長江口生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的價值評估*

張林靜，鐘太洋，張秀英，江 洪，3

（1．南京大學(xué)國際地球系統(tǒng)科學(xué)研究所 南京 210023；2．南京大學(xué)國土資源與旅游學(xué)系 南京 210023；

3．浙江農(nóng)林大學(xué)亞熱帶森林培育國家重點實驗室／浙江省森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)與固碳減排重點實驗室 杭州 311300）

長江口生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的價值評估*

張林靜1，鐘太洋2，張秀英1，江 洪1，3

（1．南京大學(xué)國際地球系統(tǒng)科學(xué)研究所 南京 210023；2．南京大學(xué)國土資源與旅游學(xué)系 南京 210023；

3．浙江農(nóng)林大學(xué)亞熱帶森林培育國家重點實驗室／浙江省森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)與固碳減排重點實驗室 杭州 311300）

文章運用市場價值、影子工程、碳稅等方法，并考慮環(huán)境污染等因素對長江口生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)價值進(jìn)行了評估。結(jié)果表明，2005年長江口生態(tài)系統(tǒng)的潛在服務(wù)價值為84．69億元，平均單位面積的服務(wù)價值為105萬元／km2。資源功能、環(huán)境功能和人文功能分別占總服務(wù)功能的44．87%、15．06%和40．07%?？紤]赤潮，溫室氣體排放等因素，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值降低2．09億元，實際生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值為82．60億元。因此在開發(fā)和利用過程中，應(yīng)合理地利用這一資源，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

潛在服務(wù)價值；實際服務(wù)價值；長江口

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是指生態(tài)系統(tǒng)及其生態(tài)過程所形成并維持的人類賴以生存的自然環(huán)境條件與效用，以及對人類生存及提高生活質(zhì)量有貢獻(xiàn)的產(chǎn)品和功能，包括氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、水分調(diào)節(jié)、水分供給、養(yǎng)分循環(huán)和食物生產(chǎn)等17個方面［1－2］。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評價是聯(lián)合國千年生態(tài)系統(tǒng)評估（MA）的主要內(nèi)容之一，在全球生態(tài)系統(tǒng)管理和可持續(xù)發(fā)展生態(tài)學(xué)中處于十分重要的地位，也是認(rèn)識生態(tài)系統(tǒng)與人類相互作用的基礎(chǔ)［3］。自美國生態(tài)學(xué)家Costanza等［4］將全球生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進(jìn)行定量評價以來，這17項功能已成為人們進(jìn)行生態(tài)服務(wù)評價的標(biāo)準(zhǔn)和參照，為許多學(xué)者所接受［5－7］。

近年來，生態(tài)學(xué)家和經(jīng)濟(jì)學(xué)家在評價和分析生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值方面做出了大量的研究工作，分析了海洋［8－10］、森林［11－12］、陸地［3，6］、濕地［13－18］等生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能價值，大大推進(jìn)了海洋生態(tài)系統(tǒng)評估的理論、方法和實際應(yīng)用，但是對整個河口的研究的較少。河口位于河流與海洋交匯區(qū)，也是大氣圈、生物圈、巖石圈和水圈的物質(zhì)和能量集散地，其物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)換遠(yuǎn)比其他地域迅速，是具有重大資源潛力和環(huán)境效益的生態(tài)系統(tǒng)［19］。同時這些研究著重探討生態(tài)系統(tǒng)提供的潛在服務(wù)價值，沒有考慮污染等因素引起的服務(wù)價值降低。實際上，由于人類過度開發(fā)或不合理開發(fā)引起的近海環(huán)境污染問題越來越嚴(yán)重，已經(jīng)引起生態(tài)系統(tǒng)提供的某些服務(wù)退化并引起連鎖反應(yīng)。實際服務(wù)價值對海洋生態(tài)系統(tǒng)的管理和規(guī)劃具有更直接的指導(dǎo)意義［20］。

長江口是我國一個世界級的特大型河口，是我國五大重點開發(fā)海域之一，人類活動強(qiáng)度大，同時該區(qū)域資源豐富，具有多種服務(wù)功能，因此對其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及其價值的研究具有重要意義［3，16］。本研究將以長江口為例，定量評估研究區(qū)域提供的潛在生態(tài)服務(wù)價值和實際生態(tài)服務(wù)價值。

