康曉明　崔麗娟　岳興亮　李　偉　張曼胤　趙欣勝　郝彥賓　雷茵茹　高　琦（中國林業(yè)科學(xué)研究院濕地研究所，濕地生態(tài)功能與恢復(fù)北京市重點實驗室，北京 0009； 國家林業(yè)局管理干部學(xué)院， 北京 0600；中國科學(xué)院大學(xué)，北京 0009；遼寧商貿(mào)職業(yè)學(xué)院，沈陽 06）

黃河三角洲蘆葦濕地大氣調(diào)節(jié)價值評價研究

康曉明1崔麗娟1岳興亮2李偉1張曼胤1趙欣勝1郝彥賓3雷茵茹1高琦4
（1中國林業(yè)科學(xué)研究院濕地研究所，濕地生態(tài)功能與恢復(fù)北京市重點實驗室，北京 100091；2 國家林業(yè)局管理干部學(xué)院， 北京 102600；3中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100049；4遼寧商貿(mào)職業(yè)學(xué)院，沈陽 110161）

以黃河三角洲蘆葦濕地為研究對象，利用野外監(jiān)測數(shù)據(jù)對蘆葦濕地的大氣調(diào)節(jié)價值進行了定量評價。結(jié)果表明：黃河三角洲蘆葦濕地年均凈固定二氧化碳（CO2）量為1 953.90 kg/hm2，年甲烷（CH4）排放CO2當(dāng)量為390.78 kg/ hm2。從整個生態(tài)系統(tǒng)碳平衡來看，黃河三角洲蘆葦濕地年吸收CO2量為1 563.12 kg/hm2，表現(xiàn)為較強的碳匯，其大氣調(diào)節(jié)總價值為8.46億元，其中固碳總價值為1.84億元，釋氧總價值為6.62億元，分別占大氣調(diào)節(jié)總價值的22%和78%。

蘆葦濕地；大氣調(diào)節(jié)；固碳；釋氧

濕地生態(tài)系統(tǒng)作為地球上最為重要和獨特的系統(tǒng)類型，其固碳、釋氧的功能在減緩全球氣候變化和調(diào)節(jié)區(qū)域氣候方面具有非常重要的作用（宋長春，2003；Kang et al，2014；崔麗娟等，2015；康曉明等，2015）。濕地代表了陸地生物圈碳庫的最大組成部分，在全球碳循環(huán)中扮演著重要角色（Dixon et al，1995）。濕地植物通過光合作用從大氣中吸收二氧化碳（CO2），同時釋放氧氣，由于長期或者短期處于水淹狀況下，濕地的厭氧環(huán)境抑制了凋落物的降解，造成了有機物在土壤中的累積，濕地從而成為抑制大氣CO2濃度升高的碳匯，在調(diào)節(jié)全球氣候、減緩全球變暖趨勢方面發(fā)揮著重要的作用（Chen et al，2013；Hao et al，2011）。

黃河三角洲濕地是典型的濱海濕地，是世界上暖溫帶保存最廣闊、最完善、最年輕的濕地生態(tài)系統(tǒng)，水源充足，植被豐富，水文條件獨特，海淡水交匯，其巨大的碳匯功能及釋氧功能對區(qū)域大氣調(diào)節(jié)方面發(fā)揮著重要的作用。目前對黃河三角洲蘆葦濕地生態(tài)系統(tǒng)大氣調(diào)節(jié)方面的研究相對片斷化和零散化，主要集中在對濕地土壤碳庫、濕地植物的固碳作用以及CH4的產(chǎn)生、氧化和排放方面（李玉等，2014），而對其大氣調(diào)節(jié)服務(wù)價值的評價還鮮有涉及。因此，對黃河三角洲蘆葦濕地的大氣調(diào)節(jié)價值評價研究顯得極為迫切和重要，為濱海濕地對全球氣候變化研究提供科學(xué)依據(jù)。

