陳臻 聶明生 陳木亮 洪濤 呂勇
(1 中南林業(yè)科技大學(xué) 湖南長(zhǎng)沙410004;2 江西省豐城市林業(yè)局331101)
濕地指天然或人工形成的沼澤地等帶有靜止或流動(dòng)水體的成片淺水區(qū),還包括在低潮時(shí)水深不超過(guò)6 米的水域。濕地與森林、海洋并稱(chēng)全球三大生態(tài)系統(tǒng),被譽(yù)為“物種的基因庫(kù)”、“文明的發(fā)源地”、“地球之腎”和“生命的搖籃”,在世界各地分布廣泛。而濕地效益是濕地所提供的功能、用途和屬性的總稱(chēng),并通過(guò)濕地生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值來(lái)體現(xiàn);因?yàn)?從生態(tài)學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度論,濕地具有特殊的生態(tài)功能和經(jīng)濟(jì)價(jià)值,它具有持續(xù)地為人類(lèi)提供食物、原材料和水資源的潛力,并在防洪抗旱、保護(hù)生物多樣性以及旅游休閑等方面發(fā)揮著重要作用,給人類(lèi)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會(huì)效益[1-3]。
江西藥湖國(guó)家濕地公園地處江西省中部豐城市,位于豐城市西北角的藥湖流域,贛江以西,錦江以南。地理坐標(biāo)為:東經(jīng)115°41′31″~115°45′46″,北緯25°19′16″~25°22′29″,公園東西長(zhǎng)約7.5 公里,南北寬約6.7 公里。濕地公園現(xiàn)有土地總面積2560.0 公頃。其中濕地面積2150.4 公頃,占土地總面積的84.0%;建設(shè)用地51.2 公頃,占土地總面積的2.0%;林地188.0 公頃,占土地總面積的7.3%;農(nóng)地170.4公頃,占土地總面積的8.7%。
研究的資料主要來(lái)源于對(duì)豐城市藥湖國(guó)家濕地公園的實(shí)地調(diào)查,并查閱《豐城市統(tǒng)計(jì)年鑒》(2014年),以及對(duì)當(dāng)?shù)鼐用竦淖咴L和詢(xún)問(wèn)獲取藥湖國(guó)家濕地公園生態(tài)服務(wù)價(jià)值的相關(guān)數(shù)據(jù),并參考《藥湖國(guó)家濕地公園總體規(guī)劃》,對(duì)所收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行完善和補(bǔ)充。
2.2.1 “望聞問(wèn)切”診斷法
望聞問(wèn)切是中醫(yī)用語(yǔ)。望,指觀氣色;聞,指聽(tīng)聲息;問(wèn),指詢(xún)問(wèn)癥狀;切,指摸脈象。合稱(chēng)四診(four diagnostic methods),就是指望診、聞診、問(wèn)診和切脈四種診法。它的原理同樣適用于藥湖國(guó)家濕地公園生態(tài)服務(wù)功能評(píng)價(jià)。望診,到濕地公園中觀察,看濕地公園所處的地理位置,林分的生長(zhǎng)狀態(tài),所呈現(xiàn)的生態(tài)環(huán)境等。聞診,了解當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)水平、生態(tài)狀況等。問(wèn)診,收集相關(guān)資料,與生態(tài)服務(wù)功能評(píng)價(jià)指標(biāo)相關(guān)的各類(lèi)資料。
2.2.2 價(jià)值評(píng)價(jià)法
能值分析法是以太陽(yáng)能值作為基本的度量單位,以能量定律、系統(tǒng)學(xué)、系統(tǒng)生態(tài)學(xué)為理論基礎(chǔ),將生態(tài)系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的各種形式的能量歸為太陽(yáng)能來(lái)評(píng)價(jià)自然過(guò)程和人類(lèi)經(jīng)濟(jì)活動(dòng),對(duì)自然系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的資源、服務(wù)或商品的價(jià)值進(jìn)行定量分析。能值可以衡量和比較不同類(lèi)別、不同等級(jí)能量的真實(shí)價(jià)值。
