吉林省西部湿地生态系统服务功能价值评价

臧 正，郑德凤

（辽宁师范大学城市与环境学院，辽宁大连116029）

□湿地研究

吉林省西部湿地生态系统服务功能价值评价

臧 正，郑德凤

（辽宁师范大学城市与环境学院，辽宁大连116029）

为了科学准确地体现湿地的生态系统服务功能价值，为有关部门做好区域规划编制、生物多样性保护工作提供理论依据，基于突变理论构建吉林省西部湿地生态系统服务功能价值评价指标体系，利用突变级数法对其价值进行计算。结果表明，75%的湿地保护区生态系统服务功能价值处于Ⅱ级、较高水平或Ⅰ级、很高水平。由此得出结论：近年来吉林省西部地区生态恢复与环境保护工作成效显著，湿地生态系统服务功能得到改善。

湿地；生态系统服务功能；突变级数法；价值评价

0 引言

吉林省是国家首批生态建设试点省之一，省内共有自然保护区38个、保护区面积达到了193.82万hm2，占全省国土总面积的10.34%。西部地区位于吉林、黑龙江和内蒙古三省区交界带，地处新华夏系第二巨大沉降带的中心区，是我国湖泊密度最大的区域之一。由于湖泊、沼泽密布，该区拥有21.5万hm2的湿地，建有向海等8个自然保护区［1-2］，在地区经济和社会发展以及生态环境保护等方面发挥了十分重要的作用。其中向海、莫莫格、查干湖、大布苏是国家级自然保护区，包拉温都是省级自然保护区，牛心套堡、龙沼、月亮泡等是市级自然保护区。吉林省西部地区泡沼湿地众多，以湿地生态系统为主要保护对象的自然保护区在国内占有重要地位。同时该区气候干旱、水资源相对匮乏，是典型的生态脆弱区。吉林生态省战略提出以来陆续实施了引察济向、引嫩入白等工程向湿地应急调水，自然保护区建设与管理工作得到有力推动。

以往针对该区的研究，以湿地景观演变、需水量的计算等为主，或基于传统方法进行小范围的生态系统服务功能价值估算［3-6］。本文结合Constanza等提出的全球生态系统服务功能计算方法，引入突变理论和突变级数法对吉林省西部8个自然保护区的湿地生态系统服务功能价值进行计算分析，客观、准确地体现湿地生态系统与周围环境之间、系统内部各种因子之间的广泛联系、客观地反映研究区的生态环境现状，以利于湿地资源的合理开发和科学利用。

1 生态系统服务功能价值及其计算方法

生态系统服务功能是指生态系统为维持人类生存所提供的自然环境条件及效用［7］，不仅具有为人类提供物质产品、文化娱乐服务等可直接利用的价值，还具有维持生态平衡、保护环境等可间接利用的价值。湿地生态系统兼具陆地、水域生态系统的结构和功能，和森林、海洋并列为地球上三大生态系统，单位面积的湿地生态系统服务功能价值在各类生态系统中居于首位［8］。

1.1 产品供给功能价值及其计算方法

该区植物资源丰富，盛产芦苇、小叶蔁、乌拉草以及防风、桔梗等药用植物，是我国四大芦苇产区之一。该区也是我国重要的畜牧业基地和吉林省重要的淡水渔业基地，大、小牲畜存栏数及淡水鱼产量很大。该区还是吉林省的新兴能源基地，查干湖、莫莫格保护区缓冲区内建有吉林油田新立、英台采油厂，包拉温都的风电资源、大布苏保护区的盐碱、芒硝资源等都很丰富。

湿地提供的动植物产品、矿产资源价值等均可采用市场价值法计算，如式（1）所示。

其中V为物质产品的价值，Yi为第i类物质产品的产量，Pi为第i类产品的市场价格，Wi为第i类产品的物质成本价格，Ri为第i类产品的人力成本价格。

1.2 生态服务功能价值及其计算方法

吉林省西部地区是东北亚重要的鸟类迁徙通道之一，各保护区内共有包括丹顶鹤在内的国家一级保护动物10种、白枕鹤等国家二级保护动物40多种，鸟类总数占吉林省的70%以上；此外，该区还有鱼类4目11科52种、爬行类2目4科8种、兽类4目11科29种、两栖类有1目3科6种，生物多样性指数很高。湿地的长期缺氧环境迫使植物生活史相对较短、生长繁育速度较快，茂密的湿地植被一方面吸收大量N、P、K等营养元素，另一方面又通过生长繁育和死亡腐殖等过程加快这些营养元素的输送及转化；另外，湿地多数浮水植物及泥炭资源等可加工成饲料或有机肥料，是宝贵的自然资源。该区土壤土层薄、易于沙化和盐碱化，大面积的成片湿地保护区植被丰富，通过涵养水源有效地缓解了该区的水土流失和生态环境退化。

