野外台站研究揭示生态系统服务流量过程

1.2.1.1　流量的概念

流量的基本概念是流动的物体在单位时间内通过的数量。它描述的是物质在时间维度上的运动特征，反映的是物质在自然界中的存在状态。流量广泛存在于科学研究的各个领域中，比如流体学、经济学、心理学、网络研究、环境学等。流体力学中流量是指单位时间内经过某一横断面的流体的量，当流量以体积表示时称为体积流量，用质量表示时称为质量流量。水环境学中环境流量指维持生态系统健康河道中所需要的水流量。经济学中的流量是指一定时期内发生的某种经济变量变动的数值，它是在一定时期内测度的，其大小有时间维度。与流量相对应的概念是存量，所谓经济学中的存量是指某一时间点上的某种经济变量的数值，其大小没有时间维度。存量分析和流量分析是现代西方经济学中广泛使用的分析方法。

1.2.1.2　生态系统服务概念

生态系统服务的概念最早是由Holdren和Ehrlich在1974年提出的。Daily（1997）将生态系统服务定义为自然生态系统及物种维持和满足人类需求的条件和功能。Costanza等（1997）将生态系统服务定义为人类从生态系统获得的各种收益，或者说，生态系统的产品和服务是指人类直接或者间接从生态系统的功能当中获得的各种收益。Turner等（1998）认为生态系统功能是生态系统自我维持的物理、化学和生物过程；de Groot等（2002）认为生态系统功能是生态系统生物界和非生物界相互作用的结果。生态系统服务就是由自然生态系统的生境、物种、生物学状态、性质和生态过程所产生的物质和维持良好生活环境对人类提供的直接福利。千年生态系统服务评估报告中关于生态系统服务的定义基本上采用了Costanza等（1997）的观点，认为生态系统服务是人们从生态系统获得的收益。生态系统向人类提供产品（比如粮食、木材、药材等）和服务（维持生命、调节气候、休闲娱乐等）。在统计学上对“产品”和“服务”分列。目前，在生态系统价值评估中分列、合并的都有。千年生态系统评估（MA）把所有这些产出都列入“生态系统服务”（MA，2005）。

此外，还有学者注意到了生态系统的负面作用，并将其称为生态系统损害（ecosystem disservices）（Agbenyega et al.，2008；Lyytimäki et al.，2009；Zhang et al，2007）。比如城市公园中的老鼠（De Stefano et al.，2005）和人类在绿地中感觉到的安全威胁（Jorgensen et al.，2007；Lyytimäki et al.，2009）。区分生态系统服务、损害和产品是由人类喜好、社会、政治以及生物物理背景确定的（Lyytimäki et al.，2009；Zhang et al.，2007）。

1.2.1.3 生态系统服务的流量内涵

众多学者一致认同自然资产提供生态系统服务（Costanza和Daily，1992；de Groot et al，2002），生态系统服务价值在经济学中属于流量概念，对应的存量是自然资本，也即生态系统（Constanza et al，1997；Daily，2000）。生态系统服务以长期服务流的形式出现，能够带来这些服务流的生态系统是自然资本（胡自治，2004）。Dominati等（2010）等将生态系统服务定义为自然资产提供的有利的、满足人类需求的流量。生态系统服务应以单位时间生态系统服务量衡量。(www.xing528.com)

生态学上，生态系统功能的发挥是伴随着生物的生长过程所进行的，因此，生态系统服务随着时间是变化的。首先，生物的生长在一年内随着气候的变化有周期性变化特征，因此，生态系统服务具有年内变化特征；其次，生态系统中的多年生植被逐年生长，同时年际之间也存在着气候差异，因此，生态系统服务存在着年际变化特征；此外，生态系统在演替周期内的不同阶段特征不同，因此，生态系统服务还存在着演替周期内的差异。以上几个时间尺度，对于多年生植被来说都存在；对于一年生的植被，年内变化就是其生命周期变化。

结合生态学和经济学的相关概念，生态系统服务流量过程即生态系统服务单位时间内大小的动态变化过程，衡量的指标有物理量和经济量。此概念中包含三个要素：

（1）时间维度。不同学科中的流量研究所选择的时间维度不同，从秒到年。一般，流体研究中所选择的时间维度为秒，宏观经济学中多为年。不同生态系统的生命周期不同，其提供的生态服务变化的时间维度也不同，因此，生态系统服务流量时间维度的选择依据生态系统种类的不同而不同，根据研究对象的特点、研究目的不同，生态系统服务流量研究的时间尺度有日、月、季节、年、生长周期、演替周期等。

（2）特定生态系统服务类型。生态系统提供的服务类型很多，千年生态系统评估中将其分为4大类，分别为支持服务、供给服务、调节服务、文化服务，其中每大类又可以分为几个小类。不同类型生态服务是由生态系统的不同功能或同一种功能产生，再加上周围的环境差异和人类需求条件，其产生的机理不同，流量过程自然也不同。这就意味着在研究生态系统服务流量时，必须明确生态系统服务类型。

（3）特定的生态系统。众所周知，生态系统有森林、草地、农田、荒漠、河流、海洋等多种类型。不同生态系统的生长特征不同，提供的服务大小和过程自然也不同。比如森林生态系统大多为多年生树木，草地生态系统有多年生草和一年生草，而农田生态系统由于人工控制，有一年两熟、两年三熟、一年一熟等。可以看出，三种生态系统在年尺度上的流量过程显然不同。因此，研究生态系统流量过程，必须明确生态系统类型。