黃土高原濕地生態系統服務功能價值評估
——以陜西省千湖國家濕地公園為例

陳 煒, 張雨珂, 炊 雯, 李紅兵

(1.陜西省災害監測與機理模擬重點實驗室/地理與環境學院 寶雞文理學院, 陜西 寶雞721013;2.西北農林科技大學 水土保持研究所 黃土高原土壤侵蝕與旱地農業國家重點實驗室, 陜西 楊陵 712100)

自Costanza[1]提出生態系統服務價值體系以來，不同類型生態系統服務價值的評估受到越來越多的關注[2-4]。作為自然界最富生物多樣性的生態景觀和人類最重要的生存環境之一，濕地與人類的生存、繁衍和發展息息相關。我國學者對不同地區濕地的生態服務功能價值進行了評估[5-6]。然而關于濕地生態系統服務價值評估的研究多集中在我國東中部地區[7-10]，關于黃土高原濕地生態系統服務價值評估的研究較少[11-12]。濕地作為黃土高原地區重要的生態系統類型，對維持該地區生態系統安全有十分重要的作用。陜西省濕地總面積為3.09×105hm2，占其總面積的1.50%[11]。有研究表明，寶雞市生態價值總量顯著高于關中地區其他市區，是關中最重要的生態價值產益區，這與寶雞市濕地生態系統較多有密切的關系，寶雞市濕地面積約為3.60×105hm2[13]。其中，千湖國家濕地公園作為陜西省第一個掛牌的國家級濕地公園，對于維持區域生態平衡和保障社會經濟可持續發展具有重要意義。

陜西省千湖國家濕地公園是西北首個國家級濕地公園，該濕地公園屬于典型的黃土地貌濕地，主要是集河流濕地、庫塘濕地、沼澤濕地于一體。黃土高原地區屬于典型的生態系統脆弱區，而陜西千湖國家濕地公園健康的發展，對維持該地區生態健康發展和恢復環境服務功能，提高環境承載力等方面發揮著巨大的作用。因此研究千湖濕地的生態系統服務功能價值，對評估黃土高原地貌類型濕地的生態服務價值和維持黃土高原濕地生態系統的健康發展有重要的作用。本研究通過市場價值法、碳稅法、造林成本法、影子工程法、替代費用法等相關方法，對該濕地生態系統服務價值進行全面的科學的估算，同時比較該濕地與其他類型濕地在服務價值上的異同，尋找黃土地貌濕地在生態服務價值上的特征，為黃土地貌濕地生態系統服務價值評估提供基礎數據，同時也為該濕地公園科學綜合的管理提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

陜西省千湖國家濕地公園(34°37′54″—34°41′59″N，107°3′55″—107°8′13″E)位于陜西省寶雞市千陽縣千河谷地中游，總面積573.2 hm2，其中濕地面積417.9 hm2，占該公園面積的72.9%，是以河流濕地為主，集河流濕地、庫塘濕地、沼澤濕地特征于一體，具有我國西北地區典型特征的黃土高原濕地[14]。千湖國家濕地公園屬黃土高原渭北臺塬丘陵溝壑區，中間系千河谷底，谷底兩側系黃土臺塬，海拔高程約為710～1 100 m，谷地沖積層較厚，地勢平坦，土壤主要有黃綿土、淤土、濕土等[15]。濕地公園地處渭河一級支流千河流域，千河發源于陜甘寧交界的關山山脈，經隴縣，流入千陽，后匯入馮家山水庫。境內流長36 km，流域面積835.86 km2，平均流量12.9 m3/s，年徑流量4.08×108m3，常年不斷流，為寶雞市重要的水源。該區氣候屬溫帶大陸性季風區半濕潤氣候。年平均氣溫10.9 ℃，多年平均降水量653 mm，降雨多集中在7—9月。2011年，千湖被國家林業局命名為國家濕地公園，成為陜西省第一個國家濕地公園。濕地公園生物資源豐富，有陸生脊椎動物178種，隸屬27目64科130屬，占陜西省脊椎動物總數(739種)的24.09%。其中，魚類5目9科27屬29種，鳥類12目35科70屬107種。其中，國家Ⅰ級重點保護物種有朱鹮、黑鸛2種，國家Ⅱ級重點保護物種有細鱗鮭、水獺、青鼬、大天鵝、灰鶴、鴛鴦、長耳鸮等12種[16]。