1　 研究區(qū)概況與研究方法

1.1研究區(qū)概況

研究區(qū)為黃河三角洲國家自然保護區(qū)（37°40′ ～38°10′ N，118°41′～119°16′ E），地處我國山東省東營市黃河入?？?，總面積為15.3×104hm2。研究區(qū)四季分明，屬北溫帶亞濕潤氣候區(qū)，年平均氣溫為12.1℃，年均降水量為551.6 mm，無霜期為196 d，年蒸發(fā)量為1 962 mm。土壤類型為潮土、鹽土和濱海鹽土，土壤表層多以輕沙壤土和沙壤土為主。有機質(zhì)含量一般在0.6%～1.0%之間，土壤pH值7.6～8.5。主要植被有蘆葦Phragmites australis、穗狀狐尾藻Myriophyllum spicatum、荻Triarrhena sacchariflora、蒲草Typha angustifolia、補血草Limonium sinense、翅堿蓬Suaeda salsa、檉柳Tamarix chinensis等，蘆葦、翅堿蓬和檉柳分布較廣（董洪芳等，2010）。

1.2研究方法

1.2.1野外觀測 在黃河三角洲蘆葦濕地選擇典型樣地進行植物生物量和溫室氣體通量的觀測。生物量的觀測包括地上生物量和地下生物量，其中地上生物量的測定采用刈割收獲法，將樣方內(nèi)的蘆葦齊地面剪下，帶回實驗室，稱其鮮重后65℃烘干至恒重。地下生物量的測定采用根鉆法獲取地下根系并進行清洗，烘干至恒重。

溫室氣體通量包括CO2通量和CH4通量。其中，CO2通量的測定采用渦度相關(guān)法（Eddy covariance technology），研究區(qū)的通量觀測設(shè)備主要包括一套開路渦度相關(guān)系統(tǒng)和一套常規(guī)氣象要素測量系統(tǒng)。渦度相關(guān)系統(tǒng)主要測量離地面4.5 m高的CO2通量、潛熱和感熱通量，由一個開路遠紅外CO2/H2O氣體分析儀（IRGA， LI 7500， LI-COR Inc. NE， USA）和一個三維超聲波測風(fēng)儀（CSAT3，Campbell Scientific， MS， USA）組成。儀器采樣頻率為10 Hz，每半小時自動將平均值記錄在數(shù)據(jù)采集器中（CR5000， Campbell Scientific）。CH4通量采用原位靜態(tài)箱-氣象色譜法進行測定。

1.2.2大氣調(diào)節(jié)價值計算方法 蘆葦沼澤濕地的大氣調(diào)節(jié)服務(wù)包括植物光合作用固定的溫室氣體和釋放的氧氣兩部分，氧氣釋放對人類福祉產(chǎn)生正效益，溫室氣體吸收和排放分別對人類福祉產(chǎn)生正效益和負效益。其中，釋氧價值的計算主要是根據(jù)植物光合作用方程式，植物每生產(chǎn)1 g干物質(zhì)釋放1.2 g O2，氧氣的釋放價值采用市場價值法計算：

式中，Vo為氧氣釋放價值（元/a）；W為蘆葦沼澤濕地的植物生物量；A為蘆葦濕地的面積；Po為氧氣的價格，氧氣價格采用中華人民共和國衛(wèi)生部網(wǎng)站中2007年春季氧氣的平均價格1 0 0 0元/t（國家林業(yè)局，2008；李良厚等，2011）。

自然濕地生態(tài)系統(tǒng)具有很強的碳匯功能，在減緩全球氣候變化方面具有重要價值。其固碳價值可通過避免成本法來計算：

式中：Vgh為溫室氣體排放價值（元/a）；Mco2和Mch4分別為蘆葦沼澤濕地凈CO2和CH4的通量（kg/hm2）；A為蘆葦濕地的面積；P為碳的價格，采用瑞典的碳稅率150美元/t（許吉仁和董霽紅，2013；李超等，2015）。在計算時，以增溫潛勢（GWP）將相同質(zhì)量的CH4換算為等溫室效應(yīng)的CO2，1 kg的CH4產(chǎn)生的溫室效應(yīng)等同于24.5 kg的CO2產(chǎn)生的溫室效應(yīng)（Jenkins et al，2010）。

1.3數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

數(shù)據(jù)處理和分析主要利用Excel和標準統(tǒng)計軟件SPSS 20.0完成，數(shù)據(jù)作圖主要利用Origin 8.5完成。

圖1　黃河三角洲蘆葦濕地碳收支量及固碳價值

2　結(jié)果與分析

2.1蘆葦沼澤濕地固碳價值

碳通量實測結(jié)果表明，黃河三角洲蘆葦濕地年均凈固定CO2量為1 953.90 kg /hm2，年CH4排放量為15.95 kg /hm2，換算成CO2當(dāng)量為390.78 kg /hm2。從整個生態(tài)系統(tǒng)碳平衡來看，黃河三角洲蘆葦濕地年吸收CO2量為1 563.12 kg /hm2，表現(xiàn)為較強的碳匯。通過避免成本法（公式2）計算得到黃河三角洲蘆葦濕地的凈固定CO2的價值為2.30億元，凈排放CH4的價值為0.46億元，綜合各溫室氣體的全球增溫潛勢，得到黃河三角洲蘆葦濕地的固碳總價值為1.84億元（圖1）。

