第十章-土地生态评价

l一、基本概念：土地生态系统、土地生态评价l二、土地生态系统服务功能评价l三、土地生态足迹评价l参考教材：l蒙吉军 土地评价与管理2005，科学出版社l吴次芳 土地生态学2003，中国大地出版社l所谓土地生态评价，它是指对土地生态系统的结构、功能、价值和健康及其生态环境质量所进行的评价。它包括以下几方面的内容：l1、以土地生态类型为基础，着重进行土地生态系统的结构功能及土地生态价值的评价。l2、在一般的土地评价的基础上，选择对研究对象（土地及其环境、建设对象）最有意义的若干生态特性，进行专项评价，进而查明土地生态类型与土地利用现状（或将来的利用方向）之间的协调程度及其发展趋势，诊断土地生态系统的健康程度和土地利用的生态风险。l3、将不涉及社会意义的自然生态系统质量评价与涉及人类社会生活或社会经济过程的生态系统的生态评价相互结合起来，尤其关注人类社会经济过程对土地生态系统的影响。l4、对土地生态环境的退化、破坏程度或潜在危险进行评价l1、生态系统（Ecosystem）l生态系统是指在一定的时间和空间内，生物组分与非生物环境之间通过不断的物质循环和能量流动而相互联系、相互作用、互相依存并具有一定功能的统一整体。陆地生态系统陆地生态系统湿地生态系统：湿地生态系统：水域生态系统水域生态系统森林生态系统森林生态系统草地生态系统草地生态系统荒漠生态系统荒漠生态系统苔原生态系统苔原生态系统海洋生态系统海洋生态系统淡水生态系统淡水生态系统陆地和水域的过渡类型陆地和水域的过渡类型热带雨林生态系统热带雨林生态系统常绿阔叶林生态系统常绿阔叶林生态系统落叶阔叶林生态系统落叶阔叶林生态系统常绿落叶阔叶混交林生态系统常绿落叶阔叶混交林生态系统针叶林生态系统针叶林生态系统草甸草原生态系统草甸草原生态系统典型草原生态系统典型草原生态系统荒漠草原生态系统荒漠草原生态系统l2、土地生态系统（Land Ecosystem)l土地生态系统是指在一定地域范围内，土地上无生命体（环境条件）与同一地域范围内的生命体（植物、动物、微生物等）之间，形成的一个能量流动和物质循环的有机综合体。l土地生态系统是指在一定空间范围内，由土地本身所具有的自然要素中的各生物成分和非生物成分（环境中物理和化学因子），通过能量流动和物质循环而相互作用、相互依存所形成的一个功能单位或有机综合体。l3、土地生态系统的分类l（1）按尺度分：小区域、中区域、大区域、全球土地生态系统l（2）按干扰程度分：自然、人工、半自然半人工土地生态系统l（3）按土地利用类型分：农用地、建设用地、未利用地土地生态系统l（4）常规主要研究有：林地（森林）、草地、农田、湿地、水域等生态系统l土地生态系统属于陆地生态系统和资源生态系统，既有自然生态系统（如原始森林土地生态系统）、也有半自然生态系统（如农用土地生态系统）、还有人工生态系统（如城市土地生态系统）。l土地生态系统与其他生态系统的主要区别是：它们的侧重点、研究主体或核心不同，土地生态系统侧重于“土地生态”，土地生态结构和土地生态功能是土地生态系统研究的主体或核心。l1、古代l（1）古希腊，柏拉图（公元前427347）雅典、森林破坏、水土流失、水井干枯 （2）中国古代，风水林的建立与保护 （3）美国George Marsh，Man and Natrue 2、Aldo Leopold（18871948）等 3、20世纪世纪70年代以来，生态系统服务功年代以来，生态系统服务功能成为科学术语能成为科学术语 “环境服务环境服务”1 1、1864 1864，美国学者，美国学者George Marsh.George Marsh.Man and NatureMan and Nature 认识到了自然生态系认识到了自然生态系统分解动植物尸体的服务功能。