基于多源數據融合的寧夏平原不同濕地類型生態服務功能價值評估

卜曉燕， 米文寶， 許浩， 董軍

(1.寧夏大學農學院,銀川 750021；2.寧夏職業技術學院,銀川 750021；3.寧夏大學資源環境學院,銀川 750021；

4.寧夏農林科學院荒漠化治理研究所,銀川 750021;5.蘭州大學資源環境學院，蘭州 730000)

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基于多源數據融合的寧夏平原不同濕地類型生態服務功能價值評估

卜曉燕1,2， 米文寶3*， 許浩4， 董軍5

(1.寧夏大學農學院,銀川 750021；2.寧夏職業技術學院,銀川 750021；3.寧夏大學資源環境學院,銀川 750021；

4.寧夏農林科學院荒漠化治理研究所,銀川 750021;5.蘭州大學資源環境學院，蘭州 730000)

摘要通過市場價值法、碳稅率法、影子工程法、發展階段系數法、旅行費用法和成果參數法對寧夏平原河流、湖泊、沼澤、人工濕地4種不同類型濕地的生態服務價值進行估算，以最終服務價值作為寧夏平原濕地生態系統服務的總價值，并在景觀分類的基礎上結合遙感影像對寧夏平原不同類型濕地的生態服務價值進行空間表達。結果表明：2014年寧夏平原濕地生態服務功能總價值約為228.22×108元，占寧夏平原地區國內生產總值的15%，中間服務價值為125.69×108元；單位面積濕地生態服務最終價值約為15.27×104元/hm2，低于全球和全國濕地而高于西北內陸干旱區，顯示出其特有的綠洲濕地特點；最終服務價值按從大到小排序依次為旅游休閑>提供水源>固碳釋氧>氣候調節>土壤保持>物質生產>凈化水質>文化科研價值；從不同濕地類型最終服務價值來看，各濕地類型總價值為河流(136.82×108元)>沼澤(36.80×108元)>湖泊(32.56×108元)>人工濕地(22.04×108元)，單位面積生態最終服務價值為河流(19.85×104元/hm2)>人工濕地(12.42×104 元/hm2)>湖泊(11.07×104元/hm2)>沼澤(11.02×104元/hm2)；寧夏平原濕地生態服務功能價值空間差異很大，河流、湖泊、沼澤濕地服務功能價值量均是平羅縣最高，人工濕地服務價值量最高的是賀蘭縣，銀川市西夏區和金鳳區4類濕地的價值量均較低。

關鍵詞生態服務功能； 價值評估； 濕地； 寧夏平原

Estimating of ecological service value for different wetland types based on multi-source data fusion in Ningxia Plain.JournalofZhejiangUniversity(Agric. &LifeSci.), 2016,42(2):228-244

BO Xiaoyan1,2, MI Wenbao3*, XU Hao4, DONG Jun5

(1.SchoolofAgriculture,NingxiaUniversity,Yinchuan750021,China; 2.NingxiaPolytechnic,Yinchuan750021,China; 3.SchoolofResourceandEnvironmentalSciences,NingxiaUniversity,Yinchuan750021,China; 4.InstituteofdesertificationControl,NingxiaAcademyofAgricultureandForestrySciences,Yinchuan750021,China; 5.CollegeofEarthEnvironmentalSciences,LanzhouUniversity,Lanzhou730000,China)

Summary Wetlands are important ecosystems with various functions in Northwest of China. Though Ningxia Plain locates in arid region, wetlands are widely distributed in the region because of the Yellow River, where the wetlands are typical as oasis wetlands. There are four different types of wetlands, including rivers, lakes, marshes and constructed wetlands. A variety of ecological services are widely provided for people living in the developing countries. Therefore, evaluation on ecosystem services plays an important role in management and conservation of wetlands.

The aim of this study is to better understand the economic value and service value of wetland, which could offer a basis on decision making for sustainable development. Field investigation and laboratory analysis, combining remote sensing (RS) and geographic information system (GIS) technology and statistical data were used to assess the ecological service value of the wetland in Yellow River valleys of Ningxia Plain, including eight final services, such as material production, water supply, water quality purification, climate regulation, carbon sequestration and oxygen release, soil conservation, scientific research and entertainment, and four middle services, such as water storage, net primary productivity, nutrient cycling and wild life habitat. Mathematic and economic methods were applied, including market value method, carbon tax rate method, shadow project method, development phase coefficient, travel cost method and result parameter method. In order to avoid repeated calculation, wetland ecosystem services were divided into ultimate services and were further used as the gross value of ecosystem services for the wetland.

