基于層次分析法的生態系統定量評價模型

雷牧晨 陶馨萍 蒲鑫桔

【摘? 要】近年來，環境問題越來越突出，而生態系統是人們生存和發展的基礎，在人類的日常生活中發揮著重要的作用。生態系統服務是指生態系統能夠為人類提供的服務，主要包括四個方面。基于此，論文利用層次分析法建立了生態系統服務的定量評價模型。

【Abstract】In recent years， environmental problems have become more and more prominent， and ecosystem is the basis for people's survival and development， which plays an important role in the daily life of human beings. Ecosystem service refers to the service that ecosystem can provide for human beings， which mainly includes four aspects. Based on this， the paper uses the analytic hierarchy process to establish a quantitative evaluation model of ecosystem service.

【關鍵詞】生態系統;服務;人類;層次分析法;環境

【Keywords】ecosystem; service; human beings; analytic hierarchy process; environment

【中圖分類號】X826? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2020）10-0068-02

1 引言

生態系統服務是指生態系統與生態過程所形成及所維持的人類賴以生存的自然環境條件和效用，是人類直接或者間接從生態系統功能中獲得的產品和服務。地球的生態環境看似堅不可摧，但實際上卻很脆弱，一個突出的事實是人們在進行經濟活動時，忽視了生態環境，而千里之堤毀于蟻穴，這種忽視可能最終危及人類在生物圈的可持續性，如果沒有生命維持系統的服務，地球的經濟將會陷入停頓狀態，因此，從某種意義上說，生態系統對經濟的總價值是無限的。

地球上的土地資源是有限的，但人類為了生活和發展又不得不開發土地化為己用，人們不僅要自己發展經濟，提高生活質量，也要為人們的后代和未來的生活考慮。土地占用開發不合理會導致價值走低、不能發揮其潛在和長遠的社會效益，甚至可能適得其反，而二次開發的成本更高。所以在首次開發時就將環境成本考慮進去，并且進行合理的開發利用是非常有必要的，這樣才能實現可持續性發展，發展綠色經濟。人們都應該明白一個道理：綠水青山是無價之寶。

基于此，本文通過應用層次分析法來建立生態系統服務模型，從而對生態服務評估系統進行探究，了解人類從生態服務系統中得到的真實效益，最后分析和評估模型的有效性，并闡述建立模型的現實意義。

2 模型設計

2.1 模型假設

首先，在生態服務評估模型中對水資源方面的分析中，本文假設地表水和地下水完全沒有交互作用;其次，由于有機質、營養物循環實際包含眾多元素，本文假設只有碳元素對模型有影響，并只對其進行分析。

2.2 建立指標評價體系

生態服務評估模型分為支撐服務、供給服務、調節服務、文化服務四個部分（Daily C，1997;謝高地，2008），在不同的要素層中，本文選取的具體指標如表1所示。

2.2.1 支撐服務

在支撐服務中，本文選取了棲息地、生物多樣性、營養物循環三種指標。

棲息地是指包含多個物種種群生活生長的自然環境，影響棲息地的因素有很多，由于不同物種的生活方式不同，影響因素也各有不同，例如，海表水溫會對竹筴魚棲息地分布產生影響（徐紅云等，2016），枯水期流量會對魚類的棲息地分布產生影響（黃月群等，2018），降雨量以及經緯度會對棲息地中物種種類豐富度產生影響，越靠近赤道、降雨量越多、氣候越暖和，物種種類會更加豐富，生態系統也會更加穩固。

生物多樣性是指生物圈中的生物及其基因和生存環境，用于反映規定區域內生物生存環境影響的程度，生物多樣性的量度方法常采用“Simson指數”，其計算公式如下：

x營養物循環是指自然界的循環系統，生態系統在食物網中利用生物多樣性，循環利用礦物質、營養物質等天然物質，自然系統的循環行為是維持和促進人類社會發展的福祉。

在可得到的數據基礎上，本文通過將生物多樣性、棲息地、營養物循環加權，得出了支撐服務對生態服務系統的貢獻指數，具體計算公式如下：SS=a1Sbio+a2Shab+a3Snut

