遼寧雙臺(tái)河口濕地營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)功能價(jià)值評(píng)價(jià)

潘　旭　岳興亮　崔麗娟　趙欣勝　李偉　張曼胤　康曉明　雷茵茹　李有志　孫寶娣　李　凱（中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院濕地研究所，濕地生態(tài)功能與恢復(fù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京，0009； 國(guó)家林業(yè)局管理干部學(xué)院， 北京 0600）

遼寧雙臺(tái)河口濕地營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)功能價(jià)值評(píng)價(jià)

潘旭1岳興亮2崔麗娟1趙欣勝1李偉1張曼胤1康曉明1雷茵茹1李有志1孫寶娣1李凱1
（1中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院濕地研究所，濕地生態(tài)功能與恢復(fù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京，100091；2 國(guó)家林業(yè)局管理干部學(xué)院， 北京 102600）

運(yùn)用凈初級(jí)生產(chǎn)力（NPP）估算法和營(yíng)養(yǎng)元素固定量估算法對(duì)遼寧雙臺(tái)河口濕地營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)功能價(jià)值進(jìn)行了評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：2種評(píng)價(jià)方法估算得出的濕地營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)功能價(jià)值差異顯著，分別為0.15億元和0.34億元。凈初級(jí)生產(chǎn)力法估算的濕地營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)功能價(jià)值在年際間變化不大，說明該地區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)功能相對(duì)穩(wěn)定。本研究可提高對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)功能重要性的認(rèn)識(shí)，并建議在濕地生態(tài)系統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)功能價(jià)值評(píng)價(jià)時(shí)要慎重選擇評(píng)價(jià)方法。

紅海灘； 價(jià)值評(píng)價(jià)； 凈初級(jí)生產(chǎn)力； 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能； 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是指自然生態(tài)系統(tǒng)及其物種所提供的能夠滿足和維持人類生存需要的條件和過程，一般分為4個(gè)大類：供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)、文化服務(wù)和支持服務(wù)（MA，2005）。目前對(duì)濕地生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能及其價(jià)值評(píng)價(jià)研究很多，涉及到多種濕地類型（崔麗娟，2001；2004 a；2004 b；徐桂紅等，2014）。但相對(duì)于供給、調(diào)節(jié)和文化三大類功能，對(duì)支持服務(wù)功能價(jià)值的評(píng)價(jià)相對(duì)較少，尤其是對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)功能（Costanza et al，1997），很多研究都將這一重要生態(tài)系統(tǒng)功能忽略（辛琨等， 2002；盧曉峰等，2011；李麗鋒等，2013）。生態(tài)系統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)的最主要過程是生物與土壤之間的養(yǎng)分交換過程，也是植物進(jìn)行初級(jí)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，對(duì)維持生態(tài)系統(tǒng)的功能和過程十分重要。參與生態(tài)系統(tǒng)維持的養(yǎng)分主要來自于生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)過程。然而，近年來由于施肥、牲畜排泄物、人類排泄物以及生物材料焚燒等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)正在發(fā)生大尺度的改變。內(nèi)陸水系和濱海生態(tài)系統(tǒng)受富營(yíng)養(yǎng)化的影響也在日益加劇。生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)過程所提供生命必需的養(yǎng)分元素是支撐生態(tài)系統(tǒng)其他生態(tài)服務(wù)功能的基礎(chǔ)。本文利用現(xiàn)有的評(píng)價(jià)方法對(duì)遼寧雙臺(tái)河口濕地營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)功能進(jìn)行了價(jià)值評(píng)價(jià)。

1　研究區(qū)概況和研究方法

1.1研究區(qū)概況

研究區(qū)位于遼寧省盤錦雙臺(tái)河口國(guó)家級(jí)濕地自然保護(hù)區(qū)內(nèi)，保護(hù)區(qū)是目前世界上保存最好，植被類型最完整的蘆葦沼澤濕地。保護(hù)區(qū)氣候濕潤(rùn)，四季分明，雨熱同季，屬暖溫帶大陸性半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，年均氣溫8.0℃，年均降水量620～730 mm，年蒸發(fā)量大于年降水量，年平均蒸發(fā)量為1 392～1 705 mm，為年降水量的2.5倍，冬季盛行東北風(fēng)，夏季盛行西南風(fēng)。地面高程一般為2～4 m，最大高程為18.20 m，地貌類型為沖積型平原，地勢(shì)平坦，自然形成北高南低的地勢(shì)。土壤主要有水稻土、鹽土、草甸土、沼澤土與風(fēng)沙土5種類型。

表1　 雙臺(tái)河口濕地保護(hù)區(qū)各土地類型面積表

圖1　雙臺(tái)河口濕地保護(hù)土地利用圖

1.2營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)功能評(píng)價(jià)方法

1.2.1凈初級(jí)生產(chǎn)力（NPP）估算法 借鑒生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能間接價(jià)值評(píng)價(jià)方法（趙同謙等，2004），根據(jù)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)功能的服務(wù)機(jī)制，可以認(rèn)為構(gòu)成濕地凈初級(jí)生產(chǎn)力（NPP）的營(yíng)養(yǎng)元素量即為參與循環(huán)的養(yǎng)分量，并結(jié)合植物體內(nèi)N、P元素的百分含量，估算參與到養(yǎng)分循環(huán)過程中的N、P元素總量，然后用市場(chǎng)價(jià)值法計(jì)算濕地營(yíng)養(yǎng)循環(huán)功能的價(jià)值，一般采用我國(guó)化肥平均價(jià)格。