1 數(shù)據(jù)和方法

1.1 研究區(qū)域和數(shù)據(jù)

長江口海區(qū)為30°52′N—31°42′N之間的區(qū)域，122°30′E以西近岸部分，北接古黃河沖擊灘、南濱杭州灣、東臨東海，離河口約60 km（122°30′E以西），水深約20 m。上海長江口包括兩部分，即濕地部分以及除此之外的水域部分。研究區(qū)域內(nèi)的長江口濕地是我國一塊重要的濱海濕地，主要包括崇明、長興、橫沙、南匯東灘、九段沙濕地，總面積約為2 150 km2［14］，此外研究區(qū)域的海域面積為5 840．97 km2［21］。本研究中所用的數(shù)據(jù)來自統(tǒng)計年鑒和已發(fā)表論文中的數(shù)據(jù)［21－25］。

圖1 長江口研究區(qū)域

1.2 長江口生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能

參考Costanza等［4］對濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的研究結(jié)合實際情況，長江口生態(tài)系統(tǒng)提供的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能主要有：資源功能：成陸造地、物質(zhì)生產(chǎn)（包括水產(chǎn)和原材料生產(chǎn)）等；環(huán)境功能：大氣調(diào)節(jié)、蓄水、凈化水體、提供棲息地等；人文功能：教學(xué)科研和旅游等。

2 長江口生態(tài)系統(tǒng)價值評估

根據(jù)長江口生態(tài)系統(tǒng)提供的主要服務(wù)功能，以2005年作為評估基準(zhǔn)年（如果不能則采用折現(xiàn)的辦法將其折算到2005年），用貨幣化的形式量化生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值，主要采用市場價值法、成果參照法、替代工程法等核算價值。

2.1 資源功能

2.1.1 成陸造地功能

長江口是我國特大型淤泥質(zhì)河口，長江每年從其上游帶來的4．86億t泥沙，其中50%左右沉積在長江口［14］。通過市場調(diào)查了解上海市土地使用權(quán)轉(zhuǎn)讓價格，取2005年上海市土地使用權(quán)轉(zhuǎn)讓價格平均值60萬元／hm2來進(jìn)行估算，并選擇長江口年自然造地的平均值2 250 hm2作為2005年該地區(qū)的造地面積［21］，則2005年該區(qū)域的成陸造地價值為13．5億元／a。

2.1.2 物質(zhì)生產(chǎn)功能

（1）海洋捕撈。長江口沿岸地區(qū)的海洋捕撈產(chǎn)量達(dá)到14．96萬t，其中魚類的產(chǎn)量101 093 t、甲殼類的產(chǎn)量15 885 t、頭足類25 525 t以及其他海產(chǎn)品7 064 t［25］。這里認(rèn)為海水捕撈產(chǎn)量占海水產(chǎn)品產(chǎn)量比重，與海水捕撈產(chǎn)值占海水產(chǎn)品產(chǎn)值的比重相同。2005年上海市水產(chǎn)品產(chǎn)量約為35．35萬t，而總產(chǎn)值約為51．64億元［25］，因此推算出2005年長江口提供的近海捕撈的價值為21．84億元。

（2）海水養(yǎng)殖。長江口漁場是我國著名的漁場之一，盛產(chǎn)多種魚蝦。2005年上海市海水養(yǎng)殖面積為84 hm2，海水養(yǎng)殖產(chǎn)量740 t，其中蝦711 t，蟹29 t［25］。長江口濕地還種植海三棱藨草和蘆葦，采用養(yǎng)殖面積和單位產(chǎn)量計算其具體產(chǎn)值，長江口大于3 m高程的蘆葦面積為1．1萬hm2，蘆葦?shù)膯挝幻娣e產(chǎn)量平均為1．53 kg／m2，海三棱藨草的單位面積產(chǎn)量平均為0．55 kg／m2，種植面積為1．3萬hm2［14］。

魚類、蝦類的價格和成本參考張朝暉等在桑溝灣2003年的調(diào)查數(shù)據(jù)［22］，乘以2004年和2005年的價格指數(shù)（0．987 7和1．031 1）折現(xiàn)到2005年。蟹類價格采用青蟹的平均價格［26］，成本找不到具體數(shù)據(jù)，通過和蝦的價格類比計算。蘆葦價格取一般蘆葦?shù)钠骄鶅r格。因海三棱藨草主要作為飼料，價格根據(jù)農(nóng)業(yè)部的調(diào)查統(tǒng)計，按照2005年家禽飼料的平均價格進(jìn)行計算［21］。據(jù)此，長江口生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)生產(chǎn)價值為7．70億元。

