陳 煒, 張雨珂, 炊 雯, 李紅兵
(1.陜西省災(zāi)害監(jiān)測(cè)與機(jī)理模擬重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/地理與環(huán)境學(xué)院 寶雞文理學(xué)院, 陜西 寶雞721013;2.西北農(nóng)林科技大學(xué) 水土保持研究所 黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 陜西 楊陵 712100)
自Costanza[1]提出生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值體系以來(lái),不同類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的評(píng)估受到越來(lái)越多的關(guān)注[2-4]。作為自然界最富生物多樣性的生態(tài)景觀和人類最重要的生存環(huán)境之一,濕地與人類的生存、繁衍和發(fā)展息息相關(guān)。我國(guó)學(xué)者對(duì)不同地區(qū)濕地的生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值進(jìn)行了評(píng)估[5-6]。然而關(guān)于濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估的研究多集中在我國(guó)東中部地區(qū)[7-10],關(guān)于黃土高原濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估的研究較少[11-12]。濕地作為黃土高原地區(qū)重要的生態(tài)系統(tǒng)類型,對(duì)維持該地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)安全有十分重要的作用。陜西省濕地總面積為3.09×105hm2,占其總面積的1.50%[11]。有研究表明,寶雞市生態(tài)價(jià)值總量顯著高于關(guān)中地區(qū)其他市區(qū),是關(guān)中最重要的生態(tài)價(jià)值產(chǎn)益區(qū),這與寶雞市濕地生態(tài)系統(tǒng)較多有密切的關(guān)系,寶雞市濕地面積約為3.60×105hm2[13]。其中,千湖國(guó)家濕地公園作為陜西省第一個(gè)掛牌的國(guó)家級(jí)濕地公園,對(duì)于維持區(qū)域生態(tài)平衡和保障社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
陜西省千湖國(guó)家濕地公園是西北首個(gè)國(guó)家級(jí)濕地公園,該濕地公園屬于典型的黃土地貌濕地,主要是集河流濕地、庫(kù)塘濕地、沼澤濕地于一體。黃土高原地區(qū)屬于典型的生態(tài)系統(tǒng)脆弱區(qū),而陜西千湖國(guó)家濕地公園健康的發(fā)展,對(duì)維持該地區(qū)生態(tài)健康發(fā)展和恢復(fù)環(huán)境服務(wù)功能,提高環(huán)境承載力等方面發(fā)揮著巨大的作用。因此研究千湖濕地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值,對(duì)評(píng)估黃土高原地貌類型濕地的生態(tài)服務(wù)價(jià)值和維持黃土高原濕地生態(tài)系統(tǒng)的健康發(fā)展有重要的作用。本研究通過(guò)市場(chǎng)價(jià)值法、碳稅法、造林成本法、影子工程法、替代費(fèi)用法等相關(guān)方法,對(duì)該濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行全面的科學(xué)的估算,同時(shí)比較該濕地與其他類型濕地在服務(wù)價(jià)值上的異同,尋找黃土地貌濕地在生態(tài)服務(wù)價(jià)值上的特征,為黃土地貌濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù),同時(shí)也為該濕地公園科學(xué)綜合的管理提供理論依據(jù)。
陜西省千湖國(guó)家濕地公園(34°37′54″—34°41′59″N,107°3′55″—107°8′13″E)位于陜西省寶雞市千陽(yáng)縣千河谷地中游,總面積573.2 hm2,其中濕地面積417.9 hm2,占該公園面積的72.9%,是以河流濕地為主,集河流濕地、庫(kù)塘濕地、沼澤濕地特征于一體,具有我國(guó)西北地區(qū)典型特征的黃土高原濕地[14]。千湖國(guó)家濕地公園屬黃土高原渭北臺(tái)塬丘陵溝壑區(qū),中間系千河谷底,谷底兩側(cè)系黃土臺(tái)塬,海拔高程約為710~1 100 m,谷地沖積層較厚,地勢(shì)平坦,土壤主要有黃綿土、淤土、濕土等[15]。濕地公園地處渭河一級(jí)支流千河流域,千河發(fā)源于陜甘寧交界的關(guān)山山脈,經(jīng)隴縣,流入千陽(yáng),后匯入馮家山水庫(kù)。