渤海海域生态系统功能服务价值评估

索安宁，于永海，苗丽娟

（国家海洋环境监测中心，辽宁 大连 116023）

生态系统服务功能指以生态系统及其生物多样性为载体并通过系统内一定生态过程来实现的对人类有益的所有效应集合[1，2]。Costanza等1997年的研究结果表明，全球生态系统所提供的服务中有63.0%来自海洋，可见海洋在全球生态系统服务中的重要作用[3]。虽然国际上，生态学、环境经济学等领域的众多学者在生态系统服务价值评估方面开展了大量研究，但这些研究多集中在陆地生态系统服务价值的评估研究，针对海洋生态系统服务功能价值评价的研究较少[4，5]。近年来，随着我国东部沿海地区社会经济的快速发展，海洋资源开发利用强度逐渐加大，近岸海域生境改变、资源衰减、污染加剧、富营养化等生态环境问题日益严峻，海洋生态系统服务功能受到了严重的影响。

渤海是我国唯一的内海，是辽东半岛和胶东半岛环抱下的半封闭性海域。渤海海域资源丰富，初级生产力高，饵料生物类型多样，是黄渤海海区多种珍稀海洋生物和经济鱼虾类的主要产卵区和索饵栖息区，也是我国华北、东北南部地区的重要生态保障区，对于维护区域生态平衡，保障环渤海区域经济持续发展有着重要的作用。近年来，环渤海地区社会经济的快速发展，给渤海海域生态系统带来了严重的干扰和破坏，海洋生态系统服务价值也受到了严重的制约。定量评价渤海海域生态系统服务功能价值，可全面客观的认识渤海海域的生态服务功能，有效保护渤海海域生态环境，也可为实现基于生态系统管理的海洋环境污损价值补偿核算提供理论依据。

1 研究区域概况

渤海位于我国华北地区东部，地理位置37°07′～ 41°0′N、117°35′～ 121°10′E， 海域面积 7.7万km2，平均水深18 m，小于10 m水深的极浅海水域面积约占总面积的26%，渤海水体容积为1 385 km3。渤海按海区特征分为辽东湾、渤海湾、莱州湾、中央海区和渤海海峡五部分。渤海海域是北方生态系统的重要组成部分，既提供了巨大的生态和环境调节能力，也是环渤海地区赖以生存的区域环境。随着渤海沿岸地区经济的快速发展，渤海的生态环境正面临着前所未有的巨大压力。根据2010年 《中国海洋环境质量公报》，环渤海海岸陆源污染物大量排放，造成近海海域甚至整个渤海海域的污染加重，受污染面积持续增加；渔业资源衰退，资源再生能力下降，生物多样性锐减，富营养化现象十分严重，赤潮、溢油灾害事件频发；大量围垦、筑坝等不合理的海洋开发利用活动，导致滨海湿地大量丧失，渤海生态服务功能和可持续利用能力严重衰减。

2 研究方法

2.1 数据来源

本文评价涉及的渤海海域生态系统结构功能的基本数据包括渤海海域的面积、海岸线长度、初级生产力、水产品捕捞数量和主要污染物浓度（包括总氮、总磷和石油类）。海岸线长度、海域面积采用2005年卫星遥感（空间分辨率30 m）调查的渤海海岸线及海岸线以外区域封闭面积，具体调查方法见文献[6]。初级生产力、水产品捕捞数量、主要污染物浓度采用 《中国海洋统计年鉴》2003年、2004年、2005年数据的平均值。

2.2 评估方法

综合考虑我国渤海海域的生态环境特征和数据的可获取性、评价方法的实用性，本文主要探讨渤海海域生态服务功能的物质供给、环境调节、文化休闲和支持服务4个功能组10项生态服务功能（包括食品生产、氧气生产、提供基因资源、气候调节、废弃物处理、生物控制、休闲娱乐、科研文化、初级生产、生物多样性维持）方面的价值数量。根据渤海海域的空间特征，本研究将依据相关文献[7]，将渤海海域划分为辽东湾、渤海湾、莱州湾、渤海中部和渤海海峡5个部分。针对渤海海洋生态系统的主要服务功能，采用适宜的评估方法，用货币化的形式量化生态服务功能价值。各种生态服务功能价值的评估方法如下：

