江苏滨海湿地生态系统服务功能价值评估

王磊, 何冬梅, 江浩, 丁晶晶

江苏滨海湿地生态系统服务功能价值评估

王磊, 何冬梅*, 江浩, 丁晶晶

江苏省林业科学研究院, 南京 211153

江苏滨海湿地面积广阔、类型多样, 发挥着多种重要的生态服务功能, 对其生态服务功能进行评估可以为湿地保护与合理开发提供参考依据。应用生态经济学的理论和研究方法, 对江苏滨海湿地生态系统的供给、调节、支持和文化四大类服务功能的经济价值进行了初步估算。研究结果表明, 2010年江苏滨海湿地生态服务功能总价值为1202.06亿元, 其中供给功能价值最大, 为587.37亿元, 其次调节功能价值为440.65亿元, 文化和支持功能价值分别为170.97亿元和3.07亿元。江苏滨海湿地生态服务功能在维系江苏生态安全及国民经济发展中具有重要的作用, 在今后的工作中应加强湿地保护相关的法律和政策的制定, 借助科研手段开展有效的湿地保护工作, 在不损害湿地生态功能的前提下合理开发利用湿地, 实现生态、社会和经济效益的可持续发展。

滨海湿地; 生态服务功能; 价值评估; 江苏省

1 前言

滨海湿地是介于陆地和海洋生态系统之间较为复杂的一个生态系统, 生物多样性丰富、生产力高,是最具保护价值的湿地生态系统之一, 对维持区域和全球生态平衡都具有重要的意义。国外关于滨海湿地的研究较早, 尤其是北美国家由于其拥有大面积的滨海湿地, 早在19世纪60年代他们就开始了关于滨海湿地的研究, 并且取得了较多的研究成果[1–2]。中国关于湿地的研究起步较晚, 早期研究主要在我国高原湿地开展, 研究内容包括湿地特征和类型,以及湿地资源的利用和保护等[1,3]; 随着我国对湿地资源保护的重视, 尤其是1992年我国正式加入《湿地公约》后, 内陆沼泽湿地、湖泊湿地、河流湿地和滨海湿地的研究也逐渐发展起来, 研究内容也涵盖了多个方面, 包括湿地的水文过程和功能、湿地生物地球化学循环、湿地植物群落演替过程、湿地资源的恢复和重建以及湿地服务功能价值评价等[4–6]。近年来, 随着经济的发展和人口数量的增加,沿海地区对滨海湿地资源的开发利用强度逐渐增大,一定程度上破坏了滨海湿地的生态平衡, 对区域的可持续发展造成了不利影响[7]。为了使公众能够更直观地了解滨海湿地生态系统各项功能的重要性以及强化公众的湿地保护意识, 许多研究者基于经济学、生态学、环境科学等理论, 采用市场价值法、影子工程法、成果参数法等方法对滨海湿地生态系统服务功能进行了价值估算[8]。杨慧林等[9]估算出2005年双台子河口滨海湿地生态系统服务功能总价值为242.43亿, 相当于盘锦当年GDP的57.02%; 孟祥江等[10]基于遥感解译数据对2001和2009年广西滨海湿地生态系统服务价值进行了评价比较, 结果分别为506.70和328.36亿元。这些研究结果表明了滨海湿地生态系统为当地社会经济发展提供了重要的支持作用。江苏大陆海岸线从省境北端苏鲁交界绣针河口到南端长江口北支全长954 km, 滨海湿地面积达100万hm2, 约占全国滨海面积的1/4。在江、河以及海洋的交互作用下, 江苏滨海湿地类型多样,资源丰富, 在江苏沿海经济的发展中具有重要的推动作用。本文对江苏滨海湿地的生态服务价值进行了初步评估, 旨在为江苏滨海湿地资源的保护和利用提供参考依据。

图1 江苏滨海不同湿地类型面积比例Fig. 1 The area percentage of different types of coastal wetland in Jiangsu province

