黄河三角洲芦苇湿地大气调节价值评价研究

康晓明　崔丽娟　岳兴亮　李　伟　张曼胤　赵欣胜　郝彦宾　雷茵茹　高　琦（中国林业科学研究院湿地研究所，湿地生态功能与恢复北京市重点实验室，北京 0009； 国家林业局管理干部学院， 北京 0600；中国科学院大学，北京 0009；辽宁商贸职业学院，沈阳 06）

黄河三角洲芦苇湿地大气调节价值评价研究

康晓明1崔丽娟1岳兴亮2李伟1张曼胤1赵欣胜1郝彦宾3雷茵茹1高琦4
（1中国林业科学研究院湿地研究所，湿地生态功能与恢复北京市重点实验室，北京 100091；2 国家林业局管理干部学院， 北京 102600；3中国科学院大学，北京 100049；4辽宁商贸职业学院，沈阳 110161）

以黄河三角洲芦苇湿地为研究对象，利用野外监测数据对芦苇湿地的大气调节价值进行了定量评价。结果表明：黄河三角洲芦苇湿地年均净固定二氧化碳（CO2）量为1 953.90 kg/hm2，年甲烷（CH4）排放CO2当量为390.78 kg/ hm2。从整个生态系统碳平衡来看，黄河三角洲芦苇湿地年吸收CO2量为1 563.12 kg/hm2，表现为较强的碳汇，其大气调节总价值为8.46亿元，其中固碳总价值为1.84亿元，释氧总价值为6.62亿元，分别占大气调节总价值的22%和78%。

芦苇湿地；大气调节；固碳；释氧

湿地生态系统作为地球上最为重要和独特的系统类型，其固碳、释氧的功能在减缓全球气候变化和调节区域气候方面具有非常重要的作用（宋长春，2003；Kang et al，2014；崔丽娟等，2015；康晓明等，2015）。湿地代表了陆地生物圈碳库的最大组成部分，在全球碳循环中扮演着重要角色（Dixon et al，1995）。湿地植物通过光合作用从大气中吸收二氧化碳（CO2），同时释放氧气，由于长期或者短期处于水淹状况下，湿地的厌氧环境抑制了凋落物的降解，造成了有机物在土壤中的累积，湿地从而成为抑制大气CO2浓度升高的碳汇，在调节全球气候、减缓全球变暖趋势方面发挥着重要的作用（Chen et al，2013；Hao et al，2011）。

黄河三角洲湿地是典型的滨海湿地，是世界上暖温带保存最广阔、最完善、最年轻的湿地生态系统，水源充足，植被丰富，水文条件独特，海淡水交汇，其巨大的碳汇功能及释氧功能对区域大气调节方面发挥着重要的作用。目前对黄河三角洲芦苇湿地生态系统大气调节方面的研究相对片断化和零散化，主要集中在对湿地土壤碳库、湿地植物的固碳作用以及CH4的产生、氧化和排放方面（李玉等，2014），而对其大气调节服务价值的评价还鲜有涉及。因此，对黄河三角洲芦苇湿地的大气调节价值评价研究显得极为迫切和重要，为滨海湿地对全球气候变化研究提供科学依据。

1　 研究区概况与研究方法

1.1研究区概况

研究区为黄河三角洲国家自然保护区（37°40′ ～38°10′ N，118°41′～119°16′ E），地处我国山东省东营市黄河入海口，总面积为15.3×104hm2。研究区四季分明，属北温带亚湿润气候区，年平均气温为12.1℃，年均降水量为551.6 mm，无霜期为196 d，年蒸发量为1 962 mm。土壤类型为潮土、盐土和滨海盐土，土壤表层多以轻沙壤土和沙壤土为主。有机质含量一般在0.6%～1.0%之间，土壤pH值7.6～8.5。主要植被有芦苇Phragmites australis、穗状狐尾藻Myriophyllum spicatum、荻Triarrhena sacchariflora、蒲草Typha angustifolia、补血草Limonium sinense、翅碱蓬Suaeda salsa、柽柳Tamarix chinensis等，芦苇、翅碱蓬和柽柳分布较广（董洪芳等，2010）。

1.2研究方法

1.2.1野外观测 在黄河三角洲芦苇湿地选择典型样地进行植物生物量和温室气体通量的观测。生物量的观测包括地上生物量和地下生物量，其中地上生物量的测定采用刈割收获法，将样方内的芦苇齐地面剪下，带回实验室，称其鲜重后65℃烘干至恒重。地下生物量的测定采用根钻法获取地下根系并进行清洗，烘干至恒重。

