王慶慧　李婧賢　彭羽　藍(lán)文娟

摘要：我國(guó)灌叢生態(tài)系統(tǒng)資源豐富，總面積達(dá)5 365萬(wàn)hm2，主要分布在西南和西北部地區(qū)，向東南沿海呈下降趨勢(shì)。四川、內(nèi)蒙古、新疆和西藏4省灌叢面積最大，達(dá)466萬(wàn)hm2以上，而天津、江蘇和山東灌叢面積最小，均在 6.6萬(wàn)hm2 以下。灌叢是重要的陸地生態(tài)系統(tǒng)，但是其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估尚不多見(jiàn)。灌叢生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)服務(wù)功能主要包括有機(jī)質(zhì)儲(chǔ)存、涵養(yǎng)水源、保持水土、固碳釋氧、凈化空氣和美學(xué)觀賞等。根據(jù)影子工程法、成本替代法、市場(chǎng)價(jià)值法、碳密度法以及灌叢面積，分別計(jì)算各個(gè)功能的價(jià)值，并計(jì)算出各省（區(qū)）灌叢生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值。估算出我國(guó)2009、2015年灌叢生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值分別為48 479.18億、50 872.38億元，其中涵養(yǎng)水源功能的生態(tài)價(jià)值最高，為34 080.25億、37 009.99億元。與2009年相比，2015年灌叢總面積減小，但服務(wù)價(jià)值上升。

關(guān)鍵詞：灌叢生態(tài)系統(tǒng);生態(tài)服務(wù)功能;價(jià)值評(píng)估;時(shí)空特征

中圖分類(lèi)號(hào)： S181? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A? 文章編號(hào)：1002-1302（2019）04-0233-04

自20世紀(jì)60年代生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的概念提出以來(lái)，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值成為越來(lái)越多的生態(tài)學(xué)家關(guān)注的焦點(diǎn)[1-2]。在我國(guó)人均生態(tài)資產(chǎn)稀缺的現(xiàn)狀下，定量化評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值非常迫切[3]。灌叢是介于森林和草地之間的生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型，群落平均高度低于5 m，蓋度大于30%，植被層郁閉，建群種以簇生灌木為主[4]。灌叢具有十分廣泛的生態(tài)適應(yīng)范圍，常見(jiàn)于中國(guó)西部地區(qū)、山地和干旱地區(qū)[5]。目前國(guó)內(nèi)對(duì)于灌叢植被定位模糊，常被劃分到森林或草地生態(tài)系統(tǒng)中研究，缺乏針對(duì)灌叢生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)查數(shù)據(jù)。但灌叢分布廣泛，生物資源豐富，是一種極為重要的陸地生態(tài)系統(tǒng)，在固定二氧化碳和群落演替中的地位不可替代，并且對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護(hù)和能源替代方面也有巨大作用。灌叢生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)即灌叢生態(tài)系統(tǒng)和生態(tài)過(guò)程為人類(lèi)提供其賴(lài)以生存的自然環(huán)境條件與效用[6-7]。王偉民等根據(jù)不同服務(wù)功能對(duì)中國(guó)西部地區(qū)灌叢生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行了價(jià)值評(píng)估，計(jì)算出其價(jià)值約為 9 386億元/年[4];2010年趙海珍等運(yùn)用替代工程法、市場(chǎng)價(jià)值法等多種方法對(duì)西藏拉薩河谷灌叢草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的評(píng)價(jià)結(jié)果為265.03萬(wàn)元/年[8];2011年王兵等基于森林系統(tǒng)觀測(cè)數(shù)據(jù)定量評(píng)估了灌木林的物質(zhì)量和價(jià)值量，得出我國(guó)灌木林服務(wù)功能價(jià)值為17 953.56億元/年[5]。我國(guó)灌叢生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值的時(shí)空分布特征還沒(méi)有研究。因此，本研究通過(guò)對(duì)2009、2015年2個(gè)年份的灌叢生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值進(jìn)行定量、客觀的評(píng)估，分析灌叢生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的時(shí)空變化，有助于人們深入理解灌叢生態(tài)服務(wù)的巨大潛力，為中國(guó)生態(tài)補(bǔ)償政策和自然資產(chǎn)評(píng)估提供參考。

