綠金論文 | 中國典型城市生態系統服務的分布特征與不均等性分析

來源：市場資訊

（來源：江蘇省綠色金融高端智庫）

摘要

保護與修復城市生態系統服務，是城市應對日益嚴峻的生態挑戰、提升城市生態韌性的有效舉措。但生態系統服務不均等性的持續加劇，正對環境公平、公共健康保障與城市生態韌性提升構成威脅。本研究構建了城市生態系統服務非貨幣化核算框架，運用基尼系數分析生態系統服務的不均等特征；同時采用基于回歸的分解方法，識別出導致該不均等性的主要社會經濟驅動因素。研究結果表明，研究區城市生態系統服務總量呈先快速增長、后平穩波動的演變趨勢，從 1985 年的 6.78×1022 sej 增長至 2020 年的 1.14×1023 sej，其中既有生態系統服務占服務總量的比重始終超過 50%。1985 年生態系統服務基尼系數為 0.461，顯著高于其他年份；徑流調節服務與降溫服務是造成生態系統服務不均等的核心服務類型。同時，人均收入、非農業化率與工業生產水平對生態系統服務不均等性的貢獻率合計超過 70%。本研究系統評估了城市生態系統服務的不均等狀況，剖析了其驅動因素，凸顯了縮小生態系統服務不均等差距的重要性，為城市規劃與發展策略制定者提供了具體的參考依據與理論支撐。

研究背景及意義

城市地區對于實現全球可持續發展至關重要，因為城市是人類生存的核心載體，也是能源效率提升、氣候變化適應等諸多變革的內在驅動力。然而，高密度人口與高強度資源消耗對城市生態系統的承載能力構成壓力，這對于城市發展與人類生活質量尤為關鍵。與此同時，城市是氣候變化下的高風險區域，干旱、洪澇等自然災害頻發，進一步加劇了城市的脆弱性。許多決策者尋求基于自然的解決方案以應對不確定性風險。城市生態系統能夠最大限度地發揮城市生活的正向效益并降低負面影響，而生態系統服務作為一種有效工具，可以從根本上提升生態風險韌性，并支撐人類福祉與生存發展。維持生態系統服務是增強適應能力的重要適應路徑之一。越來越多的人群對城市生態系統所提供的服務抱有持續需求。為維持適宜城市居民健康與福祉的環境，需要更全面地理解生態系統服務供給的目標與現實需求。

生態系統服務被定義為“人類從生態系統功能中直接或間接獲得的效益”，通常被劃分為17個主要類別。城市生態系統服務是指由城市生態系統及其組分提供的服務，城市生態系統由綠地、藍空間、灰色基礎設施等多個單一生態系統共同構成。近年來，諸多研究聚焦于城市生態系統服務核算，這一主題仍是生態系統服務分析領域的前沿方向。城市生態系統服務的量化與評估主要依賴文獻調研與模型方法，包括市場價值法、生態過程模擬、基于地理信息系統的模型（如InVEST模型）以及人工智能生態系統服務模型ARIES等統計方法。越來越多的研究通過構建代理指標，在不同時空尺度下評估生態系統服務，以深化對城市生態系統服務的理解。此外，諸多研究指出，城市生態系統服務供給高度依賴綠地與藍空間的數量及空間分布，因此基于土地覆被的方法被廣泛用于定量評估特定土地類型的生態系統服務供給能力。

然而，上述方法多從消費者視角或經濟學視角出發，以支付意愿、損失補償等指標反映人類偏好與福利貢獻，進而量化生態系統服務。事實上，僅從消費者端評估生態系統服務具有局限性，從供給者視角開展更全面的核算十分必要。因此，本研究采用非貨幣化框架對生態系統服務進行核算。與其他方法相比，該框架基于完整的生態過程對生態系統服務進行統一核算，已被廣泛應用于農田、森林、海岸與海洋生態系統等自然生態系統的服務評估中，但將其應用于城市生態系統服務的研究仍相對有限。

