辽宁双台河口湿地营养物质循环功能价值评价

潘　旭　岳兴亮　崔丽娟　赵欣胜　李伟　张曼胤　康晓明　雷茵茹　李有志　孙宝娣　李　凯（中国林业科学研究院湿地研究所，湿地生态功能与恢复北京市重点实验室，北京，0009； 国家林业局管理干部学院， 北京 0600）

辽宁双台河口湿地营养物质循环功能价值评价

潘旭1岳兴亮2崔丽娟1赵欣胜1李伟1张曼胤1康晓明1雷茵茹1李有志1孙宝娣1李凯1
（1中国林业科学研究院湿地研究所，湿地生态功能与恢复北京市重点实验室，北京，100091；2 国家林业局管理干部学院， 北京 102600）

运用净初级生产力（NPP）估算法和营养元素固定量估算法对辽宁双台河口湿地营养物质循环功能价值进行了评价。结果表明：2种评价方法估算得出的湿地营养物质循环功能价值差异显著，分别为0.15亿元和0.34亿元。净初级生产力法估算的湿地营养物质循环功能价值在年际间变化不大，说明该地区湿地生态系统功能相对稳定。本研究可提高对营养物质循环功能重要性的认识，并建议在湿地生态系统营养物质循环功能价值评价时要慎重选择评价方法。

红海滩； 价值评价； 净初级生产力； 生态系统服务功能； 营养物质循环

生态系统服务是指自然生态系统及其物种所提供的能够满足和维持人类生存需要的条件和过程，一般分为4个大类：供给服务、调节服务、文化服务和支持服务（MA，2005）。目前对湿地生态系统的服务功能及其价值评价研究很多，涉及到多种湿地类型（崔丽娟，2001；2004 a；2004 b；徐桂红等，2014）。但相对于供给、调节和文化三大类功能，对支持服务功能价值的评价相对较少，尤其是对营养物质循环功能（Costanza et al，1997），很多研究都将这一重要生态系统功能忽略（辛琨等， 2002；卢晓峰等，2011；李丽锋等，2013）。生态系统营养物质循环的最主要过程是生物与土壤之间的养分交换过程，也是植物进行初级生产的基础，对维持生态系统的功能和过程十分重要。参与生态系统维持的养分主要来自于生态系统物质循环过程。然而，近年来由于施肥、牲畜排泄物、人类排泄物以及生物材料焚烧等营养物质循环正在发生大尺度的改变。内陆水系和滨海生态系统受富营养化的影响也在日益加剧。生态系统物质循环过程所提供生命必需的养分元素是支撑生态系统其他生态服务功能的基础。本文利用现有的评价方法对辽宁双台河口湿地营养物质循环功能进行了价值评价。

1　研究区概况和研究方法

1.1研究区概况

研究区位于辽宁省盘锦双台河口国家级湿地自然保护区内，保护区是目前世界上保存最好，植被类型最完整的芦苇沼泽湿地。保护区气候湿润，四季分明，雨热同季，属暖温带大陆性半湿润季风气候区，年均气温8.0℃，年均降水量620～730 mm，年蒸发量大于年降水量，年平均蒸发量为1 392～1 705 mm，为年降水量的2.5倍，冬季盛行东北风，夏季盛行西南风。地面高程一般为2～4 m，最大高程为18.20 m，地貌类型为冲积型平原，地势平坦，自然形成北高南低的地势。土壤主要有水稻土、盐土、草甸土、沼泽土与风沙土5种类型。

表1　 双台河口湿地保护区各土地类型面积表

图1　双台河口湿地保护土地利用图

1.2营养物质循环功能评价方法

1.2.1净初级生产力（NPP）估算法 借鉴生态系统服务功能间接价值评价方法（赵同谦等，2004），根据营养物质循环功能的服务机制，可以认为构成湿地净初级生产力（NPP）的营养元素量即为参与循环的养分量，并结合植物体内N、P元素的百分含量，估算参与到养分循环过程中的N、P元素总量，然后用市场价值法计算湿地营养循环功能的价值，一般采用我国化肥平均价格。

1.2.2营养元素固定量估算法 根据崔丽娟（2004 b）对鄱阳湖湿地生态系统营养物质循环的评价方法可知，湿地的营养循环价值 = 固定N、P、K的总量×平均的化肥价格。其中湿地生态系统的养分循环量可以采用《中国生物多样性国情研究报告》中的中国陆地生态系统营养物质的储存及固定量等相应数据。

1.3净初级生产力（NPP）获得

NPP是下载MOD17A3产品直接获得：首先确定下载年份为2013年和2014年；之后结合野外植被调查情况，选择两大类典型植被（芦苇群落和盐地碱蓬群落），并在每一大类内选择5～6个样点，每个样点之间保持一定间隔，并记录准备GPS信息。最后根据GPS信息在网站上直接下载NPP数据（单位：Kg C/m2）。下载数据网址如下：http：//daacmodis.ornl.gov/ cgi-bin/MODIS/GLBVIZ_1_Glb/ modis_subset_order_global_col5.pl

1.4湿地面积获取

湿地面积数据是遥感图像解译获得，下载Landsat 7图像数据，结合野外植被调查数据的GPS信息，利用ENVI软件对下载的图像进行解译，并获得不同土地类型在双台河口保护区的土地面积及其所占比例。

2　研究结果

2.1遥感图像解译结果

将双台河口湿地保护区分为光滩、芦苇沼泽、盐地碱蓬沼泽、水面和其他用地5种土地类型（图1），各类型所占比例依次为9.00%、19.51%、1.84%、34.30%和35.34%，其中湿地面积为光滩、芦苇、盐地碱蓬和水面面积之和，约占64.66%；非湿地面积占35.34%，即其他用地（表1）。