1 研究區(qū)概述

中國(guó)地處北半球，橫跨北溫帶和熱帶，大部分處于北溫帶，南北跨度大，氣候復(fù)雜多變，物種豐富。灌叢生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)性和抗逆性極強(qiáng)，耐干旱，耐鹽堿，存活度高，類(lèi)型多樣，能生長(zhǎng)于森林植被難以發(fā)育的環(huán)境條件中，常見(jiàn)于中國(guó)山地和干旱地區(qū)[6]。目前我國(guó)灌叢面積達(dá)5 365萬(wàn)hm2，占全國(guó)森林總面積的21.9%，占國(guó)土面積的5.57%[5]（第七次全國(guó)森林資源清查結(jié)果）。原生灌叢生態(tài)系統(tǒng)多高海拔地區(qū)，其余則多為次生灌叢植被。在中國(guó)北部地區(qū)有較大面積的灌叢生態(tài)系統(tǒng)，如新疆天山地區(qū)、青海、西藏和內(nèi)蒙古等地;在西南地區(qū)的云貴高原也有較多分布。根據(jù)其群落和地理特征，中國(guó)灌叢可分為以下5類(lèi)：常綠針葉灌叢、常綠革葉灌叢、落葉闊葉灌叢、常綠闊葉灌叢和灌草叢。在我國(guó)熱帶地區(qū)主要分布灌叢植被類(lèi)型為常綠硬葉闊葉灌叢及矮林，而在亞熱帶地區(qū)則為落葉闊葉灌叢，矮林和草甸相結(jié)合，不同溫度帶灌叢植被類(lèi)型差異很大，其中溫帶和亞熱帶落葉灌叢、矮林分布面積最廣，接近灌叢總面積的50%[6]。

2 研究數(shù)據(jù)及評(píng)估方法

本研究灌叢生態(tài)系統(tǒng)面積來(lái)源于各?。ㄊ?、區(qū)）政府2010、2016年公布的統(tǒng)計(jì)公報(bào)，是對(duì)2009、2015年土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)的總結(jié)。中國(guó)灌叢生態(tài)系統(tǒng)面積廣泛，生物量巨大，生態(tài)效益顯著。本研究對(duì)其生態(tài)服務(wù)功能進(jìn)行分類(lèi)并分別計(jì)算各個(gè)功能的價(jià)值。

2.1 提供有機(jī)物質(zhì)價(jià)值

灌叢植被通過(guò)光合作用將大氣中的CO2固定為供自身生長(zhǎng)發(fā)育繁殖的有機(jī)質(zhì)，是植被進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化的重要功能。本研究以總碳量代替有機(jī)質(zhì)含量，通過(guò)碳與標(biāo)煤熱值間的比例關(guān)系，利用能量替代法計(jì)算其價(jià)值。由2007年全國(guó)各省份碳密度[4]估算2009、2015年灌叢植被的總碳量，碳熱值為32.79 kJ/g，標(biāo)煤熱值為29.27 kJ/g。有機(jī)質(zhì)價(jià)值評(píng)估公式如下：

P有機(jī)質(zhì)=HC÷H煤×P標(biāo)煤×TC。

式中：P有機(jī)質(zhì)為有機(jī)質(zhì)總價(jià)值;HC為碳熱值;H煤為標(biāo)煤熱值;P標(biāo)煤為標(biāo)煤價(jià)格;TC為總碳量。

