梁飛剛，閆玉茹，張 剛，江 雯

(1.地球化學(xué)勘查與海洋地質(zhì)調(diào)查研究院，江蘇 南京 210007；2.自然資源部濱海鹽沼濕地生態(tài)與資源重點實驗室，江蘇 南京 210007)

0 引 言

海岸帶生態(tài)類型多樣，為人類提供了豐富多樣的服務(wù)功能(Costanza et al.,1997)。近年來，江蘇陸續(xù)實施了一批以恢復(fù)濱海鹽沼濕地生態(tài)功能為目標(biāo)的海岸帶修復(fù)工程，但由于缺乏完整的實施效果評價體系與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)工程很少進(jìn)行修復(fù)效果的評價工作，難以定量評價工程的修復(fù)效果。以江蘇鹽城響水三圩港附近的海岸線和濱海濕地修復(fù)工程為例，建立了一套基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的生態(tài)修復(fù)效果評價指標(biāo)體系，基于工程前后的濕地調(diào)查數(shù)據(jù)，評估生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值，評價工程的生態(tài)修復(fù)效果，為其他海岸帶生態(tài)修復(fù)工程提供借鑒。

1 研究區(qū)區(qū)域概況

海岸帶生態(tài)修復(fù)工程位于響水三圩港附近灘涂，鹽城濕地珍禽國家級自然保護(hù)區(qū)北實驗區(qū)。研究區(qū)屬南黃海西部地區(qū)，是由中、新生代發(fā)展起來的斷陷盆地，區(qū)內(nèi)基底為太古—元古界堅硬變質(zhì)巖系，基巖埋深>120 m。第四紀(jì)以來，云臺山以南地區(qū)發(fā)生振蕩性沉降，堆積了數(shù)十至上百米第四紀(jì)沉積物，為區(qū)內(nèi)平原海岸的發(fā)育奠定了基礎(chǔ)。

研究區(qū)海岸類型為粉砂淤泥質(zhì)海岸，主要環(huán)境地質(zhì)問題為海岸侵蝕。目前該區(qū)域已發(fā)展成江蘇典型的侵蝕型岸段之一，受泥沙補給、人類活動、海岸工程等共同影響，海岸侵蝕范圍不斷南移，侵蝕強度不斷增大，鹽沼濕地生態(tài)結(jié)構(gòu)和生態(tài)系統(tǒng)功能嚴(yán)重退化，主要表現(xiàn)為濕地面積持續(xù)減少，濕地植被類型單一，生產(chǎn)力、固碳量不斷減小，生物群落結(jié)構(gòu)單一，濕地景觀破碎，生態(tài)系統(tǒng)的自我恢復(fù)能力受損，亟需適度人工干預(yù)。2019年開始實施海岸帶生態(tài)修復(fù)工程，針對江蘇典型的侵蝕型退化濱海濕地，開展了1 km海岸線整治及6.50 hm2的濱海鹽沼濕地修復(fù)工作，采取了微地形整治、基底改良、生態(tài)化海堤建設(shè)、生境島構(gòu)建、本地植物引種等一系列措施，使用堿蓬、檉柳與互花米草構(gòu)建了自然演替的生態(tài)系統(tǒng)，修復(fù)受損灘面，提高光灘植被的覆蓋度，恢復(fù)了海岸帶潮灘鹽沼濕地景觀。

2 材料與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)來源于地方統(tǒng)計年鑒、政府官方網(wǎng)站發(fā)布的數(shù)據(jù)報表、實地調(diào)查監(jiān)測及公開發(fā)表成果。

2.2 評估體系

根據(jù)濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，參考Costanza等(1997)的研究成果，結(jié)合修復(fù)工程所在地鹽沼濕地的生態(tài)特點，選擇了9項代表性生態(tài)服務(wù)指標(biāo)建立生態(tài)修復(fù)效果評價指標(biāo)體系，對響水三圩港海岸帶生態(tài)修復(fù)工程實施前后的濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)進(jìn)行價值評估(表1)。

表1 濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能修復(fù)價值評估體系Table 1 Restoration value evaluation system of wetland ecosystem services

3 結(jié)果與分析

3.1 供給服務(wù)價值

修復(fù)區(qū)屬于濱海鹽沼濕地，供給服務(wù)主要體現(xiàn)在堿蓬、蘆葦?shù)戎参锏墓?yīng)上(何冬梅等，2016)。修復(fù)工程實施后，濕地內(nèi)種植了一定面積的堿蓬和蘆葦，春季可采收堿蓬用作食物，秋季可收割蘆葦，產(chǎn)生經(jīng)濟價值。計算公式：

