宋慶豐 牛香 殷彤 楊勝濤

(中國林業(yè)科學研究院森林生態(tài)環(huán)境與保護研究所，北京，100091) (黑龍江省林業(yè)廳) (黑龍江省林業(yè)監(jiān)測規(guī)劃院)

濕地生態(tài)系統(tǒng)介于陸地與水域生態(tài)系統(tǒng)之間，具有獨特性質的生態(tài)系統(tǒng)，兼有兩者的景觀特性，是地球生命支持系統(tǒng)的重要組成單元之一，被人們譽為“自然之腎”［1］。由于濕地生態(tài)系統(tǒng)的位置特殊性，使其具有多種服務功能，如:提供淡水資源和水產品、環(huán)境調節(jié)、控制土壤侵蝕、降解污染物、科學考察、保護生物多樣性等［2］。因此，保護和維持濕地生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，是實現其可持續(xù)發(fā)展的重要基礎。近年來，由于人們對濕地生態(tài)系統(tǒng)服務功能認識的不足以及不合理的開發(fā)利用，使得濕地遭受了前所未有的破壞，表現為面積萎縮、功能降低和環(huán)境惡化等。所以，科學、全面的對濕地生態(tài)系統(tǒng)服務功能進行評估，能夠使人們充分認識濕地生態(tài)系統(tǒng)的重要性，以及為濕地生態(tài)系統(tǒng)功能的監(jiān)測和保護研究提供基礎數據，用以濕地資源的可持續(xù)利用。同時，還可以為濕地生態(tài)系統(tǒng)保護區(qū)的規(guī)劃和開發(fā)提供技術支撐。

目前，國內外眾多學者對濕地生態(tài)系統(tǒng)服務功能評估指標體系和評估方法開展了深入的研究，比如不同尺度的評估，快速評估模型以及單項功能的研究［3-6］。我國在這一領域開展研究的時間較短，但是取得了豐碩的成果，主要體現在評估方法和不同尺度個例的研究上［1-2，7-14］。黑龍江省是我國濕地資源最豐富的省份之一，且有“濕地第一大省”的稱號，具有濕地面積大、類型多、生態(tài)區(qū)位重要、生物多樣性豐富等特點，濕地資源主為丹頂鶴、白鶴、東方白鸛等珍稀水禽提供了重要繁殖棲息地和遷徙停歇地。關于黑龍江省濕地資源的研究較多［15-17］，但對于黑龍江省濕地生態(tài)系統(tǒng)服務功能的研究尚未見報導。本文采用生態(tài)經濟學的研究方法對黑龍江省濕地生態(tài)系統(tǒng)服務功能進行評估，可為保護黑龍江省濕地生態(tài)系統(tǒng)提供數據支撐，以及為黑龍江省濕地資源的可持續(xù)利用提供科學依據。

1 研究區(qū)域概況

黑龍江省是我國濕地資源分布最廣泛的省份之一，現保存濕地面積556．58 萬hm2，約占省國土面積的11．77%，占全國濕地面積的15．51%，分布著全國最大的平原沼澤濕地和唯一的寒溫帶森林沼澤濕地，是重要的泥炭分布地。黑龍江省濕地集中分布在松嫩、三江兩大平原和大興安嶺、小興安嶺及東部地區(qū)，以及界江界河附近，生態(tài)區(qū)位十分重要，維護著國土安全、糧食安全、生物安全和水環(huán)境安全［17］。截至目前，兩大平原已建52 處濕地自然保護區(qū)、13處國家濕地公園，總面積235 萬hm2，有扎龍等8 處國際重要濕地，是我國國際重要濕地數量最多的區(qū)域。按照濕地分類標準，黑龍江省濕地劃分為4 個類型。沼澤濕地面積最大，面積最小的為森林濕地。

2 研究方法

基于黑龍江省林業(yè)廳調查的2012 年濕地面積，依據黑龍江省統(tǒng)計年鑒(2013)［18］中發(fā)表的數據，在深入分析黑龍江省濕地生態(tài)系統(tǒng)服務功能形成過程的基礎上，利用市場價值法、碳稅法、工業(yè)制氧成本法、影子工程法、污染防治成本法生態(tài)價值法和專家評估法等生態(tài)經濟價值評價方法，逐項評估了黑龍江省濕地生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值量。