表2　 双台河口湿地净初级生产力估算

2.2营养物质循环功能价值

2.2.1NPP估算法评价 根据MOD17A3产品可知，芦苇沼泽和盐地碱蓬沼泽单位面积NPP（Kg /m2a）以及2013年和2014年总NPP （t/a），结果见表2。根据文献数据获得芦苇和盐地碱蓬植物体N、P含量，芦苇N含量为26.65 mg/g，P含量为0.16 mg/g（Hu et al，2015）；盐地碱蓬N含量为6.5 mg/g，P含量为0.75 mg/ g（王艳等，2013）。我国化肥平均价格为2 549元/t（中国生物多样性国情报告）。综上，根据NPP估算法计算辽宁双台河口湿地营养物质循环功能价值2013年为0.14亿元，2014年为0.15亿元（表3）。

2.2.2营养元素固定量估算法评价 根据营养元素固定量估算法计算辽宁双台河口湿地营养物质循环功能价值，水面面积按照《中国生物多样性国情研究报告》中的湿地类型来计算，水面为湿地2；而光滩、芦苇和盐地碱蓬区域按其中的草地类型来计算，为湿地1；并结合遥感图像解译获得的各类土地类型的面积大小，来估算辽宁双台河口湿地营养物质固定量总量（表4）。最后利用营养元素固定总量乘以化肥单价（2 549元/t），得出辽宁双台河口湿地生态系统营养物质循环价值为0.34亿元。值得注意的是，为了与NPP估算结果进行比较，本方法只获取双台河口湿地N、P的固定量总量来计算营养物质循环价值量，因此最终的评价结果要低于实际营养物质循环功能价值。

表3　 双台河口湿地营养物质循环功能价值量

表4　 双台河口湿地生态系统营养元素固定量估算

3　分析与讨论

利用两种不同方法对辽宁双台河口湿地营养物质循环功能进行价值评价，两种方法获得的价值量相差一倍多。其中利用NPP计算2013年和2014年湿地营养物质循环价值分别为0.14亿元和0.15亿元；利用营养元素固定量估算得出营养物质循环价值为0.34亿元。我们的价值评价结果与徐冉等（2011）对长江三角洲湿地营养物质循环功能价值评价的结果数量级相近，这可能是因为两地均为滨海类型湿地，并有着较为相似的植被组成。我们的评价结果却显著低于崔文彦等（2007）对海河流域主要湿地营养物质循环功能的评价结果，这可能是因为两地的湿地类型不同，导致了各自对应的生态系统服务功能价值存在显著差异。此外，由于我们在评价过程中只考虑了N，P元素的循环价值，导致获得的双台河口营养物质循环功能价值相对较低。

根据NPP估算法的评价结果可知2013年和2014年辽宁双台河口湿地营养物质循环功能价值变化不大，说明营养物质循环功能年际变化较小，并未因为日益增加的人为干扰而发生显著变化。这也说明辽宁双台河口湿地生态系统目前还是处于相对稳定的阶段，其基本生态过程和功能具有较高的抗干扰能力。此外，评价方法的不同使得最终的评价结果存在显著的差异。NPP估算法评价结果较低，因为这种方法是根据NPP来估算营养物质循环的价值量，这就使得没有植被覆盖的湿地面积内的营养物质循环价值被忽略，例如光滩和水面等。而营养元素固定量估算法既考虑了植被覆盖区域，也考虑了水面和光滩等非植被覆盖区域，因此所获得的价值量要更高，也更接近真实值。

综上，辽宁双台河口湿地作为典型滨海湿地，其营养物质循环功能价值与其他类型湿地相比相对较小，而且不同的评价方法对生态系统服务功能价值的评价结果影响很大，因此在未来进行湿地生态系统营养物质循环功能价值评价时要谨慎选择评价方法。

崔丽娟.2001.湿地价值评价研究［M］.北京：科学出版社

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MA. 2005. Ecosystems and human wellbeing[M]. Washington, DC. Island Press

Valuation of the Function of Nutrient Cycling in Shuangtai Estuary Wetland in Liaoning Province

PAN Xu1YUE Xing-Liang2CUI Li-Juan1ZHAO Xin-Sheng1LI Wei1ZHANG Man-Yin1KANG Xiao-Ming1
LEI Yin-Ru1LI You-Zhi1SUN Bao-Di1LI Kai1
(1 Institute of wetland Research, Chinese Academy of Forestry, Beijing Key Laboratory of Wetland Services and Restoration, Beijing 100091;
2 State Academy of Forestry Administration, Beijing 102600)

Methods of NPP estimation and nutrient fxation were used to evaluate nutrient cycling in Shuangtai estuary wetland. Results showed that the value of the nutrient cycling estimated by different methods differed significantly, with the values of RMB 0.15×108and RMB 0.34 ×108respectively. The NPP estimation showed that the value of the nutrient cycling did not change much among years, indicating that the concerned wetlands might be relatively stable in their underlying ecosystem functions. The study improves our understanding of the importance of the function of nutrient cycling in wetland and also suggests that cautions need to be taken in the selection of evaluation methods.

Red beach; Evaluation; Net primary production (NPP), Ecosystem functioning and services; Nutrient cycling

10.3969/j.issn.1673-3290.2015.04.05

2015-11-12

林业公益性行业科研专项（201404305）和博士后基金面上项目（144436）

潘旭（1985-），男，辽宁沈阳人，博士，副研究员，主要从事湿地植物凋落物分解和湿地生态系统服务功能评价相关研究。E-mail：xu_pan_decom@126.com

崔丽娟（1968-），女，吉林白城人，研究员，主要从事湿地生态研究。E-mail：lkyclj@126.com