采煤塌陷地生態(tài)系統(tǒng)服務價值指標體系與評價方法探討
——以徐州沛北采煤塌陷地為例

曹夢竺，李向東，朱小燕，孫科

（徐州生物工程職業(yè)技術(shù)學院，江蘇徐州 221006）

煤炭是我國最主要的能源之一，礦產(chǎn)資源的開發(fā)能夠帶動社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，但是長久以來大規(guī)模持續(xù)的開采活動大大改變了礦區(qū)及其周邊的地形地貌、土地利用類型、生物多樣性、水、大氣循環(huán)、景觀格局等要素，使礦區(qū)生態(tài)環(huán)境不可避免地受到影響或破壞，繼而引發(fā)諸多生態(tài)風險問題。特別對于一些高潛水位煤礦區(qū)來說，其地下潛水位比較高，大規(guī)模的煤炭開采活動導致地表沉陷，形成大面積采煤塌陷型濕地，加快了生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及景觀格局演變的改變。同時，土地塌陷與煤炭開采之間具有一定的滯后性，使得生態(tài)系統(tǒng)演變不斷變化，情況更加復雜。采煤沉陷地的生態(tài)復墾和生態(tài)環(huán)境的整治與區(qū)域經(jīng)濟、社會穩(wěn)定、生態(tài)環(huán)境等因素息息相關(guān)，堅持“綠水青山就是金山銀山”的綠色發(fā)展理念，正確評價人工活動干預下采煤沉陷地系統(tǒng)的服務功能價值，對推進礦區(qū)生態(tài)文明建設(shè)，促進礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[1]。

采煤塌陷形成的濕地是水體系統(tǒng)和陸地系統(tǒng)的過渡，在水分、氣體調(diào)節(jié)、有機物、沉淀物、污染物的遷移等過程中可以發(fā)揮重要作用。同時，濕地具有生物多樣性，通過科學的資源保護和利用，可以充分發(fā)揮濕地重要的環(huán)境生態(tài)功能，促進采煤塌陷地整治和生態(tài)修復，還能夠凈化大氣、維持二氧化碳和氧氣的平衡、涵養(yǎng)水源、降解污染物、美化環(huán)境、拉動旅游文化等產(chǎn)業(yè)、促進地方經(jīng)濟和社會發(fā)展等。因此，采煤塌陷地生態(tài)系統(tǒng)服務的價值評估逐漸成為熱點，而價值評價指標體系的建立，是估算采煤塌陷地生態(tài)系統(tǒng)服務價值的基礎(chǔ)。關(guān)于服務價值評估，不少學者都進行了研究。呂欣怡等[2]運用生態(tài)系統(tǒng)服務價值理論評估兗州礦區(qū)生態(tài)服務價值變化，研究區(qū)域總價值上升了2.03億元，其中與濕地相關(guān)的其他各項功能價值均上升，主要原因在于林地的轉(zhuǎn)入和采煤塌陷造成的耕地向水域的轉(zhuǎn)化；李保杰等[3]研究發(fā)現(xiàn)，在1983—2013年間徐州賈汪礦區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務價值共增加287.72萬元，水域和林地面積的增加是區(qū)域ESV增加的最主要原因；陳淳[4]研究發(fā)現(xiàn)，淮南潘集礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務價值從1987年的31983萬元增加到2014年的73995萬元，其中漁業(yè)產(chǎn)品和水源涵養(yǎng)的經(jīng)濟價值在整個研究時段內(nèi)一直呈上升趨勢。但目前隨著采煤塌陷地的形成，礦區(qū)也不斷地進行綜合治理，土地復墾的進一步實施，但由于過程中的不確定性、尺度轉(zhuǎn)換與生態(tài)系統(tǒng)資本價值的效用性，綜合指標體系仍未成熟。本文結(jié)合已有研究成果，以徐州沛北礦區(qū)為例，構(gòu)建了采煤塌陷地生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值的評價指標體系并提出了評估方法，更加完善采煤塌陷地生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值的評估。

