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到本世纪中叶,全球人口会增长23亿,人均收入也会更高。由此,人们对各种生态服务(例如,食物、纤维、燃料、处理污水、文化美学享受)的需求不断增长。单纯依赖自然系统已经远远不能满足日益增长的人类对服务的需求。提供充足的生态服务必须依靠能够集约化高效提供服务的人工设计的生态系统。与此同时,生态保护压力又要求限制人工生态系统对环境的影响。这样的两难局面要求人工生态系统在满足目标需要的同时也成为其他生态服务的提供者。尽管生态服务已经成为研究生态-经济-社会系统的主流分析工具,但针对人工系统生态服务的系统研究仍旧缺乏。本文针对人工系统的特点,为人工生态系统建立了目的服务和伴随服务的评估和分析框架,并将3类具有不同目的服务的人工系统——生产系统、分解系统和居住支持系统作为研究对象,分别以茶园和塑料蔬菜温室、人工湿地、城市绿地系统作为这三类系统的研究案例,进行生态服务的评估和相关分析。由于人类需要和人类改造自然系统以满足需要所造成的环境影响的矛盾问题在发展中国家尤为突显,因此本文以中国作为研究对象来进行阐述。主要研究结果如下：(1)人工系统生态服务价值评估框架。分析了人工生态系统的特点和现在主流评估系统不适用于人工生态系统的原因,从人工生态服务的目的性、可调控等特点出发,构建了包括目的服务和伴随服务的评估框架,此框架能够体现构建人工系统的目的,又能体现人工系统构建目的之外的服务；将多种人工系统统一在一个框架体系内,排除其目标是多类别服务的可能性；在体现服务的不同性质的同时,同时体现服务的可市场交易性,以便于福利经济学角度的分析。(2)人工系统生态服务价值评估。通过分别针对三类、四个系统构建框架和生态服务价值的评估,发现所评估的四个系统除了提供目的服务外,还同时提供一定价值的正向伴随服务和负向伴随服务。基于目前的评估框架,负向伴随服务的价值只能抵消正向伴随服务的部分价值,从而提供正向的净伴随服务价值。经评估,生产系统的茶园和塑料温室蔬菜分别提供价值5653yuan hm-2a1-和44000yuan hm-2a-1的目的服务；提供价值6054yuan hm-2a-1和7894yuan hm-2a-1的伴随服务。分解系统人工湿地1436,809yuan hm-2a-1的目的服务和10576yuan hm-2a-1的净伴随服务。而同样是分解系统的污水处理厂目的服务为人工湿地的三倍多,但净伴随服务为.-2,838,860yuan hm-2a-1。而居住支持系统城市绿地的目的服务与净伴随服务价值分别为21050yuan hm-2a-1和5186yuan hm-2a-1。(3)提出土地利用转变的权衡强度的概念和权衡强度系数的计算方法。权衡强度指权衡强度土地转变带来的目的服务与伴随服务权衡程度的大小,权衡强度系数是衡量权衡强度的量化指标,其数值上等于土地利用变化前后伴随服务的价值变化百分比除以目的服务的价值变化百分比。权衡强度系数的符号表示土地利用转变带来的是协同(目的服务和伴随服务的同向变化,系数为正)还是权衡(目的服务和伴随服务的反向变化,系数为负),数值大小表示土地利用转变带来的权衡或协同程度的大小。通过计算发现,不同土地利用转变的权衡强度不同。以浙江省为案例,分析了四种土地利用变化(即从森林转变到茶园,从森林到农田,从农田到茶园,从茶园到农田),权衡强度系数表明不同土地利用转变的权衡强度差异很大。从农田到茶园和从茶园到农田的转变都引起了协同,但前者是正向协同,后者是反向协同。从森林转变到农田和转变到茶园都引起了权衡,前者权衡强度是后者的将近5倍。