2.2.2 供給服務

生態系統在供給上可以為人類提供多種服務，但考慮到可操作性，參考莊惠鈞等（2020）文獻，本文在供給服務中選擇的因素為有機質生產、水資源、能源。

有機質生產屬于生物類概念，是一種碳基化合物，來自植物和動物等生物體的遺體及其在環境中的廢物，通常在它們的生存環境中即自然和工程環境、陸地和水生環境中發現。

水資源包括地上和地下水，本文主要考慮地下水對供給服務的影響，參照以往文獻，其度量公式如下：

EmGW=P×S×ρ×k×UEVGW

其中，EmGW為地下水補給所需的能值;P為森林生態系統降水;S為森林生態系統面積;ρ為水分密度;k為降水入滲補給系數;UEVGW為地下水的特殊能值。

能源則是包括人類在內的生物體賴以維持生命的來源，主要來自化石燃料、核燃料、可再生能源等。

在可得到的數據基礎上，本文將三種因素加權，得出了供給服務對生態服務系統的貢獻指數PS，具體計算公式如下：

PS=β1Ppom+β2Pwat+β3Pene

2.2.3 調節服務

調節服務主要考慮生物體生存的環境，包括氣候、自然災害、土壤、大氣、水質四種因素。氣候通俗地理解是“平均天氣”，廣義上的氣候是指氣候系統的狀態。自然災害是生態系統自身調節的一種主要方式，例如，洪水等。土壤是植物的扎根之處，是動物的活動場所，同時，也充當著生態系統大氣層調節劑的角色。大氣則包括煙塵、CO2、NO等。水質是對水狀況的一種衡量，標準通常按照人類或者生物體的生存要求來確定。同樣，本文根據可得數據，將五種因素加權，得到調節服務對生態服務系統的貢獻指數RS，具體計算公式如下：

RS=γ1Rcli+γ2Rdis+γ3Rsiol+γ4Ratm+γ5Rwqu

2.2.4 文化服務

生態系統服務中文化服務包括精神、教育、娛樂、美學，在可得到的數據基礎上通過加權，得出了文化服務對生態服務系統的貢獻指數CS，具體計算公式如下：

3 建立模型

綜上，本文搜索了大量關于以上因素的數據，并填制了成對比較矩陣。利用層次分析法對海量數據進行了加權計算，得出生態服務系統指數，并將其運用到評估土地使用項目的真實經濟成本中。計算公式如下：

SPRCscore=SS+PS+RS+CS

用層次分析法獲取每個變量的權重如表2所示。

基于此，本文得出了生態服務系統的評估模型，得到每個因素的權重評分，分別如下：

SS=64.83%Sbio+22.97%Shab+12.20%Snut

PS=7.51%Ppom+59.17%Pwat+33.32%Pene

RS=5.01%Rcli+8.26%Rdis+19.46%Rsiol33.64%Ratm+33.64%Rwqu

CS=25%Cspi+25%Cedu+25%Crec+25%Caes

從本文模型建立的權重可以發現，在支撐服務中，生物多樣性與棲息地、營養物循環相比，對生態服務系統的影響更大，同理，在供給服務中，水資源對生態服務系統的影響更大，在調節和文化服務中，各個小因素則沒有太大的區別。

4 結語

本文建立了SPRC模型來定量分析生態服務系統，從支撐、供給、調節、文化四個方面出發，采用不同的數據加權方法來量化個別指標，利用層次分析法來確定權重，最終計算出了權重公式。模型能夠在一定程度上度量生態服務系統，得到準確的指數。同時，多個指標結合避免了單一指標的突變影響，讓結果更加完整可靠。但由于數據有限，同時，考慮到一些主觀的因素不便通過數據來度量，故而在模型中忽略了一些變量。此外，層次分析法度量問題時往往主觀性太強，在進行實際問題分析時可能與現實情況存在一定的誤差。

從結論來看，生物多樣性、水資源較其他因素對于生態服務系統的影響更大，因此，在資源有限情況下，想要將生態服務系統的效用發揮到最大，人們應該更加著重地考慮生物多樣性與水資源方面，制定一些政策和措施來針對性對其進行保護。

生態環境在人類經濟社會發展中的重要作用已經越來越凸顯，人們注重生態服務系統的維護，也能更好地反哺經濟的發展。

【參考文獻】

【1】Daily G C.Natures Services： Societal Dependence on Natural Ecosystems[M].Washington，DC：Island Press，1997.

【2】謝高地，甄霖，魯春霞，等.一個基于專家知識的生態系統服務價值化方法[J].自然資源學報，2008（05）：911-919.