上海九段沙湿地国家级自然保护区生态系统服务价值评估

秦晓光， 翁怡婵， 谭赛章， 龚婉卿

(1.东海环境监测中心，上海 200136;2.东海预报中心，上海 200136)

湿地是指“草本沼泽、碱沼、泥炭地或水域，不论它们是天然的或人工，永久的或暂时的，水体是静止的或流动的，水质是淡水、半咸水或咸水，也包括退潮时水深不超过6m的海水水域”[1]。湿地包括自然湿地和人工湿地，其中自然湿地分为近海与海岸湿地、河流湿地、湖泊湿地、沼泽湿地等，根据第二次全国湿地资源调查结果，我国共有滨海湿地579.59×104hm2，占全国湿地面积的10.85%，其中有40个国家级保护区、16处国际重要湿地和许多国家重要湿地，受保护的滨海湿地面积139.04×104hm2，占滨海湿地总面积的23.99%[2]。湿地对降低环境污染、维持物种多样性、维持生态系统健康等都具有非常重要的意义。联合国千年生态系统评估报告(MA)将湿地提供的生态系统服务分为供给、调节、文化、支持四大类服务[1]。近几十年来，随着人们对生态环境的不断重视、生态经济学的发展，生态系统服务价值研究成为研究热点，Costanza等对全球生态系统服务价值进行了评估，识别并计算了全球开阔海洋、海岸带、森林、湿地等生态系统服务价值，其中湿地生态系统单位面积服务价值约为14 785美元/(hm2·a)，低于河口和海草床，高于河流、湖泊，珊瑚礁等，远高于森林、草原等[3]；并研究了生态系统服务价值与生物多样性、浄初级生产力(NPP)等之间的关系[4]。国内外学者采用Costanza模式法[5]、meta分析法[6]、当量因子法[7]、物质量评估法[8-10]等对不同区域和不同类型的湿地生态系统服务价值进行研究和比较，得到一系列研究成果。

长江口是我国人口最密集、经济最发达的区域之一，而九段沙湿地是长江口海域新生的、几乎未受到人类干扰的河口沙洲，正逐渐成为上海乃至长三角地区的重要生态屏障，关系到整个长江口生态安全、资源与环境的可持续发展[11]，但目前对其生态系统服务价值评估的研究较少，本文以九段沙湿地为研究对象，基于上海市第二次湿地资源调查(2011—2013)成果[12]，结合相关调查统计数据，参考GB/T 28058—2011《海洋生态资本评估技术导则》和相关文献资料，采用物质量评估方法，评估其生态系统服务价值，探索开展生态产品价值评估核算。

一 研究区概况与方法

(一) 研究区概况

20世纪20年代至30年代，九段沙出现0m浅滩，但仍与北面的横沙东滩相连，随着时间推移，九段沙逐渐脱离横沙东滩，成为独立沙洲[13]，成为南北槽的分岔口，使长江口基本形成三级分叉四级入海格局(图1)。九段沙沙体露出水面以后持续发生变化，1995年，九段沙0m线以上最大沙洲面积约为126.92km2，2005年为168km2，2011年为205km2，2013年为212.53 km2[14]，近年来由于长江口深水航道工程南导堤的建成，沙体面积增大趋缓，主要呈长高不长大的趋势。

九段沙湿地国家级自然保护区是长江口地区唯一基本保持原生状态的河口湿地，2005年经国务院批准由省级保护区升级为国家级自然保护区。2013年上海市第二次湿地调查结果显示，九段沙湿地自然保护区包括上沙、中沙、下沙、江亚南沙及附近浅海水域，总面积约407.85km2，其中，淤泥质海滩88.69 km2，占21.75%；潮间盐沼71.24 km2，占17.47%；沙洲沙岛1.29 km2，占0.31%；河口水域246.61km2，占60.47%[12]。

图1 研究区域位置示意

(二)数据来源与方法

利用上海市第二次湿地资源调查成果(2011—2013年)，查阅大量统计年鉴、统计资料和文献资料，运用生态经济学理论，采用直接价值法、成果参照法、影子工程法、替代成本法等国内外常用且比较成熟的生态系统服务价值评价方法，对各项服务价值进行评价。

