環(huán)渤海海岸帶生態(tài)服務價功能評價＊

索安寧,于永海,韓富偉

(1.國家海洋環(huán)境監(jiān)測中心 大連 116023;2.國家海洋局海域管理技術重點實驗室 大連 116023)

環(huán)渤海海岸帶生態(tài)服務價功能評價＊

索安寧1,2,于永海1,2,韓富偉1,2

(1.國家海洋環(huán)境監(jiān)測中心 大連 116023;2.國家海洋局海域管理技術重點實驗室 大連 116023)

文章以環(huán)渤海海岸帶土地利用數(shù)據(jù)為基礎,參考生態(tài)服務功能評價的當量因子,補充建立了海岸帶主要土地利用的生態(tài)服務功能單位價值表,并評估分析了環(huán)渤海海岸帶13個區(qū)域的生態(tài)服務功能價值區(qū)域差異特征。

生態(tài)服務功能;區(qū)域差異;海岸帶;土地利用;環(huán)渤海

生態(tài)系統(tǒng)服務是指生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)過程所形成及所維持的人類賴以生存的自然效用[1]。Daily和Costanza等都列舉了各種特殊的生態(tài)系統(tǒng)服務[2-3]。盡管不同的學者在對某些特殊的服務是否應該包括在生態(tài)系統(tǒng)服務之內存在著不同的解釋[4-8],但生態(tài)系統(tǒng)向人類提供各種物品和服務這一點是十分確定的。

海岸帶處于海洋和陸地之間的過渡地帶,生態(tài)系統(tǒng)類型復雜,生態(tài)服務功能多樣,在維護海洋生態(tài)系統(tǒng)、陸地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性、海岸帶社會經濟可持續(xù)發(fā)展方面都發(fā)揮著極為重要的作用。近年來,雖然國內外開展了大量的生態(tài)系統(tǒng)服務功能評價方面的理論與實踐研究,但多集中于陸地生態(tài)系統(tǒng)和濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)方面,對海岸帶生態(tài)服務功能空間復雜性方面的探討涉及甚少[9-12]。

渤海處于我國北方的遼東半島、膠東半島和華北平原之間,是我國唯一的內海。環(huán)渤海沿岸的山東省、河北省、天津市和遼寧省以及附近的北京市組成的環(huán)渤海經濟區(qū)是我國北方的最重要經濟區(qū)域。渤海海岸帶東起遼寧省大連市烙鐵山角,南至山東省煙臺市蓬萊角,其間既有黃河三角洲和遼河三角洲等河口蘆葦濕地、也有河北秦皇島市海岸沙地、更有唐山海岸帶的魚蝦池塘,海岸帶生態(tài)系統(tǒng)類型多樣,生態(tài)服務功能區(qū)域竣異。開展環(huán)渤海海岸帶生態(tài)服務功能區(qū)域評價,對于環(huán)渤海海岸帶生態(tài)功能區(qū)劃、渤海環(huán)境綜合整治具有重要的理論與實踐意義。

1 研究概況

渤海位于我國華北地區(qū)東部,地理位置37°07′～41°0′N、117°35′～121°10′E。海域面積為7.7萬km2,平均水深18 m,小于10 m水深的極淺海水域面積約占總面積的26%。渤海海岸帶北起遼寧省大連市老鐵山角,南至山東省煙臺市蓬萊角,呈反“C”型,沿岸包括遼東灣、渤海灣和萊州灣,主要生態(tài)系統(tǒng)類型包括河口蘆葦濕地、農田、水產養(yǎng)殖池塘、鹽田、海岸山地森林、海岸沙地和城鎮(zhèn)等多種類型。在行政區(qū)劃上分別隸屬于遼寧省大連市、營口市、盤錦市、錦州市和葫蘆島市;河北省秦皇島市、唐山市和滄州市;天津市和山東省濱州市、東營市、濰坊市和煙臺市,共計13個地級行政區(qū)。環(huán)渤海地區(qū)是我國的經濟熱點地區(qū)之一,環(huán)渤海的河北、山東、遼寧和天津四省市以占全國1.8%的土地、6.1%的人口,創(chuàng)造了約占全國23%的國內生產總值。