1 生態(tài)系統(tǒng)服務的服務功能劃分

徐州市沛縣是江蘇省煤炭主產(chǎn)地和華東地區(qū)主要煤炭生產(chǎn)基地之一，原煤年產(chǎn)量1200萬噸，煤炭產(chǎn)量占全省總產(chǎn)量的69%。占地面積445km2的沛縣北部是主產(chǎn)區(qū)中的主產(chǎn)區(qū)，東鄰邵陽湖、微山湖，西望豐縣，北壤山東省魚臺縣，礦區(qū)總面積245 km2，目前擁有姚橋、龍東、孔莊、徐莊4個生產(chǎn)礦井，地理位置為東經(jīng)116°41′12″～117°01′59″，北緯34°51′30″～35°02′20″。經(jīng)過幾十年的煤炭開采，這里留下了深淺不一的塌陷地。

與單一類型的生態(tài)系統(tǒng)相比，由于人為采煤活動的干擾，短時間內(nèi)由陸地生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)樗蛏鷳B(tài)系統(tǒng)，形成了采煤塌陷濕地這一特殊的濕地類型，由于水資源空間分布的改變進而影響該區(qū)域生態(tài)環(huán)境以及植被覆蓋的變化，使得礦區(qū)采煤塌陷地生態(tài)系統(tǒng)更為復雜。根據(jù)千年生態(tài)系統(tǒng)評估報告（MA）[5]對生態(tài)系統(tǒng)服務的分類，結(jié)合采煤塌陷地生態(tài)系統(tǒng)的不同效益類型及表現(xiàn)形式，本文將生態(tài)系統(tǒng)服務功能分為供給服務功能、文化服務功能、調(diào)節(jié)服務功能和支持服務功能四大類。

2 評價指標體系的建立

生態(tài)系統(tǒng)服務評估指標體系是一個有機整體，生態(tài)系統(tǒng)功能、性質(zhì)和用途都將通過生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值體系得到反映，由無數(shù)個既相互聯(lián)系和補充，又兼具層次性和結(jié)構(gòu)性的評估指標組成[6]。

根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)服務價值理論，充分考慮由于人工整治采煤塌陷地而改變的環(huán)境經(jīng)濟價值，更加突出礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)與自然形成的生態(tài)系統(tǒng)的區(qū)別，本文根據(jù)沛北礦區(qū)采煤塌陷濕地生態(tài)系統(tǒng)服務功能分類，將生態(tài)系統(tǒng)服務總價值包括使用價值和非使用價值兩大部分。使用價值又分為直接使用價值和間接使用價值：直接使用價值由農(nóng)副產(chǎn)品、水產(chǎn)產(chǎn)品、生物資源等實物價值和直接服務價值構(gòu)成；間接使用價值主要包括調(diào)節(jié)大氣、涵養(yǎng)水分、凈化水質(zhì)等生態(tài)服務功能價值，雖然目前未被直接利用，但能夠改善環(huán)境，拉動社會經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)如旅游業(yè)。非使用價值包括遺產(chǎn)價值、存在價值和社會價值。其中存在價值屬于純自然概念的價值，源于環(huán)境的某些特征永續(xù)存在[7]。采煤塌陷地生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值指標體系如圖1所示。

3 指標評估方法的確立

生態(tài)系統(tǒng)服務可以通過貨幣來衡量生態(tài)系統(tǒng)給人類帶來的貢獻，采煤塌陷區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值也不例外。價值評估方法很多，常用的有市場價值法、替代成本法、條件價值法、影子工程法和專家評估法等，基于評估數(shù)據(jù)的可獲得性和各指標估算的簡捷性，本文主要選取市場價值法和專家評估法來評估沛北采煤塌陷地生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值。

圖1 采煤塌陷地生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值指標體系

農(nóng)副產(chǎn)品和水產(chǎn)產(chǎn)品可直接進入市場，所以可以采用市場價值法來估算其價值，具體計算方法是用區(qū)域內(nèi)各種類型農(nóng)副（水產(chǎn)）產(chǎn)品的市場價格乘以每年凈生產(chǎn)的各種類型農(nóng)副（水產(chǎn)）產(chǎn)品的單位面積產(chǎn)量，再乘以各種類型農(nóng)副（水產(chǎn)）產(chǎn)品的總種植面積。