统分解动植物尸体的服务功能。2 2、2020世纪世纪7070年代以来，生态系统服务功能年代以来，生态系统服务功能开始成为一个科学术语及生态学与生态经开始成为一个科学术语及生态学与生态经济学研究的分支。济学研究的分支。Holdren.Ehrilish(1974)Holdren.Ehrilish(1974)，Westman W.E.Westman W.E.（19771977），），AllanAllanJ JD(1979)D(1979)，EhrlichPREhrlichPR（19811981）。）。l3 3、VogtVogt是第一个提出自然资本概念是第一个提出自然资本概念的人（的人（19481948）。最先将经济与生态）。最先将经济与生态环境结合在一起的是美国经济学家环境结合在一起的是美国经济学家米歇尔米歇尔(1972)(1972)，同年，同年VictorVictor在其著在其著作作污染、经济和环境污染、经济和环境将污染损将污染损失进行核算，失进行核算，19791979年，自然资源学年，自然资源学家家CookCook提出自然资源价值的概念提出自然资源价值的概念。4 4、真正把生态系统服务功能及其价值研究、真正把生态系统服务功能及其价值研究推向生态学研究的前沿，引起人们重视推向生态学研究的前沿，引起人们重视的研究是的研究是CostanzaCostanza等人在等人在“Nature”Nature”杂杂志上发表的志上发表的“全球生态系统服务功能价全球生态系统服务功能价值估算值估算”(Costanza(Costanza，1997)1997)。l5、著名生态学家马世骏先生，1985年，在其文章生态经济问题研究(中国社会科学院经济研究所，1985)中，论述了经济学与生态学互相交叉，所形成的生态学分支，即生态经济学。6、薛达元长白山生物多样性经济价值评估，得到长白山自然保护区生物多样性总经济价值为每年72.91亿元，单位价值约为4315美元公顷年，与Costanza等的计算相比差距较大，表明在我国对具体地区的实际估算和国际的估算结果不能完全接轨。l7、1992年，里约热内卢联合国环境与发展大会，通过了里约环境与发展宣言和2l世纪议程，“持续发展”成了全球的共识，其中不乏我国生态学家探讨生态系统服务功能及其价值评估的论述。8、欧阳志云(1999)、肖寒等人(2000)分别对我国不同的生态系统进行了的价值评估。9、2000年，张新时、陈仲新等根据l：400万中国植被图，把我国植被类型合并成为若干个陆地生态系统类型，采用了Costanza等人的参数，计算出我国生态系统服务功能的总价值为77834.48亿元人民币年，得出我国生态系统服务功能价值是同年国民经济生产总值的1.73倍，生态系统服务功能最大的地区是新疆，最小的是上海和天津。l生态系统服务（Ecosystem Services）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，它不仅给人类提供生存必需的食物、医药及工农业生产的原料，而且维持了人类赖以生存和发展的生命支持系统（Daily,1997；欧阳志云等，1999）。1、有机质的合成与生产；l2、生物多样性的产生与维持；l3、释氧固碳l4、调节气候；l5、涵养水源l6、营养物质贮存与循环；l7、固土保肥；l8、有害有毒物质的降解；l9、植物花粉的传播与种子的扩散；l10、有害生物控制以及减轻自然灾害等l11、休闲与游憩l1、条件价值法l调查法和假设评价法l支付意愿l2、费用支出法l3、市场价值法：成本法、费用替代法、影子价格法l一、简介l“生态足迹”也称“生态占用”，在20世纪90年代初由加拿大大不列颠哥伦比亚大学规划与资源生态学教授里斯(William E.Rees)提出。