森林濕地生態系統服務功能及價值評估研究綜述

楊一 邊紅楓楊絮

森林濕地生態系統服務功能及價值評估研究綜述

楊一 邊紅楓*楊絮

（東北師范大學國家環境保護濕地生態與植被恢復重點實驗室，吉林 長春 130117）

森林濕地生態服務功能價值評估逐漸成為濕地科學前沿領域的熱點話題。在介紹當前森林濕地生態系統定義和分布的基礎上，綜述了森林濕地主要生態服務功能的類型、機理和價值評估方法，旨在加強人們對森林濕地生態系統服務功能的認識，并為森林濕地的管理與保護提供科學支持。

森林濕地；生態系統服務功能；價值評價

根據植物的生長型，濕地可簡單劃分為草本濕地、灌叢濕地及森林濕地三大類（Welsch，1995）。森林濕地是指地表過濕或積水的地段，以濕生植物和沼生植物為主所組成的森林植物群落，其類型包括寒帶或寒溫帶森林沼澤濕地和熱帶沖積雨林或海岸潮間帶森林濕地（郎惠卿, 1999）。森林濕地廣泛分布于西西伯利亞、北歐4國（丹麥、芬蘭、瑞典、挪威）、北美亞馬遜流域、印度尼西亞和坦桑尼亞、剛果、我國東北部及東南沿海等地區（Klinge, 1990）。通過對森林濕地生態系統服務功能及森林濕地服務價值評估的探討，使森林濕地生態系統可以更好地為人類可持續發展服務。

1 森林濕地生態系統服務功能研究

生態系統服務功能一詞最早由Ehrilich 等（1981）提出，然后逐漸為人們開始使用。對于生態系統服務的定義，國內外廣泛認同的是千年生態系統評估（Millennium Ecosystem Assessment，MA）對生態系統服務的定義，即人類從生態系統中獲取的大量的利益，包括食物、水、木材、文化享受等人類認為有價值的物品和服務。這一定義已得到公眾和學術界的接受，并被廣泛使用。此外，國內外眾多學者都對生態系統服務進行了定義和分類。雖然國內外學者對生態系統服務定義的理解和分類方法有所不同，但大都涵蓋三方面的內容，即自然生態系統是生態系統服務產生的主體，生態系統服務對人類經濟社會的支持作用，生態系統服務通過生態系統過程和狀況體現（Costanza，1980；Boyd et al，1997；Wallace et al, 2007; Fisher, 2009; 歐陽志云, 1999；歐陽志云等, 2000; 文一惠等, 2010）。國內外學者對森林濕地服務功能的研究很早，但因為北方寒溫帶森林濕地喬灌木種類繁雜，分布地不易探查，對森林濕地服務功能研究大多數只針對紅樹林濕地、灘涂地濕地，對其他一些植被類型的森林濕地生態系統服務研究相對較少。本文簡單介紹了森林濕地生態系統主要服務功能的基本機理和常用的研究方法。

1.1 森林濕地水源涵養功能

森林濕地中“水源涵養功能”的概念來源于森林生態系統，森林濕地水源涵養功能主要有蓄水、調節徑流、攔蓄洪水和凈化水質等。森林濕地底層土壤質地粘重和不透水性以及永凍層的作用，使森林濕地具有強大的蓄水能力。如廣州南沙地區山塘濕地及海岸潮間帶濕地蓄水達11×108m3（呂憲國, 1998）。同時，森林濕地通過林冠層、枯枝落葉層削弱了降雨的侵蝕能力，降低了水土流失的風險。由于森林濕地內喬木對雨水的截留和喬木巨大的蒸散發量，因此對森林濕地水源涵養功能的研究除了考慮到濕地土壤因素外，還應考慮到森林濕地生態系統內喬木類型對雨水的截留和蒸散發量。

森林濕地水源涵養功能的研究多基于森林生態系統，因而森林濕地水源涵養研究方法與森林生態系統水源涵養功能研究方法類似，如水量平衡法（Xiao,2000）、降水貯存量法（李金昌,1999）等。楊絮（2015）對長白山孤山屯地區典型森林濕地生態系統研究，利用綜合蓄水能力法計算該地區森林濕地土壤蓄水量達4 798.001 t/hm2，林冠層飽和截流量達100.3 t/hm2。

