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干旱半干旱区湿地生态系统服务价值评估以内蒙古鄂托克前旗为例

李鑫,叶有华,付岚

（深圳市环境科学研究院,深圳,518001）

摘要：以内蒙古鄂托克前旗为研究区域,开展了湿地生态系统服务价值评估技术研究,通过构建干旱半干旱地区湿地资源生态服务价值核算体系,应用市场价值法、费用支出法、替代工程法、机会成本法等技术方法,探索了湿地生态系统服务价值的核算体系构建,并试算了鄂托克前旗2015年湿地生态系统服务总价值约为15.94亿元,相关研究成果为该地区湿地资源保护和管理提供了技术支撑.

关键词：干旱地区；湿地资源；价值评估

作为生态环境重要组成部分之一的湿地,素有“地球之肾”、“物种资源库”、“鸟类天堂”、“气候调节器”和“碳汇之源”等美誉,具有非常重要的生态功能和社会服务功能.我国地理条件复杂多样,湿地分布广泛,不同区域环境下的湿地环境有着不同的特征,其生态系统所发挥的各项服务功能也不尽相同.干旱半干旱地区是我国生态脆弱区重点保护区域,论上是指降水量与可能蒸发力之比在0.05～0.50之间的地区 [1],主要分布于第二级阶梯的内蒙古高原、塔里木盆地和准噶尔盆地等,面积占全国陆地的30%.该区域生态敏感、灾害严重,植被退化及恢复困难等生态环境问题突出.对于干旱半干旱地区来说,湿地生态系统在蓄洪防旱、涵养水源、净化水质、调节气候、美化环境和维护生物多样性及区域生态平衡等方面都具有不可替代的作用,探索干旱半干旱地区湿地资源生态服务价值评估技术,对恢复和改善脆弱生态系统,维护区域生态安全具有特殊生态意义.

湿地资源的生态系统服务价值评估研究是在自然生态系统服务功能研究的重要内容[2,3].国外学者对生态系统服务功能价值评估开展较早,在其理论和方法的研究上较为成熟和稳定,尤其是以Costanza为代表提出的生态系统服务功能研究方法,至今仍被许多国内外学者借鉴和引用[4].Costanza（1997）提出全球湿地生态系统提供了气体调节、扰动调节、水调节、水供给、废物处理、栖息地、食物生产、原材料、休闲和文化10类服务功能.随着Constanza等研究成果的发表,湿地生态系统服务功能价值评估的研究跨入新的发展阶段,主要研究包括了湿地生态系统服务功能价值评估的基础生态理论研究服务价值评估理论、计量方法研究和应用研究3个方面.国内对湿地生态系统服务经济价值的评估工作开展较晚,直到近阶段才逐渐开展关于湿地生态服务功能的研究,主要集中在湿地的评价和机制研究方面.2008年4月,国家林业局批准发布了我国森林生态环境效益评价的林业行业标准——《森林生态系统服务功能评估规范》（LY/T1721-2008）,该标准标志着森林生态环境评价理论和方法体系的形成,为国内学者开展湿地资源生态服务功能价值核算提供了重要参考[5].

一、研究区域概况

鄂托克前旗位于内蒙古自治区鄂尔多斯市西南部,地处毛乌素沙漠腹地,位于北纬37°37′15″～38°50′17″,东经106°28′40″～108°32′08″之间.海拔最高为1552.1米,最低为1160米,平均海拔1300米.处于内蒙古自治区、陕西省、宁夏回族自治区三省区交界处.东西长182.6公里,南北宽132.09公里,总面积1.223万平方公里.鄂托克前旗地处我国西北生态脆弱地区,是国家煤炭资源开发利用的重要战略基地.根据鄂托克前旗林业局2010年的调查统计,鄂托克前旗共有湿地14处,其中碱湖湿地5处；沼泽湿地6处；湖泊湿地1处,河流湿地1处,盐湖湿地1处,湿地总面积为4368.1公顷.

二、鄂托克前旗湿地生态系统服务功能评估体系

(一) 提供产品

生态系统产品是指生态系统所产生的,通过提供直接产品或服务维持人的生活生产活动、为人类带来直接利益的因子[6].鄂托克前旗湿地生态系统可提供的产品主要有植物原材料产品和鱼类产品两类.

