三江源草地生态系统服务价值评估

何晓燕

(青海经济研究院，青海 西宁 810008)

随着认识的加深以及良好生态环境稀缺性的提升，人们对自然生态系统的关注度也越来越高，生态系统服务价值评估成为广泛研究的课题。1997年，Costanza[1]提出生态系统服务是生态系统提供的商品和服务这一概念，并估算了全球16种生态系统的17种生态服务价值，为生态价值研究开辟了新方向。2001年，联合国启动千年生态系统评估(MA)，历时4年对全球生态系统进行多层次综合评估，形成科学的评估体系[2]。这两项研究为全球生态系统服务价值研究提供了系统框架，此后大部分研究均以此为基础。

草地是三江源生态系统最主要的组成部分，支撑着地区经济社会发展，而三江源草地生态也极为脆弱，需要科学保护和利用。虽然三江源生态保护和建设工程稳步推进，但是形势依然不容乐观[3～5]。为制定科学有效的生态保护政策和补偿机制，保证草地资源的可持续利用，系统估算三江源草地生态系统服务价值十分必要。在国内草地生态系统服务价值研究成果[6～10]的基础上，陈春阳等[11]以MA分类标准构建了三江源草地生态系统服务体系并进行了价值评估；石凡涛等[12]估算了草地生物量供给量和固碳释氧量；孙发平、曾贤刚等[13]从草地的使用价值和非使用价值两方面进行评估，由于该评估包括水力发电价值、内陆航运价值、不可再生的固体矿产资源价值等项目，因此测算出来的数据相较其他研究高出很多。童李霞[14]、王钊[15]借助RS等技术估算生态系统服务价值。这些研究侧重于三江源地区草地生态系统的价值量估计，缺少物质量估计，不同年份之间的结果可比性较差，且由于草地基础数据、估算方法和生态系统服务类型多寡的差异，即便是相同年份的研究结果差别也很大。

本文出于数据的准确数可得性和与其他研究成果的可比性考虑，以2012年三江源生态保护和建设一期工程完工为时间节点，从物质量和价值量两方面出发，对不同类型的生态系统服务采用具有针对性和适用性的方法，系统评估了三江源草地生态系统服务价值，为相关研究和政策制定提供依据。

1 材料与方法

1.1 草地概况

三江源生态保护和建设一期工程结束后，全区草地面积为2 375.47×104hm2[16]，不同草地类型的占比和平均植被覆盖度见表1[17]。

表1 三江源不同草地类型植被平均覆盖度

1.2 指标体系

本文在Costzanza 和MA分类体系的基础上，根据实际情况选取食物生产、水源涵养、气候调节、大气调节、控制侵蚀与土壤保持、废弃物降解、养分循环、生物多样性保护、提供美学景观等9项建立指标体系(表2)。

表2 三江源草地生态系统服务指标体系表

1.3 评估方法

1.3.1 供给服务单位价值

食物生产。食物生产主要是畜牧产品，其物质量按草地理论载畜量来估算。

VFi=Qi×Pf

式中，i表示草地类型；VFi是i类草地单位面积食物生产价值(元/公顷.年)；Qi是i类草地单位面积理论载畜量(羊单位/ 公顷)；Pf为市场上标准羊的单价，2012年约为1800元；Yi是i类草地单位面积干草产量(kg/hm2·a )；Ui是i类草地合理利用率；I是每个羊单位每天进食的草量；Di为i类草地放牧天数，取365d。

按中华人民共和国农业行业标准NY/T635—2015，羊单位为1只体重45 kg、日消耗1.8 kg标准干草的成年绵羊；高寒草甸、高寒草原、温性草原和高寒荒漠的年单位面积草产量分别为804.16 kg/hm2·a、366.94 kg/hm2·a、638.43 kg/hm2·a、397.63 kg/hm2·a[10]，草地合理利用率分别取55%、45%、50%和5%。

水源涵养。水源涵养价值由替代工程法计算，公式如下：

VWi=Wi×Pm

Wi=θwi×R×K

θwi=θo-θi

式中，VWi为i类草地单位面积水源涵养价值(元/公顷.年)；Wi为i类草地单位面积水源涵养量(m3/hm2·a)；θwi为i类草地截留降水效益系数；θo为产流降雨条件下裸地降雨径流系数；θi为产流降雨条件下i类草地的降雨径流系数[18]；R为三江源草地多年平均降水量(mm)；K为产流降雨量占降雨总量的比例[18]；Pm为单位体积库容造价(元/立方米)。

草地的径流系数与草地植被覆盖度呈负相关[19]，采用已有成果：θ=-0.3187×VFC+0.36403，VFC为植被覆盖度[20]，得到高寒草甸、高寒草原、温性草原和高寒荒漠的径流系数分别为0.18、0.26、0.17、和0.32，裸地为0.36；三江源地区2004～2012年多年平均降水量为518.66 mm，K取0.4；单位体积库容造价取6.1107元/吨。

