湖泊生態(tài)服務(wù)生產(chǎn)函數(shù)構(gòu)建研究
——以博斯騰湖為例*

劉倩倩，徐昔保

(1：中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所，中國科學(xué)院流域地理學(xué)重點實驗室，南京 210008) (2：中國科學(xué)院大學(xué)，南京學(xué)院，南京 211135)

1990s以來生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的價值評估逐漸成為國內(nèi)外生態(tài)經(jīng)濟學(xué)的研究熱點, 隨著1997年Costanza等在Nature上發(fā)表了針對全球生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的價值評估研究，2005年聯(lián)合國在千年評估報告中將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)分為供給服務(wù)、支持服務(wù)、文化服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)4類并相繼開展生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估與影響分析，有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估的認識逐步提高[1-8]?，F(xiàn)有研究主要有圍繞物質(zhì)量與價值量的評估[9]、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值動態(tài)變化與影響機理分析[10]、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡關(guān)系的定性/半定量分析研究等[11-12]，已形成了生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)-過程與功能-服務(wù)的研究框架[13]。過去幾十年來，國內(nèi)外學(xué)術(shù)機構(gòu)在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)內(nèi)涵、評估框架、模型應(yīng)用等方面作了大量的探索和嘗試，為我國湖泊生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究快速發(fā)展奠定了基礎(chǔ)[14]。然而，湖泊生態(tài)系統(tǒng)高度復(fù)雜，缺乏較為完整的監(jiān)測體系與數(shù)據(jù)，針對湖泊生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值(lake ecosystem service valuation，LESV)評估的過程模型以及湖泊生態(tài)系統(tǒng)特征和生態(tài)系統(tǒng)最終服務(wù)的尺度關(guān)聯(lián)等研究較少，導(dǎo)致湖泊生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究相對較為滯后，在內(nèi)在傳遞機制、影響因素定量甄別、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡與優(yōu)化調(diào)控等方面仍較為薄弱[15]。本文嘗試構(gòu)建湖泊生態(tài)服務(wù)生產(chǎn)函數(shù)(lake ecoservice production function，LEPF)以探求一種專門針對湖泊生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估的方法模型，擬通過在湖泊生態(tài)系統(tǒng)最終服務(wù)價值與關(guān)鍵特征指標間構(gòu)建一定的函數(shù)關(guān)系，揭示一段時間內(nèi)維持湖泊生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生使用服務(wù)的各種生態(tài)生產(chǎn)要素與其所能產(chǎn)生的最大生態(tài)系統(tǒng)最終服務(wù)之間的關(guān)系。研究可作為生態(tài)服務(wù)生產(chǎn)的主要理論基礎(chǔ)和分析方法[16]，為LESV的評估及關(guān)鍵特征指標貢獻度的定量甄別提供方法借鑒。

