基于Meta分析的张掖黑河湿地生态系统服务价值评估

杨 鑫，海新权，杨玉婷

(甘肃农业大学财经学院，甘肃 兰州 730070)

湿地是地球上最富有物种多样性的独特生态系统，是地球的重要“碳库”，在碳储、水质净化、调洪蓄水、消浪护岸和抵御风暴等方面发挥着重要作用，为自然界提供着巨大的生态服务功能，其蕴藏着巨大的经济价值和环境效益，是不可替代的战略性资源，被誉为“地球之肾”[1]。湿地生态系统已成为生态学领域研究的热点，许多学者对湿地生态系统评估的需求也在逐渐增加。目前，国内外学者在生态系统服务价值评估中常用的方法包括条件价值法、揭示偏好法等[2]，而这些方法都需要在实地调研的情况下对特定的生态系统进行价值评估，但实际调研情况下所需要的人力、物力等诸多成本是不可估量的，且许多样本点因受多种因素的约束而难以获取数据资料。此外，实际调研的巨额成本并非对于所有的实际评估都具有必要性[3]。因此，生态系统服务价值评估的热点就转向效益转移法，即价值转移法。效益转移法可以直接利用已有实证研究的数据结果，不需要进行现场调研，而是将已有的湿地价值评估结果(研究地)转移到待研究地(政策地)，从而得出政策地湿地的价值[4]。近些年来，Meta分析效益转移法在生态学领域得到广泛应用，并出现大量实证研究。

Meta分析是价值转移法中最有前景的方法，其价值转移的精确度高、误差低，已成为生态学领域关注的热点方法之一。通过研究发现国外学者将Meta分析价值转移法广泛应用于评估全球主要类型的生态系统经济价值[5-7]、自然资源游憩价值[8-9]、水资源改善[7,10]方面，且对不同尺度、不同类型湿地生态系统服务价值进行评估[5,11-14]。相比国外成熟的研究理论及成果，我国在Meta分析价值转移法方面的研究起步较晚，利用 Meta 分析价值转移法对生态系统服务价值进行评估的研究较少且都集中于近几年。部分学者对Meta分析价值转移法的概念、步骤、函数表达式进行了系统阐述[2,15]，并运用Meta分析法对湿地[4,16-17]、森林[18]、水资源[19]、草原[20]和土地利用类型[21]等各类生态服务价值核算与转移进行研究，并取得了较好的模拟结果。目前，国内关于湿地生态系统服务的价值评估已广泛展开，这也反映出湿地对于整个生态系统的重要性。以上研究结果彰显了自然资源生态系统服务功能的作用和巨大经济价值。

笔者收集了已有中国区域内湿地生态系统服务价值实证研究文献的评价结果，通过Meta分析价值转移法构建了张掖黑河湿地生态系统服务价值数据库和价值转移模型，对张掖黑河不同类型湿地价值进行有效评估，并对价值的影响因素进行综合分析，最后对模型的有效性进行检验。该研究丰富了湿地生态学领域的评估方法体系以及效益转移的实证研究案例，为生态环境保护和生态价值补偿提供了现实依据，可为今后决策者做出更好的管理决策、保障张掖黑河湿地生态系统的可持续发展提供理论支持。

1 研究区域与研究方法

1.1 研究区域概况

甘肃张掖黑河湿地(99°17′24″ E～100°30′15″ E，38°56′39″ N～39°52′30″ N)保护区是西北地区典型的内陆河流生态系统，位于黑河中游区域，河西走廊“蜂腰”地带，横跨高台、甘州、临泽3个县区，总面积约为4.1万hm2，占全市土地面积的5%；保护区东临阿拉善右旗，西临金塔县和肃州区，南临祁连山脉，北面与合黎山相靠。保护区湿地按功能划分为核心区、缓冲区和实验区3类，湿地类型主要分为天然湿地和人工湿地，在此基础上又进行了细分，主要包括河流湿地(13 113 hm2)、沼泽湿地(10 833 hm2)和人工湿地(9 366 hm2)等(表1)。保护区湿地在物质生产、防风固沙、水源涵养和科研教育等方面发挥着重要作用，有效地阻止了南部巴丹吉林沙漠的入侵以及京津地区西路的沙尘，是西北地区重要的生态屏障，具有不可替代的价值。

