东居延海生态系统服务功能价值的能值分析

管新建，齐雪艳，吴泽宁，李恩宽，杜 凯

（1.郑州大学 水利与环境学院，郑州450002；2.黄河水利科学研究院 水资源研究所，郑州450003）

湿地生态系统服务功能是指湿地生态系统与生态过程所形成及所维持的人类赖以生存的自然环境与效用，强调人类的需求及在生态系统中的获益［1］。20世纪50—80年代我国湿地破碎化程度加剧、面积锐减、生物多样性减少，随之而来的土地沙漠化、盐碱化等生态问题的频频发生，使人们意识到生态保护的重要性和紧迫性［2－4］。近年来，随着人们对湿地生态服务重要性认识加深，我国加强了湿地保护力度和管理强度，湿地急剧消失的现状得到了一定缓解［4］。湿地丧失的人为原因主要是缺乏对湿地的经济效益、社会效益，特别是生态效益的认识和了解［5］。因此，为全面了解湿地服务价值，有必要对湿地开展社会、经济、生态3方面的价值评价。本研究根据生态学理论和能值分析方法，对内蒙古东居延海湿地生态系统服务价值进行能值分析计算，真实客观的度量其存在价值，研究成果有利于加强人们对湿地的保护意识，为决策和科学管理提供重要信息，具有深远的意义。

1 东居延海湿地概况

东居延海，又称苏泊淖尔，位于内蒙古自治区阿拉善盟额济纳旗北44km，地理坐标为北纬42°10′—42°20′，东经101°12′—101°19′，是黑河的尾闾湖。由融雪及泉水等汇集而来的额济纳河发源于黑河，经甘肃河西走廊，从正义峡下泄至额济纳旗境内，注入东、西居延海。20世纪50年代后，随着黑河下泄水量的减少，这对曾享有“大漠明珠”之称的姊妹湖——东、西居延海于1961年和1992年相继干涸。居延海干涸之后，绿洲萎缩、生物多样性减少、沙漠化日益加剧等一系列生态问题也相继产生，生态需水的巨大缺口是环境恶化的直接原因［6］。

“小小居延海，连着中南海”，为了遏制西北地区生态环境不断恶化的趋势，2001年8月3日，国务院提出到2003年“让居延海波涛滚滚，恢复原样”的目标。当时经过调度的黑河水到达东居延海，最大水域面积达到23.66km2。经过连年调水，东居延海湿地最大面积46.71km2，最大蓄水量8 620万 m3。自2002年黑河流域调水以来，多次实施“全线闭口，集中下泄”，东居延海累计入湖量5.3亿m3。对于水资源稀缺的西北地区，东居延海的存在价值和下泄意义，成为目前争论的焦点，很大程度上影响了黑河中上游地区的调水积极性。为科学回答以上问题，促进中上游地区的调水积极性和主动性，有必要对东居延海湿地生态服务功能价值进行全面客观评价。

2 湿地功能价值能值评价方法及步骤

20世纪80年代Odum根据生态热力学基础提出的能值分析理论，提供了衡量和比较各种生态流的共同尺度和综合分析方法，他认为能值是指一流动或储存的能量包含另一种类别能量的数量［7－8］。通过能值转换率和能值货币比值，能值理论实现了自然因素和经济因素的对接，从根本上克服了单纯着眼于经济或生态分析所面临的问题［9］。它既避免了能量评价中不同能质不能加和以全面反映系统功能的缺点，也避免了经济评价中对没有参与市场交换过程而被人们所忽略或低估的功能价值评价。能值分析评价湿地生态系统服务功能价值的具体步骤如下：

（1）收集湿地生态系统服务功能评价过程所需基础资料，了解湿地类型、结构及分布特征，根据生态学、物理学基础理论，分析湿地生态系统内物质流、信息流、货币流等生态流的能量储藏、流动、转化过程。

（2）在掌握湿地生态特征及生态过程的基础上，从3个方面对湿地生态功能进行分析评价：一方面是社会价值，主要是湿地给社会所带来的效益，如科研文化教育价值、涵养水源价值等；一方面是经济价值，主要是指湿地生产可供人们直接消费使用的产品带来的经济效益，如水产品资源等；另一方面指生态价值，主要是湿地对生态环境的改善作用，如土壤沙漠化、盐碱化、侵蚀控制、气候调节等。

（3）建立并量化湿地各功能评价指标体系。根据湿地各价值功能的表现方式及其效果，建立湿地生态系统服务功能价值的指标评价体系。根据湿地生态系统服务功能的影响效果，将原始数据按照社会价值、经济价值和生态价值进行整理分类，然后计算或直接采用相应的能值转换率或能值货币比率，将湿地生态效益服务功能统一到同一个度量尺度——能值，根据式（1）计算湿地各项功能价值的能值。实际应用过程中，能值转换率［8］一般采用太阳能值转换率，即每单位某种能量（或物质）相当于多少太阳能焦耳的能值转化而来。能值货币比值［8］是一个国家或地区全年使用的能值总量除以该国或地区的国民生产总值，是能值流量相当的货币价值。

