和田地区湿地生态系统服务功能价值评估研究

买尔燕古丽阿不都热合曼，蔡新斌，江晓珩，布早拉木，刘丽燕，田润炜

(1.新疆林业科学院森林生态研究所,新疆 乌鲁木齐 830063；2.新疆林业科学院博士后工作站,新疆 乌鲁木齐 830063)



和田地区湿地生态系统服务功能价值评估研究

(1.新疆林业科学院森林生态研究所,新疆 乌鲁木齐 830063；2.新疆林业科学院博士后工作站,新疆 乌鲁木齐 830063)

以和田地区湿地为研究对象，建立和田地区湿地生态系统服务功能评估指标体系，采用市场价值法、影子工程法、碳税法，工业制氧法和替代法等对和田地区湿地的资源供给、调节服务、支持服务及科研文化服务4大类功能11项评估指标进行评估。结果表明：和田地区湿地生态系统服务功能总价值为1 787 153.92×104元a-1，其中价值量最大的为调节服务功能，价值843 317.18×104元a-1，占总价值的47.19%；最小的为资源供给服务，价值119 122.13×104元a-1，占6.67%；支持服务功能和科研文化服务功能价值分别为691 376.11×104元a-1和133 338.50×104元a-1，分别占38.69%和7.46%。所评估的11项指标中，涵养水源与调蓄洪水功能价值最大，为448 224.43×104元a-1，占总价值的25.08%；降解污染功能价值最小，为970.99×104元a-1，占0.06%。

和田地区；湿地；生态系统服务功能；价值评估

湿地(Wetland)是指过度湿润的土地[1]，是地球上水陆间相互作用的独特生态系统，其独特性在于它特殊的水文状况及陆地和水域生态系统交错作用以及由此产生的特殊生态系统功能，是地球上生产力最高的生态系统之一[2]。湿地生态系统服务功能评估是在特定的尺度下对湿地生态系统为人类提供的服务进行定量的研究。湿地生态系统服务功能类型主要有：资源提供功能、调节功能、支持功能和文化功能[3]。20世纪70年代以来，湿地功能评估逐渐成为湿地保护领域的一个研究热点[4，5]，关于这方面研究，最值得一提、影响比较大、有一定突破性的研究是以美国马里兰大学的Costanza为首的研究组对全球生态系统的功能和自然资本的价值所做的估算，得出1997年全球生态系统服务功能价值约为33万亿美元[6]。国内湿地评价起步较晚，主要起始于20世纪90年代，都是以Costanza的研究结果为基础相继展开的，再结合评估对象的实际情况进行评估功能的选择，如盘锦湿地[7]、白洋淀湿地[7]、海河流域湿地[8]、辽宁省湿地[9]生态系统服务功能评估研究等。疆内湿地服务功能评估研究的主要有博斯腾湖湿地[10]、科克苏湿地[11]和乌伦古河湿地评估等[12]。

和田地区地处塔克拉玛干大沙漠南缘，昆仑山北麓，属于典型的荒漠干旱大陆性气候。湿地作为干旱区水资源的重要载体，具有其特殊的价值，是不可替代的宝贵资源。通过评估和田地区湿地生态系统服务功能价值，了解和田地区湿地资源的经济效益和生态效益，确定湿地资源对该地区的社会、经济的可持续发展的重要意义。目前，关于和田地区湿地服务功能评估研究尚未报道。根据和田地区湿地生态系统的生态过程和实际概况，应用生态经济学的理论研究与方法，首次建立和田地区湿地生态系统服务功能评估指标体系，并对其服务功能价值进行评估。确定和田地区湿地资源对该区域生态安全及社会经济发展的作用，为和田地区湿地资源的保护与管理提供理论依据。

1　研究区域概况及方法

1.1研究区域概况

和田地区位于新疆维吾尔自治区最南端，全区大致分为南部高山区、绿洲平原区和北部沙漠区。夏季炎热，冬季寒冷，降水稀少，蒸发强烈，年平均气温在13.1～14.7 ℃，年均降水量35 mm，年蒸发量2 480 mm，年均相对湿度低于39%[13，14]。和田地区湿地面积408 545.10 hm2，只占全区面积的1.16%，土地沙漠化和土壤盐渍化严重。

1.2和田地区湿地类型及其面积

1971年的《湿地公约》,也叫《拉姆萨尔公约》，提出了湿地的定义：湿地是指天然或人工的、长久或暂时的沼泽地，湿源，泥炭地或水域地带；静止或流动的水域；淡水、半咸水或咸水；低潮时水深不超过6 m的水域[15]。以《湿地公约》为参考，结合中国湿地现状，通常将中国湿地分为浅海水域及海岸湿地、河流湿地、湖泊湿地、沼泽湿地、人工湿地五大类28型。本文参照中国湿地的分类框架，利用2011年CBERS和SPOT5遥感数据，并与实地考察相结合，将和田地区湿地划分为4大类 14型(表1)。