（3）海洋天然產(chǎn)物。海洋天然產(chǎn)物［27］主要表現(xiàn)在3個方面：藥業(yè)、酶和化妝品。對于這項服務(wù)目前沒有直接觀測數(shù)據(jù)，采用全球的平均數(shù)據(jù)進(jìn)行估算［28－29］。2005年海洋每平方千米提供的用藥服務(wù)價值為1 299．48元［20］，則長江口生態(tài)系統(tǒng)提供的用藥服務(wù)價值為759萬元；用于提供化妝品生產(chǎn)的服務(wù)價值為518．95元／km2，則長江口生態(tài)系統(tǒng)提供的化妝品服務(wù)價值為303萬元。由于為酶生產(chǎn)提供的化學(xué)成分主要來自深海，而長江口的海域比較淺，在本研究中這部分忽略不計。

表1 長江口2005年物質(zhì)生產(chǎn)功能價值

綜合計算，長江口提供天然產(chǎn)物的服務(wù)價值為0．106億元。

2.2 環(huán)境功能

2.2.1 大氣組分調(diào)節(jié)功能

氣體組分調(diào)節(jié)功能價值為植物固定二氧化碳價值與釋放氧氣價值的總和。

（1）固定二氧化碳價值。長江口固定二氧化碳的價值主要包括植物固定二氧化碳和水體中浮游植物固定二氧化碳的價值。2005年長江口水域葉綠素平均含量為2．01 mg／m3［23］，Ryther等［30］通過多年研究，并根據(jù)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)得到在光飽和的情況下每克葉綠素a每小時可以固定3．7 g碳，估算2005年長江口水域初級生產(chǎn)力為65．15 g／（m2·a）。

依照光合作用反應(yīng)方程式每形成1 g干物質(zhì)，需要1．62 g二氧化碳釋放1．19 g氧氣。根據(jù)單位面積植物年碳素的凈增長量和碳稅率以及植物面積總數(shù)，三者乘積計算植物固定碳價值。

長江口海域固定的二氧化碳數(shù)量及其氣候調(diào)節(jié)服務(wù)價值列表于表2。綜合上述因素，長江口氣候調(diào)節(jié)服務(wù)為2．62億元。

表2 長江口生態(tài)系統(tǒng)固定二氧化碳導(dǎo)致的氣候調(diào)節(jié)服務(wù)的價值

（2）排放甲烷和氧化亞氮引起的服務(wù)價值損失。由于沒有實測資料，采用長江口2006年觀測的海－氣交換通量計算長江口生態(tài)系統(tǒng)排放甲烷和氧化亞氮［24］。并根據(jù)甲烷的溫室效應(yīng)是二氧化碳溫室效應(yīng)的21倍和氧化亞氮的溫室效應(yīng)是二氧化碳的310倍，計算長江口生態(tài)系統(tǒng)甲烷和氧化亞氮調(diào)節(jié)氣候的損失價值量（表3）。

表3 長江口生態(tài)系統(tǒng)排放甲烷和氧化亞氮導(dǎo)致的氣候調(diào)節(jié)服務(wù)損失價值

綜合長江口生態(tài)系統(tǒng)的二氧化碳固定作用減弱的溫室效應(yīng)以及排放甲烷和氧化亞氮擴(kuò)大溫室效應(yīng)產(chǎn)生的價值，長江口在氣候調(diào)節(jié)方面的價值為－187萬～1．26億元。由于近岸的富營養(yǎng)化等原因，導(dǎo)致長江口生態(tài)系統(tǒng)的氣候調(diào)節(jié)服務(wù)價值遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其潛在生態(tài)服務(wù)價值。

（3）氧氣釋放價值。將浮游植物的年初級生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化為氧氣的生產(chǎn)量，并根據(jù)我國的造林成本352．93元·t－1氧氣（1990年不變價格）和工業(yè)制氧成本400元·t－1氧氣的平均值計算。植物則根據(jù)其產(chǎn)量和面積等數(shù)據(jù)，參考光合作用反應(yīng)方程式，從而得出長江口的植物氧氣的空氣質(zhì)量調(diào)節(jié)服務(wù)價值為2．26億元（表4）。