The results showed that in 2014, the total ecosystem service value of wetlands in Ningxia Plain was about 228.22×108Yuan RMB, accounting for 15% of gross domestic product in Ningxia Plain area, and the middle service value was 125.69×108Yuan RMB. The order of final service value for different wetland types was as follows: river (136.82 ×108Yuan RMB) > marsh (36.80 ×108Yuan RMB) > lake (32.56×108Yuan RMB)> constructed wetland (22.04×108Yuan RMB). The ecosystem service function value of the rivers, lakes, marshes and constructed wetland were 19.85×104, 11.07×104, 11.02×104and 12.42×104Yuan RMB/hm2respectively, and the ecological service value per unit area of the river is the highest. The service value of wetland in the unit area was about 15.27×104Yuan RMB/hm2, and the order of final service value was as follows: leisure tourism > water supply > carbon sequestration and oxygen release > climate regulation > soil conservation > material production > water quality purification > scientific research. The spatial distribution of ecosystem service value showed significant variation in Ningxia Plain wetland, in which the highest service value of river, lake and marsh wetlands was in Pingluo County, and the highest service value of constructed wetland was in Helan County, and the lower service value was observed in Xixia and Jinfeng Districts of Yinchuan.

Key wordsecological service function; value evaluation; wetland; Ningxia Plain

濕地是地球上水陸相互作用形成的獨特而又富有生命力的生態系統，具有巨大的生態功能和效益，被譽為“地球之腎”和“物種基因庫”。在物質生產、氣候調節、固碳釋氧、提供水源、旅游休閑等方面具有其他生態系統不可替代的作用，與森林、海洋一并列入全球的3大生態系統。1997年美國學者COSTANZA等[1]估算全球濕地的服務價值約為33×1012美元，是全球國內生產總值的1.8～2倍，這一發現使得國內外學者掀起了生態服務價值研究的熱潮[2-3]。濕地生態系統服務價值評估是量化濕地生態系統的功能對人類所造成的影響[4]。從經濟學和生態學角度看，濕地具有重要的經濟價值和生態功能。國內外學者針對不同的研究對象，運用不同的估算方法如市場價值法、影子工程法、替代花費法、旅行費用法等并結合ArcGIS軟件對濕地的生態系統服務功能價值進行了評估與分類[5-13]，研究比較透徹，從理論、方法和技術等方面深化了濕地生態系統服務價值評估研究，相關結果凸顯了濕地生態功能的作用和巨大的經濟價值。寧夏平原濕地具有水面蒸發量大，容易造成湖水咸化和湖周土壤鹽漬化、湖盆地面沉降與黃河水沙淤積相互抵消的獨特性質，其最大的特點是與人類的水利活動相輔相成，密不可分。目前，對西北干旱區濕地生態系統服務功能的研究尚較少[10-11]。

寧夏平原是典型的河流沖擊洪積平原，濕地廣布，數量眾多，類型豐富，其濕地總面積約占寧夏濕地總面積的76.27%。近些年來，許多研究者[14-18]對寧夏平原濕地的生態效益開展了定性描述，但學術界多是針對某個濕地生態功能或濕地的某個具體功能進行研究[19-20]，以定量的貨幣形式進行的系統研究較少，且存在重復計算，而未對濕地的服務價值依據不同景觀分類在空間分布上有所展示。本研究參考國內外濕地生態服務價值研究的理論和方法，以典型性、代表性濕地為重點，適當兼顧普適性，選擇4類(河流、湖泊、沼澤、人工濕地)共9個各具特色的濕地，利用遙感影像、實驗室測定、野外調查等多源數據，以避免重復計算為目的，根據服務功能是否對人類社會產生直接貢獻，將濕地生態系統服務劃分為中間服務和最終服務[14]，并在景觀分類的基礎上結合遙感影像對寧夏平原濕地的生態服務功能價值量進行空間表達，旨在為寧夏平原濕地利用、水環境防治、濕地生態資源保護與管理提供科學依據。

1研究區概況與研究方法

1.1研究區概況

寧夏平原地處我國西北地區東部，位于寧夏回族自治區北部，地理坐標為105°05′—106°56′ E，37°46′—39°23′ N，包括黃河沿岸的銀川市6縣市區(興慶區、金鳳區、西夏區、永寧縣、賀蘭縣、靈武市)、石嘴山市3縣區(大武口區、惠農區、平羅縣)以及吳忠市的利通區和青銅峽市共11個縣市區，面積為7 790 km2，占寧夏國土面積的42.6%。黃河由中部自南向北流經寧夏平原，區內溝渠縱橫，灌溉便利。寧夏平原地處中溫帶干旱區大陸性氣候區，多年平均氣溫9.0 ℃，年均降水量190 mm，多年平均蒸發量1 825 mm，年平均濕度55%，年干旱指數7.8～8.0。按照我國濕地類型劃分標準，寧夏平原濕地主要包括河流濕地、湖泊濕地、沼澤濕地、人工濕地4大類別。

