近几十年来，太湖流域及环太湖长三角地区，城市化、工业化步伐加快，土地供需矛盾加剧，土地利用模式失当，生态系统服务功能面临退化风险。笔者在近几年太湖流域水生态环境治理、生态修复、农业面源污染治理的实践中，对此深有体会，感同身受。近日阅读文献，偶见《1985-2020年中国太湖流域生态系统服务的生态风险评估》一文，深感共鸣，遂有意作一推荐导读。
《1985-2020年中国太湖流域生态系统服务的生态风险评估》文章报道的研究成果，由中、美、澳三国科学家合作完成，并以中科院南京地理及湖泊研究所为通讯作者单位发表在2016年554-555期的《总体环境科学》(Science of the Total Environment，2018 年影响因子5.589)上。利用基于生态、社会过程的偶合关系的生态系统服务(ES)风险评估及预测模型，文章对太湖流域生态系统服务退化的现状、决定因素及近期前景进行了分析、模拟和预测。本文建立的生态-社会综合模型，可用于太湖流域以外的类似地区。在长三角高质量一体化建设全面展开的今天，这一研究的结果和提出的应对建议，可作为政策制定者、生态环境治理从业者进行生态环境管理与治理、工业产业布局调整、农业生产管理、国土空间土地利用优化、规划等方面决策的重要参考。
1 研究背景
“我们这个时代面临的最大的挑战之一，就是在维持生态系统的功能及其多样性，维系其可持续供应能力的前提下，向人类提供食品、木材、能源、住房及其他的物品及服务。全世界大约60%的生态系统服务功能面临退化，或者被以不可持续的方式利用。2005 年由联合国发起的《千年生态环境评估》指出：在21世纪上半叶，生态系统服务的退化将进一步加剧。直接、严重影响生态系统服务的主要因素主要有5个方面：土地利用、外来物种入侵、过度开发利用、污染及气候变化。其中，土地利用是生态系统服务空间格局和总体供应的主要驱动力量。生态系统服务受土地利用的影响主要通过两个途径：土地利用及管理模式(例如农业、林业生产、肥料利用)。鉴于生态系统服务之间存在的时、空间相互耦合及相互依存关系，全面分析由于土地利用变化引起的生态系统服务退化风险，具有重要意义。土地利用的变化，是影响地区、乃至全球的发展可持续性的严重障碍。”(译自原文)
太湖，我国第三大淡水湖泊，自古至今，太湖流域承载了华夏民族太多的梦想。宋代诗人陆游的《常州奔牛闸記》中有“苏常熟,天下足”之说,言其生产力之高、经济地位之重。作为我国第三大淡水湖，太湖地处长江下游，是典型的冲击型富营养化大型浅水湖泊。太湖流域是我国人口最为稠密、经济发展最为集中的地区之一。太湖流域以占全国0.38%的土地面积，贡献了占全国11.6%的GDP。根据2010年人口普查结果，在截至2010年的25年期间，太湖流域城市建筑面积增长了2.5倍，年均城镇化速度9.2%， GDP年均增速15.7%。
然而，超出常规的增长速度和规模，伴随的是巨大的生态、经济代价。城镇化过程引起的土地利用及土地覆盖模式剧烈改变，耕地被蚕食，水域、林地面积缩小，水质退化，洪涝灾害加剧、加频，给本地区生态安全及社会、经济的可持续发展造成严重威胁。分析、评价土地利用变化引起的生态系统服务退化风险，对促进基于科学的政策制定，保障该地区可持续发展，显得十分重要。
生态风险评估(ERA)是对人类活动以及人类引起的对生态系统及其要素的胁迫进行估算的过程。一直以来，生态风险评价主要涉及化学物质导致的的生态毒理效应和健康风险评价。保护生态实体而不考量与实体功能属性密切相关的人类福祉袁难以落实到具体的决策层面上。生态服务功能作为联系生态系统过程与人类福祉的重要纽带，是生态系统物化价值的直接体现，有关其退化风险的研究，在全世界正受到各学科领域的重视，因为受外界驱动因素扰动的生态系统结构和过程变化，最终还是体现在对与人类生活质量息息相关的生态系统服务的影响和改变。
