烏裕爾河流域受損濕地生態(tài)修復(fù)效果研
——基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)價(jià)方法

李勇，李玉寶，韓勤，劉新宇，趙嶺，仲啟鋮

(1.黑龍江省森林與環(huán)境科學(xué)研究院，黑龍江 齊齊哈爾 161005；2.黑龍江省林業(yè)廳，黑龍江 哈爾濱 150090；3.上海市園林科學(xué)規(guī)劃研究院，上海 200232)

烏裕爾河流域受損濕地生態(tài)修復(fù)效果研
——基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)價(jià)方法

李勇1，李玉寶2，韓勤1，劉新宇1，趙嶺1，仲啟鋮3

(1.黑龍江省森林與環(huán)境科學(xué)研究院，黑龍江 齊齊哈爾 161005；2.黑龍江省林業(yè)廳，黑龍江 哈爾濱 150090；3.上海市園林科學(xué)規(guī)劃研究院，上海 200232)

以烏裕爾河濱河濕地退耕還濕示范區(qū)為研究對象，篩選供給、調(diào)節(jié)、文化和支持等四種服務(wù)功能及其相應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)，建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，分析了自然恢復(fù)模式下示范區(qū)退耕還濕前后的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值變化。結(jié)果表明，退耕還濕后，2015年烏裕爾河受損濕地生態(tài)系統(tǒng)功能最終修復(fù)價(jià)值為1.38億元。該示范區(qū)退耕還濕后(14 026.5萬元)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值遠(yuǎn)大于退耕還濕前(179.8萬元)?？梢?，退耕還濕可以極大提高受損濕地的生態(tài)服務(wù)功能，對改善濕地生態(tài)環(huán)境具有極為重要的現(xiàn)實(shí)意義。

受損濕地；生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值；修復(fù)效果；烏裕爾河

近年來，由于嫩江流域濕地自然環(huán)境的特殊性及人為活動(dòng)的過度干擾，該流域濕地不僅面積逐漸減少，而且結(jié)構(gòu)和功能遭受破壞，這必將造成其生態(tài)服務(wù)功能的嚴(yán)重下降。為扭轉(zhuǎn)這一局面，政府采取了一系列退耕還濕手段，取得顯著成效。但對嫩江流域退耕還濕效果的定量化評(píng)價(jià)還未開展工作。本文以烏裕爾河濱河濕地退耕還濕示范區(qū)為研究對象，利用生態(tài)服務(wù)功能評(píng)價(jià)方法，對自然恢復(fù)模式下，土地使用類型改變所引發(fā)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值變化進(jìn)行量化分析，以直觀地反映濕地修復(fù)前后各項(xiàng)服務(wù)所創(chuàng)造價(jià)值的變化。這將有助于提高人們對東北地區(qū)河流濕地重要性的認(rèn)識(shí)，從而推動(dòng)黑龍江省河流濕地自然資產(chǎn)的評(píng)估與環(huán)境保護(hù)工作。

1 研究區(qū)域概況

烏裕爾河自然保護(hù)區(qū)地理坐標(biāo)為124°10′—124°53′ E，47°29′—47°52′ N。該區(qū)地處松嫩平原西部大陸季風(fēng)區(qū)，為典型內(nèi)陸半干旱氣候，徑流主要補(bǔ)給方式為降水，多年平均年徑流量6.18×108m3，年降水量為496.7 mm，年蒸發(fā)量為1 110～1 780 mm[1,2]。自然修復(fù)示范區(qū)：面積200 hm2，季節(jié)性積水，土壤類型以草甸土和沼澤土為主?；謴?fù)前，植被以莎草、禾草和農(nóng)田雜草為主；恢復(fù)后，植被以小葉章和蘆葦?shù)热郝錇橹鳌?/p>

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)采集與處理

數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析在Excel 2003及SPSS12.0軟件上進(jìn)行。

烏裕爾河受損濕地生態(tài)系統(tǒng)功能最終修復(fù)價(jià)值計(jì)算公式：

式中，S為受損濕地生態(tài)系統(tǒng)功能最終修復(fù)價(jià)值，Ss為退耕還濕后價(jià)值，Sn為退耕還濕前價(jià)值。

2.2 退耕還濕前價(jià)值評(píng)價(jià)

示范區(qū)恢復(fù)前為農(nóng)田，本研究生態(tài)系統(tǒng)退耕還濕前服務(wù)價(jià)值估算采用成果參照法[3]。東北農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)單位面積的生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值為8 991.1元·hm-2，進(jìn)而計(jì)算出受損濕地恢復(fù)區(qū)域生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值為1 798 220元。

