水庫工程區(qū)水土保持生態(tài)服務價值估算

張璐 楊碩果 何洪名

摘 要：水土保持與生態(tài)環(huán)境關系密切，目前關于水庫區(qū)域生態(tài)環(huán)境和水土保持生態(tài)服務價值定量評估的研究很少，為了給水庫工程區(qū)水土保持治理與生態(tài)保護提供技術支撐，以出山店水庫工程區(qū)為例，將水土保持生態(tài)系統(tǒng)分為林地、草地、耕地和水域，根據(jù)生態(tài)服務價值理論，從物質量與價值量兩個角度定量估算水土保持生態(tài)服務價值，結果表明：出山店水庫水土保持生態(tài)服務總價值為217 013.72萬元/a，其中林地、草地、耕地、水域生態(tài)服務價值分別為78 808.63萬、537.61萬、32 784.19萬、104 883.29萬元/a，單位面積平均價值量分別為2.271萬、0.304萬、0.850萬、8.365萬元/（hm2·a）;水域生態(tài)服務單位面積價值量最大，其次為林地，草地最小，因此水土保持治理與生態(tài)保護應以增加林地面積、保護現(xiàn)有水域面積為主。

關鍵詞：生態(tài)服務價值;水土保持;物質量;價值量;出山店水庫

中圖分類號：S157.2;TV62 文獻標志碼：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2020.12.016

Abstract： Soil and water conservation is closely related to the ecological environment. At present， there are few studies on the impact of the ecological environment in the reservoir area and the quantitative ecological service value of soil and water conservation. In order to provide technical support for soil and water conservation control and ecological protection in reservoir engineering area， the soil and water conservation ecosystem was divided into forest land， grassland， cultivated land and water area. According to the theory of ecological service value， this study quantitatively estimated the value of soil and water conservation ecological service from the perspective of material quantity and value quantity. The results show that the total value of ecological services for soil and water conservation in Chushandian Reservoir is 2 170.137 2 million Yuan / a， among which the value of ecological services for forest land， grassland， cultivated land and water area is 788.086 3， 5.376 1， 327.841 9 and 1 048.832 9 million Yuan / a respectively and the average value per unit area is 22 710， 3 040， 8 500， 83 650 Yuan /（hm2·a） respectively; the value of water area ecological service area is the largest， followed by woodland and grassland is the smallest. So soil and water conservation and ecological protection should be based on increasing forest land area and protecting existing water area.

Key words： value of ecological services; soil and water conservation; material quantity; value quantity; Chushandian Reservoir

水土保持與生態(tài)環(huán)境關系密切。目前關于區(qū)域生態(tài)環(huán)境的研究成果豐碩，而有關水庫區(qū)域生態(tài)環(huán)境和水土保持生態(tài)服務價值定量評估的研究卻很少，且評估理論與方法尚不完善。本文以河南省出山店水庫工程區(qū)為例，根據(jù)生態(tài)服務價值理論[1]，在分析研究區(qū)對生態(tài)環(huán)境有主要影響的水土保持生態(tài)功能的基礎上，從物質量與價值量兩個角度定量估算水土保持生態(tài)服務價值，以期為水庫工程區(qū)水土保持治理與生態(tài)保護提供技術支撐。

1 庫區(qū)水土保持生態(tài)系統(tǒng)

出山店水庫為淮河干流上的大（1）型水利工程，控制流域面積2 900 km2，總庫容12.51億m3。本文以該水庫工程區(qū)（大壩以上至水位為92 m庫區(qū)尾水上游第一條流域面積大于100 km2的支流，面積約958.09 km2）為研究區(qū)，把對生態(tài)環(huán)境具有重要影響的水土保持生態(tài)系統(tǒng)分為林地、草地、耕地和水域，進行水土保持生態(tài)服務價值估算。

水土保持生態(tài)系統(tǒng)各地類面積，即林地、草地、耕地、水域等的面積是生態(tài)服務功能物質量和價值量計算的基礎。利用水庫工程區(qū)2018年夏態(tài)時相2 m分辨率GF-2真彩色融合遙感影像，基于ArcGIS軟件通過人機交互解譯，獲得林地、草地、耕地、水域的面積分別為34 696.11、1 770.43、38 574.73、12 538.64 hm2。

2 水土保持生態(tài)服務價值估算

2.1 估算方法

式中：B為水土保持生態(tài)服務總價值;Bij為第i種水土保持生態(tài)系統(tǒng)中第j項服務價值;Dij為第i種水土保持生態(tài)系統(tǒng)中第j項服務的單位面積價值;Ai為第i種水土保持生態(tài)系統(tǒng)具有服務功能的面積;Cij為單位面積第i種水土保持生態(tài)系統(tǒng)第j項服務價值的年生產能力;Sij為第i種水土保持生態(tài)系統(tǒng)第j項服務價值替代價格或成本。

2.2 林地生態(tài)服務價值（B1）

林地生態(tài)服務價值估算方法及單位面積價值量的選取主要參考《森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能評估規(guī)范》[2]。由于林地在水庫工程區(qū)分散分布，且林地年平均蒸散量大于年平均降水量，因此不考慮林地涵養(yǎng)水源服務功能。林地生態(tài)服務價值（B1）主要包括保持土壤 （B11）、固碳釋氧（B12）、凈化環(huán)境（B13）3項生態(tài)服務價值，計算公式為。