2．1 涵養(yǎng)水源功能

濕地生態(tài)系統(tǒng)能夠起到調蓄水量的作用，即在洪水期可以起到消減洪峰的作用、干旱季節(jié)可以為生產生活提供水源補給。同時，濕地生態(tài)系統(tǒng)還能起到凈化水質的作用，這主要是因為沉淀和水草的作用。由此，本評估將從提供水源和凈化水質兩方面對黑龍江省濕地的涵養(yǎng)水源功能進行評估。其計算公式為:

式中:U涵為濕地生態(tài)系統(tǒng)涵養(yǎng)水源價值，單位:元·a-1;C水為濕地生態(tài)系統(tǒng)水資源總量，單位:m3(根據《黑龍江省統(tǒng)計年鑒(2013)》得到［18］);P 為生活用水價格，單位:元/m3(基于網格法得到2012 年全國各大中城市的居民用水價格的平均值，為2．74 元·t-1);R水為黑龍江省多年平均地表徑流量，單位:m3［19］;K 為水凈化費用，單位:元/m3［20］。

2．2 降解污染功能

濕地生態(tài)系統(tǒng)具有降解和消除污染物的重要作用，被稱為“地球之腎”。濕地能夠高效率的吸收、轉化和滯留對N、P、K 以及重金屬元素等污染物，減低其在水中的濃度。另外，濕地還能有效的減緩水流速度，對顆粒物的沉降起到積極的作用，附著在顆粒物表面的有毒物質也被從水中剔除。排入濕地的污染物沒有引起水體的惡化，即認為濕地起到了凈化的功能［21］。其計算公式:

式中:U降為濕地生態(tài)系統(tǒng)降解污染價值，單位:元/年;C降為單位面積濕地降解污染的價值，單位:美元/hm2·a(根據Costanza 等人的研究成果，平均價值是4 177 美元/hm2·a［3］);R 為美元與人民幣之間的匯率。

2．3 固碳釋氧功能

濕地生態(tài)系統(tǒng)對于大氣環(huán)境有正面的影響，即固定CO2;也有負面影響，即釋放CH4等溫室氣體。本研究采用采用張華在研究中的方法［1］，僅考慮其對大氣環(huán)境的固碳釋氧功能:主要是指通過水生植物的光合作用固定大氣中的CO2，并向大氣釋放O2。根據光合作用方程式，綠色植物每生產1．00 g干物質，即能固定1．63 g CO2和釋放1．20 g O2。濕地內主要植被類型為水生或濕生植物，且分布廣泛，主要蘆葦等挺水植物和金魚藻、黑藻、竹葉眼子菜等沉水植物。這些均為一年生植物，生長期結束后，會沉入水底，進而轉化為泥炭，這一部分將會被固定在水底。其計算公式為:

式中:U固為濕地生態(tài)系統(tǒng)固碳釋氧價值，單位:元/年;L 為蘆葦產量，單位:噸/a［18］;Q 為其他水生植物產量，單位:噸/a;R碳為CO2中碳的量;C碳為固碳價格，約為1 200 元/噸［22］;C氧為氧氣價格，約為1 000 元/噸［22］。

2．4 固土保肥功能

由于植被的存在，不同類型的土壤與無植被情況下相比，其侵蝕量存在較大區(qū)別。根據中國土壤侵蝕顯示:無植被覆蓋情況下土壤中等程度的侵蝕深度為15 ～35 mm/a。對于濕地減少土壤侵蝕量的估算，采用草地植被類型覆蓋下土壤的中等侵蝕深度(15 cm)的平均值來代替［9］。濕地的保肥功能是指防止了易溶解于水或在某些外力的作用下易與土壤分離的N、P、K 等養(yǎng)分，本研究采用的為濕地生態(tài)系統(tǒng)土壤中所含有的N、P、K 等養(yǎng)分的量，再折算成化肥價格的方法來計算［21］。其計算公式為:

式中:U土為濕地生態(tài)系統(tǒng)固土保肥價值，單位:元/年;N含為黑龍江省土壤平均N 質量分數;P含為黑龍江省土壤平均P 質量分數;K含為黑龍江省土壤平均K 質量分數;C 為黑龍江省土壤平均密度，單位:g/cm3;V土為挖取和運輸單位體積土方所需費用，單位:元·m-3［22］;V肥為化肥平均價格(折純)，單位:元·t-1［22］。

