高郵湖生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值評(píng)估

樊 旭,孟靈芳,劉 翠,徐 慧

(1.江蘇省江都水利工程管理處,江蘇揚(yáng)州 225200;2.河海大學(xué)水文水資源學(xué)院,江蘇南京 210098)

高郵湖生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值評(píng)估

樊 旭1,孟靈芳2,劉 翠2,徐 慧2

(1.江蘇省江都水利工程管理處,江蘇揚(yáng)州 225200;2.河海大學(xué)水文水資源學(xué)院,江蘇南京 210098)

綜合運(yùn)用生態(tài)學(xué)及經(jīng)濟(jì)學(xué)方法,對(duì)高郵湖的9項(xiàng)生態(tài)服務(wù)功能,即物質(zhì)生產(chǎn)、供水、蓄水、行洪排澇、氣候調(diào)節(jié)、蒸騰吸熱、水質(zhì)凈化、科研文化教育和生物多樣性維持等功能進(jìn)行綜合價(jià)值評(píng)估。結(jié)果表明,2009年高郵湖湖泊生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總經(jīng)濟(jì)價(jià)值為47.6855億元,其中:直接使用價(jià)值為15.2216億元,間接使用價(jià)值為32.4639億元。各生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值占總價(jià)值的比例排在前三位的依次是行洪排澇(占26.77%)、蒸騰吸熱(占24.05%)、物質(zhì)生產(chǎn)(占14.21%),表明高郵湖湖泊生態(tài)系統(tǒng)在行洪排澇、蒸騰吸熱、水產(chǎn)養(yǎng)殖等方面發(fā)揮著重要作用,它們是高郵湖的核心服務(wù)功能。該研究可為高郵湖的生態(tài)恢復(fù)、水資源保護(hù)與管理提供基礎(chǔ)。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能;價(jià)值評(píng)估;高郵湖

高郵湖是全國(guó)第六大淡水湖,發(fā)揮了重要的生態(tài)服務(wù)功能。為了更好地保護(hù)湖泊生態(tài)系統(tǒng),為流域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展服務(wù),避免湖泊生態(tài)服務(wù)功能減弱甚至消失,通過(guò)開(kāi)展高郵湖生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值的定量評(píng)估,可以增強(qiáng)人們對(duì)湖泊的保護(hù)意識(shí),促進(jìn)高郵湖的可持續(xù)發(fā)展。綜合運(yùn)用水文學(xué)、生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)等方法,對(duì)高郵湖生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值進(jìn)行全面系統(tǒng)的定量評(píng)估,以期為高郵湖保護(hù)和開(kāi)發(fā)利用的管理與實(shí)踐提供科學(xué)依據(jù)。

1 高郵湖概況

高郵湖位于淮河下游地區(qū),揚(yáng)州市寶應(yīng)湖以南,京杭運(yùn)河以西,東經(jīng)119°06＇～119°25＇、北緯32°30＇～33°05＇之間。行政隸屬主要為江蘇省淮安市金湖縣及揚(yáng)州市的寶應(yīng)縣和高郵市,高郵湖西部部分水域和陸域隸屬安徽省天長(zhǎng)市。高郵湖總面積780 km2,其中水面積648 km2、葦灘和堤壩面積112 km2。2013年全湖及各生態(tài)分區(qū)營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)基本穩(wěn)定,除開(kāi)發(fā)利用控制區(qū)第4季度為中營(yíng)養(yǎng)外,其余均為輕度富營(yíng)養(yǎng),營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)介于48.8～56.2之間。

2 研究方法

根據(jù)生態(tài)服務(wù)功能原理、湖泊生態(tài)系統(tǒng)特征和國(guó)內(nèi)外水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能分類的方法,將湖泊生態(tài)服務(wù)功能分為直接使用功能、間接使用功能和非使用功能。其中,直接使用功能包括物質(zhì)生產(chǎn)功能、供水功能、涵養(yǎng)水源功能;間接使用功能包括固碳釋氧功能、蒸騰吸熱功能、水質(zhì)凈化功能、行洪排澇功能、生物多樣性維持功能、科研文化教育功能;非使用功能源于人類將其保存留作將來(lái)利用的價(jià)值或可能對(duì)未來(lái)利用方式選擇的評(píng)價(jià),一般采用條件價(jià)值法進(jìn)行評(píng)估。鑒于非使用功能是人類目前無(wú)法利用的價(jià)值,暫不予考慮。