1.2研究方法

1.2.1數據與處理

本研究采用Erdas 4.7對寧夏平原2014年7月豐水期時段的Landsat-8-OLI假彩色(4、3、2波段)遙感影像圖(分辨率都為30 m×30 m)進行解譯，獲得各類濕地面積數據，并利用全球定位系統(global position system，GPS)對濕地解譯數據進行野外考察驗證(表1)。生物量數據采用遙感反演和實地測定獲得，利用ArcGIS 10.0空間分析模塊得到2014年寧夏平原濕地分布圖和濕地價值量空間分布圖。歸一化植被指數(normalized differential vegetation index，NDVI)數據由2014年的OLI影像近紅外通道(B5)和紅光通道(B4)合成。氣象數據來自寧夏氣象數據服務中心。本研究的其他數據來源于已發表的文獻，各種參數均源于寧夏年鑒、水務局、物價局、2014年野外調查及實驗室測定的數據。所得數據利用Excel 2007進行處理，并對結果進行統計。

表1　寧夏平原濕地類型和面積統計(2014年)

1.2.2野外調查采樣

2013年和2014年8—9月，沿黃河從南向北實地踏查，選擇寧夏平原地區最具代表性和特色的4類濕地，包括河流濕地2個，湖泊濕地3個，沼澤濕地2個，人工濕地2個，共計9個典型濕地。采樣地基本情況見表2，各濕地位置如圖1所示。在每個樣地確定代表性樣方(4 m×4 m)10個，然后在每個樣地內隨機選擇5個(1 m×1 m)植被調查小樣方，按梅花形布點設置3～5個50 cm×50 cm地上生物量樣方，用GPS測量并記錄樣點的中心坐標，開展植被調查、生物量測量、土壤樣品收集(0～40 cm)和環境因子調查。

1.2.3樣品測定

采用元素分析儀(Elementar Vario MACRO)測定植被有機碳(vegetation organic carbon，VOC)、土壤有機碳( soil organic carbon，SOC)和全氮(total nitrogen，TN)含量；采用高氯酸-硫酸消化，鉬銻抗比色法(UV-2450)測定全磷( total phosphorus，TP)含量。土壤體積質量(容重)和含水量采用烘干法測定，在105 ℃烘箱中烘干至恒量。土壤pH值和全鹽采用電位法測定(DDS-307A型電導儀和奧立龍868型酸度計)[21]。生物量均采用烘干法測定。

表2　研究區典型濕地基本情況

圖1　寧夏平原濕地分布圖Fig.1　Distribution map of wetlands in Ningxia Plain

1.2.4評價指標體系

根據生態學和生態系統服務功能原理，借鑒已有的研究成果[14,22-23]，并結合當地的實際調查分析，將寧夏平原濕地生態系統服務功能分為最終服務和中間服務2類，確定了寧夏平原濕地生態系統服務指標體系(表3)。根據生態系統服務功能的不同特點采用不同方法進行測算。同時，在研究過程中結合研究區客觀情況，對相關公式的參數進行了修正。

1.2.5最終服務價值評價

1.2.5.1物質生產。寧夏平原濕地的物質產品很多，主要選擇水產品和蘆葦，利用市場價值法計算物質功能價值：

(1)

式中：W為產品的總經濟價值；Vj為某類產品價值；Xj為第j類產品的產量；Pj為第j類產品的市場價格。

2014年蘆葦產量為全部地上生物量，其地上生物量計算采用實地測定和歸一化植被指數(NDVI)遙感反演法計算：

(2)

式中：ρ近紅外為近紅外波段的反射率；ρ紅光為可見光中紅光的反射率。

地上生物量遙感反演采用歸一化植被指數與生物量的線性擬合函數，B=15 655NDVI-953.16(R2=0.778 2)，詳見表4。不同濕地類型的生物量詳見表5。2014年研究區蘆葦價格為10元/kg；水產品的產量和價格分別為1 915.6 kg/hm2和15元/kg(數據來自2013年寧夏統計年鑒)。

表3　寧夏平原濕地生態系統服務評價指標體系

表4　濕地歸一化植被指數(NDVI)與生物量的關系

表5　不同濕地類型的生物量

1.2.5.2水供給。研究區濕地主要由河流濕地提供水源，價值包括提供給農業、工業、生活、生態用水的貨幣價值。采用影子工程法和市場價值法計算：

(3)

式中：V為提供水源的價值量；Qi為第i類用水的水資源量；Ki為第i類用水的單位價值量，元/m3。水資源蓄積的影子價格代表建設1 m3庫容投入的平均成本(參照全國水庫建設投資額計算)。其中，農業年均用水量為50.58×108m3，成本價格為1.2元/m3；工業年均用水量為1.85×108m3，成本價格為1.7元/m3；生活年均用水量為0.09×108m3，成本價格為1.9元/m3；生態年均用水量為0.96×108m3，成本價格為1.3元/m3。