2.2蘆葦沼澤濕地釋氧價值及大氣調(diào)節(jié)價值

植物野外監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，黃河三角洲蘆葦濕地植物在生長季最大生物量為433 g C/m2，相當(dāng)于4.33 t C/hm2。利用市場價值法（公式1）計算得到整個黃河三角洲蘆葦濕地的釋氧價值為6.62億元。根據(jù)黃河三角洲蘆葦濕地的固碳總價值和釋氧價值，得到整個黃河三角洲蘆葦濕地的大氣調(diào)節(jié)價值為8.46億元，其中固碳總價值僅占大氣調(diào)節(jié)價值的22%，而釋氧價值占大氣調(diào)節(jié)價值的78%，在黃河三角洲濕地大氣調(diào)節(jié)服務(wù)中占主導(dǎo)作用（圖2）。

圖2　黃河三角洲蘆葦濕地大氣調(diào)節(jié)價值

3　結(jié)論與討論

濕地是一種多功能且獨特的生態(tài)系統(tǒng)，濕地碳庫對于穩(wěn)定和維持局部大氣環(huán)境具有非常重要的作用，其特殊的物理化學(xué)條件使其能夠極大地發(fā)揮濕地“碳匯”的功能，進而減緩溫室效應(yīng)的步伐（蔣衛(wèi)國等，2007）。沼澤濕地是陸地生態(tài)系統(tǒng)碳積累速率最快的生態(tài)系統(tǒng)之一，每年可為我國增加約20萬t的有機碳儲量，其吸收碳的能力要遠遠超過森林（李孟穎， 2010）。本研究發(fā)現(xiàn)，黃河三角洲蘆葦濕地由于其巨大的固碳功能和釋氧能力，對整個黃河三角洲地區(qū)的大氣組分具有重要的調(diào)節(jié)價值，其大氣調(diào)節(jié)總價值為8.46億元，其中固碳總價值為1.84億元，釋氧價值為6.62億元，分別占大氣調(diào)節(jié)價值的22%和78%。黃河三角洲蘆葦濕地的大氣調(diào)節(jié)價值高于張曉慧等（2007）對黃河三角洲蘆葦濕地的評估結(jié)果（3.39億元），低于雙臺子河口濱海濕地的大氣調(diào)節(jié)價值22.87億元（楊慧玲等，2009）。蘆葦沼澤濕地巨大的大氣調(diào)節(jié)價值必然會對氣候變化具有一定的緩解作用（童成立等，2005；Kang et al，2014），但氣候變化與濕地生態(tài)系統(tǒng)在大氣調(diào)節(jié)方面關(guān)系的研究還不夠深入，其量化方法與技術(shù)的研究也會在后續(xù)工作中進行深入探討和定量研究。

國家林業(yè)局.2008.LY/T1721-2008森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估規(guī)范［S］.北京：中國標準出版社

崔麗娟，康曉明，趙欣勝，等.2015.北京典型城市濕地小氣候效應(yīng)時空變化特征［J］.生態(tài)學(xué)雜志，34（1）：212-218

董洪芳，于君寶，孫志高，等.2010.黃河口濱岸潮灘濕地植物-土壤系統(tǒng)有機碳空間分布特征［J］.環(huán)境科學(xué)，31（6）：1594-1599

蔣衛(wèi)國，李京，陳云浩.2007.城市濕地與城市熱島效應(yīng)關(guān)系探討［J］.上海環(huán)境科學(xué)，24（4）：151-155

李超，許策，何玲，等.2015.濱海陸地生態(tài)系統(tǒng)凈化功能與價值評估—以黃驊市為例［J］.生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報，31（4）：506-513

