濕地生態系統服務功能的空間格局
——以內蒙古森工濕地生態系統為例

劉 潤, 王 兵, 牛 香

(1.中國林業科學研究院 森林生態環境與保護研究所 國家林業和草原局森林生態環境重點實驗室,北京 100091; 2.江西大崗山森林生態系統國家野外科學觀測研究站, 江西 新余 336600)

濕地生態系統為具有獨特特性的生態系統，其介于陸地與水域之間，并且兼具二者的景觀特性，是地球生態系統的重要組成部分，被人們譽為“自然之腎”[1-3]。相對森林生態系統而言，濕地生態系統的研究歷史尚淺，但是其服務功能的價值評估成果卻是屢見不鮮，也成為當前較為前沿的研究課題。基于前人的認識[4-5]，濕地生態系統服務一般指其提供的能夠維持人類生活需要的條件和過程[6]。獨特的地理位置賦予了濕地生態系統多種服務功能，如涵養水源、固碳釋氧、固土保肥、降解污染物、保護生物多樣性等[7-8]。近些年來，由于人們對濕地生態系統能夠為人類帶“福祉”的認識不足，同時在濕地資源的開發利用、管理等方面的經驗不足，導致濕地資源面積、濕地生態環境均受到了不同程度的破壞。對濕地生態系統進行合理管護和維持其生態系統的穩定性，是實現濕地生態系統可持續發展的重要基礎。為了客觀、全面、科學地對濕地生態系統各項服務功能的價值進行評價，精準量化濕地生態系統服務功能的價值，以更加直觀的形式使人們認識到濕地生態系統為人類帶來的“福祉”，不僅能夠客觀反映內蒙古大興安嶺重點國有林管理局(以下簡稱“內蒙古森工”)濕地生態系統對社會經濟發展發揮的巨大作用，而且為內蒙古森工濕地生態系統的合理規劃和開發提供科學依據。因此，本文采用生態經濟學的研究方法對內蒙古森工濕地生態系統服務功能空間格局進行研究，可為保護內蒙古森工濕地生態系統提供科學依據以及為內蒙古森工濕地資源的可持續利用提供理論依據。

1 研究區概況

內蒙古森工林區地跨呼倫貝爾和興安盟兩個盟市，是我國四大重點國有林區之一，是我國最大的集中連片區，也是松嫩平原和呼倫貝爾草原的天然屏障和分界線，其地理坐標(119°36′26″—125°24′10″N，47°03′26″—53°20′00″E)。內蒙古森工濕地資源是我國濕地資源最豐富的林區之一，具有濕地面積大、濕地類型多、以及生物多樣性豐富的特點；同時也是嫩江和額爾古納水系的重要發源地，林區內有大小河流7 146條，其中一級支流100條，二級支流884條，河流總長9 443 km[9]，內蒙古森工濕地生態系統為當地珍稀水禽提供了重要繁殖棲息地和遷徙停歇地。林區海拔250～1 745 m，屬寒溫帶大陸性季風氣候，冬季寒冷干燥，夏季炎熱多雨。該研究區具有我國獨有的原生性寒溫帶針葉林森林生態系統和多種過渡的生態類型，是重要的野生物種棲息地，在我國國土生態安全和生物多樣性保護中具有重要的地位和作用[10]。依據2018年內蒙古森工濕地資源調查顯示，內蒙古森工濕地總面積1.20×106hm2，約占實際經營面積的12.29%，占全國濕地面積的3.35%。依據中國濕地類型劃分標準，將內蒙古森工濕地劃分為：河流濕地、湖泊濕地、沼澤濕地和人工濕地4大類，共有永久性河流、永久性淡水湖、蘚類沼澤、草本沼澤、灌叢沼澤、森林沼澤、沼澤化草甸、地熱濕地和庫塘9個濕地型(表1)。

2 數據來源與研究方法

2.1 數據來源

內蒙古森工濕地生態系統服務功能評估主要是計算生態效益價值量。其數據來源包括兩部分： ①濕地資源數據由內蒙古森工提供； ②社會公共數據來源于我國權威機構所公布的社會公共數據，包括《中國水利年鑒》《中華人民共和國水利部水利建筑工程預算定額》，中國農業信息網(http:∥www.agri.gov.cn/)，中華人民共和國衛生健康委員會網站(http:∥www.nhfpc.gov.cn/)，中華人民共和國國家發展和改革會第四部委2003年第31號令《排污費征收標準及計算方法》，中華人民共和國環境保護稅法中《環境保護稅稅目稅額表》，內蒙古自治區物價局網站(http:∥www.nmgfgw.gov.cn)等。