V1=∑(SiYiPi)

(1)

式(1)中：V1為供給服務(wù)價值，元/a；Si為第i類物質(zhì)的面積，m2；Yi為第i類物質(zhì)的生物量，kg/m2；Pi為第i類物質(zhì)的市場價，元/kg。

經(jīng)調(diào)查，研究區(qū)堿蓬面積約為1.79萬m2，地上生物量取0.263 kg/m2(彭修強等，2021)，新鮮堿蓬市場交易價格為6.50 元/kg。采用市場價值法，估算堿蓬產(chǎn)品供給價值約為3.06萬元/a。

蘆葦面積約為2 000 m2，地上生物量取1.234 kg/m2(彭修強等，2021)，蘆材市場交易價格為0.41 元/kg(許振等，2014)。采用市場價值法，估算蘆葦產(chǎn)品供給價值約為0.10萬元/a。

因此，供給服務(wù)價值為3.16萬元/a。

3.2 調(diào)節(jié)服務(wù)價值

3.2.1 水質(zhì)凈化價值 潮灘濕地可以沉淀并排除地表徑流及工農(nóng)業(yè)廢水和城市生活污水中的營養(yǎng)物質(zhì)N、P，從而凈化水質(zhì)(顧蓉等，2014)。采用污染防治成本法計算水質(zhì)凈化價值(何冬梅等，2016)。計算公式：

V2=S2P2

(2)

式(2)中：V2為濕地的水質(zhì)凈化功能價值，元/a；S2為濕地接納的污水量,t/a；P2為單位污水處理成本，元/t。

2020年鹽城地區(qū)的廢水排放量約為3.267億t，污水處理企業(yè)污水處理量為1 099萬m3，約1 099萬t(鹽城市統(tǒng)計局，2021)，鹽城沿海灘涂濕地面積為36.86萬hm2(何冬梅等，2016)，近岸二類水體達(dá)標(biāo)率為52.9%(江蘇省生態(tài)環(huán)境廳，2021)，近岸海域灘涂是水污染物的重要接納水體(王磊等，2016)，由此近似計算得到修復(fù)區(qū)鹽沼濕地凈化污水總量為5 568 t/a。2020年鹽城污水處理費用為1.20 元/t，修復(fù)濕地凈化水質(zhì)功能價值為0.67萬元/a。

3.2.2 調(diào)節(jié)洪水價值 灘涂濕地的水文物理性質(zhì)特殊，其水文調(diào)節(jié)功能具有與水庫類似的洪水調(diào)節(jié)作用，成為天然蓄水系統(tǒng)，可以削減洪峰，均化洪水，對河川徑流起著重要的調(diào)節(jié)作用。研究區(qū)灘涂鹽沼濕地位于三圩港口，是當(dāng)?shù)刂匾男购橥ǖ?。采用影子工程法估算調(diào)節(jié)洪水價值，計算公式：

V3=M3∑(SiDi)·P3×10-4

(3)

式(3)中：V3為調(diào)節(jié)洪水價值，萬元/a；M3為濕地蓄水量，m3；Si為第i類濕地類型面積，m2；Di為第i類濕地洪水期平均淹沒深度，m；P3為水庫蓄水成本，元/m3。

參考李健娜(2006)的研究，研究區(qū)灘涂濕地的平均淹沒深度設(shè)為1 m，推算出修復(fù)濕地的總蓄水量為16萬m3，水庫蓄水成本取0.67 元/m3(歐陽志云等，2004；何冬梅等，2016)，得出研究區(qū)灘涂濕地的洪峰期調(diào)蓄水量價值為10.70萬元/a。

3.2.3 大氣調(diào)節(jié)價值 濱海濕地的碳匯功能強大，是降低大氣CO2濃度、減緩全球氣候變化的重要途徑(Bonan et al.,2008，唐劍武等，2018)，尤其是鹽沼濕地，因其很高的凈初級生產(chǎn)力，成為碳封存效率較高的生態(tài)系統(tǒng)之一(周晨昊等，2016)。研究區(qū)鹽沼濕地大氣調(diào)節(jié)價值主要是光灘沉積物固碳以及本土優(yōu)勢植物蘆葦和堿蓬植被的固碳釋氧價值。大氣調(diào)節(jié)價值計算公式：