1.2 指標體系構成

參考以往濕地生態系統服務價值分類方法，如物質生產，旅游休閑，科研文化和涵養水源等[10-11,16]，并結合陜西千湖國家濕地公園生態系統特征及其所在區域社會經濟建設需求等特性，將陜西千湖國家濕地公園生態系統服務價值劃分為直接和間接使用價值2大類，并建立了陜西省千湖國家濕地公園生態系統服務價值評估指標體系(表1)。

表1 陜西省千湖國家濕地公園生態系統服務 價值構成和評估方法

1.3 主要研究方法

通過地理空間數據云(http:∥www.gscloud.cn/)獲得dem影像/陜西省2015年土地利用分類圖，通過erdas進行拼接，之后通過ArcGIS 10.2用千陽行政區劃邊界對拼接后的影像進行裁剪，得到該地區高程渲染圖/2015年土地覆蓋分布圖。根據收集到的基礎數據以及相關文獻資料，通過以下6種方法對陜西省千湖國家濕地公園生態系統服務價值進行評估。

(1) 市場價值法。針對具有市場價格的生態系統產品和生態服務功能進行價值估算的一種方法[18]。本文通過公式(1)估算陜西千湖國家濕地公園物質生產功能價值。

V物質生產=∑mivi

(1)

式中：V物質生產——千湖國家濕地公園在物質生產方面價值；mi——第i類物質的單產；vi——第i類物質的市場價格。

(2) 旅行費用法。常用于評估自然生態系統的旅游休閑價值，為旅游者費用支出的總和。包括游客在自然生態系統游覽過程中所產生的交通、飲食、門票、住宿等費用和旅行時間價值等[19]。本文通過該方法估算陜西千湖國家濕地公園在旅游休閑方面的價值。

(3) 成果參照法。指在計算自然生態系統某些生態服務功能的經濟價值時，參照與該類生態系統相同的生態服務功能價值評估的研究成果，估算研究對象在該項生態服務功能的價值[20]。本文在估算陜西千湖國家濕地公園在科研文化和棲息地方面的價值時采用該方法。

(4) 影子工程法。指假設當環境破壞后，以人工建造一個新工程來替代原來生態系統的功能或原來被破壞的生態功能的費用，多用于估算環境破壞造成損失的一種方法[21]。本文在估算陜西千湖國家濕地公園在涵養水源方面的價值時采用上述方法。

(5) 碳稅法和造林成本法。碳稅法是根據光合作用方程式，以干物質生產量來換算濕地植物固定CO2和釋放O2的量，再根據國際和我國對CO2排放收費標準，將生態指標換算成經濟指標，得出固定CO2的經濟價值[22]。造林成本法屬于替代成本法，是指由濕地光合作用所產生的O2換算成工業制氧所需的費用。通過公式(2)進行計算：

V固碳釋氧=V固碳+V釋氧=A1W1+A2W2

(2)

A1和A2的確定，其中A1指碳稅率在本文中取770元/t，是國際上通用的碳稅率150美元/t[23]和我國造林成本250元/t[24]的平均值，A2為工業制氧的價格取1 000元/t(中華人民共和國衛生部網站(http:∥wsb.moh.gov.cn)的氧氣價格)；W1和W2分別為濕地固定CO2的量和釋放O2的量。

(6) 替代成本法。指根據現有可用替代品的成本評價生態資本的經濟價值[25]。本文在估算陜西千湖國家濕地公園在水質凈化方面的價值采用上述方法。

2 價值具體核算

2.1 直接使用價值

2.1.1 物質生產價值 在估算陜西千湖國家濕地公園物質生產方面的價值時，主要涉及以下兩個方面。一是水產品的生產，二是由于灌溉對糧食增產的作用。水產品價值的評估根據寶雞市年鑒(2010年)，寶雞市2010全市投入水產養殖的水域面積為2 936 hm2，全市漁業總收入1.37×108元。估算出寶雞市單位面積漁業收入4 666元/hm2，千湖濕地水域面積為417.9 hm2，按1%進行漁業養殖，估算出千湖濕地漁業收入為1.90×106元/a；灌溉對糧食增產價值的評估：濕地公園地處寶雞市馮家山水庫上游。據統計，水庫運行30 a來，寶雞、鳳翔、岐山、扶風、眉縣、永壽、乾縣等7縣，旱原灌區增產糧食4.00×1010kg[14]，其中按照1%的灌溉水來自千湖濕地，糧食以2.0元/kg計算，從而估算出近30 a由于千湖濕地灌溉提高糧食增產年均收入為2.70×106元/a。最終計算該濕地公園在物質生產方面的價值(V物質生產)為4.60×106元/a。

