江蘇濱海濕地生態系統服務功能價值評估

王磊, 何冬梅, 江浩, 丁晶晶

江蘇濱海濕地生態系統服務功能價值評估

王磊, 何冬梅*, 江浩, 丁晶晶

江蘇省林業科學研究院, 南京 211153

江蘇濱海濕地面積廣闊、類型多樣, 發揮著多種重要的生態服務功能, 對其生態服務功能進行評估可以為濕地保護與合理開發提供參考依據。應用生態經濟學的理論和研究方法, 對江蘇濱海濕地生態系統的供給、調節、支持和文化四大類服務功能的經濟價值進行了初步估算。研究結果表明, 2010年江蘇濱海濕地生態服務功能總價值為1202.06億元, 其中供給功能價值最大, 為587.37億元, 其次調節功能價值為440.65億元, 文化和支持功能價值分別為170.97億元和3.07億元。江蘇濱海濕地生態服務功能在維系江蘇生態安全及國民經濟發展中具有重要的作用, 在今后的工作中應加強濕地保護相關的法律和政策的制定, 借助科研手段開展有效的濕地保護工作, 在不損害濕地生態功能的前提下合理開發利用濕地, 實現生態、社會和經濟效益的可持續發展。

濱海濕地; 生態服務功能; 價值評估; 江蘇省

1 前言

濱海濕地是介于陸地和海洋生態系統之間較為復雜的一個生態系統, 生物多樣性豐富、生產力高,是最具保護價值的濕地生態系統之一, 對維持區域和全球生態平衡都具有重要的意義。國外關于濱海濕地的研究較早, 尤其是北美國家由于其擁有大面積的濱海濕地, 早在19世紀60年代他們就開始了關于濱海濕地的研究, 并且取得了較多的研究成果[1–2]。中國關于濕地的研究起步較晚, 早期研究主要在我國高原濕地開展, 研究內容包括濕地特征和類型,以及濕地資源的利用和保護等[1,3]; 隨著我國對濕地資源保護的重視, 尤其是1992年我國正式加入《濕地公約》后, 內陸沼澤濕地、湖泊濕地、河流濕地和濱海濕地的研究也逐漸發展起來, 研究內容也涵蓋了多個方面, 包括濕地的水文過程和功能、濕地生物地球化學循環、濕地植物群落演替過程、濕地資源的恢復和重建以及濕地服務功能價值評價等[4–6]。近年來, 隨著經濟的發展和人口數量的增加,沿海地區對濱海濕地資源的開發利用強度逐漸增大,一定程度上破壞了濱海濕地的生態平衡, 對區域的可持續發展造成了不利影響[7]。為了使公眾能夠更直觀地了解濱海濕地生態系統各項功能的重要性以及強化公眾的濕地保護意識, 許多研究者基于經濟學、生態學、環境科學等理論, 采用市場價值法、影子工程法、成果參數法等方法對濱海濕地生態系統服務功能進行了價值估算[8]。楊慧林等[9]估算出2005年雙臺子河口濱海濕地生態系統服務功能總價值為242.43億, 相當于盤錦當年GDP的57.02%; 孟祥江等[10]基于遙感解譯數據對2001和2009年廣西濱海濕地生態系統服務價值進行了評價比較, 結果分別為506.70和328.36億元。這些研究結果表明了濱海濕地生態系統為當地社會經濟發展提供了重要的支持作用。江蘇大陸海岸線從省境北端蘇魯交界繡針河口到南端長江口北支全長954 km, 濱海濕地面積達100萬hm2, 約占全國濱海面積的1/4。在江、河以及海洋的交互作用下, 江蘇濱海濕地類型多樣,資源豐富, 在江蘇沿海經濟的發展中具有重要的推動作用。本文對江蘇濱海濕地的生態服務價值進行了初步評估, 旨在為江蘇濱海濕地資源的保護和利用提供參考依據。

圖1 江蘇濱海不同濕地類型面積比例Fig. 1 The area percentage of different types of coastal wetland in Jiangsu province