1.植物产品

鄂托克前旗湿地的芦苇、香蒲、乌柳等植物种类可以作为植物产品出售,因此具有植物产品价值.通过调查采集具有植物产品功能的湿地物种、单位面积产量、面积大小和市场,即可计算该项价值.计算公式如下：

表示湿地植物产品资源的价值（元/a）；表示该类植物产品市场（元/t）,k为针对的调整系数；表示单位面积湿地某类植物产品年产量（t/（hm2·a）；A表示该类植物群落面积（hm2）.鄂托克前旗单位面积湿地植物产品芦苇年产量分别为2.24t/hm2和0.75t/hm2.芦苇、香蒲回收为300-400元/吨.可产芦苇、香蒲的河流湿地和沼泽湿地总面积为1044.9km2,计算可得湿地资源植物产品价值为109.35万元.

2.鱼类产品

鄂托克前旗大沟湾水库湿地养殖水面2500多亩,主要养殖鱼类有鲤鱼、鲢鱼、鲫鱼.网箱养殖有武昌鱼和鲶鱼,通过市场法计算湿地提供鱼类产品的价值.计算公式为：

表示湿地鱼类资源价值（元/a）；表示第i种鱼类单价（元/t）；k为针对的调整系数,表示第i种鱼类年产量（t）.大沟湾水库主要鱼类鲤鱼、草鱼、鲢鱼售价平均为30元/kg,年产量200吨,总价值为600万元.

(二)调节功能

调节功能是指人类从生态系统过程的调节作用中获取的服务功能和利益.参照全球“千年生态系统评估”工作组关于调节功能的定义,湿地生态系统提供的调节功能主要包括:涵养水源、保育土壤、固碳释氧、净化大气、气候调节、净化水质、有害生物控制等生态系统服务功能[7].

1.水源涵养

采用影子工程法计算鄂托克前旗湿地水源涵养功能价值,公式如下：

其中,为湿地水源涵养功能价值（元/a）；P为研究区域的年降雨量（ｍｍ）,为为第i类湿地类型面积（hm2）,为第ｉ类湿地的林冠截留率,为单位库容造价(元/m3）,Q为湿地土壤需水量（t）.计算得出鄂托克前旗湿地水源涵养价值为15407.97万元.

2.保育土壤

湿地具有保肥固土的功能.保肥价值为土壤养分价值,即表层土壤（土壤厚度15cm）氮、钾、磷的含量所相当的化肥价值,采用机会成本法计算.公式如下：

W肥为湿地年保肥价值（元/a）,X1为平均土壤侵蚀模数t/（hm2·a）,X2为裸土地土壤侵蚀模数t/（hm2·a）,N为土壤平均含氮量（%）,P为土壤平均含磷量（%）,K为土壤平均含钾量,M为土壤有机质含量（%）,R1为磷酸二铵化肥含氮量（%）,R2为磷酸二铵化肥含磷量（%）,R3氯化钾化肥含钾量（%）,C1为磷酸二胺化肥（元/t）,C2为氯化钾化肥（元/t）,C3为有机质（元/t）,k为针对的调整系数；A表示湿地面积（hm2）.通过计算,湿地保肥价值为7265.79万元.

固土价值体现在湿地生态系统在减少土壤流失上产生的价值.采用影子工程法计算,公式如下：

为湿地年固土价值（元/a）；X1为林地土壤侵蚀模数t/（km·a）；X2为无林地土壤侵蚀模数t/（km·a）；为挖取和运输单位体积土方所需费用（元/立方米）；k为针对的调整系数；A为湿地植被面积（hm2）；ρ为林地土壤容量(t/m3).计算可得固土价值为2457.70万元.计算得出,鄂托克前旗湿地资源保育土壤价值为9723.49万元.

3.固碳释氧

湿地的气体调节功能指对大气化学成分的调节,保持CO2和O2的平衡.在此考虑湿地气体调节功能包括：固碳和释放氧气.

植物具有吸收CO2和释放O2的能力,根据光合作用方程式:

CO2+ H2O→C6H12O6+ O2→多糖

以干物质生产量来换算固定CO2和释放O2的量即生态系统每生产1 kg植物干物质,能固定1.63 kg CO2,释放1.19kg O2.

固碳价值采用碳税法计算,公式如下

WC为固碳价值（元/a）；为CO2中的碳含量为27.27%；为固碳（元/t）；k为针对的调整系数；L为湿地芦苇年产量（t/a）；Q为其它植物产品年产量（t/a）.

碳税率依据《森林生态系统服务功能评估规范》的社会公共数据,固碳为1200元/ｔ,根据2007—2015年居民消费指数变化设置调整系数k为1.23.湿地植物单位面积平均年产量为2.98t/hm2,因此,固碳价值为840.0337万元.