2.2.1 食品供给——市场价值法

渤海海域水产资源比较丰富，主要食品供给为渔业捕捞的鱼类、贝类、藻类等水产品。渔业捕捞水产品的估算应扣除人类将此项服务带到市场的成本。其计算公式为：

式中：VOF为食品供给服务的价值，YF为渤海范围内捕捞的类水产品的数量，PF为类水产品的市场价格，CF为捕捞成本。

采用 《中国海洋年鉴》2003年、2004年、2005年渤海各个海域的渔业捕捞水产品年平均量为渤海各个海域的渔业捕捞水产品数量。水产品价格按平均10元/kg计算。根据对海洋捕捞的调查，捕捞成本扣除为总价值的75%。

2.2.2 生物调节与控制——机会成本法

Costanza等[3]人1997年的研究成果显示，单位面积海岸带生物控制功能的价值为38美元·hm-2·a-1， 2002 年 De Groot[8]提出全球生态系统生物控制服务的单位价值为2～78美元·hm-2·a-1，中值为40美元·hm-2·a-1， 取二者的平均值39美元·hm-2·a-1， 即 265.98 元·m2·a-1作为渤海单位面积海域所提供的生物控制服务功能的估算价值基准。

2.2.3 知识扩展服务——替代成本法

知识扩展服务是指海洋提供的科研场所和材料的功能[9]。知识扩展服务价值可以通过对该地区进行的科学研究投入数量以及获得的科学研究成果数量来间接计算此项服务，其计算公式为：

式中：VOK为知识扩展服务的价值，VS为浅海的文化科研价值基准价，A为海域面积。参考陈仲新等（2000）对我国生态效益价值的估算[5]，我国单位面积生态系统的平均科研文化价值为355元·hm-2·a-1。

2.2.4 气候调节服务——替代成本法

海洋生态系统的气候调节服务来源于海洋生态系统对各种温室气体的吸收与固定，通过人工造林费用或碳税法可以确定此项服务的价值。计算公式为：

式中：VOC为气候调节服务的价值，PPi为评价海域固定i类温室气体的数量，Ci为固定单位数量温室气体的费用。根据光合作用方程式可以推算出海洋浮游植物每生产1 g干物质，需要吸收1.63 g CO2，根据目前国际上通用的碳税率标准和我国的实际情况，采用我国的造林成本250元/t和国际碳税标准150美元/t的平均值635元/t作为碳税标准。

2.2.5 空气质量调节——影子工程法

此项服务主要包括海洋生态系统对有益气体的释放和有害气体的吸收，其计量指标可以采用O2的释放数量费用，有害气体的吸收数量费用等，其计算公式为：

式中：VOA为空气质量调节的价值，QEi为评价海域释放的O2数量，Ci为生产单位数量i气体的费用，QAj为评价海域吸收的j类有害气体数量，Cj为处理单位数量j类气体的费用。由于其他有害气体计算比较复杂，这里只计算海洋生态系统的O2释放。根据光合作用方程式可以推算出植物每生产1 g干物质，可以释放1.19 g O2，O2吸收价值采用工业制造O2的费用400元/t作为估算标准[10]。

2.2.6 旅游娱乐服务——旅行费用法

由于旅游娱乐资源是一种潜在的资源，只有被开发利用才能体现出其实际价值。本文以环渤海地区旅游资源开发较好的河北省秦皇岛市为参照。河北省秦皇岛市2005年旅游收入60.55亿元，旅游净收入按总收入的20%计算，2005年秦皇岛市海岸线长度为162.70 km，平均每千米海岸线的旅游收入为744.32万元。考虑到秦皇岛市海岸景观的独特性，环渤海海岸带取其70%（即521.03万元/km）作为海洋旅游娱乐服务价值估算的基准。

2.2.7 污染物处理——影子工程法

陆源入海污染物质通过海洋生态系统的的生物、化学、水文等一系列海洋生态过程而转化为无毒无害的物质，其作用的性质与污水处理工厂相似。污染物处理功能大小与海洋环境容量价值密切相关[12]。所以，采用影子工程法间接估算渤海污染物处理服务功能价值，其估算公式如下：

式中：Pi为评价海域某一污染物每年的环境容量价值，Xi为评价海域该污染物每年的环境容量，Ci为评价海域该污染物的人工处理成本。选择无机氮、磷酸盐和石油类作为污染评价因子。根据国务院 《排污费征收使用管理条例》，石油类去除成本取7 000元/t。无机氮的去除成本为1 500元/t，磷酸盐的去除成为为2 500元/t，采用替代成本法，估算渤海各区域环境容量及其充分利用该容量进行污染物净化的生态服务功能价值。