2 研究區濕地概況

根據江蘇省第二次濕地資源調查, 江蘇濱海濕地主要為近海與海岸濕地, 總面積達100萬hm2, 主要分布在鹽城、南通和連云港三個市。按照《濕地分類》標準, 江蘇濱海濕地共包括7個濕地型。其中, 淺海水域44.63萬hm2, 占濱海濕地總面積44.58%; 巖石海岸188.45 hm2, 占濱海濕地總面積0.02%; 沙石海岸1.51萬hm2, 占濱海濕地總面積1.51%; 淤泥質海灘41.56萬hm2, 占濱海濕地總面積41.51%, 主要為互花米草和蘆葦群落; 潮間鹽水沼澤4.2萬hm2, 占濱海濕地總面積4.19%, 主要分布于淤泥質海灘分布區的潮間帶和潮上帶區域;河口水域5.18萬hm2, 占濱海濕地總面積5.17%,三角洲(沙洲、沙島)3.02萬hm2, 占濱海濕地總面積3.02%。

3 研究方法

3.1江蘇濱海濕地生態服務功能分析

參照Costanza[11]全球生態系統服務功能分類方法并結合江蘇濱海濕地生態系統結構和生態過程特征, 本研究把江蘇濱海濕地生態服務功能劃分為供給功能(原材料、水產品、航運、電力供應)、調節功能(大氣調節、調蓄洪水、水質凈化、消浪護岸、促淤造陸)、支持功能(生物多樣性)和文化功能(休閑旅游、文化科研)四大類共十二項主導功能。并且, 根據江蘇濱海不同濕地類型所發揮的生態服務功能確立了該區濕地類型與生態服務功能之間的對應關系(見表1)

3.2數據來源和評價方法

以江蘇省第二次濕地資源調查數據為基礎, 根據2010年江蘇省統計年鑒[12]、鹽城市統計年鑒[13]、南通市統計年鑒[14]、連云港市統計年鑒[15]及統計局提供的數據資料, 結合實地調查數據, 在了解與分析江蘇濱海濕地生態服務功能過程的基礎之上, 運用環境經濟學、生態經濟學和資源經濟學等原理,按照科學、合理、可行性等原則選取了每種服務功能的評價方法(表2), 并分類逐項估算江蘇濱海濕地生態系統服務功能的經濟價值。

表1 江蘇濱海濕地生態系統類型及其服務功能Tab. 1 Classification of coastal wetland ecosystem and ecological service function in Jiangsu Province

表2 江蘇濱海濕地生態系統服務功能評估方法Tab. 2 The assessment methods of ecological service function of coastal wetland in Jiangsu Province

4 濕地生態系統服務功能價值評估

4.1供給功能價值

江蘇濱海濕地位于典型的季風氣候區, 冬暖夏涼, 四季分明, 蘊藏著豐富的自然資源。據初步調查, 江蘇濱海濕地生態系統的供給服務功能主要包括以蘆葦為主的原材料生產、海水產品提供、航運功能和電力供應。由于供給服務所提供的產品都具有明確的市場價格, 故采用市場價值法進行估算。公式為:

式中, V物為產品總價值; Qi為第i類物質的年產量; Pi為第i類物質的市場價格。

根據江蘇省統計年鑒[12], 2010年全省海水養殖面積為19.2 × 104hm2, 海產品總產量為136.44萬噸,海產品總產值達244.54億元。江蘇濱海濕地蘆葦生長面積為21832.16 hm2, 單位面積蘆葦的產量為6.3噸·hm–2[16],收割面積按總生產面積的50%估算[17], 可得出蘆葦的總產量為13.75萬噸, 以當年市場價格400元/噸計算, 濕地提供的蘆葦原材料的產值為0.55億元。根據江蘇省統計年鑒[12], 海運旅客周轉量為590.15萬人, 貨運周轉量為3401.59億噸,客運和貨運的運輸單位價格分別為0.38和0.08元,則可計算出航運價值為272.15億元。濕地發電量主要是由風力發電提供, 根據統計數據可知江蘇濱海地區的風力發電量為127.5億kwh, 當年的單位電價為0.55元, 由此可計算出濕地電力供應價值為70.13億元, 得出江蘇濱海濕地供給功能總價值為587.37億元。