目前針對森林濕地水源涵養功能的研究，大多以土壤粒徑組成、土壤結構、土壤容重等來說明土壤的持水量和森林濕地的水源涵養功能，忽略了森林濕地喬木的蒸散發量對整個森林濕地生態系統水源涵養功能的影響。森林濕地水源涵養功能研究更多的是對土壤最大蓄水量或湖泊蓄水量、森林濕地攔蓄洪水功能、森林濕地凈化水質功能的獨立研究，并未闡述森林濕地的水源涵養功能。

1.2 森林濕地的固碳功能

森林濕地生態系統的特點是土壤地表過濕或積水的地段，處于缺氧狀態，另外由于高大喬木的存在，孕育了一些獨有的動植物。由于這些獨特的條件，森林濕地有著極強的固碳功能。濕地面積只占地球陸地面積的2%～6%，卻儲存著大量的土壤碳（Kayranli, 2009），約4 550億t，其中寒帶、亞寒帶森林濕地固碳量在濕地生態系統中占有很大比重（Belyea, 2004），極大地緩沖了大氣中CO2的含量。森林濕地固碳過程受到氣候、植被、養分等多種因素的影響，但這些因素對森林濕地固碳功能的作用機制并不是很清楚，需要進一步開展研究。而且，森林濕地生態系統中的林種不同，其固碳能力也不盡相同。研究表明，北美洲喬木濕地大約每年可以固定1.4 Mg/hm2的碳（Berner, 1994），而墨西哥灣紅樹林碳儲量為253～270 g/(cm2·a)（Bianchi et al, 2013）。

森林濕地碳儲量和固碳功能的研究方法很多，主要有樣地實測法、非破壞性估算法、基于遙感信息估測法和生物量遙感估測模型等，早期森林濕地土壤的碳儲量估算方法主要是測量土壤深度、土壤容重和土壤平均碳密度（Gorham, 1991）。可根據喬木異速生長模型或伐標準木建立方程來計算森林濕地喬木的生物量，如Minkkinen等（2000）曾利用前人在當地建立的生物量模型估算了芬蘭森林泥炭沼澤濕地中喬木的生物量。Kauffman等（2010）估算了密克羅尼西亞聯邦的紅樹林地上生物量。由于北方寒帶、寒溫帶森林濕地內林種多為雜木林，故而對北方森林濕地植物固碳能力的研究相對較難，同時，自然生長的森林濕地處于森林和濕地交界區，且地球北部常受永凍層的影響，遙感影像對森林濕地和森林生態系統的識別難度很大。現在由于技術方法的更新，可根據植被類型、土壤類型和理化性質來構建模型，對森林濕地的固碳功能進行估算。

1.3 森林濕地的氣候調節功能

森林濕地對氣候的調節是通過森林濕地內植物的呼吸作用及光合作用來影響環境中的碳氧含量，對全球生態系統碳氧平衡有著重大的意義。森林濕地集水面積大，水分蒸發增加了大氣濕度，促進了降水。而且森林濕地中喬木等植被茂盛，通過蒸騰作用，森林濕地可持續不斷地向大氣輸送大量的水氣，來調節區域內的空氣濕度，同時森林濕地的蒸散發又可調節周圍溫度。

對于森林濕地氣候調節功能的評價，多采用固碳放氧的方法。利用植物的光合作用吸收CO2釋放O2來評價森林濕地的氣候調節能力。由光合作用方程可知，植物生產1 g干物質可吸收1.47 g CO2和放出1.07 g O2。陸冬梅（2014）用這種方法估算出合肥濱湖濕地森林公園落葉闊葉林、針闊混交林、針葉林固碳量分別為18.09 t/hm2、17.73 t/hm2、20.86 t/hm2，釋氧量分別為13.32 t/hm2、13.06 t/ hm2、15.36 t/hm2。還有人利用森林或濕地生態系統中植物的蒸發量使空氣溫度降低和濕度增加來估算森林濕地生態系統服務功能對氣候調節的作用。