2.2.8 提供基因资源

2002年，De Groot[8]提出生态系统提供基因资源的单位面积价值为86～112 hm-2·a-1，取其中间值为 99 hm-2·a-1， 即 675 元·hm-2·a-1， 作为渤海单位面积海域提供基因资源功能的价值。

2.2.9 初级生产

初级生产功能价值评估可根据海域初级生产力与软体动物的转化关系、软体动物与贝类产品重量关系及贝类产品在市场上的销售价格、销售利率等建立评估模型[10]。

式中：Pv为物质生产功能价值；P0为单位面积海域的初级生产力（以碳计）；E为转化效率， 即初级生产力转化为软体动物的效率；Ps为贝类产品平均市场价格；ρ为贝类产品销售利润率；S为可收获面积。根据Tait（1981）对沿岸海域生态系统的能流分析的估算方法（沿岸海域能流分析法），沿岸海域的能量约10%转化为软体动物；根据卢振彬等人的研究表明[13]，按现状贝壳含壳重的市场价格平均10元/kg计，销售利润率为25%。

2.2.10 物种多样性维持

渤海海域游植物年生产量高，生物饵料十分丰富，水生物种多样性极高，是多种鱼、虾、蟹、贝类繁殖、栖息、生长的良好场所，具有十分重要的物种多样性维持生态功能。参考国内有关研究[14]，本文取单位面积海域物种多样性维持功能价值为 2 100 元·hm-2·a-1。

3 结果分析

3.1 渤海海域生态系统服务价值结构组成

评估结果表明，渤海海域生态系统服务价值总计达到558.85亿元。在这些海域生态系统服务价值功能组成中，以服务支持功能组价值量最大，达到183.51亿元，占渤海海域生态系统服务价值总量的32.84%；其次为环境调节功能组，占到29.69%；文化娱乐功能组服务价值量位居第三位，占渤海海域生态系统服务价值总量的27.74%；物质生产功能组的价值量最小，仅占海域总生态服务价值的9.74%。

表1 2000年代渤海海域生态系统服务价值结构组成Tab.1 Structural composition of ecosystem service value in the Bohai Sea in the 2000s

在具体的10项生态系统服务类型中，生物多样性维持功能是渤海海域生态系统服务功能的最大功能价值类型，总价值达到161.83亿元，占海域总生态服务价值的28.96%；其次为休闲娱乐功能，价值达到127.65亿元，占海域服务总价值的22.84%；再次为气候调节，其生态系统服务价值量占总价值量的16.06%，依次为基因资源、氧气生产和科研文化，其百分比分别为9.31%、7.83%和4.90%。初级生产、生物调节和食品生产功能分别仅占总服务价值量的3.88%、3.67%和2.35%。由于污染胁迫大，渤海海域环境净化功能已急剧萎缩，仅占海域生态系统服务功能总价值的0.65%。

3.2 渤海海域生态系统服务价值空间分异

对渤海海域5个海区的生态系统服务价值进行分析表明（表2），渤海中部、辽东湾和渤海湾生态系统服务价值分别达到214.97亿元、146.69亿元、116.52亿元，分别占到渤海海域生态系统服务总价值的38.47%、26.25%、20.85%，是渤海海域生态系统服务功能的组成主体。

在4个服务功能组的空间分布上，渤海中部海域面积广阔，海域环境污染较轻，海域初级生产能力高，生态维持功能强，服务支持功能价值达到79.27亿元；其次为辽东湾海域，初级生产和物种多样性维持功能均较大，为45.38亿元；再次为渤海湾海域，服务支持功能价值为36.19亿元；莱州湾和渤海海峡海域由于面积较小，初级生产水平低，服务支撑功能都较小。在环境调节功能方面，渤海中部海域面积大，环境容量大，在生物调节、气候调节、污染物净化和提供基因资源方面都比其它海域大，其海区环境调节功能占到渤海海域环境调节功能的43.94%；其次为辽东湾海区，环境调节功能的百分比为25.50%；其它海区由于海域面积小，环境胁迫大，环境调节功能相对较小。在文化娱乐功能方面，辽东湾海域海岸线曲折，海洋生态系统与海洋景观类型多样，其文化娱乐功能价值达到44.08亿元；其次是渤海中部海域文化娱乐功能价值为41.86亿元；渤海湾紧邻黄河三角洲、依托京津唐北方经济区，海岸线也较为曲折，海洋景观独特，文化娱乐功能价值为39.22亿元，莱州湾和渤海海峡海岸线相对较短，海域文化娱乐功能都较小。在物质生产功能方面，主要集中在渤海中部、辽东湾和渤海湾，3个海区的物质生产功能占到渤海海域总物质生产功能的85.22%。

