婆罗洲受威胁森林前沿景观中土地利用情景下生态系统服务的经济评估

《Environmental and Sustainability Indicators》：Economic valuation of ecosystem services across land-use scenarios in Borneo’s threatened forest frontier landscapes

　　

专业术语翻译摘要 尽管生态系统服务（Ecosystem Services, ES）的概念已被广泛认可，但其在土地利用规划中的整合仍然有限，尤其是在数据稀缺的热带景观中。本研究通过将参与式情景开发与空间显式建模和经济评估相结合，弥补了这一空白，以评估婆罗洲森林前沿景观中替代性土地利用未来的后果。 由当地利益相关者开发了四种情景，即一切照旧（Business-as-Usual, BAU）、机会主义（Opportunistic, OPP）、协作型（Collaborative, COL）和生态中心型（Ecocentric, ECO），并将其定性叙事转化为至2050年的定量土地利用预测。研究人员利用InVEST建模框架，估算了关键生态系统服务的经济价值，包括碳储存、水资源调节、土壤保持和供给服务，并比较了各情景下的结果。 结果显示对比鲜明。OPP情景带来最高的短期经济回报，主要由大规模油棕扩张驱动（高达181亿美元），但也造成巨大的环境损失，包括超过14亿吨CO2的碳排放以及增加的洪水相关成本（高达8.8亿美元）。相比之下，COL和ECO情景促进森林保护和农林复合系统，实现净碳汇、改善水文调节以及更多样化的生计效益，尽管即时财务回报较低。当考虑环境成本时，采掘型路径的相对经济优势减弱。 本研究的新颖之处在于将利益相关者定义的情景操作化为生态系统服务的空间显式经济评估。通过弥合定性预见与定量建模之间的鸿沟，该方法为复杂社会-生态系统中的土地利用规划提供了一个与决策相关且可转移的框架。

论文解读

一、研究背景与问题

东南亚地区长期面临由伐木、采矿和农业用地转换驱动的森林砍伐与土地退化问题，涉及刀耕火种、农林复合和乔木作物种植的小农体系，以及纸浆材、木材、橡胶和油棕的大型工业种植园。气候变化模式的转变进一步加剧了这些压力，提高了景观对气候灾害的脆弱性。尽管生态系统服务（Ecosystem Services, ES）概念被广泛倡导作为生物多样性保护、气候减缓与适应、粮食安全和人类福祉的核心，但在数据匮乏的热带地区，其实际应用仍然有限，尤其是调节、支持和文化服务方面。利益相关者的声音常被边缘化，ES评估往往无法满足决策者的需求或提供适用于地方层面的信息。

概念和方法上的挑战加剧了这一问题。ES被批评为模糊的笼统术语，在政策和规划语境中应用不一致。然而，其与土地利用变化、规划和情景建模的相关性已被充分证实。在印度尼西亚，2000年至2020年间，连续森林覆盖面积从8100万公顷下降至6900万公顷，占国土面积比例从47%降至40%，加里曼丹和苏门答腊出现显著破碎化。ES在很大程度上仍被排除在印度尼西亚空间规划之外，受制于监管不一致、制度冲突和企业议程的主导。不准确或尺度不当的数据以及有限的参与式规划持续导致土地利用冲突和生物多样性丧失。

二、研究目的与意义

本研究旨在解决参与式定性预见与空间显式经济评估相结合的研究空白。具体研究问题包括：（1）如何将定性景观情景量化以支持空间规划？（2）土地利用选项对关键生态系统服务有哪些潜在经济影响？（3）各情景的ES结果与一切照旧轨迹相比如何？研究目标包括：将定性情景与2000—2020年遥感观测的历史土地利用变化趋势对齐；在摄政区尺度上建模并绘制至2050年替代性土地利用轨迹下关键ES的经济价值；比较各情景的ES结果并识别相对损益，为决策者和利益相关者提供信息。