V4=[RsS4×10-6+1.63×10-3×∑(SiGi)]·P1+

1.2×∑(SiGi)·P2-E43×10-9×∑(Sihi)

(4)

式(4)中：V4為大氣調(diào)節(jié)價值，萬元/a；Rs為沉積物的碳埋藏速率，g·C/(m2·a)；S4為光灘面積，m2；Si為第i種植被類型的面積，m2；Gi為第i種植被的生物量，kg/m2；P1為固定CO2的單價，元/(t·a)；P2為工業(yè)制氧價格，元/(t·a)；hi為第i種植被的甲烷排放通量，mg/(m2·h)；E43為甲烷的散放值，萬元/t。

研究區(qū)鹽沼濕地沉積物的碳埋藏速率取168 g·C/(m2·a)(王法明等，2021；Wang et al.,2021)，光灘面積為17 810 m2，計算碳埋藏量為2.99 t/a。

根據(jù)光合作用公式，植物每生產(chǎn)1 kg干物質(zhì)，可吸收固定CO21.63 kg，同時釋放出O21.20 kg。據(jù)此計算出研究區(qū)灘涂濕地生態(tài)系統(tǒng)固碳、釋氧價值(表2)。

表2 研究區(qū)濕地固碳、釋氧總價值Table 2 Total value of carbon sequestration and oxygen release of the study area

其中，取中國造林成本法260.9 元/t和瑞典碳稅法150 美元/t(美元匯率按1∶6.9)的平均值，即648元/t為固碳的單位價格；取我國工業(yè)制氧價格0.40元/kg(顧蓉等，2014)為釋氧的單位價格。計算出固碳、釋氧總價值為31.34萬元/a。

僅考慮蘆葦和互花米草群落的溫室氣體(甲烷)排放因素，兩者的年均排放通量分別取4.98、11.00 mg/(m2·h)(仝川等，2009)。根據(jù)2種植被的生長面積，得出研究區(qū)鹽沼植被甲烷排放總量為2.896 t/a，甲烷的散放值取0.11美元/kg(鄭偉等，2012)(美元兌人民幣匯率按1∶6.9)，計算出甲烷的排放損失為0.22萬元/a。

以上3項計算結(jié)果可得，研究區(qū)生態(tài)修復(fù)后，灘涂濕地的大氣調(diào)節(jié)功能價值總額為31.12萬元/a。

3.2.4 氣候調(diào)節(jié)價值 夏天，鹽沼植被通過攔截和吸收太陽輻射，起降溫作用；冬天，植物的覆蓋能減緩熱量散失，起保溫作用(寧瀟等，2017)。響水三圩港海岸帶生態(tài)修復(fù)工程在堤內(nèi)種植了喬木和灌木，在堤外種植了蘆葦、堿蓬，在生境島種植了喬木檉柳，一定程度上能改善修復(fù)濕地的小氣候。氣候調(diào)節(jié)價值計算公式：

V5=3.6cρPSH(QsDs+QwDw)×10-6

(5)

式(5)中：V5為氣候調(diào)節(jié)價值，萬元/a；c為空氣比熱，1.03×103J/(kg·℃)；ρ為空氣密度，1.29 kg/m3；P為當(dāng)?shù)仉妰r，元/(kW·h)，1 kW·h=3.6×106J；S為濕地面積，m2；H為濕地調(diào)節(jié)氣溫的平均高度，m；Qs為濕地夏季日平均降溫度數(shù)，℃；Ds為濕地夏季降溫天數(shù)；Qw為冬季日平均升溫度數(shù)，℃；Dw為冬季升溫天數(shù)。

結(jié)合當(dāng)?shù)貧庀蟛块T及項目實地觀測數(shù)據(jù)，響水歷年夏冬兩季平均氣溫分別為25.7、5.8 ℃，修復(fù)區(qū)域2020年夏冬兩季平均氣溫分別為24.2、6.0 ℃，因此，濕地夏季平均降溫1.5 ℃，冬天升溫0.2 ℃。濕地夏季的降溫天數(shù)計70 天，冬季升溫天數(shù)計60 天，當(dāng)?shù)鼐用耠娰M標(biāo)準(zhǔn)為0.528 元/(kW·h)。據(jù)此計算出濕地的氣候調(diào)節(jié)價值為0.94萬元/a。