温室气体通量包括CO2通量和CH4通量。其中，CO2通量的测定采用涡度相关法（Eddy covariance technology），研究区的通量观测设备主要包括一套开路涡度相关系统和一套常规气象要素测量系统。涡度相关系统主要测量离地面4.5 m高的CO2通量、潜热和感热通量，由一个开路远红外CO2/H2O气体分析仪（IRGA， LI 7500， LI-COR Inc. NE， USA）和一个三维超声波测风仪（CSAT3，Campbell Scientific， MS， USA）组成。仪器采样频率为10 Hz，每半小时自动将平均值记录在数据采集器中（CR5000， Campbell Scientific）。CH4通量采用原位静态箱-气象色谱法进行测定。

1.2.2大气调节价值计算方法 芦苇沼泽湿地的大气调节服务包括植物光合作用固定的温室气体和释放的氧气两部分，氧气释放对人类福祉产生正效益，温室气体吸收和排放分别对人类福祉产生正效益和负效益。其中，释氧价值的计算主要是根据植物光合作用方程式，植物每生产1 g干物质释放1.2 g O2，氧气的释放价值采用市场价值法计算：

式中，Vo为氧气释放价值（元/a）；W为芦苇沼泽湿地的植物生物量；A为芦苇湿地的面积；Po为氧气的价格，氧气价格采用中华人民共和国卫生部网站中2007年春季氧气的平均价格1 0 0 0元/t（国家林业局，2008；李良厚等，2011）。

自然湿地生态系统具有很强的碳汇功能，在减缓全球气候变化方面具有重要价值。其固碳价值可通过避免成本法来计算：

式中：Vgh为温室气体排放价值（元/a）；Mco2和Mch4分别为芦苇沼泽湿地净CO2和CH4的通量（kg/hm2）；A为芦苇湿地的面积；P为碳的价格，采用瑞典的碳税率150美元/t（许吉仁和董霁红，2013；李超等，2015）。在计算时，以增温潜势（GWP）将相同质量的CH4换算为等温室效应的CO2，1 kg的CH4产生的温室效应等同于24.5 kg的CO2产生的温室效应（Jenkins et al，2010）。

1.3数据统计分析

数据处理和分析主要利用Excel和标准统计软件SPSS 20.0完成，数据作图主要利用Origin 8.5完成。

图1　黄河三角洲芦苇湿地碳收支量及固碳价值

2　结果与分析

2.1芦苇沼泽湿地固碳价值

碳通量实测结果表明，黄河三角洲芦苇湿地年均净固定CO2量为1 953.90 kg /hm2，年CH4排放量为15.95 kg /hm2，换算成CO2当量为390.78 kg /hm2。从整个生态系统碳平衡来看，黄河三角洲芦苇湿地年吸收CO2量为1 563.12 kg /hm2，表现为较强的碳汇。通过避免成本法（公式2）计算得到黄河三角洲芦苇湿地的净固定CO2的价值为2.30亿元，净排放CH4的价值为0.46亿元，综合各温室气体的全球增温潜势，得到黄河三角洲芦苇湿地的固碳总价值为1.84亿元（图1）。

2.2芦苇沼泽湿地释氧价值及大气调节价值

植物野外监测数据表明，黄河三角洲芦苇湿地植物在生长季最大生物量为433 g C/m2，相当于4.33 t C/hm2。利用市场价值法（公式1）计算得到整个黄河三角洲芦苇湿地的释氧价值为6.62亿元。根据黄河三角洲芦苇湿地的固碳总价值和释氧价值，得到整个黄河三角洲芦苇湿地的大气调节价值为8.46亿元，其中固碳总价值仅占大气调节价值的22%，而释氧价值占大气调节价值的78%，在黄河三角洲湿地大气调节服务中占主导作用（图2）。

图2　黄河三角洲芦苇湿地大气调节价值

3　结论与讨论

湿地是一种多功能且独特的生态系统，湿地碳库对于稳定和维持局部大气环境具有非常重要的作用，其特殊的物理化学条件使其能够极大地发挥湿地“碳汇”的功能，进而减缓温室效应的步伐（蒋卫国等，2007）。沼泽湿地是陆地生态系统碳积累速率最快的生态系统之一，每年可为我国增加约20万t的有机碳储量，其吸收碳的能力要远远超过森林（李孟颖， 2010）。本研究发现，黄河三角洲芦苇湿地由于其巨大的固碳功能和释氧能力，对整个黄河三角洲地区的大气组分具有重要的调节价值，其大气调节总价值为8.46亿元，其中固碳总价值为1.84亿元，释氧价值为6.62亿元，分别占大气调节价值的22%和78%。黄河三角洲芦苇湿地的大气调节价值高于张晓慧等（2007）对黄河三角洲芦苇湿地的评估结果（3.39亿元），低于双台子河口滨海湿地的大气调节价值22.87亿元（杨慧玲等，2009）。芦苇沼泽湿地巨大的大气调节价值必然会对气候变化具有一定的缓解作用（童成立等，2005；Kang et al，2014），但气候变化与湿地生态系统在大气调节方面关系的研究还不够深入，其量化方法与技术的研究也会在后续工作中进行深入探讨和定量研究。

