黃河三角洲蘆葦濕地大氣調(diào)節(jié)價(jià)值評(píng)價(jià)研究

康曉明　崔麗娟　岳興亮　李　偉　張曼胤　趙欣勝　郝彥賓　雷茵茹　高　琦（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；中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 0009；遼寧商貿(mào)職業(yè)學(xué)院，沈陽(yáng) 06）

黃河三角洲蘆葦濕地大氣調(diào)節(jié)價(jià)值評(píng)價(jià)研究

康曉明1崔麗娟1岳興亮2李偉1張曼胤1趙欣勝1郝彥賓3雷茵茹1高琦4
（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；3中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049；4遼寧商貿(mào)職業(yè)學(xué)院，沈陽(yáng) 110161）

以黃河三角洲蘆葦濕地為研究對(duì)象，利用野外監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)蘆葦濕地的大氣調(diào)節(jié)價(jià)值進(jìn)行了定量評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：黃河三角洲蘆葦濕地年均凈固定二氧化碳（CO2）量為1 953.90 kg/hm2，年甲烷（CH4）排放CO2當(dāng)量為390.78 kg/ hm2。從整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)碳平衡來(lái)看，黃河三角洲蘆葦濕地年吸收CO2量為1 563.12 kg/hm2，表現(xiàn)為較強(qiáng)的碳匯，其大氣調(diào)節(jié)總價(jià)值為8.46億元，其中固碳總價(jià)值為1.84億元，釋氧總價(jià)值為6.62億元，分別占大氣調(diào)節(jié)總價(jià)值的22%和78%。

蘆葦濕地；大氣調(diào)節(jié)；固碳；釋氧

濕地生態(tài)系統(tǒng)作為地球上最為重要和獨(dú)特的系統(tǒng)類(lèi)型，其固碳、釋氧的功能在減緩全球氣候變化和調(diào)節(jié)區(qū)域氣候方面具有非常重要的作用（宋長(zhǎng)春，2003；Kang et al，2014；崔麗娟等，2015；康曉明等，2015）。濕地代表了陸地生物圈碳庫(kù)的最大組成部分，在全球碳循環(huán)中扮演著重要角色（Dixon et al，1995）。濕地植物通過(guò)光合作用從大氣中吸收二氧化碳（CO2），同時(shí)釋放氧氣，由于長(zhǎng)期或者短期處于水淹狀況下，濕地的厭氧環(huán)境抑制了凋落物的降解，造成了有機(jī)物在土壤中的累積，濕地從而成為抑制大氣CO2濃度升高的碳匯，在調(diào)節(jié)全球氣候、減緩全球變暖趨勢(shì)方面發(fā)揮著重要的作用（Chen et al，2013；Hao et al，2011）。

黃河三角洲濕地是典型的濱海濕地，是世界上暖溫帶保存最廣闊、最完善、最年輕的濕地生態(tài)系統(tǒng)，水源充足，植被豐富，水文條件獨(dú)特，海淡水交匯，其巨大的碳匯功能及釋氧功能對(duì)區(qū)域大氣調(diào)節(jié)方面發(fā)揮著重要的作用。目前對(duì)黃河三角洲蘆葦濕地生態(tài)系統(tǒng)大氣調(diào)節(jié)方面的研究相對(duì)片斷化和零散化，主要集中在對(duì)濕地土壤碳庫(kù)、濕地植物的固碳作用以及CH4的產(chǎn)生、氧化和排放方面（李玉等，2014），而對(duì)其大氣調(diào)節(jié)服務(wù)價(jià)值的評(píng)價(jià)還鮮有涉及。因此，對(duì)黃河三角洲蘆葦濕地的大氣調(diào)節(jié)價(jià)值評(píng)價(jià)研究顯得極為迫切和重要，為濱海濕地對(duì)全球氣候變化研究提供科學(xué)依據(jù)。

1　 研究區(qū)概況與研究方法

1.1研究區(qū)概況

研究區(qū)為黃河三角洲國(guó)家自然保護(hù)區(qū)（37°40′ ～38°10′ N，118°41′～119°16′ E），地處我國(guó)山東省東營(yíng)市黃河入海口，總面積為15.3×104hm2。研究區(qū)四季分明，屬北溫帶亞濕潤(rùn)氣候區(qū)，年平均氣溫為12.1℃，年均降水量為551.6 mm，無(wú)霜期為196 d，年蒸發(fā)量為1 962 mm。土壤類(lèi)型為潮土、鹽土和濱海鹽土，土壤表層多以輕沙壤土和沙壤土為主。有機(jī)質(zhì)含量一般在0.6%～1.0%之間，土壤pH值7.6～8.5。主要植被有蘆葦Phragmites australis、穗狀狐尾藻Myriophyllum spicatum、荻Triarrhena sacchariflora、蒲草Typha angustifolia、補(bǔ)血草Limonium sinense、翅堿蓬Suaeda salsa、檉柳Tamarix chinensis等，蘆葦、翅堿蓬和檉柳分布較廣（董洪芳等，2010）。