數(shù)學(xué)家Charles Cobb與經(jīng)濟學(xué)家Paul Douglas于1928年提出生產(chǎn)函數(shù)(CD生產(chǎn)函數(shù))用于研究既定的技術(shù)水平下生產(chǎn)要素投入量的組合與產(chǎn)品的最大產(chǎn)量之間的技術(shù)關(guān)系，此后該函數(shù)不斷發(fā)展并作為工具被廣泛應(yīng)用于人才、社會經(jīng)濟、企業(yè)管理、旅游業(yè)等經(jīng)濟學(xué)領(lǐng)域[17]。隨著生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究的不斷發(fā)展，生態(tài)學(xué)家嘗試基于過程模型與統(tǒng)計學(xué)方法將生產(chǎn)函數(shù)與生態(tài)過程相結(jié)合，提出構(gòu)建一種生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)過程的可用表達式(模型)，即生態(tài)生產(chǎn)函數(shù)[18-21]。Jonsson等在提出生態(tài)生產(chǎn)函數(shù)概念框架的基礎(chǔ)上構(gòu)建一種新型景觀模型，將生產(chǎn)函數(shù)與描述作物生長的模型相結(jié)合以預(yù)測土地利用對天敵害蟲生物防治的影響[22]；Maltby等利用定量生態(tài)生產(chǎn)函數(shù)或外推因子外推的改進方式評估生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡關(guān)系，以此量化生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的權(quán)衡，但同時存在資源和數(shù)據(jù)密集的問題[23]；Faber等基于文獻綜述，對25種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)121個生態(tài)生產(chǎn)函數(shù)的量化程度和因果關(guān)系進行歸類，認為目前只有少數(shù)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)建立了合理的生態(tài)生產(chǎn)函數(shù)[24]?，F(xiàn)有生態(tài)生產(chǎn)函數(shù)研究通常僅根據(jù)生物物理措施來定義生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，缺乏了一些必要投入的非生態(tài)因素[25]；涉及最終服務(wù)的同時涉及到中間服務(wù)，二者之間的混淆導(dǎo)致大部分用于關(guān)聯(lián)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、過程與功能的回歸模型并非嚴格意義上的生態(tài)生產(chǎn)函數(shù)[20]?；诖耍糠謱W(xué)者進一步引進“生態(tài)服務(wù)生產(chǎn)函數(shù)”概念，謝高地等根據(jù)計量經(jīng)濟學(xué)理論和生態(tài)服務(wù)研究積累的理論成果，提出生態(tài)服務(wù)生產(chǎn)函數(shù)可以被看成是生態(tài)服務(wù)生產(chǎn)的主要理論基礎(chǔ)[16]；Wainger等在鏈接生態(tài)和經(jīng)濟建?？蚣艿幕A(chǔ)上提出一系列量化生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的函數(shù)關(guān)系，逐步揭示生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值與人類福祉之間的關(guān)系[25]。目前生態(tài)服務(wù)生產(chǎn)的理論框架仍然是個空白，大多處于定性的描述階段，定量化構(gòu)建函數(shù)的研究實例較少，構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)生產(chǎn)的基本理論框架首先需要構(gòu)建生態(tài)服務(wù)生產(chǎn)函數(shù)[16]。

本研究借鑒生態(tài)服務(wù)生產(chǎn)函數(shù)的內(nèi)涵與框架，在湖泊面廣量大、類型豐富、區(qū)域差異大及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)較為缺乏等情形下，首先根據(jù)生態(tài)學(xué)和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的原理確定最終指標體系，采用市場價值法、影子工程法和替代成本法等生態(tài)經(jīng)濟學(xué)方法對博斯騰湖近30年來生態(tài)系統(tǒng)最終服務(wù)價值進行評估，評估結(jié)果作為被解釋變量；在此基礎(chǔ)上，從生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)-過程與功能-服務(wù)的機理層面分析并綜合考慮湖泊生態(tài)本底、區(qū)位因素影響及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的聯(lián)系等，最終選取了湖泊面積、水位、蒸發(fā)量、水生植被面積、綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)這5類關(guān)鍵特征指標作為解釋變量；最后基于湖泊生態(tài)系統(tǒng)最終服務(wù)與關(guān)鍵特征指標構(gòu)建出LEPF以定量甄別LESV主導(dǎo)因素貢獻度，并為拓展到區(qū)域尺度的LESV評估提供一定的理論基礎(chǔ)與數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

新疆博斯騰湖(41°56′～42°14′N，86°40′～87°26′E)位于天山南麓，地處巴州焉耆盆地博湖縣境內(nèi)，是我國最大的內(nèi)陸淡水湖、西北地區(qū)最大的淡水湖、新疆典型的吞吐型湖泊，同時也是一個不完整的天然調(diào)節(jié)水庫，具有調(diào)節(jié)河川徑流、凈化水質(zhì)、蓄洪灌溉、產(chǎn)品提供、生態(tài)調(diào)節(jié)及促進地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展等功能，為水資源匱乏的干旱地區(qū)提供了重要的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，被譽為巴州人民的母親湖[26-29]。博斯騰湖作為塔里木河的主要配水湖泊及塔克拉瑪干沙漠和庫魯克大沙漠之間綠色走廊水源的重要補給湖泊，其對流域生態(tài)安全保障、“絲綢之路經(jīng)濟帶”和中國-蒙古國-俄羅斯經(jīng)濟走廊建設(shè)均具有舉足輕重的作用[30]。然而近年來由于受自然和人為兩種因素的制約，博斯騰湖湖區(qū)的濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)向著更加簡化和脆弱的方向演化，在生態(tài)環(huán)境中有著多重角色的博斯騰湖面臨著一系列的環(huán)境問題[31-34]。此外，相比于森林、草原、荒漠和農(nóng)田等其他生態(tài)系統(tǒng)，湖泊面積及其在陸地中占比都非常有限，其重要性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值往往被嚴重低估，也缺乏必要的量化表征以及區(qū)域時空多尺度的研究方法[30]。在當前生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展的大背景下，博斯騰湖長期生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估及關(guān)鍵特征指標定量甄別可為湖泊生態(tài)保護與優(yōu)化調(diào)控提供理論與科學(xué)依據(jù)，以博斯騰湖為例構(gòu)建LEPF，可為拓展到區(qū)域尺度上的LESV評估提供一定的理論基礎(chǔ)與數(shù)據(jù)支撐。

