基于当量因子法的湿地生态服务效益研究——以海珠湿地三期工程为例

黄海宇，林 宇，杜青平，聂嘉荣，罗宇彦

（1.广州市水之道生态环境修复有限公司，广东 广州 510380；2.广东工业大学环境科学与工程学院，广东 广州 510006）

湿地是地球上陆域和水域之间的重要过渡地区，是世界上生产力最高的自然生态系统之一，在气候调节、环境净化，水资源保护、生物多样性维持、陆地污染截留、海洋护岸和减轻自然灾害等方面都发挥着重大作用。它还可以影响生物的地球化学过程，进一步促进重要化学元素的自然循环，从而提高环境质量。然而，目前的市场机制既没有捕捉到这些好处，也没有根据湿地的真正稀缺价值设定价格，这导致了信息不充分的管理和开发决策，导致了湿地持续快速流失、转化和退化。由于工业用地、居民区和商业作物种植区的快速扩张，中国湿地呈现出快速流失或退化的趋势，从1978~2008年，中国湿地面积减少了约33%，湿地损失率从1978年的5 523 km2/a下降到2008年的831 km2/a。鉴于以上趋势，量化湿地生态系统服务，并突出其主要贡献，对于制定可持续湿地管理战略非常重要。

生态系统服务是人类生存和现代文明的基础。根据TEEB的定义，生态系统服务为造福人类的生态系统提供直接和间接的贡献。类型包括最终服务和中介服务。最终的生态系统服务通过生物/非生物成分或生态系统的生态过程对人类有益；中介服务是最终服务的生态属性（如生态过程或功能）。Costanza等人1997年的相关研究成果以及2015年千年生态系统评估（MEA）的发布引起了人们对湿地生态系统服务的关注。研究成果还展示了湿地生态系统对维持人类生存和社会经济可持续发展的重要性。评估湿地生态系统服务可以揭示其巨大的价值，从而增强对保护湿地生态系统重要性的认识。

Costanza等人在1997年首先将生态系统服务分为17种类型，然后对其进行评价。1995年这些服务的总价值为33×1012美元/a，其中湿地和海岸的生态系统服务价值分别为4.9×1012美元/a和12.6×1012美元/a。在随后的研究中重点关注生态系统服务全球价值的变化。考虑到单位价值量的更新和生物群落面积的变化，在Costanza和de Groot 等人的研究结果显示，2007年全球生态系统服务总价值为125×1012美元/a。湿地生态系统服务价值为140 174 美元/hm2·a，其中滨海湿地生态系统价值范围从300~887 828美元/hm2·a，平均为193 845美元/hm2·a。在中国，生态系统服务分类是根据MEA的类型进行的，包括提供、调节、文化和支持服务，它们构成了生态系统的四种基本服务，即提供食物和物质资源、气候调节和环境净化、精神需求、教育和研究功能和生物多样性维护。陈仲新等人采用了Costanza的思路结合考虑了中国的实际情况，对中国生态系统服务的总价值进行评估，计算求得1994中国生态系统服务总价值为77 834.48×108元/a，其中湿地和滨海生态系统服务价值分别为26 736.9×108元/a和12 223.04×108元/a。在 谢高地等人的研究成果中，2015年中国生态系统服务总价值约为38.10×1012元/a，其中水生生态系统服务价值占21.2%。在四种生态系统服务中，调节服务占71.3%，其次是支持服务（19.0%）、供给服务（5.9%）和文化服务（3.8%）。

本研究将广州市海珠湿地公园三期作为研究重点，利用ESRI遥感和GIS地理信息技术，解译2020年土地分类数据，进行分类提取，进而评估核算其生态系统服务价值。研究结果可为了解湿地资本和主要服务提供有用信息，为湿地公园管理提供科学参考，也是引起公众对滨海湿地生态系统保护关注的重要途径。