1.2.5.3氣候調節。通過植物生物量、蒸騰系數及水面蒸發量測算出研究區濕地生態系統中水汽蒸發和植被蒸騰的總量[24]，結合研究區的客觀環境條件，對結果值進行適當的修正：

V=A·Pi·(EW+TW)。

(4)

式中：V為氣候調節功能價值；A為校正系數，即研究區域與地帶性林區干旱指數的比值，根據劉巽浩[25]的研究，森林通常分布在干旱指數小于1.5的地方，而研究區的干旱指數為7.8～8.0，因此，研究區A取5.26；Pi為單位體積水汽通過蒸騰作用調節氣候的價值，為0.02美元/m3，參照2014年美元兌人民幣1∶6.21的匯率，折合人民幣0.124元/m3；EW為濕地水汽蒸發量；TW為濕地植被水汽蒸騰量。黃河流域平均年蒸發量為1 714.7 mm[26]，乘以折減系數0.8[22]，按蘆葦的全部生物量計算，其蒸騰系數平均為372[27]。根據以上參數得到不同類型濕地的水汽蒸發量和植被蒸騰量(表6)。

表6　不同濕地類型水汽蒸發量和植被蒸騰量

1.2.5.4固碳釋氧。濕地的固碳價值包括濕地植被固碳量和土壤碳儲量，兩者的總價值采用避免成本法計算[28]。碳價格取43美元/t，參照2014年美元兌人民幣1∶6.21的匯率，折合人民幣為267.03元/t。

VC=VT×{i×(1+i)t/[(1+i)t-1]}。

(5)

式中：VC為土壤碳儲存價值的年金現值，即每年的價值，元；VT為土壤碳儲存總價值；i為社會貼現率，這里取3.5%，年限為100 a[29]；t為年限，a。根據樣方調查和遙感影像面積數據，得出各類型濕地植被固碳量(表7)。

土壤碳密度(D，kg/m2)的計算公式[30]：

D=C×H×B。

(6)

式中：C為有機碳質量分數，g/kg；H為土壤厚度，取40 cm；B為土壤體積質量，g/cm3。

對研究區域9個樣地270個樣點(表8)的土壤物理特性測定(表9)顯示，土壤體積質量的變化在1.13～1.51 g/cm3之間，4類濕地的平均值取1.37 g/cm3。土壤碳儲量計算公式[30]：

(7)

式中：D為土壤碳密度，kg/m2；Si為i類濕地土壤的面積，hm2。

將實驗測試分析結果代入公式(6)，得出不同土壤類型的碳密度，然后代入公式(7)，得到研究區濕地土壤總固碳量(表10)。

表7　不同濕地類型植被生物量及固碳量

表8　不同濕地類型土壤剖面樣點分布數量

表9　不同濕地類型0～40 cm土層土壤體積質量

表10　不同濕地類型0～40cm土層土壤有機碳(SOC)含量、碳密度和儲量

釋放O2的生態經濟價值運用工業制氧影子價格法。根據植物光合作用，生態系統每生產1.00 g干物質能釋放1.19 g O2。采用國際CO2價格3美元/t，則每噸碳的價格為3×(44/12)=11美元，美元與人民幣匯率按1∶6.21計算，參考工業制氧業影子價格400元/t。

1.2.5.5水質凈化價值。進入寧夏平原濕地的污水主要包括農田退水、城鎮生活污水和工業廢水。可采用生產成本法估算濕地生態系統去除污水的價值。計算公式：

(8)

1.2.5.6土壤養分保持功能。采用替代花費法，將濕地土壤肥力損失換算為土壤養分保持價值。

V=(CN+CP)×S×h×R×P1。

(9)

式中：V為土壤養分保持價值，元；CN為單位土壤全氮質量分數，%；CP為單位土壤全磷質量分數，%；S為不同類型濕地面積，m2；h為侵蝕深度，m；R為土壤體積質量，kg/m3；P1為中國化肥的平均價格，元，2014年我國化肥(折純量)平均價格為5 011元/t[14]。研究區TN和TP的統計學特征和含量見表11和表12。

表11　不同濕地類型0～40 cm土層土壤TN和TP統計學特征

表12　不同濕地類型0～40 cm土層土壤TN和TP質量分數

1.2.5.7文化科研。寧夏平原濕地作為一種獨特的生態系統，對于維持綠洲可持續發展起到了舉足輕重的作用，成為環境保護、協調人地關系、促進人與自然和諧共處的極好實驗場地，為教學科研和科普提供了活動基地。本文采用費用支出法估算研究區濕地的教學和科研價值。參照陳仲新等[32]估算的我國濕地生態系統的科研文化價值382元/hm2。