它显示在现有技术条件下，指定的人口单位内（一个人、一个城市、一个国家或全人类）需要多少具备生物生产力的土地（biological productive land）和水域，来生产所需资源和吸纳所衍生的废物。l生态足迹通过测定现今人类为了维持自身生存而利用自然的量来评估人类对生态系统的影响。比如说一个人的粮食消费量可以转换为生产这些粮食的所需要的耕地面积，他所排放的二氧化碳总量可以转换成吸收这些CO2所需要的森林、草地或农田的面积。因此它可以形象地被理解成一只负载着人类和人类所创造的城市、工厂、铁路、农田的巨脚踏在地球上时留下的脚印大小。它的值越高，人类对生态的破坏就越严重。l该指标的提出为核算某地区、国家和全球自然资本利用状况提供了简明框架，通过测量人类对自然生态服务的需求与自然所能提供的生态服务之间的差距，就可以知道人类对生态系统的利用状况，可以在地区、国家和全球尺度上比较人类对自然的消费量与自然资本的承载量。生态足迹的意义在于探讨人类持续依赖自然以及要怎么做才能保障地球的承受力，进而支持人类未来的生存。l生态足迹的计算是基于两个简单的事实：l1、我们可以保留大部分消费的资源以及大部分产生的废弃物；l2、这些资源以及废弃物大部分都可以转换成可提供这些功能的生物生产性土地。l生态足迹的计算方式明确地指出某个国家或地区使用了多少自然资源，然而，这些足迹并不是一片连续的土地；由于国际贸易的关系，人们使用的土地与水域面积分散在全球各个角落，这些需要很多研究来决定其确定的位置。l在生态足迹计算中，各种资源和能源消费项目被折算为耕地、草场、林地、建筑用地、化石能源土地和海洋水域）等6种生物生产面积类型。l耕地是最有生产能力的土地类型，提供了人类所利用的大部分生物量。l草场的生产能力比耕地要低得多。l由于人类对森林资源的过度开发，全世界除了一些不能接近的热带丛林外，现有林地的生产能力大多较低。l化石能源土地是人类应该留出用于吸收CO2的土地，但目前事实上人类并未留出这类土地，出于生态经济研究的谨慎性考虑，在生态足迹的计算中，考虑了CO2吸收所需要的化石能源土地面积。l由于人类定居在最肥沃的土壤上，因此建筑用地面积的增加意味着生物生产量的损失。l由于这6类生物生产面积的生态生产力不同，要将这些具有不同生态生产力的生物生产面积转化为具有相同生态生产力的面积，以汇总生态足迹和生态承载力，需要对计算得到的各类生物生产面积乘以一个均衡因子，ll即rk=dk/D(k=1，2，3，6)l式中rk为均衡因子，dk为全球第k类生物生产面积类型的平均生态生产力，D为全球所有各类生物生产面积类型的平均生态生产力。l 采用的均衡因子分别为：耕地、建筑用地为2.8，森林、化石能源土地为1.1，草地为0.5，海洋为0.2。lAiPi/(Yi N)(i=1，2，3，)l式中Ai为第i种消费项目折算的人均生态足迹分量（hm2人），Yi为生物生产土地生产第i种消费项目的年（世界）平均产量（kg/hm2），Pi为第i种消费项目的年生产量，N为人口数。l在计算煤、焦炭、燃料油、原油、汽油、柴油、热力和电力等能源消费项目的生态足迹时，将这些能源消费转化为化石能源土地面积，也就是以化石能源的消费速率来估计自然资产所需要的土地面积。l人均生态足迹(hm2人)：efrj/(Pi+Ii-Ei)/(Yi N)(j=1，2，3，6；i=1，2，3，m)l区域总人口的生态足迹(hm2人)：EF=N (ef)在生态承载力的计算中，由于不同国家或地区的资源禀赋不同，不仅单位面积耕地、草地、林地、建筑用地、海洋(水域)等间的生态生产能力差异很大，而且单位面积同类生物生产面积类型的生态生产力也差异很大。因此，不同国家和地区同类生物生产面积类型的实际面积是不能进行直接对比的，需要对不同类型的面积进行标准化。