2.3 退耕還濕后價(jià)值評(píng)價(jià)

2.3.1 退耕還濕后價(jià)值評(píng)價(jià)指標(biāo)體系 根據(jù)Costanza等[4]對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的劃分原則及生態(tài)學(xué)和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的原理，經(jīng)過實(shí)地考察，并結(jié)合烏裕爾河受損濕地修復(fù)后特征，將濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)分為4種、共12項(xiàng)(表1)。

表1 烏裕爾河受損濕地退耕還濕后生態(tài)系統(tǒng)功能價(jià)值評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2.3.2 退耕還濕后價(jià)值估算

(1)物質(zhì)生產(chǎn)價(jià)值

修復(fù)區(qū)的物質(zhì)生產(chǎn)主要包括蘆葦和羊草，濕地的物質(zhì)生產(chǎn)價(jià)值可以通過市場價(jià)值法來估算：

V=∑A×U×P

式中，V為作物產(chǎn)品生產(chǎn)價(jià)值(元)，A為生產(chǎn)作物的采集獲取面積，U為生產(chǎn)作物的單產(chǎn)，P為生產(chǎn)作物的價(jià)格。蘆葦和羊草的按50%采集獲取面積來計(jì)算，2015年研究區(qū)蘆葦單產(chǎn)和價(jià)格[5]分別為5 000 kg·hm-2和0.4元·kg-1，羊草的單產(chǎn)和價(jià)格分別為1 000 kg·hm-2和0.6元·kg-1。

(2)調(diào)蓄洪水

研究表明，沼澤土壤可調(diào)蓄洪水8 100 m3·hm-2[6]，則烏裕爾河受損濕地修復(fù)區(qū)的土壤調(diào)蓄洪水能力為1.62×106m3。應(yīng)用替代成本法，水庫按單位水體造價(jià)成本為11元·t-1。

(3)涵養(yǎng)水源

修復(fù)區(qū)的涵養(yǎng)水源量一般可通過對地表徑流量計(jì)算獲得，即采用替代成本法估算：

Vw=∑A×D×Pw

式中，Vw為涵養(yǎng)水源價(jià)值，A為修復(fù)區(qū)面積，D為儲(chǔ)藏水深度，Pw為水庫單位水體造價(jià)成本。修復(fù)區(qū)沼澤的多年平均蓄水深度為0.35 m[7]。

(4)補(bǔ)充地下水

應(yīng)用影子價(jià)格法對修復(fù)區(qū)的補(bǔ)充地下水生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值進(jìn)行估算：

Vd=G×A×Pd

式中，Vd為補(bǔ)充地下水價(jià)值，G為地下水補(bǔ)給模數(shù)，A為修復(fù)區(qū)面積，Pd為水價(jià)。其中，地下水補(bǔ)給模數(shù)[8,9]為4.94×104m3·km-2·a-1，水價(jià)取2015年齊齊哈爾市居民用水水價(jià)2.20元·m-3。

(5)氣候調(diào)節(jié)

烏裕爾河濕地保護(hù)區(qū)沼澤和水域多年蒸發(fā)平均深度為850 mm[10]。烏裕爾河濕地對該區(qū)域溫度及濕度的調(diào)節(jié)主要集中于6—9月，全年蒸發(fā)量的80%主要集中于該期，計(jì)算得到烏裕爾河受損濕地修復(fù)區(qū)的年蒸發(fā)量為1.32×106m3，因該地區(qū)住戶分散，故蒸發(fā)量利用率取50%。

(a)溫度調(diào)節(jié)：相關(guān)研究指出[5]，水在100 ℃，1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的汽化熱2 260 kJ·kg-1，則濕地修復(fù)區(qū)蒸發(fā)吸收的總熱量1.49×1012kJ。蒸發(fā)降低氣溫按照空調(diào)的制冷消耗進(jìn)行計(jì)算，空調(diào)的能效比取3.0，2015年齊齊哈爾市的平均電價(jià)為0.51元·kW-1·h-1[11]。

(b)濕度調(diào)節(jié)：濕地水面蒸發(fā)增加空氣濕度的價(jià)值假設(shè)使用32W加濕器消耗電能進(jìn)行估算[1]，將1m3水轉(zhuǎn)化為蒸汽耗電量約為125 kW·h[12]。