3.2.5 消浪固灘 修復(fù)區(qū)為江蘇典型的侵蝕型粉砂淤泥質(zhì)海岸，其鹽沼濕地具有促淤固灘、消浪減災(zāi)等作用，是受損海岸帶免遭進(jìn)一步侵蝕的生態(tài)屏障，具有重要的生態(tài)價值。采用替代價值法計算消浪固灘價值，公式為：

V6=SP

(6)

式(6)中：V6為消浪固灘價值，萬元/a；S為濕地面積，hm2；P為濕地的單位面積的消浪固灘價值，元/(hm2·a)。

灘涂濕地抵御沿海風(fēng)暴潮的價值為9 140～30 760 美元/(hm2·a)(Ledoux et al.，2002)，因響水沿海地區(qū)風(fēng)暴潮等海洋災(zāi)害發(fā)生的頻率較低，取最低值9 140美元/(hm2·a)(匯率按1∶6.9)。修復(fù)后濱地植被覆蓋率大幅上升，有鹽沼植被覆蓋的濕地面積約為4.7 hm2。由此計算出修復(fù)區(qū)鹽沼濕地消浪固碳功能的價值約為29.64萬元/a。

3.3 生物多樣性維持

修復(fù)區(qū)位于江蘇鹽城國家級珍禽自然保護(hù)區(qū)實驗區(qū)，處在東亞澳大利亞候鳥遷徙通道中，是候鳥尤其是鸻鷸類重要的繁殖、停歇和越冬地。生物多樣性維持功能價值的計算公式：

V7=S7P7

(7)

式(7)中：V7為生物多樣性維持價值，萬元/a；S7為鹽沼濕地的面積，hm2；P7為單位面積生物多樣性維護(hù)價值，元/(hm2·a)。

參考Costanza等(1997)對全球濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的研究，單位面積生物多樣性維持功能價值取304 美元/(hm2·a)(匯率按1∶6.9)，即2 097 元/(hm2·a)，濕地面積為6.50 hm2，計算生物多樣性維持服務(wù)價值為1.36萬元/a。

3.4 文化服務(wù)

3.4.1 休閑觀光 修復(fù)區(qū)位于響水陳家港鎮(zhèn)濱海濕地，氣候適宜，動植物資源豐富，是當(dāng)?shù)夭豢啥嗟玫臑I海休閑觀光目的地。海岸帶修復(fù)工程實施后，給予公眾近海、親海的空間，成為居民觀光休閑地，修復(fù)區(qū)無門票費用收入，其休閑觀光價值體現(xiàn)在時間成本、吃住行成本及在旅游過程中產(chǎn)生的其他費用成本，如觀鳥、攝影、灘涂游玩等。休閑觀光價值計算公式：

V8=P8N8×10-4

(8)

式(8)中：V8為休閑觀光價值，萬元/a；P8為人均旅行費用，元/人；N8為游客人數(shù)，人/a。

修復(fù)區(qū)位于當(dāng)?shù)刂攸c規(guī)劃的最美鄉(xiāng)村公路邊，附近的濱海棧道項目為主要的旅游目的地，帶動修復(fù)區(qū)的游覽，旅游人次與客源距離成負(fù)相關(guān)。游客中，70%是當(dāng)?shù)厝巳?，休閑觀光價格約為20元/人；25%為主城區(qū)人群，休閑觀光價格約為50元/人；5%為外地游客，休閑觀光價格約為100元/人。按每天20人次參觀頻率，年旅客人數(shù)約為0.6萬人次。采用旅行費用法，估算修復(fù)區(qū)提供休閑觀光的價值約為18.90萬元/a。

3.4.2 科研教育 修復(fù)區(qū)配建的景觀長廊可作為科普場所定期開展海洋科普活動，增強大眾的海洋意識?？蒲薪逃齼r值計算公式：

V9=(E9+R9)×10-4

(9)

式(9)中：V9為科研教育價值，萬元/a；E9為科普教育價值，元/a；R9為科學(xué)研究價值，元/a。

根據(jù)Costanza等(1997)的研究，濕地的科普教育單位價值為861美元/(hm2·a)(匯率按1∶6.9)，濕地修復(fù)區(qū)面積為6.50 hm2，則修復(fù)區(qū)科普教育服務(wù)價值約為3.86萬元/a。

