趙海珍,李文華,馬愛進(jìn),黃瑞玲

（1.環(huán)境保護(hù)部環(huán)境工程評估中心,北京 100012；2.中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所,北京 100101；3.中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院,北京 100088；4.成安縣綜合職業(yè)技術(shù)學(xué)校,河北 邯鄲 056700）

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能是指生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)過程所形成及所維持的人類賴以生存的自然環(huán)境條件與效用[1]。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的評價(jià)是聯(lián)合國千年生態(tài)系統(tǒng)評估（MA）的主要內(nèi)容之一,對于全球生態(tài)系統(tǒng)的管理和可持續(xù)發(fā)展生態(tài)學(xué)的研究具有重要意義[2]。

青藏高原是一個(gè)具有全球意義的脆弱生態(tài)系統(tǒng),平均海拔4 000 m以上,地形復(fù)雜、氣候極端而多變、自然災(zāi)害頻繁、土壤貧瘠、植物生長緩慢,生態(tài)系統(tǒng)一旦遭受破壞,極難恢復(fù)；但是,作為世界上最大的“水塔”、高原生物多樣性的維持基地、最具地域和民族特色的旅游勝地、世界文化的重要組成部分,它為人類提供著極大的生態(tài)產(chǎn)品和服務(wù)。青藏高原是我國天然高寒草地分布面積最大的一個(gè)區(qū)域,天然高寒草地面積達(dá)1.28×108hm2,目前,謝高地等[3]、閔慶文等[3]、于格等[5-6]、俞文政等[7]已對青藏高原草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進(jìn)行了研究,但這些研究主要集中于大尺度——青藏高原,給出了高原草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的一般性結(jié)論,但無法明確描述一些典型地區(qū)（如拉薩河谷地區(qū)）的具體情況。拉薩河谷分布于青藏高原的藏中地區(qū),與年楚河、雅魯藏布江構(gòu)成了“一江兩河”農(nóng)業(yè)發(fā)展區(qū)。拉薩地區(qū)牧草地凈面積為138.65萬hm2,是土地利用類型中面積最大、分布最廣的一類,山地灌叢草地是其中一個(gè)重要的草地類型,多分布在河谷兩側(cè)較干燥和溫暖的山地與寬谷地帶。

因此,本研究選擇典型的河谷區(qū)拉薩市達(dá)孜縣——極具代表性的山地灌叢草地生態(tài)系統(tǒng),以野外試驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),在一個(gè)較小尺度上對其生產(chǎn)產(chǎn)品、固定 CO2、釋放 O2、涵養(yǎng)水分、維持營養(yǎng)循環(huán)等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的價(jià)值進(jìn)行評價(jià),旨為拉薩河谷地區(qū)山地灌叢草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的評估及其科學(xué)管理提供一定的科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)域概況

達(dá)孜縣位于藏南谷地、拉薩河下游南岸,29°29′～30°02′N,91°15′～ 91°41′E 。境內(nèi)平均海拔4 500 m,年均溫約為7.5℃,日照充足,年均日照時(shí)數(shù)為3 065 h,年均降水量450 mm左右,90%以上集中6-9月,屬于高原季風(fēng)溫帶半干旱氣候。土壤為洪沖積母質(zhì),質(zhì)地偏沙,主要土壤類型有高山寒漠土、高山草甸土、亞高山草甸土、草原土、山地灌叢草地土等。在植物區(qū)系中屬于泛北極植物區(qū)青藏高原植物亞區(qū)藏南山地灌草草原區(qū),植物種類較多,主要有砂生槐（Sophora moorcrof tiana）、矮嵩草（Kobresia humilis）、固沙草（Orinus thoroldii）、白草（Pennisetum f laccidum）、毛瓣棘豆（Oxytropis sericopetala）、扭盔馬先蒿（Pedicularis dayidii）、西藏中麻黃（Ephedra intermedia）、酸模葉橐吾（Ligularia lapathif olia）等。