境內(nèi)流長(zhǎng)36 km,流域面積835.86 km2,平均流量12.9 m3/s,年徑流量4.08×108m3,常年不斷流,為寶雞市重要的水源。該區(qū)氣候?qū)贉貛Т箨懶约撅L(fēng)區(qū)半濕潤(rùn)氣候。年平均氣溫10.9 ℃,多年平均降水量653 mm,降雨多集中在7—9月。2011年,千湖被國(guó)家林業(yè)局命名為國(guó)家濕地公園,成為陜西省第一個(gè)國(guó)家濕地公園。濕地公園生物資源豐富,有陸生脊椎動(dòng)物178種,隸屬27目64科130屬,占陜西省脊椎動(dòng)物總數(shù)(739種)的24.09%。其中,魚(yú)類5目9科27屬29種,鳥(niǎo)類12目35科70屬107種。其中,國(guó)家Ⅰ級(jí)重點(diǎn)保護(hù)物種有朱鹮、黑鸛2種,國(guó)家Ⅱ級(jí)重點(diǎn)保護(hù)物種有細(xì)鱗鮭、水獺、青鼬、大天鵝、灰鶴、鴛鴦、長(zhǎng)耳鸮等12種[16]。
參考以往濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值分類方法,如物質(zhì)生產(chǎn),旅游休閑,科研文化和涵養(yǎng)水源等[10-11,16],并結(jié)合陜西千湖國(guó)家濕地公園生態(tài)系統(tǒng)特征及其所在區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)需求等特性,將陜西千湖國(guó)家濕地公園生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值劃分為直接和間接使用價(jià)值2大類,并建立了陜西省千湖國(guó)家濕地公園生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估指標(biāo)體系(表1)。
表1 陜西省千湖國(guó)家濕地公園生態(tài)系統(tǒng)服務(wù) 價(jià)值構(gòu)成和評(píng)估方法
通過(guò)地理空間數(shù)據(jù)云(http:∥www.gscloud.cn/)獲得dem影像/陜西省2015年土地利用分類圖,通過(guò)erdas進(jìn)行拼接,之后通過(guò)ArcGIS 10.2用千陽(yáng)行政區(qū)劃邊界對(duì)拼接后的影像進(jìn)行裁剪,得到該地區(qū)高程渲染圖/2015年土地覆蓋分布圖。根據(jù)收集到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)以及相關(guān)文獻(xiàn)資料,通過(guò)以下6種方法對(duì)陜西省千湖國(guó)家濕地公園生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行評(píng)估。
(1) 市場(chǎng)價(jià)值法。針對(duì)具有市場(chǎng)價(jià)格的生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品和生態(tài)服務(wù)功能進(jìn)行價(jià)值估算的一種方法[18]。本文通過(guò)公式(1)估算陜西千湖國(guó)家濕地公園物質(zhì)生產(chǎn)功能價(jià)值。
V物質(zhì)生產(chǎn)=∑mivi
(1)
式中:V物質(zhì)生產(chǎn)——千湖國(guó)家濕地公園在物質(zhì)生產(chǎn)方面價(jià)值;mi——第i類物質(zhì)的單產(chǎn);vi——第i類物質(zhì)的市場(chǎng)價(jià)格。
(2) 旅行費(fèi)用法。常用于評(píng)估自然生態(tài)系統(tǒng)的旅游休閑價(jià)值,為旅游者費(fèi)用支出的總和。包括游客在自然生態(tài)系統(tǒng)游覽過(guò)程中所產(chǎn)生的交通、飲食、門(mén)票、住宿等費(fèi)用和旅行時(shí)間價(jià)值等[19]。本文通過(guò)該方法估算陜西千湖國(guó)家濕地公園在旅游休閑方面的價(jià)值。
(3) 成果參照法。指在計(jì)算自然生態(tài)系統(tǒng)某些生態(tài)服務(wù)功能的經(jīng)濟(jì)價(jià)值時(shí),參照與該類生態(tài)系統(tǒng)相同的生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值評(píng)估的研究成果,估算研究對(duì)象在該項(xiàng)生態(tài)服務(wù)功能的價(jià)值[20]。本文在估算陜西千湖國(guó)家濕地公園在科研文化和棲息地方面的價(jià)值時(shí)采用該方法。
(4) 影子工程法。指假設(shè)當(dāng)環(huán)境破壞后,以人工建造一個(gè)新工程來(lái)替代原來(lái)生態(tài)系統(tǒng)的功能或原來(lái)被破壞的生態(tài)功能的費(fèi)用,多用于估算環(huán)境破壞造成損失的一種方法[21]。本文在估算陜西千湖國(guó)家濕地公園在涵養(yǎng)水源方面的價(jià)值時(shí)采用上述方法。
