采煤塌陷地生态系统服务价值指标体系与评价方法探讨——以徐州沛北采煤塌陷地为例

曹梦竺，李向东，朱小燕，孙科

（徐州生物工程职业技术学院，江苏徐州 221006）

煤炭是我国最主要的能源之一，矿产资源的开发能够带动社会经济的快速发展，但是长久以来大规模持续的开采活动大大改变了矿区及其周边的地形地貌、土地利用类型、生物多样性、水、大气循环、景观格局等要素，使矿区生态环境不可避免地受到影响或破坏，继而引发诸多生态风险问题。特别对于一些高潜水位煤矿区来说，其地下潜水位比较高，大规模的煤炭开采活动导致地表沉陷，形成大面积采煤塌陷型湿地，加快了生态系统结构以及景观格局演变的改变。同时，土地塌陷与煤炭开采之间具有一定的滞后性，使得生态系统演变不断变化，情况更加复杂。采煤沉陷地的生态复垦和生态环境的整治与区域经济、社会稳定、生态环境等因素息息相关，坚持“绿水青山就是金山银山”的绿色发展理念，正确评价人工活动干预下采煤沉陷地系统的服务功能价值，对推进矿区生态文明建设，促进矿区可持续发展具有重要意义[1]。

采煤塌陷形成的湿地是水体系统和陆地系统的过渡，在水分、气体调节、有机物、沉淀物、污染物的迁移等过程中可以发挥重要作用。同时，湿地具有生物多样性，通过科学的资源保护和利用，可以充分发挥湿地重要的环境生态功能，促进采煤塌陷地整治和生态修复，还能够净化大气、维持二氧化碳和氧气的平衡、涵养水源、降解污染物、美化环境、拉动旅游文化等产业、促进地方经济和社会发展等。因此，采煤塌陷地生态系统服务的价值评估逐渐成为热点，而价值评价指标体系的建立，是估算采煤塌陷地生态系统服务价值的基础。关于服务价值评估，不少学者都进行了研究。吕欣怡等[2]运用生态系统服务价值理论评估兖州矿区生态服务价值变化，研究区域总价值上升了2.03亿元，其中与湿地相关的其他各项功能价值均上升，主要原因在于林地的转入和采煤塌陷造成的耕地向水域的转化；李保杰等[3]研究发现，在1983—2013年间徐州贾汪矿区的生态系统服务价值共增加287.72万元，水域和林地面积的增加是区域ESV增加的最主要原因；陈淳[4]研究发现，淮南潘集矿区生态系统服务价值从1987年的31983万元增加到2014年的73995万元，其中渔业产品和水源涵养的经济价值在整个研究时段内一直呈上升趋势。但目前随着采煤塌陷地的形成，矿区也不断地进行综合治理，土地复垦的进一步实施，但由于过程中的不确定性、尺度转换与生态系统资本价值的效用性，综合指标体系仍未成熟。本文结合已有研究成果，以徐州沛北矿区为例，构建了采煤塌陷地生态系统服务功能价值的评价指标体系并提出了评估方法，更加完善采煤塌陷地生态系统服务功能价值的评估。

1 生态系统服务的服务功能划分

徐州市沛县是江苏省煤炭主产地和华东地区主要煤炭生产基地之一，原煤年产量1200万吨，煤炭产量占全省总产量的69%。占地面积445km2的沛县北部是主产区中的主产区，东邻邵阳湖、微山湖，西望丰县，北壤山东省鱼台县，矿区总面积245 km2，目前拥有姚桥、龙东、孔庄、徐庄4个生产矿井，地理位置为东经116°41′12″～117°01′59″，北纬34°51′30″～35°02′20″。经过几十年的煤炭开采，这里留下了深浅不一的塌陷地。

与单一类型的生态系统相比，由于人为采煤活动的干扰，短时间内由陆地生态系统转变为水域生态系统，形成了采煤塌陷湿地这一特殊的湿地类型，由于水资源空间分布的改变进而影响该区域生态环境以及植被覆盖的变化，使得矿区采煤塌陷地生态系统更为复杂。根据千年生态系统评估报告（MA）[5]对生态系统服务的分类，结合采煤塌陷地生态系统的不同效益类型及表现形式，本文将生态系统服务功能分为供给服务功能、文化服务功能、调节服务功能和支持服务功能四大类。

2 评价指标体系的建立

生态系统服务评估指标体系是一个有机整体，生态系统功能、性质和用途都将通过生态系统服务功能价值体系得到反映，由无数个既相互联系和补充，又兼具层次性和结构性的评估指标组成[6]。