4.2調節功能價值

江蘇濱海型濕地生態系統的調節功能價值包括大氣調節、凈化水質、調蓄洪水、消浪護岸和促淤造陸價值。

4.2.1 大氣調節價值

濕地生態系統通過光合作用和呼吸作用與大氣交換二氧化碳和氧氣, 從而對大氣中的二氧化碳和氧氣動態平衡起著重要的作用, 同時, 濕地還會排放甲烷等溫室氣體。因此, 大氣調節功能分為三部分: 植物固定二氧化碳、釋放氧氣以及溫室氣體排放。大氣調節功能價值 = 植物固C價值 + 釋放O2價值 - 溫室氣體排放價值。

(1) 固碳釋氧價值

以江蘇濱海濕地生態系統有機物質生產為基礎,根據植物光合作用方程式:

6CO2(264g) + 6H2O(108g) → C6H12O6(180g) + 6O2(192g) → 多糖(162g)

可知, 植物每生產1g干物質可吸收1.63g CO2,釋放1.2g O2。江蘇濱海濕地植被類型主要有蘆葦、互花米草、堿蓬和獐毛等。蘆葦群落年生物量為13.75萬噸; 互花米草群落按初級生產力2.97噸·hm–2計算[18], 年生物量為9.28萬噸; 堿蓬群落按初級生產力6.22噸·hm–2計算[19], 總生物量為2.83萬噸, 獐毛群落及其他雜草按初級生產力2.8噸·hm–2計算[20],總生物量分別為0.32萬噸和0.21萬噸。則江蘇濱海濕地生態系統產生的干物質總量為26.39萬噸。利用光合作用方程式可計算出固定CO2量43.02萬噸,釋放O2量31.67萬噸。濕地生態系統的固碳價值通常采用碳稅法和造林成本法進行估算。本研究采用瑞典碳稅率150美元·噸–1(C)(按2010年人民幣對美元匯率為1:6.8, 折合人民幣1020元)與中國的平均造林成本260.9元·噸–1(C) 的平均值640.45元·噸–1(C)作為碳稅標準[21], 得到濕地固定CO2的價值7556.39萬元。釋放O2的價值采用O2造林成本352.9元·噸–1(O2)和工業制氧價格0.4元·kg–1(O2)的平均值376.5元·噸–1計算[20–22], 得到釋放O2的價值為11921.68萬元。

(2) 溫室氣體排放損失價值

本研究中濕地溫室氣體的排放主要考慮蘆葦群落CH4的排放。溫室氣體排放損失價值根據濕地溫室氣體排放通量(單位排放源表面的排放速率)、濕地面積、溫室氣體散放值三者的乘積計算。蘆葦濕地CH4排放的通量參照肖篤寧等[22]的研究結果0.52 mg·(m2·h)–1(即, 45.55 kg·hm–2), 計算出本研究中蘆葦濕地CH4排放總量74.30噸。參照Pearce等人在OCED中對氣候變化的經濟學分析中提出的CH4估算指標, 其散放值為0.11美元·kg–1(按2010年人民幣對美元匯率1: 6.8, 折合人民幣0.75元·kg–1)[23]。因此, 計算出甲烷的排放損失價值為74.39萬元。

綜合以上三項計算結果可得, 江蘇濱海濕地的大氣調節功能總價值為1.93億元。

4.2.2 凈化水質價值

本研究中凈化水質價值主要采用污染防治成本法來估算, 如果進入濕地的污染物沒有使水體整體功能退化, 即可認為濕地起到凈化的功能。江蘇濱海地區入海河流和近岸海域是水污染物的主要接納水體, 水污染物主要來源于工業污水和生活污水。2010年江蘇省沿海城市南通、連云港和鹽城的廢水排放量分別為15707.99、14458.71和37095萬噸, 各市近岸海域水質達標率分別為89.46%、98.14%和55.55%[9–11], 則可近似認為濱海濕地凈化污水總量為48849.9萬噸。按照江蘇省污水處理費用為0.55元?噸–1計算, 江蘇濱海濕地凈化水質功能價值為2.69億元。

4.2.3 調蓄洪水價值

濕地土壤具有特殊的水文性質, 其草根層和泥炭層孔隙度較大, 具有超強的蓄水性和透水性, 是蓄水防洪的天然“海綿”。本研究中灘涂和沼澤濕地都具有調蓄洪水的功能。濕地生態系統的水文調節功能與水庫的作用非常相似, 其水文調節功能價值可采用影子工程法進行估算。調蓄洪水功能的價值等于水資源調蓄總量與單位蓄水量庫容成本的乘積。濕地總調蓄水量可以根據以下公式進行:

式中: V為總調蓄水量; O為濕地蓄水量; Si為第i類濕地類型面積; Di為第i類濕地洪水期平均淹沒深度。

孟憲民等[24]的研究結果顯示1500 km2的沼澤濕地, 蓄水量為37×108m3, 則可推算出該區41.56萬hm2的灘涂和4.2萬公頃的沼澤濕地可蓄水112.87億m3。參考李健娜[16]等人的研究, 本研究中灘涂和沼澤濕地洪水期平均淹沒深度為1 m, 可根據公式計算出本研究區灘涂和沼澤濕地洪峰期調節水量為45.76億m3, 從而得出濕地總調蓄水量為158.63億m3。單位蓄水量庫容成本按照我國毎建設1m3庫容需投入成本0.67元計算, 則江蘇濱海濕地調蓄洪水的價值為106.28億元。

4.2.4 消浪護岸價值

濕地的灘涂沼澤植被以及巖石和砂石海岸的存在都可以減弱風速、減輕海水侵蝕, 從而降低了風暴潮對濱海地區的破壞作用。根據Ledoux[25]的研究成果, 岸灘防御風暴潮的價值為9140美元?hm–2—30760美元?hm–2, 考慮到江蘇沿海強風暴和海浪災害出現的頻次, 本文取其最低值9140美元?hm–2(按2010年人民幣對美元匯率1: 6.8)進行計算。本研究中具有此項功能的灘涂、沼澤、巖石、砂石以及三角洲濕地總面積約為50.31萬hm2。因此, 江蘇濱海濕地消浪護岸功能價值為312.93億元。

4.2.5 促淤造陸價值

江蘇濱海濕地的促淤造陸功能主要包括加快淤積速度和增加土壤兩方面。灘涂淤積有利于提高圍墾工程的起圍高程, 從而降低土方量要求,使得圍墾成本減小。根據王志明等[26]對近20年江蘇海岸線調查結果, 江蘇沿海灘涂面積以平均每年580.7 hm2的速度增加, 再加上三角洲平均淤積面積為42.22 hm2, 江蘇濱海濕地每年促淤總面積為622.92萬hm2。參照江蘇省及沿海三市南通、連云港及鹽城的年鑒[9–11], 2010年每公頃國土價格為270元?m–2, 由此得到江蘇濱海型濕地促淤造陸總價值16.82億元。

4.3支持功能價值

4.3.1 生物多樣性價值

江蘇濱海濕地為野生動、植物的生存提供了良好的棲息地, 在維護和調節生態平衡, 保持生物多樣性方面起著非常重要的作用。本研究中發揮此項功能的濕地主要考慮濱海自然保護區的面積14.84萬 hm2。參照Costanza等的研究結果[11], 單位面積棲息地功能價值304美元?hm–2(折合人民幣2067元/hm2), 可計算出江蘇濱海濕地維護生物多樣性功能的價值3.07億元。

4.4文化功能價值

4.4.1 休閑旅游價值

江蘇濱海濕地氣候適宜, 動植物資源豐富, 特殊的自然條件造就了其特別的旅游功能。本研究中休閑旅游功能的價值估算采用費用支出法, 公式為:

其中, V為休閑旅游價值, 單位為元; C1為旅行費用支出, 單位為元; C2為消費者剩余, 單位為元; C3為旅游時間價值, 單位為元。

由于缺乏濕地旅游人數的統計數據, 本研究以江蘇濱海濕地主要分布的三個城市(南通、連云港和鹽城)的旅游效益、旅游人數作為旅游價值的估算基數。據江蘇省統計年鑒[12], 2010年南通、連云港和鹽城的旅游收入分別為226.78億、160.89億和102.18億元。消費者剩余(C2)通過調查問卷得出其為旅行費用支出的40%左右, 旅游時間價值(C3) = 旅行總時間花費×單位時間的機會成本工資, 機會成本工資一般為成本工資的1/3, 國外游客取平均值300元?天–1, 國內游客取50元?天–1。由此得出南通、連云港和鹽城的休閑旅游價值分別為237.7億元、168.55億元和108.08億元, 根據國土面積可計算出各市單位面積旅游效益價值。然后根據江蘇濱海濕地在各市的分布面積計算出江蘇濱海濕地總的休閑旅游價值為166.34億元。

