黃河水源區(qū)首曲濕地草地生態(tài)系統(tǒng)服務價值初步估算

陳 敏,曹建軍,武高林,3,靳彩芳

（1.貴州茂蘭國家級自然保護區(qū)管理局,貴州荔波 558400；2.蘭州大學干旱與草地生態(tài)教育部重點實驗室,甘肅蘭州 730000；3.西北農(nóng)林科技大學 中國科學院水利部水土保持研究所 黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國家重點實驗室,陜西 楊凌 712100；4.瑪曲縣畜牧局牧業(yè)經(jīng)營管理站,甘肅 瑪曲 747300）

①在我國,草地是陸地上面積最大的生態(tài)系統(tǒng)類型,總面積達3.9億hm2,占世界草地面積的13%,占國土面積的41%左右。其中,可利用面積3.1億hm2。特別是高寒草地生態(tài)系統(tǒng)對我國氣候嚴酷的高寒牧區(qū)具有特殊的生態(tài)意義。它不僅提供了人類社會經(jīng)濟發(fā)展中所需的畜牧產(chǎn)品、植物資源,還對維持我國自然生態(tài)系統(tǒng)格局、功能、過程和生態(tài)環(huán)境起到了關鍵性作用。首曲濕地保護區(qū)位于黃河上游的甘肅省西南部的瑪曲縣境內(nèi),該保護區(qū)地處青藏高原東部邊緣,位于甘、青、川3省結合部的“黃河九曲之首”,因此稱之為首曲濕地。首曲濕地區(qū)有27條1級支流,300多條2、3級支流匯入黃河,同時有豐富的地下水滲入黃河,貢獻了黃河上游徑流量的45%,被譽為“黃河蓄水池”和“中華水塔”。由于近年來經(jīng)濟發(fā)展和人口增長的壓力,首曲濕地保護區(qū)內(nèi)的草地資源遭到了嚴重的破壞,導致了區(qū)內(nèi)草地生態(tài)服務功能的普遍下降[1-2]。

關于生態(tài)系統(tǒng)服務的定義很多,其中Daily[3]和Costanza等[4]的定義最具代表性。Daily的定義是“生態(tài)系統(tǒng)服務是指通過自然生態(tài)系統(tǒng)和其中的物種為維持人類生活而提供的一系列的條件和過程”。Costanza等認為“生態(tài)系統(tǒng)服務是人類直接或間接地從生態(tài)系統(tǒng)功能得到的效益”。Ewel[5]認為生態(tài)系統(tǒng)服務概念應該有利于表達各種生態(tài)系統(tǒng)組分和生態(tài)進程對人類的重要性。我國的學者普遍認可的草地生態(tài)系統(tǒng)服務功能內(nèi)容主要包括：氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、干擾調(diào)節(jié)、水調(diào)節(jié)、水供應、控制侵蝕和保持沉積物、土壤形成、營養(yǎng)循環(huán)、廢物處理、授粉、生物控制、棲息地、食物生產(chǎn)、原材料、基因資源、娛樂、文化17種價值形態(tài)[3-4,6-11]。草地生態(tài)系統(tǒng)作為一種自然資源具有多功能性,但長期以來由于生產(chǎn)力發(fā)展的局限,人們僅僅注重草地承載牲畜和提供飼草料的功能,而忽視了它保持水土、涵養(yǎng)水源、保護生物多樣性、游憩休閑和營養(yǎng)循環(huán)等其他服務功能[7-8,12-13]。隨著全球資源危機問題的惡化,人們開始重新審視自然資源價值,建立以哲學、生態(tài)學、經(jīng)濟學、倫理學等為理論基礎的新的自然資源價值觀,并在此基礎上不斷進行資源價值評估實踐研究[5,7]。在這種背景下,開展首曲濕地生態(tài)系統(tǒng)服務的經(jīng)濟價值評估已成為保障該區(qū)畜牧業(yè)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境建設的當務之急。研究從經(jīng)濟學角度出發(fā),初步估算了首曲濕地保護區(qū)內(nèi)的草地生態(tài)系統(tǒng)的服務功能及其價值,為實現(xiàn)該區(qū)濕地資源市場優(yōu)化配置和管理提供量化依據(jù)。

