)等中小尺度范圍也廣泛開展了森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估研究。

隨著3S技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)學(xué)者引入模型法，基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)產(chǎn)生與形成的過程機(jī)理，設(shè)置環(huán)境參數(shù)[18]，實(shí)現(xiàn)了森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估結(jié)果的圖形化、動(dòng)態(tài)化與精準(zhǔn)化。如測(cè)算土壤保持服務(wù)的RUSLE模型、評(píng)估洪水調(diào)節(jié)、碳固持和美學(xué)景觀的ARIES模型[19]，在贛江流域、河南省淅川縣等不同區(qū)域進(jìn)行了應(yīng)用，但模型設(shè)計(jì)相對(duì)較為復(fù)雜，往往涉及多學(xué)科領(lǐng)域，在一定程度上限制了生態(tài)模型的廣泛使用。

3 森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡協(xié)同

由于生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能間的相互作用，使得生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)表現(xiàn)為權(quán)衡關(guān)系與協(xié)同關(guān)系。森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡協(xié)同是引起區(qū)域及全球生態(tài)環(huán)境問題的重要因素之一。森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間存在的高度非線性關(guān)系，使服務(wù)之間的權(quán)衡協(xié)同表現(xiàn)更為復(fù)雜[20]，可以概括為時(shí)空尺度的復(fù)雜性與驅(qū)動(dòng)影響的復(fù)雜性，如圖3所示。深入探究森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡關(guān)系的特征及作用機(jī)制對(duì)提升人類福祉，實(shí)現(xiàn)生態(tài)保護(hù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展共贏目標(biāo)具有重要意義。

圖3 森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡協(xié)同的主要議題

3.1 權(quán)衡協(xié)同類型

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)關(guān)系存在正向關(guān)系的協(xié)同與負(fù)向關(guān)系的權(quán)衡，并且權(quán)衡與協(xié)同存在相互轉(zhuǎn)換的動(dòng)態(tài)關(guān)系，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡是對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間關(guān)系的一種綜合把控[21]。根據(jù)不同的研究視角及目標(biāo)，目前存在多種分類體系。

3.1.1 基于主體關(guān)系的權(quán)衡類型

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的權(quán)衡主體包括供給側(cè)、需求側(cè)。從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需關(guān)系視角，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡可分為供給-供給權(quán)衡、需求-需求權(quán)衡、供給-需求權(quán)衡。供給-供給權(quán)衡的研究成果相對(duì)較豐富，但由于所涉及的供給服務(wù)類型較多，森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給-供給權(quán)衡研究呈現(xiàn)出一定的復(fù)雜性。從現(xiàn)有研究來看，供給服務(wù)之間普遍呈現(xiàn)為權(quán)衡關(guān)系；在供給服務(wù)與調(diào)節(jié)服務(wù)類型之間既有權(quán)衡關(guān)系又有協(xié)同關(guān)系；供給服務(wù)與支持服務(wù)之間權(quán)衡關(guān)系表現(xiàn)得更為明顯[22]；調(diào)節(jié)服務(wù)之間主要為協(xié)同關(guān)系；調(diào)節(jié)服務(wù)與支持服務(wù)之間，不同服務(wù)類型呈現(xiàn)不同的權(quán)衡協(xié)同關(guān)系。需求-需求權(quán)衡關(guān)系是不同利益相關(guān)者間的利益分歧，體現(xiàn)不同利益相關(guān)者之間的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡過程，利益主體的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡狀態(tài)發(fā)生改變[23]，不同利益的博弈權(quán)衡目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)空間布局的最優(yōu)化和最公平化。已有研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求權(quán)衡關(guān)系，原始林轉(zhuǎn)化為農(nóng)林復(fù)合經(jīng)營(yíng)后，利益相關(guān)者的需求偏好改變了碳交換與作物產(chǎn)量需求的關(guān)系；從分配權(quán)衡視角，可將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求權(quán)衡類型劃分為低-低型、高-高型、高-低型與低-高型等。供給-需求權(quán)衡關(guān)系體現(xiàn)了更高層次的復(fù)雜性。由于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需之間存在著空間間隔[24]，發(fā)生空間錯(cuò)位，生態(tài)學(xué)家通過供需關(guān)聯(lián)研究，以解決服務(wù)供需的時(shí)空匹配問題。但傳統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需研究絕大部分忽略了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供應(yīng)、流動(dòng)與利用過程中的復(fù)雜性，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)流為實(shí)現(xiàn)供給區(qū)與受益區(qū)之間的時(shí)空連接，形成供給地與使用地之間的空間位移，以實(shí)現(xiàn)異地效用提供了有效研究途徑。