利用能值分析法將濕地各項(xiàng)生態(tài)服務(wù)功能統(tǒng)一轉(zhuǎn)化為能值,然后進(jìn)行貨幣轉(zhuǎn)化。計(jì)算過(guò)程較簡(jiǎn)單,且由于是將濕地各項(xiàng)生態(tài)服務(wù)功能進(jìn)行了統(tǒng)一轉(zhuǎn)化,評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)比性較強(qiáng)[5]。
目前國(guó)際上對(duì)于湖泊型濕地的生態(tài)服務(wù)功能還沒(méi)有一套較完善的評(píng)價(jià)體系,人們也沒(méi)有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)可依,這使得對(duì)于湖泊型濕地的生態(tài)服務(wù)功能評(píng)價(jià)工作開(kāi)展起來(lái)較為困難。對(duì)于其評(píng)價(jià)結(jié)果,各人有各人的看法和觀點(diǎn)。因此,建立一套較完整的、較權(quán)威的湖泊型濕地生態(tài)服務(wù)功能評(píng)價(jià)指標(biāo)體系顯得尤為重要。
以指標(biāo)選取原則為依據(jù),結(jié)合湖泊型濕地的實(shí)際特點(diǎn),選取了22 個(gè)跟湖泊型濕地相關(guān)的指標(biāo)構(gòu)成初級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。然后,在指標(biāo)篩選原則的基礎(chǔ)上,運(yùn)用頻度統(tǒng)計(jì)和Delphi 相結(jié)合的方法,對(duì)所選取的評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行篩選,最終篩掉9 個(gè)不重要指標(biāo),保留13 個(gè)指標(biāo),并根據(jù)指標(biāo)的特點(diǎn),將保留下來(lái)的13 個(gè)指標(biāo)分為7大類(lèi),構(gòu)成藥湖國(guó)家濕地生態(tài)服務(wù)功能評(píng)價(jià)指標(biāo)體系框架,如表3.1[4]。
表3.1 湖泊型濕地生態(tài)服務(wù)功能評(píng)價(jià)指標(biāo)體系
3.2.1 物質(zhì)產(chǎn)品功能
(1)植物產(chǎn)品
藥湖濕地公園范圍內(nèi)森林總面積為1517.5畝,農(nóng)作物面積為18797.5畝。其中水田有16020畝,畝產(chǎn)為1000斤,每斤價(jià)格1.25元;旱地2777.5畝,畝產(chǎn)450斤,每斤2.4元。根據(jù)能值分析法進(jìn)行計(jì)算,植物產(chǎn)品太陽(yáng)能值為7.73×1018sej?a-1,能值貨幣價(jià)值為7.09×106元。
(2)動(dòng)物產(chǎn)品
藥湖國(guó)家濕地公園野生脊椎動(dòng)物發(fā)現(xiàn)有236 種,隸屬于33 目80 科,其種數(shù)為江西已知脊椎動(dòng)物總數(shù)的27.2%。其中國(guó)家一級(jí)重點(diǎn)保護(hù)的野生動(dòng)物2 種,國(guó)家二級(jí)重點(diǎn)保護(hù)的野生動(dòng)物16 種,江西省級(jí)重點(diǎn)保護(hù)動(dòng)物64 種,列入《國(guó)家保護(hù)的有益的或者有重要經(jīng)濟(jì)、科學(xué)研究?jī)r(jià)值的陸生野生動(dòng)物名錄》的兩棲動(dòng)物和鳥(niǎo)類(lèi)和獸類(lèi)達(dá)127 種,列入《瀕危動(dòng)植物種國(guó)際貿(mào)易公約》的物種共20 種,被中國(guó)瀕危動(dòng)物紅皮書(shū)評(píng)為瀕危級(jí)別的物種有11 種。
