洞庭湖生态系统最终服务价值评估

张丽云 江波 肖洋 欧阳志云（中国科学院生态环境研究中心，城市与区域生态国家重点实验室，北京 100085）



洞庭湖生态系统最终服务价值评估

张丽云 江波 肖洋 欧阳志云
（中国科学院生态环境研究中心，城市与区域生态国家重点实验室，北京 100085）

摘 要生态系统最终服务指生态系统直接提供给人类的，由人类直接享用、消费、使用的生态系统服务，目前生态系统服务评估多将最终服务与中间服务混淆，造成重复计算。以洞庭湖为例，建立洞庭湖生态系统最终产品与服务评估指标体系，并综合运用市场价值法、替代工程法和旅行费用法评估洞庭湖提供给人类的生态经济价值。结果表明：洞庭湖生态系统服务总价值为2 154.22×108元/a，其中洪水调蓄和气候调节占总价值的88.69%，是洞庭湖的主导生态系统服务。评价的10项生态系统最终服务按价值量排序，依次为调蓄洪水＞气候调节＞淡水产品＞水资源供给＞原材料生产＞释氧＞休闲旅游＞固碳＞水质净化＞内陆航运。评估结果比较全面地反映了洞庭湖对人类福祉的直接贡献，不仅能提高公众和管理部门对洞庭湖生态系统服务的认知，也为管理部门管理洞庭湖提供了重要方向。

关键词生态系统服务；洞庭湖；价值

湖泊生态系统服务是指湖泊生态系统对人类福祉的直接和间接贡献（US Environmental Protection Agency，2009；TEEB，2010）。由于社会经济的快速发展，水资源过度消耗（Ma et al，2010）、水质恶化（李世杰等，2006），湖泊受到严重威胁，极大地影响了湖泊生态系统对人类福祉的贡献。目前管理者和学者已达成共识，认为湖泊生态系统服务价值评估在公共决策中的应用是实现湖泊可持续发展的有效手段。因此，对湖泊生态系统服务价值进行准确评估对于相关政策的实施具有重要意义。

千年生态系统服务评估（MA）将生态系统服务分为供给、调节、文化、支撑服务4类，这是目前比较通用的分类方式，但在实际核算、管理中的实用性有限。为了更好地将生态系统评估与经济价值评估联系起来，Boyed和Banzhaf提出了生态系统最终服务这一概念。生态系统最终服务指生态系统直接提供给人类的，由人类直接享用、消费、使用的生态系统服务，与人类生活密切相关（Boyd et al，2007），是公众以及决策管理者最为关心的，中间服务指最终服务之外的生态系统结构、过程、功能等，用以产生最终服务。现有的研究在确定评估指标体系时往往忽视生态系统中间服务和最终服务的区别，导致经济价值的重复计算。如地下水调蓄与补给是一个重要的水文过程，它并不能被人类直接享用，其价值体现在预防地面沉降、供水这两个最终服务中，如果同时对这3个指标进行计算就会造成重复计算。

本研究参考生态系统最终产品与服务研究进展，综合分析湖泊生态系统服务评估指标体系，以2010年为基准年探讨洞庭湖生态系统最终产品和服务评价指标体系，创新性地加入了气候调节价值这一指标，并应用了新的评估方法对洪水调蓄价值进行了评估，主要目标是为客观评估与认识湖泊生态系统服务功能提供参考。

1 研究区概况

洞庭湖位于长江中游以南，横跨湖南、湖北两省（图1），是我国第二大淡水湖泊，年内湖泊水面面积变化大，枯水期水面面积仅500 km2，丰水期水面面积可达2 000 km2。洞庭湖属于亚热带季风湿润气候区，区域多年平均降水量1 329 mm。洞庭湖依靠长江三口（太平口、松滋口、藕池口）、四水（湘江、资水、沅江、澧水）、汨罗江等河流补给，湖水经洞庭湖调蓄后由城陵矶注入长江。洞庭湖多年平均削减洪峰流量11 400 m3/s（袁正科，2008）。2010年洞庭湖区总人口1 443.30×104人，地区生产总值3 109.04×108元（湖南省统计局，2011）。

2 数据来源与评估方法

2.1 数据来源

评估数据主要来自《中华人民共和国水文年鉴》《2010年度水质资料》《湖南省统计年鉴》《湖南省水资源公报》、湖南省各芦苇管理单位以及洞庭湖君山岛和岳阳楼景区抽样问卷调查。

