水库工程区水土保持生态服务价值估算

张璐 杨硕果 何洪名

摘 要：水土保持与生态环境关系密切，目前关于水库区域生态环境和水土保持生态服务价值定量评估的研究很少，为了给水库工程区水土保持治理与生态保护提供技术支撑，以出山店水库工程区为例，将水土保持生态系统分为林地、草地、耕地和水域，根据生态服务价值理论，从物质量与价值量两个角度定量估算水土保持生态服务价值，结果表明：出山店水库水土保持生态服务总价值为217 013.72万元/a，其中林地、草地、耕地、水域生态服务价值分别为78 808.63万、537.61万、32 784.19万、104 883.29万元/a，单位面积平均价值量分别为2.271万、0.304万、0.850万、8.365万元/（hm2·a）;水域生态服务单位面积价值量最大，其次为林地，草地最小，因此水土保持治理与生态保护应以增加林地面积、保护现有水域面积为主。

关键词：生态服务价值;水土保持;物质量;价值量;出山店水库

中图分类号：S157.2;TV62 文献标志碼：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2020.12.016

Abstract： Soil and water conservation is closely related to the ecological environment. At present， there are few studies on the impact of the ecological environment in the reservoir area and the quantitative ecological service value of soil and water conservation. In order to provide technical support for soil and water conservation control and ecological protection in reservoir engineering area， the soil and water conservation ecosystem was divided into forest land， grassland， cultivated land and water area. According to the theory of ecological service value， this study quantitatively estimated the value of soil and water conservation ecological service from the perspective of material quantity and value quantity. The results show that the total value of ecological services for soil and water conservation in Chushandian Reservoir is 2 170.137 2 million Yuan / a， among which the value of ecological services for forest land， grassland， cultivated land and water area is 788.086 3， 5.376 1， 327.841 9 and 1 048.832 9 million Yuan / a respectively and the average value per unit area is 22 710， 3 040， 8 500， 83 650 Yuan /（hm2·a） respectively; the value of water area ecological service area is the largest， followed by woodland and grassland is the smallest. So soil and water conservation and ecological protection should be based on increasing forest land area and protecting existing water area.

Key words： value of ecological services; soil and water conservation; material quantity; value quantity; Chushandian Reservoir

水土保持与生态环境关系密切。目前关于区域生态环境的研究成果丰硕，而有关水库区域生态环境和水土保持生态服务价值定量评估的研究却很少，且评估理论与方法尚不完善。本文以河南省出山店水库工程区为例，根据生态服务价值理论[1]，在分析研究区对生态环境有主要影响的水土保持生态功能的基础上，从物质量与价值量两个角度定量估算水土保持生态服务价值，以期为水库工程区水土保持治理与生态保护提供技术支撑。

1 库区水土保持生态系统

出山店水库为淮河干流上的大（1）型水利工程，控制流域面积2 900 km2，总库容12.51亿m3。本文以该水库工程区（大坝以上至水位为92 m库区尾水上游第一条流域面积大于100 km2的支流，面积约958.09 km2）为研究区，把对生态环境具有重要影响的水土保持生态系统分为林地、草地、耕地和水域，进行水土保持生态服务价值估算。

水土保持生态系统各地类面积，即林地、草地、耕地、水域等的面积是生态服务功能物质量和价值量计算的基础。利用水库工程区2018年夏态时相2 m分辨率GF-2真彩色融合遥感影像，基于ArcGIS软件通过人机交互解译，获得林地、草地、耕地、水域的面积分别为34 696.11、1 770.43、38 574.73、12 538.64 hm2。

2 水土保持生态服务价值估算

2.1 估算方法

式中：B为水土保持生态服务总价值;Bij为第i种水土保持生态系统中第j项服务价值;Dij为第i种水土保持生态系统中第j项服务的单位面积价值;Ai为第i种水土保持生态系统具有服务功能的面积;Cij为单位面积第i种水土保持生态系统第j项服务价值的年生产能力;Sij为第i种水土保持生态系统第j项服务价值替代价格或成本。

2.2 林地生态服务价值（B1）

林地生态服务价值估算方法及单位面积价值量的选取主要参考《森林生态系统服务功能评估规范》[2]。由于林地在水库工程区分散分布，且林地年平均蒸散量大于年平均降水量，因此不考虑林地涵养水源服务功能。林地生态服务价值（B1）主要包括保持土壤 （B11）、固碳释氧（B12）、净化环境（B13）3项生态服务价值，计算公式为。

2.2.1 保持土壤价值

林地保持土壤的价值（B11）包括减蚀价值、保肥价值和减淤价值，估算方法如下。

2.2.2 固碳释氧价值（B12）

林地固碳释氧生态服务价值主要包括研究区林地释放氧气（O2）、吸收二氧化碳（CO2）的生态服务价值。

（1）固碳释氧物质量。由植物光合作用方程可知，植物吸收二氧化碳1.63 t、释放氧气1.2 t可形成1 t干物质，据此得到固碳释氧物质量计算公式为

（2）固碳释氧价值。林地固碳释氧价值计算公式为

式中：B12价为林地年固碳释氧生态服务价值，元/a;S12为碳的价格，本研究取S12=1 200元/t;S′12为氧的价格，参照卫生部网站公布价格，本研究取S′12=1 000元/t。