2 研究区湿地概况

根据江苏省第二次湿地资源调查, 江苏滨海湿地主要为近海与海岸湿地, 总面积达100万hm2, 主要分布在盐城、南通和连云港三个市。按照《湿地分类》标准, 江苏滨海湿地共包括7个湿地型。其中, 浅海水域44.63万hm2, 占滨海湿地总面积44.58%; 岩石海岸188.45 hm2, 占滨海湿地总面积0.02%; 沙石海岸1.51万hm2, 占滨海湿地总面积1.51%; 淤泥质海滩41.56万hm2, 占滨海湿地总面积41.51%, 主要为互花米草和芦苇群落; 潮间盐水沼泽4.2万hm2, 占滨海湿地总面积4.19%, 主要分布于淤泥质海滩分布区的潮间带和潮上带区域;河口水域5.18万hm2, 占滨海湿地总面积5.17%,三角洲(沙洲、沙岛)3.02万hm2, 占滨海湿地总面积3.02%。

3 研究方法

3.1江苏滨海湿地生态服务功能分析

参照Costanza[11]全球生态系统服务功能分类方法并结合江苏滨海湿地生态系统结构和生态过程特征, 本研究把江苏滨海湿地生态服务功能划分为供给功能(原材料、水产品、航运、电力供应)、调节功能(大气调节、调蓄洪水、水质净化、消浪护岸、促淤造陆)、支持功能(生物多样性)和文化功能(休闲旅游、文化科研)四大类共十二项主导功能。并且, 根据江苏滨海不同湿地类型所发挥的生态服务功能确立了该区湿地类型与生态服务功能之间的对应关系(见表1)

3.2数据来源和评价方法

以江苏省第二次湿地资源调查数据为基础, 根据2010年江苏省统计年鉴[12]、盐城市统计年鉴[13]、南通市统计年鉴[14]、连云港市统计年鉴[15]及统计局提供的数据资料, 结合实地调查数据, 在了解与分析江苏滨海湿地生态服务功能过程的基础之上, 运用环境经济学、生态经济学和资源经济学等原理,按照科学、合理、可行性等原则选取了每种服务功能的评价方法(表2), 并分类逐项估算江苏滨海湿地生态系统服务功能的经济价值。

表1 江苏滨海湿地生态系统类型及其服务功能Tab. 1 Classification of coastal wetland ecosystem and ecological service function in Jiangsu Province

表2 江苏滨海湿地生态系统服务功能评估方法Tab. 2 The assessment methods of ecological service function of coastal wetland in Jiangsu Province

4 湿地生态系统服务功能价值评估

4.1供给功能价值

江苏滨海湿地位于典型的季风气候区, 冬暖夏凉, 四季分明, 蕴藏着丰富的自然资源。据初步调查, 江苏滨海湿地生态系统的供给服务功能主要包括以芦苇为主的原材料生产、海水产品提供、航运功能和电力供应。由于供给服务所提供的产品都具有明确的市场价格, 故采用市场价值法进行估算。公式为:

式中, V物为产品总价值; Qi为第i类物质的年产量; Pi为第i类物质的市场价格。

根据江苏省统计年鉴[12], 2010年全省海水养殖面积为19.2 × 104hm2, 海产品总产量为136.44万吨,海产品总产值达244.54亿元。江苏滨海湿地芦苇生长面积为21832.16 hm2, 单位面积芦苇的产量为6.3吨·hm–2[16],收割面积按总生产面积的50%估算[17], 可得出芦苇的总产量为13.75万吨, 以当年市场价格400元/吨计算, 湿地提供的芦苇原材料的产值为0.55亿元。根据江苏省统计年鉴[12], 海运旅客周转量为590.15万人, 货运周转量为3401.59亿吨,客运和货运的运输单位价格分别为0.38和0.08元,则可计算出航运价值为272.15亿元。湿地发电量主要是由风力发电提供, 根据统计数据可知江苏滨海地区的风力发电量为127.5亿kwh, 当年的单位电价为0.55元, 由此可计算出湿地电力供应价值为70.13亿元, 得出江苏滨海湿地供给功能总价值为587.37亿元。