2.2.1 保持土壤價值

林地保持土壤的價值（B11）包括減蝕價值、保肥價值和減淤價值，估算方法如下。

2.2.2 固碳釋氧價值（B12）

林地固碳釋氧生態(tài)服務價值主要包括研究區(qū)林地釋放氧氣（O2）、吸收二氧化碳（CO2）的生態(tài)服務價值。

（1）固碳釋氧物質量。由植物光合作用方程可知，植物吸收二氧化碳1.63 t、釋放氧氣1.2 t可形成1 t干物質，據(jù)此得到固碳釋氧物質量計算公式為

（2）固碳釋氧價值。林地固碳釋氧價值計算公式為

式中：B12價為林地年固碳釋氧生態(tài)服務價值，元/a;S12為碳的價格，本研究取S12=1 200元/t;S′12為氧的價格，參照衛(wèi)生部網(wǎng)站公布價格，本研究取S′12=1 000元/t。

2.2.3 凈化環(huán)境價值（B13）

林地凈化環(huán)境價值主要包括吸收污染物及滯塵價值和降低噪音價值。

式中：B″13價為林地年降低噪音價值，元/a;C″13為成熟林地林木蓄積量，本研究取C″13=80 m3/hm2;S″13為平均造林成本，本研究取S″13=240.03元/m3。

2.2.4 計算結果

出山店水庫工程區(qū)林地面積為34 696.11 hm2，按照上述方法計算的林地生態(tài)服務價值為78 808.63萬元/a，單位林地面積平均價值量為2.271萬元/（hm2·a）。

2.3 草地生態(tài)服務價值（B2）

參照林地服務價值估算方法進行草地服務價值估算，即按照物質量（即草地面積）乘以單位面積價值量（即生態(tài)服務單價）進行估算，估算過程中相關指標取值參考謝高地等[3]的研究成果，估算結果見表2。

2.4 耕地生態(tài)服務價值（B3）

耕地在種植農作物的同時具備生態(tài)服務功能和價值。耕地的生態(tài)服務價值主要包括糧食生產、原材料生產、景觀愉悅、調節(jié)氣體和氣候、水源涵養(yǎng)、土壤保持、廢物處理和生物多樣性等，估算方法與林地生態(tài)服務價值估算方法類似，即按照物質量（即耕地面積）乘以單位面積價值量（即耕地生態(tài)服務單價）進行估算，估算過程中相關指標取值參考謝高地等[4]的研究成果（全國生態(tài)服務單價乘以地區(qū)系數(shù)，研究區(qū)所在地的地區(qū)系數(shù)為1.39），估算結果見表3。

2.5 水域服務價值（B4）

（1）調節(jié)氣候價值。水域與耕地一樣，也具有調節(jié)氣候功能，參照相關研究成果[5-7]進行水域調節(jié)氣候生態(tài)服務價值估算，即按照水域面積和單位面積氣候調節(jié)價值的乘積進行估算。研究區(qū)水域面積為12 538.64 hm2，水域單位面積年調節(jié)氣候價值取407元/（hm2·a）[5]，則水域調節(jié)氣候的生態(tài)服務價值為510.32萬元/a。

（2）提供棲息地價值。水體具有提供棲息地功能，參照Costanza[6]的研究成果，單位面積水域年提供棲息地生態(tài)服務價值取439美元/（hm2·a），按6.89元匯率折算人民幣，估算的研究區(qū)水域提供棲息地生態(tài)服務價值為3 792.57萬元/a。

（3）調蓄洪水價值。調蓄洪水是水庫的重要功能，其生態(tài)服務價值用水庫防洪庫容和單位庫容貯水價值的乘積進行估算，估算時采用替代工程法，調蓄洪水成本取0.67元/（m3·a）[7]。出山店水庫調洪庫容為2.502億m3，估算的調蓄洪水生態(tài)服務價值為16 763.40萬元/a。

（4）水資源蓄積價值。水資源蓄積價值按單位蓄水量價值與水庫蓄水量的乘積進行估算，估算時采用替代工程法，單位蓄水量價值取0.67元/（m3·a）[8]。出山店水庫蓄水總量為12.51億m3，估算的水資源蓄積生態(tài)服務價值為83 817萬元/a。

綜上可得，研究區(qū)水域生態(tài)服務總價值為104 883.29萬元/a，單位水域面積生態(tài)服務價值為8.365萬元/（hm2·a）。

2.6 水土保持生態(tài)服務總價值（B）

綜上估算結果，出山店水庫水土保持生態(tài)服務總價值為217 013.72萬元/a，其中林地、草地、耕地、水域生態(tài)服務價值分別為78 808.63萬、537.61萬、32 784.19萬、104 883.29萬元/a，單位面積平均價值量分別為2.271萬、0.304萬、0.850萬、8.365萬元/（hm2·a）。

3 結 語

出山店水庫工程區(qū)林地、草地、耕地、水域水土保持生態(tài)服務價值估算結果表明：水域的水土保持生態(tài)服務單位面積價值量最大、其次為林地、草地最小，因此水土保持治理與生態(tài)保護應以增加林地面積、保護現(xiàn)有水域面積為主。

本文估算的水土保持生態(tài)服務價值均為年價值，即一年內水土保持生態(tài)服務價值，短期來講該值在一定時期內是一固定值，而長期而言該值為一動態(tài)值，因單位面積價值量和生態(tài)系統(tǒng)面積的變化均能導致生態(tài)服務總價值改變，因此按謹慎原則，在生態(tài)系統(tǒng)的某項生態(tài)服務功能的價值存在一定變化范圍時，均應采用其較小值。

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【責任編輯 張智民】