2．5 營養(yǎng)物質積累功能

土壤是濕地生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分的儲藏庫，這部分養(yǎng)分只有通過植物生物量的不斷積累而被釋放，形成生態(tài)系統(tǒng)的有效養(yǎng)分，以供植物的生長需求。因此，植物是形成土壤和土壤肥力的主導因子。當植物完成其生命周期時，大量的養(yǎng)分將會隨著枯枝落葉或者倒伏的生物體而重新返回土壤中［23］。本研究引用崔麗娟的關于濕地營養(yǎng)循環(huán)的研究結果，濕地N、P、K 年固定量分為128．78、0．88、86．33 kg/hm2［24］。其計算公式為:

式中:U積累為濕地生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)物質積累價值，單位:元/年;N含為濕地生態(tài)系統(tǒng)土壤平均N 量，單位:kg/hm2;P含為濕地生態(tài)系統(tǒng)土壤平均P 量，單位:kg/hm2;K含為濕地生態(tài)系統(tǒng)土壤平均K 量，單位:kg/hm2。

2．6 改善小氣候功能

濕地生態(tài)系統(tǒng)能夠調節(jié)周圍環(huán)境的小氣候，主要是通過水的物理特性:熱容量較大—升溫和散熱較慢，能夠調節(jié)周圍環(huán)境的溫度;水分易蒸發(fā)—蒸發(fā)吸熱，同樣能夠調節(jié)周圍環(huán)境的溫度。本研究將濕地生態(tài)系統(tǒng)調節(jié)環(huán)境溫度的作用作為濕地調節(jié)氣候的價值，根據測定，1 hm2濕地植被在夏季可以從環(huán)境中吸收81．8 MJ 的熱量，相當于189 臺1 kW 的空調器全天工作的制冷效果［23］。其計算公式為:

式中:U改善為濕地生態(tài)系統(tǒng)改善小氣候價值，單位:元/a;P電為用電的價格，單位:元/kW。

2．7 生物棲息地功能

濕地介于陸地和水體之間，屬于復合生態(tài)系統(tǒng)，大面積的蘆葦沼澤、灘涂和河流、湖泊為野生動、植物提供了良好的生存、繁殖、遷徙和棲息地，因而在生物多樣性保護方面有極其重要的價值。其計算公式為:

式中:U生為濕地生態(tài)系統(tǒng)生物棲息地價值，單位:元/a;S生為單位面積濕地的避難所價值，單位:美元/hm2·a(采用生態(tài)學家Costanza 等研究結果:單位面積濕地的棲息地功能價值為3 191 美元·hm-2［3］);R 為美元與人民幣之間的匯率。

2．8 科研文化游憩

濕地生態(tài)系統(tǒng)具有水域、陸地、沼澤、灘涂等多種生境，形成了結構和功能奇異的動植物群落，為眾多領域的學者提供了良好的自然基地和理想的科學實驗場所。同時，濕地自然景色優(yōu)美，而且是大量鳥類和水生動植物的棲息繁殖地，因此還會吸引大量的游客前去觀光旅游。其計算公式為:式中:U游憩為濕地生態(tài)系統(tǒng)科研文化游憩價值，單位:元/a;P游為單位面積濕地科研文化游憩價值，單位:美元/hm2·a(參照Costanza 等人對全球濕地的研究成果，全球濕地的科研文化游憩價值為881 美元/hm2·a［3］)。

3 結果與分析

根據以上公式計算出黑龍江省濕地生態(tài)服務功能總價值為5 659．65 億元·a-1，每公頃濕地提供的價值平均為10．17 萬元·a-1。詳見表1。由表1 可知，黑龍江濕地生態(tài)系統(tǒng)3 大類濕地生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值量中，環(huán)境調節(jié)功能高于物質生產功能和人文社會功能，說明黑龍江濕地生態(tài)系統(tǒng)對于維持黑龍江省生態(tài)安全起到了非常重要的作用。各分功能項由大到小關系為涵養(yǎng)水源功能、降解污染功能、生物棲息地功能、固土保肥功能、科研文化游憩功能、改善小氣候功能、固碳釋氧功能、營養(yǎng)物質積累功能。