2.2 水源涵養(yǎng)價(jià)值

涵養(yǎng)水源是灌叢生態(tài)系統(tǒng)的重要服務(wù)功能，主要為攔截和儲(chǔ)藏降水。灌叢生態(tài)系統(tǒng)涵養(yǎng)水源的能力約為 2 500 t/hm2[9]。本研究用影子價(jià)格法估算灌叢涵養(yǎng)水源的價(jià)值，水的影子為全國(guó)生態(tài)環(huán)境用水的平均影子價(jià)格[10]。評(píng)估公式如下：

P水=C蓄水·A·P影子。

式中：P水為涵養(yǎng)水源的價(jià)值;C蓄水為平均1 hm2灌叢蓄水能力;A為灌叢面積;P影子為水的影子價(jià)格。

2.3 保持水土價(jià)值

與森林、草地生態(tài)系統(tǒng)一樣，灌叢發(fā)達(dá)的根系和枝葉有利于土壤固持，能夠存儲(chǔ)氮（N）、磷（P）、鉀（K）等參與物質(zhì)循環(huán)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì);能夠防止泥沙流失。N、P、K等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的儲(chǔ)存價(jià)值計(jì)算采取等效替代法，即按照灌叢植被N、P、K的含量換算成化肥價(jià)值進(jìn)行估算。根據(jù)植物種群營(yíng)養(yǎng)元素分配表[11-12]，估算出灌叢植被每固定1 g碳（C）所固定的N、P、K含量分別為0.044 78、0.015 33、0.013 57 g。由氮肥、磷肥、鉀肥的市場(chǎng)價(jià)格估算營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)價(jià)值。灌叢生態(tài)系統(tǒng)防止泥沙流失的效益為32元/hm2[13-15]。灌叢保持水土價(jià)值的評(píng)估公式如下：

P肥=∑ni=1（Ti·Pi肥），i表示N、P、K

P泥沙=Q·S

式中：P肥為有營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)價(jià)值;Ti表示N、P、K的總量;Pi肥表示對(duì)應(yīng)化肥的單價(jià);P泥沙為防止泥沙流失的價(jià)值;Q為1 hm2灌叢防止泥沙流失的效益;S為灌叢面積。因此，灌叢保持水土的總價(jià)值用P保持水土表示，P保持水土=P肥+P泥沙。

2.4 固碳釋氧價(jià)值

灌叢主要通過(guò)光合作用固定二氧化碳、釋放氧氣實(shí)現(xiàn)，以維持大氣組分平衡[15]。對(duì)固碳價(jià)值的評(píng)估，目前通用的方法為碳稅法，碳稅是對(duì)排放二氧化碳所征收的稅，希望通過(guò)征稅來(lái)削減二氧化碳排放來(lái)減緩溫室效應(yīng)。我國(guó)2009年碳稅為20元/t，2015年為50元/t[16]。由光合作用方程式可推算出，每固定1 g碳須吸收二氧化碳3.67 g、釋放氧氣1.37 g。釋氧價(jià)值的評(píng)估有造林成本和替代價(jià)值2種方法，造林成本為353.93元/t，工業(yè)制氧為400元/t，本研究采用工業(yè)制氧的價(jià)格進(jìn)行計(jì)算。估算公式如下：

P固碳=TCO2·MC

P釋氧=TO2·VO2

式中：P固碳為固定CO2價(jià)值;TCO2為固定CO2的總量;MC為對(duì)應(yīng)年份的碳稅;P釋氧為釋氧價(jià)值;TO2為釋放氧氣的總量;VO2為工業(yè)制氧的單價(jià)。因此，固碳釋氧的總價(jià)值POC=P固碳+P釋氧。

2.5 凈化空氣價(jià)值

灌叢凈化空氣中污染物的功能主要體現(xiàn)在2個(gè)方面：一是灌叢植被通過(guò)呼吸作用和吸附作用，凈化空氣中的有毒物質(zhì)，包括二氧化硫（SO2）、氯（Cl2）和氮氧化物等，本研究以?xún)艋疭O2功能為主;二是灌叢枝葉能有效防風(fēng)固沙，起到滯塵作用[17]。采取替代價(jià)值法進(jìn)行估算。平均1 hm2灌叢凈化SO2 4.5 t[4]，工業(yè)用氧化鈣除SO2需要0.875 g氧化鈣，1 g SO2;灌叢滯塵效益為409.76元/hm2[18]。評(píng)估公式如下：

