海口市湿地生态功能价值评估及其对气候变化的响应分析

李苑菱，黄丽俐，陈毅青，陈宗铸，雷金睿，陈小花，吴庭天

(海南省林业科学研究院（海南省红树林研究院）/海口市湿地保护工程技术研究开发中心，海南海口 571100)

湿地作为地球最重要的生态系统之一，在维护生物多样性和生态安全等方面具有不可磨灭的地位[1]，湿地不仅具有如物料生产、资源供给等重要的直接经济价值，还具有科学研究、旅游文化等间接生态价值。湿地生态系统服务功能被定义为是人类从湿地中所获取的社会经济、生态环境等效益，一般划分为供给服务、调节服务、支持服务和文化服务功能[2]。湿地生态服务功能的评价研究目前已成为湿地研究领域的一大热点。研究最早始于20 世纪70 年代初的美国，来自麻省理工大学的学者开展了湿地生态服务功能评价方法研究，并提出第一个湿地生态服务快速评价模型[3]。近年来，国内外众多学者对湿地生态价值开展了研究，大量研究结果表明了湿地生态功能的作用和巨大经济价值[4-10]。国外学者主要研究方向在于湿地价值评估技术、生态分类和内涵等方面，并对价值评价方法和模型进行系统的总结与分析。而国内学者则主要侧重于湿地生态价值的应用、方法与理论体系等研究方向，从价值估算层面分析湿地系统功能与效益。如李楠等人[4]采用市场价值、影子工程等方法对杭州湾滨海湿地生态服务功能进行价值评估；刘思霞等人[5]对广西钦州市沿海滩涂生态系统服务功能的构成及其服务价值进行研究，其生态系统服务功能的总价值为34.89 亿元；周根苗等人[2]运用市场价值法和替代法等方法，评价了2017 年湖南绥宁花园阁国家湿地公园生态服务价值，并计算得出其生态系统服务价值为4.67 亿元。

海口市湿地资源分布广泛，类型丰富多样，为沿海城区居民提供了丰富的食物和水源等自然资源，使人们的生产和生活需求得到保障和满足。同时湿地自然生态景观也为城市景观增添了色彩，形成了特色的湿地旅游文化，对提升城市的整体形象起到重要作用。因此，研究采用遥感影像数据与生态价值评价相结合的方法，对海口市湿地的生态系统服务功能进行评价，探讨湿地的生态系统服务功能与气候变化的相关性，并监测和预测气候变化对湿地主要生态功能产生的影响。对保护、修复湿地生态功能和推进海南生态立省具有重要的现实指导意义。

1 研究区概况

海口市坐落于海南岛北部，地理坐标19°32′N～20°05′N，110°10′E～110°41E′。陆地面积约23 万hm2，下辖秀英、美兰、龙华和琼山4 个区，全年长夏无冬，是宜居养老的佳选之地[11]。海口市湿地资源丰富，湿地面积共约2.9 万hm2，约占全市陆地面积的12.6%，湿地类型共划分为4 湿地类11 湿地型[12]。2018 年，海口市获得“国际湿地城市”的称号。全市的湿地资源目前均被纳入保护管理范围内，市区内设有国家级湿地公园、省级湿地公园和湿地自然保护区等多种湿地管理机制单位，且一批次的国家级、省级湿地公园和湿地保护小区等目前正在筹划挂牌建设中。

2 材料与方法

2.1 数据来源与预处理

研究数据源主要采用了Landsat 5 TM 和Landsat 8 OLI 遥感影像，分辨率30m，轨道号/行列号124/46。为保证数据品质，主要采用5%以内的云量、雨季时节（5～7 月） 的影像[13]。利用Arcgis10.3 软件对所获得的卫星影像进行合成、校正以及图像镶裁剪等数据处理[14]，采用监督分类方法，并结合人工目视解译进行遥感解译处理，提取海口市区域内的湿地信息数据，将海口市的湿地类型划分为库塘、水产养殖场、潟湖、河流和红树林等5类（不包含近岸与海岸湿地）湿地，并计算研究区域内不同湿地类型的面积（图1、表1）。

表1 海口市各类型湿地面积变化Tab.1 The changes in wetland area of various types in Haikou City

2.2 功能价值评估方法

海口市湿地生态系统服务价值主要划分为供给服务、调节服务、支持服务和文化服务4 大类[15]。研究采用价值当量因子评价方法[16]，结合海口市当地的经济发展状况和湿地管理水平，对2011年至2018年间海口市的湿地生态系统服务价值进行评价。公式如下：

参照近年来关于生态系统服务价值的研究[6-8]，研究采用谢高地等人[16]的研究成果，以其中国生态系统服务价值当量表为数据基础，其单位面积生态系统价值当量为3406.50 元/hm2。根据研究期间内海南省单位面积平均粮食产量，计算得出海口市单位面积生态系统服务价值量为3302.71 元/hm2，并确定海口市生态系统服务价值当量表（表2）。