2.2 研究體系和研究方法

濕地是具有多種服務功能的獨特的生態系統，是重要的自然資源，在人類社會和諧發展和自然生態系統有序循環等方面起著舉足輕重的作用[11-12]。本研究結合Costanza等[13]濕地生態系統服務功能評估體系，利用在深入分析濕地生態系統服務功能形成過程的基礎上，利用市場價值法、碳稅法、工業制氧成本法、影子工程法、污染防治成本法和專家評估等生態經濟價值評價方法[3,14]，逐項對內蒙古森工濕地生態系統服務功能價值量進行評估(表2)。其中，市場價值法把環境質量看作是一個生產要素，環境質量的變化進而導致生產率和生產成本的變化，從而導致產品價格和生產水平的變化，該法適用于沒有費用支出但市場價值的環境效應價值核算。碳稅法和工業制氧成本法用于評價生態系統固碳價值，它將生態系統每年固定CO2的量乘以碳稅的影子價格，從而得出生態系統每年釋放的氧氣量乘以工業制氧成本即估算成生態系統釋放氧氣的價值。影子工程法是在生態環境破壞后，人工建造一個工程代替原來的環境功能，以此工程投資來計算破壞的經濟損失。

表2 價值量評估指標體系及計算公式

3 結果與分析

3.1 內蒙古森工濕地生態系統服務功能價值量

由圖1可見，內蒙古森工各林業局(自然保護區、經營所)濕地生態系統年涵養水源價值量為0.52～39.29億元，年降解污染價值量為0.35～26.62億元，年固碳釋氧價值量為0.10～7.29億元，年固土保肥價值量為0.12～8.78億元，年營養物質積累價值量為0.01～0.72億元，年改善小氣候價值量為0.04～3.13億元，年科研文化游憩價值量為0.07～5.61億元，年生物棲息地價值量為0.27～20.33億元。內蒙古森工濕地生態系統服務功能年涵養水源價值量為302.62億元；年降解污染價值量為205.00億元；年固碳釋氧價值量為56.16億元；年固土保肥價值量67.64億元；年營養物質積累價值量5.53億元；年改善小氣候價值量為24.11億元；年科研文化游憩為43.24億元；年生物棲息地價值為156.61億元。從該結果可以看出，內蒙古森工濕地生態系統在維持涵養水源功能方面效果顯著，這與何冰等[11]的研究結果一致，主要原因是濕地生態系統的主要體現在蓄水、調節洪流方面，同時其具有濕地斑塊間的供水作用，維持濕地生態系統的區域水平衡狀態，進而改善濕地生態系統的環境狀況。

圖1 內蒙古森工濕地生態系統服務功能價值量

由圖2可知，內蒙古森工濕地生態系統涵養水源、降解污染、生物棲息3項服務功能的價值量分別占其總價值量的35.15%，23.81%和18.19%，合計占到總生態系統服務功能價值量的77.15%，體現了相當大的優勢。內蒙古森工濕地生態系統服務功能價值量從大到小排序為：涵養水源>降解污染>生物棲息>固土保肥>固碳釋氧>科研文化游憩>改善小氣候>營養物質積累。由此可以確定內蒙古森工濕地生態系統服務功能是以涵養水源、降解污染和生物棲息地為“核心”服務功能，營養物質積累為最小服務功能，即便是價值量最小的服務功能，但在濕地生態系統中也是不可缺少的一部分，它會決定整個生態系統的穩定性[15]，在生態系統中，營養物質是保證生物體生長發育的物質基礎，若發生營養物質短缺的現象，就會出現競爭，進而導致整個生態系統的紊亂[3]。本研究與宋慶豐等[3]對黑龍江省濕地生態系統服務功能的研究結果一致，得出涵養水源和降解污染功能均為主導服務功能。但潘文斌等[16]對湖北保安湖生態系統服務功能價值量進行研究，得出涵養水源、有機物生產以及固碳釋氧功能為核心功能，這主要是與研究區域的環境概況密切相關。

圖2 內蒙古森工濕地生態系統服務功能價值量比例

3.2 內蒙古森工濕地生態系統服務功能價值量空間格局特征

由圖3可知，內蒙古森工各林業局濕地生態系統各項服務功能價值量中，濕地生態系統各服務功能價值量位于前5位依次為：大楊樹>烏爾旗汗>庫都爾>根河>畢拉河；汗馬>額爾古納>烏瑪>奇乾>永安山林業局(自然保護區、經營所)各項服務功能價值量均位于后5位。各林業局濕地生態系統服務功能總價值量前5分別為：大楊樹(111.78億元)>烏爾旗汗(104.02億元)>庫都爾(89.38億元)>根河(85.44億元)>畢拉河(77.62億元)，占到總濕地生態系統價值量的54.39%；汗馬(5.77億元)>額爾古納(4.34億元)>烏瑪(3.35億元)>奇乾(2.86億元)>永安山(1.48億元)，占到總濕地生態系統價值量的2.07%；內蒙古森工各林業局(自然保護區、經營所)濕地生態系統服務功能價值量的空間分布總體趨勢均為：中部>西南部>北部。這主要是由于內蒙古森工林區水系眾多，同時沼澤濕地占地面積分布范圍較廣，主要集中在大楊樹、烏爾旗汗、庫都爾、根河、圖里河和畢拉河林業局。因此，該區域各項濕地生態系統服務功能所創造的濕地生態效益也較為突出。