各生態(tài)服務(wù)功能的價(jià)值評(píng)估方法分述如下。

2.1 市場(chǎng)價(jià)格法

市場(chǎng)價(jià)格法指對(duì)有市場(chǎng)價(jià)格的生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品和功能進(jìn)行估算的一種方法。湖泊生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)生產(chǎn)功能和供水功能采用市場(chǎng)價(jià)格法估算。

物質(zhì)生產(chǎn)功能價(jià)值:

式中:V為物質(zhì)生產(chǎn)價(jià)值;Si為第i類物質(zhì)的生產(chǎn)面積;Yi為第i類物質(zhì)的單產(chǎn);Pi為第i類物質(zhì)的市場(chǎng)價(jià)格。

供水功能價(jià)值:

式中:Wg為供水價(jià)值;Ai為第i種用途的水量;P＇i為第i種用途水的市場(chǎng)價(jià)格。

2.2 影子工程法

影子工程法指以人工建造一個(gè)工程來(lái)替代生態(tài)系統(tǒng)的功能或原來(lái)被破壞的生態(tài)系統(tǒng)功能,即替代工程法。

采用影子工程法計(jì)算蓄水功能和行洪排澇功能價(jià)值:

式中:V1為蓄水或行洪排澇功能價(jià)值;Q1為蓄水量或汛期湖泊行洪量;P1為水的影子價(jià)格,取0.67元/m3(1990年不變價(jià)格)作為水的影子價(jià)格[1]。

湖泊固碳釋氧功能價(jià)值:

式中:V2為固碳釋氧功能價(jià)值;Q2為固定CO2或釋放O2的量;P2為固定CO2或釋放O2的影子價(jià)格。

根據(jù)光合作用方程式可知植物每生產(chǎn)162 g干物質(zhì)可吸收固定264 g CO2,即植物每生產(chǎn)1 g干物質(zhì)需要1.63 g CO2,釋放1.20 g O2,植被固碳價(jià)值的計(jì)算方法目前主要有造林成本法及碳稅法。筆者采用中國(guó)造林成本250元/t和國(guó)際碳稅標(biāo)準(zhǔn)的平均值770元/t作為碳稅標(biāo)準(zhǔn)[2-3],取這2種方法得到的平均值作為湖泊水生植被的固碳價(jià)值。植被釋放O2價(jià)值的計(jì)算應(yīng)用較多的是造林成本法和工業(yè)制氧法。植被釋氧的經(jīng)濟(jì)價(jià)值按造林成本法為352.93元/t,按工業(yè)制氧法為400元/t[4],取此2種方法的平均值作為湖泊水生植被釋氧的影子價(jià)格。

2.3 替代成本法

替代成本法指無(wú)法直接求得生態(tài)系統(tǒng)的某項(xiàng)功能價(jià)值時(shí),可先針對(duì)其功能選擇較適宜的方法估算產(chǎn)生相同效益的功能價(jià)值,以替代其功能價(jià)值。替代成本法用來(lái)估算蒸騰吸熱功能、水質(zhì)凈化功能價(jià)值。

蒸騰吸熱功能采用等效替代法,用電能等效替代夏季湖泊吸收的熱能,計(jì)算公式為

式中:V3為蒸騰吸熱功能價(jià)值;C為水的比熱容;Mi為湖泊月蒸發(fā)量乘以水面積得到的蒸發(fā)水量;ΔTi為湖泊水體與周?chē)h(huán)境的溫度差值;P3為居民用電市場(chǎng)價(jià)格。

水質(zhì)凈化功能采用污染防治成本替代,以去除水體中的污染物所需的費(fèi)用估算湖泊生態(tài)系統(tǒng)水質(zhì)凈化價(jià)值。計(jì)算公式為

式中:V4為水質(zhì)凈化價(jià)值;Qi為湖泊截留第i種污染物質(zhì)含量;P″i為第i種污染物單位處理成本。

2.4 成果參照法

成果參照法指參照與該生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能類似的研究成果,結(jié)合經(jīng)濟(jì)學(xué)中“資金的時(shí)間價(jià)值”這一概念,估算研究對(duì)象在一確定時(shí)間點(diǎn)上該項(xiàng)服務(wù)功能的價(jià)值。采用成果參照法估算生物多樣性維持功能、科研文化教育功能價(jià)值。

高郵湖生物多樣性維持功能價(jià)值:

式中:Wi為第i年的單位面積生物多樣性維持功能價(jià)值;fi為社會(huì)折現(xiàn)率,采用2006年國(guó)家發(fā)展與改革委員會(huì)、建設(shè)部發(fā)布的《建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法與參數(shù)(第三版)》中規(guī)定的社會(huì)折現(xiàn)率8%。參照謝高地等[5]2003的研究成果,濕地生物多樣性維持功能的價(jià)值量為2 212元/(hm2·a),則2003年Wi為2212元/hm2。

高郵湖科研文化教育功能價(jià)值:

式中:Ei為第i年的單位面積科研文化教育功能價(jià)值;fi取我國(guó)單位面積濕地生態(tài)系統(tǒng)的平均科研價(jià)值382元/hm2和Costanza等對(duì)全球濕地生態(tài)系統(tǒng)科研文化功能價(jià)值861美元/hm2的平均值3897.8元/hm2進(jìn)行估算,則2002年Ei為3897.8元/hm2。

3 評(píng)估結(jié)果

3.1 物質(zhì)生產(chǎn)功能

據(jù)漁業(yè)部門(mén)的最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),高郵湖水產(chǎn)養(yǎng)殖面積為193.2 km2(養(yǎng)殖品種主要為蟹)。蟹平均產(chǎn)量為375～450 kg/hm2,蟹的市場(chǎng)價(jià)格在60～110元/kg,取均價(jià) 85元/kg,則養(yǎng)殖的年凈經(jīng)濟(jì)效益為67739.35萬(wàn)元。由于蓮藕、芡實(shí)等水生植物的種植面積和產(chǎn)量不固定,故不做評(píng)價(jià)。

3.2 供水功能

據(jù)高郵湖相關(guān)測(cè)站水文資料,2009年入高郵湖水量為34.04億m3,出高郵湖水量為25.52億m3,年降水量為1 048mm,年蒸發(fā)量為616mm,則高郵湖可供水量為11.32億m3。根據(jù)《江蘇省水資源公報(bào)》,2012年農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)用水和居民生活用水分別占全省用水消耗總量的72.9%、5.1%和4.9%,參考該比例,得到高郵湖農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水、生活用水量分別為8.25億m3、0.58億m3和0.55億m3。其水價(jià)采用揚(yáng)州市區(qū)水價(jià),本文居民生活用水水價(jià)為2.77元/m3,工業(yè)生產(chǎn)用水水價(jià)為3.53元/m3,農(nóng)業(yè)用水實(shí)際水費(fèi)暫免征收,但研究以0.2元/m3的水資源費(fèi)作為水價(jià);高郵湖供水價(jià)值為5.22億元。

3.3 蓄水功能

根據(jù)高郵湖水位～庫(kù)容曲線,2009年高郵湖最低水位為5.55m,容積為10.04億m3;最高水位為6.212m,容積為14.85億m3。則高郵湖2009年蓄水量為4.82億m3,蓄水功能價(jià)值為3.2277億元。

3.4 行洪排澇功能

2009年汛期(5～10月)各河入、出高郵湖水量分別為30.21億m3和19.05億m3,即高郵湖行洪量為19.05億m3,行洪排澇價(jià)值為12.7635億元。

3.5 固碳釋氧功能

采用環(huán)保部南京環(huán)境科學(xué)研究所的研究成果,寶應(yīng)湖天然濕地第一性生物生產(chǎn)量鮮重為32900 kg/hm2作為2009年高郵湖固碳釋氧功能價(jià)值估算的參數(shù)生物生產(chǎn)量按天然濕地的1/10計(jì),按干濕比1∶20[6],得到干物質(zhì)為0.1645 t/hm2,高郵湖總面積按780 km2計(jì),共12831 t干物質(zhì),吸收CO2生態(tài)價(jià)值為1149.51萬(wàn)元,釋放O2生態(tài)價(jià)值為846.46萬(wàn)元,高郵湖固碳釋氧功能價(jià)值為0.1995億元。

3.6 蒸騰吸熱功能

2009年高郵湖7～9月水體蒸發(fā)量分別為77.3mm、77.9mm和39.4mm,平均溫度為20℃,周邊環(huán)境平均溫度為27.8℃,根據(jù)湖泊水體7～9月的蒸發(fā)量計(jì)算出蒸騰吸熱值,再將熱能轉(zhuǎn)化為電能,利用居民用電市場(chǎng)價(jià)格0.669元/度進(jìn)行估算,得到高郵湖蒸騰吸熱功能價(jià)值為11.47億元。