2 研究方法

2.1 生物量的測定2002年6-9月、2003年7-8月,6次測定；山坡中上部,選取3塊代表性樣地；隨機(jī)設(shè)置3個(gè)樣方,面積為50 cm×50 cm。將樣方內(nèi)的植物齊地面剪下,把樣地根系達(dá)到的最大深度的土壤挖出,用水沖洗、浮選,收集所有根系并陰干。地上部分（綠色和立枯）和地下部分（根）于80℃下烘干至恒質(zhì)量,用電子天平（0.01 g）稱量。

2.2 土壤樣品的采集與測定選擇3塊代表性樣地,隨機(jī)取樣,去除植被,挖土壤垂直剖面（長、寬均為1 m）,土壤剖面深度挖至母質(zhì)層,自上而下,分層描述取樣,每層3個(gè)重復(fù),記錄土壤各層的厚度。土壤物理性質(zhì)采用常規(guī)方法測定[8]。土壤機(jī)械組成采用SALD3001激光粒徑分析儀測定；土壤容重、孔隙度、飽和含水率、滲透系數(shù)采用環(huán)刀法；自然含水率采用土鉆法。

2.3 植物養(yǎng)分的測定植物樣品的采集均于花期（8:00～10:00）進(jìn)行,采集方法依據(jù)中國生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)[9]。所采集的樣品先在105℃烘干15 min,然后在65℃烘干至恒質(zhì)量。

全氮測定采用開氏法；全磷、全鉀測定采用干法溶樣,ICP等離子測定采用發(fā)射光譜法[9]。全株的元素含量是根據(jù)植物體各部分的元素含量和生物量計(jì)算得出的。

2.4 產(chǎn)品價(jià)值根據(jù)山地灌叢草地生態(tài)系統(tǒng)地上部分的凈初級生產(chǎn)力、面積、市場價(jià)格等資料,利用市場價(jià)值法評價(jià)其物質(zhì)生產(chǎn)功能的價(jià)值。以牧草市場價(jià)格1 000元/t來估算山地灌叢草地生態(tài)系統(tǒng)的產(chǎn)品服務(wù)價(jià)值。

2.5 固定CO2的價(jià)值利用山地灌叢草地生態(tài)系統(tǒng)的凈初級生產(chǎn)量數(shù)據(jù),根據(jù)光合作用方程式,生態(tài)系統(tǒng)每生產(chǎn)1.00 g植物干物質(zhì)能固定1.63 g CO2,使用造林成本法（1990年不變價(jià)260.90元/t）和碳稅法（150美元/t,以1美元折合8.28元人民幣計(jì)算）[10]估算農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)固定的CO2價(jià)值。

2.6 釋放O2的價(jià)值根據(jù)光合作用方程式,生態(tài)系統(tǒng)每生產(chǎn)1.00 g植物干物質(zhì)能釋放1.20 g O2,利用山地灌叢草地生態(tài)系統(tǒng)的凈初級生產(chǎn)量數(shù)據(jù),使用造林成本法（1990年不變價(jià)352.93元/t）和工業(yè)制氧法（制氧工業(yè)成本 0.40元/kg）[10]估算山地灌叢草地生態(tài)系統(tǒng)釋放O2的價(jià)值。

2.7 涵養(yǎng)水分的價(jià)值考慮土壤對水分的涵養(yǎng),利用土壤非毛管靜態(tài)蓄水量法[11]計(jì)算山地灌叢草地生態(tài)系統(tǒng)土壤水分涵養(yǎng)量,采用替代工程法,以水庫的蓄水成本（1990年不變價(jià)0.67元/t）[10]來定量評價(jià)山地灌叢草地生態(tài)系統(tǒng)涵養(yǎng)水分的價(jià)值。