鉴于不同资料研究时间不同，可使用社会贴现率将不同年份价格转为同一年份[15]，参考汪海洲等研究成果，采用中国社会合理社会贴现率4.5%[16]。

(三)生态系统服务评估指标体系构建

根据对九段沙湿地的资源环境特征以及生态系统服务分析，参考MA中对生态系统服务的划分，识别主要影响因素，构建九段沙湿地生态系统服务价值评估指标体系(表1)。供给服务中，主要考虑九段沙湿地可提供的动物资源和植物资源潜力，但出于对湿地的保护，这些资源大部分不允许捕捞或砍伐；调节服务中，主要考虑湿地强大的净化水质、净化空气、调蓄水量、防风消浪等服务；支持服务中由于九段沙作为国家级湿地保护区和上海保持最好的原生态湿地，不宜开发使用，因此主要考虑其为各种物种提供栖息地的服务，不考虑保持土壤等服务；文化服务中，九段沙上几乎无休闲娱乐，从其所处地理位置和湿地保护角度也不应开展休闲娱乐活动，因此主要考虑其可为教育科研提供的服务。

表1 九段沙湿地生态系统服务价值评估指标体系

二 结果分析

(一) 供给服务价值评估

1.动物资源

九段沙湿地分布有丰富的浮游植物、浮游动物、底栖生物及游泳动物等，对东海渔业资源有重要的影响。调查资料显示，鉴定浮游植物147种，主要是硅藻和绿藻，主要优势种有中肋骨条藻(Skeletonema costatum)、颗粒直链藻(Melosira granulata)、尖针杆藻(Synedra acus)、梅尼小环藻(Cyclotella meneghiniana)等[17]。鉴定浮游动物104种，以火腿许水蚤(Schmackeria poplesia)、中华哲水蚤(Calanus sinicus)、虫肢歪水蚤(Tortanus vermiculus)、中华胸刺水蚤(Centropages sinensis)、真刺唇角水蚤(Labidocera euchaeta)等较为常见。鉴定底栖动物130种，其中大型底栖动物以软体动物为主，主要经济底栖动物有中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)、安氏白虾(Exopalaemon annandalei)、三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)、锯缘青蟹(Scylla serrata)、泥螺(Bullacta exarata)、缢蛏(Sinonovacula constricta)等[18]。观测到中华鲟(Acipensersinensis Gray)、白鲟(Psephurus gladius (Martens))、花鳗鲡(Anguilla marmorata)、胭脂鱼(Myxocyprinus asiaticus)、松江鲈(Trachidermus fasciatus)等国家级重点保护动物。鉴定鱼类18目49科133种，主要经济鱼类约有10多种，以河口性鱼类、近海性鱼类和洄游性鱼类为主，如鲻鱼(Mugil cephalus)、弹涂鱼(Boleophthalmus pectinirostris)、棘头梅童鱼(Couichthys lucidus)、鳗鲡(Anguilliformes)、刀鲚(Coilia macrognathos)和凤鲚(Coilia mystus)等[19]。长江口水文环境多样且发挥着渔业资源“三场一通道”的功能，是中华绒螯蟹最大、最优质的天然产卵场[20]，九段沙东北部的中央水域是中华绒螯蟹亲蟹主要分布区域之一[21]。

本文选取蟹苗、鱼苗，鱼、虾、蟹类成体等5个九段沙典型经济类动物资源，应用直接价值法，估算其供给服务价值。

(1)

式中：V1为动物资源价值(元)；Yi为第i种资源的产量；Pi为第i种资源的市场价格。

文献显示，2013年长江口中华绒螯蟹苗总捕捞量为6 027.2 kg，其中南支蟹苗捕捞量5 497.5 kg[21]，当年长江蟹苗价格最高115元/斤[22]， 估算南支蟹苗价值126.44万元，由于价值估算参考的仅是捕捞量，实际蟹苗资源量及价值会高于本结果。根据东海区渔政局在九段沙附近水域渔业资源调查结果，调查水域仔鱼的垂直拖网平均数量为0.25尾/m2，河口水域面积按246.61 km2计算，鱼苗产量约为6 165.25万尾，平均每尾鱼苗价格按0.4元计算，鱼苗价值约2 466.1万元。调查到鱼类为632.078 9 kg/km2、蟹类为215.644 4 kg/km2、虾类为82.035 1 kg/km2，则九段沙水域鱼、蟹、虾类的资源量分别为155.877t、53.180t、20.231t，参考崇明东滩动物资源价格，凤尾鱼51.8元/kg、中华绒螯蟹73.91元/kg、崇明白对虾30元/kg[23]，价值分别为807.442 9万元，393.053 3万元，60.693 0万元。综上，九段沙湿地动物资源服务价值共计3 853.73万元。