不同国家或地区的某类生物生产面积类型所代表的局地产量与世界平均产量的差异可用“产量因子”表示。某个国家或地区某类土地的产量因子是其平均生产力与世界同类土地的平均生产力的比率。同时出于谨慎性考虑，在生态承载力计算时应扣除12的生物多样性保护面积。lecajrjyj(j1，2，3，6)l式中 ec为人均生态承载力(hm2/人)，aj为人均生物生产面积，rj为均衡因子，yi为产量因子。l区域生态足迹如果超过了区域所能提供的生态承载力，就出现生态赤字；如果小于区域的生态承载力，则表现为生态盈余。区域的生态赤字或生态盈余，反映了区域人口对自然资源的利用状况。l生态足迹从消费的角度描述人类占用的资源量，而环境承载力理论则从供给的角度考查环境系统能够负担的人口数。生态足迹模型最突出的优点是表达简明，易于理解。与传统的可持续发展评价方法相比，它直接建立消费与资源的定量化关系，能有效评价人类活动对环境的影响。在城市生态规划研究中，生态足迹理论与方法可用于以下几个方面：分析和评价城市生态可持续发展水平，实现城市可持续发展所需要的生物生产性面积，城市生态足迹的变化趋势，不同城市间生态足迹的比较，指导产业结构和消费结构的调整以及资源开发利用模式的改变等。l1 Wackernagel等人的开创性研究等人的开创性研究lWillian Rees的博士生Wackernagel等曾对世界上52个国家和地区1997年的生态足迹进行了实证计算研究表明，l全球平均人均生态足迹为2.8hm2，而可利用生物生产面积仅为2hm2，全球人均生态赤字0.8hm2。l在计算的52个国家和地区中35个国家和地区存在生态赤字，只有12个国家和地区的人均生态足迹低于全球人均生态承载力。l中国1997年的人均生态足迹为1.2 hm2，而其人均生态承载力仅为0.8 hm2，人均生态赤字为0.4 hm2。因此，从全球范围而言，人类的生态足迹已超过了全球生态承载力的35%，人类现今的消费量已超出自然系统的再生产能力，即人类正在耗尽全球的自然资产存量。为了让各个国家在占用了多少自然资源上“有账可查”，2004年，世界自然基金会(WWF)的2004地球生态报告使用了“生态足迹”这一指标，并列出了一份“大脚黑名单”。这份由WWF和联合国环境规划署共同完成的报告于2004年10月21日在瑞士格兰德正式发布。十几位来自WWF总部、挪威管理学院、美国威斯康辛大学和全球足迹网络的专家参与了研究，报告的数据来自联合国粮农组织、国际能源机构、政府间气候变化专门委员会以及联合国环境项目世界保护监测中心。l在这份“大脚黑名单”上，阿联酋以其高水平的物质生活和近乎疯狂的石油开采“荣登榜首”人均生态足迹达9.9公顷，是全球平均水平(2.2公顷)的4.5倍；美国、科威特紧随其后，以人均生态足迹9.5公顷位居第二。贫困的阿富汗则以人均0.3公顷生态足迹位居最后。中国排名第75位，人均生态足迹为1.5公顷，低于2.2公顷的全球平均水平。“但中国人口数目庞大，其人均生态承载能力(即大自然能够给予的消耗量)仅为0.8公顷，生态赤字高达0.7公顷，而全球的平均生态赤字为0.4公顷。”专家们认为，由于发展中国家的人均自然消耗量还将迅速增加，中国的整体生态形势更加不容乐观。l2006年4月19日公布的亚太区2005生态足迹与自然财富报告显示，亚太区人民耗损资源的速度接近该地区自然资源复原速度的两倍，而居住在该地区的人类所需的地球资源比该地区生态系统可提供的资源量高出1.7倍。自1961年到2001年，中国人均生态足迹的增长几乎超出了原来的一倍。亚洲是目前世界上经济发展最快、人口最多的区域，其整体生态足迹对全球影响深远，但欧洲人和北美洲人的平均足迹仍比亚洲人高3倍到7倍。在过去的8年里，中国的人均生态足迹比较稳定。