常州市水生态系统服务功能分析及其价值评价

王 斌，杨艳刚，张 彪，杨校生

（1.中国林科院亚热带林业研究所，浙江 富阳 311400；2.中国科学院地理科学与资源研究所，北京 100101）

水作为一种特殊的生态资源，是支撑整个地球生命系统的基础。水生态系统不仅提供了维持人类生活和生产活动的基础产品，还具有维持自然生态系统结构、生态过程与区域生态环境的功能[1]。对水生态系统的各项服务功能的定量评价有助于全面地认识水资源的价值[2]。同时，水生态系统服务功能价值评价又是水资源纳入国民经济核算体系的前提，是进行水利建设和开发等宏观决策的基础[1]。太湖流域社会经济的快速发展对生态环境、特别是水资源和水环境提出了更高要求，围绕太湖流域水环境管理的研究相继展开[3－4]。江苏省常州市是太湖流域上游重要的水源地，境内的洮滆水系是太湖流域6大水系之一，其生态系统服务功能的正常发挥与否不仅影响到河流沿岸居民的生产生活，也直接影响到其自身和相关生态系统的稳定性，河流水质状况还将直接影响到太湖。因此，对常州市水生态系统服务功能进行评价不仅有利于保护太湖上游水生态系统结构与功能的完整性，促使水生态系统更好地为地方服务，而且能够促进太湖流域水生态系统服务功能的研究，进而为流域水环境管理提供一定参考。

1 研究区域概况与研究方法

1.1 研究区域概况

常州市位于江苏省南部，31°09′～32°04′N、119°08′～120°12′E，属于长江下游地区，东濒太湖，与上海、苏州、无锡相邻，西与南京、镇江接壤，南与安徽交界，北襟长江，总面积4 375 km2，其中市区面积1 864 km2。境内河网密布，地势西南略高，东北略低，地貌类型属高沙平原、山丘平圩兼有。南为天目山余脉，西为茅山山脉，北为宁镇山脉尾部，中部和东部为宽广的平原、圩区。气候温和湿润，属北亚热带季风性湿润气候区，年均气温15.4℃；雨量丰沛，年均降水量1 071.5 mm；日照充足，年均日照时间2 047.5 h；无霜期长，年均227.6 d；常年主导风向东南偏东，四季分明[5]。常州春末夏初时多有梅雨发生，夏季炎热多雨，最高气温常达35℃以上，冬季空气湿润，气候阴冷。根据2008年常州市土地利用数据，境内水域总面积为593.99 km2（图1）。

1.2 研究方法

根据常州市水生态系统的组成特点、结构特征、生态过程和利用情况，并参考国内外水生态系统及湿地生态系统服务功能分类方法[1－6]，把常州市水生态系统服务功能划分为水供给、水产品、航运、旅游、调蓄、大气调节、水质净化、输沙造陆等8项。其中，水供给、水产品、航运是可以在市场上进行交换的，其价值通常被称为直接使用价值；其余功能因其在常规市场上不能直接交换，它们的价值通常被称为间接使用价值[7]。

2 常州市水生态系统服务评价

2.1 水供给

河流和湖泊是淡水贮存和保持的重要场所，为人类和其它动物提供饮用水，为植物生长发育和繁殖提供代谢用水，为农业灌溉用水、工业用水以及城市生态环境用水等提供保障[8]。水生态系统的淡水供给功能采用市场价值法，计算公式见式（1）：

式中，Ww为水供给功能价值；Ai为第i种用途的水量；Pi为第i种用途水的市场价格。由常州市水资源公报[9]可获知常州市行政分区2008年不同行业的用水量，再根据常州市水资源费标准0.08元/m3，可计算常州市水生态系统的淡水供给量及其价值。

2.2 水产品

水生态系统中生活着丰富的水生植物和水生动物，包括各类生活必需品和原材料以及畜牧业和养殖业的饲料，如水稻、芦苇等；还包括优质的碳水化合物和蛋白质，如鱼、虾、贝、蟹等[7－10]。水生态系统水产品功能价值的计算公式见式（2）。

式中，Wp为水产品价值；Ui为第i类物质的产量；Pi为第i类物质的市场价格。考虑到数据资料的可获得性，本研究不考虑植物产品价值，仅对动物水产品价值进行评估。根据2008年常州市统计年鉴资料[11]，可获得常州市淡水产品产量和产值。

2.3 航运功能

水路运输具有陆路运输不可替代的优点，不占用耕地面积，不会大量破坏生态环境，不用花大量成本搭桥铺路，只需利用河川的自然特点，其成本较低但运输量大，对建立和完善现代综合运输体系具有重要作用[10]。河流航运功能价值计算公式见式（3）。