表1 黑龍江省濕地生態(tài)服務功能價值量

對濕地生態(tài)系統(tǒng)的各項服務功能價值量進行排序，可以區(qū)分服務功能的重要程度，且有助于確定優(yōu)先保護及其核心功能［8］。同時，核心功能還有其時間尺度性，隨著時間的推移，核心功能項會發(fā)生變化。周葆華等［25］研究表明，安慶沿江湖泊濕地生態(tài)系統(tǒng)各項服務功能中，水產品生產、調蓄洪水、氣候調節(jié)以及土地資源供給等是安慶沿江湖泊濕地當下的核心服務功能。潘文斌等［26］對對湖北保安湖生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值得出，其核心功能為調蓄洪水、有機物生產和固碳釋氧。

從以上分析可以看出，黑龍江省濕地生態(tài)系統(tǒng)的涵養(yǎng)水源、降解污染、生物棲息地和固土保肥等發(fā)揮著重要的作用，為黑龍江省濕地生態(tài)系統(tǒng)的核心功能，這與黑龍江省生態(tài)環(huán)境特點密不可分:黑龍江省分布有黑龍江、松花江、烏蘇里江三大水系，有興凱湖、鏡泊湖、連環(huán)湖和五大連池4 處較大湖泊及星羅棋布的泡沼，其水環(huán)境安全直接關系到社會經濟的可持續(xù)發(fā)展，黑龍江省濕地生態(tài)系統(tǒng)的涵養(yǎng)水源和降解污染功能在維持湖泊河流水環(huán)境安全起到非常重要的任務，且在降解水污染方面的作用十分顯著，起到了天然“污水處理廠”的功能;黑龍江省濕地生物多樣性豐富，動物種類繁多，如丹頂鶴、白鶴、東方白鸛等，表明黑龍江濕地生態(tài)系統(tǒng)生物棲息地功能為野生動物提供了良好的繁衍、棲息和遷徙的場所，為野生生物提供了適宜生存和繁衍的生境;黑龍江省處于黑土漫崗區(qū)，其特征為水土壤侵蝕嚴重［27］，濕地生態(tài)系統(tǒng)的固土保肥功能在控制土壤侵蝕方面同樣起到了至關重要的作用。

還有研究提出:在所有功能項排序中，最小價值量所對應的功能項同樣十分重要，因為其決定了整個生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性［9］。營養(yǎng)物質積累功能價值量最低，其在維持黑龍江省濕地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性上，發(fā)揮著不可或缺的作用。因為，營養(yǎng)物質是一切生物體生長發(fā)育的基本條件和重要的物質基礎。整個生態(tài)系統(tǒng)中，各物種間共存的機制便是對資源的合理分配、利用，若發(fā)生營養(yǎng)物質短缺的現象，各物種間就會出現競爭，進而導致整個生態(tài)系統(tǒng)的紊亂。為此，在發(fā)揮生態(tài)系統(tǒng)核心服務功能的同時，也要兼顧生態(tài)系統(tǒng)的持續(xù)穩(wěn)定。

4 結束語

本文僅對黑龍江省濕地生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值進行了貨幣化的靜態(tài)評價，能夠為建立開發(fā)利用濕地資源進行生態(tài)效益補償的政策奠定基礎，進行為濕地資源的保護與開發(fā)之間的利益權衡提供理論基礎。同時，提醒人們利用濕地生態(tài)系統(tǒng)物質生產功能時，應該注意濕地生態(tài)系統(tǒng)其他兩方面生態(tài)功能的承受能力，使得在滿足人們需求的前提下，保證濕地生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和濕地資源的可持續(xù)開發(fā)利用。

另外，本研究還存在評估指標體系還尚不完善和評估功能項未包含濕地生態(tài)系統(tǒng)所有的生態(tài)功能的問題，同時評價精度不高。這主要是因為生態(tài)系統(tǒng)服務功能評估尚處于起步階段，其評估方法還在不斷發(fā)展中，則目前已知濕地生態(tài)系統(tǒng)服務功能中，能被量化的還占極少部分。濕地生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值評估的關鍵在于評價過程中估算方法及指標的選擇是否科學合理［11］。

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