1.2研究方法

1.2.1野外觀測(cè) 在黃河三角洲蘆葦濕地選擇典型樣地進(jìn)行植物生物量和溫室氣體通量的觀測(cè)。生物量的觀測(cè)包括地上生物量和地下生物量，其中地上生物量的測(cè)定采用刈割收獲法，將樣方內(nèi)的蘆葦齊地面剪下，帶回實(shí)驗(yàn)室，稱(chēng)其鮮重后65℃烘干至恒重。地下生物量的測(cè)定采用根鉆法獲取地下根系并進(jìn)行清洗，烘干至恒重。

溫室氣體通量包括CO2通量和CH4通量。其中，CO2通量的測(cè)定采用渦度相關(guān)法（Eddy covariance technology），研究區(qū)的通量觀測(cè)設(shè)備主要包括一套開(kāi)路渦度相關(guān)系統(tǒng)和一套常規(guī)氣象要素測(cè)量系統(tǒng)。渦度相關(guān)系統(tǒng)主要測(cè)量離地面4.5 m高的CO2通量、潛熱和感熱通量，由一個(gè)開(kāi)路遠(yuǎn)紅外CO2/H2O氣體分析儀（IRGA， LI 7500， LI-COR Inc. NE， USA）和一個(gè)三維超聲波測(cè)風(fēng)儀（CSAT3，Campbell Scientific， MS， USA）組成。儀器采樣頻率為10 Hz，每半小時(shí)自動(dòng)將平均值記錄在數(shù)據(jù)采集器中（CR5000， Campbell Scientific）。CH4通量采用原位靜態(tài)箱-氣象色譜法進(jìn)行測(cè)定。

1.2.2大氣調(diào)節(jié)價(jià)值計(jì)算方法 蘆葦沼澤濕地的大氣調(diào)節(jié)服務(wù)包括植物光合作用固定的溫室氣體和釋放的氧氣兩部分，氧氣釋放對(duì)人類(lèi)福祉產(chǎn)生正效益，溫室氣體吸收和排放分別對(duì)人類(lèi)福祉產(chǎn)生正效益和負(fù)效益。其中，釋氧價(jià)值的計(jì)算主要是根據(jù)植物光合作用方程式，植物每生產(chǎn)1 g干物質(zhì)釋放1.2 g O2，氧氣的釋放價(jià)值采用市場(chǎng)價(jià)值法計(jì)算：

式中，Vo為氧氣釋放價(jià)值（元/a）；W為蘆葦沼澤濕地的植物生物量；A為蘆葦濕地的面積；Po為氧氣的價(jià)格，氧氣價(jià)格采用中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部網(wǎng)站中2007年春季氧氣的平均價(jià)格1 0 0 0元/t（國(guó)家林業(yè)局，2008；李良厚等，2011）。

自然濕地生態(tài)系統(tǒng)具有很強(qiáng)的碳匯功能，在減緩全球氣候變化方面具有重要價(jià)值。其固碳價(jià)值可通過(guò)避免成本法來(lái)計(jì)算：

式中：Vgh為溫室氣體排放價(jià)值（元/a）；Mco2和Mch4分別為蘆葦沼澤濕地凈CO2和CH4的通量（kg/hm2）；A為蘆葦濕地的面積；P為碳的價(jià)格，采用瑞典的碳稅率150美元/t（許吉仁和董霽紅，2013；李超等，2015）。在計(jì)算時(shí)，以增溫潛勢(shì)（GWP）將相同質(zhì)量的CH4換算為等溫室效應(yīng)的CO2，1 kg的CH4產(chǎn)生的溫室效應(yīng)等同于24.5 kg的CO2產(chǎn)生的溫室效應(yīng)（Jenkins et al，2010）。

1.3數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)處理和分析主要利用Excel和標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 20.0完成，數(shù)據(jù)作圖主要利用Origin 8.5完成。

圖1　黃河三角洲蘆葦濕地碳收支量及固碳價(jià)值

2　結(jié)果與分析

2.1蘆葦沼澤濕地固碳價(jià)值

碳通量實(shí)測(cè)結(jié)果表明，黃河三角洲蘆葦濕地年均凈固定CO2量為1 953.90 kg /hm2，年CH4排放量為15.95 kg /hm2，換算成CO2當(dāng)量為390.78 kg /hm2。從整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)碳平衡來(lái)看，黃河三角洲蘆葦濕地年吸收CO2量為1 563.12 kg /hm2，表現(xiàn)為較強(qiáng)的碳匯。通過(guò)避免成本法（公式2）計(jì)算得到黃河三角洲蘆葦濕地的凈固定CO2的價(jià)值為2.30億元，凈排放CH4的價(jià)值為0.46億元，綜合各溫室氣體的全球增溫潛勢(shì)，得到黃河三角洲蘆葦濕地的固碳總價(jià)值為1.84億元（圖1）。