三、主要技术方法

研究人员以印度尼西亚婆罗洲西加里曼丹省卡普阿斯胡卢摄政区（Kapuas Hulu Regency，面积31,318 km²，人口272,300）为研究区。该区域保留了超过65%的森林覆盖，是婆罗洲最后的雨林前沿之一，也是整个省的水文支柱。研究基于Shantiko等人（2021）开展的参与式前瞻分析（Participatory Prospective Analysis, PPA），由19名来自政府机构、习俗领袖、农民、渔民、地方非政府组织、私营部门和青年的参与者共同开发了四种土地利用情景。研究人员使用InVEST建模框架（自然资本项目开发的免费软件），将定性情景叙事转化为定量规则，利用2000年、2010年和2020年三期Landsat卫星影像（30米分辨率）进行土地利用变化分析，并通过InVEST情景生成器（Scenario Generator）实现至2050年的空间显式土地利用预测。经济评估采用单位价值转移法、函数转移法以及基于市场的方法（生产损失法、避免损害成本法和重置成本法），涵盖碳储存与固存、水资源调节与洪水缓解、土壤保持与养分滞留等调节服务，以及油棕、伐木、橡胶农林复合、渔业和采金等供给服务。碳价采用印度尼西亚国家层面的社会碳成本（USD 30/tCO₂e），贴现率按每十年递减（7%、5%、3%）。

四、研究结果

4.1 趋势分析与基线土地利用变化

2000—2010年和2010—2020年两个时期的土地利用变化分析显示，油棕种植园持续快速扩张（两个时期分别增长+254.9%和+131.6%），天然林和泥炭地系统持续减少。混合龙脑香林（Mixed Dipterocarp Forest）的损失在第二时期有所放缓，但泥炭和沼泽森林的退化加速，次生林镶嵌体持续减少。同时，刀耕火种农业和灌木系统的转变反映了小农土地利用的持续转型。

4.2 情景叙事与治理假设

四种情景源自PPA参与者开发的定性叙事。BAU情景对应“藏手抛硬币”（Lempar koin sembunyi tangan），描述正式制度运转但参与性弱、习俗法仍受尊重但在年轻一代中弱化的现状。OPP情景对应“食毒果”（Makan tuba buah），特征为机会主义治理俘获和采掘主导。COL情景为“和谐步伐”（Langkah Serampak）的折中版本，代表受规制的开发与强化社区权利。ECO情景为该积极愿景的完整版本，代表严格保护和参与式治理。至2050年，BAU情景下森林覆盖保持约一半以上但泥炭地和淡水沼泽森林退化；OPP情景下森林覆盖降至约40%，采金大幅扩张；COL情景下森林覆盖维持在约60%，农林复合系统在休耕地建立；ECO情景下森林覆盖通过休耕地和过伐地再生而增加。

4.3 空间显式土地利用预测

至2050年的土地利用预测显示，油棕面积从ECO情景到OPP情景持续增加。在BAU情景中，油棕种植园占可转换地（APL）面积的三分之一，为实现+187%的扩张目标，所有灌木、草地以及部分泥炭沼泽森林、过伐林和老龄休耕林被转换，包括国家公园边缘。在OPP情景中，大部分APL区域被转换为油棕种植园，国家公园缓冲区受到侵蚀，采金活动指数级增长。相比之下，COL和ECO情景下泥炭或混合泥炭沼泽森林不再转换为油棕，保护区保持完整，油棕仅在适宜区域按情景限制扩张（ECO为+30%，COL为+60%）。

4.4 生态系统服务评估

4.4.1 碳排放与固存

InVEST碳储存与固存模型显示，OPP情景下至2050年碳储量净损失3.864亿吨Mg C，对应贴现社会成本达743亿美元。ECO和COL情景分别实现净固存7170万和2220万Mg C，对应社会效益为138亿美元和43亿美元。高碳排放区域主要分布在BAU和OPP情景中低地森林、丘陵森林或沼泽森林被转换为油棕种植园或刀耕火种农业的区域。

