流域水生態系統服務價值評估研究
——以黃山市新安江為例

楊文杰，趙 越，趙康平，孫運海，吳 波，馬樂寬*

（生態環境部環境規劃院水環境規劃部，北京 100012）

生態系統服務是指人類從生態系統中獲得的直接或間接的效益，包括產品和服務[1]。聯合國千年評估認為，生態系統服務來源既包括自然生態系統，也包括人類改造的生態系統[2]。由于不同區域間經濟社會條件差異，生態系統服務的重要性及利用方式等方面存在較大不同。評估生態系統服務價值，對于明確各類生態系統的重要性、發現生態系統空間分布特征、合理劃分生態功能區、完善生態建設規劃等具有重要意義。

目前生態系統服務價值研究涉及森林、草地等生態系統[3]等的較多，與陸地生態系統相比，淡水生態系統服務研究則稍顯不足[4]，且研究主要集中在濕地生態系統服務功能[5-17]，評價內容不足以反映淡水所提供的完整生態服務[18]。特別是河流生態系統服務功能的全面研究和計算相對較少[19]。為充分反映水生態系統過程所形成及所維持的人類賴以生存的自然環境條件與效用[20]，本文以新安江為例，開展河流水生態系統服務價值評估，以期為我國的流域生態補償提供支持。

生態系統科學分類是生態系統服務價值評估的基礎[21，22]，目前比較常見的分類法是功能分類法和價值分類法[23]。功能分類法以Costanza 等為代表，把生態系統服務功能劃分為提供產品功能、調節功能、支持功能、文化服務功能四大類[24]。價值分類法一般分為直接價值、間接價值、選擇價值和存在價值等[25]。比較兩種分類法后發現：功能分類法對生態系統的劃分較為直觀、全面，雖然有些類型之間存在交叉重疊的現象[25]，但相較價值分類法來說，其各個功能之間仍有較好的區分，可以減少價值的重復計算。同時，由于功能分類法在對其功能劃分方面考慮較為全面，適宜在較大尺度范圍內開展研究[26]，因此，本文選擇功能分類法作為本研究中新安江水生態系統服務價值的評估方法。

1 研究區域概況

新安江流域水系分布如圖1所示。新安江是黃山市的主要河流，發源于黃山市休寧縣六股尖，地跨皖、浙兩省，為錢塘江正源，是安徽省內僅次于長江、淮河的第三大水系，也是浙江省最大的入境河流。新安江干流長度約359 km，其中安徽省境內242.3km，大小支流600多條。新安江經千島湖、富春江、錢塘江在杭州灣入東海。新安江水量充沛且水質為優，年均注入千島湖水量占總入湖水量的60%以上，常年穩定保持地表水Ⅱ類標準。

2 研究方法

本文首先確定了水生態系統服務價值的評估指標體系，根據不同評估指標選取適當的量化方法，然后以新安江流域2013年數據開展各項指標的定量計算。

圖1 新安江水系分布

各項指標的具體評價方法主要采用了市場價值法和替代市場價值法。市場價值法是用產品的市場價格來計量[27]；替代市場價值法是對一些無法直接用于市場交換的物品，找到某種有市場價格的替代物來間接衡量其價值[28]，主要包括影子價格法[29，30]、替代工程法[28]、支付意愿法[31]等。

2.1 評價指標體系

本文通過對新安江現狀調查、文獻收集整理等，采用功能分類方法，把新安江流域水生態系統服務功能劃分為提供產品功能、調節功能、支持功能和文化功能四大類，結合新安江提供的生態系統服務機制、類型和效用，結合數據可獲取性，對每個功能制定了相應的評估指標。具體見表1。

2.2 評價方法及參數

根據水生態系統服務的四大功能，同時兼顧了數據可獲得性，本文選取了15項指標分別進行研究。

2.2.1 提供產品功能價值

2.2.1.1 居民生活用水及產業用水價值

居民通過取用水資源以滿足生活基本要求，是水生態系統提供的最直接的產品服務功能。同時，水資源作為重要的生產要素，為流域內各產業部門提供生產用水。

采用市場價值法計算居民生活用水和產業用水價值。計算公式為：

式中，Vi1為用水價值（元）；Pi1為供水水價（元/t）；Qi1為第i種用途用水量（t），包括居民生活用水及三產用水量，可以從黃山市的統計年鑒或水資源公報中數據得到。