(6)固碳

修復(fù)區(qū)的固碳價(jià)值包括植物和土壤兩部分價(jià)值。由于資料有限，這里只進(jìn)行土壤碳儲(chǔ)量價(jià)值量評(píng)價(jià)。

(a)物質(zhì)量評(píng)價(jià)：修復(fù)區(qū)土壤碳儲(chǔ)量估算公式如下：

M=∑A×C

式中，M為修復(fù)區(qū)土壤碳儲(chǔ)量(t)；A為修復(fù)區(qū)的面積(km2)，C為土壤碳密度(t·km-2)。修復(fù)區(qū)沼澤土壤碳密度為126.53 t·hm-2。

(b)價(jià)值量評(píng)價(jià)：通過可避免成本法來計(jì)算土壤固碳價(jià)值，碳的價(jià)格取43美元·t-1，轉(zhuǎn)化為2015年的價(jià)格為278.21元·t-1(2015年1美元約合6.47元人民幣)。每年的土壤碳儲(chǔ)存價(jià)值采用年金現(xiàn)值法得到：

式中，Va為土壤碳儲(chǔ)存價(jià)值的年金現(xiàn)值(元)，即每年的價(jià)值；Vt為土壤固碳價(jià)值；i為社會(huì)貼現(xiàn)率(%)；t為年限(a)。這里折現(xiàn)率取3.5%，年限為100 a[13]。

(7)休閑娛樂

本研究生態(tài)系統(tǒng)娛樂休閑服務(wù)價(jià)值估算采用成果參照法。研究表明，我國濕地生態(tài)系統(tǒng)單位面積的美學(xué)景觀功能價(jià)值為2 106.28元·hm-2·a-1[14]。

(8)科研教育

修復(fù)區(qū)的科研教育包括相關(guān)的科教文化等價(jià)值。參照陳仲新和張新時(shí)[7]對我國生態(tài)效益價(jià)值的估算，我國單位面積生態(tài)系統(tǒng)的平均科研價(jià)值為382元·hm-2·a-1，國外有學(xué)者[4]對濕地生態(tài)系統(tǒng)科研文化功能進(jìn)行了評(píng)估研究，得出其平均值為861美元·hm-2·a-1，因此本研究取兩者的平均值得到3 109.79元·hm-2·a-1，科研教育功能計(jì)算公式為：

Vr=∑3109.79×Si

式中，Vr為科研教育功能價(jià)值，Si為濕地面積。

(9)支持服務(wù)

本研究將濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)支持功能分為保持土壤和維持生物多樣性兩方面。據(jù)研究，我國濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值中保持土壤支持功能的價(jià)值為893.71元·hm-2·a-1。我國濕地生態(tài)系統(tǒng)單位面積的生物多樣性維持價(jià)值為1 657.18元·hm-2·a-1[14]。

3 結(jié)果與討論

2015年烏裕爾河受損濕地修復(fù)示范區(qū)修復(fù)后服務(wù)價(jià)值為14 026.5萬元(表2)，其中，氣候調(diào)節(jié)價(jià)值為11 258.9萬元，占總價(jià)值的80.27%，最小的為物種生產(chǎn)服務(wù)價(jià)值為13萬元，只占總價(jià)值的0.09%。由各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型來看，分別為供給功能價(jià)值13.0萬元，占0.09%，調(diào)節(jié)功能價(jià)值13 858.1萬元，占98.79%，文化功能價(jià)值104.3萬元，占0.74%、支持功能價(jià)值51萬元，占0.37%，即調(diào)節(jié)功能價(jià)值>文化功能價(jià)值>支持功能價(jià)值>供給功能價(jià)值。可見，修復(fù)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)功能修復(fù)價(jià)值中，調(diào)節(jié)功能起到主導(dǎo)作用，即其生態(tài)環(huán)境效益凸顯。