表1 张掖黑河湿地类型及面积

1.2 研究方法与数据

1.2.1Meta分析模型的一般形式

目前，国外对湿地生态系统服务价值的Meta分析提供了许多宝贵经验[5,22]，Meta回归模型的一般形式为

Yi=∝+bexe+bhxh+bpxp+μ。

(1)

式(1)中，因变量Yi为调整后的以2015年为基期的湿地生态系统服务功能价值向量；i为政策地；∝为常数项；μ为残差项；be、bh、bp为自变量回归系数矩阵；xe、xh、xp为自变量矩阵，其中，xe为评估方法变量；xh为资源特征变量，xp为社会经济特征变量。

对数据进行统计分析时，采用随机效应模型进行优化和年度控制，以减少内生性问题。用自然对数表示湿地面积、每公顷湿地价值等变量，其原因有：(1)将数据转换为对数形式在一定程度上可以减少原始数据在计算过程中的不对称性和波动性，减弱异方差性，提升拟合效果，但不能彻底消除[17]；(2)国外学者利用Meta分析价值转移法评估生态系统服务价值通常采用自然对数，便于研究结果之间的比较。

1.2.2数据库的建立

研究对象为张掖黑河湿地，中文文献数据来源于中国知网(CNKI)，以湿地价值评估和生态系统服务等为主题词、关键词，检索2000年至今发表的评估中国区域内湿地生态系统服务价值的实证研究文献；为了减少分析的出版偏倚，理应考虑未发表论文，但由于该类文章的不可得性，在此不予考虑。最后，共检索出156篇有关湿地价值评估的文献，文献筛选标准如下：(1)剔除评估对象为张掖市区范围的文献；(2)剔除采用价值转移方法和能值分析法的文献；(3)评估对象为同一湿地的，则选择最近一年的文献。

经过筛选，较多的文献由于数据资料不全而未纳入该研究。最终有71篇相关文献、100个观察值入选湿地价值转移数据库，其中，51篇为期刊论文，17篇为学位论文，3篇为会议论文。入选文献中发表时间最早的为2005年，最晚的为2021年；样本文献中发表在2005—2010年的有11篇，2011—2015年的有15篇，2016年以后的有45篇。

将价值转移数据库中的文献信息统一录入到Excel表中，建立Meta分析价值转移数据库，录入数据主要包括文献名、文献作者、研究时间、湿地面积、湿地分区、湿地服务类型和评估方法等各类信息。

通常由于案例点的价值评估数据是基于不同年份的，为了使不同湿地案例点数据具有一定的参考价值和可比性，通过消费者物价指数(CPI)将不同基年的湿地生态系统服务价值统一调整为2015年物价水平，得到不同研究区域内湿地生态系统单位面积湿地价值，将其作为Meta分析回归模型的因变量[18]。

根据联合国千年生态系统评估(MA)分类标准，将湿地生态系统服务功能分为文化服务、供给服务、调节服务和支持服务[23]。基于MA的分类方法，在价值转移数据库样本文献中，综合张掖黑河湿地生态系统的具体情况，湿地的供给服务为物质生产，支持服务包括固碳释氧和生物多样性，调节服务包括水源涵养、气候调节、调洪蓄水和净化水质，文化服务包括科研教育和旅游休闲，涵盖9种服务类型。不同类型湿地拥有的生态服务功能不同，对其进行价值评估不会只用单一方法，而是采用多种评估方法对同一个生态系统服务价值进行评估[24]。评估湿地生态系统服务价值常用的经济学方法有很多，例如：物质生产服务可以采用市场价值法；调洪蓄水、净化水质等可采用替代成本法和影子工程法；水源涵养可按市场价值法定价，还可根据涵养水源量在一定条件下用影子工程法计算。虽然评估湿地生态系统服务价值的方法很多，但是某些方法数据的可获得性较差、评估成本高等因素导致许多价值评估难以实现，其方法的使用率也较低，故该研究总结归纳了样本文献中使用频率较高的评估指标及评估方法，用于建立基于Meta分析的湿地生态系统服务价值物质量评估体系(表2)。