P除硫=TSO2·PSO2·S

P滯塵=Z·S

式中：P除硫?yàn)閮艋諝庵蠸O2的價(jià)值;TSO2為灌叢單位面積凈化SO2的量;PSO2為凈化SO2的單價(jià);P滯塵為灌叢面積;Z為滯塵價(jià)值;A為滯塵效益，為面積。因此，凈化空氣的總價(jià)值為 PA=P除硫+P滯塵

2.6 總價(jià)值估算

灌叢尚有牲畜飼料、防風(fēng)固沙等其他服務(wù)價(jià)值，但是容易產(chǎn)生重疊和交互效應(yīng)[19]，因此本研究估算的灌叢生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值為以上5種生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值的總和，即

P總=P有機(jī)質(zhì)+P水+P保持水土+POC+PA。

式中：P總為灌叢生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值。公式中的子項(xiàng)不設(shè)權(quán)重，均已包含在各服務(wù)功能計(jì)算的子類(lèi)型中。

3 結(jié)果與分析

3.1 灌叢面積時(shí)空分布特征

我國(guó)灌叢植被主要分布在西南和西北部地區(qū)，向東南沿海呈下降趨勢(shì)。四川、內(nèi)蒙古、新疆和西藏4?。▍^(qū)）灌叢面積最大，達(dá)466萬(wàn)hm2以上，而天津、江蘇和山東灌叢面積最小，均在6.6萬(wàn)hm2以下。比較2009、2015年各?。ㄊ?、區(qū)）灌叢面積數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)各個(gè)省（市、區(qū)）灌叢生態(tài)系統(tǒng)均有不同程度的退化，其中江蘇省灌叢退化最為嚴(yán)重，比例達(dá)2.6%，西藏自治區(qū)退化比例最小，為0.592%，但西藏自治區(qū)灌叢面積最大，為596萬(wàn)hm2，退化面積也有12.8萬(wàn)hm2，相當(dāng)于江蘇省灌叢面積的6倍多。

3.2 灌叢生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值

根據(jù)表1、表2的計(jì)算結(jié)果可知，2009年灌叢生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值為48 479.18億元，2015上升至50 872.38億元，與2009年相比，2015年灌叢面積減少12.78萬(wàn)hm2，但生態(tài)服務(wù)總價(jià)值增加2 393.20億元。自西北向東南灌叢面積和其服務(wù)價(jià)值均呈下降趨勢(shì);而在不同年份，盡管各?。ㄊ?、區(qū)）灌叢面積都有退化，但在河北、陜西、湖北、江西、四川、重慶、河南和福建等?。ㄊ?、區(qū)）服務(wù)價(jià)值量都上升了1個(gè)等級(jí)，其余?。ㄊ?、區(qū)）的灌叢服務(wù)價(jià)值均略有上升。在2009、2015年2年中內(nèi)蒙古、新疆、西藏和四川地區(qū)灌叢生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值較大，均在3 600億以上;而吉林、江蘇、山東、天津地區(qū)灌叢服務(wù)功能價(jià)值較小，均在200億元以下。

由表3可知，在5種生態(tài)服務(wù)功能中，涵養(yǎng)水源功能的生態(tài)價(jià)值最高，分別為34 080.25億、37 009.99億元（2009、2015年），占到總價(jià)值的70%以上;而保持水土的價(jià)值最小，不到總價(jià)值的2%。2009—2015年全國(guó)各?。ㄊ?、區(qū)）灌叢面積普遍有不同程度退化，直接導(dǎo)致植被固碳量減少，提供有機(jī)質(zhì)的價(jià)值大幅降低。但是灌叢涵養(yǎng)水源的價(jià)值增加了近 3 000億;其余服務(wù)價(jià)值略有波動(dòng)，但相差不大。