3.1.2 基于時(shí)空效應(yīng)的權(quán)衡類型

依據(jù)分析尺度的不同、時(shí)間的長(zhǎng)短及是否可逆等3個(gè)軸向可將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡劃分為空間權(quán)衡、時(shí)間權(quán)衡與可逆性權(quán)衡。從供給側(cè)視角來看，空間權(quán)衡主要研究生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的產(chǎn)生與交付存在空間差異，如河流上游區(qū)域的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)導(dǎo)致的下游區(qū)域水質(zhì)變化；時(shí)間權(quán)衡是管理決策或自然過程導(dǎo)致的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)產(chǎn)生與交付存在時(shí)間差異，表現(xiàn)為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的快速變化過程與慢速變化程的相互作用關(guān)系[25]，這個(gè)過程需要一定的時(shí)間積累；可逆權(quán)衡體現(xiàn)的是供給能力受干擾后的可恢復(fù)性。從需求側(cè)來看，空間權(quán)衡是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)成本與受益維護(hù)的空間異質(zhì)性，時(shí)間權(quán)衡是服務(wù)變化過程中現(xiàn)時(shí)效益與未來成本的權(quán)衡。

3.2 權(quán)衡協(xié)同尺度

森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是基于森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、過程和功能產(chǎn)生的，而生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間產(chǎn)生的相互作用涉及到不同尺度的生態(tài)過程[26]，存在尺度依賴性，主要體現(xiàn)在森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的尺度特征和多尺度關(guān)聯(lián)，是國(guó)內(nèi)外學(xué)者廣泛關(guān)注的研究課題。

3.2.1 森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡的尺度效應(yīng)

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)在不同尺度上會(huì)表現(xiàn)為不同的性質(zhì)，不同尺度的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)產(chǎn)生過程有顯著的差異，權(quán)衡關(guān)系具有特征尺度，即為特定的時(shí)空尺度才能表現(xiàn)其顯著作用。隨著尺度的增加，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間協(xié)同或權(quán)衡作用的強(qiáng)弱會(huì)發(fā)生變化，在較大空間尺度上主要以協(xié)同關(guān)系為主[27]，而在中小尺度上則以權(quán)衡關(guān)系為主。大量研究表明，森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)在不同尺度上的權(quán)衡協(xié)同差異，如糧食生產(chǎn)和土壤保持在集水區(qū)尺度上呈協(xié)同關(guān)系，但是這2種服務(wù)在整個(gè)歐洲大陸尺度上表現(xiàn)為權(quán)衡關(guān)系，這種供需空間上的不匹配，加劇了不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的沖突。同時(shí)，不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的權(quán)衡或協(xié)同關(guān)系具有動(dòng)態(tài)特征，因此，解析不同尺度上的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)特征功能，提取充分表達(dá)其主導(dǎo)作用與效果的特征尺度，需要進(jìn)行合適的尺度選擇，針對(duì)不同的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)選擇合適的空間尺度，并保證評(píng)估的時(shí)間連續(xù)性是非常必要的。

3.2.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡的多尺度關(guān)聯(lián)

森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)雖然在各個(gè)尺度上都能形成與受益，但需要在更小尺度揭示其形成原因與制約機(jī)制，更大尺度上尋找解決問題的綜合途徑[28]。任何單一尺度的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)并非獨(dú)立存在，都會(huì)受到其他尺度多因素的交互影響，表現(xiàn)在不同尺度之間的空間關(guān)聯(lián)上。尺度推繹可通過識(shí)別各尺度上的影響，比較不同尺度間的相互聯(lián)系，以明晰生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的多尺度關(guān)聯(lián)機(jī)制，已經(jīng)成為學(xué)者廣泛使用的手段。同時(shí)，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的跨尺度空間流動(dòng)導(dǎo)致在不同區(qū)域形成競(jìng)爭(zhēng)與權(quán)衡。

4 森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)影響機(jī)制

森林結(jié)構(gòu)、生態(tài)過程、非生物環(huán)境與森林經(jīng)營(yíng)管理是影響森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的重要因素，其中生態(tài)結(jié)構(gòu)、生態(tài)過程、非生物環(huán)境直接影響生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)形成，經(jīng)營(yíng)管理通過改變生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與過程，對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)形成間接影響，是貫穿整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)過程的基本驅(qū)動(dòng)力，具體如圖4所示。

