高郵湖生態服務功能價值評估

樊 旭,孟靈芳,劉 翠,徐 慧

(1.江蘇省江都水利工程管理處,江蘇揚州 225200;2.河海大學水文水資源學院,江蘇南京 210098)

高郵湖生態服務功能價值評估

樊 旭1,孟靈芳2,劉 翠2,徐 慧2

(1.江蘇省江都水利工程管理處,江蘇揚州 225200;2.河海大學水文水資源學院,江蘇南京 210098)

綜合運用生態學及經濟學方法,對高郵湖的9項生態服務功能,即物質生產、供水、蓄水、行洪排澇、氣候調節、蒸騰吸熱、水質凈化、科研文化教育和生物多樣性維持等功能進行綜合價值評估。結果表明,2009年高郵湖湖泊生態系統服務功能總經濟價值為47.6855億元,其中:直接使用價值為15.2216億元,間接使用價值為32.4639億元。各生態服務功能價值占總價值的比例排在前三位的依次是行洪排澇(占26.77%)、蒸騰吸熱(占24.05%)、物質生產(占14.21%),表明高郵湖湖泊生態系統在行洪排澇、蒸騰吸熱、水產養殖等方面發揮著重要作用,它們是高郵湖的核心服務功能。該研究可為高郵湖的生態恢復、水資源保護與管理提供基礎。

生態系統服務功能;價值評估;高郵湖

高郵湖是全國第六大淡水湖,發揮了重要的生態服務功能。為了更好地保護湖泊生態系統,為流域社會經濟發展服務,避免湖泊生態服務功能減弱甚至消失,通過開展高郵湖生態服務功能價值的定量評估,可以增強人們對湖泊的保護意識,促進高郵湖的可持續發展。綜合運用水文學、生態經濟學等方法,對高郵湖生態服務功能價值進行全面系統的定量評估,以期為高郵湖保護和開發利用的管理與實踐提供科學依據。

1 高郵湖概況

高郵湖位于淮河下游地區,揚州市寶應湖以南,京杭運河以西,東經119°06＇～119°25＇、北緯32°30＇～33°05＇之間。行政隸屬主要為江蘇省淮安市金湖縣及揚州市的寶應縣和高郵市,高郵湖西部部分水域和陸域隸屬安徽省天長市。高郵湖總面積780 km2,其中水面積648 km2、葦灘和堤壩面積112 km2。2013年全湖及各生態分區營養化狀態基本穩定,除開發利用控制區第4季度為中營養外,其余均為輕度富營養,營養化指數介于48.8～56.2之間。

2 研究方法

根據生態服務功能原理、湖泊生態系統特征和國內外水生態系統服務功能分類的方法,將湖泊生態服務功能分為直接使用功能、間接使用功能和非使用功能。其中,直接使用功能包括物質生產功能、供水功能、涵養水源功能;間接使用功能包括固碳釋氧功能、蒸騰吸熱功能、水質凈化功能、行洪排澇功能、生物多樣性維持功能、科研文化教育功能;非使用功能源于人類將其保存留作將來利用的價值或可能對未來利用方式選擇的評價,一般采用條件價值法進行評估。鑒于非使用功能是人類目前無法利用的價值,暫不予考慮。

各生態服務功能的價值評估方法分述如下。

2.1 市場價格法

市場價格法指對有市場價格的生態系統產品和功能進行估算的一種方法。湖泊生態系統的物質生產功能和供水功能采用市場價格法估算。

物質生產功能價值:

式中:V為物質生產價值;Si為第i類物質的生產面積;Yi為第i類物質的單產;Pi為第i類物質的市場價格。

供水功能價值:

式中:Wg為供水價值;Ai為第i種用途的水量;P＇i為第i種用途水的市場價格。

2.2 影子工程法

影子工程法指以人工建造一個工程來替代生態系統的功能或原來被破壞的生態系統功能,即替代工程法。

采用影子工程法計算蓄水功能和行洪排澇功能價值:

式中:V1為蓄水或行洪排澇功能價值;Q1為蓄水量或汛期湖泊行洪量;P1為水的影子價格,取0.67元/m3(1990年不變價格)作為水的影子價格[1]。

湖泊固碳釋氧功能價值:

式中:V2為固碳釋氧功能價值;Q2為固定CO2或釋放O2的量;P2為固定CO2或釋放O2的影子價格。

根據光合作用方程式可知植物每生產162 g干物質可吸收固定264 g CO2,即植物每生產1 g干物質需要1.63 g CO2,釋放1.20 g O2,植被固碳價值的計算方法目前主要有造林成本法及碳稅法。筆者采用中國造林成本250元/t和國際碳稅標準的平均值770元/t作為碳稅標準[2-3],取這2種方法得到的平均值作為湖泊水生植被的固碳價值。植被釋放O2價值的計算應用較多的是造林成本法和工業制氧法。植被釋氧的經濟價值按造林成本法為352.93元/t,按工業制氧法為400元/t[4],取此2種方法的平均值作為湖泊水生植被釋氧的影子價格。

2.3 替代成本法

替代成本法指無法直接求得生態系統的某項功能價值時,可先針對其功能選擇較適宜的方法估算產生相同效益的功能價值,以替代其功能價值。替代成本法用來估算蒸騰吸熱功能、水質凈化功能價值。

蒸騰吸熱功能采用等效替代法,用電能等效替代夏季湖泊吸收的熱能,計算公式為

式中:V3為蒸騰吸熱功能價值;C為水的比熱容;Mi為湖泊月蒸發量乘以水面積得到的蒸發水量;ΔTi為湖泊水體與周圍環境的溫度差值;P3為居民用電市場價格。

水質凈化功能采用污染防治成本替代,以去除水體中的污染物所需的費用估算湖泊生態系統水質凈化價值。計算公式為

式中:V4為水質凈化價值;Qi為湖泊截留第i種污染物質含量;P″i為第i種污染物單位處理成本。

2.4 成果參照法

成果參照法指參照與該生態系統服務功能類似的研究成果,結合經濟學中“資金的時間價值”這一概念,估算研究對象在一確定時間點上該項服務功能的價值。采用成果參照法估算生物多樣性維持功能、科研文化教育功能價值。

高郵湖生物多樣性維持功能價值:

式中:Wi為第i年的單位面積生物多樣性維持功能價值;fi為社會折現率,采用2006年國家發展與改革委員會、建設部發布的《建設項目經濟評價方法與參數(第三版)》中規定的社會折現率8%。參照謝高地等[5]2003的研究成果,濕地生物多樣性維持功能的價值量為2 212元/(hm2·a),則2003年Wi為2212元/hm2。

高郵湖科研文化教育功能價值:

式中:Ei為第i年的單位面積科研文化教育功能價值;fi取我國單位面積濕地生態系統的平均科研價值382元/hm2和Costanza等對全球濕地生態系統科研文化功能價值861美元/hm2的平均值3897.8元/hm2進行估算,則2002年Ei為3897.8元/hm2。

3 評估結果

3.1 物質生產功能

據漁業部門的最新統計數據,高郵湖水產養殖面積為193.2 km2(養殖品種主要為蟹)。蟹平均產量為375～450 kg/hm2,蟹的市場價格在60～110元/kg,取均價 85元/kg,則養殖的年凈經濟效益為67739.35萬元。由于蓮藕、芡實等水生植物的種植面積和產量不固定,故不做評價。

3.2 供水功能

據高郵湖相關測站水文資料,2009年入高郵湖水量為34.04億m3,出高郵湖水量為25.52億m3,年降水量為1 048mm,年蒸發量為616mm,則高郵湖可供水量為11.32億m3。根據《江蘇省水資源公報》,2012年農業灌溉、工業用水和居民生活用水分別占全省用水消耗總量的72.9%、5.1%和4.9%,參考該比例,得到高郵湖農業用水、工業用水、生活用水量分別為8.25億m3、0.58億m3和0.55億m3。其水價采用揚州市區水價,本文居民生活用水水價為2.77元/m3,工業生產用水水價為3.53元/m3,農業用水實際水費暫免征收,但研究以0.2元/m3的水資源費作為水價;高郵湖供水價值為5.22億元。

3.3 蓄水功能

根據高郵湖水位～庫容曲線,2009年高郵湖最低水位為5.55m,容積為10.04億m3;最高水位為6.212m,容積為14.85億m3。則高郵湖2009年蓄水量為4.82億m3,蓄水功能價值為3.2277億元。