1.3 自变量选取

根据国内外对湿地生态系统服务价值的评估研究中选取的变量信息[5,25-26]，结合表2，将影响价值评估的因素分为5类：

表2 Meta分析的湿地评估体系

(1)评估方法：不同的评估方法对生态系统服务价值评估结果影响较大，其不同生态系统服务价值评估方法也存在差异[11]。因此，在一定条件下评估方法决定评估结果。

(2)生态系统服务类型：不同类型湿地提供的生态系统服务功能不同，存在的价值也有所差异，不同生态系统服务价值的差异可能会影响湿地价值的变化。

(3)研究区域特征：湿地面积是影响湿地价值的重要因素。生态系统具有临界阈值，当湿地面积增加时，生态系统服务价值可能存在规模收益递减或递增现象。将湿地所在分区划分为华中、东北、华北、西北、华东、华南和西南7大分区，湿地所在区域在一定程度上决定了湿地的自然环境条件和生态系统服务的供给，所带来的经济价值也存在地区差异。所评估的张掖黑河湿地类型包括河流湿地、其他湿地、人工湿地、沼泽湿地和湖泊湿地，不同类型湿地提供的生态系统服务类型也存在一定差异，因而湿地类型会影响湿地价值变化。

(4)社会经济特征变量：涵盖受益人口数、人均GDP和人口密度。湿地所在区域人口数、人口密度反映了对湿地需求的大小[13]。而人口密度可用于衡量区域总面积和受益人口数量对于湿地单位生态系统服务价值的总效应。人均GDP可用于反映当地的经济和生活水平，与前两者较为相似，其人口的增加、聚集以及当地的经济发展会促使湿地生态系统的开发和不合理利用，进而造成对湿地生态系统的破坏。将社会经济特征变量所需数据来源界定为湿地区域所在地级行政区，数据来源于各省份统计年鉴。

(5)研究时间：将研究时间纳入变量中，因为不同实证研究文献对生态系统评估的时间不同，不同年份生态系统所处的自然地理环境、湿地资源状况等会发生变化，所以在评估生态系统服务价值时其存在的价值可能会发生一定程度的变化。

结合数据获取和政策地的实际情况，选取上述变量作为自变量，构建Meta分析回归模型。根据文献信息，统计每个变量的价值观察值和均值，按照统计和计量对数据的要求，将选取变量中的信息进行“编码”和赋值(表3)。

2 结果与分析

2.1 各类生态系统服务价值

基于收集到的71个湿地案例点中的100个观察值，得到各项生态系统服务平均单位面积价值量。湿地生态系统服务单位面积平均总价值为4.315×105元·hm-2，可见，湿地具有较高的生态系统服务价值。按照价值量(万元·hm-2)由高到低排序为水源涵养(13.80)>调洪蓄水(12.72)>气候调节(10.79)>旅游休闲(3.33)>物质生产(0.95)>净化水质(0.59)>固碳释氧(0.55)>生物多样性(0.24)>科研教育(0.18)；其中，水源涵养、调洪蓄水、气候调节价值量较高。由此可见，这几类生态系统服务所拥有的功能对于维持湿地生态环境和生态多样性具有重要作用。

2.2 Meta回归模型结果

考虑到样本文献中可能存在多个生态系统服务价值观察值结果，并且，同一文献中湿地价值观察值之间可能存在相关性，为此，在借鉴国外有关研究的基础上，运用Stata/SE 16.0软件，采用加权最小二乘法拟合表3中因变量和自变量的Meta分析回归模型，以避免同一篇文献出现具有相关性的价值观察值，即在文献中以价值观察值总数的倒数作为权重赋予该观察值[25]。因此，在模型构建过程中，剔除了标准化残差绝对值异常的价值观察值[4]，Meta模型回归结果见表4。