式中，Ws为河流航运价值；G为水路旅客周转量；Pg为客运价格；F为水路货运周转量；Pf为货运价格。自古以来，京杭运河就是重要的交通要道，根据2008年常州市统计年鉴[11]，可获得常州市各区县水路旅客和水路货运周转量，客运和货运价格分别采用0.240元/人·km和0.060元/t·km[12]，据此可计算常州市水生态系统客运和货运价值。

2.4 旅游功能

水作为“自然风景”的“灵魂”，其旅游服务功能巨大，同时，作为一种独特的地理单元和生存环境，水生态系统对形成独特的传统和文化类型影响很大[1]。常州市水生态系统的旅游功能以统计年鉴中旅游总收入为依据，按水生态景点数占旅游总景点数的比例进行估算，计算公式见式（4）。

式中，Wt为旅游功能价值；C为旅游总收入；Pw为水生态景点数占旅游总景点数的比例。根据2008年常州市统计年鉴[11]，可获得常州市旅游总收入。卞显红[13]根据《中国旅游资源分类系统与类型评价》，把常州市旅游资源分为168个旅游资源单体，与水相关的旅游资源共22个，占总数的13.096%，其中市区景点8个，占4.762%；金坛景点3个，占1.786%；溧阳景点11个，占6.548%，据此可计算常州市水生态系统的旅游功能。

2.5 调蓄功能

（1）蓄水功能。河道和湖泊是水的天然容器[7]，而水库实际上是“人工湖泊”，有着与湖泊基本相同的特征。水生态系统蓄水功能价值利用替代工程法进行计算，计算公式见式（5）。

其中，Wr为蓄水价值；R为河流和湖泊蓄水量；Pc为这种潜在水量的获得成本（单位蓄水量的库容成本）。根据常州市水资源公报[9]，可获得常州市行政分区水资源总量，单位蓄水成本取0.67元/m3[14]，据此可计算常州市水生态系统的蓄水功能价值。

（2）水文调节。湖泊（水库）能够将过量的水分储存起来并缓慢释放，从而将水分在时间和空间上进行再分配，避免和减少洪水灾害[15]，其水文调节功能价值计算公式见式（6）。

式中，Wf为水文调节功能价值；A为湖泊（水库）面积；L为湖泊（水库）水位绝对变幅；Pc为这种潜在水量的获得成本（单位蓄水量的库容成本）。由于水库需要前期投资，具有正负两种效益，在此仅考虑常州市湖泊（主要是滆湖和洮湖）的水文调节功能，滆湖水位绝对变幅2.80 m，洮湖水位绝对变幅3.54 m[16]，单位蓄水成本取0.67元/m3[14]，据此可计算常州市水生态系统的水文调节功能价值。

2.6 大气调节

水体中的藻类浮游植物可以进行光合作用和呼吸作用，与大气交换CO2和O2，对维持大气中CO2和O2的动态平衡有着重要作用[1，10]。水生态系统大气调节价值利用生产成本法进行计算，计算公式见式（7）。

式中，Wa为大气调节价值；A为水域面积；PP为浮游植物初级生产力；Pc为固碳成本，Po为释氧成本；根据光合作用方程，生态系统每固定1 g C可释放2.666 g O2。张运林等[17]根据1998～1999年太湖梅梁湾初级生产力的实测数据，建立了浮游植物初级生产力和表层叶绿素a浓度之间的经验模式，见式（8）。

式中，PPem为浮游植物初级生产力[mg C/（m2·d）]；Chl.a为表层叶绿素a浓度（mg/m3）。根据常州市土地利用数据（图1），统计各区县水域面积。以常州主要湖泊叶绿素a含量代表该地区叶绿素a平均含量[18]，其中滆湖为46 mg/m3、洮湖为32 mg/m3、沙河水库为8 mg/m3；根据浮游植物初级生产力与表层叶绿素a浓度之间的经验模式，可计算常州市水生态系统固碳释氧量，按造林成本法固碳释氧成本分别取260.90元/t C和400元/t O2[19]，可计算常州市水生态系统的大气调节价值。

2.7 水质净化

水生态系统能够通过稀释、吸附、过滤、扩散、氧化还原等一系列物理和生物化学反应净化水质[7]。常州每年都有一部分工业、农业和生活污水排放到水体中，通过水体的自净作用得以净化，其水质净化功能价值计算公式见式（9）。