采煤塌陷形成塌陷積水面和未利用地，植被覆蓋度較低。通過實地走訪及調(diào)查，結(jié)合礦區(qū)遙感解譯圖像得到，研究區(qū)內(nèi)以草本植物生長為主，常見的有豚草、蘆葦、香蒲、狗尾草、早熟禾等，灌木層、喬木層植物覆蓋較少，生長的灌木主要是冬青，喬木最多的是楊樹。生物資源經(jīng)濟價值由研究區(qū)能作為加工的原材料的植物在作為原材料時體現(xiàn)的經(jīng)濟價值來構(gòu)成，即在研究區(qū)內(nèi)能通過砍伐來獲得經(jīng)濟來源的植物估算在內(nèi)。經(jīng)過分析且通過詢問當?shù)刈簦诒镜貐^(qū)，生物資源的經(jīng)濟價值主要估算楊樹的經(jīng)濟價值，采用專家評估法計算。

在沛北礦區(qū)，采煤活動導致地下形成采空區(qū)，使地下水位上升形成塌陷水體，此外，采煤塌陷區(qū)涉及南四湖水系的多條主要河流，因此，水源涵養(yǎng)經(jīng)濟價值尤為重要。據(jù)分析，這部分功能價值可以結(jié)合該區(qū)域土地利用類型，根據(jù)謝高地等制定的中國陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務價值當量因子表進行計算，計算方法是以單位農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)提供食物生產(chǎn)服務功能的經(jīng)濟價值乘以各種土地利用類型面積乘以所對應比例的加和[8]。

植物通過光合作用固定CO2、釋放O2，在計算采煤塌陷地生態(tài)系統(tǒng)的氣體調(diào)節(jié)價值時，可以針對碳元素進行評估，礦區(qū)固定碳和釋放氧的經(jīng)濟價值利用專家評估法估算，針對采煤塌陷區(qū)的土地利用類型，得到固定碳和釋放氧的經(jīng)濟價值估算公式。

研究發(fā)現(xiàn)，采煤塌陷形成的濕地對污水中的許多污染物具有明顯的凈化作用，其生物和化學過程也可使工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類其他活動等過程產(chǎn)生的農(nóng)藥、工業(yè)污染物、有毒物質(zhì)降解和轉(zhuǎn)化，評價其污染凈化價值，可用污水處理生產(chǎn)成本法來估算。

生物多樣性保護對生態(tài)系統(tǒng)演替及生物進化具有重要作用。研究發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域內(nèi)喬灌木層植物覆蓋較少，草本植物分布較廣，物種類型較多和數(shù)量也較多，維持了研究區(qū)生物多樣性保護的經(jīng)濟價值。利用專家評估法，將該區(qū)不同土地利用類型面積的遙感圖像解譯結(jié)果代入生物多樣性保護經(jīng)濟價值估算公式進行估算。

特殊的生物生境，適于各類生物的生存、繁衍，在研究生物棲息地的經(jīng)濟價值時，根據(jù)全球生態(tài)系統(tǒng)評估時的濕地作為野生動物避難所的價值304美元/hm2·a和濕地面積進行估算。

采煤塌陷地娛樂休閑價值主要體現(xiàn)在生態(tài)旅游方面，目前，沛北礦區(qū)生態(tài)建設(shè)問題已經(jīng)得到各級領(lǐng)導部門和礦業(yè)集團的重視，相關(guān)人員正在積極進行生態(tài)修復及治理，旅游休閑區(qū)也在不斷建設(shè)中，濕地以其生物的多樣性、景觀和文化越來越受到人們的關(guān)注，成為科普考察、旅游觀光的絕佳場所。在利用專家評估法估算礦區(qū)科研文化價值、娛樂休閑價值時，均可以參考Costanza等人的研究方法[9]。

5 結(jié)語

本文建立了沛北采煤塌陷區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值評價指標體系，并且針對每一項評價指標體系進行分析，提出具體評價方法，但有些評價方法并不完美：如旅游休閑區(qū)正處于建設(shè)中，休閑娛樂價值根據(jù)專家評估法而確定的，會造成評價結(jié)果很難反映其功能的效應值；在生態(tài)系統(tǒng)所提供的服務中，未充分考慮正服務和負服務，會存在結(jié)果偏差等，因此仍需要進一步推敲和完善采煤塌陷地生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值評價方法，在研究過程中引入將靜態(tài)分析和動態(tài)分析進行比較的觀點，區(qū)分潛在的生態(tài)服務價值與實際表達的生態(tài)服務價值，加強與經(jīng)濟學者的合作，以便為服務價值的評估提供更為扎實的經(jīng)濟理論基礎(chǔ)。