2.植物资源

九段沙湿地主要高等植物以海三棱藨草、藨草、芦苇、互花米草、糙叶苔草等为主，尤以海三棱蔗草、芦苇、互花米草为主要优势种，本文选取芦苇，应用直接价值法，估算其供给服务价值。

V2=A1C1Y1P1/(1+r)n

(2)

式中：V2为植物资源价值(元)；A1为九段沙植被覆盖面积(km2)；C1为芦苇占比例(%)；Y1为单位面积芦苇生物量(kg/km2)；P1为2016年芦苇市场价格(元/t)；r为社会贴现率(4.5%)；n为贴现日期起到贴现截止日期时间(3a)。

九段沙植被总面积约57.4km2，其中芦苇分布面积约占31.47%，即18.063 8 km2[24]。参考崇明东滩芦苇的生物量9.1kg/m2[23]，九段沙湿地可产出芦苇164 380.3t，芦苇市场价格约600元/t[10]，九段沙可提供植物资源(芦苇)的价值8 651.59万元。

(二) 调节服务价值评估

1.大气净化

九段沙湿地主要高等植物除可提供植物资源服务外，在调节气候、降低大气和水体污染等方面有重要作用。湿地中大面积的水域和植物蒸腾作用会形成大量水蒸气，加强细颗粒聚沉作用，有效吸附空气中的颗粒物并沉降，对毗邻地区PM2.5浓度有明显削减作用，研究表明可消减空气中17%的PM2.5，最高可消减50%[25]，且湖库湿地在削减浓度方面作用优于河流湿地。然而，目前国内外关于自然生态系统削减PM2.5的研究多为森林和草地生态系统，对湿地削减能力研究较少。

本文采用成果参照法，对九段沙湿地统滞纳TSP(大气颗粒物)、PM10、PM2.5的能力进行估算。

(3)

式中：V3为大气净化价值(元)；A1为九段沙植被覆盖面积(km2)；Yi为单位面积湿地植被滞纳能力(t/hm2)；Pi为2018年去除污染物服务价值，其中，去除TSP费用25元/t，PM10造成健康危害经济损失约为30.34元/kg ，PM2.5造成健康危害经济损失为4 665.12元/kg；r为社会贴现率(4.5%)；n为贴现日期起到贴现截止日期时间(5a)。

丛日征等对陕西省河流湿地、湖泊湿地、沼泽湿地、人工湿地的除霾物质量进行了估算[26]，九段沙湿地植物区系以世界分布、亚热带分布和北温带分布为主[12]，与河流湿地植被相似，陕西省河流湿地滞纳TSP、PM10、PM2.5能力分别为1.089 6 t/hm2、0.131 2 t/hm2、0.048 51 t/hm2，本研究参照该方法，计算九段沙湿地植被覆盖区(57.4 km2)可滞纳TSP、PM10、PM2.5能力分别为6 254.58t、725.881 8t、278.463 1t。九段沙湿地降霾除尘、净化大气的服务价值共计106 087.51万元，主要是去除PM2.5的服务价值较高。

2.水质净化

湿地能有效吸收、净化水体中的有机污染物和营养盐。本文采用成果参照法和污水处理成本法估算水质净化服务价值：

V4=YCODC2P2

(4)

式中：V4为水质净化价值(元)；YCOD为长江与上海市入海COD年通量(t)；C2为湿地去除COD效率；P2为COD处理成本(元/t)。

长江径流每年携带大量泥沙、营养盐等入海，2013年长江入海污染物质通量COD为626.478×104t[27]。上海市2013年污水排放量22.3×108t，排放COD为23.56×104t。研究表明，人工湿地系统对尾水中污染物COD平均去除率为29%[28]。估算可去除水体中污染物COD为188.51×104t，根据《排污费征收标准管理办法》，COD处理成本为700元/t，长江口湿地净化水质生态价值约131 957.71万元，由于长江口湿地主要包括崇明东滩湿地与九段沙湿地，面积(0m以上)总计538.53km2，其中九段沙湿地约占39.5% ，因此九段沙湿地提供的水质净化服务价值为52 123.30万元。

3.固碳

湿地植物和微生物通过物理过滤、生物吸收、化学合成与分解等过程净化水质，并通过光合作用实现固碳释氧等服务。全球河口湿地的固碳能力约为42.6Tg C/a，对大气温室效应的抑制作用十分明显。湿地固碳主要通过植物光合作用及土壤固碳。本文采用碳税法估算湿地的固碳服务价值：

(5)