式中，Wp为水质净化价值；V为废污水年排放量；L为工厂污水处理成本。根据常州市水资源公报可获得常州市行政分区工业废水和生活污水排放总量[9]，自来水价格中的污水处理费标准为1.15元/t[20]，据此可计算常州市水生态系统水质净化功能价值。

2.8 输沙造陆

（1）输沙功能。河流是沟通陆地生态系统和海洋生态系统的重要通道，对海陆生态系统间的物质、能量和信息交换具有重要作用[10]。泥沙输运是河流最重要的水文现象之一，按输移特性分为推移质和悬移质，河流输沙主要以悬移质的方式进行。在不考虑河流推移质的情况下，河流输沙功能价值计算公式见式（10）。

式中，Ws为河流输沙价值；S为河流悬移质含量；V为出境水量；L为人工清理河道成本费用。2008年常州市主要河道出境总水量为27.80亿m3，在此根据各行政分区降雨量占常州市总降雨量比例分配河道出境水量[9]；常州市主要河流悬移质（悬浮物）平均含量为47.090 mg/L[18]，河道清理费用为4.7元/t[21]，据此可计算常州市河流输沙功能价值。

（2）造陆功能。河水从上游携带来的泥沙流到河口、三角洲、海口等处，由于流速的减慢常常会沉积下来，形成沙洲发育成滩涂[10]。可根据常州市土地单位面积年收益估算河流泥沙沉积形成的土地价值。河流造陆功能价值计算公式见式（11）。

式中，Wm为造陆价值；M为造陆泥沙量；W为土壤平均容重；Tb为土壤表土平均厚度；Pd为土地单位面积收益。根据河流输沙量，取表土平均厚度0.5 m，土壤平均容重1.28 t/m3[22]，可计算河流造陆面积；常州市总面积4374 km2，2007年全市实现地区生产总值（GDP）1 880亿元，则常州市土地单位面积GDP为42.981元/m2，据此可计算常州市河流造陆功能价值。

3 结果分析

3.1 常州市水生态系统服务功能量与价值量

本研究对太湖流域上游江苏省常州市的水生态系统服务进行了初步评价，从表1可以看出，常州市水生态系统水供给功能为19.660×108m3/a，水产品为14.200×104t/a，水路旅客周转量为976×104人/km·a，水路货运周转量为13.326×108t/km·a，蓄水总量为12.350×108m3/a，调节水量为7.311×108m3/a，固碳量为29.291×104t/a，释氧量为78.090×104t/a，净化污水量为10.234×108t/a，输沙量为13.091×104t/a，造陆面积为20.453 hm2/a。

表1 常州市水生态系统服务功能量与价值量

常州市水生态系统服务价值总量为72.310×108元/a，单位水域面积价值量为12.174元/m2·a。不同服务类型中以旅游功能价值最大，占到总价值的36.091%；其次是水产品供给价值，占20.595%；最小的是输沙功能价值，仅占0.009%。常州市水生态系统服务功能价值以间接使用价值为主，旅游、调蓄、大气调节、水质净化、输沙造陆等功能的间接价值是水供给、水产品和航运等直接使用价值的3.183倍。可以看出，水生态系统在区域社会经济发展中发挥着重要作用，有效保护并合理利用水生态系统的服务功能具有重要意义。

3.2 常州市水生态系统服务的空间差异

常州市不同地区水生态系统服务中存在一定差异（图2），从各区县水生态系统服务价值总量来看，依次为市区（35.834×108元/a）>溧阳（21.883×108元/a）>金坛（14.592×108元/a）。从各区县水生态系统服务单位水域面积价值量来看，依次为溧阳（16.199元/m2·a）>市区（13.759元/m2·a）>金坛（7.353元/m2·a）。

图2 常州市不同地区水生态系统服务价值量

4 结论

水资源既是重要的自然资源，又是生态环境的基本要素，在保障经济社会可持续发展中具有不可替代性和重要的支撑作用[23]。根据本文的研究，常州市水生态系统服务功能总价值为72.310×108元/a，占2007年常州市GDP总量的3.822%，该比例高于欧阳志云等[1]对中国水生态系统服务功能总价值的研究结果（6038.78×108元/a，占2007年全国GDP的2.449%）；单位面积价值为12.175元/m2·a，高于全球湿地生态系统单位面积价值1.4785元/m2·a[24]。由此可见，无论是从服务功能价值占GDP总量还是从单位面积价值来看，常州市水生态系统都发挥着重要作用，因此在常州市社会经济发展过程中，不仅要注意保护水生态系统，更要注重发挥其效益。

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