3.4 行洪排澇功能

2009年汛期(5～10月)各河入、出高郵湖水量分別為30.21億m3和19.05億m3,即高郵湖行洪量為19.05億m3,行洪排澇價值為12.7635億元。

3.5 固碳釋氧功能

采用環保部南京環境科學研究所的研究成果,寶應湖天然濕地第一性生物生產量鮮重為32900 kg/hm2作為2009年高郵湖固碳釋氧功能價值估算的參數生物生產量按天然濕地的1/10計,按干濕比1∶20[6],得到干物質為0.1645 t/hm2,高郵湖總面積按780 km2計,共12831 t干物質,吸收CO2生態價值為1149.51萬元,釋放O2生態價值為846.46萬元,高郵湖固碳釋氧功能價值為0.1995億元。

3.6 蒸騰吸熱功能

2009年高郵湖7～9月水體蒸發量分別為77.3mm、77.9mm和39.4mm,平均溫度為20℃,周邊環境平均溫度為27.8℃,根據湖泊水體7～9月的蒸發量計算出蒸騰吸熱值,再將熱能轉化為電能,利用居民用電市場價格0.669元/度進行估算,得到高郵湖蒸騰吸熱功能價值為11.47億元。

3.7 水質凈化功能

根據相關研究,2009年隨徑流入高郵湖的總氮、總磷分別為3792 t和199.6 t,另有水產養殖、農業面源等帶來的污染負荷。從江蘇省湖泊污染來源來看,營養鹽主要是通過入湖河流進入湖體,通常可占到50% 以上[7]。因此,2009年入湖總氮、總磷總量分別為7584 t和399.2 t,出湖的總氮、總磷分別為2487 t和222.4 t,則高郵湖對總氮、總磷的截留量分別為5097 t和176.8 t。

單位污染物凈化價值以總氮1.5元/kg、總磷2.5元/kg計[8],得到高郵湖水質凈化價值為0.0809億元。

3.8 科研文化教育功能

由式(8)可推算出2009年高郵湖湖泊生態系統科研教育功能價值為5.21億元。

3.9 生物多樣性維持功能

由式(7)可推算出2009年高郵湖湖泊生態系統生物多樣性維持功能價值為2.74億元。

4 評估結果分析

表1為高郵湖各生態服務功能價值量及其比例。

表1 高郵湖各生態服務功能價值量及其比例

由表1可見,高郵湖各生態服務功能價值由大到小的排序為:行洪排澇功能價值＞蒸騰吸熱功能價值＞物質生產功能價值＞供水功能價值＞科研文化教育功能價值＞蓄水功能價值＞生物多樣性維持功能價值＞固碳釋氧功能價值＞水質凈化功能價值,其中,行洪排澇功能價值占總價值的26.77%,蒸騰吸熱功能價值占 24.05%,物質生產功能價值占14.21%,表明高郵湖在行洪排澇、蒸騰吸熱、物質生產等方面發揮了重要作用,是高郵湖的核心服務功能。在總生態服務功能價值中,間接使用價值占68%,直接使用價值占32%。

5 結 論

近年來,隨著工農漁業的大力發展,高郵湖面臨著水量調蓄能力下降、湖泊水環境質量不斷下降、湖泊生物資源退化、生物多樣性下降、湖泊與江河水力聯系阻隔、生態功能退化、湖泊生態與環境保護壓力增加等問題。為保證高郵湖的可持續發展,必須以高郵湖生態服務功能價值為參考,采取有利于湖泊保護的經濟技術政策和措施,加強湖泊資源保護,規范湖泊開發、利用活動,防止現有湖泊面積減少,提高湖泊行水蓄水能力,防止湖泊水質污染,改善湖泊生態環境,地方各級人民政府及有關部門應當加強湖泊保護的科學研究,做好湖泊保護的宣傳工作,增強公民的湖泊保護意識。

研究通過各類服務功能參數及其對應的單位均價,并結合經濟價值的計算方法,得出高郵湖生態系統各類服務功能總價值達476855萬元,其中直接使用價值152 216萬元,間接使用價值324 639萬元。由于研究數據與資料的局限性,在對高郵湖進行生態服務功能價值計算時,只研究了高郵湖的主要生態服務功能價值,并未考慮其航運價值、減少泥沙滯留價值和非使用價值,因此得到的生態服務功能價值小于實際價值。

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A

1003 -9511(2015)01 -0014 -04

2014-09 -25 編輯:方宇彤)

10.3880/j.issn.1003 -9511.2015.01.004

江蘇省水利科技基金(2013044,2014024)

樊旭(1967—),男,江蘇姜堰人,高級工程師,從事湖泊管理研究。E-mail:1197894532@qq.com