天子湖国家湿地公园生态系统服务功能价值评估

陈 磊，袁首乾，赵书阁，施五清

(1.湖南林科达信息科技有限公司，湖南 长沙 410004；2.邵阳天子湖国家湿地公园管理处，湖南 邵阳 422100)

湿地的生态服务功能是指湿地生态系统潜在或实际维护及保护人类赖以生存或未被直接使用的资源，或保护、维持自然生态系统过程的能力，是源于湿地生态系统在生态结构与生态过程之间发生相互作用而产生的结果[1]。湿地生态系统在美化环境、保护生物多样性、改善环境以及为人类提供食物等方面具有重要的服务价值功能。它不仅能调节生态环境，而且还具有较高的生态效益、社会效益和经济效益。

随着社会快速发展、城市化和工业化进程加快以及畜禽养殖业大规模发展，随之而来的是人类生活、畜禽养殖业和历史遗留等污染，导致部分地区出现环境质量下降、湿地退化、自然景观破坏等现象，急需采取有效措施保护湿地及栖息在其中的众多珍稀野生动物，以修复湿地生态系统，维护区域生态安全并合理利用湿地景观资源，促进湿地保护事业健康发展。目前，国内外在湿地生态价值的重要性方面，以及在评估森林、湿地公园、保护区等湿地生态系统服务功能价值方面有比较多的探索和研究成果[2-3]；采用较多的评价方法有市场价值法、影子工程法、成果参照法、碳税法、旅行费用法、当量因子法等[4-6]。此外，因研究区域的不同而选取的评价指标也会有所不同，如崔丽娟[7]在研究扎龙湿地价值货币化中，将湿地价值分为使用价值和非使用价值进行评价，得出总价值为1564676.96万元；庄大昌[8]通过选取洞庭湖湿地的直接利用价值和间接利用价值来对生态系统服务功能价值进行评估，得出总价值为807 200万元；张倩等[9]在评估都昌北鄱阳湖湿地公园生态系统服务价值中选取了9个评价指标，评价结果为总价值79 405.41万元；李永涛等[10]通过选取15个指标对黄河三角洲自然保护区湿地生态系统服务功能价值进行评估，得出总价值为1231 130万元，单位面积服务价值为5.93万元·hm-2；而姚跃明等[11]选取了7个评价指标对雪峰湖国家湿地公园生态价值进行了评价，结果总价值为720 448.10万元。本文通过前期的湿地资源调查和大量基础数据收集，结合前人已有的经济学和生态学等方法[12-13]，对天子湖湿地生态系统服务功能价值进行了评估，以期为天子湖地区湿地生态系统的保护和可持续利用提供理论依据。

1 项目区概况

湖南邵阳天子湖国家湿地公园位于邵阳县城郊，地理位置是111°11′10″—111°15′29″ E，26°59′16″—27°02′39″ N，总面积为784.20 hm2，地势西南高，东北低，主要地貌类型包括低山、丘陵及盆地。该湿地公园是由我国南方岩溶区域库区蓄水后形成的由库塘湿地、次生的湖泊湿地、沼泽湿地、喀斯特溶洞湿地等多种湿地类型组成的复合湿地生态系统[14]，在我国南方岩溶区域很具代表性，其湿地生态特征显著，生物多样性丰富，文化底蕴深厚，具有典型性、代表性和较高的保护、科研和生态文化价值。

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源与数据处理

湿地资源数据主要来源于天子湖国家湿地公园总体规划文本、湿地公园迎检验收相关报告、《邵阳统计年鉴2018》、《2018年邵阳县国民经济和社会发展统计公报》及邵阳县政府官网发布的相关数据。评估指标的选择和参数的价格主要参考《湿地生态系统服务评估规范》(LY/T 2899-2017)及前人的相关研究成果。

根据天子湖国家湿地公园范围矢量数据和遥感影像图，利用Arcgis进行范围提取和影像解译，通过归一化计算，得出天子湖湿地总面积为472.40 hm2，湿地率为60.20%，植被面积为377.70 hm2，土壤面积为379.20 hm2。