式中：V5为固碳价值(元)；A1为九段沙植被覆盖面积(km2)；Ci为3种不同类型植被占比(%)；Hai为不同类型植被的碳储量(kg/m2)；Hbi为不同类型植被区土壤的碳储量(g/m2)；P3为单位质量固碳价值(元/t)。

九段沙植被总面积约57.4 km2，芦苇、互花米草、海三棱藨草分别占31.47%、39.35%、29.17%，面积分别为18.063 78 km2、22.586 9 km2、16.743 58 km2[24]。九段沙芦苇、互花米草的平均碳储量分别为2.164 34 kg/m2、2.147 09 kg/m2[29]，长江口湿地海三棱藨草的现存碳储量为0.51 kg/m2[30]。计算得到九段沙湿地芦苇、互花米草、海三棱藨草等植被的碳储量分别为3.909 6×104t、4.849 6×104t、0.853 9×104t。

芦苇、互花米草植被区的表层土壤(0～30cm)平均碳储量分别为1 048.62 g/m2、583.33 g/m2[29]，海三棱藨草植被区平均碳储量400 g/m2[31]，计算得到九段沙湿地芦苇、互花米草、海三棱藨草植被土壤碳储量分别为1.894 2×104t、1.317 6×104t、0.669 7×104t。

综上，九段沙湿地植被及土壤固碳量共约13.494 6×104t。参考瑞典碳税价格(150美元/t)，采用2013年人民币平均汇率6.10计算，2013年九段沙湿地植被及其土壤的固碳价值为12 347.56万元。

4.释放氧气

根据植物光合作用原理，植物每生产1kg干物质，可释放氧气1.19kg，本文采用成果参照法估算湿地释放氧气的服务价值：

(6)

式中：V6为释氧价值(元)；Yi为3种不同类型植被的干重(t)；P4为单位质量氧气制造价格(元/t)。

参照陈秀芝等对九段沙植被干重测量结果[32]，芦苇、互花米草、海三棱藨草干重分别为3.143 1×104t、4.698 1×104t、0.234 4×104t，共8.075 6×104t，可释氧9.609 9×104t。氧气价格采用中华人民共和国卫生部网站的氧气价格，为1 000元/t，释放氧气价值9 609.96万元。

5.调节气候

上海作为特大型城市，人口密集、绿化率相对较低，加剧城市热岛效应，九段沙湿地作为上海邻近未受人类明显干扰的湿地，对调节上海市气候有重要作用。参照地理区域及气候条件相近的杭州湾湿地气候调节能力及价值[10]，单位面积杭州湾湿地的气候调节服务约为15.854 6万元/km2，估算九段沙湿地调节气候价值约6 466.30万元。

6.供水蓄水

上海作为水质型缺水的城市，除依靠长江供水外，在长兴岛头部青草沙建设了青草沙水库，其与九段沙地理位置相近、成因相似，青草沙水库面积67 km2，设计有效库容4.359×108m3，蓄水量1.46×108m3；参考其蓄水能力，根据九段沙保护区面积估算(407.85 km2)，相当于可形成库容26.49×108m3的水库，可蓄水8.89×108m3；按2013年上海市居民生活用水标准1.33元/m3计算，九段沙湿地蓄水价值118 260万元。

7.防风消浪

滨海湿地在抵御海浪、台风和风暴潮灾害中具有重要作用，尤以红树林的防风消浪效益非常显著[9]。上海是典型的河口冲积城市，易受台风风暴潮影响，2000—2015年影响上海的热带气旋32个，强风暴潮过程12次，超强风暴潮过程3次[33]。九段沙湿地盐沼植被资源丰富，增大滩面摩擦阻力，减缓波浪向岸速度，消减波浪能量，从而实现防风消浪功能，波浪进入有植被生长的沼泽后50m左右，会完全消失，流过海三棱藨草带的近底流速可减弱16%～71%[12]。当然，由于九段沙是河口沙洲，防风消浪效果低于沿岸的滨海湿地，根据Ledoux 等的研究成果，岸滩防御风暴潮的价值为9 140美元/hm2～30 760美元/hm2，本研究取其最低值，参考汇率按6.10计算，九段沙的淤泥质海滩和盐沼面积约159.93 km2，防风消浪服务价值约为89 167.372 2万元。