同時，現有研究多關注城市生態系統服務的供給量或需求量，很少探討在環境不公背景下，城市間生態系統服務的不平等是否導致了城市發展水平的顯著差異。這一視角能夠全面解析生態系統服務的分布格局，對于提升城市應對氣候變化的能力具有不可替代的作用。實現可持續發展需要不同發展目標的協同。縮小不均等是聯合國可持續發展目標（SDGs）的重要內容，與社會發展及氣候目標密切相關。不平等問題已在經濟、教育、性別等多個社會維度受到廣泛關注。近年來，學界也提出了多種衡量環境問題的方法，如碳排放、大氣污染物等。

在服務供給方面，城市生態系統通常需要提供充足的生態系統服務，以支撐區域應對氣候變化帶來的生態壓力。不同城市為居民提供的生態系統服務存在不均等，這反映了城市生態基礎設施建設的發展差距以及居民從自然中獲取福祉的差距，與異質性城市環境中的環境正義問題緊密相關。因此，評估城市生態系統服務的不均等程度并提出可行的緩解路徑具有重要意義，這是推動環境正義、改善公共健康的關鍵環節。

研究亮點

本研究采用非貨幣化框架對城市生態系統服務進行核算，并結合基尼系數與基于回歸的不均等夏普利分解法，分析生態系統服務的不均等性及其驅動因素。本文主要創新點如下：a）構建城市生態系統非貨幣化框架，評估中國典型城市的多項生態系統服務；b）分析生態系統服務不均等程度，以及各類生態系統服務對該不平等的貢獻；c）識別影響該不均等及其貢獻度的若干社會經濟因素。研究結果可為決策者推進城市可持續發展與韌性建設提供有益參考。

研究結果

1.城市生態系統服務評估

1.1直接服務

如圖2所示，本文測算了48座城市1985—2020年的直接服務價值。結果表明，48座城市直接服務總價值從1.81×1022sej增至2.44×1022sej，整體呈現先快速增長、后平穩波動的趨勢。這主要是因為城鎮化推進與經濟發展帶動了城市土地資源擴張。據統計，這48座城市的總面積從1985年的3.05×1011m2增至2020年的4.88×1011m2。其中，1985年直接服務貢獻最大的城市是杭州（9.10×102?sej），1990年為肇慶（1.23×1021sej）；其余年份直接服務最高的城市均為承德：1995年（1.72×1021sej）、2000年（1.76×1021sej）、2005年（1.71×1021sej）、2010年（1.69×1021sej）、2015年（1.68×1021sej）、2020年（1.67×1021sej）。這與其市域面積大于其他城市相一致。相比之下，直接服務最低的城市：1985年和1990年為邢臺（分別為8.91×101?sej、8.92×101?sej），其余年份均為舟山：1995年（8.98×101?sej）、2000年（8.99×101?sej）、2005年（8.98×101?sej）、2010年（8.99×101?sej）、2015年（8.99×101?sej）、2020年（8.97×101?sej）。在直接服務的兩類分項中，MAX（可再生資源能值、生態系統服務能值）服務占直接服務的比例超過70%；舟山、珠海等部分城市該占比甚至超過90%，表明直接服務以可再生資源能值為主導。

1.2間接服務

圖3展示了1985—2020年48座城市的間接服務，包括空氣凈化、溫度調節、水質凈化、土壤保持和養分循環服務。可以看出，間接服務總量的變化趨勢可分為三個階段，第一階段，1985—2005年，隨著城鎮化發展，間接服務總量從2.13×1022sej上升至2.65×1022sej。第二階段，由于決策者開始追求經濟發展與生態文明之間的平衡，而非僅關注單一指標提升，間接服務總量下降至2.49×1022sej。第三階段，2015—2020年，48座城市的間接服務總量再次上升，并達到3.12×1022sej。具體而言，1985—2015年，上海的間接服務貢獻最大，占比超過8%。2020年，主要貢獻城市為廣州，其間接服務占總量的5.58%。與之相反，受自然資源不足和城市規劃等因素影響，舟山的間接服務量最低，占比不足0.5%。