2.2 评估指标体系的建立及评估方法

本文结合湿地生态系统服务评估规范(LY/T 2899-2017)中评估指标体系和方法，参考美国生态学家Costanza等[13]相关研究成果，同时考虑天子湖国家湿地公园的生态系统特征，选取生态功能的4个一级指标和9个二级指标进行评估，并选择了适合各项服务功能的评估方法[6，8，15](表1)。

3 结果与分析

3.1 天子湖国家湿地公园各项服务价值评估

3.1.1 水资源供给价值 天子湖国家湿地公园作为邵阳县重要的供水水域，具有较高的水资源供给价值。根据邵阳县2018数据统计及天子湖国家湿地公园统计数据[14]可知，邵阳县水资源总量为135 850万m3，总用水量为37 100万m3，天子湖湿地水资源总量为3660万m3。利用市场价值法，以天子湖湿地与邵阳县的水资源总量比，再乘以邵阳县总用水量来估算天子湖湿地的供水量。根据当地居民生活用水分三阶水价，即第一阶梯水价为2.53元·m-3、第二级阶梯水价为3.80元·m-3、第三级阶梯水价为5.06元·m-3来计算水资源供给价值。根据公式A1计算出水资源供给价值为3794.88万元。

表1 天子湖国家湿地公园生态系统服务功能评估指标体系及评估方法Tab.1 Evaluation index system of ecosystem service function in Tianzi Lake National Wetland Park一级指标二级指标评估方法计算公式参数说明供给服务水资源供给市场价值法A1=W1×Q1A1为水资源供给价值(元),W1为供水量(m3),Q1为水单价(元·m-3)电力供给市场价值法A2=W2×Q2A2为电力供给价值(元),W2为供电量(kW·h),Q2为电单价(元·kWh-1)防洪蓄水影子工程法A3=W3×Q3A3为调蓄洪水价值(元),W3为调蓄洪水总量(m3),Q3为单位库容建设成本(元·m-3)保持土壤当量因子法A4=M×k4×Q4A4为保持土壤价值(元),M为湿地总面积(hm2),k4为单位面积湿地保持土壤价值当量,Q4为当量因子价值(元)调节服务水质净化(降解污染物)替代费用法A5=V5×MA5为降解污染物价值(元),V5为单位面积湿地降解污染物功能的价值(元·hm-2),M为湿地总面积(hm2)A6=W6+T6 ×Q6A6为固碳价值(元),W6为湿地植物折合成固定二氧化碳量(t),T6为湿地土壤折合成固定二氧化碳量(t); Q6为固碳价格系数(元·t-1)固碳释氧影子工程法A7=W7×Q7A7为释放氧气价值(元);W7湿地植物折合成释放氧气量(t);Q7为单位O2的价值(元·kg-1)休闲旅游旅行费用法A8=S×Q8A8为休闲旅游价值(元);S为邵阳县旅游总收入(元);Q8为提供休闲旅游功能的湿地面积与邵阳县总面积的比值文化服务科研成果参照法A9=W9×MA9为科研价值(元);W9为单位面积科研文化服务价值(元·hm-2);M为湿地总面积(hm2)支持服务生物多样性维持(物种栖息地)成果参照法A10=V10×MA10为物种栖息地价值(元);V10为单位面积湿地物种栖息地的价值(元·hm-2);M为湿地总面积(hm2)

3.1.2 电力供给价值 天子湖国家湿地公园内有渣滩电站，根据湿地公园资料统计，电站年发电量大约为55000 kWh。根据当地居民用电分档收费标准，即第一档电价为0.588元·kWh-1、第二档0.638元·kWh-1、第三档0.888元·kWh-1来计算电力供给价值。根据公式A2计算出电力供给价值为3.88万元。

3.1.3 防洪蓄水价值 天子湖国家湿地公园范围内有一电站大坝设于资水两源汇合双江口的赧水上游2.20 km处，正常总库容量为3 660万m3。大坝正常总库容量为调蓄洪水总量，单位库容成本按0.67元·m-3计算[16]，根据公式A3得出防洪蓄水价值为2 452.20万元。

3.1.4 保持土壤价值 参考单位面积产生的生态服务价值得出经修正后的当量表，湿地生态系统单位面积的湿地保持土壤生态系统服务价值的当量为2.31[5]。依据《中国统计年鉴2018》中所公布的稻谷、玉米和三大主要粮食生产的收益，得出当量因子价值约为3 464元[17]。再运用当量因子法计算，根据公式A4计算出保持土壤的价值约为378.01万元。

