升金湖湿地生态系统服务功能价值分析

2015-03-22何太蓉班荣舶

中国水土保持 2015年6期

关键词：利用价值功能

韩松，何太蓉，班荣舶

(1.重庆师范大学地理与旅游学院，重庆 400047； 2.安顺学院资源与环境工程学院，贵州安顺 561000)

升金湖湿地生态系统服务功能价值分析

韩松1，何太蓉1，班荣舶2

(1.重庆师范大学地理与旅游学院，重庆 400047； 2.安顺学院资源与环境工程学院，贵州安顺 561000)

湿地；生态系统；服务功能；价值；升金湖

依据生态学原理，运用生态系统服务功能价值的评估方法，对升金湖湿地生态系统服务功能的直接利用价值和间接利用价值进行了估算和分析。结果表明：升金湖湿地生态系统服务功能价值总量为125 248万元，其中直接利用价值27 650万元、间接利用价值97 598万元，二者所占比例分别为22.08%和77.92%；在生态系统服务功能价值各分项中，有三个分项即调蓄洪水价值、改变大气成分价值、农业供水价值所占比例列前三位；升金湖湿地生态系统服务功能价值系数为9.39万元/hm2，高于国内大多湿地。因此，对于升金湖湿地生态系统的服务功能价值，不能仅看到其直接利用价值不高，而应看到其无限的间接利用价值，即对待升金湖的态度应当是保护重于开发。

生态系统服务功能(Ecosystem Services)通常是指人们从生态系统中获取的效益。生态系统服务功能的来源既包括自然生态系统，也包括人类改造的生态系统，包含了生态系统为人类提供的直接的和间接的、有形的和无形的效益[1]。生态系统服务功能创造并维持了地球生命支持系统，形成了人类赖以生存和发展的物质基础，直接或间接地为人类造福。湿地被誉为“地球之肾”，其作为水陆相互作用形成的独特生态系统，有着巨大的服务功能价值。关于湿地生态系统服务功能的研究是近年来生态学研究的焦点和热点之一。

升金湖位于安徽省池州市，是国内重要的天然湖泊湿地之一，其生态系统服务功能巨大，一直受到很多学者的关注。关于升金湖湿地，胡文海等[2]对其生态环境及其保护进行过简单的研究，项桂娥[3]对升金湖的可持续利用研究进行过初步探讨，但是关于升金湖湿地生态服务价值评价的研究依然不多，只有叶小华等[4]对其资源价值、环境价值和人文价值进行过初步评估。本研究以升金湖的直接利用价值和间接利用价值分析为切入点，对2012年升金湖湿地生态系统服务功能价值进行了较为全面的估算和分析，旨在为升金湖的进一步研究、规划和发展提供参考。

1 研究区概况和研究方法

1.1 研究区概况

升金湖(30°15′—30°30′N，116°55′—117°15′E)濒临长江，是国家重点水禽自然保护区和国家重要湿地保护区，1998年入选《亚洲重要湿地名录》。升金湖属中亚热带季风湿润气候区，夏季高温潮湿，冬季寒冷干燥，多年平均气温16.14 ℃，多年平均降水量1 600 mm，多年平均蒸发量757 mm。升金湖夏季水位升高至17.03 m时湖面面积达13 333 hm2，冬季水位降至9 m时湖面面积为3 300 hm2。升金湖湿地有秋冬季鸟类103种，越冬栖息水禽70余种。其中每年在升金湖越冬的白头鹤数量为400～600只，约占中国总数的30%，占世界野生数量的8%，升金湖是世界上白头鹤数量最多的天然越冬地，因此也有“中国鹤湖”之称[3]。

1.2 研究方法

不同类型的生态系统，其服务功能价值的分项指标也不尽相同。本研究主要从直接利用价值和间接利用价值两方面对升金湖的生态系统服务功能价值进行估算和分析。其中直接利用价值是指生态系统产品所生产的价值；间接利用价值是指无法商品化的生态系统服务价值，如维护和支撑地球生命系统的功能价值。本研究针对升金湖湿地生态系统服务功能价值估算采用的方法主要有市场价值法、影子工程法、价格替代法等(表1)。

2 结果与分析

本研究在对升金湖的直接利用价值和间接利用价值进行计算时，基本数据如水产品市场单价、水价和电价等采用的是2012年的数据；在升金湖面积数据上均采用高水位线时的湖泊面积(多年平均数值)，即13 333 hm2。具体计算如下。

表1 升金湖湿地生态系统服务功能价值及估算方法

2.1 直接利用价值估算

2.1.1 水产品价值

对有市场价格的生态系统产品通常用市场价值法进行估算。计算公式为

(1)

式中：Vm为升金湖某年提供的水产品价值；Qn为第n类水产品的当年产量；Pn为第n类水产品的当年单价。

升金湖的水产品丰富，市场商品化程度也较高，主要种类为鱼和虾，其中鱼类以鳜鱼、青鱼和草鱼为主。升金湖鱼类产量常年维持在100万kg，虾类产量为20万kg。根据安徽省2012年统计年鉴和市场调查，本研究分别取池州市当年鱼类平均市场价格10元/kg、虾类平均市场价格15元/kg进行计算，可得升金湖的鱼类价值为1 000万元、虾类价值为300万元，因此升金湖2012年水产品总价值为1 300万元。