表3 变量编码及赋值

表4 Meta模型回归结果

(1)评估方法对湿地生态系统服务价值的影响。Meta回归计算结果显示，影子价格法、造林成本法的回归系数显著，这表明用造林成本法、影子价格法得到的估计值与参照组用成果参照法得到的估计值有显著差异。对比回归系数可知，用影子价格法得到的估计值比其他方法高，相比之下，用造林成本法得到的估计值较低，这与BRANDER等[5]和WOODWARD等[27]的研究结果一致。

(2)生态系统服务功能对生态系统服务价值的影响。科研教育、旅游休闲两类生态系统服务对湿地生态系统服务价值的影响具有统计学显著性，说明在其他因素不变的情况下，科研教育和旅游休闲与参照组气候调节呈现显著差异。对比回归系数可知，科研教育和旅游休闲的经济价值高于其他生态系统服务，其中，科研教育的经济价值最高，旅游休闲价值次之，这与杨玲等[16]的研究结果相似。这是因为张掖黑河湿地作为西北重要的生态屏障，其湿地的独特性、多样性吸引了众多学者研究，并且成立了张掖黑河湿地管理局，政府和相关科研部门对于张掖黑河湿地投入的科研经费较大[28]。

(3)湿地面积对生态服务功能价值的影响。湿地面积的回归系数显著为负，表明湿地每公顷价值会随着湿地面积的增加存在规模收益递减现象，这与WOODWARD等[27]以及BRANDER等[11]的研究结果一致。然而，BRANDER等和WOODWARD等的研究表明，这种效应会随着湿地面积增加在一定程度上呈几何级数减弱。以该研究得到的湿地面积的回归系数(-0.198)为例，研究区域湿地面积为10 hm2，如果面积每增加1%，湿地每公顷价值将会减小1.98%，依此类推，湿地价值可能会随着湿地面积的增加而下降[4]。

(4)社会经济特征变量对生态系统服务价值的影响。Meta回归结果显示，人均GDP回归系数显著为负，说明经济增长与湿地价值呈负相关关系。经济增长对湿地生态系统服务存在着一定程度的威胁，两者是此消彼长的关系，人均GDP的增长在一定程度上依赖于生态系统，所以会导致湿地生态系统服务价值减少。受益人口数回归系数为-0.013，但与0没有显著差异。受益人口数的增加可能会导致湿地生态系统服务价值的增减：一方面，会造成生态系统破坏和退化，使得湿地单位面积价值降低；另一方面，人口增加使得湿地的服务需求增加，造成湿地价值增加，这也说明湿地生态系统是湿地区域人居环境的重要组成部分。最后，人口密度和湿地所在分区在回归模型中并不显著。

(5)在湿地类型中，沼泽湿地、其他湿地、人工湿地在回归系数统计上显著为正，说明在其他条件不变的情况下，沼泽湿地、人工湿地、其他湿地与参照组河流湿地单位面积湿地价值存在显著差异，人工湿地的回归系数显著大于沼泽湿地和其他湿地，说明人工湿地经济价值较高，而湖泊湿地与参照组河流湿地则没有显著差异。最后，研究时间在回归模型中没有显著性，说明研究时间对研究区域湿地价值的影响较小。

2.3 张掖黑河湿地生态系统服务价值评估

根据表4得到的Meta回归结果对张掖黑河湿地生态服务价值进行评估，搜集张掖黑河不同类型湿地面积数据，实现湿地价值尺度上推。根据实际情况对反映政策地的变量信息(湿地类型、面积等)进行调整；对于评估方法变量取样本均值；各类生态系统的服务价值类型变量参考张灏[29]对张掖黑河湿地生态系统服务价值的估值，将确定的生态系统服务价值纳入笔者研究的湿地生态系统服务价值评估中；由于张掖黑河湿地类型丰富，拥有河流、沼泽、湖泊、人工以及其他湿地，所以沼泽湿地、人工湿地、其他湿地变量取值为1。将回归模型中每个变量回归系数与调整后的值相乘之后求和[16]，得到张掖黑河不同类型湿地生态系统服务价值(表5)。