国家林业局.2008.LY/T1721-2008森林生态系统服务功能评估规范［S］.北京：中国标准出版社

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董洪芳，于君宝，孙志高，等.2010.黄河口滨岸潮滩湿地植物-土壤系统有机碳空间分布特征［J］.环境科学，31（6）：1594-1599

蒋卫国，李京，陈云浩.2007.城市湿地与城市热岛效应关系探讨［J］.上海环境科学，24（4）：151-155

李超，许策，何玲，等.2015.滨海陆地生态系统净化功能与价值评估—以黄骅市为例［J］.生态与农村环境学报，31（4）：506-513

李良厚，范定臣，王晶，等.2011.河南省林木固碳释氧效益年际变化研究［C］.河南省林学会2011年学术年会

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童成立，张文菊，王洪庆，等.2005.三江平原湿地沉积物有机碳与水分的关系［J］.环境科学，26（6）：38-42

许吉仁，董霁红.2013.南四湖湿地景观格局变化的生态系统服务价值响应［J］.生态与农村环境学报，4（4）：471-477

杨慧玲，尹怀宁，徐惠民，等.2009.双台子河口滨海湿地生态系统服务功能与价值评估［J］.国土与自然资源研究（1）：68-70

张晓惠.2007.黄河三角洲湿地生态服务功能价值评估［D］.济南：山东师范大学学位论文

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Dixon R K, Krankina O N. 1995. Can the Terrestrial Biosphere Be Managed to Conserve and Sequester Carbon? [J]. NATO ASI Series, 33:153-179

Hao Y B, Cui X Y, Wang Y F, et al. 2011. Predominance of Precipitation and Temperature Controls on Ecosystem CO2 Exchange in Zoige Alpine Wetlands of Southwest China [J]. Wetlands, 31:413-422 Jenkins W A, Murray B C, Kramer R A et al. 2010. Valuing ecosystem services from wetlands restoration in the mississippi alluvial valley[J]. Ecological Economics, 69(5): 1051-1061

Jenkins W A, Murray B C, Kramer R A, et al. 2010. Valuing ecosystem services from wetlands restoration in the Mississippi Alluvial Valley [J]. Ecological Economics, 69(5):1051-1061

Kang X M, Wang Y F, Chen H, et al. 2014. Modeling carbon fluxes using multitemporal MODIS imagery and CO2 eddy fux tower data in Zoige alpine wetland，south-west China [J]. Wetlands, 34: 603-618

Valuation of Air Regulation by the Reed(Phragmites australis) Wetland in the Yellow River Delta

KANG Xiao-Ming1CUI Li-Juan1YUE Xing-Liang2LI Wei1ZHANG Man-Yin1ZHAO Xin-Sheng1HAO Yan-Bin3LEI Yin-Ru1GAO Qi4

(1 Beijing Key Laboratory of Wetland Services and Restoration, Institute of Wetland Research, Chinese Academy of Forestry, Beijing 100091; 2 State Academy of Forestry Administration, Beijing 102600; 3 College of Life Sciences, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049; 4 Liaoning Vocational College of Business, Shenyang 110161)

To assess the value of air regulation by the reed (Phragmites australis） wetland in the Yellow River Delta， carbon fuxes and biomass in the targeted wetland were measured and used to calculate the value of air regulation by the wetland. Results showed that the net annul fxation of carbon dioxide (CO2) of the reed wetland was 1953.90 kg /hm2, and the annul CO2equivalent of methane (CH4) emission was 390.78 kg /hm2. These data indicate that the wetland ecosystem was a strong carbon sink, absorbing 1563.12 kg CO2/(hm2·yr). The total value of air regulation by the wetland was RMB 8.46 billion, among which the values of carbon sequestration and oxygen release were RMB 1.84 and RMB 6.62 billion, accounting for 22% and 78% of the total value of the air regulation, respectively.

Reed wetland; Air regulation; Carbon sequestration; Oxygen release

10.3969/j.issn.1673-3290.2015.04.06

2015-11-10

林业公益性行业科研专项（201404305）、中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金（CAFYBB2014QB026）和国家自然科学基金项目（31300417）资助

康晓明，副研究员，博士，主要从事湿地生态学研究。E-mail：xmkang@ucas.ac.cn

崔丽娟，研究员，博士生导师，主要从事湿地生态研究。E-mail：lkyclj@126.com；wetlands108 @126.com