2.1.2 农业供水价值

升金湖附近没有大型城市和企业，升金湖的水主要供给农业灌溉。农业供水价值采用市场价值法进行估算，计算公式为

(2)

式中：V为升金湖农业供水价值；Q为升金湖某年可以用于农业灌溉的湖水体积；P为用于农业灌溉的水价。

根据《2012年池州市水资源公报》，升金湖2012年最大蓄水量约为5.90亿m3。据调查，池州市2012年生活用水价格为1.5元/m3。通常情况下，农业用水价格为生活用水价格的1/5[5]，计算可得升金湖农业供水价值为17 700万元。

2.1.3 休闲娱乐价值

休闲娱乐价值指生态系统为游客提供观赏、娱乐、旅游场所的功能价值。本研究采用Costanza等[6]的研究成果，即全球湿地生态系统的休闲娱乐价值为574美元/hm2(2012年美元对人民币汇率1美元=6.211 7人民币元，约合3 566元/hm2)，对升金湖休闲娱乐价值进行计算，得出升金湖的休闲娱乐价值为4 754万元。

2.1.4 科研教育价值

升金湖湿地是国家重要湿地，是水文科学、生物科学、环境科学、生态科学等学科的天然研究场所，同时升金湖保护区内有着众多的珍稀物种、丰富的动植物种质资源和完整的湿地生态系统，因此升金湖湿地不仅可以作为科学试验的基地，还可为科学研究提供试验对象和材料。根据国内外对湿地科教文化功能价值计算的平均值2 922元/hm2[6-7]，计算得出升金湖的科研教育价值为3 896万元。

2.2 间接利用价值估算

2.2.1 调蓄洪水价值

升金湖有着巨大的库容，犹如一个巨型的天然水库，承担着汛期蓄洪、冬春灌溉的任务。对于升金湖调蓄洪水价值的计算采用影子工程法，本研究取安徽省淮北市华家湖每建设1 m3库容需投入0.9元的单价成本[8]进行计算，即得出升金湖调蓄洪水的价值为53 100万元。

2.2.2 调节气候价值

湿地可以减少夏天的热辐射，降低周边环境的温度，有效地缓解周边城市的“热岛效应”。本研究认为升金湖调节气候的价值即为调节湿地周边气温的价值，采用价格替代法对此项进行估算。根据测定，1 hm2湿地植被全年从环境中吸收的热量，相当于189台1 kW的空调全天工作的制冷效果[9]。把空调作为湿地调节温度功能的替代物，以空调降低同样温度的耗电费用作为湿地调节温度的价值。

根据市场调查，池州市2012年的平均电价为0.56元/(kW·h)。升金湖调节气候功能的价值=湿地面积×1 hm2湿地调节气候的价值，算得升金湖调节气候的价值为3 390万元。

2.2.3 改变大气成分价值

本研究用碳税法、工业制氧成本法计算本项价值。据文献可知，升金湖干物质生产能力为19.95 t/(hm2·a)[3]。根据光合作用方程式6CO2(264 g)+6H2O(108 g)→C6H12O6(180 g)+6O2(192 g)→多糖(162 g)，植物每生成1 g干物质需要吸收1.63 g的CO2同时释放1.19 g的O2。目前我国制取1 t的O2平均成本为400元；植物固定CO2的价值采用湿地芦苇固定的CO2量乘以我国造林成本250元/t和国际上惯用的瑞典碳税150美元/t的平均值590元/t进行计算[10]。由此计算得升金湖生产O2的价值为12 661万元，吸收CO2的价值为25 581万元，二者共计38 242万元。

2.2.4 净化水质价值

湿地是自然环境中自净能力最强的生态系统之一。生活和生产污水排入湿地后，通过湿地生物化学过程的转换，水中污染物可被储存、沉积、分解或转化，使污染物消失或浓度降低。用价格替代法计算升金湖净化水质的价值，其公式为

(3)

式中：Vp为湖泊湿地净化水质的价值；Pp为污水处理的影子价格；Qp为某年流入升金湖的污水量。

升金湖的水源以地表径流为主，如东南方的黄湓河和东北方的唐田河等。根据《2012年池州市水资源公报》可知，东至县2012年生活和工业污水入河量为755万t，升金湖集水区面积约占东至县总面积3 256.72 km2的40%，推算流入升金湖污水量约为302万t。净化水质的价格采用污水处理的成本0.45元/t计算，可得升金湖2012年净化水质的价值为136万元。

2.2.5 生物栖息地价值

升金湖湿地为大量的候鸟尤其是鹤类提供了栖息场所，是世界上白头鹤数量最多的天然越冬地[2]。对升金湖的生物栖息地价值运用国内外研究成果的数据进行估算，计算公式为

(4)