表3.2 物質(zhì)產(chǎn)品功能能值分析表 單位:元/年
根據(jù)以上計(jì)算,可知藥湖濕地公園濕地物質(zhì)產(chǎn)品能值貨幣價(jià)值為165581652 元。
3.2.2 涵養(yǎng)水源功能
(1)調(diào)蓄水量
藥湖濕地作為一個(gè)典型的湖泊型濕地,它的調(diào)蓄水量的功能主要由湖泊來(lái)實(shí)現(xiàn)。
2014年,藥湖濕地面積2560 公頃,蓄水量達(dá)到4.2×107m3。因此根據(jù)以下公式對(duì)藥湖濕地調(diào)蓄水量產(chǎn)生的能量進(jìn)行計(jì)算:
N為年調(diào)蓄水量總能量(j?a-1);W為年水量調(diào)蓄量(m3?a-1);ρ為雨水密度106(g?m-3);j為雨水的吉布斯自由能4.94(J?g-1)
C 能值貨幣價(jià)值;a 能值轉(zhuǎn)換率;b 能值貨幣比率;根據(jù)以上計(jì)算公式,可得2014年調(diào)蓄水量的價(jià)值為78924973 元。
(2)優(yōu)質(zhì)供水
藥湖濕地作為一個(gè)典型的湖泊型濕地,是一個(gè)巨大的儲(chǔ)水庫(kù)。藥湖水質(zhì)較優(yōu),大部分達(dá)到三級(jí)水質(zhì),可以直接為當(dāng)?shù)鼐用裉峁╋嬘盟?。其?014年,藥湖為當(dāng)?shù)鼐用裉峁┲苯语嬘盟?.8×104t,根據(jù)當(dāng)?shù)刈詠?lái)水市場(chǎng)價(jià)格,每噸水按1.95 元計(jì)算,可得2014年優(yōu)質(zhì)供水價(jià)值為113100 元。
表3.3 涵養(yǎng)水源功能能值分析表 單位:元/年
根據(jù)以上計(jì)算,可以得到藥湖濕地公園濕地生態(tài)服務(wù)功能涵養(yǎng)水源價(jià)值為79038073元。
3.2.3 固碳釋氧功能
(1)固碳
濕地生態(tài)系統(tǒng)中的森林通過(guò)光合作用固定大氣中的CO2,并釋放氧氣。通過(guò)以下公式進(jìn)行計(jì)算:
VCO2固定CO2總量;W 森林總蓄積量;K各森林類(lèi)型與生物量之間的轉(zhuǎn)換系數(shù),取K=1.72;R 各森林類(lèi)型蓄積量年增長(zhǎng)率,取R=4.266%
(2)釋氧
森林通過(guò)光合作用釋放O2利用以下公式進(jìn)行計(jì)算:
VO2釋放O2總量;W 森林總蓄積量;K各森林類(lèi)型與生物量之間的轉(zhuǎn)換系數(shù),取K=1.72;R 各森林類(lèi)型蓄積量年增長(zhǎng)率,取R=4.266%
根據(jù)藥湖濕地每年固定CO2總量和釋放O2總量,編制以下能值分析表:
表3.4 藥湖濕地固碳釋氧能值分析表 單位:元/年
根據(jù)以上計(jì)算,可得藥湖國(guó)家濕地公園濕地固碳釋氧功能價(jià)值為133612 元。
3.2.4 調(diào)節(jié)氣候功能
濕地的氣候調(diào)節(jié)主要表現(xiàn)在增濕、降溫、增雨等方面,藥湖水面月平均相對(duì)濕度(12 個(gè)月) 81 %;藥湖水面月平均氣溫(12 個(gè)月)16.8℃。由于藥湖濕地是一個(gè)湖泊型濕地,因此氣候調(diào)節(jié)功能主要是由藥湖湖面水分蒸發(fā)來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)閔騫(2006)對(duì)鄱陽(yáng)湖蒸發(fā)量研究結(jié)果得出湖面蒸發(fā)計(jì)算的氣候模式法,公式如下:
式中E 為月水面蒸發(fā)量,mm;B 為每個(gè)月的天數(shù),B= 28,29,30,31;r 為水面月平均相對(duì)濕度;T 為水面月平均氣溫,℃。
根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)可知,藥湖濕地2014年蒸發(fā)量為936.86mm,則根據(jù)公式:
V 為調(diào)節(jié)氣候總能量;S 為面積;Em為年蒸發(fā)量;C 為水的蒸發(fā)熱,取2000J/kg。
表3.5 藥湖濕地調(diào)節(jié)氣候功能能值分析表單位:元/年
