【王金南院士团队】探索全球生态系统服务价值（GEP）分布及其权衡与协同关系

导读｜生态环境部环境规划院环境规划与政策模拟重点实验室王金南院士团队在环境与生态领域国际期刊Environmental Science and Ecotechnology上刊发以“Exploring the complex trade-offs and synergies of global ecosystem services”为标题的论文，揭示了全球生态系统服务价值（GEP）的分布及其权衡与协同关系，为优化生态系统管理和更好实施生态补偿政策提供了科学依据，文章在发表后得到了Phys.org、Mirage News、EurekAlert等国际科技新闻媒体的报道。
研究背景
研究生态系统服务之间的权衡和协同关系是生态系统管理的关键领域。每项服务的价值很大程度上都受到人类活动的影响，增强一种生态系统服务可能会以削弱另一种服务为代价，而这些变化又会影响人类的决策。由于存在着多种权衡和协同关系，很难达到多种生态系统服务之间的同时优化。因此，全面理解生态系统服务之间的权衡和协同关系至关重要，我们需要明确权衡与协同在何处发生，何时变化，才能有针对性地减弱不同服务之间的权衡关系，同时增强其协同作用。王金南院士团队在全球GEP核算（2017年）、中国绿色GDP核算（2004—2022年）、中国GEP核算（2015—2022年）的基础上，进一步开展了对2018年全球GEP分布及其复杂权衡与协同关系的研究。
研究框架
本研究首先从三个方面：生态系统产品供给服务、生态调节服务和生态文化服务，对2018年全球179个国家的森林、湿地、草地、荒漠、农田等陆地生态系统GEP（生态产品总值）进行了核算。随后，结合核算结果进一步定量分析了在不同空间分布和不同收入水平分组下，各个国家不同生态系统服务指标之间的权衡与协同关系，以期为优化全球生态系统服务管理政策提供技术支撑。
图1  研究技术框架图
研究结果
（1）研究发现，按照2017年不变价计算，2018年全球GEP约为155万亿美元，是当年度全球GDP的1.85倍，单位面积GEP为107.00万美元/km2，人均GEP2.03万美元/人，同比分别增长了4.81%和2.89%，略高于同期全球GDP增速，但低于Costanza教授团队统计的1994—2011年全球生态系统服务价值年均增长率。从组成结构来看，生态系统调节服务价值约为140万亿美元，占比达到90.31%；森林和湿地生态系统提供的服务价值较高，这两个生态系统的服务价值之和约占全球总量的80%；从空间分布来看，GEP主要分布在美洲、亚洲和非洲，GEP总量最高的五个国家依次是巴西、美国、中国、俄罗斯与加拿大，这五个国家的GEP之和占比为37.68%，排名前15位的国家占据了全球GEP总量的65%。此外，发展中国家GEP总量约为发达国家总量的3.45倍，但其人均GEP仅为发达国家的54.61%。

在关联GEP、GDP两项指标的年际变化中，研究发现共有69个国家的GEP出现了下降。然而，包括中国在内的84个国家或地区呈现出GEP、GDP的双增长，而GEP与GDP出现双下降的国家或地区达到了18个。具体到中国来看，2018年中国在总量、人均、单位面积GEP这三项指标上分别位居全球第3、第134、第101位。其中，2018年中国的人均GEP达到0.88万美元/人（当年价格），排名较2017年上升了5位；中国的单位面积GEP为128.82万美元/km2（当年价格），略高于全球平均水平。
图2  2018年全球生态产品总值各项指标的空间分布
（2）从2018年度全球生态系统服务指标之间协同、权衡关系的测算结果来看，大部分指标间的相关性均较为显著。首先，释氧调节、气候调节和固碳调节服务之间都具有很强的协同作用，这是因为植物可以通过光合作用吸收二氧化碳、释放氧气，并将一部分碳固定在体内，从而适应全球气候变暖；同时，植物还可以通过蒸腾作用来调节气温和湿度。此外，生态系统文化旅游服务为人类社会提供了精神层面的享受追求，而物质产品服务则提供了生存的物质保障，这两种服务都能够提升人类社会的生活质量，当前在全球层面，由生态系统提供的这两种服务也表现出了很强的协同作用。研究还进一步对比了不同收入水平国家当中各项GEP指标协同作用的强弱，结果表明，在高收入国家中，表现为强协同作用的生态系统服务配对数远超过中低收入国家和低收入国家；然而，在低收入国家中，洪水调蓄与水源涵养、土壤保持服务之间存在权衡关系，也即在这些国家中洪水调蓄服务的提升可能会对水源涵养和土壤保持服务产生影响。
图3  不同生态系统服务之间的权衡与协同关系
（3）从生态系统服务与其他指标之间的协同关系来看，全球各大洲的GEP总量与自然保护区面积呈现出了显著的正相关关系，GEP总量与国土面积间也存在正相关关系，但并不如GEP与保护区面积间的关系紧密。在考察各大洲内部国家间的规律时，则呈现出一定的差异，例如，在美洲和大洋洲各国，GEP总量和其保护区面积的相关关系表现为：在一定的价值区间内，随着保护区面积增长，GEP总价值也会随之增加，但增速逐渐放缓并趋近于某一阈值；在非洲各国，GEP总量与保护区面积的相关关系则较弱。
图4  GEP总量与保护区面积、国土面积间相关关系图（保护区面积：a全球, b亚洲, c美洲, d大洋洲；国土面积：e欧洲, f亚洲, g美洲, h大洋洲）
政策应用
建立GEP指标的目的并不是为了取代GDP，而是希望构建一套并行的统计和核算体系，以评估自然生态系统对人类的贡献。由于生态系统服务的供需不平衡，全球生态系统服务之间存在不同程度的权衡关系，这在低收入国家尤其明显。在2018年全球低收入的26个国家中，超过88%的国家位于非洲，这也是全球洪水问题最严重的地区。研究发现，这些区域的洪水调蓄与水源涵养、土壤保持服务之间存在权衡关系，解决与洪水相关的问题可能会阻碍区域生态系统的最佳管理。尽管建设水库可以减轻洪水风险并提供水源，但它们也可能改变栖息地、破坏水生生态系统，并影响生物多样性保护、休闲和文化服务。因此，在规划和实施防洪管理措施时，必须综合考虑洪水控制措施对生态系统服务的影响。