1 研究区概况

海珠湿地位于广州市中心城区，占地1 100公顷，是典型的三角洲城市河湖复合湿地系统，被称为“南肾”和“绿心”。作为广东省唯一的国家重点建设湿地，湿地资源和生物多样性丰富，为内湖湿地、河涌湿地、涌沟-半自然果林镶嵌湿地等多种湿地相结合的复合湿地。除此之外，它还能净化空气，调节水体，从而改善生态环境，促进区域生物多样性，在气候、水文调节等方面发挥着不可或缺的作用。

广州市海珠湿地公园三期，作为近几年的新建生态工程，充分耦合了湿地、水系、果林、农业多种自然要素，实现了农业和水系的相互连通，给各种鸟类营造了生活栖居的良好空间，形成了一系列生态景观节点。

2 研究方法及数据来源

本研究对海珠湿地生态系统服务价值的核算主要根据千年生态系统评估（MA）与谢高地等人对生态系统服务的分类，依据Costanza等人对生态系统服务价值的计算思路，将区域生态系统服务价值量定义为：

式中：ESV总表示区域生态系统服务总价值（元）；

Ak表示研究区第类土地利用类型的面积（hm2）；

D表示1个标准当量因子的生态系统服务价值量（元·hm-2）；

Ck表示第k 类土地利用类型单位面积生态服务价值当量。

根据当量因子法的思路确定各项服务功能价值量：定义1个标准当量因子的生态服务价值量为单位面积农田生态系统粮食作物生产的净利润。本研究采用作为广东省主要粮食作物的稻谷和玉米来衡量农田生态系统粮食产量的价值：

式中：Sc、Sr分别表示2020年广州市稻谷和玉米的播种面积占2种作物总播种面积的比重（%）；

Fc、Fr分别表示2020年广东省稻谷和玉米的单位公顷面积的平均利润（元·hm-2）。

本研究主要采用2020年相关数据，由于部分数据的缺失，其中海珠湿地三期各种土地类型用地面积来源于Google Earth影像解译，2020年广州市稻谷、玉米播种面积数据从《中国统计年鉴（2021）》《广州统计年鉴—2021》获取，2020年广东省粮食作物的平均利润从《全国农产品成本收益资料汇编（2021）》2021年版获取。

3 结果与分析

根据海珠湿地公园生态系统结构、功能及生态过程等特点，将海珠湿地公园三期的生态服务价值类型分为供给服务（食物生产、原料生产、水资源供给）、调节服务（气体调节、气候调节、水文调节）、文化服务（文教科研）、支持服务（土壤保持、维持养分循环、保持生物多样性）

通过对海珠湿地三期的遥感图像解译，利用ARCGIS软件对海珠湿地土地利用方式进行，结合实际用地情况将其划分为湿地、水域、建设用地3个类型，其用地面积分别为：湿地为371 422.1 m2，湖泊为115 208.5 m2，房屋及道路为51 899.34 m2。

根据公式（1）及《国家统计年鉴2021》《广州统计年鉴—2021》，主要粮食产品的平均利润数据从《全国农产品成本收益资料汇编》2021版获取，以此计算广州市2020年单位公顷农田粮食经济价值，计算得出D值为790.37元/hm2。结合谢高地等人2015年的研究成果，可以得到修正后的海珠湿地公园三期生态系统单位面积生态服务价值表。

结合海珠湿地三期不同用地面积，使用当量因子法计算2020年海珠湿地三期工程所提供的各项生态系统服务价值量及其占比情况，如表1所示，可以看出，2020年海珠湿地三期的生态服务总价值为6 111 128.89元，其中调节服务中的水文调节功能所提供的生态价值量最高，占总价值比重53.71%，主要是由于其湿地和水域的蓄水调节功能，其次是生物多样性和文化景观服务。