(三)支持服务价值评估

九段沙湿地保护区保护对象为河口型新生湿地生态系统，生物资源丰富，除前文述及动物、植物资源外，也为鸟类提供了重要的栖息地和丰富的食物，每年有数以百万计的鸟类在此停歇。九段沙地区已经记录到鸟类15目40科186种。其中有国家一级保护动物3种，国家二级保护动物21种，如小天鹅、黑嘴鸥、花脸鸭、黑脸琵鹭、红隼等。列入《中日保护候鸟协定》的鸟类118种，列入《中澳保护候鸟协定》的鸟类51种[34]。列入世界自然保护联盟IUCN红色名录的鸟类16种。九段沙湿地是上海记录到雁鸭类种类最多、数量最大的区域[12]。

由于提供栖息地价值难以量化和评估，本研究参考上海市九段沙湿地国家级自然保护区管理署2016年年度财政决算，九段沙湿地保护经费约2 055.92万元，主要用于湿地保护、航标灯维护、简易码头设施维护保养、九段沙警示牌维护保养、九段沙上沙铭牌维护保养、九段沙陆生野生动物疫源疫病观测站维护保养等。

(四)文化服务价值评估

《中国知网》查询近10年来关于九段沙研究的文章共183篇，平均每年18篇；SCI收录近10年来文章共114篇，平均每年10篇；共计28篇/a，研究内容涉及渔业资源、植被分布、地形地貌、外来物种入侵、固碳等众多领域。发表1篇文章投入经费约35.76万元[35]，共计约1 001.28万元。不再考虑可能出现重复计算的研究生培养费用、科技项目投入等。

查询到10年来研究九段沙的毕业论文58篇，即每年培养相关领域研究生约6名。参照《关于完善研究生教育投入机制的意见》，培养一名硕士研究生每年学费不超过8 000元，一般培养研究生时间为3年，共计24 000元，因此，培养6名相关领域研究生14.4万元。

由于生物多样性保护部分(湿地保护经费)中包含了宣传教育，本部分不再重复计算宣传费用。

三 讨论与结论

九段沙湿地生态系统服务总价值约409 638.92万元，单位面积价值为10.04万元/(hm2·a)，供给、调节、支持和文化服务分别为12 505.32万元、394 062.00万元、2 055.92万元、1 015.68万元，其中调节服务占比高达96.2%，以供水蓄水、大气净化、防风消浪的服务价值最高，分别占总服务价值的28.9%、25.9%、21.8%(图2)。与其他研究成果相比(表2)，九段沙湿地单位面积生态系统服务价值低于海南省滨海湿地[15]、广西省滨海湿地[36]，与崇明东滩湿地[23]接近，高于杭州湾[10]、浙江滨海湿地[37]、广西北海湿地[38]的评估结果。

图2 九段沙湿生态系统服务价值组成

从评估指标看，大部分研究成果都重点评估了湿地的动植物产品供给、固碳、释氧、蓄水、净化水质、生物多样性维护、科研教育和休闲娱乐等服务，部分结合研究对象的特点，增加了原盐产品、生态系统食物(红树林凋谢物等)、保持土壤等评估指标。本研究增加了大气净化服务，并具有较高的价值，而其他大部分研究成果未考虑湿地的除霾能力；对动物资源供给服务价值评估和文化服务评估低于其他区域研究，主要由于九段沙湿地作为上海新生的国家级湿地保护区，人类干扰较少，几乎没有海水养殖业，渔业生产主要以捕捞业为主，因此动物产品价值相对较低；文化服务只考虑了科研价值，未考虑旅游休闲服务价值，因此总体偏低。

本研究未考虑九段沙湿地作为保持土壤、提供养分和休闲娱乐等服务，评估供给服务中的动物产品价值也较低，虽然九段沙湿地具有提供这些服务的能力，但保持九段沙湿地原生态对研究长江口的生态、资源、地形地貌及冲淤变化等具有非常难得的价值，对生态系统保护、生态环境改善具有重要意义，因此不建议发挥九段沙提供与人类干扰相关的生态服务价值，而应该研究、保障其发挥在调节服务方面的巨大潜能，并加大在科学研究上的投入和科研项目设计的系统性。

生态系统的服务价值评估是自然资源管理的重要组成部分，由于价值评估涉及到多个学科，涵盖大量监测调查和研究工作，尚未能形成系统、统一的生态系统服务价值评估体系，相关数据的获取也非常困难，建议构建研究平台，使测绘、生物生态、经济、地理信息等不同学科的研究者们可利用多种技术手段、开展多种研究、共享数据成果，如湿地面积及分类调查、社会经济学指标调查、鸟类观测、水动力调查、生态环境调查、植被调查、土壤调查、温室气体通量监测、大气污染物监测等。

表2 不同滨海湿地生态系统服务价值对比

注：表中“/”表示该研究未将此项服务纳入评估体系。