2 研究方法

2.1 土地利用數(shù)據(jù)獲取

收集2007年3—6月能完全覆蓋環(huán)渤海海岸帶中巴地球資源衛(wèi)星(CBERS-1)CCD衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù),共14景,作為環(huán)渤海海岸帶土地利用數(shù)據(jù)信息提取的基本數(shù)據(jù)源,其他輔助數(shù)據(jù)包括環(huán)渤海海岸帶基礎地理信息數(shù)據(jù)和地形數(shù)據(jù)等。環(huán)渤海海岸帶范圍為最大高潮線以上5 km范圍。土地利用數(shù)據(jù)信息提取方法與技術要求參考《海島海岸帶衛(wèi)星遙感調查技術規(guī)程》[13]。土地利用分類體系根據(jù)環(huán)渤海海岸帶具體情況,參照相關土地利用分類方法[14-15],將環(huán)渤海海岸帶劃分為耕地、林地、草地、水域、建設用地和未利用地等6種一級土地利用類型,在一級土地利用類型的基礎上又分有灘地、蘆葦沼澤、人工水域(池塘、水庫)、林地、耕地、草地、水產養(yǎng)殖用地、鹽田、裸露地、河流和建設用地等11種類型。關于這11類資產的定義分別如下:①耕地,指種植農作物的土地,包括熟耕地、新開荒地、休閑地、輪歇地、草田輪作地和以種植農作物為主的用地及耕種3年以上的灘地和灘涂(包括水田和旱地);②林地,指生長喬木和灌木等的林業(yè)用地;③草地,指以生長草本植物為主,覆蓋度在5%以上的各類草地,包括以牧為主的灌叢草地和郁閉度在10%以下的疏林草地;④水產養(yǎng)殖用地,指主要用于水產品(魚、蝦、蟹和參等)養(yǎng)殖的養(yǎng)殖池塘及附屬用地;⑤鹽田,指主要用于生產粗鹽的曬鹽池塘及附屬用地;⑥河流,指地表面經?；蜷g歇有水流動,形成的線形天然水道,這里包括河流、渠道和潮汐溝道等;⑦水庫坑塘,指地表長期有一定積水的區(qū)域,這里主要包括水庫、池塘和湖泊等;⑧灘涂,指地表長期濕潤,但植被覆蓋率在5%以下的區(qū)域,由于本研究區(qū)域主要為最大高潮線以上區(qū)域,這里的灘涂主要為河流在河口形成的淡水為主的灘涂;⑨建設用地,指城鄉(xiāng)居民點及其以外的工礦和交通等用地;⑩濕地,指地表長期濕潤,植被以水生植被為主,且覆蓋度在5%以上的區(qū)域,這里主要包括蘆葦濕地和米草濕地等;[11]裸露地,指地表植被低于5%的未利用土地。

2.2 生態(tài)服務功能評價

筆者根據(jù)環(huán)渤海海岸帶土地利用特征及其服務功能類型的特點,將環(huán)渤海海岸帶生態(tài)服務功能類型可以劃分為物質生產、大氣組分調節(jié)、水文調節(jié)、污染物凈化、物種保護、休閑娛樂、文化科研、提供基因資源、涵養(yǎng)水源和保護土壤共9種主要生態(tài)服務功能,各種服務功能的價值量化方法如下。