3.1.5 水质净化价值 湿地可通过湿地植物的吸收、微生物的分解等降低污水中的磷素和氮素等，以及通过土壤渗滤而过滤污水中的磷元素和氮元素等方法来排除水中的营养物质含量。湿地具有厌氧性，该特性可提供降解某些有机污染物质的环境[18]。此外，湿地的泥炭是廉价的净水材料，因其具有对污染物的吸附能力，以及对污水中的污染离子的交换能力，且在防止污染上也表现出巨大的作用。

依据Costanza等[13]研究的湿地生态系统降解污染物功能的成果，单位面积降解污染物功能的价值为4 177$·hm-2·a-1(以100美元兑换人民币707.03元，折合成人民币为29 532.60元·hm-2·a-1，本文均采用此汇率)。采用替代费用法，根据公式A5计算出降解污染物价值来衡量水质净化价值，结果为1 395.12万元。

3.1.7 休闲旅游价值 天子湖国家湿地公园内有天子岭生态旅游区、望江湖湿地休闲区、双江口湿地景观游憩区等自然风光和景点，以及公园内开展的湿地观鸟等科普体验活动，使天子湖湿地成为当地和周边城市居民休闲度假旅游的好去处。2018年，邵阳县全年共接待国内游客348.25万人次，旅游总收入29.66亿元。采用旅行费用法，其中天子湖湿地公园提供旅游服务功能的湿地面积为472.40 hm2，邵阳县总面积为199 245 hm2，根据公式A8计算得出休闲旅游价值为703.22万元。

3.1.8 科研价值 天子湖国家湿地公园位于邵阳县城西北的天子湖库区，湿地动植物资源丰富、类型多样，包括4个湿地类(河流湿地、湖泊湿地、沼泽湿地、人工湿地)和7个湿地型(永久性河流、喀斯特溶洞湿地、永久性淡水湖、草本沼泽、库塘、水产养殖场、稻田)。区域内的生物多样性保护和恢复、水质保护和保育、鸟类群落及迁徙动态等都具有很高的科研价值。本文采用成果参照法，参照Costanza等[13]针对全球湿地生态系统进行的科考旅游服务价值的研究成果为881 $·hm-2(折合成人民币6 228.93元·hm-2)，及谢高地等[21]通过评估青藏高原的生态资产价值来得出我国湿地生态系统的科考旅游服务价值为4 910.90元·hm-2。取二者的平均值5 569.92元·hm-2作为本文计算的单位面积科研价值，根据公式计算出天子湖湿地科研价值为263.12万元。

3.1.9 生物多样性维持价值 天子湖湿地湿润温和的气候，适宜鸳鸯等寒湿带的越冬候鸟群春去秋来的迁徙活动；优越的生态环境为各种迁徙的候鸟群及野生动物提供了舒适、安全的栖息环境和丰富的食物。天子湖湿地生物多样性丰富，共有植物523种，野生动物168种，其中鸟类104种，湿地公园在保护生态平衡和维持生物多样性等方面有着不可替代的作用[9]。

美国著名的生态学家Costanza等[13]在评估全球湿地生态系统栖息地服务价值中的结果为304$·hm-2(折合成人民币为21 49.37元·hm-2)；谢高地等[22]通过研究青藏高原生态资产价值，计算出物种栖息地的价值评估结果为2 234元·hm-2。本文取两个结果的平均值2 191.69元·hm-2作为单位面积物种栖息地价值。并采用成果参照法，计算出天子湖湿地物种栖息地价值来衡量物种多样性维持价值，结果为103.54万元。

3.2 天子湖国家湿地公园生态系统服务功能总价值

如表2结果显示，天子湖国家湿地公园生态系统服务功能的总价值为23 271.08万元，具有巨大的湿地效益。调节服务价值为18 402.44万元，占总服务价值的79.08%；供给服务价值为3 798.76万元，占总服务价值的16.33%；文化价值为966.34万元，占总服务价值的4.15%；支持服务价值为103.54万元，占总服务价值的0.44%。