1.2 研究方法

1.2.1 理論框架 LEPF將生態(tài)服務(wù)生產(chǎn)函數(shù)運用到LESV評估上，主要揭示一段時間內(nèi)湖泊生態(tài)系統(tǒng)最終服務(wù)價值(被解釋變量)與關(guān)鍵特征指標(解釋變量)之間的函數(shù)關(guān)系[35]?；舅悸钒ǎ?1)對湖泊生態(tài)系統(tǒng)最終服務(wù)進行價值量評估，價值評估結(jié)果作為最終被解釋變量。評估主要針對供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)、文化服務(wù)3類，由于支持服務(wù)在起到中間過程作用(即支持服務(wù)通常是其他三類服務(wù)的形成條件)，為了避免重復(fù)計算，在評估過程中不涉及[3]；(2)從生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)-過程與功能-服務(wù)機理層面分析并綜合考慮湖泊生態(tài)本底、區(qū)位因素影響及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的聯(lián)系等，確定影響湖泊生態(tài)系統(tǒng)最終服務(wù)價值的關(guān)鍵特征指標；(3)將生態(tài)系統(tǒng)最終服務(wù)與關(guān)鍵特征指標分別作為被解釋變量與解釋變量代入生態(tài)服務(wù)生產(chǎn)函數(shù)框架，通過統(tǒng)計檢驗遴選最終的輸入變量，完成LEPF構(gòu)建(圖1)。

圖1 LEPF理論框架[25,35] Fig.1 Theoretical framework for the LEPF[25,35]

1.2.2 函數(shù)構(gòu)建 基于長時間序列的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值研究，更有助于揭示生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值變化趨勢，故研究選取1990-2019年近30年作為研究時段，根據(jù)湖泊生態(tài)系統(tǒng)特征和社會經(jīng)濟狀況，結(jié)合《濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評估規(guī)范》(LY/T 2899-2017)，制定了生態(tài)系統(tǒng)最終服務(wù)評估指標體系，將博斯騰湖生態(tài)系統(tǒng)最終服務(wù)劃分為供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)、文化服務(wù)價值3大類共8項服務(wù)價值。其中，供給服務(wù)直接使用市場價值法進行計算；調(diào)節(jié)服務(wù)使用影子工程法、造林成本法、工業(yè)制氧法、替代成本法等；文化服務(wù)獲得的收益直接從政府統(tǒng)計數(shù)據(jù)中獲得。價值評估結(jié)果作為被解釋變量(表1)。

表1 被解釋變量指標體系*Tab.1 Indicators system of the explained variable

公式如下：

V=∑iVi

(1)

式中，V為湖泊提供的生態(tài)系統(tǒng)最終服務(wù)價值(億元/a)；Vi為湖泊第i項生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值(億元/a)。

