北戴河区湿地生态系统服务功能价值评估

郝英君， 柏 祥， 张俊安， 赵忠宝， 李克国

(河北环境工程学院 环境科学系， 河北 秦皇岛 066102)

北戴河区湿地生态系统服务功能价值评估

郝英君， 柏 祥， 张俊安， 赵忠宝， 李克国

(河北环境工程学院 环境科学系， 河北 秦皇岛 066102)

北戴河区湿地类型丰富， 在城市生态系统功能调节过程中具有不可估量的作用， 系统评估湿地生态系统服务功能价值， 对于促进湿地资源保护和健康持续的发展具有重要意义. 以2014年为基准年， 结合北戴河湿地生态系统的特点， 构建了北戴河湿地生态系统服务价值评估指标体系， 评估了供给功能、 支持功能、 调节功能和文化功能四项服务功能， 包括10个具体评价指标. 估算结果表明： 北戴河区湿地生态系统服务功能总价值为12.73亿元， 单位面积湿地价值31.20元·m-2·a-1； 四项服务功能中文化功能价值最高8.1亿元， 占总价值的63.63%； 供给功能价值最低0.34亿元， 占3.67%， 远小于其他功能性服务价值， 说明提供物质资源不是北戴河湿地的主要功能.

北戴河区； 湿地； 生态系统服务； 价值评估

湿地生态系统是陆地和水域系统交互形成的特殊生态系统， 蕴含着丰富的自然资源， 与森林、 海洋并称为全球三大生态系统， 在维持生态系统平衡、 生物多样性保护以及经济社会发展中， 具有不可替代的作用[1]. 湿地生态系统服务功能是指湿地为人类提供的赖以生存的自然环境条件和效用， 它不仅包括物质产品的供给功能， 还包括调节功能、 支持功能和文化功能[2-3].

国内外的学者在不同区域从不同尺度对湿地生态服务功能价值进行了评估， 1995年， 美国生态学家Robert Costanza[4]估算了全球生态系统服务功能和自然资本价值， 为以后的研究奠定了理论基础. 我国关于湿地生态系统服务功能的应用研究开始于20世纪90年代， 湿地价值评估涉及内陆湿地、 滨海湿地、 河流湿地、 城市湿地等不同类型， 多以单个地区为主， 但我国对湿地评估指标和定量分析方法尚没有形成标准体系， 是今后湿地价值评估研究的方向[5].

人类活动对湿地的干扰愈来愈严重， 湿地生态系统遭到了前所未有的冲击与破坏， 其生态服务功能正在逐渐衰退， 直接影响了区域经济可持续发展. 明确湿地生态系统的具体服务功能并对其进行综合价值评估， 有助于人们更好地认识湿地生态效益的重要性， 促进湿地资源的保护和可持续开发. 本文参照千年生态系统评估方法和湿地价值组成， 构建湿地生态系统价值评估体系， 估算北戴河区湿地生态系统服务功能价值， 为湿地资源保护和可持续发展提供依据.

1 研究区域与数据来源

1.1 研究区域概况

北戴河区位于河北省东北部， 渤海湾北岸的中部， 是秦皇岛的市辖区. 地理坐标位于北纬39°47′48″～39°53′17″， 东经 119°24′08″～ 119°31′58″， 辖区面积72.90 km2. 研究区域气候属于暖温带半湿润季风型大陆气候， 受渤海季风环流影响， 海洋性气候特征明显， 四季分明， 年平均气温11.1 ℃， 年平均降水量602.3 mm， 平均水资源总量为1.079×107m3.

图 1 北戴河区地表水文图Fig.1 Surface hydrographic map of Beidaihe

北戴河区湿地类型多样， 包括沿海滩涂湿地、 河流湿地和坑塘水库湿地， 湿地总面积4 080.55 hm2. 滩涂湿地是研究区域的主要湿地类型， 分布于南部沿海以及新河以北， 与新河入海口相连的三角地域(见图 1)， 面积3 788.28 hm2， 占总面积的92.84%； 河流湿地分布在新河、 戴河及河口区域， 面积72.07 hm2， 占1.76%； 坑塘水库湿地面积220.20 hm2， 占5.40%.

1.2 数据来源

利用2014年《秦皇岛市北戴河区国民经济和社会发展统计资料》和北戴河区水务局、 环保局、 农牧局、 旅游局等相关地方部门提供的统计数据资料， 以及文献资料中析出的参数， 对研究区域2014年湿地生态服务功能价值进行评估.