表1　和田地区湿地类型及其面积

1.3生态系统评估指标体系的建立

根据和田地区湿地生态系统结构及其功能特征，并结合数据的可获得性，建立和田地区湿地生态系统服务功能价值评估指标体系，包括资源供给服务功能、调节服务功能、支持服务功能和科研文化服务功能4大类11项指标(表2)。

表2　和田地区湿地生态系统服务功能价值评估指标体系与评估方法

1.4数据来源

和田地区湿地面积、植被面积、需水量、洪水量、动植物概况等数据来自《新疆第二次湿地资源调查报告》。用水量、鱼类水稻产量及水力发电量等数据来自《新疆统计年鉴2015》。植物生物量、芦苇产量、土壤氮磷钾和有机质含量、水体内总氮、总磷含量等数据来自野外样品检测。

1.5和田地区湿地生态系统服务功能价值评估

1.5.1资源供给服务功能

(1)供水与蓄水功能价值

根据公式X=Vt×Pi估算和田地区湿地供水与蓄水功能价值，式中，X为供水与蓄水功能价值，单位：元·a-1，Vt为当年蓄水量，单位：m3，Pi为i类水的价格，单位：元·m-3。根据《新疆统计年鉴2015》，和田地区2014年用水量为47.25×108m3，其中农业用水量45.93 ×108m3，工业用水量0.20 ×108m3，服务业用水量0.16 ×108m3，居民生活用水量0.64 ×108m3，生态环境用水量0.32 ×108m3。农业用水价格为0.1元·m-3，工业用水价格为2.22元·m-3，服务业用水价格为3.18元·m-3，居民生活用水价格为2.1元·m-3，生态环境用水价格为1.03元·m-3[16]。得出和田地区湿地供水与蓄水功能价值为72194.00×104元·a-1。

(2)提供食物和原材料功能价值

根据公式V=∑Si×Yi×Pi估算和田地区湿地提供食物和原材料功能价值，式中V为提供食物与原材料价值，单位：元·a-1，Si为第i类物质的可收获面积，单位：hm2，Yi为第i类物质的单产，单位t·hm-2·a-1，Pi为第i类物质的市场价格，单位：元·t-1。和田地区湿地提供的产品主要有鱼类、水稻、芦苇。根据《新疆统计年鉴2015》，和田地区鱼类产量为3 180.46 t·a-1，价值为5 224.03×104元·a-1。水稻产量为77 863.02 t·a-1，水稻市场价格为4 800.00元·t-1，价值为37 374.25×104元·a-1。芦苇产量144 328.55 t·a-1，芦苇市场价格300.00元·t-1[10]，价值为4 329.86×104元·a-1。得出和田地区湿地提供食物和原材料功能价值为46 928.14×104元·a-1。

1.5.2调节服务功能

(1)涵养水源与调蓄洪水功能价值

和田地区湿地调蓄洪水量为66.90×108m3·a-1，根据水库库容造价0.67元·m-3估算[7]，得出和田地区湿地涵养水源与调蓄洪水功能价值为448 224.43 ×104元·a-1。

(2)固碳释氧功能价值评估

①湿地植物固碳释氧价值

根据植物光合作用过程6CO2(264 g)+6H2O(180 g)→C6H12O6(108 g)+6O2(193 g)→多糖(162 g)，可知植物生产162 g干物质可吸收264 g CO2，释放193 gO2。通过湿地植物单位面积生物量估算得出湿地植物吸收CO2和释O2量。碳税标准参考中国造林成本250元·t-1和国际上惯用的瑞典碳税率150美元·t-1的平均值770元·t-1[8]，释放O2按工业制氧成本的平均值400元·t-1作为造林成本[17]，得出和田地区湿地植物固碳释氧价值为393 730.38×104元·a-1。

②湿地土壤固碳价值

根据公式T=V×W×P估算湿地土壤固碳价值

式中：T为土壤年固碳价值，单位元·a-1；V为湿地面积，单位hm2；W为土壤固碳速率，单位g·m-2·a-1；P为CO2造林成本价格，单位元·t-1，采用中国造林成本250元[8]。沼泽湿地固碳速率采用我国蒙新高原地区沼泽湿地固碳速率为41.46 g·m-2·a-1，河流湿地、湖泊湿地及人工湿地的固碳速率采用我国蒙新高原地区河流湿地固碳速率30.26 g·m-1·a-1[18]，得出和田地区湿地土壤固碳价值为878.87×104元·a-1。