2.2.1.2 漁業產品價值

充沛的水資源可以提供豐富的魚類等水產品。漁業產品價值普遍采用市場價值法評估，該方法可以采用統計年鑒中漁業總產值直接作為漁業產品價值。

2.2.1.3 水電蓄能價值

水電蓄能采用市場價值法評估。計算公式為：

式中，V2為水電蓄能價值（元）；P2為單位上網電價（元/ kW·h）；Q2為發電量（kW·h）。電價、發電量數據由黃山市水利局提供。

表1 新安江流域水生態系統服務功能評價指標體系與方法

2.2.2 調節功能

2.2.2.1 地表水資源調蓄價值

地表水資源調蓄是通過河道、水庫等將雨水集中并存儲起來，既可以避免汛期大量雨水形成洪澇災害，又可以通過洪水徑流調節，為旱季提供水資源。地表水資源調蓄價值的計算使用影子價格法。計算公式如下：

式中，Vr1為地表水資源調蓄價值；Pr1為單位調蓄價格（元/t）；Qr1為水庫調蓄總量（m3）。小水庫庫容由黃山市水利局提供，單位調蓄價格可以用黃山市中心城區綜合水價替代。

2.2.2.2 水質凈化價值

河流具有一定的自凈能力。河道水體對污染物的去除能力，在一定程度上反映水體凈化功能帶來的生態服務價值。水質凈化價值采用替代工程法計算。計算公式如下：

式中，Vr3為水質凈化總費用；為污染物單位處理成本（元/t），可以從污水處理廠獲取相關數據，通常選取CODcr、NH3-N、TN、TP等污染物進行計算；Qr3為水體納污能力（t），可以通過流域水質模型計算得到。

2.2.2.3 氣體調節功能價值

（1）固碳價值。水生態系統通過光合作用固定大氣中的CO2，同時增加大氣中的O2。其一般采用替代工程法計算。如果按照造林成本法評價水生態系統固碳價值，則計算公式為：

式中，Vs1為研究區內固碳價值；Ps1為CO2單位造林成本價（元/t）；Qs1為水生態系統植物年固定的CO2的量（t）。

選取中型浮游植物日初級產量（1.0～3.0g O2/(m2·d)），取其平均值為2 g O2/(m2·d)，浮游植物每生產1g干物質能固定3.67g CO2，釋放2.67 g O2[33]，按照黃山市無霜期230d[34]計算，結合ArcGis軟件得到新安江水面面積為203.08km2，計算得到黃山市浮游植物初級生產量為3.50萬t價值，由此得到黃山市水生態系統總固定CO2量為12.85萬 t、 O2釋放量為 9.35萬 t。

（2）釋氧價值。采用替代工程法對水生態系統釋放O2的價值進行估算。以工業制氧成本代替釋氧價值，則計算公式為：

式中，Vs2為研究區釋氧總價值；Ps2為工業制氧影子價格（元/t）；Qs2為研究區每年釋放O2的量（t），其值取9.35 萬 t。

2.2.2.4 洪水調蓄價值

洪水調蓄功能是通過衡量水體能夠容納調蓄的洪水量來體現的。河道的洪水調蓄采用替代工程法，按照水庫蓄水成本計算。計算公式如下：

式中，Vr5為洪水調蓄價值；Pr5為單位水庫蓄水成本；Qr5為洪水調蓄能力。

2.2.2.5 凈化空氣價值

河流水體具有釋放負氧離子的作用，凈化空氣價值可采用替代工程法進行計算。計算公式如下：

式中，Vr6為凈化空氣價值；Pr6為單位負離子生成價格；Qr6為負離子個數。負離子相關數據可以從黃山市監測站獲取相關數據。

2.2.3 支持功能價值

2.2.3.1 營養物質循環價值

可采用影子價格法評估營養物質循環價值。把研究區各種營養物質循環總量乘以各營養元素的影子價格（各元素的市場價格），計算公式如下：

式中，Vs3為營養物質循環總價值；PN3為2013年尿素價格；PP3為2013年過磷酸鈣價格；QN3、QP3分別為參與循環的N和P的元素總量；α、β分別為尿素、過磷酸鈣中N、P所占百分比。

2.2.3.2 生物多樣性保護價值

生物多樣性價值采用支付意愿法。計算公式如下：

式中，Vs1為生物多樣性保護價值；Ps1為每種生物的單價；Qs1為每種生物的數量。把水生態系統所保護的每一級物種的種數與民眾對每一級物種的單個物種支付意愿相乘。每級物種保護價格可以參照《中國生物多樣性國情研究報告》進行評估[35]。

