江西省丰城市药湖湿地生态服务功能评价研究

陈臻 聂明生 陈木亮 洪涛 吕勇

（1 中南林业科技大学 湖南长沙410004；2 江西省丰城市林业局331101）

湿地指天然或人工形成的沼泽地等带有静止或流动水体的成片浅水区，还包括在低潮时水深不超过6 米的水域。湿地与森林、海洋并称全球三大生态系统，被誉为“物种的基因库”、“文明的发源地”、“地球之肾”和“生命的摇篮”，在世界各地分布广泛。而湿地效益是湿地所提供的功能、用途和属性的总称,并通过湿地生态系统的生态服务功能价值来体现；因为,从生态学和经济学的角度论,湿地具有特殊的生态功能和经济价值,它具有持续地为人类提供食物、原材料和水资源的潜力,并在防洪抗旱、保护生物多样性以及旅游休闲等方面发挥着重要作用,给人类带来了巨大的经济效益、生态效益和社会效益[1-3]。

1 研究区概况

江西药湖国家湿地公园地处江西省中部丰城市，位于丰城市西北角的药湖流域，赣江以西，锦江以南。地理坐标为：东经115°41′31″～115°45′46″，北纬25°19′16″～25°22′29″，公园东西长约7.5 公里，南北宽约6.7 公里。湿地公园现有土地总面积2560.0 公顷。其中湿地面积2150.4 公顷，占土地总面积的84.0%；建设用地51.2 公顷，占土地总面积的2.0%；林地188.0 公顷，占土地总面积的7.3%；农地170.4公顷，占土地总面积的8.7%。

2 材料与方法

2.1 材料来源

研究的资料主要来源于对丰城市药湖国家湿地公园的实地调查，并查阅《丰城市统计年鉴》（2014年），以及对当地居民的走访和询问获取药湖国家湿地公园生态服务价值的相关数据，并参考《药湖国家湿地公园总体规划》，对所收集的数据进行完善和补充。

2.2 研究方法

2.2.1 “望闻问切”诊断法

望闻问切是中医用语。望，指观气色；闻，指听声息；问，指询问症状；切，指摸脉象。合称四诊（four diagnostic methods），就是指望诊、闻诊、问诊和切脉四种诊法。它的原理同样适用于药湖国家湿地公园生态服务功能评价。望诊，到湿地公园中观察，看湿地公园所处的地理位置，林分的生长状态，所呈现的生态环境等。闻诊，了解当地经济水平、生态状况等。问诊，收集相关资料，与生态服务功能评价指标相关的各类资料。

2.2.2 价值评价法

能值分析法是以太阳能值作为基本的度量单位,以能量定律、系统学、系统生态学为理论基础,将生态系统和经济系统的各种形式的能量归为太阳能来评价自然过程和人类经济活动,对自然系统和经济系统的资源、服务或商品的价值进行定量分析。能值可以衡量和比较不同类别、不同等级能量的真实价值。

利用能值分析法将湿地各项生态服务功能统一转化为能值，然后进行货币转化。计算过程较简单，且由于是将湿地各项生态服务功能进行了统一转化，评价结果对比性较强[5]。

3 结果与分析

3.1 湿地生态服务功能评价指标体系构建

目前国际上对于湖泊型湿地的生态服务功能还没有一套较完善的评价体系，人们也没有一个标准可依，这使得对于湖泊型湿地的生态服务功能评价工作开展起来较为困难。对于其评价结果，各人有各人的看法和观点。因此，建立一套较完整的、较权威的湖泊型湿地生态服务功能评价指标体系显得尤为重要。

以指标选取原则为依据，结合湖泊型湿地的实际特点，选取了22 个跟湖泊型湿地相关的指标构成初级评价指标体系。然后，在指标筛选原则的基础上，运用频度统计和Delphi 相结合的方法，对所选取的评价指标进行筛选，最终筛掉9 个不重要指标，保留13 个指标，并根据指标的特点，将保留下来的13 个指标分为7大类，构成药湖国家湿地生态服务功能评价指标体系框架，如表3.1[4]。