4 討論與結(jié)論

本研究結(jié)合灌叢面積及碳密度等數(shù)據(jù)對(duì)我國(guó)灌叢生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)價(jià)值進(jìn)行了評(píng)估。對(duì)生產(chǎn)有機(jī)質(zhì)、涵養(yǎng)水源、保持水土、固碳釋氧和凈化空氣等不同價(jià)值利用不同計(jì)算公式評(píng)估，增加估算的可信度。2009—2015年6年時(shí)間內(nèi)灌叢面積減少12.78萬(wàn)hm2，2009年灌叢生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值為 48 479.18億元，2015上升至50 872.38億元，占當(dāng)年GDP的7.4%，其中涵養(yǎng)水源功能的生態(tài)價(jià)值最高，分別為 34 080.25億、37 009.99億元。2010年謝高地等對(duì)我國(guó)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行整體評(píng)估，其價(jià)值量為38.10萬(wàn)億元，草地（包括草原、草甸和灌草叢）價(jià)值為80 619.6億元[1]。與其計(jì)算結(jié)果相比較，本研究的評(píng)估結(jié)果有較高可信度。

在熱帶、亞熱帶和溫帶地區(qū)的灌叢植被差異較大，熱帶地區(qū)主要為常綠硬葉闊葉灌叢;亞熱帶和溫帶地區(qū)主要為落葉灌叢和高山落葉灌叢;在亞熱帶的高山地帶還分布有一些常綠革質(zhì)葉灌叢[6]。不同的植被類(lèi)型也導(dǎo)致了不同地區(qū)灌叢生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力有很大差異，即碳儲(chǔ)量不同，從熱帶、亞熱帶過(guò)渡到溫帶及高寒地區(qū)時(shí)，盡管灌叢面積明顯增大但是植被由闊葉灌叢變?yōu)槁淙~灌叢，單位面積碳儲(chǔ)量下降[20]。因此在本研究的估算中，不同?。ㄊ?、區(qū)）單位面積灌叢生態(tài)服務(wù)價(jià)值不同主要是由于碳密度不同，使得計(jì)算的碳儲(chǔ)量，N、P、K固定量，二氧化碳固定量和釋放氧氣量不同所導(dǎo)致。而不同植被類(lèi)型涵養(yǎng)水源、凈化空氣的能力不同，本研究采取了統(tǒng)一指標(biāo)計(jì)算，因此估算值和實(shí)際值之間存在一定差異。根據(jù)本研究計(jì)算結(jié)果可知，2009年1 萬(wàn)hm2灌叢生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值分布范圍在10.5億～13.35億元之間，而2015年則在11.1億～22.35億元 之間。且在我國(guó)熱帶和亞熱帶地區(qū)，每1 萬(wàn)hm2灌叢生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值普遍高于12億元，而西北部地區(qū)則多低于12億元，主要原因是在熱帶和亞熱帶地區(qū)灌叢植被的碳密度偏高。本研究在灌叢生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值估算過(guò)程中，灌叢生態(tài)系統(tǒng)還有很多不易量化的服務(wù)價(jià)值如美學(xué)價(jià)值、對(duì)霧霾等的凈化價(jià)值等并未計(jì)算在內(nèi)，因此其真實(shí)價(jià)值應(yīng)該高于本研究估算的價(jià)值，須要未來(lái)進(jìn)一步深入研究。我國(guó)灌叢生態(tài)系統(tǒng)價(jià)值巨大，對(duì)我國(guó)整個(gè)陸地生態(tài)系統(tǒng)有著極為重要的意義，須要采取及時(shí)有效的保護(hù)措施，發(fā)揮灌叢生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，保障我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展。

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