1.2.5.8旅游休閑價值。研究區濕地有國家濕地公園和濕地自然保護區，具有優美的自然風光和較為完整的濕地植被景觀，吸引了大量的中外游客。休閑旅游價值評估采用旅行費用區間法[30]計算，包括旅行費用支出、旅行時間價值和消費者剩余3部分。旅行費用支出主要包括游客從出發地至景點的直接往返交通費用、游客在整個旅游時間中的食宿費用以及門票和景點的各種服務收費。

C=W+Vt=W+T×N×D。

(10)

(11)

式中：C為游客的旅行實際總費用，元；W為旅行費用支出，包括門票、住宿、車費、組團費用和購物等，元；Vt為旅行時間價值，元；T為游客旅游的時間,d；N為游客數量,人；D為人均日收入,元/(日·人)；SCi為消費者剩余，元；Q(C)為游客的旅游意愿需求曲線。根據2014年寧夏旅游經濟發展統計公報，2014年寧夏平原全年接待國內外游客916.75×104人次，全年旅游營業收入80.83億元。旅行時間價值是由于進行旅游活動而不能正常工作損失的價值，用個人日收入和旅游天數的乘積表示。寧夏平原濕地區的游客來自全國各地，全國全年人均總收入為29 547元，每天約為80.95元，旅行時間多為1.89d/次；其他花費包括攝影、購物及參觀等方面的費用，每位游客平均為56元；此外，根據研究，消費者剩余的價值約為其他各項費用支出的10%[31]。

1.2.6中間服務價值

1.2.6.1凈初級生產力。植被凈初級生產力是指單位時間、單位面積由光合作用產生的有機物質總量扣除植物自養呼吸后的剩余部分[33]。凈初級生產力的價值可用影子價格法計算，生態系統所固定的碳可以轉化為相等能量的標煤質量，因此，可由標煤價格間接估算凈初級生產力的價值[34]。

植物地上、地下部分年凈初級生產力計算公式：

(12)

式中：NPP為植被地上或地下部分年凈初級生產力，g/(m2·a)；Bi+1為年內第i+1次測定的生物量，g/(m2·a)；Bi為年內第i次測定的生物量，g/(m2·a)；n為年內測定的次數。

植被的凈初級生產力(NPP)與葉面積指數(leaf area index，LAI)有密切關系，而NDVI又能靈敏地反映LAI的變化。用我國濕地蘆葦的葉面積指數、凈初級生產力及寧夏平原NDVI得出如下關系：

LAI=-4.933 2-86.280 ln(1-NDVI)。

(13)

NPP=-0.639 4-67.064 ln(1-NDVI)。

(14)

采樣時間為2014年8月23日至30日。由于研究區域內多為一年生的草本植被，8月底正是植被全年生長最旺盛的時間，10月份以后植被開始枯黃，基本停止生長。采樣所獲得的現存生物量可視為植被全年生長的累積量，與植被的NPP地上部分基本相同。

Vn=NPP×Pc×1.2。

(15)

式中：Vn為凈初級生產力價值，元/a；Pc為標煤價格。碳的熱值為0.036 MJ/g，標煤的熱值為0.029 27 MJ/g，則1 g碳相當于1.2 g標煤。根據寧夏煤炭網，2014年我國標準煤的價格為1 050元/t[34]。

1.2.6.2水源涵養。濕地的蓄水功能是其重要的生態服務功能之一，采用影子工程法對各濕地的蓄水功能進行估算，并采用該方法計算其功能價值：

(16)

式中：VT為水資源蓄積的總價值；A為濕地面積；i為濕地類型；D為蓄水深度；Pw為水庫造價成本。寧夏平原4種濕地類型的平均水深和蓄水量見表13。

表13　不同濕地類型蓄水量功能價值

1.2.6.3營養物質循環。生態系統中的營養物質通過復雜的食物網而循環再生，并成為生物地球化學循環不可或缺的環節[35]。根據土壤庫養分持留法計算濕地的營養循環量,采用影子價值法計算：

(17)

式中：VT為營養物質循環的總價值；Ai為不同類型濕地的面積；D為土壤深度；R為土壤體積質量；Ni為土壤中N、P、K含量；Pi為化肥價格，按1990年不變價，我國化肥(折純量)平均價格按2 549元/t計算。根據實驗測定結果，河流、湖泊、沼澤、人工濕地土壤含鉀量分別為0.093、0.085、0.090和0.077 g/kg(表14)。不同類型濕地的面積數據詳見表1。