表3.1 湖泊型湿地生态服务功能评价指标体系

3.2 药湖国家湿地公园湿地生态服务功能评价

3.2.1 物质产品功能

（1）植物产品

药湖湿地公园范围内森林总面积为1517.5亩，农作物面积为18797.5亩。其中水田有16020亩，亩产为1000斤，每斤价格1.25元；旱地2777.5亩，亩产450斤，每斤2.4元。根据能值分析法进行计算，植物产品太阳能值为7.73×1018sej•a-1，能值货币价值为7.09×106元。

（2）动物产品

药湖国家湿地公园野生脊椎动物发现有236 种，隶属于33 目80 科，其种数为江西已知脊椎动物总数的27.2%。其中国家一级重点保护的野生动物2 种，国家二级重点保护的野生动物16 种，江西省级重点保护动物64 种，列入《国家保护的有益的或者有重要经济、科学研究价值的陆生野生动物名录》的两栖动物和鸟类和兽类达127 种，列入《濒危动植物种国际贸易公约》的物种共20 种，被中国濒危动物红皮书评为濒危级别的物种有11 种。

表3.2 物质产品功能能值分析表 单位：元/年

根据以上计算，可知药湖湿地公园湿地物质产品能值货币价值为165581652 元。

3.2.2 涵养水源功能

（1）调蓄水量

药湖湿地作为一个典型的湖泊型湿地，它的调蓄水量的功能主要由湖泊来实现。

2014年，药湖湿地面积2560 公顷，蓄水量达到4.2×107m3。因此根据以下公式对药湖湿地调蓄水量产生的能量进行计算：

N为年调蓄水量总能量（j•a-1）；W为年水量调蓄量（m3•a-1）；ρ为雨水密度106（g•m-3）；j为雨水的吉布斯自由能4.94（J•g-1）

C 能值货币价值；a 能值转换率；b 能值货币比率；根据以上计算公式，可得2014年调蓄水量的价值为78924973 元。

（2）优质供水

药湖湿地作为一个典型的湖泊型湿地，是一个巨大的储水库。药湖水质较优，大部分达到三级水质，可以直接为当地居民提供饮用水。其中2014年，药湖为当地居民提供直接饮用水5.8×104t，根据当地自来水市场价格，每吨水按1.95 元计算，可得2014年优质供水价值为113100 元。

表3.3 涵养水源功能能值分析表 单位：元/年

根据以上计算，可以得到药湖湿地公园湿地生态服务功能涵养水源价值为79038073元。

3.2.3 固碳释氧功能

（1）固碳

湿地生态系统中的森林通过光合作用固定大气中的CO2，并释放氧气。通过以下公式进行计算：

VCO2固定CO2总量；W 森林总蓄积量；K各森林类型与生物量之间的转换系数，取K=1.72；R 各森林类型蓄积量年增长率，取R=4.266%

（2）释氧

森林通过光合作用释放O2利用以下公式进行计算：

VO2释放O2总量；W 森林总蓄积量；K各森林类型与生物量之间的转换系数，取K=1.72；R 各森林类型蓄积量年增长率，取R=4.266%

根据药湖湿地每年固定CO2总量和释放O2总量，编制以下能值分析表：

表3.4 药湖湿地固碳释氧能值分析表 单位：元/年

根据以上计算，可得药湖国家湿地公园湿地固碳释氧功能价值为133612 元。

3.2.4 调节气候功能

湿地的气候调节主要表现在增湿、降温、增雨等方面，药湖水面月平均相对湿度（12 个月） 81 %；药湖水面月平均气温（12 个月）16.8℃。由于药湖湿地是一个湖泊型湿地，因此气候调节功能主要是由药湖湖面水分蒸发来实现。根据闵骞（2006）对鄱阳湖蒸发量研究结果得出湖面蒸发计算的气候模式法，公式如下：