2.8 營養(yǎng)循環(huán)的價(jià)值利用各營養(yǎng)元素在各植物體內(nèi)的含量、播種面積、凈初級生產(chǎn)力等數(shù)據(jù),計(jì)算植物體內(nèi)N、P、K的積累量；利用影子價(jià)格法（我國化肥的平均價(jià)格為2 549元/t,1990年不變價(jià)）[10]將山地灌叢草地生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分的持留量價(jià)值化。

3 結(jié)果與分析

3.1 產(chǎn)品的服務(wù)價(jià)值拉薩地區(qū)牧草地凈面積為138.65萬hm2,是土地利用類型中面積最大、分布最廣的一類。山地灌叢草地是其中一個(gè)重要的草地類型,多分布在河谷兩側(cè)較干燥和溫暖的山地與寬谷地帶,其面積為392 hm2。山地灌叢草地的年生產(chǎn)量主要體現(xiàn)于其地上部分的生物量。因此,主要計(jì)算山地灌叢草地地上部分的價(jià)值。達(dá)孜縣山地灌叢草地生態(tài)系統(tǒng)的凈初級生產(chǎn)力為116.33 g/（m2·a）,計(jì)算可得其每年的產(chǎn)品服務(wù)價(jià)值為45.60萬元。

3.2 固定CO2的量及其價(jià)值干物質(zhì)積累量（干物質(zhì)質(zhì)量）反映了灌叢草地的同化能力,山地灌叢草地生態(tài)系統(tǒng)固定CO2量為4 089.02 t/a。按造林成本法和碳稅法,其固定CO2的價(jià)值分別為29.09和138.51萬元/a,以二者的平均值作為其固定CO2的價(jià)值,則山地灌叢草地生態(tài)系統(tǒng)固定CO2的經(jīng)濟(jì)價(jià)值為83.80萬元/a。

3.3 釋放O2的量及其價(jià)值植物可以通過光合作用釋放O2,山地灌叢草地生態(tài)系統(tǒng)釋放O2量為3 010.32 t/a。按造林成本法和工業(yè)制氧法,其年釋放O2的價(jià)值分別為 106.24萬元和120.41萬元,取兩者的平均值作為其釋放O2的價(jià)值,則山地灌叢草地生態(tài)系統(tǒng)每年釋放O2的價(jià)值為113.33萬元。

3.4 涵養(yǎng)水源的經(jīng)濟(jì)價(jià)值非毛管孔隙的靜態(tài)蓄水量是衡量生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)功能的一個(gè)十分重要的指標(biāo)。根據(jù)測定的各層土壤的非毛管孔隙度,計(jì)算得到達(dá)孜縣山地灌叢草地生態(tài)系統(tǒng)土壤每年的總蓄水量為196 313.60 t,其生態(tài)經(jīng)濟(jì)價(jià)值為13.16萬元（表1）。

表1 山地灌叢草地生態(tài)系統(tǒng)涵養(yǎng)水分的經(jīng)濟(jì)價(jià)值

3.5 營養(yǎng)循環(huán)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值生物庫養(yǎng)分持留法是用生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分持留量的多少來表示生態(tài)系統(tǒng)維持營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)功能的強(qiáng)弱,考慮了植物本身的吸收能力。達(dá)孜縣山地灌叢草地生態(tài)系統(tǒng)的凈初級生產(chǎn)量2 508.60 t/a,全氮、全磷、全鉀含量分別為 0.860 6%、0.072 6%、0.495 9%,養(yǎng)分總含量1.429 1%,養(yǎng)分持留總量為35.85 t/a,其營養(yǎng)循環(huán)的生態(tài)經(jīng)濟(jì)價(jià)值為9.14萬元/a。

3.6 山地灌叢草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的構(gòu)成與總價(jià)值達(dá)孜縣山地灌叢草地生態(tài)系統(tǒng)單位面積服務(wù)功能的總價(jià)值為265.03萬元,其中以O(shè)2釋放功能的經(jīng)濟(jì)價(jià)值為最高113.33萬元,占總價(jià)值的42.76%（表2）。