式中：Vh为升金湖湿地生物栖息地的价值；Ph为单位面积湿地提供候鸟栖息地的价值；Mh为升金湖湿地面积。

本研究采用美国学者Costanza等[6]的研究成果，即湿地生物栖息地价值304美元/hm2，约人民币1 888元/hm2，结合国内谢高地等[11]的调查报告中生态系统生物栖息地保护价值2 212.2元/hm2，取其平均值2 048元/hm2。由升金湖的面积可计算得升金湖生物栖息地的价值为2 730万元。

2.3 升金湖生态系统服务功能总价值

通过上述对升金湖直接利用价值和间接利用价值的计算，得出升金湖湿地生态系统服务功能总价值为125 248万元，其中直接利用价值27 650万元、间接利用价值97 598万元，二者所占的比例分别为22.08%和77.92%(表2)，可见升金湖湿地生态系统服务的间接利用价值远大于直接利用价值。

由表2可知，升金湖各项生态系统服务功能价值按大小排序为：调蓄洪水价值>改变大气成分价值>农业供水价值>休闲娱乐价值>科研教育价值>调节气候价值>生物栖息地价值>水产品价值>净化水质价值。其中，调蓄洪水价值所占比例最大，达42.4%，可见天然湖泊调蓄洪水的价值量是相当大的。其次，在改变大气成分方面价值量较大，所占比例约30.53%，可见湖泊湿地的生物通过光合作用对大气中的氧气和二氧化碳的平衡起着非常重要的作用。另外，农业供水价值的比例也较为突出，即升金湖在农业灌溉上有着巨大的作用。

表2 升金湖湿地生态系统主要服务功能价值量及其比例

升金湖湿地间接利用价值在整个生态系统服务功能价值中占绝大比例，说明对湖泊湿地价值量的认识不能仅停留在以提供产品为代表的直接利用价值上，而应看到提供服务的间接利用价值，因此应加强对湖泊湿地的保护。

2.4 国内相关研究比较

由于各地湿地面积大小不同，依据价值总量进行比较缺乏说服力，因此需要用单位面积生态系统服务价值即生态系统服务价值系数来比较。根据相关文献对国内部分著名的湿地生态系统服务功能价值的评价结果[12-19]，可知南四湖湿地、洞庭湖湿地、洪湖湿地、拉鲁湿地、乌梁素海湿地、鄱阳湖湿地、太湖湿地和东平湖湿地的生态系统服务价值系数各不相同。据前文计算所得升金湖湿地生态系统服务功能总价值为125 248万元，除以湖泊面积即得升金湖湿地生态系统服务功能价值系数为9.39万元/hm2，高于国内大多湿地(图1)，可见其单位面积生态系统服务功能价值较高。与自然环境相近的长江中下游的几处湖泊湿地(鄱阳湖湿地、洞庭湖湿地、太湖湿地、洪湖湿地)进行比较时，升金湖湿地的单位面积生态系统服务功能价值优势明显，其比较结果也更加具有说服力。当然，由于引用文献有的是2004年或2005年出版的，导致这样的直接比较有一定的偏差，但是升金湖湿地单位面积生态系统服务功能价值较高依然是可信的。

图1 国内部分湿地单位面积生态系统服务功能价值比较

3 结论与讨论

3.1 结论

本研究运用相应的生态系统服务功能价值评价方法对升金湖的各项生态系统服务功能价值进行了估算和分析。升金湖湿地传统的水产品生产、农业供水、休闲娱乐和科研教育功能具有直接的利用价值，同时其也在调蓄洪水、调节气候、改变大气成分、净化水质和生物栖息地方面发挥着巨大作用。升金湖湿地生态系统服务功能价值总量为125 248万元，其直接利用价值和间接利用价值分别为27 650万元和97 598万元。由此可见，升金湖湿地的间接利用价值远大于直接利用价值，这为升金湖湿地的保护和开发提供了十分重要的依据。

3.2 讨论

关于生态系统服务功能价值的计算由于方法各异且参考的计算单价不同，因此研究精度一直是该项领域争论较多的话题之一。这里简要分析本研究计算中涉及的精度问题，至于其他的有关生态系统服务功能价值计算中的共同性的精度问题这里不再赘述。

首先，本研究计算中水库维护成本采用的数据是安徽省淮北市华家湖的水库维护成本0.9元/m3，由于安徽北部和南部地区之间存在着一定的气候水文差异，因此两地水库的维护成本不可能完全一致，这是影响计算精度的原因之一。其次，在固碳法的计算过程中，多处运用到人民币和美元的转换，由于二者之间的汇率是变化的，所以计算结果肯定会有一定的误差。在引用美国学者Costanza等的一些研究数据时，由于文献记录的是1994年美国的物价水平，因此不仅有汇率变化带来的误差，还有物价的年际波动变化带来的误差。再次，本研究在对升金湖的直接利用价值和间接利用价值进行计算时，在面积数据上通常采用高水位时的湖泊面积，其实升金湖高低水位时面积差异很大，这也导致计算结果有一定误差。当然，可以认为本文计算的结果反映了最大或者说较大的生态系统服务功能价值量，由此也说明生态系统服务功能价值的全面分析还有待今后进一步完善。

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