2.2.4 文化服務功能價值

文化服務功能價值根據旅游休閑娛樂價值計算，本研究采用市場價值法手段，用旅游收入來體現旅游服務價值，然后用分攤法計算水及水生態系統貢獻的旅游功能價值。分攤法是財務成本計算中使用的方法，是將以此非重復發生的暫時性差異作為跨期分攤的一種方法。將分攤法用于水文化服務功能中旅游價值的計算，是要將旅游收入中水景觀對旅游的貢獻從旅游景觀中分離出來，以真實反映水景觀的旅游價值。計算方法如下：

式中，Vc1為水生態系統旅游收入；r為旅游收入中水景觀所占比例；Vci為研究區各項旅游收入。

計算旅游收入中，要考慮國內旅游收入包含山水兩種情況。在旅游收入中，水景觀貢獻不小。參考《北京水生態系統服務價值》[33]處理方式，山水生態系統在旅游總收入中的比例為24.6%，山水各取一半，則水生態系統在旅游收入中所占比例為12.3%。所以r可以取12.3%。

3 新安江流域生態系統服務價值評估結果與分析

3.1 提供產品功能價值部分計算

3.1.1 居民生活用水及“三產”用水價值

根據《黃山市水資源公報》（2013年）中城鎮居民和農村居民人均生活用水量分別為170L/d、100L/d，結合黃山市城鎮人口和農村人口數據，計算得到當年黃山市城鎮居民生活用水量和農村居民生活用水量合計0.65億m3、農業用水量為2.396億m3、工業用水量為0.766億m3、第三產業用水量為1.321億m3。

根據《關于調整中心城區自來水價格和污水處理費的批復》（黃價字2012（31）號）計算，居民生活、農業、工業、服務業分別按 1.95 元 /t、0.05 元 /t、2.45 元 /t、2.75 元/t計，分別得到上述價值為1.27億元、0.12億元、1.88億元和3.63億元。計算結果見表2。

表2 2013年新安江段用水價值計算結果

3.1.2 漁業產品價值

根據2014年年鑒數據，黃山市2013年漁業總產值為2.37億元，主要來自新安江流域的水產貢獻。

3.1.3 水電蓄能價值

2013年新安江上的水電發電量共計8848萬kW·h，按照《關于調整全市非統調小水電上網電價的通知》（黃價字〔 2013〕57號）的規定，水電上網電價為0.35元/（kW·h），據此可以計算得到黃山市水電蓄能價值為0.31億元。

3.2 調節功能部分計算

3.2.1 地表水資源調蓄價值

新安江上有40多座小水庫，庫容約0.16億m3，單位調蓄價格采用黃山市中心城區綜合水價替代，即2.45元/t，據此計算得到地表水資源調蓄價值為0.39億元。

3.2.2 水質凈化價值

選取氨氮為主要污染物，采用一維水質模型，按照地表水水質目標為Ⅱ類要求，模擬得到氨氮納污能力為2 907.3t，以噸水污染治理成本為1.5元計算[36]，得到水質凈化價值為3.63億元。

3.2.3 氣體調節功能價值

3.2.3.1 固碳價值

總造林成本價取1 320元/t碳[2]，固定CO2量為12.85萬t，計算得到固碳價值為黃山市1.70億元。

3.2.3.2 釋氧價值

以制氧成本為400元/t計[28]，釋放氧氣9.35萬t，得到黃山市釋氧價值為0.37億元。

3.2.4 洪水調蓄價值

根據河道長度和平均河流寬度計算調蓄能力，根據黃山市水文監測站獲取的河道寬度及深度數據，結合遙感影像數據資料，得到新安江調蓄能力為2.36億m3。除了河道，水庫也具有較大的調蓄能力，新安江上小水庫庫容為0.16億m3。將河流、水庫兩項合并，得到調蓄總能力為2.52億m3。根據已有研究的蓄水成本[37]，取水庫蓄水成本為0.67 元/m3，得到洪水調蓄價值為1.69億元。

3.2.5 凈化空氣價值

研究表明，負離子生成的單位價格為每生成1010個需要成本2.08元[17]，本文根據流域內負氧離子的增加量來計算空氣凈化價值。2013年，黃山市環境監測站在6個代表性點位監測了負氧離子量，其平均值為1.41×103/cm3。按照流動水面的空氣中所含有的負離子數量進行評估，因此，選取河道上方10m處空氣中所含負離子總數來計算，根據遙感影像資料，2013年新安江河道水面面積取141.9km2，計算得到黃山市約有1.9×1018個負離子。計算得到凈化空氣價值為3.99億元。