4 討論與結(jié)論

達(dá)孜縣山地灌叢草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的總價(jià)值為265.03萬元,各項(xiàng)服務(wù)功能價(jià)值的大小排列為:釋放O2價(jià)值（42.76%）＞固定CO2價(jià)值（31.62%）＞物質(zhì)生產(chǎn)價(jià)值（17.20%）＞涵養(yǎng)水分價(jià)值（4.97%）＞營養(yǎng)循環(huán)價(jià)值（3.45%）?？梢钥闯?其中生命支持功能的經(jīng)濟(jì)價(jià)值占總價(jià)值的82.80%,是物質(zhì)生產(chǎn)價(jià)值的4.81倍。謝高地等[3]基于Costanza提出的方法,對青藏高原高寒草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行了評估,其中暖性灌草叢單位面積的生態(tài)服務(wù)價(jià)值為5 142.49元/（hm2·a）,而山地灌叢草地單位面積的生態(tài)服務(wù)價(jià)值為6 760.97元/（hm2·a）,比基于Costanza提出方法的估算價(jià)值高1 618.48元/（hm2·a）。達(dá)孜縣山地灌叢草地生態(tài)系統(tǒng)釋放O2的經(jīng)濟(jì)價(jià)值為113.33萬元/a,占總價(jià)值的42.76%,是該區(qū)域山地灌叢草地生態(tài)系統(tǒng)的主要服務(wù)功能。而西藏空氣的顯著特點(diǎn)是含氧量低,僅為平原地區(qū)的50%～70%,并且其含氧量隨海拔的升高而迅速降低。因此,灌叢草地生態(tài)系統(tǒng)釋放氧氣的功能對于該區(qū)域空氣含氧量的維持與提高具有一定意義。山地灌叢草地生態(tài)系統(tǒng)涵養(yǎng)水源、營養(yǎng)循環(huán)的功能相對較弱,二者經(jīng)濟(jì)價(jià)值的總和為22.3萬元/a,約占總價(jià)值的8.42%,這與該區(qū)域土壤為洪沖積母質(zhì),質(zhì)地偏沙、保水保肥能力差是一致的。

表2 山地灌叢草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的價(jià)值

本研究僅對拉薩市達(dá)孜縣山地灌叢草地生態(tài)系統(tǒng)部分主要服務(wù)功能進(jìn)行了評估,尚有其他一些功能如生物多樣性維持、娛樂休閑等未作評估。因此,所計(jì)算的總服務(wù)價(jià)值要低于其實(shí)際價(jià)值。此外,山地灌叢草地生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)過程、生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與服務(wù)功能的關(guān)系、評價(jià)指標(biāo)及評價(jià)方法還有待進(jìn)一步的探討。盡管如此,本研究對于拉薩河谷地區(qū)山地灌叢草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的評估以及其科學(xué)管理仍具有重要意義。

山地灌叢草地是拉薩河谷地區(qū)最重要的植被類型之一,主要分布在海拔3 800～4 200 m的河谷兩側(cè)較干燥和溫暖的山地與寬谷地帶,其地勢平坦,靠近村寨,多作為四季和冷季牧場,存在嚴(yán)重超載現(xiàn)象[12]。可考慮將牧草引入傳統(tǒng)的耕地農(nóng)業(yè),在保證農(nóng)作物生產(chǎn)水平的基礎(chǔ)上,為第二性生產(chǎn)提供優(yōu)質(zhì)、充足、廉價(jià)的飼料資源[13],以減緩山地灌叢草地的超載影響。因此,在以后的研究中應(yīng)關(guān)注放牧等干擾活動(dòng)對山地灌叢草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的影響機(jī)制、生態(tài)系統(tǒng)的響應(yīng)特征和變化趨勢以及農(nóng)區(qū)草業(yè)生產(chǎn)模式的生態(tài)服務(wù)價(jià)值研究,以為其科學(xué)管理提供依據(jù)。

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