上述生态系统服务功能中，生物多样性保育功能的价值可参照我国单位面积的自然保护区年均资金投入、以防护费用替代法计算［9］；养分循环功能的价值可通过湿地生态系统年均固定N、P、K的总量及购买相应化学肥料的单价进行计算［10］；涵养水源、防止水土流失功能的价值可用同等面积的植树造林成本替代计算。

1.3 环境保护功能价值及其计算方法

该区拥有多座大、中型水库，降水偏多的年份可以调蓄大量洪水供给农业灌溉、居民生活用水等；此外由于湿地面积大，也可以储存、均化大量洪水并使其资源化。湿地泥炭层中积聚了大量由死亡动植物转化成的有机物，强大的CO2吸收能力使其成为重要碳汇之一，并因此起到调节小气候的作用。湿地周边区域工农业生产产生的废水、农田富营养径流等进入湿地后，被植物及土壤等吸收、降解，然后通过反硝化作用促进全球氮循环，发挥了一定的环境保护功能。

调蓄洪水功能的价值可用建造同等库容水库的成本替代法计算；固定二氧化碳、调节小气候功能的价值可用湿地泥炭年均吸收的CO2量结合植树造林成本替代法进行计算；净化水质、保护环境功能的价值可用建设相同面积的人工湿地的影子工程法进行计算。

1.4 科学文化价值及其计算方法

向海等国家级自然保护区建有科研楼、观测站等配套设施，在人工驯养、繁育濒危鸟类等研究工作中成绩显著、在国际湿地上享有的盛誉，较高的科研价值是其自身的无形资产之一。大布苏等保护区内建有博物馆，展出大量文物古迹、动植物标本及民俗文艺作品，兼具科研教育和休闲娱乐功能；查干湖的冬捕节和莫莫格保护区的白鹤节也颇具盛名，地方旅游业方兴未艾、促进了地方财政收入的增加。

科研教育价值可参照全球生态系统科研教育的功能价值并结合我国的实际情况进行计算；休闲娱乐价值可以各保护区面积为基础、参考我国生态系统文化娱乐功能价值进行计算［11］。

2 突变理论和突变模型

突变理论能够描述系统状态的飞跃，给出了系统处于稳定状态的参数区域，能够对自然界中的非连续的运动过程给予较传统微积分理论更合理的解释和预测。突变级数法基于突变理论对评价目标进行多层次分解，利用模糊数学模型产生突变模糊隶属度函数，通过归一化公式进行综合量化运算得出总的隶属度函数，并据此进行排序分析。由于该方法无需计算各指标权重、简便易用，能最大限度地减少主观性又不失科学性而得到广泛应用［12］。考虑到生态系统的动态性、随机性以及不可简单叠加的非线性、相互联系的复杂性，因此引入突变理论对其进行分析、评价是科学合理的。

首先按评价目的对评价总指标进行多层次分解，排列成层次分明的倒立树状结构，原始数据只需知道最下层指标值就可以［13-14］。然后确定评价指标体系的突变系统类型。按照突变理论，系统受到干扰后从一种稳定组态跃变到另一种组态的不连续过程一般由某种特定形状的几何图形来表示。常用的有尖顶型、燕尾型、蝴蝶型等、分别对应于把评价指标分解为2～4个子指标，相关公式如表1所示。

表1 常用突变模型的相关公式

控制变量的初始突变级数通过隶属度函数取得，正向指标按越大越优型计算，公式为：

式中a1、a2分别为函数的上、下界。由于实际评价工作中定量指标值往往是近似估算的，因此各定量指标的上、下界可以取一适当范围，可以在各定量指标最大、最小值的基础上增减其本身的10%作为该定量指标的上、下界。

此外，评价过程中需要根据实际情况，采取互补原则或非互补原则进行评价：如果各指标之间不存在明显联系、则按“大中取小”原则取值，若存在联系则按互补原则取平均值代替，最后对总指标排序按“小中取大”的原则由大到小排序。

3 吉林省西部湿地生态系统服务功能价值评价

3.1 构建评价指标体系

结合研究区的资源构建吉林省西部湿地生态系统服务功能价值评价指标体系，由3个层次构成：目标层、准则层和指标层。总指标为目标层，其下由产品供给、生态服务、环境保护和文化服务4种功能构成准则层，最底层为指标层、分别选取2～3个具体评价指标。基于突变理论对指标体系分解并结合各保护区资源条件、经济社会发展等实际情况，运用专家打分法依据重要指标在前次要指标在后的原则，最终确定各指标重要性排序如图1所示。