3.7 水質(zhì)凈化功能

根據(jù)相關(guān)研究,2009年隨徑流入高郵湖的總氮、總磷分別為3792 t和199.6 t,另有水產(chǎn)養(yǎng)殖、農(nóng)業(yè)面源等帶來(lái)的污染負(fù)荷。從江蘇省湖泊污染來(lái)源來(lái)看,營(yíng)養(yǎng)鹽主要是通過(guò)入湖河流進(jìn)入湖體,通?？烧嫉?0% 以上[7]。因此,2009年入湖總氮、總磷總量分別為7584 t和399.2 t,出湖的總氮、總磷分別為2487 t和222.4 t,則高郵湖對(duì)總氮、總磷的截留量分別為5097 t和176.8 t。

單位污染物凈化價(jià)值以總氮1.5元/kg、總磷2.5元/kg計(jì)[8],得到高郵湖水質(zhì)凈化價(jià)值為0.0809億元。

3.8 科研文化教育功能

由式(8)可推算出2009年高郵湖湖泊生態(tài)系統(tǒng)科研教育功能價(jià)值為5.21億元。

3.9 生物多樣性維持功能

由式(7)可推算出2009年高郵湖湖泊生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性維持功能價(jià)值為2.74億元。

4 評(píng)估結(jié)果分析

表1為高郵湖各生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值量及其比例。

表1 高郵湖各生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值量及其比例

由表1可見(jiàn),高郵湖各生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值由大到小的排序?yàn)?行洪排澇功能價(jià)值＞蒸騰吸熱功能價(jià)值＞物質(zhì)生產(chǎn)功能價(jià)值＞供水功能價(jià)值＞科研文化教育功能價(jià)值＞蓄水功能價(jià)值＞生物多樣性維持功能價(jià)值＞固碳釋氧功能價(jià)值＞水質(zhì)凈化功能價(jià)值,其中,行洪排澇功能價(jià)值占總價(jià)值的26.77%,蒸騰吸熱功能價(jià)值占 24.05%,物質(zhì)生產(chǎn)功能價(jià)值占14.21%,表明高郵湖在行洪排澇、蒸騰吸熱、物質(zhì)生產(chǎn)等方面發(fā)揮了重要作用,是高郵湖的核心服務(wù)功能。在總生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值中,間接使用價(jià)值占68%,直接使用價(jià)值占32%。

5 結(jié) 論

近年來(lái),隨著工農(nóng)漁業(yè)的大力發(fā)展,高郵湖面臨著水量調(diào)蓄能力下降、湖泊水環(huán)境質(zhì)量不斷下降、湖泊生物資源退化、生物多樣性下降、湖泊與江河水力聯(lián)系阻隔、生態(tài)功能退化、湖泊生態(tài)與環(huán)境保護(hù)壓力增加等問(wèn)題。為保證高郵湖的可持續(xù)發(fā)展,必須以高郵湖生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值為參考,采取有利于湖泊保護(hù)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)政策和措施,加強(qiáng)湖泊資源保護(hù),規(guī)范湖泊開(kāi)發(fā)、利用活動(dòng),防止現(xiàn)有湖泊面積減少,提高湖泊行水蓄水能力,防止湖泊水質(zhì)污染,改善湖泊生態(tài)環(huán)境,地方各級(jí)人民政府及有關(guān)部門(mén)應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)湖泊保護(hù)的科學(xué)研究,做好湖泊保護(hù)的宣傳工作,增強(qiáng)公民的湖泊保護(hù)意識(shí)。

研究通過(guò)各類服務(wù)功能參數(shù)及其對(duì)應(yīng)的單位均價(jià),并結(jié)合經(jīng)濟(jì)價(jià)值的計(jì)算方法,得出高郵湖生態(tài)系統(tǒng)各類服務(wù)功能總價(jià)值達(dá)476855萬(wàn)元,其中直接使用價(jià)值152 216萬(wàn)元,間接使用價(jià)值324 639萬(wàn)元。由于研究數(shù)據(jù)與資料的局限性,在對(duì)高郵湖進(jìn)行生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值計(jì)算時(shí),只研究了高郵湖的主要生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值,并未考慮其航運(yùn)價(jià)值、減少泥沙滯留價(jià)值和非使用價(jià)值,因此得到的生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值小于實(shí)際價(jià)值。

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X22

A

1003 -9511(2015)01 -0014 -04

2014-09 -25 編輯:方宇彤)

10.3880/j.issn.1003 -9511.2015.01.004

江蘇省水利科技基金(2013044,2014024)

樊旭(1967—),男,江蘇姜堰人,高級(jí)工程師,從事湖泊管理研究。E-mail:1197894532@qq.com