因而，近年来随着对人类社会这一生态-经济-技术耦合体的再度认识，一方面，生态系统过程与服务之间的关系、人类对生态系统的反馈作用，越来越多地被纳入社会、经济管理决策中。生态系统服务退化风险评价，不仅为生态系统保护，更是为社会管理者提供决策支持;另一方面，生态系统服务风险评价也应更多地考虑人类活动这一主导效应。特别是太湖流域(TLB)这样城市化程度较高的地区，土地利用变化所产生的风险评价，尤为重要。此外，除了生态系统服务某一个方面终端产品的风险评价，有必要将生态系统的服务作为一个整体进行综合评价。
对生态系统服务的整体综合风险评价，有利于揭示在流域、区域尺度上生态系统服务退化的深层次原因及其环境健康风险。生态风险评价面临的两大挑战，一是对生态过程与生态系统服务终端产品之间复杂的相互联动关系的理解认识尚很肤浅，二是需要引入多专业视角，才能阐明多个生态系统服务之间的相互作用、相互依存关系。基于先进的数字模拟方法，综合生态模型与土地利用模型，能够对生态过程与社会经济过程、生态系统服务与评价终点之间复杂的内在联动关系进行模拟表征，是一个强有力的生态风险评价方法。现代信息技术，尤其是地理信息技术(GIS)、卫星遥感技术、互联网技术的进步，为基于模型的生态系统服务风险评价带来了坚实的支撑。
2 研究方法
本文报道的研究，对过去的25年(1985-2010)由于土地利用变化产生的生态系统服务退化风险进行了模拟评价，同时也对太湖流域未来(到2020年)生态系统服务风险的变化进行了预测。根据退化风险威胁的显著性，本研究选取与城市、人口、经济有直接关系的生态系统服务项目作为研究对象，尤其重点考虑三个调节服务(水质净化、水量调节、碳捕捉)和一个供应服务(粮食生产)，建立用于度量生态系统服务风险的四个关键指示因子(氮排放、水量调节系数、生态系统净产出、粮食亩产)，通过建立整合生态模型和经济模型的地理加权多项式对数网格自动模型(GWML-CA)，对各项服务及综合各项服务的综合退化风险进行评价。同时对2020年土地利用情景进行了预测，重点指出了主要风险发生区域、城市，强调了今后10年内太湖流域乃至长三角地区保持甚至强化该地区生态系统服务，促进可持续发展的政策意义。_ueditor_page_break_tag_
Figure . 1. Framework of the integrated degradationrisk assessment of ES(引自原文)
3 结果综述
研究发现，太湖流域近三分之二(63.6%)的地区已经遭受了轻微的生态系统服务退化，而近10.7%(3961.2km2)的地区遭受了严重的生态系统服务退化。退化严重的地区集中分布在上海、昆山、苏州、无锡、常州、江阴、张家港和常熟。可以看出，这一分布特点，是该地区超常加速的城市化的结果。令人吃惊的是，太仓、张家港、常熟、江阴、桐乡等城市，总面积中超过80%的地区存在生态系统服务风险。相比之下，安吉、临安等小城市只有小部分(29%)面积存在生态系统服务风险。在一些地区，生态系统服务风险的存在降低了生态安全水平。
四个生态系统服务项目存在的风险存在明显的空间差异性(见原文Fig. 3. Degradation risk of ES in 他he TLB in 1985–2020)。在1985-2010年期间，整个太湖流域14.4%、16.5%、19.9%和24.9%的区域面积存在水质净化、水量调节、碳捕捉、粮食生产四项生态系统服务退化风险;20.9% 和7.8%的陆地面积存在中度的水质净化服务退化风险，而存在其他三项生态系统服务退化风险的面积较小，仅占流域总面积的0.2-2.2%。在在存严重综合退化风险的区域，存在各项生态系统服务退化风险的面积只有7.4%，说明四个生态系统服务之间存在强烈的空间相互依存性。水量调节、碳捕捉两项生态系统服务风险的空间模式基本相似，但在存在生态系统服务退化风险的区域，二者均存在严重退化风险的面积占比例高达72.8 %。相比而言，水质净化和粮食生产退化风险发生的空间格局主要涉及“农业生态系统”(即农田)，但二者的空间格局存在巨大差异。