林地、耕地、草地、河流水域、沼澤濕地、裸露地的各項生態(tài)服務功能參考謝高地等[16]在Costanza等研究的基礎上,對生態(tài)系統(tǒng)服務價值單價進行了生物量的修訂,提出中國不同陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務價值當量表。其中,一個當量是1 hm2農田每年平均糧食自然產量的經濟價值,計算中一般取實際產量的1/7作為自然產量。本研究根據(jù)環(huán)渤海海岸帶的具體情況,采2007年環(huán)渤海海岸帶主要糧食作物的平均實際糧食產量(小麥6 000 kg/hm2、玉米7 500 kg/hm2和水稻6 000 kg/hm2)和主要糧食作物的平均收購價,計算出環(huán)渤海海岸帶每個當量的生態(tài)服務價值為1 485.70元。土地利用類型和生態(tài)系統(tǒng)類型雖非一一對應,根據(jù)已有研究和環(huán)渤海海岸帶的具體情況,把每種土地利用類型與最接近的生態(tài)系統(tǒng)類型聯(lián)系起來,其中農田與耕地對應;林地與森林對應;草地與草叢對應;河流、湖泊、坑塘和水庫等水域對應;灘涂、蘆葦沼澤與濕地對應。裸露地由于地表植被稀少,與荒漠的生態(tài)服務功能接近,因此采用荒漠的服務功能當量因子。對于建設用地,地表相對堅密,植被相對稀疏,其食品生產、原材料提供、污染物凈化、生物多樣性維持、水源涵養(yǎng)、土壤保持功能都為0,其氣候調節(jié)和氣體調節(jié)功能參照荒漠的氣候調節(jié)和氣體調節(jié)功能,文化娛樂功能參照森林的文化娛樂功能。鹽田主要為原材料提供功能,根據(jù)萊州灣的研究結果[9],鹽田單位面積原鹽產量為99 t·hm-2·a-1,市場銷售平均價格為200元/t,生產成本為120元/t,原材料提供功能為7 920元·hm-2·a-1。水產養(yǎng)殖用地的食品生產功能參考萊州灣研究結果[9],單位面積水產品產量為0.4 t·hm-2·a-1,平均價格為42 000元/t,利潤率按照40%計算,食品生產功能為6 720元·hm-2·a-1。水產養(yǎng)殖用地原材料生產功能按照食品生產功能的10%計算,其氣體調節(jié)和氣候調節(jié)功能參照水域的氣體調節(jié)和氣候調節(jié)功能,休閑娛樂功能參照農田的休閑娛樂功能,其他的生態(tài)服務功能均為0[17-18]。按照以上方法修改形成環(huán)渤海海岸帶每種土地利用類型單位面積的生態(tài)服務功能價值表(表1)。

表1 環(huán)渤海海岸帶不同土地利用類型單位面積生態(tài)服務價值元·hm-2·a-1

3 結果分析

3.1 環(huán)渤海海岸帶生態(tài)服務功能價值的區(qū)域差異

圖1為環(huán)渤海海岸帶生態(tài)服務功能價值的區(qū)域差異,可以看出,在環(huán)渤海海岸帶的13個區(qū)域中,東營市海岸帶的生態(tài)服務功能價值最高,達到了每年42.36億元,其次為大連市海岸帶,生態(tài)服務功能為31.51億元,另外,煙臺市海岸帶、盤錦市海岸帶和葫蘆島市海岸帶生態(tài)服務功能價值也分別達到了15.60億元、14.30億元和12.96億元。依次分別為濰坊市海岸帶、唐山市海岸帶、秦皇島市海岸帶、天津市海岸帶、營口市海岸帶和錦州市海岸帶,濱州市海岸帶和滄州市海岸帶生態(tài)服務功能價值最小,分別僅為2.73億元和3.70億元。

圖1 環(huán)渤海海岸帶生態(tài)服務功能區(qū)域差異

由于環(huán)渤海海岸帶各個區(qū)域的面積差異較大,為了剔除面積差異帶來的影響,從生態(tài)服務功能價值密度來分析(圖2)。盤錦市海岸帶以3.90萬元/hm2的單位面積生態(tài)服務功能價值居首,其次為東營市海岸帶,生態(tài)服務功能價值為3.32萬元/hm2,再次為濰坊市海岸帶,生態(tài)服務功能價值為2.12萬元/hm2。依次分別為錦州市海岸帶1.81萬元/hm2、大連市海岸帶1.80萬元/hm2、秦皇島市海岸帶1.67萬元/hm2、煙臺市海岸帶1.58萬元/hm2、葫蘆島市海岸帶1.52萬元/hm2、營口市海岸帶1.42萬元/hm2和唐山市海岸帶1.17萬元/hm2。處于渤海灣的天津市海岸帶、滄州市海岸帶和濱州市海岸帶單位面積的生態(tài)服務功能價值最小,分別為1.08萬元/hm2、1.07萬元/hm2和1.01萬元/hm2。