圖3 內蒙古森工濕地生態系統服務功能價值量空間分布格局

4 討 論

內蒙古森工濕地生態系統服務功能的空間格局與其濕地資源自身的屬性和所處的地理位置有直接的關系。

(1) 與林區內的水系密切相關。內蒙古森工濕地生態系統是以河流濕地和沼澤濕地為主的濕地生態系統。林區河流眾多，水系發達。據統計，全林區內共有大大小小河流或小溪7 414條。與此同時，在全林區流程在30 km以上的河流多達135條。沼澤濕地為1.17×106hm2，占總面積的96.84%。濕地具有調洪蓄水、防御風暴、調節氣候的重要功能，是降低自然災害的“緩沖器”，對于構建防災減災、緩解全球氣候變暖等發揮十分重要的作用[17]。同時，《濕地公約》和《聯合國氣候變化公約》都強調了濕地對調節氣候的重要性，濕地水分的蒸發和植被葉面上的水分蒸騰，可使濕地與大氣之間能量和物質不斷地進行交換，從而保持當地的濕度和降水量[18-20]。因此，濕地生態系統在蓄水、調節河川徑流、補給地下水和維持區域水平衡發揮著重要的中作用[21]。

(2) 與自然因素有關。溫度、水文、地質以及植被狀況是影響濕地生態系統時空變化的直接因素[22]。內蒙古森工林區中部水系較多，水質較好，為植被生長繁育提供良好的生存環境，從而創造更高的生態價值。曾有研究表明：水質級別、植被覆蓋度、污染物以及水體富營養化程度都是影響濕地生態系統健康的主要因素[23-25]。也有學者對洞庭湖濕地生態系統進行研究發現，溫度升高，水質污染和水體富營養化程度嚴重或導致濕地生態環境的生態質量下降、生態功能衰退[26]。

(3) 與人為因素有關。人口密度大，人類活動干擾程度加強也會是對濕地生態環境造成影響[27-28]。有研究表明，內蒙古呼倫貝爾等人口密度較大，人類活動干擾較為顯著，導致濕地生產力明顯下降，說明濕地生態系統的生產力容易受到社會環境的影響[29]。也研究者對鄂爾多斯、赤峰和通遼等地進行研究發現，人類活動頻繁程度會導致濕地生態系統的水質、植被覆蓋度降低以及景觀多樣性降低。同時也說明濕地生態系統對人類活動干擾的敏感性較強[30]。通過對內蒙古大興安嶺濕地生態系統服務功能價值量的空間格局研究發現，人類活動較小的區域所產生的生態價值較高。

5 結 論

內蒙古森工濕地生態系統服務功能價值量從大到小排序為：涵養水源>降解污染>生物棲息>固土保肥>固碳釋氧>科研文化游憩>改善小氣候>營養物質積累；其中，以涵養水源、降解污染和提供生物棲息為主導服務功能，所產生的價值量分別為302.62，205.00和156.61億元；以營養物質積累價值量最小，為5.53億元；涵養水源和降解污染功能，在維持其湖泊、河流、水安全中，發揮著重要的作用；較高的提供生物棲息地價值量，也表明內蒙古森工濕地生態系統為野生動植物提供良好的繁衍和棲息的場所，生物多樣性豐富，動植物種類繁多。

內蒙古森工各林業局(自然保護區、經營所)濕地生態系統服務功能價值量的空間分布總體趨勢均為：中部>西南部>北部。這主要是因為受林區內的水系、自然環境和人為因素的影響，對各林業局(自然保護區、經營所)的生態環境造成不同程度的影響，最終導致各項服務功能呈現出一定的空間分布。

本研究對各個林業局(自然保護區、經營所)各項服務功能價值量的空間格局進行研究，雖然在結果上反映了各項功能的空間分布，但是由于數據和資料的限制，缺乏對該研究區各項服務功能價值量時間上的動態變化研究，在以后的研究中應更加全面地對濕地生態系統服務進行研究，以準確、全面地反映濕地生態系統的各項服務功能價值量。