从图1可以看出，准则层及底层指标均为正向指标，均按越大越优型的式（2）计算。同时各层指标之间是广泛联系的、可按互补性原则取下层指标平均值计算上层指标值，因此基于突变理论和突变级数法、按互补性原则对生态系统服务功能价值等相互关联的正向指标进行计算，能够最大限度地降低人为确定下层指标重要性的排序对评价结果的主观影响，也凸显了生态系统的整体性。

图1 吉林省西部湿地生态系统服务功能评价指标体系

3.2 确定等级划分标准

为了使评价结果体现客观性，基于突变级数法得到的评价指标值偏高等因素的考虑，参考基于不同评价指标体系建立的生态系统服务功能价值评价等级标准、国内不同区域生态系统服务功能价值评价指标数据等，确定本次评价研究的等级划分标准如表2所示。

表2 吉林省西部湿地生态系统服务功能价值评价等级标准

3.3 数据来源及计算结果

根据吉林省林业厅有关各保护区近年林业统计数据、吉林省环境公报等资料［15-17］，结合前文所述生态系统服务功能价值计算方法得出吉林省西部湿地生态系统服务功能价值原始值。分别利用公式（2）和相应突变模型对原始值进行标准化，得到各保护区指标层评价指标的初始隶属度函数；依据互补原则得到准则层评价指标的隶属度函数；同理进一步计算得到目标层的总隶属度函数，结果如表3所示。最后按小中取大原则将8个保护区的总指标值排序，结果如表4所示。

表3 吉林省西部湿地生态系统服务功能价值评价指标隶属度

表4 吉林省西部湿地生态系统服务功能价值水平及等级排序

3.4 评价结果分析

从表4可以看出，莫莫格等6个湿地的生态系统服务功能价值处于Ⅱ级、较高水平或Ⅰ级、很高水平，占总数的75%，表明吉林省西部地区生态恢复与环境保护工作取得显著进展，湿地保护区在地方经济、社会发展中既发挥了一定的直接经济效益，也发挥了一定生态效益和社会效益。莫莫格、龙沼保护区处于很高水平，除自身资源丰富、生态系统完整性较高等自然因素外，还得益于区域功能划分比较合理、科研水平比较先进、生态旅游比较规范等因素的促进。从表3可以看出大布苏和牛心套保保护区的B2、B3指标值偏低且与其他保护区差距明显，除区域水资源匮乏、动植物资源较少等自然因素外，开发利用过程中的突发性、人为破坏性因素等导致环境退化、生态系统完整性较差，因而生态服务和环境保护功能也受到一定程度的限制，所以排名靠后。

4 结语

结合研究区的资源与环境条件，基于突变理论构建了吉林省西部湿地生态系统服务功能价值评价指标体系，体现了湿地生态系统的整体性、动态性和复杂性特征。运用突变级数法计算得出的评价结果避免了人为因素的干扰，客观地体现了近年来吉林省西部地区生态修复与环境保护工作取得阶段性成果。同时指出个别保护区的湿地生态系统服务功能价值还有很大提升空间，为有关部门进一步做好生态环境规划与保护工作、协调经济社会发展提供参考依据。

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Value Evaluation on Service Function to Wetland Ecosystem in West of Jinlin

ZANG Zheng，ZHENG De-feng
（School of Urban Planning and Environmental Science，Liaoning Normal University，Dalian 116029，China）

The traditionalmethods such as expert scoring method，fuzzy comprehensive method are use to estimate the value on service function to wetland ecosystem.The results are usually effected by some subjective factors.In order to correctly evaluate the service function value，the index system of value evaluation on service function to wetland ecosystem in the west of Jilin was first established based on catastrophe theory.Then，catastrophe progression method was introduced to calculate the service function value of 8 wetland ecosystems in the west of Jilin.On the basis of the aboved-mentioned results，some achievements have been obtained on ecology construction and environment protection in the west of Jilin，and service functions of ecosystem have been improved bymeans ofman-made effective interfering.

wetland；ecosystem service function；catastrophe theory；value evaluation

臧正（1978-），男，吉林白城人，辽宁师范大学城市与环境学院助理工程师，从事资源与环境研究。

国家社会科学基金项目（11BJY063）。

X171

A

2095-0063（2013）06-0097-05

2013-08-12