作為江蘇典型的侵蝕型退化濕地，修復(fù)區(qū)可作為濱海濕地研究的試驗基地，目前，有多個項目將研究區(qū)設(shè)置在該區(qū)，研究內(nèi)容包括濕地整治修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)、鹽沼濕地修復(fù)效果研究、濱海濕地碳匯等，已有相關(guān)科研論文產(chǎn)出，年論文產(chǎn)出量為1篇，發(fā)表每篇論文投入的科研經(jīng)費按11.92萬元/a計(周文昌等，2019)。

綜上，科研教育總價值為15.78萬元/a。

3.5 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的構(gòu)成

通過對響水三圩港海岸帶修復(fù)工程實施后的濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值評價，得到修復(fù)濱海濕地的服務(wù)功能總價值為112.27萬元/a(表 3)。

表3 不同生態(tài)服務(wù)功能價值量Table 3 Value of different ecological service functions

其中，大氣調(diào)節(jié)服務(wù)的價值最大，為31.12萬元/a，占總價值的27.72%；其次是消浪固灘和休閑觀光價值，分別占總價值的26.40%、16.83%；其余濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能對總價值的貢獻(xiàn)率由大到小依次為：科研教育(14.06%)、調(diào)節(jié)洪水(9.53%)、植物供給(2.81%)、生物多樣性維持(1.21%)、氣候調(diào)節(jié)(0.84%)、水質(zhì)凈化(0.60%)。從濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值的大小看，調(diào)節(jié)服務(wù)價值>文化服務(wù)價值>供給服務(wù)價值>支持服務(wù)價值。

3.6 生態(tài)修復(fù)效果

三圩港鹽沼濕地位于江蘇典型的侵蝕型岸段，修復(fù)前光灘面積占比>72.6%，灘面遭受侵蝕發(fā)生后退，生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能受損嚴(yán)重，生態(tài)服務(wù)功能價值較低。參考前人(吉麗娜等，2013；寧瀟等，2016；王磊等，2016；吳威等，2020)對不同濕地生態(tài)服務(wù)單位面積價值的研究成果，實施生態(tài)修復(fù)工程前的單位價值取他們的平均值即10.31萬元/(hm2·a)為計算依據(jù)，由此得出生態(tài)修復(fù)工程實施前的生態(tài)服務(wù)總價值為66.98萬元/a。

根據(jù)評估結(jié)果，濕地修復(fù)工程實施后，生態(tài)服務(wù)功能總價值達(dá)112.27萬元/a，較修復(fù)前提升了近68%，價值增量主要來源于大氣調(diào)節(jié)、休閑觀光、消浪固灘功能。從修復(fù)后濕地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值分布來看，調(diào)節(jié)服務(wù)和文化服務(wù)價值占比最大，分別為65.1%、30.9%，表明生態(tài)修復(fù)效果主要體現(xiàn)在調(diào)節(jié)服務(wù)和休閑觀光功能上，印證了海岸帶修復(fù)項目的核心價值所在(韓爽等，2010；吳威等，2020)。

4 結(jié) 論

(1) 基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值，建立了供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)、文化服務(wù)和支持服務(wù)等9個指標(biāo)的海岸帶生態(tài)修復(fù)工程效果評估體系，計算了生態(tài)修復(fù)工程前后濱海濕地的生態(tài)服務(wù)功能價值，為直觀評價海岸帶生態(tài)修復(fù)工程的實施效果提供了依據(jù)。

(2) 從評估總價值量看，實施修復(fù)工程后，響水三圩港濕地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值顯著提高，生態(tài)服務(wù)功能總價值達(dá)112.27萬元/a，較修復(fù)前的價值總量提升了68%，修復(fù)效果明顯。評價結(jié)果為該工程項目修復(fù)成效提供了依據(jù)，此方法也可為評估當(dāng)?shù)仡愃频暮０稁鷳B(tài)修復(fù)工程提供借鑒。

(3) 從單個指標(biāo)來看，大氣調(diào)節(jié)價值、消浪固灘價值和休閑觀光價值為占比最大的3個指標(biāo)，分別為27.72%、26.40%、16.83%。表明修復(fù)區(qū)承載著區(qū)域氣候調(diào)節(jié)器的功能，對修復(fù)區(qū)侵蝕岸段的修復(fù)起到了一定的作用。

上述結(jié)論是基于目前掌握的資料進(jìn)行的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值評價與分析，對該生態(tài)工程的修復(fù)成效進(jìn)一步的準(zhǔn)確評估，還有待長期的監(jiān)測與多方法、多手段的系統(tǒng)研究。