圖4 森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)影響機(jī)制

4.1 森林結(jié)構(gòu)的影響

森林結(jié)構(gòu)的變化決定生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的變化[29]，結(jié)構(gòu)和功能影響生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的形成，森林結(jié)構(gòu)與生態(tài)過程的復(fù)雜性蘊(yùn)含了森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)影響機(jī)制。研究認(rèn)為，生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的關(guān)系是復(fù)雜的，往往不是一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，而是一種生態(tài)系統(tǒng)變化引發(fā)多種服務(wù)的變化，或多種生態(tài)系統(tǒng)變化導(dǎo)致某種服務(wù)的變化；穩(wěn)定的森林結(jié)構(gòu)可以理解為在既定立地條件下能較好地發(fā)揮森林主導(dǎo)功能的適宜結(jié)構(gòu)，樹種結(jié)構(gòu)趨于合理，森林生態(tài)系統(tǒng)所提供的服務(wù)功能將逐步提高。

森林結(jié)構(gòu)特征是森林生態(tài)系統(tǒng)運(yùn)作機(jī)制的重要基礎(chǔ)，其中生物多樣性與景觀格局是制約森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的重要因素。生物多樣性影響生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的形成[30]。生物多樣性在局部尺度上影響生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的形成，但由于生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性，在區(qū)域尺度上的影響機(jī)制有待于進(jìn)一步探討。景觀格局與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間存在著非線性的復(fù)雜動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)。景觀格局差異會(huì)導(dǎo)致地表反射率等系統(tǒng)屬性變化[31]，影響著生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的空間異質(zhì)性、多樣性和穩(wěn)定性，進(jìn)而影響生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)過程?，F(xiàn)有研究結(jié)果表明，碳儲(chǔ)量與產(chǎn)水量、水資源涵養(yǎng)與水土流失、文化服務(wù)等森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)變化，都與森林景觀格局變化相關(guān)性顯著。

4.2 生態(tài)過程的影響

生態(tài)過程強(qiáng)調(diào)事件或現(xiàn)象發(fā)生、發(fā)展的動(dòng)態(tài)特征，涉及的水文過程、土壤過程、植被過程以及氣候效應(yīng)、地表過程等研究則全面拓展了對(duì)復(fù)雜生態(tài)過程的認(rèn)知。森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)本質(zhì)上屬于復(fù)雜的生物物理過程，是從自然組分到生態(tài)過程、生態(tài)功能的實(shí)現(xiàn)[32]。在現(xiàn)有研究中，不同類型的森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與某些特定的生態(tài)過程相關(guān)聯(lián)，主要集中在水文、大氣等相對(duì)成熟的非生物物理過程方面，如水源涵養(yǎng)功能實(shí)質(zhì)上是體現(xiàn)在森林水文過程、物質(zhì)再循環(huán)等生態(tài)過程及水文效應(yīng)的機(jī)理上[33]。同時(shí)，從生態(tài)過程審視與解析森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的形成過程與綜合特征，需要多因素、多尺度、多角度的綜合研究。

4.3 森林非生物環(huán)境的影響

森林非生物環(huán)境特征對(duì)區(qū)域通過森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能和穩(wěn)定性產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響。非生物環(huán)境特征，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品服務(wù)功能形成具有多重作用[34]。氣候、水文、土壤與地貌等非生物因素影響森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，從而在很大程度上決定了生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品服務(wù)功能的類型，類型不同，對(duì)環(huán)境生態(tài)條件要求和適應(yīng)能力也不同。如，產(chǎn)水量隨坡度增大及海拔高度增加呈先減少后增加趨勢(shì)，土壤保持量和碳密度表現(xiàn)為隨著坡度的增加而增加，隨著海拔高度的增加呈先增加后減少趨勢(shì)。氣候因子是影響森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能發(fā)揮的重要因素，是影響產(chǎn)水空間異質(zhì)性的主要驅(qū)動(dòng)力，尤其土壤保持量的影響除了植被，主要?dú)w結(jié)為降水侵蝕力[35]。

4.4 森林經(jīng)營(yíng)管理的影響

森林經(jīng)營(yíng)管理活動(dòng)與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的關(guān)系非常復(fù)雜，森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)存在的受益偏好會(huì)導(dǎo)致利益主體福祉獲得的差異與不確定性，通過利益相關(guān)者間的干擾活動(dòng)影響生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的獲取與管理[36]。如，LUCC對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給具有明顯的影響，使得生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力發(fā)生變化，人類通過改變土地利用的結(jié)構(gòu)與功能影響服務(wù)供給的質(zhì)量與數(shù)量，從而直接、間接地影響生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的形成[37]。