为了使海口市湿地类型与谢高地等人[16]的生态系统服务价值当量表进行对应，研究将库塘、水产养殖场、潟湖、河流等湿地类型归为水体，红树林湿地归为湿地。

表2 海口市湿地单位面积生态服务价值当量Tab.2 Ecoservice value equivalent scale of wetland area in Haikou City

2.3 数据分析方法

根据海口市气象数据资料（源自国家气象科学数据共享服务平台(http：//data.cma.cn/)，选取了年降水量、年均气温、相对湿度、日照时数和风速5种气候因素。运用SPSS 19.0 工具对海口市湿地生态系统服务功能价值与各气候因素间进行Pearson双变量相关性分析，综合分析气候因素与湿地生态系统服务功能的关系。

3 结果与分析

3.1 海口市湿地生态服务功能价值分析

根据价值当量因子评价方法，计算出海口市湿地总体ESV。如图2 所示，海口市2011 年至2018 年间湿地总体ESV 变化呈现出先增大后减小继而又缓慢增长的趋势，其在2011 年至2013 年ESV 呈增长趋势，2013 年ESV 达到最高，为59.94 亿元；在2013年至2014 年间则出现迅速下降趋势，此后又逐渐缓慢上升，分析其原因可能是受湿地面积变化的影响，2014 年湿地面积快速缩小，致使其湿地生态系统服务价值也随之下降，之后随着湿地保护力度的加强，湿地面积逐年缓慢上升恢复，因此其生态系统服务价值也逐渐提高。

由表3 可知，海口市2011 年至2018 年湿地总体ESV 均值为59.48 亿元。在各项湿地生态系统服务功能类型中，其大小依次排列：调节服务(51.82亿元)＞供给服务(4.40 亿元)＞支持服务(2.16 亿元)>文化服务(1.11 亿元)。调节服务功能价值最高，占总体ESV 的87.12%，其中又包括了气体调节、气候调节、净化环境和水文调节功能，其服务价值均值分别为47.45 亿元、0.45 亿元、1.23 亿元和2.70亿元；供给服务功能价值次之，占总体ESV 的7.40%，其中又包括了食物生产、原料生产和水资源供给功能，其服务价值均值分别为0.39 亿元、0.13亿元、3.88 亿元；支持服务功能和文化服务功能价值占比均较低，共占总体ESV 的5.5.%，其中土壤保持0.54 亿元，维持养分循环0.04 亿元，生物多样性1.57 亿元，美学景观功能1.11 亿元。

综合来看，海口市湿地生态系统服务中，水文调节、水资源供给和净化环境等服务为湿地核心功能，分别占湿地ESV 的79.77%、6.52%和4.54%；维持养分循环和原料生产服务功能价值最低，分别占湿地ESV 的0.07%和0.22%。湿地生态系统具有强大的水文调节和水源涵养功能，在城市防洪蓄水方面突显了巨大的作用。

表3 海口市湿地生态系统服务价值量Tab.3 Value scale of wetland ecosystem services in Haikou City

3.2 海口市湿地生态功能对气候变化的响应

3.2.1 湿地生态系统服务总价值与各气候因素间的相关性分析

结合图3 与表4，分别将年降水量、年均气温、年相对湿度、年日照时数和年均风速5 种气象因子的变化，并与海口市湿地总体ESV 变化进行比较分析，可得出以下结果：

全球化的一大特征是在带来全球文化的同质化同时又导致地方性的加强。现代大众旅游是全球化的一个窗口，作为吸引全球游客的文化资本，地方性被不断挖掘或制造出来。这不仅会激发地方精英重新以他者的眼光来审视地方，诠释地方性，唤起地方的自豪感，也会激发地方的传统和历史的重建。在旅游场域，地方性更多地跟消费主义勾连，也就是以地方为包装，把稍具地方性的衣食住行生活方式包装成可以消费的商品。即便有时没有地方性可言，也冠以地方的名头以作商业的噱头和引子，特别是近年以知名度高的大气响亮的名字更新老地名、以博取外界的关注的做法，更是广为盛行。

(1)由图3(a)可以看出，海口市年均降水量大致呈增长——下降——再增长的趋势，与湿地ESV整体变化一致。求出降水量与湿地ESV 的相关系数约为0.189，P 值为0.654；

(2)由图3(b)可以看出，从2011 年至2018 年间海口市的年均气温变化曲线整体为缓慢上升的趋势。求出气温与湿地ESV 的相关系数约为0.543，P值为0.164；

(3)由图3(c)可以看出，海口市年均相对湿度与湿地ESV 变化曲线大体一致，整体呈增长-下降-再增长趋势。求出相对湿度与湿地ESV 的相关系数约为0.369，P 值为0.368；