因為幾乎不可能對所有影響湖泊生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的直接或潛在特征指標進行建模，所以縮小度量集合的一個有用策略是從生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)-過程與功能-服務(wù)的機理層面綜合考慮湖泊生態(tài)本底、區(qū)位因素影響及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的聯(lián)系等因素，將研究的重點放在關(guān)鍵特征指標上。在生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面，隨著氣候環(huán)境變化和人類活動影響加劇，作為典型的干旱區(qū)內(nèi)陸湖泊，博斯騰湖面積、水位都發(fā)生了明顯階段性變化，且湖區(qū)地處亞歐大陸中心，氣候干燥少雨且蒸發(fā)量大[43-46]。在生態(tài)系統(tǒng)過程和功能方面，水生植被是生態(tài)系統(tǒng)的重要組成因素，在湖庫生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮穩(wěn)定沉積物、凈化水質(zhì)、平衡水生生態(tài)系統(tǒng)等作用，對湖庫生態(tài)環(huán)境具有重要作用，而各種社會因素的影響導(dǎo)致的湖泊生態(tài)環(huán)境改變，主要體現(xiàn)在水生植被面積的變化方面[47]；湖泊水環(huán)境對整個生態(tài)系統(tǒng)起關(guān)鍵性作用，而富營養(yǎng)化影響水體水質(zhì)，降低水的透明度，影響水中植物的光合作用，可能造成溶解氧急劇減少，使魚類大量死亡等[48]，葉綠素a濃度常常作為反映水體富營養(yǎng)化程度的重要評價指標[49]，透明度是湖泊水體重要的物理參數(shù)之一，是水體光學(xué)組分的綜合反映，二者對研究湖泊生態(tài)環(huán)境具有重要科學(xué)意義[50]。在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)方面，湖泊面積、水位、蒸發(fā)量3類水文氣象要素的波動會嚴重影響區(qū)域的穩(wěn)定與經(jīng)濟的發(fā)展，可在反映干旱區(qū)湖泊水文情況的基礎(chǔ)上進一部系統(tǒng)研究湖泊生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值變化情況，主要解釋水資源供給服務(wù)及大部分調(diào)節(jié)服務(wù)尤其是氣候調(diào)節(jié)服務(wù)；水生植被是博斯騰湖長期保持淡水特色的主要原因之一，在促進區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展和湖區(qū)水域環(huán)境保護方面發(fā)揮了重要的作用[51]，主要用于解釋物質(zhì)產(chǎn)品供給及部分調(diào)節(jié)服務(wù)；營養(yǎng)狀態(tài)評價方法是識別湖庫營養(yǎng)狀態(tài)和水污染程度的主要技術(shù)手段[52]，本文主要參照《湖泊(水庫)富營養(yǎng)化評價方法及分級技術(shù)規(guī)定》中的綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)(TLI)法對葉綠素a(Chl.a)、透明度(SD)兩種水質(zhì)特征指標進行評價，評價結(jié)果主要用于解釋部分供給服務(wù)及調(diào)節(jié)服務(wù)，尤其是水質(zhì)凈化服務(wù)?；谘芯繀^(qū)域關(guān)鍵特征及數(shù)據(jù)可得性，最終選定湖泊面積、水位、蒸發(fā)量、水生植被面積、綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)這5類關(guān)鍵特征指標作為解釋變量(表2)。博斯騰湖1990-2019近30年生態(tài)系統(tǒng)最終服務(wù)價值與5類關(guān)鍵特征指標分別作為被解釋變量與解釋變量共同構(gòu)成LEPF(表3)。

表2 解釋變量數(shù)據(jù)來源Tab.2 Data source of the explanatory variable

表3 解釋變量與被解釋變量要素指標Tab.3 Indicators of explanatory variables and explained variables

LEPF公式如下：

(2)

式中，A、B、Γ、Δ、E分別代表5類關(guān)鍵特征指標，α、β、γ、δ、ε分別代表5類關(guān)鍵特征指標相對產(chǎn)出彈性系數(shù)，c代表生態(tài)服務(wù)水平常數(shù)；t代表不同年份。

對(2)式作對數(shù)處理，得回歸方程(3)：

lnV=αlnAt+βlnBt+γlnΓt+δlnΔt+εlnEt+c

(3)