4.2调节功能价值

江苏滨海型湿地生态系统的调节功能价值包括大气调节、净化水质、调蓄洪水、消浪护岸和促淤造陆价值。

4.2.1 大气调节价值

湿地生态系统通过光合作用和呼吸作用与大气交换二氧化碳和氧气, 从而对大气中的二氧化碳和氧气动态平衡起着重要的作用, 同时, 湿地还会排放甲烷等温室气体。因此, 大气调节功能分为三部分: 植物固定二氧化碳、释放氧气以及温室气体排放。大气调节功能价值 = 植物固C价值 + 释放O2价值 - 温室气体排放价值。

(1) 固碳释氧价值

以江苏滨海湿地生态系统有机物质生产为基础,根据植物光合作用方程式:

6CO2(264g) + 6H2O(108g) → C6H12O6(180g) + 6O2(192g) → 多糖(162g)

可知, 植物每生产1g干物质可吸收1.63g CO2,释放1.2g O2。江苏滨海湿地植被类型主要有芦苇、互花米草、碱蓬和獐毛等。芦苇群落年生物量为13.75万吨; 互花米草群落按初级生产力2.97吨·hm–2计算[18], 年生物量为9.28万吨; 碱蓬群落按初级生产力6.22吨·hm–2计算[19], 总生物量为2.83万吨, 獐毛群落及其他杂草按初级生产力2.8吨·hm–2计算[20],总生物量分别为0.32万吨和0.21万吨。则江苏滨海湿地生态系统产生的干物质总量为26.39万吨。利用光合作用方程式可计算出固定CO2量43.02万吨,释放O2量31.67万吨。湿地生态系统的固碳价值通常采用碳税法和造林成本法进行估算。本研究采用瑞典碳税率150美元·吨–1(C)(按2010年人民币对美元汇率为1:6.8, 折合人民币1020元)与中国的平均造林成本260.9元·吨–1(C) 的平均值640.45元·吨–1(C)作为碳税标准[21], 得到湿地固定CO2的价值7556.39万元。释放O2的价值采用O2造林成本352.9元·吨–1(O2)和工业制氧价格0.4元·kg–1(O2)的平均值376.5元·吨–1计算[20–22], 得到释放O2的价值为11921.68万元。

(2) 温室气体排放损失价值

本研究中湿地温室气体的排放主要考虑芦苇群落CH4的排放。温室气体排放损失价值根据湿地温室气体排放通量(单位排放源表面的排放速率)、湿地面积、温室气体散放值三者的乘积计算。芦苇湿地CH4排放的通量参照肖笃宁等[22]的研究结果0.52 mg·(m2·h)–1(即, 45.55 kg·hm–2), 计算出本研究中芦苇湿地CH4排放总量74.30吨。参照Pearce等人在OCED中对气候变化的经济学分析中提出的CH4估算指标, 其散放值为0.11美元·kg–1(按2010年人民币对美元汇率1: 6.8, 折合人民币0.75元·kg–1)[23]。因此, 计算出甲烷的排放损失价值为74.39万元。

综合以上三项计算结果可得, 江苏滨海湿地的大气调节功能总价值为1.93亿元。

4.2.2 净化水质价值

本研究中净化水质价值主要采用污染防治成本法来估算, 如果进入湿地的污染物没有使水体整体功能退化, 即可认为湿地起到净化的功能。江苏滨海地区入海河流和近岸海域是水污染物的主要接纳水体, 水污染物主要来源于工业污水和生活污水。2010年江苏省沿海城市南通、连云港和盐城的废水排放量分别为15707.99、14458.71和37095万吨, 各市近岸海域水质达标率分别为89.46%、98.14%和55.55%[9–11], 则可近似认为滨海湿地净化污水总量为48849.9万吨。按照江苏省污水处理费用为0.55元∙吨–1计算, 江苏滨海湿地净化水质功能价值为2.69亿元。

4.2.3 调蓄洪水价值

湿地土壤具有特殊的水文性质, 其草根层和泥炭层孔隙度较大, 具有超强的蓄水性和透水性, 是蓄水防洪的天然“海绵”。本研究中滩涂和沼泽湿地都具有调蓄洪水的功能。湿地生态系统的水文调节功能与水库的作用非常相似, 其水文调节功能价值可采用影子工程法进行估算。调蓄洪水功能的价值等于水资源调蓄总量与单位蓄水量库容成本的乘积。湿地总调蓄水量可以根据以下公式进行:

式中: V为总调蓄水量; O为湿地蓄水量; Si为第i类湿地类型面积; Di为第i类湿地洪水期平均淹没深度。

孟宪民等[24]的研究结果显示1500 km2的沼泽湿地, 蓄水量为37×108m3, 则可推算出该区41.56万hm2的滩涂和4.2万公顷的沼泽湿地可蓄水112.87亿m3。参考李健娜[16]等人的研究, 本研究中滩涂和沼泽湿地洪水期平均淹没深度为1 m, 可根据公式计算出本研究区滩涂和沼泽湿地洪峰期调节水量为45.76亿m3, 从而得出湿地总调蓄水量为158.63亿m3。单位蓄水量库容成本按照我国毎建设1m3库容需投入成本0.67元计算, 则江苏滨海湿地调蓄洪水的价值为106.28亿元。

4.2.4 消浪护岸价值

湿地的滩涂沼泽植被以及岩石和砂石海岸的存在都可以减弱风速、减轻海水侵蚀, 从而降低了风暴潮对滨海地区的破坏作用。根据Ledoux[25]的研究成果, 岸滩防御风暴潮的价值为9140美元∙hm–2—30760美元∙hm–2, 考虑到江苏沿海强风暴和海浪灾害出现的频次, 本文取其最低值9140美元∙hm–2(按2010年人民币对美元汇率1: 6.8)进行计算。本研究中具有此项功能的滩涂、沼泽、岩石、砂石以及三角洲湿地总面积约为50.31万hm2。因此, 江苏滨海湿地消浪护岸功能价值为312.93亿元。

4.2.5 促淤造陆价值

江苏滨海湿地的促淤造陆功能主要包括加快淤积速度和增加土壤两方面。滩涂淤积有利于提高围垦工程的起围高程, 从而降低土方量要求,使得围垦成本减小。根据王志明等[26]对近20年江苏海岸线调查结果, 江苏沿海滩涂面积以平均每年580.7 hm2的速度增加, 再加上三角洲平均淤积面积为42.22 hm2, 江苏滨海湿地每年促淤总面积为622.92万hm2。参照江苏省及沿海三市南通、连云港及盐城的年鉴[9–11], 2010年每公顷国土价格为270元∙m–2, 由此得到江苏滨海型湿地促淤造陆总价值16.82亿元。

4.3支持功能价值

4.3.1 生物多样性价值

江苏滨海湿地为野生动、植物的生存提供了良好的栖息地, 在维护和调节生态平衡, 保持生物多样性方面起着非常重要的作用。本研究中发挥此项功能的湿地主要考虑滨海自然保护区的面积14.84万 hm2。参照Costanza等的研究结果[11], 单位面积栖息地功能价值304美元∙hm–2(折合人民币2067元/hm2), 可计算出江苏滨海湿地维护生物多样性功能的价值3.07亿元。

4.4文化功能价值

4.4.1 休闲旅游价值

江苏滨海湿地气候适宜, 动植物资源丰富, 特殊的自然条件造就了其特别的旅游功能。本研究中休闲旅游功能的价值估算采用费用支出法, 公式为:

其中, V为休闲旅游价值, 单位为元; C1为旅行费用支出, 单位为元; C2为消费者剩余, 单位为元; C3为旅游时间价值, 单位为元。

由于缺乏湿地旅游人数的统计数据, 本研究以江苏滨海湿地主要分布的三个城市(南通、连云港和盐城)的旅游效益、旅游人数作为旅游价值的估算基数。据江苏省统计年鉴[12], 2010年南通、连云港和盐城的旅游收入分别为226.78亿、160.89亿和102.18亿元。消费者剩余(C2)通过调查问卷得出其为旅行费用支出的40%左右, 旅游时间价值(C3) = 旅行总时间花费×单位时间的机会成本工资, 机会成本工资一般为成本工资的1/3, 国外游客取平均值300元∙天–1, 国内游客取50元∙天–1。由此得出南通、连云港和盐城的休闲旅游价值分别为237.7亿元、168.55亿元和108.08亿元, 根据国土面积可计算出各市单位面积旅游效益价值。然后根据江苏滨海湿地在各市的分布面积计算出江苏滨海湿地总的休闲旅游价值为166.34亿元。