2.2 洞庭湖生态系统服务评价指标体系

本研究总结湖泊生态系统服务价值评估的各项指标，并将其归纳总结，基于洞庭湖生态系统特征、区域社会经济特征，充分考虑洞庭湖对人类福祉的直接贡献，确定洞庭湖生态系统最终服务评价指标体系（表1）。

图1　洞庭湖地理位置图

表1　洞庭湖生态系统服务功能价值评估指标体系

2.3 评估方法

2.3.1 供给服务

（1）淡水产品

其中：VP1为淡水产品价值；QP1为淡水产品产量；PP1为淡水产品平均单价。

（2）原材料生产

其中：VP2为原材料生产价值；QP2-i为第i种原材料产量；PP2-i为第i种原材料单价。

（3）内陆航运

其中：VP3为航运价值；QP3-i表示第i种航运周转量；PP3-i表示第i种航运单价。

（4）水资源供给

其中：VP4为水资源供给价值；QP4-i为第i种用途用水量；PP4-i为第i种用途水单价。

2.3.2 调节服务

（1）调蓄洪水

其中：VR1为调洪蓄水价值；QI为丰水期入湖流量；Qo为丰水期出湖流量；PR1为单位库容水库建造成本，t1到t2时间段内，QI＞Qo。

（2）水质净化

其中：VR2为水质净化价值；QR2-I为入湖水量；CR2-I-i为入湖第i种污染物浓度；QR2-s为湖区周边污水排放量；CR2-s-i为周边污水第i种污染物浓度；QR2-e为出湖水量；CR2-e-i为出湖第i种污染物浓度；QR2-A为湖区输出用水量；CR2-A-i为湖区输出用水第i种污染物浓度；PR2-i为第i种污染物处理价格。

（3）气候调节

气候调节指夏季降低温度价值：

其中：VR3气候调节的价值；h为水的汽化热；n为空调能效比；E为水面蒸发量；PR3为电价。

（4）固碳

其中：VR4为固碳价值；NPP为洞庭湖净初级生产量；PR4为造林成本价格。

（5）释氧

其中：VR5为释氧价值；NPP为洞庭湖净初级生产量；PR5为氧气平均价格。

2.3.3 休闲旅游价值 通过问卷调查的方式获取相关数据，采用区域旅行费用法构建剩余价值曲线得到洞庭湖休闲旅游价值。

其中：VC1为休闲旅游价值；TE为费用支出；TV为时间成本；为休闲旅游剩余价值。

3 结果与分析

3.1 供给服务

3.1.1 淡水产品 2010年洞庭湖区水产品总量为98.75×104t，淡水产品平均单价约为11.7元/ kg，则洞庭湖区淡水产品总价值为115.54×108元。

3.1.2 原材料生产 洞庭湖2010年芦苇干产量88×104t，平均单价760元/t，则芦苇生产价值为6.69×108元。洞庭湖年产沙量为2×108t，据国家发展改革委、财政部关于长江河道砂石资源费收费标准及有关问题的通知中指出，长江湖口以下干流河道收费标准为2元/t，则洞庭湖产沙价值为4×108元。原材料生产总价值为10.69×108元。

3.1.3 内陆航运 2010年湖南省内河货物周转量342.14×108t·km，旅客周转量1.69×108人·km，根据洞庭湖等级航道占湖南省等级航道比例估算洞庭湖货物和旅客周转量，则2010年洞庭湖货物和旅客周转量分别为41.04×108t·km、0.202×108人·km，货运价格0.08 元/（t·km），客运价格0.38元/（人·km）（李景保等，2007），得到洞庭湖货运价值为3.28×108元，客运价值为0.08×108元。洞庭湖内陆航运总价值为3.36×108元。

3.1.4 水资源供给 洞庭湖湖区总用水量39.22×108m3，考虑到洞庭湖区地表水供水比例占总供水的92%，而且湖泊具有补给地下水的功能，本文直接用湖区总用水量作为洞庭湖水资源供给量。其中农业、工业、居民生活、城镇公共、生态环境用水分别为25.12×108m3、9.67×108m3、3.36×108m3、0.82×108m3、0.25×108m3。取常德、岳阳、益阳三市水价平均值作为用水单价（中国城镇供水排水协会， 2010），农业用水单价为2.61 元/m3，居民生活用水、城镇公共用水、生态环境用水单价1.43元/m3，工业用水单价1.61元/m3，计算得到洞庭湖水资源供给价值为87.47×108元。