2 結(jié)果分析

2.1 生態(tài)系統(tǒng)最終服務(wù)價值變化

博斯騰湖1990-2019近30年來生態(tài)系統(tǒng)最終服務(wù)價值為1900.26億～2560.66億元/年，年均2226.84億元/年，其單位面積生態(tài)系統(tǒng)提供的各項服務(wù)功能的價值，即年平均生態(tài)系統(tǒng)最終服務(wù)價值系數(shù)[53]為2.14億元/km2，遠高于世界陸地平均單位面積生態(tài)服務(wù)功能價值(691400元/km2)和我國陸地平均單位面積生態(tài)服務(wù)功能價值(583100元/km2)[54]。其中氣候調(diào)節(jié)、防洪蓄水在8類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估中占據(jù)主導(dǎo)地位，為主導(dǎo)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，分別占生態(tài)系統(tǒng)最終服務(wù)價值的89.43%、10.15%，其年平均生態(tài)系統(tǒng)最終服務(wù)價值系數(shù)分別為1.91億、0.22億元/km2。生態(tài)系統(tǒng)最終服務(wù)價值總體呈“上升-下降-上升”的變化趨勢且與水位變動密切相關(guān)(圖2)。第1階段為1990-2002年，水位持續(xù)上升，生態(tài)系統(tǒng)最終服務(wù)價值量隨之不斷增加；第2階段為2003-2012年，生態(tài)系統(tǒng)最終服務(wù)價值隨水位下降持續(xù)下降；第3階段為2013-2019年，水位和生態(tài)系統(tǒng)最終服務(wù)價值量同步回升。

圖2 生態(tài)系統(tǒng)最終服務(wù)價值與水位變化趨勢Fig.2 Change trend of final ecosystem service value and water level

2.2 生態(tài)服務(wù)生產(chǎn)函數(shù)

將博斯騰湖生態(tài)系統(tǒng)最終服務(wù)價值(被解釋變量)與關(guān)鍵特征指標(解釋變量)一并代入湖泊生態(tài)服務(wù)生產(chǎn)函數(shù)模型，在E-views軟件中采用最小二乘法(OLS)進行回歸模擬(表4)。

表4 湖泊生態(tài)服務(wù)生產(chǎn)函數(shù)回歸結(jié)果Tab.4 Regression results of the LEPF

模型1中綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)這個關(guān)鍵特征指標不顯著，剔除該變量后得模型2以便比較。結(jié)果顯示，兩個模型調(diào)整R2都趨近于1且P值都趨近0，擬合度都較高，整體都通過顯著性檢驗，且模擬效果良好。本文主要嘗試構(gòu)建LEPF，未來研究將進一步通過尺度外推開展區(qū)域尺度的LESV評估，該關(guān)鍵特征指標的可獲取性與可推廣性較強，故予以保留，即最終選取模型1。

lnV=0.111lnAt+31.955lnBt+0.871lnΓt-0.002lnΔt+0.001lnEt-217.674

(4)

經(jīng)對數(shù)變換得博斯騰湖1990-2019年近30年來的生態(tài)服務(wù)生產(chǎn)函數(shù)：

(5)

從公式(5)可知，湖泊水面面積的產(chǎn)出彈性為0.111，表明湖泊水面面積增加1%，則年均生態(tài)系統(tǒng)最終服務(wù)價值增加0.111%；湖泊水位的產(chǎn)出彈性為31.955，表明湖泊水位增加1%，則年均生態(tài)系統(tǒng)最終服務(wù)價值增加31.955%；湖泊蒸發(fā)量的產(chǎn)出彈性為0.871，表明湖泊蒸發(fā)量增加1%，則年均生態(tài)系統(tǒng)最終服務(wù)價值增加0.871%；湖泊水生植被面積的產(chǎn)出彈性為-0.002，表明湖泊水生植被面積增加1%，則年均生態(tài)系統(tǒng)最終服務(wù)價值減少0.002%；湖泊綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)的產(chǎn)出彈性為0.001，表明湖泊綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)增加1%，則年均生態(tài)系統(tǒng)最終服務(wù)價值增加0.001%。5類關(guān)鍵特征指標中，水位的產(chǎn)出彈性較高，表明水位波動與生態(tài)系統(tǒng)最終服務(wù)價值變化最為密切，占據(jù)絕對主導(dǎo)地位。綜合比較各關(guān)鍵特征指標對博斯騰湖生態(tài)系統(tǒng)最終服務(wù)價值的貢獻度為：湖泊水位>蒸發(fā)量>面積>水生植被面積>綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)。