表4 長江口空氣質(zhì)量調(diào)節(jié)服務(wù)價值

2.2.2 水分調(diào)節(jié)功能

長江口區(qū)域濕地部分巨大的滲透能力和蓄水能力主要是由分布在濕地部分的蘆葦和海三棱藨草提供的。本研究中采用影子工程法進(jìn)行估算，長江口有1．1萬hm2蘆葦濕地和1．3萬hm2海三棱藨草濕地，挺水植物一般蓄水深度為1 m［31］，建設(shè)1 m3庫容需投入成本為0．67元［14］，從而得出研究區(qū)域2005年水分調(diào)節(jié)價值為1．6億元／a。

2.2.3 水質(zhì)凈化（廢物處理價值）

長江口內(nèi)水質(zhì)凈化調(diào)節(jié)服務(wù)主要來源于對進(jìn)入長江口地區(qū)的各種污染物質(zhì)的消除分解能力，以達(dá)到處理廢棄物與保持水質(zhì)清潔的目的。本研究僅考慮對氮和磷的生物凈化調(diào)節(jié)服務(wù)。采用污水處理過程中對于氮和磷的處理費用來計算水質(zhì)凈化的服務(wù)價值，按照污水處理成本，氮為1．5元／kg，磷為2．5元／kg［20］，其結(jié)果如表5所示。

表5 長江口的水質(zhì)凈化調(diào)節(jié)服務(wù)價值

濕地亦具有減少環(huán)境污染的作用，過剩的營養(yǎng)物質(zhì)和部分污染物質(zhì)在生物體內(nèi)積累，富集，轉(zhuǎn)化為生物自身物質(zhì)，再通過收獲濕地生物的方式從濕地中去除。在長江河口則通過收割優(yōu)勢種植物蘆葦和海三棱藨草的方式來實現(xiàn)。運用生產(chǎn)成本法來估算長江河口濕地生態(tài)系統(tǒng)去除污水中營養(yǎng)鹽的價值。運用專家評估法來估算去除重金屬的價值。

濕地能阻止向鄰近水域遷移氮2 000 t／（km2·a）［32］，則長江口濕地除氮量為430萬／（t·a），去除的營養(yǎng)鹽價值為1．33億元／a。此外，根據(jù)專家評估法，以濕地去除重金屬的環(huán)境效益價值占總環(huán)境效益價值的40%來估算去除重金屬的價值［33］，濕地去除重金屬的價值為0．887億元／a，濕地水質(zhì)凈化的總價值約為2．22億元／a。綜上長江口水質(zhì)凈化的總價值為3．45億元／a。

2.2.4 生物棲息地價值

長江口濕地植物種類豐富，動物種類繁多。本研究采用替代法對生物棲息地價值進(jìn)行評估，通過棲息地保護(hù)投資以及制造投放人工漁樵成本來反應(yīng)該價值。上海對自然保護(hù)區(qū)的投資已達(dá)到1．5萬元／km2［21］，長江口自然保護(hù)區(qū)面積約為716．48 km2，生態(tài)價值系數(shù)為8．3，則保護(hù)投資價值為0．89億元。此外，長江口到2005年南北堤逐步形成的長147 km、面積約75 km2的人工魚礁價值為1．93億元／a。

2.3 人文功能

2.3.1 旅游價值

長江河口濕地的旅游功能近年來得到了一定的開發(fā)。長江口濕地部分的旅游價值采用旅行費用法估算。

崇明濕地的旅游價值用2005年崇明縣旅游收入估算［34］，其價值為1．7億／a，對于長興島和橫沙島濕地的旅游價值通過游客人數(shù)、旅行費用等進(jìn)行估算得出長興島和橫沙島濕地的旅游價值為2．61億元／a。2005年長江口濕地部分的旅游價值為4．31億元／a。

長江口水域部分的旅游價值根據(jù)Costanza等［4］估算的河口的美學(xué)價值381美元／hm2計算，將人民幣與美元匯率定為6．1，那么這部分價值為18．03億元／a。