4.4.2 文化科研價值

由于江蘇濱海濕地的教育科研價值缺乏具體的統計數據, 本研究采用成果參照法, 參考全球濕地生態系統科研教育價值861美元?hm–2(折合人民幣5854.80元?hm–2)和我國單位面積濕地生態系統的科研價值382元?hm–2的平均值3118.43元?hm–2作為研究區的教育科研價值[23]。江蘇濱海濕地野生動植物資源豐富, 該區分布有多個自然保護區包括, 鹽城珍禽國家級自然保護區、大豐麋鹿保護區、啟東長江口(北支)濕地省級自然保護區和如東沿海野生動物縣級保護區。本研究主要考慮江蘇濱海濕地保護區所提供的文化科研價值。江蘇濱海濕地保護區總面積為14.84萬hm2, 可計算出江蘇濱海濕地文化科研價值為4.63億元。

5 結果分析

5.1江蘇濱海濕地生態服務功能價值總體評價

本研究通過對江蘇濱海濕地生態系統的四種主導服務功能的價值評估, 得到2010年江蘇濱海濕地生態服務功能的總價值為1202.06億元, 占當年江蘇省GDP(40903億元)的2.94%, 占連云港、鹽城和南通三個沿海城市GDP總值的17.68%。由此可見,江蘇濱海濕地生態服務功能的價值十分可觀, 在江蘇全省的社會經濟發展中占有重要地位。江蘇濱海單位面積濕地生態服務功能的價值為12.02萬元?hm–2,是Costanza計算的全球平均值(3.59萬元?hm–2)的3.4倍。與國內其他省市濱海濕地研究結果相比較, 江蘇濱海濕地單位面積生態服務功能價值高于浙江、遼寧、河北和閩東等地, 主要體現在供給功能價值方面。近年來, 隨著江蘇沿海港口群建設的推進, 多條海運航線開通, 該區航運功能價值得以大力提高;另一方面, 江蘇海岸線長, 灘涂面積廣闊, 風能資源豐富, 為該區風電建設提供了保障。因此, 本研究在參考其他研究的基礎上, 結合研究區的服務功能特征, 在供給功能中增加了航運和電力供應, 且這兩項指標的價值占江蘇濱海濕地生態服務功能總價值的28.5%, 使江蘇濱海濕地服務功能價值評價結果也相對高于其他地區。

5.2江蘇濱海濕地不同生態服務功能類型的價值

從江蘇濱海濕地生態系統四大類服務功能價值的大小看(表3), 供給功能價值最大, 為587.37億元,占濕地總價值的48.86%, 表明江蘇濱海地區物產和能源都比較豐富; 其次是調節功能價值440.65億元,占總價值的36.66%, 表明生態調節功能在江蘇濱海濕地生態系統整體服務功能中發揮著重要的作用;文化功能價值為170.97億元, 占濕地總價值的14.22%; 支持功能價值最小, 僅3.07億元, 僅占濕地總價值的0.26%, 在今后的保護管理中還應著重提高該功能的重要性。

從生態服務功能的各項指標價值看(表3), 江蘇濱海濕地生態系統各項服務功能價值的大小順序為:消浪護岸＞航運＞水產品＞休閑旅游＞調洪蓄水＞電力供應＞促淤造陸＞文化科研＞生物多樣性＞凈化水質＞大氣調節＞原材料供應。其中, 消浪護岸價值最高約312.93億元, 占總價值的26.03%, 表明江蘇濱海濕地在抵御風暴災害方面發揮著巨大的作用。其次是航運功能價值, 占總價值的22.64%, 江蘇沿海開發以連云港為核心, 南通洋口港、呂四港迅速崛起, 鹽城的大豐港、濱海港、射陽港、響水港的建設也正在快速推進, 江蘇沿海港口群的形成, 使沿海航運功能得到大力發展。水產品價值占總價值的20.34%,這是由于江蘇沿海灘涂面積較大, 水產養殖業發達,每年為市場提供大量的水產品。休閑旅游功能價值占總價值的13.84%, 表明依托江蘇濱海濕地資源建設的鹽城珍禽國家級自然保護區、大豐麋鹿國家級自然保護區、啟東長江口(北支)濕地省級自然保護區和如東沿海野生動物縣級保護區等多個自然保護區,對海內外游客具有較高的吸引力, 對江蘇旅游業的發展具有重大的貢獻。本研究區生物多樣性和文化科研價值所占比例相對較小, 主要是因為本研究在估算的過程中只考慮了沿海自然保護區濕地面積,濕地中還有其它的區域為生物多樣性的存在和發展也提供了良好的環境條件, 所以此項功能的估算結果偏低。