1.2.2營(yíng)養(yǎng)元素固定量估算法 根據(jù)崔麗娟（2004 b）對(duì)鄱陽湖濕地生態(tài)系統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)的評(píng)價(jià)方法可知，濕地的營(yíng)養(yǎng)循環(huán)價(jià)值 = 固定N、P、K的總量×平均的化肥價(jià)格。其中濕地生態(tài)系統(tǒng)的養(yǎng)分循環(huán)量可以采用《中國(guó)生物多樣性國(guó)情研究報(bào)告》中的中國(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的儲(chǔ)存及固定量等相應(yīng)數(shù)據(jù)。

1.3凈初級(jí)生產(chǎn)力（NPP）獲得

NPP是下載MOD17A3產(chǎn)品直接獲得：首先確定下載年份為2013年和2014年；之后結(jié)合野外植被調(diào)查情況，選擇兩大類典型植被（蘆葦群落和鹽地堿蓬群落），并在每一大類內(nèi)選擇5～6個(gè)樣點(diǎn)，每個(gè)樣點(diǎn)之間保持一定間隔，并記錄準(zhǔn)備GPS信息。最后根據(jù)GPS信息在網(wǎng)站上直接下載NPP數(shù)據(jù)（單位：Kg C/m2）。下載數(shù)據(jù)網(wǎng)址如下：http：//daacmodis.ornl.gov/ cgi-bin/MODIS/GLBVIZ_1_Glb/ modis_subset_order_global_col5.pl

1.4濕地面積獲取

濕地面積數(shù)據(jù)是遙感圖像解譯獲得，下載Landsat 7圖像數(shù)據(jù)，結(jié)合野外植被調(diào)查數(shù)據(jù)的GPS信息，利用ENVI軟件對(duì)下載的圖像進(jìn)行解譯，并獲得不同土地類型在雙臺(tái)河口保護(hù)區(qū)的土地面積及其所占比例。

2　研究結(jié)果

2.1遙感圖像解譯結(jié)果

將雙臺(tái)河口濕地保護(hù)區(qū)分為光灘、蘆葦沼澤、鹽地堿蓬沼澤、水面和其他用地5種土地類型（圖1），各類型所占比例依次為9.00%、19.51%、1.84%、34.30%和35.34%，其中濕地面積為光灘、蘆葦、鹽地堿蓬和水面面積之和，約占64.66%；非濕地面積占35.34%，即其他用地（表1）。

表2　 雙臺(tái)河口濕地凈初級(jí)生產(chǎn)力估算

2.2營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)功能價(jià)值

2.2.1NPP估算法評(píng)價(jià) 根據(jù)MOD17A3產(chǎn)品可知，蘆葦沼澤和鹽地堿蓬沼澤單位面積NPP（Kg /m2a）以及2013年和2014年總NPP （t/a），結(jié)果見表2。根據(jù)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)獲得蘆葦和鹽地堿蓬植物體N、P含量，蘆葦N含量為26.65 mg/g，P含量為0.16 mg/g（Hu et al，2015）；鹽地堿蓬N含量為6.5 mg/g，P含量為0.75 mg/ g（王艷等，2013）。我國(guó)化肥平均價(jià)格為2 549元/t（中國(guó)生物多樣性國(guó)情報(bào)告）。綜上，根據(jù)NPP估算法計(jì)算遼寧雙臺(tái)河口濕地營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)功能價(jià)值2013年為0.14億元，2014年為0.15億元（表3）。

2.2.2營(yíng)養(yǎng)元素固定量估算法評(píng)價(jià) 根據(jù)營(yíng)養(yǎng)元素固定量估算法計(jì)算遼寧雙臺(tái)河口濕地營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)功能價(jià)值，水面面積按照《中國(guó)生物多樣性國(guó)情研究報(bào)告》中的濕地類型來計(jì)算，水面為濕地2；而光灘、蘆葦和鹽地堿蓬區(qū)域按其中的草地類型來計(jì)算，為濕地1；并結(jié)合遙感圖像解譯獲得的各類土地類型的面積大小，來估算遼寧雙臺(tái)河口濕地營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)固定量總量（表4）。最后利用營(yíng)養(yǎng)元素固定總量乘以化肥單價(jià)（2 549元/t），得出遼寧雙臺(tái)河口濕地生態(tài)系統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)價(jià)值為0.34億元。值得注意的是，為了與NPP估算結(jié)果進(jìn)行比較，本方法只獲取雙臺(tái)河口濕地N、P的固定量總量來計(jì)算營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)價(jià)值量，因此最終的評(píng)價(jià)結(jié)果要低于實(shí)際營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)功能價(jià)值。