表5 张掖黑河湿地生态系统服务价值量

表5显示，笔者研究得出的2015年张掖黑河湿地生态系统服务总价值为19.41亿元，其中，河流湿地生态系统服务价值为6.18亿元，沼泽湿地为5.11亿元，湖泊湿地为0.3亿元，人工湿地为4.42亿元，其他湿地为3.40亿元。

COSTANZA等[30]研究结果显示全球主要类型的生态系统价值是全球GDP的1.8倍。陈仲新等[31]以COSTANZA的研究成果为基础，采用货币化评价方法对我国各类型生态系统服务价值进行估算，将我国生态系统价值估算结果(7.783 4×1012元)与其他国家生态系统价值进行对比分析，同时还得出我国总生态系统服务价值高于我国GDP的1.73倍(以1994年为基准)，此数据也从侧面反映了我国生态系统服务价值对于社会经济发展的重要作用，该研究结果为后人估算特定地区生态系统服务价值奠定一定基础。2015 年张掖市GDP为 373.5亿元，张掖黑河湿地保护区面积仅占张掖市面积的1%，其湿地经济价值却占张掖市GDP的5.2%，可见，湿地生态系统服务价值对于当地经济发展的重要性。总之，张掖黑河湿地为张掖市经济发展提供了强大的生态系统服务功能价值和良好的环境条件。因此，为了更好地发展当地经济，必须加强对张掖黑河湿地生态系统的保护。

2.4 生态系统服务价值对比分析

将张掖黑河湿地生态系统服务价值与COSTANZA等[30]、陈仲新等[31]和谢高地等[32]的研究成果作对比分析，结果见表6。

COSTANZA等[30]和谢高地等[32]的研究结果表明，湿地单位面积生态系统服务价值高于其他类型生态系统。由表6可知，张掖黑河湿地保护区单位面积生态系统服务价值高于全球和我国单位面积生态系统服务价值，其原因有：一方面，不同学者在评估生态系统时所采用的研究方法、评估体系、研究年份、评估服务项目等不同会造成生态系统价值评估有一定差异性；另一方面，相关学者在评估时会受到成本较高以及基础数据缺乏的限制而导致价值评估的差异性。

表6 生态系统服务价值量对比

张掖黑河湿地被列为国际湿地重要名录后受到政府的重视，加之，近几年对生态环境保护的重视，其湿地生态系统保存较完好，受人为干扰较小，具有极大的开发潜力，其独特的生态系统以及多样的生态系统服务类型带来较高的生态经济效益，因此，其单位面积生态价值高于我国平均值。对比分析来看，青藏高原湿地[32]、黄河三角洲湿地[33]与张掖黑河湿地单位面积生态系统服务价值无明显差异。青海湖湿地[34]与张掖黑河湿地单位面积生态价值差异不大；一方面是因为两者地理区位相近，都属于大陆性气候区，另一方面，由于青海湖湿地开发较晚，保护较好，因此，拥有较高的生态价值。综上所述，通过各湿地单位面积生态系统服务价值量的对比分析，更能突显张掖黑河湿地在全国乃至全球湿地生态系统中所具有的重要地位。

2.5 有效性检验

在Meta分析价值转移的实证研究中，需检验模型的有效性，检验模型湿地价值预测值与湿地生态系统服务价值真实值之间的一致性，其结果才能用于实证研究。误差检验是通过预测值与真实值之间的转移误差(Te)来检验价值转移模型的有效性，其计算公式为Te=(Sp-Sa)/Sa×100%，其中，Sa为实证研究得到的湿地价值，Sp为预测值。Te值越小，表明价值转移模型的有效性越好。Stata/SE 16.0的分析结果表明, 价值转移误差为19.74%。国外对自然资源价值转移相关研究表明平均转移误差在20%～40%之间是可以接受的[35]，而笔者研究中样本价值转移的平均误差小于20%，这表明将笔者研究构建的Meta分析回归模型应用于价值转移法中是有效的。配对t检验结果显示，t值为1.697 6，P=0.092 7>0.050，且原始假设不能被拒绝，说明在95%置信区间内，预测值与实际值之间没有显著差异。由相关系数检验得出，两组数据之间的Pearson相关系数r为0.789，在0.01水平上显著，说明预测值与真实值具有统计学上的一致性。