4.4.2 文化科研价值

由于江苏滨海湿地的教育科研价值缺乏具体的统计数据, 本研究采用成果参照法, 参考全球湿地生态系统科研教育价值861美元∙hm–2(折合人民币5854.80元∙hm–2)和我国单位面积湿地生态系统的科研价值382元∙hm–2的平均值3118.43元∙hm–2作为研究区的教育科研价值[23]。江苏滨海湿地野生动植物资源丰富, 该区分布有多个自然保护区包括, 盐城珍禽国家级自然保护区、大丰麋鹿保护区、启东长江口(北支)湿地省级自然保护区和如东沿海野生动物县级保护区。本研究主要考虑江苏滨海湿地保护区所提供的文化科研价值。江苏滨海湿地保护区总面积为14.84万hm2, 可计算出江苏滨海湿地文化科研价值为4.63亿元。

5 结果分析

5.1江苏滨海湿地生态服务功能价值总体评价

本研究通过对江苏滨海湿地生态系统的四种主导服务功能的价值评估, 得到2010年江苏滨海湿地生态服务功能的总价值为1202.06亿元, 占当年江苏省GDP(40903亿元)的2.94%, 占连云港、盐城和南通三个沿海城市GDP总值的17.68%。由此可见,江苏滨海湿地生态服务功能的价值十分可观, 在江苏全省的社会经济发展中占有重要地位。江苏滨海单位面积湿地生态服务功能的价值为12.02万元∙hm–2,是Costanza计算的全球平均值(3.59万元∙hm–2)的3.4倍。与国内其他省市滨海湿地研究结果相比较, 江苏滨海湿地单位面积生态服务功能价值高于浙江、辽宁、河北和闽东等地, 主要体现在供给功能价值方面。近年来, 随着江苏沿海港口群建设的推进, 多条海运航线开通, 该区航运功能价值得以大力提高;另一方面, 江苏海岸线长, 滩涂面积广阔, 风能资源丰富, 为该区风电建设提供了保障。因此, 本研究在参考其他研究的基础上, 结合研究区的服务功能特征, 在供给功能中增加了航运和电力供应, 且这两项指标的价值占江苏滨海湿地生态服务功能总价值的28.5%, 使江苏滨海湿地服务功能价值评价结果也相对高于其他地区。

5.2江苏滨海湿地不同生态服务功能类型的价值

从江苏滨海湿地生态系统四大类服务功能价值的大小看(表3), 供给功能价值最大, 为587.37亿元,占湿地总价值的48.86%, 表明江苏滨海地区物产和能源都比较丰富; 其次是调节功能价值440.65亿元,占总价值的36.66%, 表明生态调节功能在江苏滨海湿地生态系统整体服务功能中发挥着重要的作用;文化功能价值为170.97亿元, 占湿地总价值的14.22%; 支持功能价值最小, 仅3.07亿元, 仅占湿地总价值的0.26%, 在今后的保护管理中还应着重提高该功能的重要性。