产氧价值采用生产成本法计算,公式如下：

为湿地释氧价值（元/a）；Co为氧气产生成本；k为针对Co的调整系数；L为湿地芦苇年产量（t/a）；Q为其它植物产品年产量（t/a）.

依据《森林生态系统服务功能评估规范》的社会公共数据,氧气生产成本为1000元/ｔ,根据2007—2015年居民消费指数变化设置调整系数k为1.23.湿地植物单位面积平均年产量为2.98t/hm2,因此,释氧价值为1874.09万元.

鄂托克前旗湿地固碳释氧总价值为2714.13万元.

4.净化大气

湿地也是一种森林,也具有森林对大气环境净化的功能.湿地对于大气环境的净化功能主要表现在提供负离子,吸收污染物、滞尘（PM2.5、PM10等）几方面.采用替代市场法计算其价值.

（1）生产负离子：

WA为生产的负离子价值量（元/a）,A为湿地植被群落面积（hm2）,H为植被高度（m）,KA为负离子生产费用（元/个）,k为针对kA的调整系数；QA为负离子浓度（个/m3）,L为负离子寿命（min）.

依据《森林生态系统服务功能评估规范》的社会公共数据,负离子生产费用为5.8185（元10-18/个）,根据2007—2015年居民消费指数变化设置调整系数k为1.23.负离子寿命为10min,湿地负离子平均浓度1600个/cm3,湿地植被平均高度0.5m,湿地总面积4368hm2,计算结果为0.82万元.

（2）吸收污染物：

Ws为湿地吸收大气污染物价值（元/a）；Ks为降解大气污染物的投资成本（元/kg）；k为针对ks的调整系数；Qs为单位面积湿地吸收污染物量（kg/hm2）；A为湿地植被群落面积（hm2）.

单位面积湿地植物对SO2吸收量为41435 kg/(hm2.a)；对氟化物吸收量为345.05 kg/(hm2.a)；对氮氧化物吸收量为30669.69 kg/(hm2.a)[8].通过计算得出湿地吸收污染物价值为108545.93万元.

（3）滞尘：

WD为年滞尘价值量（元/a）,KD为降尘清理费用（元/kg）,k为KD调整系数；QD为单位面积湿地年滞尘量kg/(hm2·a）,A为湿地植被群落面积（hm2）.

国家发改委第四部委2003年《排污费征收标准及计算方法》中规定一般性粉尘排污费收费标准为0.15元/kg,根据2003-2015居民消费指数变化设置调整系数k为1.36.通过计算得出滞尘总价值为76.54万元.

5.气候调节

湿地生态系统吸热降温价值量包括植物蒸腾和水面蒸发两方面.根据鄂托克前旗湿地植被覆盖面积和植物蒸腾吸收热量、水面面积和蒸发相同的水量所需的电量计算湿地气候调节价值：

式中,为气候调节总价值量（元）,为植物蒸腾价值量（元）,为水面蒸发价值量（元）,为植被覆盖面积（km2）,为单位绿地面积吸收的热量（KJ/km2）,为常数,1KWh/3600KJ等于0.085,为电价（元/kWh）,为水体面积（m2）,为年平均蒸发量（m）,为蒸发单位体积的水消耗的能量（kJ/m3）.

已知在气温25℃环境下,1m3水汽化为相同温度水蒸气需消耗2.43x106KJ的热量,单位面积绿地吸收热量为81.1x103KJ·hm-2·a-1,居民用电电价平均值0.715元/KWh.湿地年平均蒸发量2000mm,湿地植被面积及水域面积总和为4368hm2.因此,该项功能总价值为25.78万元.

6. 有害生物控制

通过鸟类等动物与环境的复杂生态关系,湿地能有效地防治海岸生态环境病虫害.因此,该项价值核算公式为：

为湿地对有害生物控制产生的价值（元/a）；为单位面积湿地可减少周边地区森林农田的病虫害防治费用（元/hm2）；k为其调整系数；A为湿地面积（hm2）.

根据全国林业统计资料（2010）,我国林地病虫害防治的费用为10.35万元/hm2；根据2006—2015居民消费指数变化设置调整系数k为1.26.通过计算该项总价值为13626.54万元.

(三)文化功能

湿地生态系统的文化功能是指人们通过精神感受、知识获取、主观映象、消遣娱乐和美学体验从生态系统中获得的非物质利益.本研究选取文化科研功能和旅游休闲功能2项指标进行评估.

1.文化科研

鄂托克前旗的湖沼湿地是干旱半旱区开展湿地教学科研的重要场所,因此具有文化科研服务功能.