2.2蘆葦沼澤濕地釋氧價(jià)值及大氣調(diào)節(jié)價(jià)值

植物野外監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，黃河三角洲蘆葦濕地植物在生長(zhǎng)季最大生物量為433 g C/m2，相當(dāng)于4.33 t C/hm2。利用市場(chǎng)價(jià)值法（公式1）計(jì)算得到整個(gè)黃河三角洲蘆葦濕地的釋氧價(jià)值為6.62億元。根據(jù)黃河三角洲蘆葦濕地的固碳總價(jià)值和釋氧價(jià)值，得到整個(gè)黃河三角洲蘆葦濕地的大氣調(diào)節(jié)價(jià)值為8.46億元，其中固碳總價(jià)值僅占大氣調(diào)節(jié)價(jià)值的22%，而釋氧價(jià)值占大氣調(diào)節(jié)價(jià)值的78%，在黃河三角洲濕地大氣調(diào)節(jié)服務(wù)中占主導(dǎo)作用（圖2）。

圖2　黃河三角洲蘆葦濕地大氣調(diào)節(jié)價(jià)值

3　結(jié)論與討論

濕地是一種多功能且獨(dú)特的生態(tài)系統(tǒng)，濕地碳庫(kù)對(duì)于穩(wěn)定和維持局部大氣環(huán)境具有非常重要的作用，其特殊的物理化學(xué)條件使其能夠極大地發(fā)揮濕地“碳匯”的功能，進(jìn)而減緩溫室效應(yīng)的步伐（蔣衛(wèi)國(guó)等，2007）。沼澤濕地是陸地生態(tài)系統(tǒng)碳積累速率最快的生態(tài)系統(tǒng)之一，每年可為我國(guó)增加約20萬(wàn)t的有機(jī)碳儲(chǔ)量，其吸收碳的能力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)森林（李孟穎， 2010）。本研究發(fā)現(xiàn)，黃河三角洲蘆葦濕地由于其巨大的固碳功能和釋氧能力，對(duì)整個(gè)黃河三角洲地區(qū)的大氣組分具有重要的調(diào)節(jié)價(jià)值，其大氣調(diào)節(jié)總價(jià)值為8.46億元，其中固碳總價(jià)值為1.84億元，釋氧價(jià)值為6.62億元，分別占大氣調(diào)節(jié)價(jià)值的22%和78%。黃河三角洲蘆葦濕地的大氣調(diào)節(jié)價(jià)值高于張曉慧等（2007）對(duì)黃河三角洲蘆葦濕地的評(píng)估結(jié)果（3.39億元），低于雙臺(tái)子河口濱海濕地的大氣調(diào)節(jié)價(jià)值22.87億元（楊慧玲等，2009）。蘆葦沼澤濕地巨大的大氣調(diào)節(jié)價(jià)值必然會(huì)對(duì)氣候變化具有一定的緩解作用（童成立等，2005；Kang et al，2014），但氣候變化與濕地生態(tài)系統(tǒng)在大氣調(diào)節(jié)方面關(guān)系的研究還不夠深入，其量化方法與技術(shù)的研究也會(huì)在后續(xù)工作中進(jìn)行深入探討和定量研究。

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Valuation of Air Regulation by the Reed(Phragmites australis) Wetland in the Yellow River Delta

KANG Xiao-Ming1CUI Li-Juan1YUE Xing-Liang2LI Wei1ZHANG Man-Yin1ZHAO Xin-Sheng1HAO Yan-Bin3LEI Yin-Ru1GAO Qi4

(1 Beijing Key Laboratory of Wetland Services and Restoration, Institute of Wetland Research, Chinese Academy of Forestry, Beijing 100091; 2 State Academy of Forestry Administration, Beijing 102600; 3 College of Life Sciences, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049; 4 Liaoning Vocational College of Business, Shenyang 110161)

To assess the value of air regulation by the reed (Phragmites australis） wetland in the Yellow River Delta， carbon fuxes and biomass in the targeted wetland were measured and used to calculate the value of air regulation by the wetland. Results showed that the net annul fxation of carbon dioxide (CO2) of the reed wetland was 1953.90 kg /hm2, and the annul CO2equivalent of methane (CH4) emission was 390.78 kg /hm2. These data indicate that the wetland ecosystem was a strong carbon sink, absorbing 1563.12 kg CO2/(hm2·yr). The total value of air regulation by the wetland was RMB 8.46 billion, among which the values of carbon sequestration and oxygen release were RMB 1.84 and RMB 6.62 billion, accounting for 22% and 78% of the total value of the air regulation, respectively.

Reed wetland; Air regulation; Carbon sequestration; Oxygen release

10.3969/j.issn.1673-3290.2015.04.06

2015-11-10

林業(yè)公益性行業(yè)科研專(zhuān)項(xiàng)（201404305）、中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)資金（CAFYBB2014QB026）和國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31300417）資助

康曉明，副研究員，博士，主要從事濕地生態(tài)學(xué)研究。E-mail：xmkang@ucas.ac.cn

崔麗娟，研究員，博士生導(dǎo)師，主要從事濕地生態(tài)研究。E-mail：lkyclj@126.com；wetlands108 @126.com