1 研究地點

研究區(qū)的海拔為3 300～4 806 m,氣候?qū)俑咴箨懶蜌夂騕14]。首曲濕地保護區(qū)的草地總面積89.03萬hm2,占土地總面積的 87.36%,可利用草地面積 85.87萬 hm2,占草地總面積的96.45%。由于地形地貌及水、熱、光諸氣候因子,直接影響著植被的空間配置及草地分布,從而構成了草地類型的多樣性。首曲濕地保護區(qū)內(nèi)主要包括了高寒草甸、高寒灌叢草甸、高寒沼澤化草甸和高寒沼澤4大類草地類型。高寒草甸是分布面積最大的植被類型,西北部以高寒灌叢草甸居多；中南部以亞高山草甸為主體；東部沼澤和沼澤化草甸分布面積大而集中。該區(qū)草地類型及面積見表1。

表1 首曲濕地保護區(qū)的天然草地類型面積

首曲濕地草地是黃河上游主要的水源涵養(yǎng)地和生態(tài)屏障,對黃河下游地區(qū)生態(tài)安全的維系非常重要。同時,瑪曲草原具有豐富的生物資源,有黑頸鶴Grus nigricollis、黑鸛Ciconia nigra、大白鷺Egretta alba、蒼鷺Ardea cinerea和雁鴨類等國家級或省級保護動物20余種,野生植物57科204屬430余種,豐富的野生動植物資源對研究高原生態(tài)系統(tǒng)的變遷和演替、保存野生動植物種遺傳的多樣性及保護和拯求瀕危物種具有獨特的價值。首曲濕地草地生態(tài)系統(tǒng)對發(fā)展當?shù)匦竽翗I(yè)、保護生物多樣性、保持水土和維持區(qū)域自然生態(tài)系統(tǒng)格局、功能、過程及生態(tài)系統(tǒng)的健康發(fā)展等方面起到了關鍵性作用,具有特殊的生態(tài)意義。

2 研究方法

此評估數(shù)據(jù)主要來源于已有研究成果和本研究的部分調(diào)查結果,根據(jù)眾多研究者的不同結果分別對首曲濕地草地生態(tài)系統(tǒng)服務價值做了初步估算。同時,在評估當中沒有考慮高寒草甸的具體分類,將高寒灌叢草甸和高寒沼澤化草甸都歸為高寒草甸類。因此,將首曲濕地草地生態(tài)系統(tǒng)分為高寒草甸和高寒沼澤兩大類。根據(jù)Costanza等[2]提出的生態(tài)系統(tǒng)服務評價通用方法和謝高地等[15-16]根據(jù)生物量訂正各類草地生態(tài)系統(tǒng)服務價格和評估草地生態(tài)系統(tǒng)服務價值的主要方法,初步估算了首曲濕地功能區(qū)內(nèi)的草地生態(tài)系統(tǒng)的年服務價值。計算方法如下：

單價訂正：pij=（bj/B）Pi

式中,pij為訂正后的單位面積生態(tài)服務價值,i=1,2,…,17,分別代表干擾調(diào)節(jié)、水管理、水供應、侵蝕控制和沉積物保存、土壤形成、廢物處理、授粉、生物控制、棲息地、食物生產(chǎn)、原材料等不同類型的生態(tài)系統(tǒng)服務價值,j=1,2,…,18,分別代表18種不同草地類型,而本研究中主要包括了高寒草甸和高寒沼澤2種草地類型；Pi為生態(tài)系統(tǒng)服務價值參考基準單價；bj為j類草地的生物量；B為我國草地單位面積平均生物量。

j類草地生態(tài)系統(tǒng)服務總價值：

式中,Vj為上述j草地生態(tài)系統(tǒng)服務總價值,Aj為j草地類的面積,pij為j草地類的i類生態(tài)服務單價[15-16]。

區(qū)域草地生態(tài)系統(tǒng)服務功能計算：

式中,V為區(qū)域草地生態(tài)系統(tǒng)服務總價值,Aj為j草地類的面積,pij為j草地類的i類生態(tài)服務單價[15-16]。

根據(jù)此方法,估算了首曲濕地保護區(qū)的草地生態(tài)系統(tǒng)的年服務價值。另外,參照趙同謙等[17]的方法,分別估算了瑪曲草地生態(tài)系統(tǒng)的土壤侵蝕控制、涵養(yǎng)水分功能、土壤碳累積、廢棄物降解及養(yǎng)分歸還、營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)、生物多樣性維持等價值。