4.4.2 产水量与洪水风险缓解

产水量模型显示2020年基线水量为750亿立方米。BAU情景至2050年水量滞留减少3.62亿立方米，OPP情景减少5.31亿立方米，COL和ECO情景分别减少2.73亿和2.46亿立方米。洪水风险分析显示，OPP情景总洪水量最高（13,972 m³），潜在收入损失达8.788亿美元；ECO情景洪水损失最低（2.41亿美元）。

4.4.3 土壤保持与养分滞留服务

2020年潜在土壤流失量为1.34亿吨。至2050年，BAU情景增至1.57亿吨，OPP情景达1.63亿吨，COL和ECO情景分别为1.49亿和1.45亿吨。养分输出方面，OPP情景氮输出最高（92,980 kg/年），养分重置成本总计206.6万美元/年；ECO情景最低（氮68,741 kg/年），重置成本155.1万美元/年。

4.4.4 供给服务

伐木年收入从ECO情景的1.766亿美元到OPP情景的15.58亿美元不等。油棕种植面积至2050年从ECO情景的152,549公顷到OPP情景的560,925公顷，30年累计产值从68.6亿美元到181.3亿美元。橡胶农林复合系统年价值在2050年从OPP情景的8,819万美元到ECO情景的1.024亿美元。渔业年价值在2050年从OPP情景的1,298万美元到ECO情景的3,636万美元。采金年收入从ECO情景的0到OPP情景的1.054亿美元，但公共卫生成本相应增加。

4.5 情景间生态系统服务结果比较

综合各ES评估结果，ECO情景总经济价值最高（207.2亿美元），主要由碳固存贡献（138亿美元贴现社会效益）驱动；其次为COL情景（128.5亿美元）；BAU情景为11.6亿美元；OPP情景为负值（-553.2亿美元）。当环境成本被纳入考量时，采掘型路径的相对经济优势显著减弱。

五、讨论与结论

讨论部分指出，本研究的创新在于将参与式、治理信息丰富的情景操作化为空间显式经济评估。将定性情景转化为定量模型涉及重要简化和假设，复杂的社会政治过程必须通过空间代理或一般化规则来表征，定量输出应被解释为情景轨迹的指示性表征而非精确预测。该框架可推广至面临类似挑战的其他热带地区。

关于碳方面，OPP情景导致显著碳损失（负净现值超过730亿美元），而COL和ECO情景通过减少毁林、森林再生和可持续土地利用实践展示了净碳汇潜力。油棕种植园虽具有相对较高的碳吸收速率，但无法抵消森林清除产生的大量排放，这种时间不平衡被称为“碳债务”。水资源方面，OPP和BAU情景因农业扩张导致水量滞留显著下降，洪水风险增加；而COL和ECO情景通过森林保护和农林复合维持水文功能。土壤方面，OPP情景养分输出最高，重置成本超过200万美元/年；COL和ECO情景显著减少养分径流。供给服务方面，OPP和BAU情景将经济回报集中于油棕扩张、伐木和采金，短期收入高但降低收入多样化和增加环境压力；COL和ECO情景限制采掘活动并促进农林复合，即时回报较低但生计系统更多样化和更具韧性。

研究结论表明，在纯经济回报假设下，OPP情景最为盈利，主要由油棕生产驱动（约占OPP总ES经济收益的95%）。但当环境成本被纳入考量时，OPP情景的总经济价值转为负值。ECO情景总价值最高但油棕收入最低的悖论可通过碳的社会成本解释：当碳以USD 30/tCO₂e定价时，森林保护产生的回报在景观尺度上远超农业商品收入。然而，当碳被排除或低估时，OPP和BAU情景在经济上显得更优，这在一定程度上解释了尽管保护价值高但转换压力持续存在的原因。研究强调，将ES纳入土地利用规划对于平衡短期经济收益与长期生态系统完整性至关重要。