(5) 碳稅法和造林成本法。碳稅法是根據(jù)光合作用方程式,以干物質(zhì)生產(chǎn)量來(lái)?yè)Q算濕地植物固定CO2和釋放O2的量,再根據(jù)國(guó)際和我國(guó)對(duì)CO2排放收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn),將生態(tài)指標(biāo)換算成經(jīng)濟(jì)指標(biāo),得出固定CO2的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[22]。造林成本法屬于替代成本法,是指由濕地光合作用所產(chǎn)生的O2換算成工業(yè)制氧所需的費(fèi)用。通過(guò)公式(2)進(jìn)行計(jì)算:
V固碳釋氧=V固碳+V釋氧=A1W1+A2W2
(2)
A1和A2的確定,其中A1指碳稅率在本文中取770元/t,是國(guó)際上通用的碳稅率150美元/t[23]和我國(guó)造林成本250元/t[24]的平均值,A2為工業(yè)制氧的價(jià)格取1 000元/t(中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部網(wǎng)站(http:∥wsb.moh.gov.cn)的氧氣價(jià)格);W1和W2分別為濕地固定CO2的量和釋放O2的量。
(6) 替代成本法。指根據(jù)現(xiàn)有可用替代品的成本評(píng)價(jià)生態(tài)資本的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[25]。本文在估算陜西千湖國(guó)家濕地公園在水質(zhì)凈化方面的價(jià)值采用上述方法。
2.1.1 物質(zhì)生產(chǎn)價(jià)值 在估算陜西千湖國(guó)家濕地公園物質(zhì)生產(chǎn)方面的價(jià)值時(shí),主要涉及以下兩個(gè)方面。一是水產(chǎn)品的生產(chǎn),二是由于灌溉對(duì)糧食增產(chǎn)的作用。水產(chǎn)品價(jià)值的評(píng)估根據(jù)寶雞市年鑒(2010年),寶雞市2010全市投入水產(chǎn)養(yǎng)殖的水域面積為2 936 hm2,全市漁業(yè)總收入1.37×108元。估算出寶雞市單位面積漁業(yè)收入4 666元/hm2,千湖濕地水域面積為417.9 hm2,按1%進(jìn)行漁業(yè)養(yǎng)殖,估算出千湖濕地漁業(yè)收入為1.90×106元/a;灌溉對(duì)糧食增產(chǎn)價(jià)值的評(píng)估:濕地公園地處寶雞市馮家山水庫(kù)上游。據(jù)統(tǒng)計(jì),水庫(kù)運(yùn)行30 a來(lái),寶雞、鳳翔、岐山、扶風(fēng)、眉縣、永壽、乾縣等7縣,旱原灌區(qū)增產(chǎn)糧食4.00×1010kg[14],其中按照1%的灌溉水來(lái)自千湖濕地,糧食以2.0元/kg計(jì)算,從而估算出近30 a由于千湖濕地灌溉提高糧食增產(chǎn)年均收入為2.70×106元/a。最終計(jì)算該濕地公園在物質(zhì)生產(chǎn)方面的價(jià)值(V物質(zhì)生產(chǎn))為4.60×106元/a。
2.1.2 旅游休閑價(jià)值 在估算陜西千湖國(guó)家濕地公園在旅游休閑方面的價(jià)值時(shí),只考慮景區(qū)門(mén)票和旅行時(shí)間的花費(fèi)。以陜西千湖國(guó)家濕地公園門(mén)票售價(jià)為60元/張和游客工資以人均100元/d來(lái)計(jì)算,自公園建立至2011年12月,千湖濕地公園已接待游客2.3萬(wàn)人次(http:∥travel.163.com/11/1207/12/7KM13E3H00063JSA.html),估算該濕地公園全年接待量為5.00萬(wàn)人次,最終估算出該濕地公園在旅游休閑方面的價(jià)值(V旅游休閑)為8.00×106元/a。
2.1.3 科教文化價(jià)值 鑒于目前對(duì)陜西千湖國(guó)家濕地公園在科研文化價(jià)值方面沒(méi)有具體的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),因此在估算陜西千湖國(guó)家濕地公園在科教文化方面的價(jià)值時(shí),根據(jù)我國(guó)內(nèi)陸71個(gè)濕地的平均單位面積科研文化價(jià)值[10],估算該濕地公園在科教文化方面的價(jià)值(V科研文化)為1.90×107元。
2.2.1 氣體調(diào)節(jié)價(jià)值 本文在估算陜西千湖國(guó)家濕地公園在氣體調(diào)節(jié)方面的價(jià)值時(shí),通過(guò)植物光合作用的方程式(3),估算其在固定二氧化碳和釋放氧氣方面的價(jià)值。
CO2+H2O→C6H12O6+O2