降溫服務是48座城市間接服務中最主要的潛在驅動因素，其對間接服務的貢獻率約為53.56%–79.07%。1985–2020年，溫度調節服務量從1.61×1022sej上升至2.11×1022sej，其中承德貢獻最大，舟山最小。城市中硬質不透水道路大幅減少了土壤有機質含量，使得養分循環服務對間接服務的貢獻最低，貢獻率不足0.01%。在空氣凈化服務方面，邢臺貢獻最大，其次為承德、張家口和杭州。在水質凈化服務方面，1985–2015年該服務是間接服務的第二大來源，貢獻率約為14.60%–24.53%；城市綠地面積增加使得水質凈化服務量達到1.45×1022sej。土壤保持服務的主要貢獻城市為秦皇島，其次是杭州和深圳。

1.3存在服務

本研究測算了1985—2020年的存在服務（即徑流調節、授粉、噪聲調節、廢棄物處理、文化服務及全球氣候變化調節）（圖4）。結果表明，48座城市的現存服務總量從2.83×1022sej增至5.82×1022sej，年均增幅為9.42%。現存服務的主要貢獻項為徑流調節服務與噪聲調節服務，合計占比超過70%。其中，徑流調節服務占比高于噪聲調節服務，且呈平穩增長態勢：從1985年的2.42×1022sej增至2015年的2.58×1022sej，2020年回落至2.38×1022sej。肇慶的徑流調節服務價值最高，其次為惠州和江門。道路兩側綠化增加，結合合理的城市規劃，使得噪聲調節服務顯著提升，從1.92×1021sej增至1.02×1022sej。噪聲調節服務貢獻最高的城市是上海，占比約10.96%。受授粉技術提升影響，授粉服務從2.13×102?sej增至7.68×1021sej。居民消費意識提升與對居住環境質量要求提高，推動城市加強文化休閑服務，使得文化服務價值達到1.01×1022sej。相關廢棄物處理政策的實施，使城市更加重視生活垃圾處置，不斷完善的處理設施提升了城市垃圾處理能力，因此廢棄物處理服務從2.20×102?sej增至4.83×1021sej。相比之下，全球氣候變化調節服務從1.03×1021sej降至9.08×102?sej，表明當前城市發展在推進生態建設的同時，仍更多兼顧經濟與社會需求。特別是滄州，隨著城市綠地面積以5%的速率快速增加，其全球氣候變化調節服務降幅達到10.18%。

1.4生態系統服務總量

生態系統服務總量為直接服務、間接服務與存在服務之和。圖5結果顯示，48座城市的生態系統服務總量增長了68%，從1985年的6.78×1022sej上升至2020年的1.14×1023sej。其中，生態系統服務供給量較高的城市為承德、肇慶、上海、杭州，合計貢獻了48座城市總服務量的約20%。與之相反，受地理條件與城市發展等因素制約，舟山的貢獻量最低，盡管其生態系統服務總量從1.76×102?sej提升至3.53×102?sej。

圖5（a）展示了1985—2020年48座城市生態系統服務總量的空間分布。京津冀城市群的生態系統服務總量顯著高于長三角和珠三角城市群，表明在城市整體發展過程中，城市內部生態功能并未被忽視。北京、上海、廣州等城市在實現經濟增長的同時，依托合理的城市規劃，也提升了充足的生態功能。然而，銅陵、鎮江、常州的城市發展并未帶來生態系統服務的改善。此外，本文分析了各類生態系統服務占總服務量的比重（圖5（b））。結果顯示：除上海、南京、無錫、揚州、鎮江、泰州、嘉興、廊坊、秦皇島外，存在服務是生態系統服務總量的主要貢獻部分，貢獻率約為40%；尤其是在肇慶，現存服務占比超過50%。對于秦皇島和邯鄲而言，多數城市的間接服務高于直接服務。秦皇島與邯鄲自然資源豐富，擁有充足的直接服務，但由于城市生態空間規劃不足，導致間接服務相對薄弱。