3.2 调节服务

3.2.1 调蓄洪水 洞庭湖作为一个大型的通江性湖泊，在调蓄洪水过程中起到了举足轻重的作用。洞庭湖洪水季节为每年5-8月，根据公式（5）可知，2010年洞庭湖调蓄洪水量为190.6×108m3，单位库容水库造价6.11元/t，计算得到洞庭湖调蓄洪水价值为1 165.70×108元。

3.2.2 水质净化 洞庭湖污染主要来源包括三口四水、汨罗江、洈水等天然河川径流输入，洞庭湖周边生活污水、工业废水排放，污水输出包括用水输出和河口输出（何介南等，2009），如表2和表3。以洞庭湖减少污水处理成本作为洞庭湖水质净化价值，根据公式（6）计算得到洞庭湖总氮净化量20.58×104t，总磷6.33×104t，其中净化总氮、总磷单价分别为1.5元/kg、2.5元/kg（何介南等，2008），则洞庭湖水质净化总价值为4.59×108元。

3.2.3 气候调节 洞庭湖气候调节指夏季水体蒸发吸收热量降低温度的功能。利用洞庭湖湖口城陵矶（七里山站）和西洞庭湖湖口（北端）南咀站两站的逐日蒸发量数据求得洞庭湖2010年6-10月蒸发量为460.75 mm，洞庭湖2010年6-10月水面面积平均约1 500 km2（李景刚等， 2010），计算得到洞庭湖2010年6-10月水面蒸发量为6.91×108m3，则洞庭湖气候调节价值为744.79×108元。

表2　洞庭湖总氮、总磷输入量

表3　 洞庭湖总氮、总磷输出量

3.2.4 固碳 以洞庭湖年芦苇产量估算洞庭湖固定CO2价值，得到洞庭湖年固碳量为39.12×104t， CO2造林成本为1 320元/t C，根据公式（8）计算得洞庭湖固碳价值为5.16×108元。

3.2.5 释氧 以洞庭湖年芦苇产量估算洞庭湖释放O2价值，则洞庭湖年释放O2量为105.6×104t，氧气平均价格1 000元/t（崔丽娟，2004），根据公式（9）计算得洞庭湖释氧价值为10.56×108元。

3.3 休闲旅游价值

利用区域旅行费用法估算洞庭湖休闲旅游价值。于2012年4月和2012年10月在洞庭湖君山岛和岳阳楼景区进行问卷调查，共发放问卷402份，有效问卷361份。根据调查结果，将游客按照行政区划分客源地小区，湖南省以内的行政区按市为单位进行分区，其他区域以省为单位分区，共划分37个小区，根据游客支付成本与区域旅游率构建洞庭湖游憩需求曲线，并结合公式（10）计算得到洞庭湖休闲旅游剩余价值为2.38×108元，消费者支出为3.98×108元（包括费用支出和时间成本），则休闲旅游价值共计6.36×108元。

3.4 生态系统服务总价值

本研究对洞庭湖提供的生态系统最终服务进行了价值评估。2010年洞庭湖生态系统服务总价值为2 154.22×108元（表4）。2010年洞庭湖提供的主导生态系统服务是洪水调蓄和气候调节，其价值分别为1 165.70×108元和744.79×108元，分别占总价值的54.11%和34.57%。对所评价的10项生态系统最终服务按价值量排序，依次为调蓄洪水＞气候调节＞淡水产品＞水资源供给＞原材料生产＞释氧＞休闲旅游＞固碳＞水质净化＞内陆航运（表4）。

表4　 洞庭湖2010年生态系统服务价值

4 结论与讨论

（1）本研究以2010年为基准年对洞庭湖生态系统最终服务价值进行评估，结果表明2010年洞庭湖提供给人类的生态系统服务总价值为2 154.22×108元，其中调蓄洪水和气候调节两项服务占总价值的88.69%，是洞庭湖的主导生态系统服务。远高于前人研究结果，差异主要体现在两个方面：首先是本研究利用水文过程线法计算调蓄洪水价值，而对于洪水调蓄价值的评估前人主要是利用湖泊年内最高水位与最低水位或警戒水位的容积差计算其调蓄洪水价值，但评估忽略了调蓄洪水是一种动态的自然调蓄过程，从而过低估计了湖泊调蓄洪水能力；第二是本次评估中同时将气候调节价值考虑在内，表明洞庭湖夏季区域降温的重要作用。在对洞庭湖进行管理时，要充分考虑洞庭湖的水文循环过程，探讨水文循环过程的驱动影响因素，通过合理的生态管理措施，协调好不同利益相关者之间的矛盾。