1.4 森林濕地的維護物種多樣性功能

森林濕地多處于森林和濕地的交錯區，適合大部分森林鳥類和濕地魚類生存繁衍，所以森林濕地具有豐富的生物多樣性和巨大的基因庫，許多珍稀和瀕危物種均以森林濕地作為庇護、生存和繁衍的屏障。物種多樣性有著巨大的經濟價值，除了為人類提供食物、纖維、藥物和裝潢材料外，也為人類提供了美學價值，可以陶冶人的情操，美化生活。

長白山寒溫帶森林沼澤由于沒有受到第四紀冰川和氣候變化的重大影響，植物組成豐富，尚存多種第三紀殘留種，這里生長著高等植物1 800多種，兩棲類50余種，獸、鳥類280多種，魚類50多種以及昆蟲1 000多種（劉立新, 2014）。Molur等（2010）對印度西高止山脈淡水濕地生態系統的研究發現，有魚類約290種；軟體動物77種；蜻蜓171種；水生植物608種，兩棲類137種。

據統計，在過去20年中全球約有35%的紅樹林消失，1970—2000年，內陸水域物種數下降了約50%（Secretariat of the Convention on Biological Diversity, 2006）。生物多樣性保護的研究起始于20世紀90年代，Reid等（1993）提出了一套20多個指標組成的指標體系，旨在建立地方、國家、區域和全球水平生物多樣性現狀評價的框架。我國學者張崢（1999）等提出了濕地生態系統評價指標體系。2004年召開的《生物多樣性公約》第七次締約方大會初步確定了8個生物多樣性評價指標，以評價2010年對生態多樣性評價及保護的實施進展。目前對生態系統多樣性評價常用的評價指數有生物多樣性指數、物種豐富度指數、均勻度指數。結合生物多樣性評價指標和其他評價指標，可根據不同的森林濕地生態系統建立評價指標，并賦予不同的權重，利用線性分析、回歸分析等分析方法，對森林濕地生物多樣性功能開展更具意義的評價。由于人口的巨大壓力和經濟的迅速發展，我國始終還沒有一個完整的國家級森林濕地生態系統評價指標體系。

2 森林濕地生態系統服務功能價值評估

2.1 生態系統服務功能評估方法

生態系統服務功能價值是生態系統所提供的功能、用途和屬性的總稱。生態系統服務功能價值來自于生態系統內部生物、物理、化學組分之間的相互作用過程，其價值多少取決于生態系統的規模大小、作用性質和該生態系統所處的人類社會經濟環境。當各組分之間相互作用產生的產品和服務，即生態系統的功能、用途和屬性進入社會環境時，在生態系統周邊經濟背景的控制下，濕地的功能、用途和屬性的經濟價值最終將以市場價值表達出來（薛達元, 1997; 王燕等, 2010）。

綜合生態經濟學和環境經濟學的研究成果，針對生態系統服務功能的主要評價方法可分為收益市場評價、受損市場評價、推斷市場評價、假設市場評價、生態價值法等（張志強等, 2001）。

（1）收益市場評價指生態系統產生的收益可以通過直接或間接的市場交易獲得評價，包括市場價格法、生產函數法、機會成本法、影子工程法等。

（2）受損市場評價是通過估算補償由于生態系統受損應付的代價間接獲得其價值，包括生產力變化法、人力資本法等。

（3）推斷市場評價是通過觀察人們的市場行為，推測因人們的環境偏好所形成的價值，包括旅行費用法、享樂價值法，指由于人們購買的商品中包含的濕地的某種生態環境價值屬性，通過人們為此支付的價格來推斷濕地價值的方法，該法主要應用在房地產領域。Clawson（1966）首次利用旅行費用法來評估戶外娛樂的價值。

（4）假設市場評價是指因缺乏真實的市場數據甚至無法通過間接觀察人們的市場行為來定價，建立假想市場，通過調查人們的意愿進行評價，從而確定某種非市場性物品或服務的價值。Davis（1963）采用了支付意愿法對娛樂行業做出評估。

（5）生態價值法是將Pearl的生長曲線與社會發展水平以及人們的生活水平相結合，根據人們對某種生態功能的實際支付來估算該生態服務價值的方法。

2.2 森林濕地生態系統服務功能評估方法

森林濕地生態系統服務功能價值評估的基本方法與其他生態系統服務功能評估方法基本一致，如韓維棟等（2000）利用機會成本法計算出中國紅樹林保護土壤的價值為1 116×105元/a，王艷等（2011）利用人力資本法對山東省2000—2002年由于大氣污染造成的人體健康損失進行了估價。本文根據近年來國內外對森林濕地生態系統服功能價值評估，總結了森林濕地生態系統服務功能評估的基本參數和評估方法（表1）。