表14　不同濕地類型營養物質循環價值

1.2.6.4物種棲息地。寧夏平原濕地是魚類和鳥類在寧夏最理想的棲息地之一，為野生生物提供了良好的棲息地和避難所。本研究在計算棲息地功能時采用發展階段系數法[36]，即用皮爾斯生長曲線來表現人類社會經濟發展和生活水平的不斷變化，并根據人們對某種生態功能的實際社會支付和物種價值來估算生態服務價值的方法[23]。

K=1/(1+e-t)。

(18)

式中：K為社會發展階段系數；e為自然對數的底；t=T-3(T為恩格爾系數En的倒數，En是指食品消費占個人或家庭總消費的百分比，En>60%為貧困，50%

2結果與分析

2.1服務功能價值

寧夏平原不同濕地類型的8種最終生態服務價值為228.22×108元(表15)，即寧夏平原濕地生態系統服務的總價值。其中，旅游休閑功能價值最大，占總價值的45.10%；其次為提供水源和濕地固碳釋氧價值，所占比例分別為28.60%和15.04%。說明寧夏平原濕地的生態功能主要以上述3項為主，這突顯出濕地在西北干旱半干旱區發揮著重要的水源涵養和生態屏障的作用。氣候調節、物質生產、土壤保持和凈化水質功能分別占總價值的8.49%、0.96%、1.06%和0.51%；而文化科研功能價值最小，所占比例為0.25%。從濕地類型來看，河流(136.82×108元)>沼澤(36.80×108元)>湖泊(32.56×108元)>人工濕地(22.04×108元)。將研究區濕地單位面積最終生態服務價值與全國和全球的服務價值進行簡單對比。結果(表15)發現，研究區濕地單位面積生態服務價值低于全國和全球的，但在旅游休閑、固碳釋氧方面的價值高于全國和全球單位面積的價值。雖然研究區濕地各項最終生態服務價值有所差異，但是相互之間是一個統一的整體，彼此之間關系密切。

從表15還可以看出：寧夏平原不同濕地類型的中間生態服務價值為125.69×108元，此值即為通過分類避免重復計算的價值。其中，調蓄洪水服務價值最大，占中間服務價值的72.43%；其次為養分循環價值和凈初級生產力，分別占中間服務價值的22.25%和4.85%；生物棲息地價值最低，占中間服務價值的0.47%。從濕地類型來看，沼澤(40.63×108元)>河流(38.78×108元)>人工濕地(24.36×108元)>湖泊(21.92×108元)。

寧夏平原濕地不同的中間服務價值通過不同的最終服務來體現。凈初級生產力價值主要通過物質生產、大氣調節、固碳釋氧等服務來體現，調蓄洪水的價值主要通過氣候調節、旅游休閑等服務來體現，營養循環價值主要通過水質凈化、固碳釋氧、科研教育等服務來體現，物種棲息地價值主要通過物質生產、旅游休閑等服務來體現。寧夏平原濕地的中間服務價值小于最終服務價值，說明中間服務價值可能有極大一部分通過最終服務為人類效益做出貢獻。

表15　寧夏平原濕地生態系統服務功能價值統計

2.2各濕地類型價值量

通過對寧夏平原各濕地類型生態服務價值估算(表15)可以看出：河流濕地單位面積價值量最高，為19.85萬元/hm2，沼澤濕地單位面積價值量最低，為11.02萬元/hm2；天然濕地生態服務價值量為206.18億元，其面積占濕地總面積的88.34%，生態服務價值量占總價值的90.34%；人工濕地總價值為22.04億元,占總價值量的9.66%，但其單位面積的價值量較高，僅次于河流濕地；從各濕地類型最終服務功能來看，河流濕地提供水源的價值最高，其次為旅游休閑價值，文化科研價值最低；湖泊、沼澤和人工濕地旅游休閑價值最高，其次為固碳釋氧價值，文化科研價值最低。

2.3濕地價值量空間分布

通過ArcGIS 10.0軟件進行空間表達得到寧夏平原濕地生態系統服務功能價值空間分布(圖2)。從中可以看出：寧夏平原不同市縣區濕地生態服務功能價值空間差異很大，其空間分布趨勢整體上東北和西南地區較高，東南部較低，平羅縣濕地服務功能價值量最高，其次是青銅峽市，西夏區最低；從濕地類型來看，河流、湖泊、沼澤濕地服務功能價值量均是平羅縣最高，人工濕地服務價值量最高的是賀蘭縣，銀川市西夏區和金鳳區4類濕地的價值量均較低。

圖2　寧夏平原不同濕地類型生態服務功能價值空間分布圖Fig.2　Spatial distribution of ecosystem service value for different wetland types in Ningxia Plain