2 研究方法

2.1 评估指标体系

本文研究参照千年生态系统评估(Millennium ecosystem assessment， 简称MA) 的生态系统服务功能分类方法[6]和湿地价值构成分析[7]， 并结合北戴河区湿地生态系统特征， 将湿地生态服务功能价值分为直接价值和间接价值， 服务功能包括供给功能、 文化功能、 支持功能和调节功能四种类型， 建立北戴河区湿地生态系统评估指标体系(见表 1).

表 1 北戴河区湿地生态系统评估指标体系

2.2 湿地生态系统服务功能价值及评估

2.2.1 供给功能

1) 物质生产

北戴河湿地生态系统的物质产品主要是淡水养殖产品， 包括鱼类、 甲壳类、 贝类、 藻类等. 通过计算淡水产品产量在水产品产量中的比重， 并利用水产品总价值量对湿地物质生产功能价值进行评估.

2014年淡水养殖产量40 t， 水产品总产量1 360 t， 淡水产品产量占总产量比例为2.94%， 渔业总产值3 880万元， 由此计算出淡水产品产值即湿地物质生产价值为114.07万元.

2) 水资源供给

北戴河湿地地表水资源主要提供居民生活用水、 农业灌溉用水和工业用水， 利用市场价值法估算水资源供给价值[8]

Vs=∑Qi·Pi,

式中：Vs为水资源供给价值；Qi为i种用途的水量；Pi为i种用途的水价格.

根据2014年《秦皇岛市北戴河区国民经济和社会发展统计资料》的供水量数据和秦皇岛市水资源收费标准， 计算水资源供给价值为3 262.42万元.

2.2.2 文化功能

1) 旅游休闲

北戴河区依山傍海、 风光旖旎、 气候宜人， 凭借着丰富的自然资源、 人文资源和天然的区位优势， 成为享誉海内外的避暑胜地. 湿地旅游休闲功能价值估算运用旅行费用法[9]， 旅行费用支出(包括交通费、 食宿费、 景区门票以及其他费用， 如购买旅行纪念品等旅行花费)和消费者剩余(即旅行者愿意为其支付的费用与实际支付费用之间的差额)的总和作为旅游休闲功能的经济价值.

根据《秦皇岛市北戴河区国民经济和社会发展统计资料》， 2014年北戴河区旅游人次742.49万人. 河北旅游政务网统计数据显示， 2014年秦皇岛市旅游人均花费1 007.64元， 计算出2014年旅游费用支出价值748 162.62万元.

依据北戴河游客来源地抽样调查数据， 进行各因子相关性分析， 通过建立北戴河区旅游人次与增加费用之间的多元回归函数， 计算得到北戴河区旅游总消费者剩余价值5 249.91万元.

旅游费用支出和消费者剩余价值总和为753 412.53万元， 北戴河旅游休闲主要依托森林、 海洋和湿地三大生态系统， 按照各生态系统比例计算得到北戴河湿地生态系统旅游休闲服务功能价值为79 706.86万元.

2) 教育科研

北戴河湿地是生物、 地理、 环境等学科的研究基地， 具有重要的科研价值. 我国单位面积湿地生态系统的科研价值为382元·hm-2， Costanza[4]估算全球湿地生态系统科研价值861美元/hm2， 采用两者平均值3 204.5元·hm-2作为北戴河湿地单位面积的科研功能价值[10]. 根据北戴河湿地面积得到教育科研价值为1 307.61万元.

2.2.3 支持功能

1) 维持生物多样性

北戴河湿地生态系统的生物多样性占有非常重要的地位， 依赖湿地生存、 繁衍的野生物种颇为丰富， 是野生鸟类栖息、 繁殖和迁徙的重要场所， 已发现鸟类412种. 生物多样性功能价值的估算采用生态价值法， 将湿地生态系统每年生物多样性保护的单位服务价值(2 212.2元·hm-2)作为维持生物多样性功能评估系数[11]， 根据北戴河湿地面积计算维持生物多样性价值为902.70万元.

2) 提供物种栖息地

提供物种栖息地价值评估运用发展阶段系数法， 根据湿地保护的实际投资金额和该地区人们对生态功能的认识水平(即发展阶段系数)来估算保护重要物种栖息地的价值[12].