3 結果

3.1 首曲濕地草地生態(tài)系統(tǒng)年總服務價值Costanza等[4]對全球16種生態(tài)系統(tǒng)服務每公頃的年價值進行估算,其中草地生態(tài)系統(tǒng)的服務價值為232美元/（hm2·a）,沼澤生態(tài)系統(tǒng)的服務價值為19 580美元/（hm2·a）。如果把這一結果作為全球草地生態(tài)系統(tǒng)服務每公頃的年平均價值,根據(jù)首曲濕地保護區(qū)的高寒草甸和高寒沼澤的面積（表1）,得出該區(qū)草地生態(tài)系統(tǒng)的服務價值約為8.2億美元/a,折合人民幣為 55.76億元/a。而根據(jù)謝高地等[15-16]估算的不同草地類型的年平均服務價值可以粗略估算出首曲濕地保護區(qū)草地生態(tài)系統(tǒng)的年總服務價值約為10.52億美元/a,折合人民幣為71.54億元/a（其中高寒草甸為10.61億元/a,高寒沼澤為60.93億元/a）（表 2）。

表2 首曲濕地保護區(qū)草地生態(tài)系統(tǒng)年總服務功能價值和主要的間接生態(tài)服務功能價值

3.2 首曲濕地草地生態(tài)系統(tǒng)的間接服務功能根據(jù)趙同謙等[11]的評估方法、過程和結果,得出首曲濕地保護區(qū)草地生態(tài)系統(tǒng)的間接功能總價值為30.50億元/a,每種服務功能價值的計算如表2所示：1）土壤侵蝕控制價值1.06億元/a,主要是評價草地生態(tài)系統(tǒng)防風、水蝕的作用及其由此產(chǎn)生的生態(tài)效益；2）其截留降水、涵養(yǎng)水分功能價值為0.96億元/a,其中高寒草甸0.75億元/a,高寒沼澤0.21億元/a；3）以全國平均碳積累價值計算,瑪曲草地生態(tài)系統(tǒng)的土壤碳累積價值為18.02億元/a,土壤碳累積可以減輕溫室效應,碳累積價值就是由于溫室效應的減輕而產(chǎn)生的生態(tài)經(jīng)濟價值；4）廢棄物降解及養(yǎng)分歸還功能價值為0.14億元/a,牲畜放牧過程中,大量的排泄物散落在草地生態(tài)系統(tǒng)中經(jīng)自然風化、淋濾以及生物碎裂和微生物分解等綜合作用下得以降解,養(yǎng)分歸還草原生態(tài)系統(tǒng)。首曲濕地保護區(qū)有各類牲畜65.15萬頭（只、匹）,其中馬1.85萬匹、牛 29.91萬頭、羊33.39萬只（表3）。假定不同牲畜廢棄物N、P2O5養(yǎng)分歸還率都為30%,可以計算出各類牲畜廢棄物養(yǎng)分歸還總量。按我國平均化肥價格2 549元/t計算,得到該區(qū)草地生態(tài)系統(tǒng)廢棄物降解、養(yǎng)分歸還價值為0.14億元/a；5）營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)價值為1.82億元/a,生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)的最主要過程是生物與土壤之間的養(yǎng)分交換過程,參與生態(tài)系統(tǒng)維持養(yǎng)分循環(huán)的物質(zhì)種類很多,其中的大量營養(yǎng)元素有N、P、K等。它們以構成草地凈初級生產(chǎn)力的營養(yǎng)元素量作為參與循環(huán)的養(yǎng)分量。根據(jù)這一結論和全國草地的平均營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)價值為213.5元/（hm2·a）,計算得出了首曲濕地保護區(qū)草地生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)價值為1.82億元/a；6）生物多樣性維持價值為8.50億元/a,草地生態(tài)系統(tǒng)自然保護區(qū)是保護以草地為生境的生物多樣性的主要區(qū)域。