3討論

參照已有的對濕地服務價值的研究結果[1,3,5,7,12-13,25,27,32,37-38]，將研究區濕地的功能價值與類似濕地生態系統研究結果進行對比。結果(表16)表明：研究區濕地單位面積的服務價值低于全球和全國濕地生態系統單位面積的價值。說明地處西北干旱區的濕地生態系統的生態服務價值總體偏低，這主要是受到干旱環境的影響。在干旱區，濕地植物種類少，生物生產量低，因此其固碳釋氧、凈化水質、土壤保持、水源涵養等能力相應會下降。同時，地處西北干旱區的濕地生態環境脆弱，自我修復能力差，在受到人類活動影響后，其生態服務價值會進一步下降。

寧夏平原濕地單位面積的生態功能價值高于西北內陸干旱區(表16)。這可能是因為寧夏平原濕地是以黃河干流兩側為主的黃河濕地，濕地景觀類型多樣，其形成、演替、消長與黃河有密切關系[15]，相比新疆及河西地區的季節性河流，黃河水量變化相對較小，同時能夠持續提供水源；因此，寧夏平原濕地較為穩定，能夠提供較高的生態服務價值[26]。新疆艾比湖濕地和甘肅張掖黑河是干旱區的代表性濕地[24]，其生態環境更為脆弱，自然條件與研究區濕地相比也有一定的局限性，間接降低了該濕地生態服務功能的價值；銀川平原濕地與青海湖[11]濕地的地理位置相近，但銀川平原的濕地服務功能遠高于青海湖濕地，可能是因為青海湖濕地區屬高寒干旱的大陸性氣候區，區域內生態環境脆弱，多年來水資源利用不合理[22]，加之人為干擾破壞嚴重，導致植被覆蓋率降低，水土流失加劇，從而更加劇了生態環境的退化，導致濕地單位面積生態功能價值較小。

濕地與草地、森林生態系統為地球重要的生態系統,發揮著重要的生態效益，并有著巨大的價值量[38]。在全球和中國的各種生態系統類型中，濕地單位面積的生態服務價值都大于整體生態系統的單位面積價值(表17)。寧夏平原濕地生態系統服務價值是草地生態系統的4.95倍，森林生態系統的5.36倍，在3種主要生態系統中服務價值最高；因此，在生態環境保護和建設規劃中應更加注重保護濕地。

從各濕地類型服務價值來看，河流濕地單位面積價值量最高，在河流濕地各項服務功能中提供水源的價值量最高，主要因為寧夏平原濕地位于黃河流域的河套平原旱區，黃河是寧夏平原生產、生活及生態用水的主要來源；旅游休閑是生態系統服務功能的重要組成部分[39]，湖泊、沼澤及人工濕地年均提供的旅游休閑價值分別為68 877、68 862.27和69 039.54元/hm2，遠高于全世界河湖生態系統(12 077元/hm2)和全國濕地生態系統的旅游休閑價值(4 911元/hm2)[38]。這主要因為寧夏平原濕地有獨具特色的干旱半干旱濕地景觀[18]，如波光蕩漾、蘆葦叢生的湖泊，防洪泄洪、人工建造的水庫，沙漠與湖泊共存的奇特塞外景觀，特別是“黃河水上游”“西夏秘境游”“山湖生態游”“干旱區水鳥觀光游”等具有壟斷性的旅游精品，給人們提供了自然河流、湖泊風光的美學體驗和感官享受[39]。

表16　濕地生態系統服務價值對比

a)括號中的數據表示文獻出版年份。以文獻發表時間作為基準年，其中美元兌人民幣的匯率按1997年1∶8.29進行轉換，2014年的價值是原價值經過不同年份CPI增長率計算得到的。

a) Document data in parentheses indicate the year of publication. The data are published in the article. The exchange rate of USD/RMB is converted to 1∶8.29 in 1997, and the value of CPI is calculated to 2014.

表17　濕地生態系統功能價值對比

a)括號中的數據表示文獻出版年份。以文獻發表時間作為基準年，其中美元兌人民幣的匯率按1997年1∶8.29進行轉換，2014年的價值是原價值經過不同年份CPI增長率計算得到的。

a) Document data in parentheses indicate the year of publication. The data are published in the article. The exchange rate of USD/RMB is converted to 1∶8.29 in 1997, and the value of CPI is calculated to 2014.