式中E 为月水面蒸发量，mm；B 为每个月的天数，B= 28，29，30，31；r 为水面月平均相对湿度；T 为水面月平均气温，℃。

根据调查数据可知，药湖湿地2014年蒸发量为936.86mm，则根据公式：

V 为调节气候总能量；S 为面积；Em为年蒸发量；C 为水的蒸发热，取2000J/kg。

表3.5 药湖湿地调节气候功能能值分析表单位：元/年

根据以上计算，可得出药湖调节气候功能价值为328624 元。

3.2.5 保护环境功能

（1）提供负氧离子

根据以下公式计算湿地提供负氧离子个数：

G 为提供负氧离子个数（个/a）；Q 为负氧离子浓度（个/cm3）；H 为林木平均高（m）；L 为负氧离子寿命（min）；A 为林分面积（hm2）。

其中2014年，Q 为680 个/cm3，H 为8m，L 为10min，A 为123.4hm2。经计算可得，2014年，提供负离子4.15×1019个，负氧离子价格为6.686×10-18个。2014年药湖湿地提供负氧离子价值为370 元。

（2）降解污染

药湖湿地的降解污染功能包括两个方面，一个是植物净化功能，主要是植物通过吸收作用减少空气中硫化物、氮化物、氟化物、飞尘等有害物质的含量；另一个是水体净化，主要是通过对水生植物对水资源中所含的重金属元素的吸收来改善水质。

①植物净化功能

根据以下公式，对植物的净化功能进行计算：

Vj研究区年吸收SO2量、年吸收氟化物量、年滞尘量以及年吸收氮氧化物量（g•a-1）；Qji为不同森林类型单位面积年吸收SO2量、年吸收氟化物量、年滞尘量以及年吸收氮氧化物量（t•hm-2•a-1），阔叶林吸收SO2量为88.65，年滞尘能力分别为33.2，阔叶林年吸收氟化物量为4.650，森林年吸收氮氧化物量为6；Si为森林面积。

②水体净化

2014年进入药湖水体的主要污染物排放总量为COD10476.87t，TN165t，TP14.28t，BOD5 537.65t，氨氧124.8t。按照湖泊对各污染物的去除率计算，其中COD46%，TN35.5%，TP24.4%，BOD24%，氨氧38%，得出2014年共净化污染物5057.91t。

（3）固土保肥

湿地固土保肥的价值主要体现在两个方面，一方面是固土，另一方面是保肥。其中根据下列公式计算固土价值：

G 为固土总量；Q为林区土壤潜在侵蚀总量（g•a-1）；Q’为林区土壤现实侵蚀总量（g•a-1）；d为现实土壤侵蚀模数（t•hm-2•a-1），亚热带常绿阔叶林的现实土壤侵蚀模数为3.20；S’为林地面积（hm2）,则2014年G=（3.20×97.16/5.1%-3.20×97.16）×106=5.79×109g

根据植物表土层能量折算比率67800J/g，则2014年固土总能量为3.93×1014J/a。

根据以下公式计算保肥价值：

Vm2为森林减少土壤中的N、P、K 三种养分的损失量（g•a-1）；H’m为土壤中N，P，K 的含量（%）分别为：0.418、0.089、0.181。

表3.7 固土保肥价值能值分析表 单位：元/年

根据以上计算，可得出药湖保护环境价值为99513444 元。

3.2.6 生物多样性保护功能

2014年，药湖湿地境内记载的植物种类有500 种，鱼类145 种，鸟类108 种，生物种类共753 种。

根据下表计算，可得出药湖生物多样性保护功能价值为5280281 元。

表3.8 生物多样性保护功能能值分析表单位：元/年

3.2.7 人文功能

药湖湿地生态系统服务功能中的人文功能主要包括休闲旅游和科研教学两个方面。具体计算如下：

（1）休闲旅游

经过综合测算，药湖国家湿地公园瞬时环境容量为195000 人次，合理的日环境容量为13428 人次，根据湿地公园的气候特征和区位条件等因素综合分析，公园旅游旺季为5～10月，计184 天；平季为3、4、11月，计91 天；淡季为1、2、12月，计90 天。旺季以理论日容量100%计算，平季以65%计算，淡季以20%计算，年环境容量为500.3 万人次。从环境容量上看具有良好的发展潜力。从旅游开发与环境保护的角度看，环境容量无论前期或后期都不会成为旅游发展的限制因子，只需对节假日客流进行合理的控制和分流，保证局部景区或景点的游客量不超过局部环境容量。