式中：EM——能值（sej）；W——能量、物质或货币的量（J或＄）；τ——能值转换率（能值货币比）［sej／J（sej／＄）］。

（4）计算并汇总湿地生态系统服务功能的社会价值、经济价值及生态价值的能值，并针对湿地各服务功能价值比值结构，分析湿地开发利用现状及存在问题，为湿地的可持续开发利用和科学管理提出相关建议和改善措施。

3 东居延海湿地生态系统功能

目前，湿地丧失的人为原因主要是缺乏对湿地社会—生态—经济3方面服务价值的直观认识，因此，为了提高人们的湿地保护意识，使人们对湿地价值有一个全面而直观的认识，本文根据湿地功能表现效果及表现形式，从社会、经济、生态3方面对湿地价值进行评价。

3.1 社会服务价值

（1）科研文化教育价值。在中国期刊文献数据库中，以东居延海、额济纳旗、黑河为关键词检索相关学术论文后，对相关研究成果进行统计。自2002年以来发表的学术论文共116篇，相关报道77篇，论文以平均每篇6页计，报纸报道每篇折合成一页论文，然后借鉴 Meillaud［10］论文研究成果计算其科研价值。

（2）涵养水源。目前，东居延海可维持有效水面面积38.6km2，固定水体4 720万 m3。2002年至2011年10a调水期间，东居延海累计入湖量5.3亿m3，年均入湖量0.53亿m3，最大蓄水量为8 620万m3，湿地的涵养水源价值为湿地最大蓄水量与相应的能值转换率之乘积。

（3）娱乐旅游。东居延海调水后，周围生态环境得到一定恢复，水量优渥，林草丰美，鱼鸟肥健，百鸟群飞。近年来，额济纳旗境内旅游人数已增至30万人／a，东居延海旅游人数占80%左右。东居延海门票20元／张，则每年旅游收入为480万元。

3.2 经济价值

湿地产生的经济价值表现为湿地给人们提供可直接消费使用的物质产品，主要有水草和鱼类。东居延海湿地水草面积为8.11km2，产草量118t／km2，则湿地年产草量为965t。东居延海的通水为鱼类提供了较好的生长条件，带动了渔业发展，湿地平均每年产鱼量448t。

3.3 生态价值

（1）生物多样性价值。东居延海在调水之后，从寸草不生、沙尘肆虐的盐碱地，逐渐形成了以天鹅、鹤等水禽及碱蓬、芦苇及各种藻类为主的湿地生态系统。湿地以北为鱼类休养生息区，主要鱼类有大头鱼、鲫鱼、草鱼和花白鲢等，目前东居延海湿地共有生物18种，隶属于17属9科。湿地的生物多样性价值主要表现为生物多样性的保护和支持，本文参考蓝盛芳等［8］的研究成果评价其价值量大小。

（2）气候调节。①固碳增氧 根据光合作用原理，每生成180g有机物，就会吸收264g二氧化碳，并释放出192g氧气。东居延海年产草量965t，平均干湿比为1∶20，也就意味着有机物年产量48.25 t，则湿地植物吸收二氧化碳与生物呼出量之差为70.77t，释氧量51.74t。根据国际通用的碳汇标准及内蒙古实际情况，采用内蒙古实际造林成本4 360元／t和国际碳税标准1 190元／t的平均值2 775元／t作为碳税标准，则东居延海固碳价值19.64万元。根据我国工业制氧成本0.4元／kg，计算出东居延海释氧价值为2.06万元。②降温增湿 水面蒸发过程实际为热量和水的交换过程，水体表层具有较大动能的水分子，挣脱束缚后进入空气，从而降低湿地周围空气温度，增加了空气湿度、诱发了降雨。湿地降温增湿功能的能值等于蒸发潜热［11］与蒸发量之积乘以蒸汽能值转换率［7］。额济纳旗90s年均蒸发量为3 026mm，本世纪6a蒸发量为3 236mm［12］，额旗境内多年平均温度8℃。目前，东居延海可维持有效水面面积38.6km2，则年均蒸发量增量为810.6万m3，参考文献［7］能值转换率研究成果，从而可得湿地降温增湿功能价值。