1.3.2 调节服务单位价值

1.3.2.1 气候调节单位价值

固碳释氧价值。植物每生产1 g干物质能固定1.63 gCO2、释放1.2 gO2[18]，则固定CO2的价值为：

VCO2i=1.63×NPPi×PCO2

式中，VCO2i为i类草地单位面积固碳价值(元/公顷.年 )； 为固碳单价(元/吨)，采用造林成本法为1 200元/吨；为以干草(包括根茎)产量表示的i类草地的单位面积年净初级生产力(t/hm2·a)，高寒草甸、高寒草原、温性草原和高寒荒漠分别为2 233.15 kg/hm2·a 、255.48 kg/hm2·a、1 661.51 kg/hm2·a 、838.73 kg/hm2·a[10]。

释放O2的价值为：

VO2i=1.2×PO2×NPPi

式中，VO2i为i类草地单位面积释氧价值(元/公顷.年)；PO2为工业氧气单价1 200元/吨。

1.3.2.2 大气调节单位价值

吸收SO2。

VSO2i=QSO2i×PSO2

式中：VSO2I为i类草地单位面积吸收SO2价值(元/公顷.年)；QSO2i为i类草地单位面积SO2吸收量(t/hm2·a)，每千克干草叶每年可吸收SO20.001 kg[18]；PSO2为SO2平均治理费用(元/吨) ，以2012年SO2排污费征收标准1 260元/吨计算。

滞留沙尘。

Vdi=Qdi×Pd

式中：Vdi为i类草地单位面积滞尘价值(元/公顷.年)；Qdi为i类草地单位面积滞尘量(t/hm2·a)；为滞尘平均治理费用(元/吨)。草本类滞尘能力不高，平均为0.2501 g/m2·d，牧草生长期按100d/a计算，草地的年平均滞尘能力为250 kg/hm2·a；滞尘成本为190元/吨。

1.3.3 支持服务单位价值

1.3.3.1 侵蚀控制与土壤保持 侵蚀控制与土壤保持主要考虑保持土壤肥力、减少废弃土地和减轻泥沙淤积三项。

保持土壤肥力。

Vni=∑(Qsi×Cinpk×Rnpk×Pnpk

式中：Vni为i类草地保持土壤肥力单位面积价值(元/公顷.年)；Qsi为i类草地单位面积土壤保持量(t/hm2·a)；Cinpk为i类草地中氮磷钾的平均含量(mg/kg)；Rnpk为土壤中氮磷钾折算为硫酸铵、过磷酸钙和氯化钾的系数；Pnpk为相应化肥市场价格 (元/吨)。高寒草甸、高寒草原、温性草原和高寒荒漠的土壤保持量分别为36.31 t/hm2·a、48.74 t/hm2·a、46.15 t/hm2·a、7.1 t/hm2·a[13]；三江源区草地土壤中氮磷钾的含量分别为154.6 mg/kg，12 mg/kg，232.4 mg/kg[21]，其换算为硫酸铵、过磷酸钙和氯化钾的系数分别为4.762，3.373和1.667[18]，2012年硫酸铵、过磷酸钙和氯化钾的市场价格分别约为1 100元/吨、1 190元/吨和3 076元/吨。

减少废弃土地。

式中：Voi为i类草地减少废弃土地单位面积价值(元/公顷.年)； Poi为i类草地单位面积机会成本(元/公顷.年)；p为土壤容重(t/m3)；h为土壤厚度(m)。2012年，青海草地单位面积收益为278.46 元/公顷；土壤容重以1.25 t/m3计算；根据主要土壤类型，高寒草甸、高寒草原、温性草原和高寒荒漠的土壤厚度分别取0.5 m、0.5 m、0.5 m、0.3 m。

减轻泥沙淤积。采用蓄水成本法：

Vmi=0.24×Qsi×Pm/p

式中：Vmi为i类草地减少泥沙淤积单位面积价值(元/公顷.年)； p为土壤容重(t/m3)；0.24为土壤流失的泥沙量淤积于河道、湖泊和水库的比率[13]。

1.3.3.2 废弃物降解

Vqi=λ×∑(Qi×Rnp×Cnp×Pnp)

式中：Vqi为i类草地降解废弃物的单位面积价值(元/公顷.年)；为牲畜粪便降解为肥的比率；Rnp为草地土壤中氮磷折算为相应化肥的系数；为一年内单位羊排出粪便中氮磷的含量(t)；为硫酸铵、过磷酸钙的市场价格 (元/吨)。牲畜粪便归还草地的比率取30%，一年内单位羊个体排出的氮磷分别为6.2 kg和1.2 kg[19]。

1.3.3.3 养分循环 草地生态系统每固定1 g碳，可积累0.0358384 g氮，0.002934 g磷和0.010135 g钾[22]，则

Vyi=∑Qij×Pnpk×Rnpk

Qin=1.63×NPPi×0.0358384

Qip=1.63×NPPi×0.002934

Qik=1.63×NPPi×0.010135

式中：Vyi为i类草地单位面积养分循环价值(元/公顷.年)；Qin为i类草地单位面积吸收氮的物质量 (t/hm2·a)；Qip为i类草地单位面积吸收磷的物质量(t/hm2·a)；Qik为i类草地单位面积吸收钾的物质量(t/hm2·a)。