③湿地温室气体的排放价值

温室气体的排放价值通过湿地温室气体排放通量与湿地面积、温室气体的散放值三者的乘积得到。湿地排放CH4和NO2的平均通量分别为0.52 mg·m-2·h-1和0.025 mg·m-2·h-1，CH4的散放值0.11美元·kg-1，NO2的散放值2.94美元·kg-1[19]，采用2015年3月11日的美元汇率(以下同)，CH4排放价值32.25元·a-1，NO2排放价值452.24元·a-1，得出和田地区湿地温室气体排放价值为487.45×104元·a-1。

湿地固碳释氧功能价值=(湿地植物固碳释氧价值+湿地土壤固碳价值)-湿地温室气体的排放价值，最后得出和田地区湿地固碳释氧功能价值为394 121.77×104元·a-1。

(3)降解污染功能价值

和田地区湿地水分总氮量为5 764.5 t·a-1，氮的处理成本为1.5元·kg-1[4]，氮处理价值为864.68×104元·a-1。总磷量为425.25 t·a-1，磷的处理成本为2.5元·kg-1[4]，磷处理价值为106.31×104元·a-1。得出和田地区湿地降解污染功能价值为970.99×104元·a-1。

1.5.3支持服务功能

(1)水力发电功能价值

根据《新疆统计年鉴2015》和田地区湿地水力发电量为11.81亿kW·h-1·a-1，电价为0.55元·(kW·h)-1[20]，得出和田地区湿地水力发电功能价值为64 955.00×104元·a-1。

(2)保育土壤功能价值

根据公式V=S·h·R1·R2·P估算和田地区湿地保育土壤功能价值。式中V为湿地保育土壤功能价值，单位元·a-1；S为每年废弃的土地面积，单位hm2；h为土壤侵蚀深度，单位：mm·a-1；R1为土壤容重，单位g·cm-3；R2为单位土壤养分的平均含量，单位%；P为中国化肥平均价格，单位元·t-1。本文采用湿地植被面积，和田地区湿地植被面积为113 355.75 hm2，土壤侵蚀深度为25 mm·a-1[21]，土壤容重为1.4 g·cm-3，N含量为0.2%，P含量为0.08%，K含量为0.4%，有机质含量为1.44%，化肥产品价格依据中华人民共和国林业行业标准LY/T 1721-2008《森林生态系统服务功能评估规范》，磷酸二铵含氮量14.0%，磷酸二铵含磷量15.01%，氯化钾含钾50%，磷酸二铵化肥价格2 400元·t-1，氯化钾化肥价格2 200元·t-1，有机质价格320元·t-1。得出和田地区湿地的保育土壤功能价值为273 442.37×104元·a-1。

(3)生物多样性功能价值

湿地植物多样性价值：通过计算Shannon-Wiener多样性指数(H′指数)[22]对和田湿地植物多样性功能价值进行评估。南疆地区河流湿地、湖泊湿地、沼泽湿地和人工湿地植物多样性指数分别为2.82、2.29、2.62和0.96。河流湿地、湖泊湿地、沼泽湿地单位面积生物多样价值为10 000元·hm-2·a-1，人工湿地单位面积生物多样价值为3 000元·hm-2·a-1，得出和田湿地生物多样性价值为112 682.31×104元·a-1。

动物多样性价值：通过计算Shannon-Wiener多样性指数(G-F指数)[23]对和田湿地动物多样性功能价值进行评估。南疆地区湿地动物多样性指数为0.77，单位面积生物多样价值为4 000元·hm-2·a-1，和田地区湿地动物生物多样性价值为163 418.04×104元·a-1。

湿地生物多样性价值包括植物多样性价值和动物多样性价值两部分，和田地区湿地生物多样性价值为276 100.35×104元·a-1。

(4)生物栖息地功能价值

根据湿地的栖息地价值为304美元·hm-2·a-1[6]，得出和田地区湿地栖息地价值为76 878.38×104元·a-1。

1.5.4文化服务功能

(1)生态旅游功能价值：

从新疆2014年旅游总收入和面积可知，新疆单位面积旅游价值为404.37元·hm-2·a-1，得出和田地区湿地生态旅游功能价值为16 520.34×104元·a-1。

(2)科研文化功能价值

采用我国湿地科研文化功能价值为382元·hm-2·a-1[8]和Costanza等人对全球湿地生态系统科研文化的功能价值861美元·hm-2·a·-1[6]的平均值2 886.96元·hm-2·a-1，得出和田地区湿地科研文化功能价值为116 818.16×104元·a-1。