3 討論

由于湖泊面廣量大、類型豐富、區(qū)域差異大及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)較為缺乏等原因，適用于湖泊生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)定量評估的方法較少?，F(xiàn)有大部分針對LESV的研究主要是采用生態(tài)經(jīng)濟價值評估方法針對單個湖泊的某個年份開展研究。以博斯騰湖為例，江波等評估其2002年生態(tài)系統(tǒng)最終服務(wù)價值為91.89億元，價值量從高到低依次為徑流調(diào)節(jié)>休閑娛樂>釋氧>原材料生產(chǎn)>固碳>淡水產(chǎn)品>非使用價值>水資源供給>水質(zhì)凈化[34]；孫玉芳等從直接利用價值(物質(zhì)生產(chǎn)、休閑旅游功能)和間接利用價值(涵養(yǎng)水源、調(diào)蓄洪水、降解污染、生物棲息地、文化科研功能)兩個維度，評估了2004年博斯騰湖濕地間接和直接服務(wù)價值分別為1.49億和76.8億元[33]。同時，北方區(qū)域的青海湖濕地生態(tài)系統(tǒng)最終服務(wù)總價值評估表明，按最終服務(wù)價值從高到低依次為水源涵養(yǎng)>氣候調(diào)節(jié)>休閑娛樂>非使用價值>釋氧>原材料生產(chǎn)>固碳>食物生產(chǎn)[39]，由此可見氣候調(diào)節(jié)服務(wù)對干旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)具有巨大的生態(tài)價值，不可忽視。由于評估指標選取差異，尤其是氣候調(diào)節(jié)服務(wù)的選取與否，可能造成最終服務(wù)價值評估結(jié)果的巨大差異。上述關(guān)于博斯騰湖的兩項研究均未包括氣候調(diào)節(jié)服務(wù)，而本研究中氣候調(diào)節(jié)為主導(dǎo)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，扣除氣候調(diào)節(jié)服務(wù)價值后，2002年與2012年LESV分別為299.40億和293.21億元。因此，不同LESV研究之間差異深受評估指標選取、評估方法及價值系數(shù)差異影響。

目前鮮有研究將生態(tài)服務(wù)生產(chǎn)函數(shù)運用到LESV評估中，本研究嘗試構(gòu)建的LEPF可為區(qū)域尺度上定量評估湖泊生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)提供方法借鑒。同時，目前仍存在部分基礎(chǔ)數(shù)據(jù)匱乏、未充分考慮湖泊本身生態(tài)機理影響、部分解釋變量不夠具體等問題，本文構(gòu)建的LEPF也存在一定的不確定性。首先，針對被解釋變量，湖泊生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估受限于數(shù)據(jù)可得性，漁獲量、蘆葦產(chǎn)量等存在某些年份的缺失，故導(dǎo)致對應(yīng)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值長期變化趨勢的缺乏，并且在指標的選取、定量化評價等方面還有待進一步深入、完善。其次，對于解釋變量，特征指標的選取需兼顧特征指標的可獲取性與可推廣性以及排除指標數(shù)據(jù)內(nèi)部可能存在的冗余性等，因此本研究采取了縮小度量集合的有用策略，即從生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)-過程與功能-服務(wù)的機理層面綜合考慮湖泊生態(tài)本底、區(qū)位因素影響及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的聯(lián)系等因素，將研究的重點放在關(guān)鍵特征指標上，導(dǎo)致無法涵蓋更多其他重要但非關(guān)鍵影響因素。此外，特征指標的選取還受到時間、數(shù)據(jù)限制。除了文中提到的5類特征指標外，水鳥物種數(shù)也在考慮范圍內(nèi)。不同種群的鳥類對棲息環(huán)境有著特殊的依賴性，受環(huán)境變化的直接影響，濕地鳥類是濕地環(huán)境質(zhì)量變化中極其敏感的指示物種[55-56]。但由于獲取的數(shù)據(jù)時間范圍主要是2000年以后，且多是按時間段來搜集的，結(jié)果并不足以揭示30年來的數(shù)量變化，故未作選擇。