此外，建议从不同层级、在不同地区开展生态系统服务之间的权衡和协同分析，以便为建立全球范围的生态财政转移支付（EFT）提供科学依据。在此基础上，建议扩大EFT、生物多样性基金等基金的规模，为GEP高但GDP低的地区提供多边援助，进而促进全球可持续发展。最后，有必要深入研究生态系统服务与自然、社会因素之间的关系，加强社会、经济、自然相结合的评价分析，特别是GEP和GDP的双评估，使人类福祉得到更为全面和有效的反馈。
作者贡献
第一作者
王金南，全国政协常委、人口资源环境委员会副主任，中国工程院院士，中国环境科学学会理事长，生态环境部环境规划院名誉院长。浙江大学求是讲座教授、博士生导师。国家生态环境保护专家委员会副主任，国家气候变化专家委员会副主任，国家新污染物治理专家委员会主任。近40年来，他一直致力于国家环境规划、管理和政策研究，主持和参与了“十五”到“十四五”国家生态环境保护规划制定研究，系统构建了国家污染减排工程方案决策、实施管理以及减排工程影响评估理论方法与技术体系，设计了全国实施的国家环境保护税、排污交易、生态环境补偿等政策方案，引领开展国家绿色GDP和生态产品总值GEP核算研究，发表论文300多篇，出版《环境规划学》《环境经济学》《生态产品第四产业：理论与实践》等11部专著，获国家第一批百千万人才工程、国务院政府特殊津贴、中共中央直接联系专家、中国青年科技奖、绿色中国人物特别奖、国家优秀科技工作者、地球（瑞典）奖、国家环境科技领军人才称号以及22项国家和部级科技奖，为国家生态文明和美丽中国建设顶层设计做出了突出贡献。

通讯作者
吴文俊，博士，研究员，生态环境部环境规划院生态环境与经济核算中心副主任，模拟中心室主任，中国环境科学学会生态环境核算专业委员会委员。主要从事环境规划与管理、环境经济核算研究，在Environmental Science & Technology, Environmental Science and Ecotechnology, Ecosystem Services, Journal of Environmental Management等期刊发表论文50余篇、出版专著6部、取得发明专利2项、软件著作权8项。参与国家重大科技专项、中国工程院重大咨询项目、重点研发计划、国自然基金、生态环境部重点改革任务等各类科研与咨询项目50余项。通讯邮箱：wuwj@caep.org.cn

蒋洪强，博士，研究员，生态环境部环境规划院副总工程师，环境规划与政策模拟重点实验室主任，兼任中国环境科学学会环境规划专业委员会副主任、中国环境科学学会生态环境大数据专业委员会副主任、中国会计学会环境会计分会理事、中国审计学会环境审计专业委员会委员等。主要从事环境规划与政策研究，主持或参与重大项目40余项，出版著作20余部；发表论文180余篇；获国家百千万人才工程、国务院政府特殊津贴、中宣部“四个一批”人选、中共中央直接联系专家、国家第一批环境保护青年拔尖人才、中国绿色年度人物、全国优秀环境科技工作者称号以及、国家科技进步二等奖1项、省部级科技奖10项。通讯邮箱：jianghq@caep.org.cn

其他作者
北京师范大学硕士生杨萌、实验室高月明助理研究员、浙江大学博士研究生邵嘉程、规划院杨威杉高级工程师、马国霞研究员、於方首席科学家、西北农林科技大学硕士生姚楠。感谢段扬助理研究员、李勃助理研究员为本文所做的贡献。
引用信息
Wang, J., Wu, W., Yang, M., Gao, Y., Shao, J., Yang, W., ... & Jiang, H. (2024). Exploring the complex trade-offs and synergies of global ecosystem services. Environmental Science and Ecotechnology 21: 100391.
https://doi.org/10.1016/j.ese.2024.100391



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