3 讨论与结论

3.1 讨论

笔者研究与当前较多的Meta分析实证研究文献结果相似，为提高价值转移的有效性，纳入了足够多的虚拟变量，这在一定程度上无法充分辨别用于笔者研究中样本文献质量和数量之间差异问题，会导致样本选择的偏差，从而影响Meta分析结果。虽然对Meta分析价值转移结果进行了有效性检验，但还是比较片面的，这已是Meta分析产生的共性问题。所以，今后在对湿地生态系统服务价值研究中，要加强湿地生态系统服务功能定位观测点和实验基地的建立，开展湿地生态系统服务功能变化及其对未来人类生活及经济发展影响的相关研究，在此基础上增强湿地生态系统服务价值评估的理论基础以及实证研究，规范湿地生态系统评估所选用的指标和方法，以期提高实证研究文献的质量和数量水平。

Meta分析方法的使用是建立在前人已获得研究成果的基础上，在评估过程中缺乏在自然资源、地理环境特征等方面与政策地有相似情况的原创研究，需扩大文献检索量，这将增加整个评估的工作量。近年来，国际上采用Meta分析价值转移法的研究较多，为使样本具有代表性，通常以多个国家或多个生态系统服务类型作为研究样本，如BRANDER等[5]对25个国家的森林、湿地、草原、城市空地等生态系统进行研究，COSTANZA等[30]对全球主要类型生态系统服务价值进行评估。然而，我国价值转移实证研究的范围较窄，有待进一步研究，对具体类型湿地生态系统服务价值转移方法的研究还缺乏深入探索。由于国内实证研究的数据库不够完善，笔者研究所构建的基于Meta分析的价值转移样本量和价值观察值与国外学者的研究相比较少，未考虑湿地所处纬度、气候变化和湿地丰富度等对湿地价值的影响，使得模型的拟合度较低。所以，通过价值转移研究的实证分析，获得的张掖黑河湿地价值只可为相关管理部门管理提供一个参考值，不能作为真实值去衡量湿地价值。

价值转移法可用于评估张掖黑河湿地生态系统服务价值，其误差较低，说明将该方法用于湿地生态系统服务价值评估研究具有一定程度的可行性，至少相关管理机构可以利用该方法进行一个初步分析，以期为湿地生态系统合理开发和保护的成本效益分析提供管理成本数据。未来对湿地领域的研究不应局限于加强湿地价值评估的准确性，还应以湿地生态系统服务价值评估为指引，全面考虑如何将其核算价值有效纳入政府管理决策体系中，为张掖黑河湿地今后的生态补偿提供可行性依据，使湿地生态系统服务功能评估由理论走向实践。

3.2 结论

通过对文献的检索、筛选、建立评估体系、提取文献信息等步骤，并收集我国湿地生态系统服务价值评估方面的71篇文章100个观察值研究成果，建立张掖黑河湿地生态系统服务价值转移的Meta分析模型，对张掖黑河不同类型湿地生态系统服务价值进行有效评估，并分析了张掖黑河湿地生态系统服务价值的主要影响因素，最后，验证了模型的有效性。主要结论如下：

(1)在样本文献中，得出的单位面积湿地生态系统服务平均总价值为4.315×105元·hm-2；其中，水源涵养、调洪蓄水和气候调节3种生态系统服务价值较高，科研教育服务价值最低。

(2)Meta分析价值转移结果的3种有效性检验显示，Meta回归分析得到的预测值与真实值之间具有较高一致性，表明将笔者建立的价值转移模型用于评估张掖黑河湿地生态系统服务价值是可行的，将Meta分析价值转移法应用于张掖黑河湿地生态系统服务价值评估是一种有效的方法。

(3)通过建立的Meta分析价值转移模型对张掖黑河湿地生态系统服务价值进行评估，结果表明2015年张掖黑河湿地生态系统总价值为19.41亿元。Meta分析的回归结果显示，湿地类型、生态系统服务类型、人均GDP、评估方法和湿地面积会影响湿地生态系统服务价值的变化，而受益人口数、湿地所在分区、人口密度均对湿地价值无显著影响。