2.3.2 科研文化價值

科研文化價值可以通過間接統(tǒng)計在該區(qū)域進(jìn)行的科學(xué)研究項目以及經(jīng)費投入來衡量。本研究根據(jù)濕地和淺海文化的科研價值對長江口海域濕地部分和水域部分的科研文化價值分別進(jìn)行估算。濕地部分采取我國單位面積濕地生態(tài)系統(tǒng)的平均科研價值382元／hm2［16］和Costanza等對全球濕地生態(tài)系統(tǒng)科研教育功能價值861美元／hm2的平均值3 678．05元／hm2作為計算科研價值的參數(shù)，淺海部分直接采用Costanza的全球價值基準(zhǔn)作為參數(shù)。從而得出濕地部分和水域部分該服務(wù)的價值分別為7．91億元／a和3．6億元／a。因此，該區(qū)域此項服務(wù)的價值為11．51億元／a。

2.4 赤潮造成的服務(wù)價值損失

赤潮是在特定環(huán)境條件下產(chǎn)生的，相關(guān)因素很多，但其中一個極其重要的因素是海洋污染。由于大量含有各種含氮有機(jī)物的廢污水排入海水中，促使海水富營養(yǎng)化，這是赤潮藻類能夠大量繁殖的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。根據(jù)《2005年上海市海洋環(huán)境質(zhì)量公報》［35］，長江口海域共發(fā)生3次赤潮，赤潮經(jīng)濟(jì)損失達(dá)到960萬元，這部分價值已經(jīng)在物質(zhì)生產(chǎn)服務(wù)中涵蓋。

3 討論

對長江口生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值進(jìn)行評估和計算，如不考慮環(huán)境污染等影響，長江口生態(tài)系統(tǒng)2005年的總服務(wù)價值為84．69億元。若考慮環(huán)境污染因素等的影響造成的服務(wù)質(zhì)量或數(shù)量的降低，長江口生態(tài)系統(tǒng)2005年的總服務(wù)價值為82．60億元，生態(tài)服務(wù)價值降低2．09億元。實際中只考慮了甲烷和氧化亞氮排放量的增加及引起的赤潮而造成的服務(wù)質(zhì)量和數(shù)量的降低，并沒有考慮其他因素如環(huán)境污染對魚類等海產(chǎn)品養(yǎng)殖的影響。

長江口濕地的物質(zhì)生產(chǎn)功能最高，為24．5億元，占總生態(tài)價值的28．93%。其次是旅游價值的22．34億元和成陸造地的13．5億元，分別占總功能的26．37%，和15．94%。目前環(huán)境污染只影響生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)生產(chǎn)功能和調(diào)節(jié)功能，對旅游價值和科研文化價值還沒有造成影響。然而隨著污染程度的增加，環(huán)境日趨惡化，對文化傳播和旅游游樂等方面勢必產(chǎn)生影響。

2005年長江口生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值約為84．69億元，單位面積服務(wù)價值約為0．010 6億元／km2／a，大于全國生態(tài)生態(tài)系統(tǒng)單位面積服務(wù)價值0．005 4億元／（km2·a），這是由于河口生態(tài)系統(tǒng)的相對豐富性和多樣性，其中物質(zhì)生產(chǎn)功能價值最大，旅游價值次之，水分調(diào)節(jié)價值最小。各項服務(wù)的貢獻(xiàn)如表6所示。

表6 長江口2005年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值

4 結(jié)論

長江口生態(tài)系統(tǒng)2005年的潛在服務(wù)價值為84．69億元，因環(huán)境污染因素等的影響造成的服務(wù)質(zhì)量或數(shù)量的降低的價值為2．09億元。單位面積服務(wù)價值約為0．010 6億元／km2，大于全國生態(tài)系統(tǒng)單位面積服務(wù)價值0．005 4億元／km2。以上價值估算中可能存在一些誤差，可能是因為統(tǒng)計數(shù)據(jù)的資料缺失引起的，也有可能是價值估算的觀點造成的，因此對于長江口生態(tài)系統(tǒng)的評價還有待完善。且盡管長江口生態(tài)服務(wù)功能價值量巨大，但我們在開發(fā)和利用過程中仍應(yīng)遵循生態(tài)學(xué)規(guī)律，合理地利用這一資源，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

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海洋公益性項目（20103182131359424）；杭州師范大學(xué)開放基金（PDKF2012YG03）．