最后，從模型結(jié)果上看，以水生植被為例，模擬結(jié)果表明水生植被與博斯騰湖生態(tài)系統(tǒng)最終服務(wù)價值呈較弱負相關(guān)，可能存在的原因是研究僅提取了湖泊水生植被整體數(shù)據(jù)，并未對不同植被類型加以區(qū)分，再加上研究未充分考慮湖泊本身生態(tài)機理的影響，導(dǎo)致該結(jié)果在一定程度上僅反映了水生植被整體情況，無法甄別出具體哪類植被類型影響較大。未來研究需重點加強遴選水生植被優(yōu)勢物種作為關(guān)鍵表征指標之一，進一步定量探討其與LESV之間的影響關(guān)系。以綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)為例，一方面由于本文只利用Chl.a、SD進行湖泊(水庫)營養(yǎng)狀態(tài)評價，參評指標較少，導(dǎo)致評價結(jié)果在綜合表征營養(yǎng)狀態(tài)水平方面存在一定的不足；另一方面對于顯著水平不高的問題，可能受近30年來博斯騰湖營養(yǎng)水平?jīng)]有發(fā)生明顯變化影響，導(dǎo)致其對博斯騰湖LESV變化的影響不顯著。該關(guān)鍵特征指標未來需通過搜集其他長時間序列參評指標數(shù)據(jù)(如總氮(TN)、總磷(TP)等)進一步完善。目前有關(guān)LESV的定量評估模型較少，本研究從理論到應(yīng)用作了初步探討，未來LEPF評估與應(yīng)用方向可更多集中于區(qū)域LESV的定量評估中，其關(guān)鍵特征指標的選取可結(jié)合不同湖區(qū)特點作進一步的區(qū)分篩選，即關(guān)鍵特征指標的選取需根據(jù)湖泊生態(tài)本底特征而定，從而使LEPF模型在區(qū)域尺度上評估更具有普適性。

綜上，LEPF的構(gòu)建及應(yīng)用與推廣還需進一步補充。構(gòu)建LEPF首先需要大數(shù)據(jù)支撐，針對部分數(shù)據(jù)匱乏問題，可通過廣泛收集歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)，并利用多源衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲取更精確、長時間序列的數(shù)據(jù)；其次，函數(shù)模型中應(yīng)充分考慮湖泊本身生態(tài)機理影響，在遴選關(guān)鍵特征指標的基礎(chǔ)上進一步重點突出生態(tài)要素比例。此外，函數(shù)模型需重點考慮生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)時空權(quán)衡關(guān)系、生態(tài)系統(tǒng)特征對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的邊際效應(yīng)及未來人類活動和氣候變化不同情景下的LESV變化趨勢，切實為湖泊生態(tài)系統(tǒng)保護與管控而提供有效的手段與科學(xué)依據(jù)。

4 結(jié)論

本研究在高度復(fù)雜、監(jiān)測數(shù)據(jù)與體系較為缺乏的湖泊生態(tài)系統(tǒng)背景下以及湖泊面廣量大、類型豐富、區(qū)域差異大及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)較為缺乏等情形下，借鑒生態(tài)服務(wù)生產(chǎn)函數(shù)的內(nèi)涵與框架，構(gòu)建LEPF以定量評估LESV價值。以博斯騰湖為研究對象，研究結(jié)果如下：

1)1990-2019年近30年來博斯騰湖生態(tài)系統(tǒng)最終服務(wù)價值總體呈“上升-下降-上升”的變化趨勢且與水位變動密切相關(guān)，在8類最終生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估中，氣候調(diào)節(jié)、防洪蓄水占據(jù)主導(dǎo)地位。

2)LEPF模擬結(jié)果較好地反映了研究最終選取的5類關(guān)鍵特征指標的波動對最終生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值變化的貢獻情況，其指標貢獻度從高到低依次為：湖泊水位>蒸發(fā)量>面積>水生植被面積>綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)。其中，水位的產(chǎn)出彈性較高，表明水位波動與生態(tài)系統(tǒng)最終服務(wù)價值的變化密切相關(guān)。

致謝：感謝中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所劉凱、中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所賈明明、劉閣等對相關(guān)數(shù)據(jù)的共享與支持!