上文分析表明，旅游娱乐功能和生物多样性维持功能是渤海海域生态系统服务功能的2个主要类型。生物多样性维持功能以渤海中部（43.23%）、辽东湾（24.38%）和渤海湾（19.98%）最大，占到渤海海域生物多样性维持功能总价值的87.59%。休闲娱乐功能价值在渤海5个海区的分布依次为辽东湾（29.31%）、渤海湾（26.44%）、渤海中部（23.53%）、莱州湾（16.18%）和渤海海峡（4.54%）。

4 主要结论与讨论

渤海海域生态系统服务功能价值为558.85亿元， 以非物质生产功能为主，其中服务支持功能价值占32.84%，环境调节功能价值占29.69%，文化娱乐功能价值占27.74%，而物质生产功能价值仅占9.74%。在空间分布上，渤海中部、辽东湾和渤海湾生态服务功能价值分别占到渤海海域生态服务功能总价值的38.47%，26.25%和20.85%，是渤海海域生态系统服务功能的组成主体。生物多样性维持功能价值和休闲娱乐功能价值是渤海海域生态服务功能价值两个最大的类型。生物多样性维持功能价值以渤海中部最大，依次为辽东湾、渤海湾、莱州湾和渤海海峡；休闲娱乐功能价值以辽东湾最大，其次为渤海湾。

海洋生态系统结构功能复杂，服务类型多样，限于目前的认识水平和技术手段，本文在借鉴吸收前人研究成果的基础上，对渤海海域生态服务功能的10项基本类型的价值进行了评估。由于许多海洋资源都是潜在性资源，而且数量尚不明确，只有被开发利用后才能显现出其价值，例如海盐生产、海洋油气资源开采、海水养殖等，因此，本文没有对渤海海域原材料提供功能价值进行评估。

[1] Daily G C ed.Nature′s services： societal dependence on natural ecosystems[M].Washington D C：Island Press，1997.

[2] 谢高地，甄霖，鲁春霞，等.生态系统服务的供给、消费和价值化[J].资源科学，2008，30（1）： 93-99.

[3] Costanza R，d Arge R，de Groot R，et al.The value of the world′s ecosystem services and nature capital[J].Nature， 1997（387）：253-260.

[4] 欧阳志云，郑华.生态系统服务的生态学机制研究进展[J].生态学报，2009，29（11）：6183-6188.

[5] 陈仲新，张新时.中国生态系统效益的价值 [J].科学通报，2000， 45（1）： 108-116.

[6] 国家海洋局908专项办公室编.海岛海岸带卫星遥感调查技术规程[M].北京：海洋出版社，2005.

[7] 中国海湾志编撰委员会.中国海湾志 [M].北京：中国海洋出版社，1997.

[8] De Groot R S，WilsonM A，Bouman RM J.A typology for the classification， descrip tion and valuation of ecosystem services，goods and services[J].Ecological Economics，2002（41）：393-408.

[9] Xie G D，Lu C X，Leng Y F，et al.Ecological assets valuation of the Tibetan Plateau[J].Journal of Natural Resources， 2003（18）：189-196.

[10] 陈尚，张朝晖，马艳，等.我国海洋生态系统服务功能及其价值评估研究计划 [J].地球科学进展，2006，21（11）：1127-1133.

[11] 陈应发.中国森林环境资源价值评估——国家科委自然资源核算04子项目报告之三 [R].北京：中国林业科学研究院科信所，1994.

[12] 郭良波.渤海环境动力学数值模拟及环境容量研究[D].青岛：中国海洋大学，2005.

[13] 卢振彬，杜琦，颜尤明，等.厦门沿岸海域贝类适养面积和可养量的估算[J].台湾海峡，1999，18（2）：63-72.

[14] 张惠，孙英兰.青岛前湾填海造地海洋生态系统服务价值损失的估算[J].海洋湖沼通报，2009（3）：34-38.