圖2 環(huán)渤海海岸帶生態(tài)服務功能密度區(qū)域差異

3.2 環(huán)渤海海岸帶生態(tài)服務功能類型的區(qū)域差異

在環(huán)渤海海岸帶生態(tài)服務功能9種類型中,以水源涵養(yǎng)服務功能價值最大,為27.38億元,主要貢獻來源于東營市海岸帶9.15億元、大連市海岸帶3.83億元、盤錦市海岸帶3.36億元和葫蘆島市海岸帶2.04億元。其次為氣候調節(jié)功能的服務價值,達到27.07億元,貢獻較大的區(qū)域為東營市海岸帶9.21億元、大連市海岸帶4.19億元、盤錦市海岸帶2.98億元和煙臺市海岸帶2.08億元。再次為廢物處理功能,總價值26.15億元,其中東營市海岸帶9.41億元、盤錦市海岸帶3.43億元、大連市海岸帶2.92億元、葫蘆島市海岸帶2.08億元。依次為原材料提供功能價值20.04億元、食品生產功能15.82億元、生物多樣性保護功能14.41億元、土壤形成與保護功能13.74億元、文化娛樂功能14.20億元、氣體調節(jié)功能11.90億元。貢獻最大的區(qū)域分別是大連市海岸帶4.00億元、東營市海岸帶3.17億元、大連市海岸帶4.12億元、大連市海岸帶4.32億元、東營市海岸帶3.19億元和大連市海岸帶3.71億元(表2)。

表2 環(huán)渤海海岸帶生態(tài)服務功能類型組成億元

續(xù)表

3.3 環(huán)渤海海岸帶土地利用類型的生態(tài)服務功能區(qū)域差異

在環(huán)渤海海岸帶11種土地利用類型中(表3),以濕地生態(tài)服務功能價值最大,達到了40.65億元,其次為林地的生態(tài)服務功能價值,為33.89億元,再次為耕地的生態(tài)服務功能價值28.35億元,水產養(yǎng)殖用地的生態(tài)服務功能價值20.95億元,依次為河流的生態(tài)服務功能價值15.63億元,鹽田13.47億元,灘涂8.51億元。裸露地、水庫坑塘、建設用地和草地,因面積較小,生態(tài)服務功能價值也都比較小,分別為0.71億元、1.55億元、2.84億元和3.01億元。

對主要土地利用類型的生態(tài)服務功能進行分析,生態(tài)服務功能價值最大的濕地,主要貢獻集中來源于黃河三角洲的東營市海岸帶和遼河三角洲的盤錦市海岸帶,它們貢獻比例分別為61.11%和22.26%。林地的生態(tài)服務功能貢獻主要來源于大連市海岸帶52.98%和煙臺市海岸帶17.90%,耕地服務功能在空間上相對比較分散,主要來源于大連市海岸帶33.12%、煙臺市海岸帶21.73%和葫蘆島市海岸帶21.38%。水產養(yǎng)殖用地的生態(tài)服務功能價值也比較分散,以東營市海岸帶24.92%和唐山市海岸帶17.85%最大。河流的生態(tài)服務功能在各個區(qū)域分配相對均勻。鹽田只有唯一的粗鹽生產功能,在空間上分布也相對均勻,以唐山市海岸帶和濰坊市海岸帶最大。可以看出,濕地面積最大的東營市海岸帶和盤錦市海岸帶、林地面積最大的大連市海岸帶是環(huán)渤海海岸帶生態(tài)服務功能價值最大的區(qū)域土地利用類型。

表3 環(huán)渤海海岸帶不同土地利用類型的生態(tài)服務功能億元

續(xù)表

4 討論

環(huán)渤海海岸帶在提供海洋水產品、工業(yè)原材料、保護生物多樣性、處理工業(yè)、生活廢棄物、調節(jié)氣候和涵養(yǎng)水源等方面發(fā)揮著極為重要的作用,是維持渤海海洋生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性,維護環(huán)渤海區(qū)域生態(tài)平衡,保持環(huán)渤海區(qū)域社會經濟可持續(xù)發(fā)展的重要區(qū)域[19]。環(huán)渤海海岸帶13個區(qū)域中,以東營市海岸帶、大連市海岸帶、盤錦市海岸帶的生態(tài)服務功能總價值最大,其中盤錦市海岸帶生態(tài)服務功能為3.90萬元/hm2,東營市海岸帶生態(tài)服務功能價值為3.32萬元/hm2。環(huán)渤海海岸帶生態(tài)服務功能類型以水源涵養(yǎng)、氣候調節(jié)和廢物處理最大,分別達到27.38億元、27.07億元和26.15億元,主要貢獻區(qū)域為東營市海岸帶、大連市海岸帶和盤錦市海岸帶。在環(huán)渤海海岸帶11種土地利用類型中,以濕地、林地、耕地和水產養(yǎng)殖用地的生態(tài)服務功能最為顯著,分別達到4 065億元、33.89億元、28.35億元和20.95億元,是環(huán)渤海海岸帶中生態(tài)服務功能發(fā)揮的主要土地承載類型。