水质净化退化风险的主要发生地集中在太仓、海宁、海盐、长兴、嘉兴。在这些县市，28.9%-60.8%的面积存在水质净化退化风险。而江阴、常州、上海、无锡、昆山、栗阳等地，有30%-38% 面积存在严重的粮食生产退化风险。而且，粮食生产风险与水质净化风险之间存在相反的变化趋势，这一趋势在上海、太仓、海宁、长兴等地尤为明显。这与笔者在从事过的大量农业面源污染治理实践中获得的经验是一致的。粮食生产能力的增长，需要更多的肥料投入农田，而肥料的大量施用，势必导致氮磷流失量增大，增加水质净化风险。结果显示，在四个单个生态系统服务项目和综合生态系统服务退化风险之间存在巨大的空间分布差异。
模型预测认为，如不进行干预，到2020年，在可预见的土地利用变化状况下，太湖流域的生态系统服务将持续退化。预计将有12%(4509.2km2) 的土地将持续退化，其中遭受中度、重度退化的土地面积占比分别为2.8%和3.4%。容易遭受严重生态系统服务退化的区域，集中在上海、宜兴、桐乡、丹阳、常熟和无锡，占这些地区总面积的51%。到2020年。栗阳、桐乡、海宁、丹阳、金塘和长兴存在巨大的生态系统服务退化风险。与2010年相比，这些地区超过15%的总面积将发生退化。四个生态系统服务项目退化风险的空间相互依存依存关系也将继续，水质退化风险与粮食生产之间相反的变化趋势将更加明显，占流域内存在生态系统服务退化风险的面积的97.9%。
与1985-2010期间相比，预计的2010-2020年期间生态风险发生的空间分布将出现明显不同。存在严重生态系统服务退化风险的区域，将不仅是上海市这样的大型城市，也包括一些中、小城市，如苏州、常州、无锡，还有一些小城市，如宜兴、桐乡、丹阳、金坛和常熟等。在四个生态系统服务项目中，水量调节、粮食生产将面临继续退化的风险，而水质净化服务风险的出现机率相对较低。这可能与国家、流域所在省、市积极开展的污染治理，尤其是农业面源污染治理有关。根据《中国新型城镇化规划》(2014)，大型、超大型城市太湖流域将控制扩张规模，而中、小型城市受《规划》政策的刺激，各地方政府纷纷出台雄心勃勃的发展规划，更多的农田、水域、林地将被挤占用于建设，这无疑将引发进一步的生态系统服务退化风险。
值得注意的一点是，区域规模的水质净化服务功能将略有改善，主要原因是耕地、林地面积减少，氮排放量下降。笔者以为，水质净化功能的轻微改善，也部分归功于流域内开展的以氮流失为主要控制对象的农田面源污染治理。笔者所在单位主导参与了大量的农业面源污染的生态工程化治理，形成一套包括生态工程、田间管理、退水生态修复的一体化技术集成，应用于太湖流域水网农田，取得了满意的结果。生态工程的实施，从总体上从源头上减少了污染物的产生，改善了土地水质净化能力，降低了退化风险。
4 应对措施建议
2010年太湖流域城镇化水平为65%， 预计到2020年城镇化水平将达到82.7%，远高于60%的全国目标。如何在保持经济增长与环境保护、可持续发展之间进行进退取舍，将成为政策制定者面临的巨大挑战。通过生态系统服务退化风险的时、空间分布特征分析预测，文章提出了三条政策建议。
首先，遏制城镇化、人口增长过快趋势，提高城镇土地利用强度，减缓对耕地的进一步挤占，降低生态系统服务退化风险。故此，传统城镇化模式迫切需要向以密集、智能、绿色、低碳经济为特色的新型城镇化模式转变，同时控制农村人口向大型城市大量流动的趋势。在那些生态系统服务退化风险不断升高的中小城市，也有必要采取这一措施。
其次，强化已开展的环境计划，保护耕地、森林和湿地。已经有证据证明，这些计划有利于改善生态系统服务功能。特别是预定2015年或2020年即将完成的退耕还林、退耕还湖计划，应继续执行到2020年以后。与此同时，流域内产业结构急需升级，以减少污染物进入河湖水系，维持或改善太湖及几十条入湖河流的生态系统服务功能。笔者所在单位参与的大量项目中，多数都以太湖流域入湖河流流水环境整治、控制农田退水营养盐流失而导致的面源污染为目的。