(3)
根據(jù)各物質(zhì)的分子量,計(jì)算植物在進(jìn)行光合作用時(shí),每生產(chǎn)1 t干物質(zhì)可固定二氧化碳1.6 t/a,同時(shí)釋放氧氣1.2 t/a。千湖國(guó)家濕地公園分別種植蘆葦和蒲草,生長(zhǎng)面積為37 hm2[14],鑒于此水生植物的生物量目前無(wú)法直接獲得,因此以黃河灘地蘆葦和蒲草平均生物量3 270.45 kg/(hm2·a)[26]進(jìn)行估算。根據(jù)上述計(jì)算方法和數(shù)據(jù),估算出千湖國(guó)家濕地公園蘆葦和蒲草每年固定二氧化碳的價(jià)值為1.50×108元/a;同樣每年釋放氧氣量的價(jià)值為1.40×108元/a。因此,該濕地公園在固定二氧化碳和釋放方面的價(jià)值(V固碳釋氧)為2.9億元/a。
2.2.2 涵養(yǎng)水源價(jià)值 根據(jù)公式(4)估算千湖濕地涵養(yǎng)水源的價(jià)值:
涵養(yǎng)水源價(jià)值=涵養(yǎng)水源量×水庫(kù)庫(kù)容價(jià)格
(4)
以水體容積來(lái)表示涵養(yǎng)水源的量,但未能獲得千湖濕地水體容積具體數(shù)據(jù),經(jīng)過(guò)推算可得出千湖濕地的水體容量,其中濕地面積417.9 hm2,濕地安全蓄洪深度一般為3.5~4.0 m。而該地區(qū)降雨較少,因此以3.5 m作為千湖濕地公園平均深度,估算其涵養(yǎng)水源量為1.46×108m3,單位蓄水量庫(kù)容成本以我國(guó)水庫(kù)建設(shè)投資計(jì)算,每建設(shè)1 m3庫(kù)容需年投入成本0.67元[27],而估算出,該濕地公園在涵養(yǎng)水源方面的價(jià)值(V涵養(yǎng)水源)為9.80×106元/a。
2.2.3 水質(zhì)凈化價(jià)值 通過(guò)文獻(xiàn)查閱獲得寶雞千河公路橋處和馮家山引水口處氨、氮和總磷在2007—2009年平均值分別為0.62,0.09,0.15和0.01 mg/L[28],表明經(jīng)過(guò)千湖濕地總氮和總磷的濃度分別下降了0.47,0.08 mg/L;按照凈化總氮單價(jià)為1.5元/kg,總磷為2.5元/kg[29],馮家山水庫(kù)從1974年下閘蓄水到2009年底,累計(jì)出庫(kù)水量1.23×1010m3[30],年均出庫(kù)水量為3.40×108m3,從而估算出該濕地公園在水質(zhì)凈化方面的價(jià)值(V水質(zhì)凈化)為3.00×105元。
2.2.4 棲息地價(jià)值 根據(jù)謝高地[31]等關(guān)于中國(guó)單位面積濕地生物多樣性維持服務(wù)價(jià)值的研究成果顯示,濕地棲息地的價(jià)值為每年2 212.2元/hm2以及張翼然等[10]對(duì)我國(guó)內(nèi)陸濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值關(guān)于棲息地價(jià)值統(tǒng)計(jì)的結(jié)果表明,我國(guó)單位面積(km2)棲息地價(jià)值為1,30×106元。本研究取二者的平均值為7 626元/hm2,千湖濕地的水域面積為3.09×105hm2,以此推算出該濕地公園在棲息地方面的價(jià)值為(V棲息地)3.20×106元。
千湖國(guó)家濕地公園生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總量為3.30×108元,單位面積價(jià)值量約為7.90×105元/hm2。其中,間接使用價(jià)值所占比重大,為總價(jià)值的90.5%,直接價(jià)值所占比重為9.5%(表2)。這與其他濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值表現(xiàn)出相同的規(guī)律,即間接使用價(jià)值顯著高于直接使用價(jià)值[12,32-33]。表明陜西千湖國(guó)家濕地公園與其他濕地生態(tài)系統(tǒng)在生態(tài)服務(wù)功能中間接使用價(jià)值巨大。在對(duì)千湖國(guó)家濕地公園所評(píng)估的所有生態(tài)功能服務(wù)價(jià)值中,以氣體調(diào)節(jié)的價(jià)值最大,為2.90×108元/a,占總服務(wù)價(jià)值的87.5%,而水質(zhì)凈化的服務(wù)價(jià)值最小,僅為3.00×105元/a。通過(guò)比較不同生態(tài)功能服務(wù)價(jià)值及其所占比例,得到不同生態(tài)功能服務(wù)價(jià)值量的大小依次為:氣體調(diào)節(jié)>科研文化>涵養(yǎng)水源>旅游休閑>物質(zhì)生產(chǎn)>提供生物棲息地>水質(zhì)凈化。這說(shuō)明千湖濕地生態(tài)系統(tǒng)在氣體調(diào)節(jié)和科研文化方面發(fā)揮著巨大作用,是千湖濕地生態(tài)系統(tǒng)的核心和主導(dǎo)服務(wù)功能。