2　结果与分析

本文对和田湿地生态系统资源供给服务功能、调节服务功能、支持服务功能和文化服务功能价值进行评估，总价值为1 787 153.92×104元·a-1，其中调节服务功能和支持服务功能价值量较大，分别为843 317.18×104元·a-1和691 376.11×104元·a-1，分别占总价值的47.19%和38.68%，资源供给服务功能和科研文化服务功能价值量较小，分别为119 122.13×104元·a-1和133 338.50×104元·a-1，分别占6.67%和7.46%。所评估的11项功能指标价值在970.99×104元·a-1和448 224.43×104元·a-1之间，价值量从大到小排序为涵养水源与调蓄洪水功能、固碳释氧功能、生物多样性功能、保育土壤功能、科研文化功能、栖息地功能、供水与蓄水功能、水力发电功能、提供食物和原材料功能、生态旅游功能和降解污染功能(表3，图1)。和田地区湿地生态系统单位面积服务功能价值4.37×104元·hm-2·a-1。

3　结论

根据和田地区湿地生态系统的结构和生态过程，筛选出湿地服务功能评估指标4大类功能(包括11项评估指标)，其中调节服务功能和支持服务功能价值较大，分别占总价值的47.19%和38.68%。资源供给服务功能和文化服务功能价值较小，分别占6.67%和7.46%。湿地调节服务功能价值在塔克拉玛干大沙漠南缘的和田绿洲更显而易见。11项评估指标中，涵养水源与调蓄洪水功能价值最大，占总价值的25.08%，降解污染功能价值最小，占总价值的0.06%。和田地区湿地单位面积服务功能价值为4.37元·hm-2·a-1。

和田地区湿地面积占全疆湿地总面积的10.35%，对和田地区农业、牧业和社会经济发展具有非常重要的作用，每年可提供1 787 153.92×104元·a-1的价值服务价值，但这并不说明湿地生态价值被任意利用。但近年来，随着人口增长和社会经济的迅速发展，由于湿地资源不合理开发利用，导致湿地资源遭到破坏，水文系统失去平衡，生态环境恶化，全区受到沙漠化威胁。因此为了充分利用和田地区湿地服务功能，需要加强湿地资源的有效保护与科学管理，减缓湿地资源退化，从而确保和田地区生态系统保持平衡、社会经济的可持续发展。

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Evaluation on Service Value of Wetland in Hotan Region

Maieryanguli ·Abdureheman1,2,Cai Xinbin1,Jiang Xiaoheng1,Bu Zaolamu1,Liu Liyan1,Tian Runwei1

(1.Institute of Forest Ecology,Xinjiang Academy of Forestry,Urumqi 830063,China;2. Working Station for Postdoctoral,Xinjiang Academy of Forestry,Urumqi 830063,China)

Index appraisal of resource appraisal for ecosystem service were established based on the structure and ecological proceeding of wetland ecosystem of Hotan region.Eleven evaluation indices of four kinds of function (resource supply,regulation service,support service & scientific culture) were conducted evaluated by using marketing value method,shadow engineering method,carbon tax method,industrial oxygen producing method and substitution method. Result shows that the total service value of wetland ecosystem in Hotan Region is 1 787 153.92×104Yuan RMB per year,in which regulation service value is the biggest,843 317.18×104Yuan RMB per year,accounted for 47.19%. Resource supply is the smallest,119 122.13×104Yuan RMB per year,accounted for 6.67%. The function of support service and culture service is 691 376.11×104yuan RMB per year & 133 338.50×104Yuan RMB per year,respectively,accounted for 38.69% & 7.46% respectively. Among the 11 kind of evaluation indices,service value of water conservation and flood regulation are the biggest,being 448 224.43×104Yuan RMB per year,accounted for 25.08%;when pollution degradation is the smallest,970.99×104Yuan RMB per year,accounted for 0.06%.Wetland in Hotan region is very important to the People’s life and development of social economy in that region,this study provides the scientific basis for use and management of wetland resources in Hotan Region.

Hotan Region;wetland;function of ecosystem service;evaluation on value

1005-5215(2016)09-0022-05

2016-07-06

中国博士后科学基金资助项目(2014M560825)；新疆第二次湿地资源调查项目(xjlk2011008)；新疆林业生态系统服务功能监测与评估专项(xjlk2013001)；中央财政林业科技推广示范项目(xjlk2013008)作者简介：买尔燕古丽阿不都热合曼(1980-)，女，博士，从事湿地生态学研究，Email：maryamhan@163.com

X24；X37

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2016.09.007