2.1.2 旅游休閑價值 在估算陜西千湖國家濕地公園在旅游休閑方面的價值時，只考慮景區門票和旅行時間的花費。以陜西千湖國家濕地公園門票售價為60元/張和游客工資以人均100元/d來計算，自公園建立至2011年12月，千湖濕地公園已接待游客2.3萬人次(http:∥travel.163.com/11/1207/12/7KM13E3H00063JSA.html)，估算該濕地公園全年接待量為5.00萬人次，最終估算出該濕地公園在旅游休閑方面的價值(V旅游休閑)為8.00×106元/a。

2.1.3 科教文化價值 鑒于目前對陜西千湖國家濕地公園在科研文化價值方面沒有具體的統計數據，因此在估算陜西千湖國家濕地公園在科教文化方面的價值時，根據我國內陸71個濕地的平均單位面積科研文化價值[10]，估算該濕地公園在科教文化方面的價值(V科研文化)為1.90×107元。

2.2 間接使用價值

2.2.1 氣體調節價值 本文在估算陜西千湖國家濕地公園在氣體調節方面的價值時，通過植物光合作用的方程式(3)，估算其在固定二氧化碳和釋放氧氣方面的價值。

CO2+H2O→C6H12O6+O2

(3)

根據各物質的分子量，計算植物在進行光合作用時，每生產1 t干物質可固定二氧化碳1.6 t/a，同時釋放氧氣1.2 t/a。千湖國家濕地公園分別種植蘆葦和蒲草，生長面積為37 hm2[14]，鑒于此水生植物的生物量目前無法直接獲得，因此以黃河灘地蘆葦和蒲草平均生物量3 270.45 kg/(hm2·a)[26]進行估算。根據上述計算方法和數據，估算出千湖國家濕地公園蘆葦和蒲草每年固定二氧化碳的價值為1.50×108元/a；同樣每年釋放氧氣量的價值為1.40×108元/a。因此，該濕地公園在固定二氧化碳和釋放方面的價值(V固碳釋氧)為2.9億元/a。

2.2.2 涵養水源價值 根據公式(4)估算千湖濕地涵養水源的價值：

涵養水源價值=涵養水源量×水庫庫容價格

(4)

以水體容積來表示涵養水源的量，但未能獲得千湖濕地水體容積具體數據，經過推算可得出千湖濕地的水體容量，其中濕地面積417.9 hm2，濕地安全蓄洪深度一般為3.5～4.0 m。而該地區降雨較少，因此以3.5 m作為千湖濕地公園平均深度，估算其涵養水源量為1.46×108m3，單位蓄水量庫容成本以我國水庫建設投資計算，每建設1 m3庫容需年投入成本0.67元[27]，而估算出，該濕地公園在涵養水源方面的價值(V涵養水源)為9.80×106元/a。

2.2.3 水質凈化價值 通過文獻查閱獲得寶雞千河公路橋處和馮家山引水口處氨、氮和總磷在2007—2009年平均值分別為0.62，0.09，0.15和0.01 mg/L[28]，表明經過千湖濕地總氮和總磷的濃度分別下降了0.47，0.08 mg/L；按照凈化總氮單價為1.5元/kg，總磷為2.5元/kg[29]，馮家山水庫從1974年下閘蓄水到2009年底，累計出庫水量1.23×1010m3[30]，年均出庫水量為3.40×108m3，從而估算出該濕地公園在水質凈化方面的價值(V水質凈化)為3.00×105元。

2.2.4 棲息地價值 根據謝高地[31]等關于中國單位面積濕地生物多樣性維持服務價值的研究成果顯示，濕地棲息地的價值為每年2 212.2元/hm2以及張翼然等[10]對我國內陸濕地生態系統服務價值關于棲息地價值統計的結果表明，我國單位面積(km2)棲息地價值為1,30×106元。本研究取二者的平均值為7 626元/hm2，千湖濕地的水域面積為3.09×105hm2，以此推算出該濕地公園在棲息地方面的價值為(V棲息地)3.20×106元。