(4)由图3(d)可以看出，海口市年日照时数与湿地ESV 的变化趋势相反，表现为日照时数增加时生态系统服务价值减小，日照时数降低生态系统服务价值增大的趋势，求出日照时数与湿地ESV 的相关系数约为0.157，P 值为0.710；

(5)由图3(e)可以看出，海口市年均风速整体呈现出下降趋势。求出年均风速与湿地ESV 的相关系数约为-0.612，P 值为0.107。

综合可知，在2011 年至2018 年间海口市湿地ESV 变化与风速呈一定的负相关性，但不显著，与其余气象因子间均无明显的相关性。分析出现这一现象的原因可能是由于选取样本数量过少，时间跨度过短，以及海口市湿地ESV 在这一时空区间内的波动幅度较小而导致的。

表4 海口市湿地生态系统服务总价值与各气象要素间的分析统计Tab.4 Analysis and statistics table between the total value of wetland ecosystem services and meteorological elements in Haikou City

3.2.2 不同类型湿地生态系统服务价值与气象因子间的相关性分析

对海口市不同类型的湿地ESV 与年降水量、年均气温、年相对湿度、年日照时数和年均风速等5 种气象因子的变化进行相关性分析。

由表5 可知：(1)供给服务价值变化与风速的相关系数为-0.617，P 值为0.103，具有一定的负相关性；(2)调节服务价值变化与风速的相关系数为-0.634，P 值为0.092 (P＜0.1)，通过90%的显著性检测，呈显著负相关；(3)支持服务价值变化与降水量的相关系数为0.618，P 值为0.102，呈正相关；(4)供给服务价值、调节服务价值与降水量、气温、相对湿度等4 种因子均不相关；(5)支持服务价值变化与气温、相对湿度、日照时数等4 种因子均不相关；(6)文化服务价值变化与5 种因子均不相关。

表5 海口市湿地生态服务价值与各气象要素间的分析统计Tab.5 Analysis and statistical table between the value of wetland ecosystem services and meteorological elements in Haikou City

4 结论与讨论

通过对2011年至2018 年间海口市湿地生态系统服务功能价值评估及其对气候变化的响应进行分析研究，可得出以下结论：

(1) 海口市2011年至2018 年间湿地总体ESV变化呈现出先增大后减小继而又缓慢增长的趋势，这一现象可能是由于湿地面积变化的影响而导致。

(2)海口市2011年至2018 年湿地总体ESV 均值为59.48 亿元。各项服务功能价值大小排列为：调节服务＞供给服务＞支持服务＞文化服务，调节服务功能价值最高，占总体ESV 的87.12%；供给服务功能价值次之，占总体ESV 的7.40%；支持服务功能和文化服务功能价值占比均较低，共占总体ESV 的5.5.%。湿地生态系统服务中，水文调节、水资源供给和净化环境等服务为湿地核心功能，分别占湿地ESV 的79.77%、6.52%和4.54%；维持养分循环和原料生产服务功能价值最低，分别占湿地ESV 的0.07%和0.22%。

(3)2011年至2018 年间海口市湿地总体ESV 变化与风速呈负相关性，而与其它气象因子间均为不相关。出现这一现象的原因可能是由于选取样本数量过少、时间尺度过小以及海口市湿地生态系统服务总价值在这一时空区间内的波动幅度较小而导致的。

(4)通过海口市不同类型湿地ESV 的变化与气候因子的相关性研究可知，湿地供给服务价值与风速呈负相关，调节服务价值与风速呈显著负相关，支持服务价值与降水量呈正相关，而文化服务价值与各气候因子均不相关。

海口市湿地具有极其重要的生态服务价值，湿地生态系统服务功能对维护湿地生态平衡、保护湿地环境等具有极为重要的作用[17]。水文调节和水资源供给是海口市湿地的核心功能，湿地水文条件也是决定湿地主要生态功能的关键性因子。在气候变化影响下，湿地水文状态即使只是发生很小的变化，湿地的生态功能也会因此产生强烈的反应[18]。通过对比其他众多相关研究成果[4-10]，可以看出海口市湿地生态系统服务的货币价值量较高，可以更直观的突显出湿地生态功能对城市生态环境平衡与社会经济水平的重要作用，从而可提高人们对湿地生态系统的深入认识，加强当地的湿地保护与管理水平[7]。

此外，研究采用遥感影像与价值当量因子法相结合的方法进行价值评估，因此受到了影像分辨率的影响，再加上红树林等沿海海岸线的边界难以具体化，使得解译出的各湿地类型面积可能与实际面积存在部分出入[5]；同时也受时间、基础资料、评价指标及评价方法的影响，评价结果在一定程度上虽能反映湿地生态系统的功能价值，但仍存在一定的数据误差[8，10]。因此，在往后的研究中应对研究区域的湿地生态系统结构、功能和过程进行深入挖掘，构建更完善更全面的评价体系，以达到全面准确的反映湿地生态系统服务功能价值的目标。