其次发现同一土地利用在不同区域权衡强度也不同：从露天蔬菜到塑料蔬菜温室在中国九个区域的权衡强度系数表明,北方I—IV区和南方II区和V区,这种转变引起了正向协同,最大强度差异达42倍。而在南方I,III,IV区引起了权衡。最大权衡强度差异达18倍。权衡强度系数作为一个同时考虑了目的服务和伴随服务的基于生态服务评估的科学数据,具有良好的分辨不同土地利用转变和不同区域的同一利用转变的能力,可以作为决策土地利用转变的科学数据基础。(4)分析了同一系统在不同空间区域的目的服务与伴随服务的权衡或协同模式。对全国所有产茶县茶园的目的服务与伴随服务的价值评估表明,全国918个产茶县的目的服务价值和伴随服务价值差异巨大。目的服务价值从1109-63904yuan hm-2a-1不等,最大值达到最小值的57.6倍,净伴随服务价值从-237到5410yuan hm-2a-1不等,最大值达到最小值的22.8倍。全国产茶县茶园的目的服务与伴随服务价值不具有空间一致性。58.2%(534个)的产茶县茶园属于高目的/高伴随服务协同区,2.0%(18个)属于低目的/低伴随服务的协同区,38.1%(350个)属于低目的/高伴随服务的权衡区,1.7%(16个)属于高目的/低伴随服务的权衡区。在中国,双赢茶园地区大部分存在于茶区的南部和东部。而双输茶园地区通常位于茶区的西部和北部。(5)研究了中国人工系统生态服务价值的空间异质性。发现人工系统生态服务价值受到社会经济因素和自然气候因素的双重影响,且不同种类的服务受影响因素不同。茶园的目的服务价值与自然气候因子——多年均降水量和多年均温均无正相关关系,但与经济社会因子——人均GDP呈现正相关关系。四项正伴随服务(固碳,保土,保肥,保水)中,仅固碳和保水被发现与多年均降水和温度有显著正相关关系,但与人均GDP无关。而三项负伴随服务(C02排放,N20排放与非点源污染)均与降水、温度和人均GDP无正相关关系。而塑料温室蔬菜的目的服务价值与年均降水量和年均温这两个自然气候因子呈负相关,而与人均GDP这个经济社会因子无关。而其四项正伴随服务(固碳,保土,保肥,节水)中,仅节水被发现与温度降水有显著负相关关系,与人均GDP无关。三项负伴随服务中(C02排放,N20排放和土壤盐渍化),C02排放与温度,降水有负相关关系,N20释放与两者有正相关关系。(6)人工系统生态服务价值与土地资源稀缺程度与人口密集程度的关系。在以杭州城市绿地为案例进行的服务研究表明,从杭州市中心到边缘(代表人口密集程度和土地资源稀缺程度逐渐下降),目的服务(文化美学)服务呈现递减趋势,七项正伴随服务(固碳,降噪,保土,保水,吸收S02,调节小气候,除尘)中,除固碳和降噪无明显趋势外,其他五项均呈现递减趋势。而负伴随服务VOC排放的价值量也从市中心到边缘递减。城市绿地的成本和服务总价值都呈现出从市中心到边缘递减的趋势,净价值也呈现出相同的递减规律。(7)提出突生服务概念。人工系统会在满足一定条件下突生出本来不具有的生态服务。本文以茶园为案例,分析了茶园突生旅游服务的条件,表明目的服务大小、系统位置和邻近城市核经济发展水平是关键因素,并揭示生产系统的目的服务、伴随服务和突生服务之间的正反馈关系。以人工湿地和城市绿地为案例,分别分析了两者突生生物能源服务的条件,表明净能量平衡、温室气体排放、经济可行性和技术可行性等是突生服务得以实现需要考虑的关键因素。综上,本研究针对人工系统特点,提出目的服务、伴随服务的评估和分析框架,并针对城市化区域人工系统的重要类型——生产系统、分解系统和居住支持系统进行了服务的评估、系统间转变权衡和空间权衡、影响因素分析,并通过突生服务的案例研究进一步推进了人工生态服务的分析,发展了城市化区域的经济-生态双赢的可持续发展原理,并为产业规划提供了依据。