表3　 雙臺(tái)河口濕地營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)功能價(jià)值量

表4　 雙臺(tái)河口濕地生態(tài)系統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)元素固定量估算

3　分析與討論

利用兩種不同方法對(duì)遼寧雙臺(tái)河口濕地營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)功能進(jìn)行價(jià)值評(píng)價(jià)，兩種方法獲得的價(jià)值量相差一倍多。其中利用NPP計(jì)算2013年和2014年濕地營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)價(jià)值分別為0.14億元和0.15億元；利用營(yíng)養(yǎng)元素固定量估算得出營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)價(jià)值為0.34億元。我們的價(jià)值評(píng)價(jià)結(jié)果與徐冉等（2011）對(duì)長(zhǎng)江三角洲濕地營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)功能價(jià)值評(píng)價(jià)的結(jié)果數(shù)量級(jí)相近，這可能是因?yàn)閮傻鼐鶠闉I海類型濕地，并有著較為相似的植被組成。我們的評(píng)價(jià)結(jié)果卻顯著低于崔文彥等（2007）對(duì)海河流域主要濕地營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)功能的評(píng)價(jià)結(jié)果，這可能是因?yàn)閮傻氐臐竦仡愋筒煌?，?dǎo)致了各自對(duì)應(yīng)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值存在顯著差異。此外，由于我們?cè)谠u(píng)價(jià)過程中只考慮了N，P元素的循環(huán)價(jià)值，導(dǎo)致獲得的雙臺(tái)河口營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)功能價(jià)值相對(duì)較低。

根據(jù)NPP估算法的評(píng)價(jià)結(jié)果可知2013年和2014年遼寧雙臺(tái)河口濕地營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)功能價(jià)值變化不大，說明營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)功能年際變化較小，并未因?yàn)槿找嬖黾拥娜藶楦蓴_而發(fā)生顯著變化。這也說明遼寧雙臺(tái)河口濕地生態(tài)系統(tǒng)目前還是處于相對(duì)穩(wěn)定的階段，其基本生態(tài)過程和功能具有較高的抗干擾能力。此外，評(píng)價(jià)方法的不同使得最終的評(píng)價(jià)結(jié)果存在顯著的差異。NPP估算法評(píng)價(jià)結(jié)果較低，因?yàn)檫@種方法是根據(jù)NPP來估算營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)的價(jià)值量，這就使得沒有植被覆蓋的濕地面積內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)價(jià)值被忽略，例如光灘和水面等。而營(yíng)養(yǎng)元素固定量估算法既考慮了植被覆蓋區(qū)域，也考慮了水面和光灘等非植被覆蓋區(qū)域，因此所獲得的價(jià)值量要更高，也更接近真實(shí)值。

綜上，遼寧雙臺(tái)河口濕地作為典型濱海濕地，其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)功能價(jià)值與其他類型濕地相比相對(duì)較小，而且不同的評(píng)價(jià)方法對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值的評(píng)價(jià)結(jié)果影響很大，因此在未來進(jìn)行濕地生態(tài)系統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)功能價(jià)值評(píng)價(jià)時(shí)要謹(jǐn)慎選擇評(píng)價(jià)方法。

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Valuation of the Function of Nutrient Cycling in Shuangtai Estuary Wetland in Liaoning Province

PAN Xu1YUE Xing-Liang2CUI Li-Juan1ZHAO Xin-Sheng1LI Wei1ZHANG Man-Yin1KANG Xiao-Ming1
LEI Yin-Ru1LI You-Zhi1SUN Bao-Di1LI Kai1
(1 Institute of wetland Research, Chinese Academy of Forestry, Beijing Key Laboratory of Wetland Services and Restoration, Beijing 100091;
2 State Academy of Forestry Administration, Beijing 102600)

Methods of NPP estimation and nutrient fxation were used to evaluate nutrient cycling in Shuangtai estuary wetland. Results showed that the value of the nutrient cycling estimated by different methods differed significantly, with the values of RMB 0.15×108and RMB 0.34 ×108respectively. The NPP estimation showed that the value of the nutrient cycling did not change much among years, indicating that the concerned wetlands might be relatively stable in their underlying ecosystem functions. The study improves our understanding of the importance of the function of nutrient cycling in wetland and also suggests that cautions need to be taken in the selection of evaluation methods.

Red beach; Evaluation; Net primary production (NPP), Ecosystem functioning and services; Nutrient cycling

10.3969/j.issn.1673-3290.2015.04.05

2015-11-12

林業(yè)公益性行業(yè)科研專項(xiàng)（201404305）和博士后基金面上項(xiàng)目（144436）

潘旭（1985-），男，遼寧沈陽人，博士，副研究員，主要從事濕地植物凋落物分解和濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)價(jià)相關(guān)研究。E-mail：xu_pan_decom@126.com

崔麗娟（1968-），女，吉林白城人，研究員，主要從事濕地生態(tài)研究。E-mail：lkyclj@126.com