3 結果與分析

3.1 生態系統服務價值構成

千湖國家濕地公園生態系統服務價值總量為3.30×108元，單位面積價值量約為7.90×105元/hm2。其中，間接使用價值所占比重大，為總價值的90.5%，直接價值所占比重為9.5%(表2)。這與其他濕地生態系統服務價值表現出相同的規律，即間接使用價值顯著高于直接使用價值[12,32-33]。表明陜西千湖國家濕地公園與其他濕地生態系統在生態服務功能中間接使用價值巨大。在對千湖國家濕地公園所評估的所有生態功能服務價值中，以氣體調節的價值最大，為2.90×108元/a，占總服務價值的87.5%，而水質凈化的服務價值最小，僅為3.00×105元/a。通過比較不同生態功能服務價值及其所占比例，得到不同生態功能服務價值量的大小依次為：氣體調節>科研文化>涵養水源>旅游休閑>物質生產>提供生物棲息地>水質凈化。這說明千湖濕地生態系統在氣體調節和科研文化方面發揮著巨大作用，是千湖濕地生態系統的核心和主導服務功能。同時也說明千湖濕地具有濕地公園的重要功能，表現在旅游休閑方面具有較高的價值量，另一方面，濕地公園作為城市綠腎，體現了城市濕地與天然濕地的差別，表現在氣體調節方面具有較高的價值量。隨著我國退耕還林、還濕政策的實施，表明我國越來越重視低碳減排措施的開展，千湖濕地生態服務功能中，氣體調節具有最高的服務價值，表明濕地在減排措施中有非常重要的作用。千湖濕地公園面積僅占千陽縣面積(996.64 km2)的0.42%，卻提供了高達3.30×108元的生態系統服務價值，千湖濕地單位面積服務價值是2017年全縣單位面積生產總值的1.4倍，說明千湖濕地為當地帶來了巨大的效應，揭示了千湖濕地在提供生態系統服務價值方面具有重要的作用。雖然千湖濕地單位面積最終服務價值是2017年全縣單位面積生產總值的1.4倍，但是顯著低于博斯騰湖單位面積服務價值與全州生產總值的關系[33]，表明通過對千湖濕地生態系統科學的管理，提高其生態服務價值仍有巨大的潛力。

表2 陜西省千湖國家濕地公園生態系統服務價值

3.2 與其他濕地生態系統單位面積生態服務價值量的比較

由于不同濕地所處的地理位置不同以及當地對濕地各項服務的需求強度有所區別，從而引起不同濕地其生態服務價值存在差異。千湖濕地生態系統單位面積生態服務價值量(7.90×105元/hm2)與陜西省濕地生態系統單位面積生態服務價值量相當(9.30×105元/hm2)[11]，而小于同處于黃土高原地區，洽川濕地生態系統單位面積生態服務價值量(4.60×106元/hm2)[26]，主要原因是由于洽川濕地生態系統服務價值中物質生產所提供的價值為2.01×108元，顯著高于千湖濕地生態系統服務價值中物質生產所提供的價值，而大于同處于西北地區的博斯騰湖生態系統單位面積生態服務價值量(9.20×104元/hm2)[33]。顯著低于全國71個濕地單位面積生態服務價值量(4.60×106元/hm2)的均值，可能的原因是由于在估算千湖濕地單位面積生態系統服務價值量是由于數據的不足，而忽略了其在氣候調節，調蓄洪水等方面的價值。

4 結 論

(1) 陜西千湖國家濕地公園的生態系統服務總價值為3.30×108元，單位面積價值量約為7.90×105元/hm2。其中，直接使用價值為3.20×107元，直接價值為3.00×108元。在直接使用價值中，以科研文化價值最高，其次為旅游休閑價值，而物質生產價值最低；在間接使用價值中，以氣體調節價值最高，而水質凈化價值最低。

(2) 由于基礎數據的缺乏，本研究對千湖濕地生態系統服務功能評估還不夠全面，如未考慮氣候調節服務，在估算物質生產的數據相對較早。缺乏對千湖濕地生態系統服務價值隨時間變化規律方面的分析。