從濕地價值量的空間分布來看，平羅縣濕地服務功能總價值量最高，其河流、湖泊、沼澤濕地服務功能價值量均高于其他各市縣，主要因為平羅縣濕地面積大，濕地植被覆蓋度較高。同時，由于地處平羅縣的沙湖國家濕地公園兼具了湖泊、沼澤和人工濕地的文化旅游休閑功能、供給功能、調節功能和支持功能[16-18]，呈現了價值量的最大值。人工濕地(庫塘和水產品養殖場)服務功能價值量最高的是賀蘭縣，主要因為賀蘭縣人工濕地水產品養殖場面積較大，自然條件優越，水、光、熱及餌料生物均適于魚類生長和繁殖。近年來賀蘭縣實施了“漁業資源開發與養護、產業支撐保障、水產品加工拓展、水產品質量保障”等4大工程，使漁業的物質生產、生態保護、觀光休閑、文化傳承等功能得到了不同程度的發揮。銀川市西夏區和金鳳區4類濕地的價值量均較低，一方面因為該區濕地的面積較小，另一方面因為人類活動(主要是工農業生產活動、漁業養殖、大規模的城市建設)對濕地的干擾，損害了濕地原有的功能，降低了濕地生態系統的效益[20]。值得關注的是，該地區的濕地生態系統面臨著過度開發的風險[17,20,40]，在今后的發展中應加強生態系統的保護和管理，合理開發利用濕地資源，促進生態系統可持續發展[18,41]。

本文結合遙感、地理信息系統和全球定位系統技術，采用多源數據融合的評估方法計算了寧夏平原濕地的最終服務價值和中間服務價值。由于中間服務價值在最終服務價值里體現，因此是重復計算價值，在評價總價值時只計算最終服務，只有當最終服務無法評估時，才可以在總價值評價中計算中間服務[14]。在具體計算過程中，通過多源數據融合、評價參數和評價方法的選擇等規避了濕地生態系統時空差異性服務的價值評估和總服務價值的重復計算。采用遙感反演模型估算的生物量和NPP與張玉峰等[19]的研究結果一致；土壤有機碳含量和土壤有機碳密度與董林林等[42]的研究結果相符。實驗數據和遙感數據為該濕地生態服務價值估算提供了強有力的數據支撐。

在今后進行濕地生態系統價值評估時，應采取多維度價值評估方法[43]，即通過對濕地生態系統服務的概念明晰，合理劃分服務類型，并采用經濟學和生物物理學聯用方法，以規避濕地生態系統時空差異性服務的價值評估和總服務價值的重復計算。針對濕地生態系統服務的重復性計算問題還需從評價方法、評價參數、評價指標體系和濕地生態系統服務的內部聯系等方面加強研究，以準確量化服務價值。在未來的研究中，濕地生態服務功能價值估算應采用多種方法相結合，使得評價結果更準確。

4結論

4.1對寧夏平原4種類型濕地生態服務價值評估表明：河流、湖泊、沼澤和人工濕地的生態服務功能價值分別為19.85×104、11.07×104、11.02×104和12.42×104元/hm2；從不同濕地類型的最終服務價值來看，河流(136.82×108元)>沼澤(36.80×108元)>湖泊(32.56×108元)>人工濕地(22.04×108元)。依據估算，2014年寧夏平原濕地最終生態服務功能總價值約為228.22×108元，占該區國內生產總值的15%。僅占該區總面積11.75%的寧夏平原濕地生態系統，為旱區的沿黃經濟區經濟發展提供了基本的物質和環境條件，同時為區域經濟發展提供了強大的生態保障。

4.2寧夏平原濕地單位面積生態服務功能價值約為15.27×104元/hm2,低于全球和全國濕地的平均水平，但高于西北內陸干旱區的平均水平。其中，河流濕地單位面積價值量最高，為19.85萬元/hm2；沼澤濕地單位面積價值量最低，為11.02萬元/hm2；人工濕地單位面積的價值量較高，僅次于河流濕地。

4.3寧夏平原各市縣區濕地生態服務功能價值空間差異很大，平羅縣濕地價值量最高，其次是青銅峽市，西夏區最低。河流、湖泊、沼澤濕地服務功能價值量均是平羅縣最高，人工濕地服務價值量最高的是賀蘭縣，銀川市西夏區和金鳳區4類濕地的價值量均較低。

4.4寧夏平原濕地8項服務功能按其服務價值從大到小排序依次為旅游休閑>提供水源>固碳釋氧>氣候調節>土壤保持>物質生產>凈化水質>文化科研價值。河流濕地提供水源的價值最高，其次為旅游休閑價值，文化科研價值最低；湖泊、沼澤和人工濕地的旅游休閑價值最高，其次為固碳釋氧價值，文化科研價值最低。

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中圖分類號X 171

文獻標志碼A

收稿日期(Received)：2015-08-24；接受日期(Accepted)：2015-11-27；網絡出版日期(Published online)：2016-03-20

*通信作者(

Corresponding author)：米文寶(http://orcid.org/0000-0001-8127-4107)，E-mail:miwbao@nxu.edu.cn

基金項目：國家自然科學基金(41161020，31360110);寧夏大學2015年度博士研究生學位論文培優計劃.

第一作者聯系方式：卜曉燕(http://orcid.org/0000-0002-6372-8061)，E-mail:lantian_2007@163.com

URL:http://www.cnki.net/kcms/detail/33.1247.S.20160321.1425.024.html