为湿地文化科研价值（元/年）；为单位面积湿地的平均文化科研价值（元/hm2）,k为的调整系数；A为湿地面积（hm2）

依据Costanza等（1997）对世界湿地文化价值估算[4],湿地可取881USD/ hm2,折算汇率为1：8.28,即7294.7元/hm2.根据1997—2015居民消费指数变化设置k等于1.35.经计算,湿地文化科研总价值为4301.54万元.

2.旅游休闲

湿地生态系统既包括沼泽型动植物生态系统,又包括水陆型动植物生态系统,具有水域、陆地、沼泽、滩涂等多种生境,形成了结构和功能奇异的动植物群落,具有巨大的旅游价值.鄂托克前旗也正在大力开发湿地旅游项目.

为湿地的休闲旅游价值（元/a）；C旅游为鄂托克前旗旅游年均收入（元/a）；P湿地为湿地旅游收益比例.

鄂托克前旗2015年全年共接待旅游人数67万人次,实现旅游综合收入13亿.湿地旅游收益比例需要进行数据采集.巴音希泊日湿地正在进行建设规划,未来将建成湿地公园,获得旅游收益.

或

为湿地娱乐休闲价值（元/年）；为单位面积湿地的平均娱乐休闲价值（元/hm2）,k为的调整系数；A为湿地面积（hm2）

依据Costanza等（1997）对世界湿地娱乐休闲估算[4],湿地娱乐休闲价值取574USD/ hm2.根据1997—2015居民消费指数（CPI）变化设置k等于1.35.已具有休闲娱乐的湿地为大沟湾湿地及正在开发建设的巴音希泊日湿地,计算得出旅游休闲价值为1619.60万元.

(四)支持功能

支持功能是保证其它所有生态系统服务功能提供所必需的基础功能.本研究选取生物多样性保护和水鸟保育2个指标进行评估.

1.生物多样性保护

湿地生物种类多样,是鱼类、鸟类、底栖动物等良好的保护栖息地,参照《森林生态系统服务功能评估规范》,采用机会成本法计算该项价值.公式如下：

为生物多样性保护功能价值,为单位面积湿地年生物物种损失的机会成本(元·hm-2)；k为针对的调整系数；A为湿地面积(hm2).

参照《森林生态系统服务功能评估规范》,根据Shannon-Wiener指数计算物种保育价值,当1≤指数<2,＝5000元/(hm2·a).鄂托克前旗湿地Shannon-Wiener指数在1至2之间,＝5000元/(hm2·a),生物多样性保护总价值2184万元.

2.水鸟保育

湿地是水鸟重要的栖息地,具有重要的水鸟保育功能.

为湿地水鸟保育功能价值（元/a）；为单位面积湿地水鸟保育价值,k为其调整系数；A为湿地面积（hm2）.根据智颖飙等人在包头南海湿地的研究成果,单位面积湿地的鸟类保育价值为961.3元/hm2[9],通过核算得出鄂托克前旗湿地水鸟保育总价值为419.76万元.

(五)湿地生态系统服务总价值

通过上述核算,2015年鄂托克前旗湿地总价值为159355.45万元.

三、结论与讨论

本研究以鄂托克前旗湿地生态系统为例,对干旱半干旱地区湿地生态系统服务价值评估方法进行了深入探讨,并核算了该旗2015年湿地资源资产价值约为15.94亿元.根据《2015年鄂托克前旗统计年鉴》,2015年鄂托克前旗的地区生产总值为128.99亿元,通过本研究计算结果,该年度鄂托克前旗的湿地资源生态服务价值为其地区生产总值的12.4%,这一结果充分体现了湿地资源作为鄂托克前旗重要的自然资源之一,尽管面积相对较小,但为人类提供了巨大的生态服务功能,对维持该地区的生态平衡具有重大贡献.由于当前如何全面认识湿地生态系统的服务价值在经济学界争议较大,导致湿地资源生态系统服务价值评估仍然困难重重,湿地基础生态资料不足、湿地生态系统价值评估缺乏统一的标准和缺乏湿地生态系统服务定价相关研究成果等问题制约着湿地生态系统服务价值评估的发展,还需要进一步研究和探讨.

参考文献

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[4]Costanza R, D´Arge R, Groot R D, et al. The value of the world´s ecosystem services and natural capital[J]. Nature, 1997, 387(1):3-15.

[5]叶有华,张原等.深圳市自然资源资产核算技术研究[M].北京.科学出版社,2016,85-112.

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[9]智颖飙, 王玉文, 王燕,等. 包头南海湿地水体环境季节性变化与生态功能货币化评价[J]. 干旱区资源与环境, 2014, 28(2):124-128.

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