2.城市生態系統服務的不均等程度測度

為反映不平等程度，本文測算了1985—2020年48座城市生態系統服務總量的基尼系數。如圖6所示，各年份之間存在一定差異。1985年基尼系數為0.461，高于其他年份，表明48座城市間生態系統服務總量的差距較大。2005年基尼系數最低，說明生態系統服務總量的不平等程度最小。生態系統服務的整體不均等程度呈現先下降、后波動的趨勢。第一階段不均等程度下降的主要原因是：中央與地方出臺相關政策，加大城市生態建設力度，提升了城市生態系統服務總量。隨后，部分城市為適應發展形勢，在規劃中尋求經濟與生態的平衡，使得生態系統服務總量的不均等程度呈現波動態勢。基于上述分析，有必要進一步探究影響生態系統服務總量不均等的主要驅動因素。

因此，本文測算了多項生態系統服務（即直接服務、空氣凈化、水質凈化、降溫服務、土壤保持、養分循環、徑流調節、授粉、噪聲調節、廢棄物處理、文化服務及全球氣候變化調節）的集中系數（C），以評估不同服務對生態系統服務總量不均等的貢獻程度。如圖7（a）所示，結果表明：1985—2020年，土壤保持、徑流調節和全球氣候變化調節服務加劇了生態系統服務總量的不均等；而降溫服務、噪聲調節、廢棄物處理和文化服務則緩解了該不均等。養分循環、空氣凈化等服務從加劇不平等轉變為緩解不均等，表明城市在這些服務方面整體得到改善。相比之下，水質凈化和授粉服務則轉向加劇不均等，說明城市間這些服務的差距正在擴大。

圖7（b）展示了各類服務的貢獻率。徑流調節服務是

不均等的主要貢獻來源（平均值為44.37%），其次是直接服務（平均值為24.85%）和溫度調節服務（平均值為13.49%）。在緩解不均等方面優先級較高的包括：養分循環服務（平均值為0.001%）、文化服務（平均值為0.55%）和廢棄物處理服務（平均值為0.77%）。

3.影響城市生態系統服務的主要社會經濟因素

社會經濟因素會影響城市發展與管理模式，進而影響生態系統服務的整體供給。為量化社會經濟因素對不均等的貢獻程度，本研究采用基于回歸的夏普利不平等分解法，定量分析各社會經濟因素的貢獻度。由表1可知，在所有因素中，工業生產（28.63%）對生態系統服務總量不均等的影響最大，其次是非農化率（26.94%）和人均收入（24.21%）。綠地面積因素貢獻率的上升表明，區域內城市間綠地建設與管理的差距正逐步擴大。上述結果均與預期相符。

研究展望

本研究構建了非貨幣化框架用于評估城市生態系統服務，并采用基于回歸的分解方法分析生態系統服務的不均等性。與已有研究相比，本文運用能值法為量化和比較不同生態系統服務提供了可行路徑。同時，對主要社會經濟驅動因素的識別可為有效緩解不均等提供依據。然而，本研究仍存在一些可改進之處。受數據限制，本文僅測算城市間生態系統服務總量的不均等；事實上，城市中心與郊區之間的生態系統服務不均等等問題仍有待進一步研究。未來將通過相關途徑獲取更精細的數據。此外，城市群內部城市之間存在生態系統服務的交互作用，因此還需進一步探討城市群內城市間生態系統服務的公平性問題。

初審：胡錦華

審核：徐彩瑤

排版編輯：袁立夫

文獻推薦人：袁立夫