表2 烏裕爾河受損濕地生態(tài)系統(tǒng)功能修復(fù)前后價(jià)值

2015年烏裕爾河受損濕地生態(tài)系統(tǒng)功能最終修復(fù)價(jià)值為1.38億元?？梢钥闯鐾烁€濕后(14 026.5萬元)遠(yuǎn)大于退耕還濕前(179.8萬元)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值，退耕還濕極大地提升了生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)效益。在用于評(píng)價(jià)的9項(xiàng)指標(biāo)中，氣候調(diào)節(jié)、調(diào)蓄洪水和涵養(yǎng)水源占總比重98.46%，這說明烏裕爾河濕地在氣候調(diào)節(jié)和調(diào)蓄洪水等間接生態(tài)效益方面價(jià)值巨大，遠(yuǎn)大于物質(zhì)生產(chǎn)和休閑娛樂等帶來的直接經(jīng)濟(jì)效益。在人們傳統(tǒng)的意識(shí)中，濕地僅僅具有物質(zhì)產(chǎn)品輸送和景觀觀賞價(jià)值，往往忽視濕地的調(diào)節(jié)功能。根據(jù)上述估算可見，物質(zhì)生產(chǎn)和休閑娛樂(僅占0.39%)占總比重極小。在過去，烏裕爾河濕地內(nèi)人為開墾和過度放牧，對濕地的植被和土壤造成了嚴(yán)重的破壞，必將對其生態(tài)效益產(chǎn)生不良影響。因此在土地規(guī)劃發(fā)展過程中只重視眼前經(jīng)濟(jì)利益，而忽視長遠(yuǎn)的生態(tài)利益，使?jié)竦丨h(huán)境遭到破壞，不良后果一旦產(chǎn)生，必將影響其生態(tài)功能發(fā)揮。因此，在未來的濕地政策制定、實(shí)施和管理過程中，必須充分考慮濕地生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性和承載力及濕地內(nèi)各個(gè)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，務(wù)求濕地的可持續(xù)發(fā)展。

4 展望

本研究采用成果參照法、可避免成本法、影子價(jià)格法等環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)方法對烏裕爾河受損濕地生態(tài)系統(tǒng)功能修復(fù)價(jià)值進(jìn)行了評(píng)價(jià)，并假設(shè)烏裕爾河受損濕地的休閑娛樂價(jià)值和生物多樣性維持服務(wù)價(jià)值都是發(fā)生在烏裕爾河自然保護(hù)區(qū)內(nèi)，因此以其為研究對象對休閑娛樂價(jià)值和生物多樣性維持服務(wù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，這可能會(huì)有一定的誤差。同時(shí)在評(píng)價(jià)退耕還濕前生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值、文化功能和支持功能時(shí)，本研究采用的是成果參照法，該法忽略了由于不同生境條件所造成的不同濕地之間的差異，評(píng)估結(jié)果存在一定的偏差。在對固碳服務(wù)進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，只考慮了土壤碳儲(chǔ)存，而未考慮濕地內(nèi)不同植物固碳價(jià)值，實(shí)際上，濕地內(nèi)植被固碳量也是濕地碳儲(chǔ)量的重要組成部分，不能確定受損濕地內(nèi)不同植被的碳儲(chǔ)量，這里存在著一定的粗糙性。筆者將在今后的研究中，從評(píng)估方法、評(píng)估參數(shù)、評(píng)估指標(biāo)體系等方面進(jìn)行深入研究，以期更準(zhǔn)確的量化服務(wù)價(jià)值。

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Effect of Ecosystem Restoration on Damaged Wetlands in Wuyuer River Basin--on the Method of Ecosystem Service Function Evaluation

Li Yong1, Li Yubao2,Han Qin1, Liu Xinyu1, Zhao Ling1, Zhong Qicheng3

(1.Academy of Forest and Environment of Heilongjiang Province, Qiqihar 161005, China;2.Forestry Dept. of Heilongjiang Province,Harbin 150090,China;3.Shanghai Academy of Landscape Architecture Planning, Shanghai 200232,China)

Based on the demonstration model of returning farmland and wetland in Wuyuer Riverside Wetland, the four service functions (supply,regulation, culture & support) and their corresponding evaluation were selected, and the evaluation index system was established. The analysis system of natural restoration mode was analyzed. Changes in the value of ecosystem services before and after wet. Result shows that the final restoration value of the damaged wetland ecosystem in Wuyuer River in 2015 is 138 million Yuan after returning farmland to wetland. The value of ecosystem services in the demonstration area is much higher than that before returning farmland to wetland (1,798,000 Yuan). It can be seen that returning farmland to wetland can greatly improve the ecological service function of damaged wetland, which is of great significance to improve wetland ecological environment.

damaged wetland; ecosystem-service-function value; restoration effect; Wuyuer River

1005-5215(2017)08-0042-03

2017-06-23

李勇(1984-)，男，黑龍江齊齊哈爾人，碩士，工程師，現(xiàn)從事濕地保護(hù)與修復(fù)研究.

Q149

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2017.07.013