通過估算首曲濕地保護區(qū)的機會成本、經(jīng)費投入和全民支付意愿,作為草地生態(tài)系統(tǒng)維持生物多樣性功能的生態(tài)經(jīng)濟價值。首曲濕地保護區(qū)是黃河首曲濕地候鳥自然保護區(qū),總面積37.5萬hm2,取農(nóng)田年均收益為10 671.99元/hm2,由此損失的機會成本價值為8.4億元/a；自然保護區(qū)的經(jīng)費投入按全國草地生態(tài)系統(tǒng)自然保護區(qū)經(jīng)費投入的1/33（全國草地生態(tài)系統(tǒng)保護區(qū)為33個）計算,結果為0.048億元/a；生物多樣性保護支付意愿按每人10元/a計算,可得出瑪曲總的支付金額為37萬元/a。再按草地生物物種占保護生物物種的9.1%計算,得到首曲濕地保護區(qū)草地生物多樣性保護的支付金額是33 670元/a。綜合以上結果,得出首曲濕地保護區(qū)草地生態(tài)系統(tǒng)維持生物多樣性的總價值約為8.50億元/a。

表3 首曲濕地保護區(qū)各類牲畜養(yǎng)分歸還量

4 討論

首曲濕地保護區(qū)的草地生態(tài)系統(tǒng)是當?shù)剞r(nóng)牧民生活生產(chǎn)的主要載體,其為社會經(jīng)濟發(fā)展所提供的服務應該被視為一種資源、一種基本的生產(chǎn)要素,草地生態(tài)系統(tǒng)服務功能是草地資源價值的具體表現(xiàn),在草地復合生態(tài)系統(tǒng)中具有重要的意義。由于具體資料的欠缺,本研究僅通過參考已有相關研究成果和相關統(tǒng)計資料對瑪曲草地生態(tài)系統(tǒng)服務價值進行了粗略的估算,得出瑪曲草地生態(tài)系統(tǒng)年總服務價值為55.76～71.54億元/a,而其間接服務功能總價值（包括了其主要的生態(tài)功能）為 30.50億元/a,其中土壤碳累積價值18.02億元/a,占據(jù)了其總的間接生態(tài)服務價值的59%,說明瑪曲草地生態(tài)系統(tǒng)在固碳方面具有重要的貢獻,因此,對全球溫室氣體固定和氣候變暖有著重要的影響。而其生物多樣性維持價值8.50億元/a,占據(jù)了其總的間接生態(tài)服務價值的28%,說明瑪曲草地生態(tài)在生物多樣性維持方面也有著重要的意義。

生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估為環(huán)境保護和經(jīng)濟發(fā)展提供了科學的決策依據(jù),特別是當環(huán)境成為社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的瓶頸時[17],草地生態(tài)系統(tǒng)功能出現(xiàn)退化,如草地退化、生境破碎化、草原災害等,必然會降低草原生態(tài)系統(tǒng)服務功能和價值[18],甚至導致草地生態(tài)系統(tǒng)的經(jīng)濟價值系統(tǒng)面臨崩潰[19-20]。

以瑪曲縣2004年的國民生產(chǎn)總值（GDP）（3.7億元）為依據(jù),可以得出瑪曲草地生態(tài)系統(tǒng)服務價值是該縣GDP的15～19倍,單位GDP環(huán)境成本均高于全球和全國水平。1元的GDP產(chǎn)值中,需要投入15～19元的草地資源和生態(tài)環(huán)境代價。首曲濕地保護區(qū)的草地畜牧業(yè)發(fā)展是以草地生態(tài)系統(tǒng)功能的退化為主要代價的,瑪曲經(jīng)濟的發(fā)展主要以環(huán)境資源的巨大損失為代價,生產(chǎn)水平極其落后,處于典型的粗放經(jīng)營階段。因此,考慮到黃河首曲濕地保護區(qū)的生態(tài)服務功能,該區(qū)草地資源的利用首先必須考慮合理的轉型,應該以草地生態(tài)服務功能為主,其次才是其生產(chǎn)功能和生活功能的開發(fā)和利用。正確認識草地生態(tài)系統(tǒng)功能及其服務價值是合理進行經(jīng)濟活動的前提條件,生態(tài)系統(tǒng)功能不同,經(jīng)濟活動方式不同[12,14]。首曲濕地生態(tài)系統(tǒng)是黃河中下游主要的生態(tài)功能區(qū),生態(tài)效益顯著,是維系黃河中下游地區(qū)生態(tài)安全的天然屏障,決定了首曲濕地保護區(qū)的草地生態(tài)系統(tǒng)要采取“生態(tài)保護為主,開發(fā)利用為輔”的經(jīng)濟活動模式。

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