文章最后建议，应尽快建立太湖流域生态系统服务监测系统。目前太湖流域只有一个以水质监测、生态系统为对象的湖泊监测系统。尽快建立观测体系，监控关键生态系统的生态系统服务及变化动态，加深对生态系统内部功能、过程、服务之间、不同生态系统之间的相互依存关系的监测研究，为政策制定者提供基于科学的决策依据，在不致造成不可逆转的生态系统服务退化的前提下，保持经济增长和城市发展的相互均衡，显得非常必要和迫切。_ueditor_page_break_tag_
5 共鸣与启示
近几十年来，随着生态学研究内容的不断深入，生态学被自然而然地赋予更多的社会科学特征，产生了景观生态学、修复生态学这样的新兴交叉学科。人类重新意识到一个逐渐被淡忘的事实：自然生态系统为人类提供庇护，供给人类繁衍所需的衣、食、住等基本条件，人类是自然生态系统的一个组成部分，人类社会本就是一个是一个社会-经济-自然偶合系统。Holling将城市看作一个“生态-经济-技术三元耦合体系”， 三者之间存在复杂的相互影响和反馈机制。
人与自然的关系，经历了技术进步、工业革命为媒介人类对生态系统的征服、利用，现在到了对人类社会这一生态-经济-技术耦合体进行重新认识和再度融合，新建立自然与人类相生相伴的和谐关系的新阶段。中国文化中“天人合一”的思想，正是对人与自然和谐关系最为贴切的表达。生态系统服务是生态系统为人类提供庇护与福祉、支持社会、经济发展的具体体现。生态服务风险通常不是直接的、立竿见影的破坏性后果，而多表现为潜在的威胁社会、经济发展、人类福祉的不利趋势，或者说是不确定性。由于人类社会的偶合体性质，这种不确定性，在积累危害的同时，也为人类提供了采取积极的行动，防患于未然的契机。开展生态系统服务风险评价，有利于在早期发现可能引起不利后果的问题和趋势及其根源，为社会管理者提供采取行动的起点和依据。但我国生态系统服务风险评价开展很少。
因此，本文报道的研究工作，具有重大的理论创新价值和现实意义。通过引入多专业视角的生态-社会模型，对复杂的生态过程与评价终点之间的联动及其结果进行了模拟预测，使之有望成为强有力、具有推广价值的的评价预测工具。
本研究提出所获得的结论，可作为流域内政府进行生态风险控制、城市建设、产业规划、防灾减灾等方面政策的决策依据。文章称，本文唯一的缺憾是，主要只研究了陆地生态系统服务的风险评价，未能将水体和城市生态系统纳入研究对象。而事实上，城市和水体面积在太湖流域总面积中的比例分别高达24.3%和13.6%。仅太湖本身，每年提供20.2亿吨淡水、价值近3亿的水产品，拦截总氮17000吨，总磷769吨。因此，水体对整个太湖流域生态风险的贡献不容忽视。随着城镇化水平不断提高，城市生态系统也将成为生态风险的主要贡献者。因此，在为感谢作者团队获得的成果欣喜之余，我们期待更多有关水体、城市陆地生态服务风险评价研的究发表。
本文也证明了在解决威胁社会可持续发展的生态环境问题时，跨专业、多专业协作的重要性。研究所用的数据资料，分别来自农业生产、城市规划与规划、气象气候、生态环境、政策、立法等多个领域，结合了跨度达20多年的长期野外观测结果、国内外卫星遥感数据。涉及超大量数据的整理分析和多专业之间的紧密合作，是中、美、澳科学家跨地域合作研究的典范之作。
长江三角洲一体化作为国家发展开发战略，势在必行。然而，不断加速的城市化，无疑将使太湖流域、长三角地区土地供需矛盾更为尖锐，从而面临更高、更广、更深远的生态服务退化风险。2019年10月25日，国务院通过〔2019〕99号复函批复了《关于长三角生态绿色一体化发展示范区总体方案》，提出“实现绿色经济、高品质生活、可持续发展有机统一”，体现了顶层设计中对“三生”协调发展的高度重视。考虑到生态服务风险的隐蔽性、滞后性及其对人类福祉的直接影响，本文的研究成果及提出的政策建议，对已经展开的长三角高质量一体化发展进程中，在进行土地利用、生态环境、产业布局、人口及城市规划时如何趋利避害，降低、应对面临的生态服务风险，获得生产、生活、生态系统的协调、可持续发展，具有重大的参考价值和指导意义。