（3）防风固沙。①防风。自2002年东居延海调入水后，绿洲面积扩大，生态环境得到恢复，年均风速由2.9m／s降到2.8m／s。沙尘天气发生次数也逐渐减少，由年均的5.7次减为3.2次。与绿洲相比，东居延海对风的阻挠作用较小，故将其忽略不计。②土壤侵蚀控制。额济纳旗境内主要为荒漠型土壤，土壤母质主要来源于坡洪积、冲洪和松散堆积，多含荒漠砂质土。额济纳旗调水后绿洲面积增加75 km2，减少土壤侵蚀量7.73万t［13］。东居延海调入水后，增加湿地面积46.71km2，由于东居延海与绿洲气候条件相差不大，可推算得出湿地通水后可减少土壤侵蚀量4.8万t。

（4）净化水质。湿地素有自然界的“肾脏”之称，具有吸附水中营养物质、阻截悬浮物及降解有机物等净化水质的功能。2010年12月份，额济纳河放水，额济纳旗环境监测站于该月对其水质进行了监测。结果显示：额济纳河水质良好，30项监测指标全部满足《地表水环境质量标准》（GB3838—2002）Ⅲ类标准限值要求。鉴于入湖水质较好，湿地对其水质改善作用较不显著，故其水质改善功能价值在计算过程中忽略不计。

（5）地下水补给。湿地就像一个巨大的自然蓄水库，具有存储水量，调节径流，补给地下水量，维持地下水位的作用。黑河入境后至狼心山进入额济纳河，并分为东、西两条河，向北流途中又分支19条河道，最后注入东、西居延海，形成面积为1.44万km2的冲洪积三角洲，是额济纳旗地下水的主要汇集区，地下水总补给量为20.41亿m3／a。由于资料限制，且三角洲与东居延海湿地地质条件较类似，通过面积比值法计算出东居延海地下水补给量为547.1万m3／a。

4 东居延海生态服务功能价值的能值计算与分析

本文主要根据东居延海湿地在通水后所带来的环境改善效益或伴随湿地恢复过程所减少的经济、社会及生态灾害损失，建立湿地服务功能指标评价体系，并运用能值分析法对各评价指标进行量化，计算结果如表1所示。

东居延海湿地生态服务功能总价值为1.55×1020sej，能值货币价值为2.12亿元。其中社会价值、经济价值以及生态价值分别为：2.41×1019sej，2.68×1019sej、1.04×1020sej，生态价值最大、经济价值次之，社会价值最小，分别占总能值的67.16%，17.27%，15.57%。青海省东部的青海湖湿地单位面积价值389.94万元／km2，对丰富青藏高原生物多样性、调节中国西北地区气候、保持水源涵养、维持生态平衡起着不可替代的巨大作用［14］。东居延海单位面积湿地价值是453.86万元／km2，是青海湖湿地的1.16倍，说明东居延海湿地对西北地区生态环境修复及维护作用较大，改善环境恶化趋势是其主要存在价值。湿地生态价值中，湿地土壤侵蚀控制和为生物提供生存环境及避难所的功能价值较大，分别占湿地生态价值的79%和19.5%。说明湿地可有效减缓土地沙漠化、盐碱化程度，增加湿地生物多样性；湿地的社会价值较小，说明目前对湿地的研究成果较少，应加大宣传力度，使人们认识到东居延海的存在价值，提高保护意识。目前东居延海湿地已被评为国家水利风景区，说明其有较大的美学价值，但目前湿地旅游收入仅占总价值的2.27%，因此，应加大对其旅游投资，合理开发其美学价值，发展当地休闲旅游业，促进当地社会经济发展。

5 结论

为客观认识及评价东居延海湿地生态系统服务功能价值，本文在掌握东居延海湿地生态结构特征及其生态过程的基础上，分析计算了东居延海湿地功能的价值。

与以往评价结果相比，基于能值分析的东居延海湿地生态系统服务功能评价结果偏高，原因可能为：以往评价中多采用市场价格法、成本分析法等经济评价方法，参考国际或国内研究成果对湿地某些功能进行价值评价，没有充分考虑湿地生态系统服务功能的地域性差异。目前，虽然东居延海湿地单位面积价值较大，但与20世纪50年代初期的东居延海相比较而言，湿地生态系统恢复明显不足，生物种类不够丰富，物种稀缺且数量较小，植被面积较小，湿地生产力不足。应当加大湿地生态环境投资，加强保护力度，合理开发湿地潜力，使湿地生态系统的生态特性、基本功能步入良性循环状态，促进当地社会－生态－经济的协调发展。

另外，本文只是对东居延海湿地10a输水期间产生效益的整体评价，不能动态反映湿地在不同投资情景模式下的价值量。为此，需要进一步考察湿地在不同入湖量、不同投资规模条件下，湿地价值的动态变化，从而最大限度地减少调水计划中对中上游地区带来的损失，同时也有利于有效控制调水量，缓解人们的调水争议。通过对湿地生态服务功能进行定量评价有利于促进人们的调水积极性和主动性，并为人们科学管理提供理论依据。

表1 东居延海湿地生态系统服务功能评价

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