2.2.3 净化环境价值（B13）

林地净化环境价值主要包括吸收污染物及滞尘价值和降低噪音价值。

式中：B″13价为林地年降低噪音价值，元/a;C″13为成熟林地林木蓄积量，本研究取C″13=80 m3/hm2;S″13为平均造林成本，本研究取S″13=240.03元/m3。

2.2.4 计算结果

出山店水库工程区林地面积为34 696.11 hm2，按照上述方法计算的林地生态服务价值为78 808.63万元/a，单位林地面积平均价值量为2.271万元/（hm2·a）。

2.3 草地生态服務价值（B2）

参照林地服务价值估算方法进行草地服务价值估算，即按照物质量（即草地面积）乘以单位面积价值量（即生态服务单价）进行估算，估算过程中相关指标取值参考谢高地等[3]的研究成果，估算结果见表2。

2.4 耕地生态服务价值（B3）

耕地在种植农作物的同时具备生态服务功能和价值。耕地的生态服务价值主要包括粮食生产、原材料生产、景观愉悦、调节气体和气候、水源涵养、土壤保持、废物处理和生物多样性等，估算方法与林地生态服务价值估算方法类似，即按照物质量（即耕地面积）乘以单位面积价值量（即耕地生态服务单价）进行估算，估算过程中相关指标取值参考谢高地等[4]的研究成果（全国生态服务单价乘以地区系数，研究区所在地的地区系数为1.39），估算结果见表3。

2.5 水域服务价值（B4）

（1）调节气候价值。水域与耕地一样，也具有调节气候功能，参照相关研究成果[5-7]进行水域调节气候生态服务价值估算，即按照水域面积和单位面积气候调节价值的乘积进行估算。研究区水域面积为12 538.64 hm2，水域单位面积年调节气候价值取407元/（hm2·a）[5]，则水域调节气候的生态服务价值为510.32万元/a。

（2）提供栖息地价值。水体具有提供栖息地功能，参照Costanza[6]的研究成果，单位面积水域年提供栖息地生态服务价值取439美元/（hm2·a），按6.89元汇率折算人民币，估算的研究区水域提供栖息地生态服务价值为3 792.57万元/a。

（3）调蓄洪水价值。调蓄洪水是水库的重要功能，其生态服务价值用水库防洪库容和单位库容贮水价值的乘积进行估算，估算时采用替代工程法，调蓄洪水成本取0.67元/（m3·a）[7]。出山店水库调洪库容为2.502亿m3，估算的调蓄洪水生态服务价值为16 763.40万元/a。

（4）水资源蓄积价值。水资源蓄积价值按单位蓄水量价值与水库蓄水量的乘积进行估算，估算时采用替代工程法，单位蓄水量价值取0.67元/（m3·a）[8]。出山店水库蓄水总量为12.51亿m3，估算的水资源蓄积生态服务价值为83 817万元/a。

综上可得，研究区水域生态服务总价值为104 883.29万元/a，单位水域面积生态服务价值为8.365万元/（hm2·a）。

2.6 水土保持生态服务总价值（B）

综上估算结果，出山店水库水土保持生态服务总价值为217 013.72万元/a，其中林地、草地、耕地、水域生态服务价值分别为78 808.63万、537.61万、32 784.19万、104 883.29万元/a，单位面积平均价值量分别为2.271万、0.304万、0.850万、8.365万元/（hm2·a）。

3 结 语

出山店水库工程区林地、草地、耕地、水域水土保持生态服务价值估算结果表明：水域的水土保持生态服务单位面积价值量最大、其次为林地、草地最小，因此水土保持治理与生态保护应以增加林地面积、保护现有水域面积为主。

本文估算的水土保持生态服务价值均为年价值，即一年内水土保持生态服务价值，短期来讲该值在一定时期内是一固定值，而长期而言该值为一动态值，因单位面积价值量和生态系统面积的变化均能导致生态服务总价值改变，因此按谨慎原则，在生态系统的某项生态服务功能的价值存在一定变化范围时，均应采用其较小值。

参考文献：

[1] 任志远.生态系统服务经济价值评价的前沿问题[J].西北大学学报（自然科学版），2003，33（1）：108-110.

[2] 国家林业局.森林生态系统服务功能评估规范：LY/T 1721—2008[S].北京：国家林业局，2008：1-12.

[3] 谢高地，张钇锂，鲁春霞，等.中国自然草地生态系统服务价值[J].自然资源学报，2016，31（1）：47-53.

[4] 谢高地，肖玉，甄霖，等.我国粮食生产的生态服务价值研究[J].中国生态农业学报，2005，13（3）：17-20.

[5] 陈海生.浙江省里石门水库生态系统服务功能价值评估[J].安徽农学通报，2019，25（1）：141-142.

[6] COSTANZA R. The Value of the Worlds EcoSystem Services and Natural Capital[J]. Nature， 1997，387： 253-260.

[7] 孙作雷.浙江省6大重点水库生态服务功能价值评估[J].浙江大学学报（理学版），2015，42（3）：353-358，364.

[8] 李景保，刘春平，王克林.湖南省大型水库服务功能的经济价值评估[J].水土保持学报，2019，19（2）：163-166.

【责任编辑 张智民】