天子湖湿地生态系统各项服务功能价值量的大小依次为：固碳释氧 >水资源供给 >防洪蓄水 >水质净化 >休闲旅游 >保持土壤 >科研 >生物多样性维持 >电力供给。其中，固碳释氧的价值量最大，表明天子湖湿地在固碳释氧方面发挥着不可替代的作用，天子湖湿地地处中亚热带湿润性季风气候区，气候温和、雨量充沛，使湿地土壤长期处于淹水状态，形成的厌氧环境使微生物分解能力下降，导致微生物分解有机碳的速率远低于植物光合作用积累有机碳的速率，而造成植物和土壤中积累大量的有机碳。其次，水资源供给和防洪蓄水价值仅次于固碳释氧，主要是由于天子湖湿地内有电站库区，其蓄水量大，水质条件好，水资源供给充足；此外，天子湖为河流、湖泊湿地，位于赧水和资江上游，水位会随季节性变化而变化，汛期水位高涨、洪水一片，而枯水期水位下降、水束如带。在南部的雨季，洪水季节到来，湿地因其内部具有大量植被，以及特殊的土壤结构和地形，可以有效的储存和调节洪水。同时，价值量较低的是电力供给和生物多样性维持，电力供给是由园内建设的变电站及每年的发电量决定，目前的电力足够维持园内的用电；生物多样性维持价值偏低，表明天子湖湿地的湿地面积相对较低，其原因在于湿地公园建设以来，湿地的保护与恢复等方面存在着不足。政府应在考虑生态、社会和经济功能的长远布局基础上，结合天子湖湿地的特点，加强湿地和湿地资源综合保护，以实现湿地资源可持续利用和推动生态功能的永续发展。

表2 天子湖国家湿地公园生态系统服务功能价值Tab.2 Functional value of ecosystem service in Tianzi Lake National Wetland Park一级指标价值量/万元占总价值的比例/%二级指标价值量/万元占总价值的比例/%供给服务3 798.7616.33水资源供给3 794.8816.31电力供给3.880.02防洪蓄水2 452.2010.54调节服务18 402.4479.08保持土壤378.011.62水质净化(降解污染物)1 395.126.00固碳释氧14 177.1160.92文化服务966.344.15休闲旅游703.223.02科研263.121.13支持服务103.540.44生物多样性维持(物种栖息地)103.540.44合计23 271.08100.0023 271.08100.00

4 结论与讨论

(1)天子湖国家湿地公园单位面积湿地生态服务功能的价值为29.68万元·hm-2，是Costanza等[13]计算的全球平均值3.59万元·hm-2的8.27倍，是张倩等[9]研究的都昌北鄱阳湖湿地公园单位面积湿地生态服务价值18.33万元·hm-2的1.62倍，进一步表明天子湖湿地储藏着巨大的湿地效益。但是，由于一些对湿地资源不合理的开发利用，天子湖湿地受到了一定程度的破坏。在天子湖湿地资源开发利用和规划管理中，要严格控制湿地资源的开发规模、加强湿地自然保护地的建设，使各项功能发挥其最大效益；同时，加强湿地公园内部环境监测，坚持可持续发展。

(2)天子湖和都昌北鄱阳湖两个湿地公园单位面积生态功能服务价值，是李永涛等[10]研究的黄河三角洲自然保护区湿地单位面积服务价值5.93万元·hm-2的5.01倍和3.09倍，是李迪等[22]研究的莫莫格保护区湿地单位面积服务价值1.41万元·hm-2的21.05倍和13倍，表明单位面积湿地公园湿地服务价值更高于保护区湿地服务价值。究其原因，一是湿地公园的湿地和水域面积占比要高于保护区，二是湿地公园湿地物种多样性高于保护区湿地物种多样性。

(3)评价湿地生态系统服务功能是一个复杂的过程，本文基于前人研究成果和数据的可获得性，对天子湖国家湿地公园的9项湿地生态服务功能价值进行了评估，评估结果可能会低于其实际价值。因此，在今后湿地生态系统服务功能价值的研究中，应对湿地生态系统进行更加系统的定位观测，并建立规范、统一的湿地生态系统服务功能价值评价体系，以更加准确、全面地量化各项服务功能的货币价值。