根据生态系统服务价值理论，充分考虑由于人工整治采煤塌陷地而改变的环境经济价值，更加突出矿区生态系统与自然形成的生态系统的区别，本文根据沛北矿区采煤塌陷湿地生态系统服务功能分类，将生态系统服务总价值包括使用价值和非使用价值两大部分。使用价值又分为直接使用价值和间接使用价值：直接使用价值由农副产品、水产产品、生物资源等实物价值和直接服务价值构成；间接使用价值主要包括调节大气、涵养水分、净化水质等生态服务功能价值，虽然目前未被直接利用，但能够改善环境，拉动社会经济产业如旅游业。非使用价值包括遗产价值、存在价值和社会价值。其中存在价值属于纯自然概念的价值，源于环境的某些特征永续存在[7]。采煤塌陷地生态系统服务功能价值指标体系如图1所示。

3 指标评估方法的确立

生态系统服务可以通过货币来衡量生态系统给人类带来的贡献，采煤塌陷区生态系统服务功能价值也不例外。价值评估方法很多，常用的有市场价值法、替代成本法、条件价值法、影子工程法和专家评估法等，基于评估数据的可获得性和各指标估算的简捷性，本文主要选取市场价值法和专家评估法来评估沛北采煤塌陷地生态系统服务功能价值。

图1 采煤塌陷地生态系统服务功能价值指标体系

农副产品和水产产品可直接进入市场，所以可以采用市场价值法来估算其价值，具体计算方法是用区域内各种类型农副（水产）产品的市场价格乘以每年净生产的各种类型农副（水产）产品的单位面积产量，再乘以各种类型农副（水产）产品的总种植面积。

采煤塌陷形成塌陷积水面和未利用地，植被覆盖度较低。通过实地走访及调查，结合矿区遥感解译图像得到，研究区内以草本植物生长为主，常见的有豚草、芦苇、香蒲、狗尾草、早熟禾等，灌木层、乔木层植物覆盖较少，生长的灌木主要是冬青，乔木最多的是杨树。生物资源经济价值由研究区能作为加工的原材料的植物在作为原材料时体现的经济价值来构成，即在研究区内能通过砍伐来获得经济来源的植物估算在内。经过分析且通过询问当地住户，在本地区，生物资源的经济价值主要估算杨树的经济价值，采用专家评估法计算。

在沛北矿区，采煤活动导致地下形成采空区，使地下水位上升形成塌陷水体，此外，采煤塌陷区涉及南四湖水系的多条主要河流，因此，水源涵养经济价值尤为重要。据分析，这部分功能价值可以结合该区域土地利用类型，根据谢高地等制定的中国陆地生态系统单位面积生态服务价值当量因子表进行计算，计算方法是以单位农田生态系统提供食物生产服务功能的经济价值乘以各种土地利用类型面积乘以所对应比例的加和[8]。

植物通过光合作用固定CO2、释放O2，在计算采煤塌陷地生态系统的气体调节价值时，可以针对碳元素进行评估，矿区固定碳和释放氧的经济价值利用专家评估法估算，针对采煤塌陷区的土地利用类型，得到固定碳和释放氧的经济价值估算公式。

研究发现，采煤塌陷形成的湿地对污水中的许多污染物具有明显的净化作用，其生物和化学过程也可使工农业生产和人类其他活动等过程产生的农药、工业污染物、有毒物质降解和转化，评价其污染净化价值，可用污水处理生产成本法来估算。

生物多样性保护对生态系统演替及生物进化具有重要作用。研究发现，该区域内乔灌木层植物覆盖较少，草本植物分布较广，物种类型较多和数量也较多，维持了研究区生物多样性保护的经济价值。利用专家评估法，将该区不同土地利用类型面积的遥感图像解译结果代入生物多样性保护经济价值估算公式进行估算。

特殊的生物生境，适于各类生物的生存、繁衍，在研究生物栖息地的经济价值时，根据全球生态系统评估时的湿地作为野生动物避难所的价值304美元/hm2·a和湿地面积进行估算。

采煤塌陷地娱乐休闲价值主要体现在生态旅游方面，目前，沛北矿区生态建设问题已经得到各级领导部门和矿业集团的重视，相关人员正在积极进行生态修复及治理，旅游休闲区也在不断建设中，湿地以其生物的多样性、景观和文化越来越受到人们的关注，成为科普考察、旅游观光的绝佳场所。在利用专家评估法估算矿区科研文化价值、娱乐休闲价值时，均可以参考Costanza等人的研究方法[9]。

5 结语

本文建立了沛北采煤塌陷区生态系统服务功能价值评价指标体系，并且针对每一项评价指标体系进行分析，提出具体评价方法，但有些评价方法并不完美：如旅游休闲区正处于建设中，休闲娱乐价值根据专家评估法而确定的，会造成评价结果很难反映其功能的效应值；在生态系统所提供的服务中，未充分考虑正服务和负服务，会存在结果偏差等，因此仍需要进一步推敲和完善采煤塌陷地生态系统服务功能价值评价方法，在研究过程中引入将静态分析和动态分析进行比较的观点，区分潜在的生态服务价值与实际表达的生态服务价值，加强与经济学者的合作，以便为服务价值的评估提供更为扎实的经济理论基础。