表1 海珠湿地公园三期生态服务价值表（元/a）

本项目核算广州市海珠湿地三期的单位面积价值为449.42×104元/km2·a，在城市湿地公园生态服务价值的评价结果中，广州市海珠湿地2018年的单位面积价值为1 039.77×104元/km2·a，为本研究核算的单位面积价值的2.31倍，使用功能价值法评估的结果中占比最大的是气候调节，其次是物质生产和水质净化功能，可以看出，由于采取不同评估导致的结果存在偏差，功能价值法是分别使用不同计算方法计算不同服务类型，算出分项经济价值后再结合，需要较多参数，而当量因子则是结合当量因子表和当年农产品平均利润计算所得，数据需求较少。其结果误差的原因，除了计算方法的不同，还有：①海珠湿地具有庞大的果园面积，为河涌、湖泊、果林混合的生态系统，在本研究中把沿河沿湖果林菜地也归入湿地一类，其计算仅是根据农作物平均利润求得，并未考虑到果林菜地所生产的蔬菜水果等经济作物的经济价值；②通过功能价值法计算的文化休闲服务，其计算是通过旅游费用法，而作为近几年新建成的海珠湿地三期工程，并未完全对外开放，难以通过旅游费用法求得其价值，但通过当量因子法可以求得其文化价值。

当量因子法应用到不同项目求出结果也有较大偏差，如西溪国家湿地公园、艾比湖湿地自然保护区和升金湖国家级自然保护区湿地项目，西溪国家湿地公园单位面积价值为165.64×104元/km2·a，艾比湖湿地自然保护区单位面价值为112.77×104元/km2·a，升金湖国家级自然保护区湿地单位面积价值为228.15×104元/km2·a，这较大程度依赖于研究地点当地的农产品单位面积平均利润，本项目求得单位公顷农田粮食经济价值仅为790.37元，而升金湖所在的池州市2017年单位公顷农田粮食经济价值为1 127.01元，相比较谢高地等人求得单位公顷粮食价值量（3 406.5元/hm2）低了很多。结果偏差的主要原因有：一是不同研究的价格基础不同，在2003~2020年，物价明显上涨，不同区域的人力成本及土地成本快速增长，进而导致中大城市的种植面积以及平均利润的下降；二是确定生态服务单位面积价值量的方法不同，本研究依据谢高地等人2015年改进的研究成果，以广州市主要粮食农产品的面积比例加权求得平均利润，而西溪国家湿地公园的研究则采用Costanza的研究成果来确定单位面积生态服务价值；三是不同地域的主要粮食产物作物类型不同，本研究计算单位面积价值的主要粮食作物为稻谷、玉米，而谢高地研究主要粮食作物类型还包含了小麦，在此基础上初步评估了我国生态系统服务价值，由于南北区域土地特征不同，其分布的粮食作物类型也不同，可以看出，不同区域的不同粮食生产水平，也会影响其当地的生态服务价值量。

4 结论

广州市海珠湿地公园三期供给服务价值（食物生产、原料生产、水资源供给）只占生态系统服务总价值的7.02%，而调节功能（气体调节、气候调节、水文调节、净化环境）占海珠湿地三期生态系统服务总价值的85.44%，是供给服务的12.17倍，反映出海珠湿地公园极大的生态效益。在追求直接的经济增长过程重，人类对自然湿地的过度开垦，造成面积的大面积缩减，直接导致了湿地生态功能的丧失，产生一系列不良后果会阻碍社会的发展。因此在进行土地规划时，需要把湿地的间接价值纳入考量之中，合理开发和利用湿地资源。

湿地生态系统服务功能评估对湿地的生态恢复、可持续利用和有效保护具有十分重要的意义，现阶段关于湿地生态系统服务价值的研究，还处在起步探索的时期，对于如何模拟评估湿地生态过程功能及其提供的生态价值，尚没有完善的研究理论可供参考借鉴。因此，如何结合实际情况去发现合适的修正指标是研究的重点。文章对海珠湿地三期生态服务价值评估是起点，有待于更深入的研究。

生态服务价值可以作为评估区域生态环境健康的综合性指标，但是本身是根据土地利用变化的绝对量计算的相对值，在本研究中仅考虑单一年份的计算，虽然对比了其他相关案例，但由于数据的紧缺，未能在一定时期内根据其土地利用类型的动态变化核算海珠湿地的生态服务价值，无法反映其价值量和土地利用变化的敏感程度，有待后续补充研究。