（2）应用前景。第一，本研究中参考生态系统最终产品与服务研究进展，提出了洞庭湖生态系统最终服务评估指标体系，一定程度上避免了重复计算，为生态资产核算等提供了基础；第二，考虑了洞庭湖生态系统潜在生物学机制和区域社会经济特征差异引起的效益转化偏差问题，通过问卷调查，利用旅行费用法评估了洞庭湖君山岛休闲旅游价值，为生态系统服务效益尺度扩展提供了基础案例，而且评估过程中的数据都来自于统计年鉴、水资源公报、水质年鉴等一手数据，避免了直接采用效益转化法带来的偏差；第三，利用水文过程线法和水文监测数据对调蓄洪水价值进行了准确评估，为洪水调度方案等的制定提供了依据，同时，该研究考虑了洞庭湖发挥的巨大的气候调节作用，较为准确而完整地展示了洞庭湖为人类提供的福祉。

（3）缺陷与展望。首先，本研究在对洪水调蓄和气候调节服务评价时，采用的是替代工程法，该方法是从成本的角度评估生态系统服务价值而并非效益，是导致这两项服务价值偏高的主要原因，但评估结果仍然从一定程度上反映了洞庭湖水文循环过程的重要作用；其次，现有研究无法反映洞庭湖生态系统服务时空尺度的权衡关系，也无法定量化驱动机制对洞庭湖生态系统服务的边际影响，其在管理决策的应用仍然有一定的局限性。例如：洞庭湖泥沙淤积造成的湖体库容减少，削弱了洞庭湖洪水调蓄能力，但提高了产沙量，如何协调各利益相关者之间的矛盾，治理泥沙淤积是洞庭湖生态系统服务管理的难点之一。最后，研究无法量化生态系统最终服务与中间服务之间的关系。在今后的研究工作中要通过跨学科合作的方式提高经济价值核算的可信性，揭示生态系统服务价值变化的潜在驱动机制，研究生态系统结构、过程、功能、服务之间的内在联系，为管理决策制定提供重要依据。

参考文献

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Valuation of Final Ecosystem Services of Dongting Lake

ZHANG Li-Yun JIANG Bo XIAO Yang OUYANG Zhi-Yun
（State Key Laboratory of Urban and Regional Ecology， Research Center for Eco-Environmental Sciences， Chinese Academy of Sciences，Beijing 100085， China）

AbstractFinal ecosystem services are components of nature，directly enjoyed， consumed， or used to yield human well-being. In this paper， we took Dongting Lake as a typical case to value the final ecosystem services provided by lake ecosystems. We established the final indicators of ecosystem service based on respective ecosystem characteristics， social characteristics and potential eco-social relationship. We then comprehensively valued 10 indicators of final ecosystem services in 2010 using market price method， replacement cost method and travel cost method. The total value of Dongting lake ecosystem services was RMB 2 154 ×108Yuan. According to the valuation， the values of the 10 ecosystem service indicators were ranked from the greatest to the lowest as:flood control， climate regulation， aquatic products， water provision， raw materials， oxygen release， recreation and tourism， carbon sequestration， water purification，and water transportation. The valuation reflects the multiple and huge contribution of ecosystems to human well-being， not only raising the public and governmental awareness of Dongting lake ecosystem services but also providing direction to create economic incentive to protect and conserve the remaining lake ecosystems.

Key WordsDongting Lake； Ecosystem services； Economic valuation

doi:10.3969/j.issn.1673-3290.2016.01.05

收稿日期：2015-06-02

基金项目：国家林业公益性行业科研专项 （201204201）

作者简介：张丽云 （1990-），女，博士研究生，主要从事生态系统服务价值评价方面的研究。E-mail：zhangli yungj@163.com

通讯作者：欧阳志云 （1962-）， 男，研究员，博士生导师。E-mail：zyou yang@rcees.ac.cn