同時(shí)也說(shuō)明千湖濕地具有濕地公園的重要功能,表現(xiàn)在旅游休閑方面具有較高的價(jià)值量,另一方面,濕地公園作為城市綠腎,體現(xiàn)了城市濕地與天然濕地的差別,表現(xiàn)在氣體調(diào)節(jié)方面具有較高的價(jià)值量。隨著我國(guó)退耕還林、還濕政策的實(shí)施,表明我國(guó)越來(lái)越重視低碳減排措施的開(kāi)展,千湖濕地生態(tài)服務(wù)功能中,氣體調(diào)節(jié)具有最高的服務(wù)價(jià)值,表明濕地在減排措施中有非常重要的作用。千湖濕地公園面積僅占千陽(yáng)縣面積(996.64 km2)的0.42%,卻提供了高達(dá)3.30×108元的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值,千湖濕地單位面積服務(wù)價(jià)值是2017年全縣單位面積生產(chǎn)總值的1.4倍,說(shuō)明千湖濕地為當(dāng)?shù)貛?lái)了巨大的效應(yīng),揭示了千湖濕地在提供生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值方面具有重要的作用。雖然千湖濕地單位面積最終服務(wù)價(jià)值是2017年全縣單位面積生產(chǎn)總值的1.4倍,但是顯著低于博斯騰湖單位面積服務(wù)價(jià)值與全州生產(chǎn)總值的關(guān)系[33],表明通過(guò)對(duì)千湖濕地生態(tài)系統(tǒng)科學(xué)的管理,提高其生態(tài)服務(wù)價(jià)值仍有巨大的潛力。
表2 陜西省千湖國(guó)家濕地公園生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值
由于不同濕地所處的地理位置不同以及當(dāng)?shù)貙?duì)濕地各項(xiàng)服務(wù)的需求強(qiáng)度有所區(qū)別,從而引起不同濕地其生態(tài)服務(wù)價(jià)值存在差異。千湖濕地生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值量(7.90×105元/hm2)與陜西省濕地生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值量相當(dāng)(9.30×105元/hm2)[11],而小于同處于黃土高原地區(qū),洽川濕地生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值量(4.60×106元/hm2)[26],主要原因是由于洽川濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值中物質(zhì)生產(chǎn)所提供的價(jià)值為2.01×108元,顯著高于千湖濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值中物質(zhì)生產(chǎn)所提供的價(jià)值,而大于同處于西北地區(qū)的博斯騰湖生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值量(9.20×104元/hm2)[33]。顯著低于全國(guó)71個(gè)濕地單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值量(4.60×106元/hm2)的均值,可能的原因是由于在估算千湖濕地單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量是由于數(shù)據(jù)的不足,而忽略了其在氣候調(diào)節(jié),調(diào)蓄洪水等方面的價(jià)值。
(1) 陜西千湖國(guó)家濕地公園的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值為3.30×108元,單位面積價(jià)值量約為7.90×105元/hm2。其中,直接使用價(jià)值為3.20×107元,直接價(jià)值為3.00×108元。在直接使用價(jià)值中,以科研文化價(jià)值最高,其次為旅游休閑價(jià)值,而物質(zhì)生產(chǎn)價(jià)值最低;在間接使用價(jià)值中,以氣體調(diào)節(jié)價(jià)值最高,而水質(zhì)凈化價(jià)值最低。
(2) 由于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的缺乏,本研究對(duì)千湖濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估還不夠全面,如未考慮氣候調(diào)節(jié)服務(wù),在估算物質(zhì)生產(chǎn)的數(shù)據(jù)相對(duì)較早。缺乏對(duì)千湖濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值隨時(shí)間變化規(guī)律方面的分析。