作者：李弘，就职于上海万涓源环境工程设计有限公司，浙江省桐乡市生态环境专业特聘专家。
注：本文为原文的摘译述评，内容仅供参考，一切内容以英文原版为准。
文章资料来源：
Ecologicalrisk assessment of ecosystem services in the Taihu Lake Basin of China from1985 to 2020
Xibao Xua,b,, Guishan Yang a, Yan Tan c, QianlaiZhuang b, Hengpeng Li a, RongrongWana, Weizhong Su a, Jian Zhang a
a Key Laboratory of Watershed GeographicSciences, Nanjing Institute of Geography and Limnology, Chinese Academy ofSciences, Nanjing 210008, China
b Department of Earth, Atmospheric, andPlanetary Sciences, Purdue University, West Lafayette, IN 47907, USA
c Discipline of Geography, Environment andPopulation, The University of Adelaide, Adelaide 5000, Australia
注释：
水量调节因子(WQAC)：蒸散量(包括从土壤向大气的蒸发量和植物向大气的蒸腾量)与降雨量之比。
生态系统净产出(NEP)：生态系统初级生产量与呼吸量之差
参考文献：
1 X. Xu et al. / Science of the Total Environment 554–555 (2016) 7–16
2 Holling, C. S., Resilience and stability ofecological systems, Annual Review of Ecology and Systematics, Vol. 4,No. 1, pp. 1–23, 1973.
3 Millennium Ecosystem Assessment M, 2005. Ecosystemsand human well-being: biodiversity synthesis. Island Press, Washington, DC.
4 Miguez, M. G; Tardin-Coelho, R. H.; Veról, A. P.;Battemarco, B. P.; Sousa, M.M.; Fontoura, C.; Figueiredo-Cunha, J. WaterDynamics as a Preceding Driver for Risk Prevention and Urban PlanningGuidelines, Proceedings of the 13th Conference on Sustainable Development ofEnergy, Water, and Environment Systems, SDEWES2018.0175, 1-17.
5 康鹏袁，陈卫平，袁王美. 基于生态系统服务的生态风险评价研究进展. 生态学报，36(5)：1192-1203.
6 张慧, 高吉喜, 宫继萍, 张毅敏.长三角地区生态环境保护形势、问题与建议. 中国发展, 2017，17(2):2-9.
7 杨林章，吴永红.农业面源污染防控与水环境保护.中国科学院院刊.2018, 33(2):168-176.