从生态服务功能的各项指标价值看(表3), 江苏滨海湿地生态系统各项服务功能价值的大小顺序为:消浪护岸＞航运＞水产品＞休闲旅游＞调洪蓄水＞电力供应＞促淤造陆＞文化科研＞生物多样性＞净化水质＞大气调节＞原材料供应。其中, 消浪护岸价值最高约312.93亿元, 占总价值的26.03%, 表明江苏滨海湿地在抵御风暴灾害方面发挥着巨大的作用。其次是航运功能价值, 占总价值的22.64%, 江苏沿海开发以连云港为核心, 南通洋口港、吕四港迅速崛起, 盐城的大丰港、滨海港、射阳港、响水港的建设也正在快速推进, 江苏沿海港口群的形成, 使沿海航运功能得到大力发展。水产品价值占总价值的20.34%,这是由于江苏沿海滩涂面积较大, 水产养殖业发达,每年为市场提供大量的水产品。休闲旅游功能价值占总价值的13.84%, 表明依托江苏滨海湿地资源建设的盐城珍禽国家级自然保护区、大丰麋鹿国家级自然保护区、启东长江口(北支)湿地省级自然保护区和如东沿海野生动物县级保护区等多个自然保护区,对海内外游客具有较高的吸引力, 对江苏旅游业的发展具有重大的贡献。本研究区生物多样性和文化科研价值所占比例相对较小, 主要是因为本研究在估算的过程中只考虑了沿海自然保护区湿地面积,湿地中还有其它的区域为生物多样性的存在和发展也提供了良好的环境条件, 所以此项功能的估算结果偏低。

表3 不同生态服务功能价值量Tab. 3 Values of different ecological service functions

6 结论

江苏滨海湿地生态服务功能总价值为1202.06亿元,单位面积价值为12.02万元·hm–2, 表明江苏滨海湿地生态状况较好, 发挥着巨大的经济效益、生态效益和社会效益, 在维系生态安全及国民经济发展中具有不可替代的作用。江苏滨海湿地的供给功能、调节功能、文化功能和支持功能价值分别占生态服务功能总价值的48.86%、36.66%、14.22%和0.26%,今后应综合考虑各类服务功能的协调发展。江苏滨海湿地生态服务功能的十二项评价指标中文化科研、生物多样性、净化水质、大气调节和原材料供应价值所占比例较小。因此, 在湿地的保护、利用过程中应加强沿海区域水污染治理以及对污染源的管控; 开展湿地资源的合理利用和保护, 尤其是对珍稀濒危物种进行针对性保护, 促进生物多样性发展; 合理植树造林, 改善区域小气候; 增加科研投入, 在开展湿地相关基础研究的同时, 运用先进的科技手段对湿地进行有效的保护; 制定合理的湿地开发利用政策, 使生态效益和经济效益协调发展;加强湿地保护的法制建设和监督, 加大湿地保护的宣传力度。

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Evaluation of coastal wetland ecosystem services in Jiangsu Province

WANG Lei, HE Dongmei*, JIANG Hao, DING JingjingJiangsu Academy of Forestry,Nanjing211153,China

The coastal wetlands with rich natural resources in Jiangsu provide important ecosystem services for human society. Evaluating on the ecological services value of coastal wetlands can provide theoretical foundation for the wetland resources protection and reasonable development planning in Jiangsu. In this study, the ecological services of coastal wetland were grouped into provisioning, regulating, cultural and supporting services. We estimated the economic value of ecological services of coastal wetlands by the ecological economics theory and methods. The results showed that the total value of the ecological services of the coastal wetlands in Jiangsu Province was 120.21 billion Yuan RMB, equivalent to 2.94% of GDP of this province in 2010. The provisioning service value of the wetlands had the greatest value of 58.74 billion Yuan RMB per year, accounting for 48.86% of the total value. The regulating service was 44.06 billion Yuan RMB per year, accounting for 36.66% of the total value. The cultural and supporting service was 17.10 billion and 306.77 million Yuan RMB per year, and accounted for 14.22% and 0.26% of the total value, respectively. In conclusion, the ecological services of coastal wetlands in Jiangsu play an important role in the sustainable development of the regional economy. Reasonable measures should be taken to protect coastal wetlands, which can maintain the regional sustainable development of ecological, social and economic benefits.

costal wetland; ecological service; value estimation; Jiangsu Province

10.14108/j.cnki.1008-8873.2016.05.023

X171.1

A

1008-8873(2016)05-169-07

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2016-06-09;

2015-12-29

林业公益性行业科研专项(201404305)

王磊(1980—), 男, 博士, 副研究员, 主要从事生态系统生态学研究, E-mail: wl.stone@163.com

*通信作者: 何冬梅, 博士, E-mail: ybfqxy@126.com