由于海岸帶處于海洋和陸地的過渡區(qū)域,生態(tài)系統(tǒng)類型既有農田、森林和草地等陸地生態(tài)系統(tǒng)特點,也存在鹽沼、人工養(yǎng)殖池塘、灘涂和蘆葦濕地等海洋、濕地生態(tài)系統(tǒng)特點,生態(tài)服務功能價值評價難度比較大。本研究是在借鑒陸地生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值評估的當量因子基礎上,探索補充了海岸濕地類型的生態(tài)服務功能評估方法,形成了海岸帶主要土地利用類型的生態(tài)服務功能單位價值表。以此為基礎,分析了環(huán)渤海海岸帶生態(tài)服務功能價值的區(qū)域差異特征,為環(huán)渤海海岸帶土地開發(fā)利用與保護提供了一定的參考依據(jù)。但由于本研究的生態(tài)服務功能評估的理論和方法上多是在參考了其他研究的當量因子基礎上開展的,更為切合海岸帶特點的當量因子表,將在以后研究中進一步探索。

[1] 謝高地,甄霖,魯春霞,等.生態(tài)系統(tǒng)服務的供給、消費和價值化[J].資源科學,2008,30(1):49-58.

[2] DA IL Y GC.nature’s services:societal dependence on natural ecosystem s[M].Washington D C:Island Press,1997.

[3] COSTANZA R,ARGE R,GROOT R,et al.The value of the world’s ecosystem services and natural cap ital[J].Nature,1997,387:253-260.

[4] 謝高地,肖玉,魯春霞.生態(tài)系統(tǒng)服務研究:進展、局限和基本范式[J].植物生態(tài)學報,2006,30(2):191-199.

[5] GROOT R S,W ILSONM A,BOUMAN RM J.A typology for the classification,descrip tion and valuation of ecosystem services,goods and services[J].Ecological Economics,2002,41:393-408.

[6] 歐陽志云,王效科,苗鴻.中國陸地生態(tài)系統(tǒng)服務功能及其生態(tài)經濟價值的初步研究[J].生態(tài)學報,1999,19(5):607-613.

[7] ALLEN B P,LOOM ISJB.Deriving values for the ecological suppo rt function of w ild life:An indirect valuation app roach[J].Ecological Economics,2006,56:49-57.

[8] BOUMANS R,COSTANZA R,FARLEY J,et al.Modeling the dynamics of the integrated earth system and the value of global ecosystem services using the GUMBO model[J].Ecological Economics,2002,41:529-560.

[9] 張緒良,葉思源,印萍,等.萊州灣南岸濱海濕地的生態(tài)系統(tǒng)服務價值及變化[J].生態(tài)學雜志,2008,27(12):2195-2202.

[10]WOODWARD R T,WU I Y S.The economic value of wetland services:A meta-analysis[J].Ecological Economics,2001,37:257-270.

[11]CHEN Zhongxin,ZHANG Xinshi.Value of ecosystem services in China[J].Chinese Science Bulletin,2000,45(10):870-876.

[12]索安寧,趙冬至,衛(wèi)寶泉,等.基于遙感的遼河三角洲濕地生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估[J].海洋環(huán)境科學,2009(4).

[13]國家海洋局908辦公室.海島海岸帶衛(wèi)星遙感調查技術規(guī)程[Z].北京:海洋出版社,2005.

[14]索安寧,趙冬至,高樹崗,等.基于本底格局的鴨綠江口濱海濕地景觀破碎化評價[J].農村生態(tài)與環(huán)境學報,2009,25(3)1-7.

[15]KONARSKA KM,SU TTON P C,CASTELLON M.Evaluating scale dependence of ecosystem service valuation:A comparison of NOAA-AVHRR and Landsat TM datasets[J].Ecological Economics,2002,41:491-507.

[16]謝高地,魯春霞,冷允法,等.青藏高原生態(tài)資產的價值評估[J].自然資源學報,2003,18(2):189-196.

[17]HOLMLUND CM,HAMM ERM.Ecosystem services generated by fish populations[J].Ecological E-conomics,1999,29:253-268.

[18]KREUTERU P,HARRISH G,MA TLOCKM D,et al.Change in ecosystem service values in the San Antonio area,Texas[J].Ecological Economics,2001,39:333-346.

[19]索安寧,趙冬至,葛劍平.景觀生態(tài)學在近海資源環(huán)境中的應用[J].生態(tài)學報,2009,29(9):2289-2295.

國家海洋行業(yè)公益性科研專項(200705015)、(201005009).