表1 森林濕地生態系統服務功能基本評估參數和評估方法Table 1 Basic valuation parameters and valuation methods of forested wetlands ecosystem service function

由于對同一個生態系統采取的研究方法、評估對象及評估角度的不同，導致評估的結果也存在很大差異，但不同的評價方法也為合理利用生態系統服務功能提供了一定依據，如Costanza等（1997）對全球生態系統價值進行了評價，為濕地生態系統服務功能價值評估提供了一定的依據；Arrow 等（1993）提出了美國國家海洋和大氣管理局條件價值評估報告；Adekola等（2015）以尼日爾三角洲潮間帶濕地針對不同利益相關人群使用支付意愿法，研究了不同利益階層對潮間帶濕地服務功能利用的不同方面，為政府規劃該濕地提供了依據。英國國家生態系統評估委員會聚集超過500位各個領域的科學家及相關人員對英國國家生態系統進行了評估，分析了近60年以來生態系統服務功能的變化趨勢及面臨的問題，解決了數個評估方法歷史問題，對國內外生態系統服務功能評估的發展起到了推動作用（Aspinall et al, 2011）。

3 結論及展望

近幾年對濕地生態系統服務價值評估的研究很多，涉及的研究方向較多，既有理論方面的研究，也有對濕地恢復技術方法方面的評估，但更多的還是針對某些典型濕地進行的案例研究，除紅樹林外，缺乏對其他類型的森林濕地生態系統服務功能方面的研究。

森林濕地生態系統服務功能和價值評估研究也有了一定的創新，遙感技術的發展及INVEST、LANDIS等模型的建立與應用，使森林濕地生態系統服務功能研究與價值評估逐步完善，但也存在一定的問題。森林濕地服務功能價值評估一般是以一年或幾年的經濟價值估算為主要的評估方式，因此，森林濕地服務功能價值評估基本是基于短期靜態的研究。由于缺少長期數據變化的對比研究，森林濕地服務功能短期的價值評估結果能否被長期利用，以及森林濕地服務功能價值評估后制定的規劃方法對森林濕地服務功能是否有積極的影響，結果有待驗證。針對這一問題，可以與景觀格局的分析指數相結合，利用遙感影像土地變化趨勢來說明森林濕地服務功能的變化趨勢，從而更好地說明森林濕地服務價值評估對森林濕地服務功能的積極作用。

森林濕地是濕地的重要組成成分，具有比單獨的濕地生態系統或者森林生態系統更復雜的服務功能。現階段森林濕地生態系統服務功能的價值評估基本引用了一般生態系統服務功能價值評估的方法，但根據近期的研究結果，除紅樹林外，針對其他類型的森林濕地研究實例并不多。由于遙感影像技術的局限性，無法確定森林濕地的實際分布范圍，因此對森林濕地服務功能的研究方法和技術體系仍需完善。建議建立一套具有可操作性的評估標準和指標體系，深入開展森林濕地服務功能及價值評估的研究。

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A Review of Forest Wetland Ecosystem Service Function and Valuation

YANG Yi BIAN Hong-Feng* YANG Xu
(State Environmental Protection Key Laboratory of Wetland Ecology and Vegetation Restoration, Northeast Normal University, Changchun 130117，Jilin)

Research on Forested Wetlands value assessment has become a hot topic in the field of wetland science. Based on the definition and distribution of Forested Wetlands Ecosystems, this paper summarizes the types, mechanisms and valuation methods of main ecological service functions of Forested Wetlands, it aims to strengthen the people's understanding of the Forested Wetlands Service Functions, and to provide a scientific basis for the management and protection of Forested Wetlands.

Forested wetlands; Ecosystem Service Function; Value assessment

10.3969/j.issn.1673-3290.2017.02.14

2017-02-15

楊一（1989—），男，吉林省長春市人，碩士研究生，主要從事濕地資源保育與管理研究。E-mail:332032878@qq.com

*通訊作者：邊紅楓，副教授，E-mail:bianhf108@nenu.edu.cn