5 森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的議題展望

5.1 理論探究：森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)流及網(wǎng)絡(luò)發(fā)展

森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)取得了豐富的研究成果，但仍存在有待進(jìn)一步探索的問題[38]，主要體現(xiàn)在以下方面：已有研究多關(guān)注供給側(cè)評(píng)估與權(quán)衡，尚缺乏解析服務(wù)供需系統(tǒng)化研究，亟需基于非線性特征研究的復(fù)雜性技術(shù)和方法，厘清森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的非線性特征研究；生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需的空間錯(cuò)位與尺度效應(yīng)，形成了服務(wù)的異地效用，尚缺乏解析生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給、流動(dòng)和需求等復(fù)雜關(guān)系時(shí)空動(dòng)態(tài)測(cè)度，亟需時(shí)間動(dòng)態(tài)與空間交互的復(fù)雜性表達(dá)理念；森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)形成與影響機(jī)制有了初步探討，但將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需綜合用于森林生態(tài)空間的實(shí)踐，針對(duì)形成機(jī)理的解釋與表達(dá)需要進(jìn)一步的探索。

因此，為了科學(xué)把握森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究，聚焦于非線性、多尺度耦合及時(shí)空交互的復(fù)雜性，森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)流與網(wǎng)絡(luò)理論框架研究應(yīng)集中在以下方面：針對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，結(jié)合生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給形成和在供給區(qū)到受益區(qū)之間的時(shí)空間關(guān)聯(lián)，定量辨識(shí)服務(wù)流節(jié)點(diǎn)的性質(zhì)、傳輸路徑、傳遞介質(zhì)，通過空間模擬和社會(huì)經(jīng)濟(jì)聯(lián)系分析，量化生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)流；從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的基本單元、服務(wù)流屬性，把生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)流動(dòng)抽象為網(wǎng)絡(luò)，剖析復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)特性及所包含的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)流屬性信息；基于映射關(guān)系，面向森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)服務(wù)流及網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性，探究森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的權(quán)衡機(jī)制，制定可持續(xù)經(jīng)營(yíng)政策，具體如圖5所示。

圖5 森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)流及網(wǎng)絡(luò)研究議題框架

5.2 實(shí)踐應(yīng)用：面向森林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)的森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡研究

森林經(jīng)營(yíng)目標(biāo)由木材生產(chǎn)轉(zhuǎn)向森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)得到了充分關(guān)注，面對(duì)森林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)，實(shí)現(xiàn)森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的最大化，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡與協(xié)同關(guān)系成為關(guān)鍵。由于森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)受生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、過程及人類選擇偏好的影響，各種服務(wù)之間的權(quán)衡/協(xié)同關(guān)系異常復(fù)雜，體現(xiàn)了森林多尺度經(jīng)營(yíng)與和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究的重要性，其理論與技術(shù)問題值得深思與探索。

據(jù)此，以森林生態(tài)系統(tǒng)為研究對(duì)象，基于森林經(jīng)營(yíng)的多尺度與多功能視角，對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的空間權(quán)衡協(xié)同研究，如圖6所示?；谏鷳B(tài)系統(tǒng)服務(wù)的森林景觀多尺度特征研究?；诎邏K與景觀尺度結(jié)構(gòu)，進(jìn)行相應(yīng)尺度的森林生態(tài)系統(tǒng)主導(dǎo)功能評(píng)價(jià)，剖析生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡在“林分結(jié)構(gòu)-景觀格局-區(qū)域安全”3個(gè)層次上的驅(qū)動(dòng)因子，找到不同尺度間結(jié)構(gòu)(格局)-服務(wù)功能的共性和特點(diǎn)，從全球非臨近、局部鄰近、流動(dòng)方向性、原位性和使用者遷移性的整體空間特征進(jìn)行特征尺度辨識(shí)。多尺度森林經(jīng)營(yíng)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡機(jī)制。面向森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的“價(jià)值最大化-空間匹配-區(qū)域優(yōu)化”目標(biāo)進(jìn)行不同經(jīng)營(yíng)尺度下的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估模擬與權(quán)衡分析，揭示多尺度森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的權(quán)衡機(jī)制。多尺度服務(wù)權(quán)衡的森林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)模式。分析森林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)過程中生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡機(jī)制，構(gòu)建森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)在“生態(tài)系統(tǒng)-景觀-區(qū)域”尺度的經(jīng)營(yíng)模式，提出實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)提升的森林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)對(duì)策。