圖2 新安江水生態系統服務價值構成比例

3.3 支持功能價值部分計算

3.3.1 營養物質循環價值

營養物質循環價值根據研究區初級生產力或凈初級生產力進行估算，計算表明，研究區域內浮游植物初級生產量為3.50萬t，浮游植物N、P含量約占其干重的7.98%、0.94%，則新安江流域浮游植物所持留的和流經浮游植物的N、P含量分別為2 793t、329 t。2013年尿素價格為1 914 元/t[38]，含N 46%；2013年過磷酸鈣價格為643 元/t[38]，含P 12%，據此得到黃山市營養物質循環價值為0.13億元。

3.3.2 生物多樣性保護價值

根據徐亞君對黃山市野生動物資源論證給出的名錄可知[39]，黃山市有國家一級保護鳥類白鸛、黑鸛、環頸雉3種，有國家二級保護鳥類鴛鴦、鳶、紅隼16種，以及國家二級保護兩棲動物大鯢。按照《中國生物多樣性國情研究報告》，我國生物多樣性潛在選擇價值保險支付意愿咨詢評估結果統計表相關結論[35]：鳥類保護價格、國家一級保護物種的價格取5億元，國家二級保護物種的價格為0.5億元，爬行兩棲類動物國家一級保護物種的價格為1億元，據此可計算得到黃山市生物多樣性保護價值為24億元。

3.4 文化服務功能價值部分計算

根據黃山市統計年鑒，2013年黃山市國內旅游總收入為314.54億元，其中山、水旅游收入為77.38億元。如果水的旅游收入按照50%計算，則得到2013年黃山市以水為主的旅游收入為38.69億元。新安江占了整個黃山市水體面積的73%左右，按照該比例，新安江旅游收入為28.24億元。

3.5 生態系統服務價值的確定及分析

新安江水生態系統服務總價值為73.72億元，其中，提供產品價值、調節功能、支持功能、文化服務功能價值分別為9.58億元、11.77億元、24.13億元、28.24億元，占總價值的百分比分別為13.0%、16.0%、32.7%、38.3%。

從評估結果看，水生態系統的文化服務功能的生態服務價值最高，直接提供產品功能價值所占比重最低，評估結果在一定程度上反映了無法進行市場交換的部分所具有的價值。具體如圖2所示。

在計算中，河流還具有疏沙功能，但是由于數據獲取方面的原因，尚未開展相應評估；并且在營養物質循環計算中，只計算了氮、磷的含量，未測算鉀的含量。因此調節功能價值和支持功能價值應比實際偏小。同時，在計算文化服務功能時，僅計算了旅游價值，對水文化方面的發掘較少。因此，總價值量如表3、圖3所示。

根據計算結果，2013年新安江水面面積取203.08km2，則單位面積生態服務價值產值為0.41億元；2013年黃山市工業GDP 51.78億元，建筑面積取183.98 km2，計算得到黃山市單位建筑面積工業GDP產值為0.28億元。單位面積生態服務價值比單位面積工業GDP高出0.13億元，其生態效益遠高于實際的經濟效益。

4 結論

（1）開展水生態系統服務價值研究可以增進人們對生態系統服務功能的認識，是生態系統服務管理的基礎。本文研究了水生態系統服務功能評價指標和評價方法，并對新安江水生態系統服務價值量進行了評估，其總價值為73.72億元，其中，提供產品功能價值9.58億元、調節功能價值11.77億元、支持功能價值24.13億元、文化服務功能價值28.24億元。其計算結果體現了水生態系統中無法用于市場交換的那部分生態價值，也可以用于衡量環境保護所帶來的生態效益。在水生態系統保護上，本文對比了單位面積的生態效益和經濟效益，結果表明，其生態效益高于其經濟效益，具有較高的生態價值，為黃山市城市定位及今后發展在生態環境質量、生態文化建設、生態產業開拓等方面提供了重要的資源支撐。

圖3 2013年新安江水生態系統服務各項指標價值（單位：億元）

（2）當前生態補償機制尚不完善[40]，在流域生態補償的標準的制定上，生態系統服務價值量通常被認為是資金補償的上限標準[41]。新安江流域水環境補償已經開展了兩輪試點，第一輪和第二輪中，中央及兩省分別以每年5億元、7億元作為補償標準，是利益相關方反復協商后確定的[42]，缺少相應的計算依據。生態系統服務價值用直觀的數字表現補償上限標準，可以為下一輪流域水環境補償標準的制定提供參考標尺和決策依據[43]。

（3）由于水生態系統服務價值評估涉及部門較多，獲取全面數據具有一定難度。本文僅評估了2013年，尚未開展多年變化分析，無法掌握新安江的水生態動態變化趨勢。新安江流域水環境補償已經連續實施兩輪，并仍在繼續實施，因此，系統評估水生態系統服務價值連續變化情況，可以作為今后的研究內容，具有實際意義[44]。