1.3.3.4 生物多样性保护 生物多样性保护价值采用当量因子法。根据谢高地等[23]的研究，2007年中国草地生态系统生物多样性保护服务当量因子为1.87，1个当量因子的经济价值量为449.10 元/公顷。通过折算，2012年1个当量因子的价值约为527.60 元/公顷。

1.3.4 文化服务单位价值 提供美学景观单位价值也采用当量因子法估算。当量因子为0.87，换算得到2012年单位面积价值为459.01 元/公顷.年[23]。

2 结果与分析

2.1 三江源草地生态系统服务物质量估算结果

从物质量来看，草地食物供给量为1 361.64×104羊单位；年水源涵养总量为79.68×108t；年固碳总量和释氧总量分别为7 308.27×104t和5 380.32×104t；年吸收SO2总量和滞尘总量分别为1.66×104t和593.87×104t；年保持土壤中的氮肥68.66×104t，磷肥3.78×104t，钾肥36.13×104t，减少废弃土地面积14.92×104hm2；减少泥沙淤积17 907.03×104m3；年降解氮肥12.06×104t，磷肥1.65×104t；年储存氮肥1 247.25×104t，磷肥72.33×104t，钾肥123.47×104t(表3)。

表3 2012年三江源不同草地类型生态系统服务物质量和当量因子

2.2 三江源草地生态系统服务单位面积价值

草地生态系统服务单位面积平均价值为11 893.66 元/公顷。从草地类型来看，高寒草甸生态系统服务单位面积价值最高，为13 613.16 元/公顷，其次为温性草原、高寒草原和高寒荒漠。从生态系统服务各分项来看，由于高寒草甸的草产量及净初级生产力较高，故与此高度相关的食物生产、气候调节、大气调节、废弃物降解、养分循环5项生态系统服务的单位面积价值在四种草地类型中位居第一；温性草原植被覆盖度较高，其水源涵养的单位面积价值位居第一；高寒草原单位面积的土壤保持量较高，故其侵蚀控制与土壤保持单位面积价值位居第一；生物多样性保护和提供美学景观由于采用当量因子估算法，所以不同草地类型的单位面积价值相同(表4)。

表4 2012年三江源不同草地类型生态系统服务单位面积价值

2.3 三江源草地生态系统服务总价值

草地生态系统服务总价值为2 825.30亿元。其中，气候调节价值最高，占总价值的53.89%，其余各项服务价值占比依次为水源涵养价值17.23%、食物供给8.68%、生物多样性保护8.30%、养分循环6.50%、提供美学景观3.86%、侵蚀控制和土壤保持1.08%、大气调节0.41%、废弃物降解0.05%(表5)。

表5 2012年三江源不同草地类型生态系统服务总价值

3 讨论

三江源草地生态系统服务的价值量与其他研究成果存在不同程度的差异，但物质量估算结果与已有成果较为一致。草地总理论载畜量与张良侠等[16]估算的1 292.1万羊单位处于同一量级；年水源涵养总量与童李霞[14]82.59×108t相近；年固碳总量和释氧总量与石凡涛等[12]测算的固碳7 936.63×104t、释氧5 839.92×104t极为接近；年减少废弃土地面积14.92×104hm2、减少泥沙淤积1 7907.03×104m3，与孙发平等[13]估算结果14.59×104hm2和17 513.15×104m3相近。

生态系统服务价值最高的草地类型为高寒草甸，其次为高寒草原、温性草原、高寒荒漠，占比分别为86.99%、12.09%、0.92%和0.01%，不同草地类型的生态系统服务价值排序与其他学者研究基本一致。除草地面积外，植被覆盖度、净初级生产率、土壤保持量等指标是影响价值的重要因素。

气候调节、水源涵养、食物生产、生物多样性保护价值居于草地生态系统单项服务价值前四位，占草地生态系统服务总价值的88.1%，与已有研究差异较大，但气候调节的重要性不言而喻，价值排名基本在前两位，符合三江源地区 “亚洲乃至北半球气候变化启动区”的论断(表6)。

4 结论

本文从物质量和价值量两方面评估了三江源草地生态系统服务价值，估算结果与其他成果即可纵向对比也可横向对比，即可分项对比也可总量对比。但是，由于受数据和方法的限制，某些生态系统服务类型的估算还不够精确，特别是对三江源这样一个世界高原生物基因库和高寒植被生态系统宝库而言，生物多样性保护服务价值的估算过于简单，存在被低估的可能。因此，从三江源地区的生态系统多样性、物种多样性和遗传多样性出发，系统分析其相互作用系统，探索更为科学、更加精准的生物多样性保护服务价值估算方法极为重要。此外，对于青海来说，在科学估算生态系统服务价值的基础上，如何进一步挖掘生态潜力，通过各种途径实现生态价值向经济价值的转化，助力全省经济社会发展更紧迫，更是今后研究的重点。