李良厚，范定臣，王晶，等.2011.河南省林木固碳釋氧效益年際變化研究［C］.河南省林學(xué)會2011年學(xué)術(shù)年會

李孟穎.2010.濕地的固碳作用初探：以京津冀地區(qū)為例［J］.南水北調(diào)與水利科技，8（3）：60-64

李玉，康曉明，郝彥賓，等，2014.黃河三角洲蘆葦濕地生態(tài)系統(tǒng)碳、水熱通量特征研究［J］.生態(tài)學(xué)報.34（15）：4400-4411

宋長春.2003.濕地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)研究進展［J］.地理科學(xué)，23（5）：622-628

童成立，張文菊，王洪慶，等.2005.三江平原濕地沉積物有機碳與水分的關(guān)系［J］.環(huán)境科學(xué)，26（6）：38-42

許吉仁，董霽紅.2013.南四湖濕地景觀格局變化的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值響應(yīng)［J］.生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報，4（4）：471-477

楊慧玲，尹懷寧，徐惠民，等.2009.雙臺子河口濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能與價值評估［J］.國土與自然資源研究（1）：68-70

張曉惠.2007.黃河三角洲濕地生態(tài)服務(wù)功能價值評估［D］.濟南：山東師范大學(xué)學(xué)位論文

Chen H, Wu N, Wang Y, et al. 2013. Inter-Annual Variations of Methane Emission from an Open Fen on the Qinghai-Tibetan Plateau: A Three-Year Study [J]. Plos One, 8(1):173-185

Dixon R K, Krankina O N. 1995. Can the Terrestrial Biosphere Be Managed to Conserve and Sequester Carbon? [J]. NATO ASI Series, 33:153-179

Hao Y B, Cui X Y, Wang Y F, et al. 2011. Predominance of Precipitation and Temperature Controls on Ecosystem CO2 Exchange in Zoige Alpine Wetlands of Southwest China [J]. Wetlands, 31:413-422 Jenkins W A, Murray B C, Kramer R A et al. 2010. Valuing ecosystem services from wetlands restoration in the mississippi alluvial valley[J]. Ecological Economics, 69(5): 1051-1061

Jenkins W A, Murray B C, Kramer R A, et al. 2010. Valuing ecosystem services from wetlands restoration in the Mississippi Alluvial Valley [J]. Ecological Economics, 69(5):1051-1061

Kang X M, Wang Y F, Chen H, et al. 2014. Modeling carbon fluxes using multitemporal MODIS imagery and CO2 eddy fux tower data in Zoige alpine wetland，south-west China [J]. Wetlands, 34: 603-618

Valuation of Air Regulation by the Reed(Phragmites australis) Wetland in the Yellow River Delta

KANG Xiao-Ming1CUI Li-Juan1YUE Xing-Liang2LI Wei1ZHANG Man-Yin1ZHAO Xin-Sheng1HAO Yan-Bin3LEI Yin-Ru1GAO Qi4

(1 Beijing Key Laboratory of Wetland Services and Restoration, Institute of Wetland Research, Chinese Academy of Forestry, Beijing 100091; 2 State Academy of Forestry Administration, Beijing 102600; 3 College of Life Sciences, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049; 4 Liaoning Vocational College of Business, Shenyang 110161)

To assess the value of air regulation by the reed (Phragmites australis） wetland in the Yellow River Delta， carbon fuxes and biomass in the targeted wetland were measured and used to calculate the value of air regulation by the wetland. Results showed that the net annul fxation of carbon dioxide (CO2) of the reed wetland was 1953.90 kg /hm2, and the annul CO2equivalent of methane (CH4) emission was 390.78 kg /hm2. These data indicate that the wetland ecosystem was a strong carbon sink, absorbing 1563.12 kg CO2/(hm2·yr). The total value of air regulation by the wetland was RMB 8.46 billion, among which the values of carbon sequestration and oxygen release were RMB 1.84 and RMB 6.62 billion, accounting for 22% and 78% of the total value of the air regulation, respectively.

Reed wetland; Air regulation; Carbon sequestration; Oxygen release

10.3969/j.issn.1673-3290.2015.04.06

2015-11-10

林業(yè)公益性行業(yè)科研專項（201404305）、中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費專項資金（CAFYBB2014QB026）和國家自然科學(xué)基金項目（31300417）資助

康曉明，副研究員，博士，主要從事濕地生態(tài)學(xué)研究。E-mail：xmkang@ucas.ac.cn

崔麗娟，研究員，博士生導(dǎo)師，主要從事濕地生態(tài)研究。E-mail：lkyclj@126.com；wetlands108 @126.com