查阅2014年《秦皇岛市北戴河区国民经济和社会发展统计资料》， 计算北戴河区发展阶段系数为0.84， 根据《河北北戴河国家湿地公园及周边生态修复规划》， 规划时间2014～2020年， 项目总投资1.2亿元， 平均每年1 714万元， 占栖息地功能价值的84%， 由此可计算得到2014年北戴河湿地生态系统栖息地功能价值为2 040.48万元.

2.2.4 调节功能

1) 水质净化

湿地水质净化功能价值采用影子工程法， 北戴河区湿地生态系统主要净化农村居民生活污水， 城镇居民的生活污水及工业废水均进入污水处理厂， 水质达标后排放. 根据农村居民人数、 人均排放废水量以及污水处理成本， 计算出水质净化功能价值为68.04万元.

2) 涵养水源

北戴河湿地生态系统具有蓄水和补水的功能， 在洪水期间能够贮存洪水， 缓解洪峰产生的冲击， 同时可在干旱季节为人们生产和生活提供水资源. 湿地涵养水源价值采用影子工程法[13]

Va=P∑SiHi,

式中：Va表示湿地涵养水源价值；Si表示湿地蓄水面积；Hi表示蓄水深度， 取多年的平均降水量602.3 mm·a-1；P表示水库蓄水成本， 参考水利部门的数据取7.61元·t-1. 计算出北戴河湿地涵养水源功能价值为13 778.51万元.

3) 固碳释氧

湿地植物通过光合作用、 钙化作用等生理生态过程实现对CO2的贮存， 同时释放O2， 起到稳定大气组分、 减缓温室效应和控制全球变暖的作用[14]. 北戴河湿地植物固碳释氧功能采用碳税法， 利用光合作用方程式， 计算出单位干物质生产量所吸收的CO2和释放的O2， 并根据国际CO2排放收费标准和工业制氧成本得出固定CO2和释放O2的经济价值[15]. 计算得到2014年植物固碳释氧功能价值为377.26万元.

湿地土壤同样具有重要的固碳作用， 湿地生态系统中植物固定的碳部份储存在土壤中形成泥炭， 成为巨大的碳库. 北戴河土壤固碳功能采用碳税法， 利用湿地土壤年固碳率[16]和湿地面积计算土壤固定CO2量， 并根据国际CO2排放收费标准得出固定CO2价值.

Vt=PE∑Si,

式中：Vt表示湿地土壤固碳价值；Si表示湿地面积；P表示CO2碳税标准(采用瑞典碳税率150美元·t-1， 折合成人民币1 050元·t-1)；E表示湿地土壤年固碳率. 计算出2014年湿地土壤固碳功能价值为1501.50万元， 湿地生态系统固碳释氧总价值为1 878.76万元(见表 2).

表 2 北戴河区湿地固碳释氧功能价值

4) 消浪促淤

北戴河湿地的消浪促淤护岸功能价值估算采取专家评估法， 根据Ledoux的研究[16]， 岸滩抵御风暴潮的价值为9 140～30 760美元·hm-2. 北戴河海域风暴潮和海浪灾害出现的频次和造成的经济损失较低， 所以本文取最低值9 140美元·hm-2， 折合成人民币63 980元·hm-2. 根据北戴河沿海滩涂湿地的面积3 788.28 hm2， 计算出消浪促淤功能价值为24 237.42万元.

3 结果与讨论

1) 综合上述四项服务功能类型， 10个评估指标， 计算得到北戴河区湿地生态系统服务功能总价值为12.73亿元(见表 3). 其中， 直接使用价值8.44亿元， 是间接使用价值4.29亿元的近两倍， 直接使用价值中文化功能最显著， 其中旅游休闲价值7.97亿元， 占总价值的62.61%， 反映出湿地生态系统在北戴河区旅游业发展的重要地位. 间接使用价值最大的是调节服务功能， 固碳释氧、 涵养水源和消浪促淤占到了总价值的31.34%， 说明湿地生态系统的特定生态过程(如土壤有机物沉积、 水资源循环)， 在生态系统服务功能中发挥重要作用. 各项评估指标中价值最小的是水质净化， 由于北戴河湿地生态系统的地表水资源量小， 且排入河流的污水量少， 水质净化功能不明显. 物质生产仅占价值总量的0.08%， 北戴河湿地的植被覆盖面积少， 占面积比例最高的滨海湿地， 以裸露的沙滩为主， 植物的物质生产功能可以忽略不计， 只考虑渔业的生产价值. 因此， 北戴河湿地生态系统的供给功能价值远远小于文化和调节功能价值， 供给功能仅占总价值的2.67%， 文化功能和调节功能占比分别为63.63%， 31.42%(见图 2). 这与人们传统观念认为湿地以提供物质资源为主不同， 湿地生态系统的各种功能性服务价值更为显著.