（2）科研教学

药湖湿地公园具有丰富的物种多样性，因此是众多科研学者研究的重要场所。每年都有大量高校学生到此地采集相关数据撰写跟湿地生态服务功能相关的论文。科研教学的价值计算方法参照Meillaud等人的方法，即科研教学（sej）＝每年论文页数（页）×能值转换率（sej/页）。其中基础数据获取的方法是，在中国期刊文献数据库中，分别以湖泊型湿地生态系统为关键词检索2014年发表的论文有3 篇，平均每篇3 页计算，得2014年论文页数为9 页。

表3.9 人文功能能值分析表 单位：元/年

根据以上计算，可得出药湖湿地人文功能价值为3599083 元。

3.3 小结

通过上述计算可知，2014年药湖国家湿地公园湿地生态服务功能总能值为3.85×1020sej•a-1，能值货币总价值为353474768 元•a-1。其中物质产品功能总能值为1.80×1020sej•a-1，能值货币价值总价值165581652 元• a-1，占总价值的46.84%；涵养水源功能总能值为8.60×1019sej•a-1，能值货币总价值为79038073元• a-1，占总价值的22.36%；固碳释氧功能总能值为1.46×1017sej•a-1，能值货币总价值为133612 元•a-1，占总价值的0.04%；调节气候功能总能值为3.58×1017sej•a-1，能值货币总价值为328624 元•a-1，占总价值的0.09%；保护环境功能总能值为1.08×1021sej•a-1，能值货币总价值为99513444 元• a-1，占总价值的28.15%；生物多样性保护功能总能值为5.76×1018sej•a-1，能值货币总价值为5280281元• a-1，占总价值的1.49%；人文功能总能值为3.90×1018sej•a-1，能值货币总价值为3599083 元•a-1，占总价值的1.02%。药湖国家湿地公园湿地生态服务功能价值量大小顺序为：物质产品＞保护环境＞涵养水源＞生物多样性＞人文功能＞调节气候＞固碳释氧。物质产品功能、保护环境功能、涵养水源功能三个功能所占的比重较大，说明药湖动植物资源非常丰富，在保护当地生态环境、涵养水源等方面发挥巨大作用。

2014年药湖国家湿地公园湿地各项生态服务功能价值量比例图

4 结论与讨论

湿地作为全球三大生态系统之一，对于地球的作用举足轻重，而湖泊型湿地又是湿地中非常重要的一种类型。笔者通过对湖泊型湿地的现状和特点进行分析，并利用药湖湿地公园作为研究对象进行研究，得出了以下研究结论：

（1）以指标选取原则为基础，选取了调蓄水量、优质供水、补充地下水、均化洪水等22个跟湖泊型湿地生态服务功能相关的指标作为湖泊型湿地生态服务功能初步评价指标体系，并根据湖泊型湿地的现状及特点，以指标筛选原则为理论依据，采取频度统计法、Delphi 法对评价指标进行筛选，最终保留了13 个指标作为最终评价指标体系，分别为：植物产品、动物产品、调蓄水量、优质供水、固碳、释氧、调节气候、提供负离子、降解污染、固土保肥、维护生物多样性、休闲旅游、科研教学。将保留的13 个评价指标归为七大类，分别为：物质产品、涵养水源功能、固碳释氧功能、调节气候功能、保护环境功能、生物多样性保护功能、人文功能。

（2）首次将能值分析理论引用到湿地生态系统服务功能评价上来，并对药湖湿地2014年的生态服务功能进行了评价，得出2014年药湖湿地生态服务功能能值货币总价值为353474768元• a-1，每公顷价值为138076 元• a-1。

（3）对药湖湿地各项生态服务功能总能值进行对比，分析得出2014年药湖湿地各项生态服务功能重要性大小顺序为：物质产品＞保护环境＞涵养水源＞生物多样性＞人文功能＞调节气候＞固碳释氧。

[1] 崔保山.湿地学［M］.北京：北京师范大学出版社，2006．

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