表3 不同生態服務功能價值量Tab. 3 Values of different ecological service functions

6 結論

江蘇濱海濕地生態服務功能總價值為1202.06億元,單位面積價值為12.02萬元·hm–2, 表明江蘇濱海濕地生態狀況較好, 發揮著巨大的經濟效益、生態效益和社會效益, 在維系生態安全及國民經濟發展中具有不可替代的作用。江蘇濱海濕地的供給功能、調節功能、文化功能和支持功能價值分別占生態服務功能總價值的48.86%、36.66%、14.22%和0.26%,今后應綜合考慮各類服務功能的協調發展。江蘇濱海濕地生態服務功能的十二項評價指標中文化科研、生物多樣性、凈化水質、大氣調節和原材料供應價值所占比例較小。因此, 在濕地的保護、利用過程中應加強沿海區域水污染治理以及對污染源的管控; 開展濕地資源的合理利用和保護, 尤其是對珍稀瀕危物種進行針對性保護, 促進生物多樣性發展; 合理植樹造林, 改善區域小氣候; 增加科研投入, 在開展濕地相關基礎研究的同時, 運用先進的科技手段對濕地進行有效的保護; 制定合理的濕地開發利用政策, 使生態效益和經濟效益協調發展;加強濕地保護的法制建設和監督, 加大濕地保護的宣傳力度。

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Evaluation of coastal wetland ecosystem services in Jiangsu Province

WANG Lei, HE Dongmei*, JIANG Hao, DING JingjingJiangsu Academy of Forestry,Nanjing211153,China

The coastal wetlands with rich natural resources in Jiangsu provide important ecosystem services for human society. Evaluating on the ecological services value of coastal wetlands can provide theoretical foundation for the wetland resources protection and reasonable development planning in Jiangsu. In this study, the ecological services of coastal wetland were grouped into provisioning, regulating, cultural and supporting services. We estimated the economic value of ecological services of coastal wetlands by the ecological economics theory and methods. The results showed that the total value of the ecological services of the coastal wetlands in Jiangsu Province was 120.21 billion Yuan RMB, equivalent to 2.94% of GDP of this province in 2010. The provisioning service value of the wetlands had the greatest value of 58.74 billion Yuan RMB per year, accounting for 48.86% of the total value. The regulating service was 44.06 billion Yuan RMB per year, accounting for 36.66% of the total value. The cultural and supporting service was 17.10 billion and 306.77 million Yuan RMB per year, and accounted for 14.22% and 0.26% of the total value, respectively. In conclusion, the ecological services of coastal wetlands in Jiangsu play an important role in the sustainable development of the regional economy. Reasonable measures should be taken to protect coastal wetlands, which can maintain the regional sustainable development of ecological, social and economic benefits.

costal wetland; ecological service; value estimation; Jiangsu Province

10.14108/j.cnki.1008-8873.2016.05.023

X171.1

A

1008-8873(2016)05-169-07

王磊, 何冬梅, 江浩, 等.江蘇濱海濕地生態系統服務功能價值評估[J]. 生態科學, 2016, 35(5): 169-175.

WANG Lei, HE Dongmei, JIANG Hao, et al. Evaluation of coastal wetland ecosystem services in Jiangsu Province[J]. Ecological Science, 2016, 35(5): 169-175.

2016-06-09;

2015-12-29

林業公益性行業科研專項(201404305)

王磊(1980—), 男, 博士, 副研究員, 主要從事生態系統生態學研究, E-mail: wl.stone@163.com

*通信作者: 何冬梅, 博士, E-mail: ybfqxy@126.com