2) 根据2014年北戴河区GDP为40.87亿元， 湿地生态系统服务功能价值相当于GDP的31.15%， 单位面积湿地价值31.20元·m-2·a-1， 表明北戴河湿地资源所提供的生态服务功能价值十分可观.

3) 本文采用了市场价值法、 影子工程法、 生态价值法等方法对北戴河湿地生态系统四项服务功能进行了评估， 由于数据来源和研究方法的限制， 服务功能价值评估的结果存在一定的粗糙性. 旅游休闲价值运用旅行费用法， 但仅计算了国内游客的旅行费用支出和消费者剩余价值， 没有考虑国外游客的旅行费用， 也没有考虑旅行时间机会成本， 湿地生态系统旅游休闲价值在北戴河区所占比例无法准确估算， 仅用面积进行衡量， 导致北戴河旅游休闲价值评估存在误差. 湿地土壤固碳价值估算过程中， 试验测得北戴河湿地土壤有机碳含量2.0 g·kg-1， 查阅文献资料该数据与黄河三角洲湿地土壤有机碳含量接近， 土壤固碳率采用黄河三角洲湿地数据0.35 kg·m-2·a-1[17]， 计算结果同样存在偏差.

表 3 北戴河区湿地生态系统服务功能价值汇总

图 2 北戴河区湿地生态系统服务功能结构图Fig.2 Structure of wetland ecosystem services in Beidaihe

4 结 论

1) 通过构建湿地生态系统服务价值评估体系， 能够系统评估湿地价值， 反映湿地生态服务功能. 2014年北戴河区湿地生态系统服务功能总价值为12.73亿元， 单位面积湿地价值31.20元·m-2·a-1. 中国科学院生态环境研究中心[2]评价海河流域单位面积湿地生态系统服务功能价值为47.05元·m-2， 略高于本研究的评估结果， 这与湿地生态系统的特征及评估指标的选取有关. 沈阳农业大学[14]对盘锦双台河口湿地生态系统服务功能价值进行了评估， 评估结果为单位湿地面积321.57元·m-2·a-1， 远大于本文结果， 这是由于该评估方法采用能值分析理论方法.

2) 北戴河湿地生态系统服务价值没有得到充分发挥和利用， 水体污染和旅游开发造成了湿地生态系统的破坏. 保护湿地资源， 就是保护湿地的各项服务功能， 北戴河区湿地保护要采取“保护优先， 保护和开发相结合的方法”， 合理开发和利用湿地资源， 促进湿地生态系统健康持续地发展.

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Value Assessment of Wetland Ecosystem Service in Beidaihe District

HAO Ying-jun, BAI Xiang, ZHANG Jun-an, ZHAO Zhong-bao, LI Ke-guo

(Dept. of Environmental Science, Hebei University of Environmental Engineering, Qinhuangdao 066102, China)

Beidaihe district is rich in wetland types, which is of great importance for Qinhuangdao urban ecosystem function regulation and tourism industry development. It is important to systematically evaluate the value of wetland ecosystem services, to promote the conservation of wetland resources and sustainable development. It is constructed the evaluation index system of ecosystem service value of Beidaihe wetland, based on the characteristics of Beidaihe wetland ecosystem in 2014. And it evaluated the four functions of supply function, support function, regulation function and culture function, including 10 indicators. The results showed that the total value of ecosystem services was 1.273 billion yuan, and wetland benefits per square meters was 31.20 yuan; the highest value in the four service functions was cultural function, 810 million yuan, accounting for 63.63% of the total value; the value of supply function was 0.34 billion, accounting for 3.67%, far less than the value of other functional services, indicating that the provision of material resources is not the main function of Beidaihe wetland.

Bedaihe district; wetland; ecosystem service; valuation

1673-3193(2017)04-0487-06

2016-12-16

河北环境工程学院基金资助项目(ZRQN201601)； 河北省社科基金资助项目(HB15YJ001)； 河北省科技厅项目(15273306)； 秦皇岛市环境保护局重点咨询项目(QHYZB-2016-016)

郝英君(1988-)， 女， 讲师， 硕士， 主要从事环境影响评价研究.

X171

A

10.3969/j.issn.1673-3193.2017.04.015