根據(jù)以上計(jì)算,可得出藥湖調(diào)節(jié)氣候功能價(jià)值為328624 元。
3.2.5 保護(hù)環(huán)境功能
(1)提供負(fù)氧離子
根據(jù)以下公式計(jì)算濕地提供負(fù)氧離子個(gè)數(shù):
G 為提供負(fù)氧離子個(gè)數(shù)(個(gè)/a);Q 為負(fù)氧離子濃度(個(gè)/cm3);H 為林木平均高(m);L 為負(fù)氧離子壽命(min);A 為林分面積(hm2)。
其中2014年,Q 為680 個(gè)/cm3,H 為8m,L 為10min,A 為123.4hm2。經(jīng)計(jì)算可得,2014年,提供負(fù)離子4.15×1019個(gè),負(fù)氧離子價(jià)格為6.686×10-18個(gè)。2014年藥湖濕地提供負(fù)氧離子價(jià)值為370 元。
(2)降解污染
藥湖濕地的降解污染功能包括兩個(gè)方面,一個(gè)是植物凈化功能,主要是植物通過(guò)吸收作用減少空氣中硫化物、氮化物、氟化物、飛塵等有害物質(zhì)的含量;另一個(gè)是水體凈化,主要是通過(guò)對(duì)水生植物對(duì)水資源中所含的重金屬元素的吸收來(lái)改善水質(zhì)。
①植物凈化功能
根據(jù)以下公式,對(duì)植物的凈化功能進(jìn)行計(jì)算:
Vj研究區(qū)年吸收SO2量、年吸收氟化物量、年滯塵量以及年吸收氮氧化物量(g?a-1);Qji為不同森林類(lèi)型單位面積年吸收SO2量、年吸收氟化物量、年滯塵量以及年吸收氮氧化物量(t?hm-2?a-1),闊葉林吸收SO2量為88.65,年滯塵能力分別為33.2,闊葉林年吸收氟化物量為4.650,森林年吸收氮氧化物量為6;Si為森林面積。
②水體凈化
2014年進(jìn)入藥湖水體的主要污染物排放總量為COD10476.87t,TN165t,TP14.28t,BOD5 537.65t,氨氧124.8t。按照湖泊對(duì)各污染物的去除率計(jì)算,其中COD46%,TN35.5%,TP24.4%,BOD24%,氨氧38%,得出2014年共凈化污染物5057.91t。
(3)固土保肥
濕地固土保肥的價(jià)值主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面,一方面是固土,另一方面是保肥。其中根據(jù)下列公式計(jì)算固土價(jià)值:
G 為固土總量;Q為林區(qū)土壤潛在侵蝕總量(g?a-1);Q’為林區(qū)土壤現(xiàn)實(shí)侵蝕總量(g?a-1);d為現(xiàn)實(shí)土壤侵蝕模數(shù)(t?hm-2?a-1),亞熱帶常綠闊葉林的現(xiàn)實(shí)土壤侵蝕模數(shù)為3.20;S’為林地面積(hm2),則2014年G=(3.20×97.16/5.1%-3.20×97.16)×106=5.79×109g
根據(jù)植物表土層能量折算比率67800J/g,則2014年固土總能量為3.93×1014J/a。
根據(jù)以下公式計(jì)算保肥價(jià)值:
Vm2為森林減少土壤中的N、P、K 三種養(yǎng)分的損失量(g?a-1);H’m為土壤中N,P,K 的含量(%)分別為:0.418、0.089、0.181。
表3.7 固土保肥價(jià)值能值分析表 單位:元/年
根據(jù)以上計(jì)算,可得出藥湖保護(hù)環(huán)境價(jià)值為99513444 元。
3.2.6 生物多樣性保護(hù)功能
2014年,藥湖濕地境內(nèi)記載的植物種類(lèi)有500 種,魚(yú)類(lèi)145 種,鳥(niǎo)類(lèi)108 種,生物種類(lèi)共753 種。
根據(jù)下表計(jì)算,可得出藥湖生物多樣性保護(hù)功能價(jià)值為5280281 元。
表3.8 生物多樣性保護(hù)功能能值分析表單位:元/年
3.2.7 人文功能
藥湖濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能中的人文功能主要包括休閑旅游和科研教學(xué)兩個(gè)方面。具體計(jì)算如下:
(1)休閑旅游
經(jīng)過(guò)綜合測(cè)算,藥湖國(guó)家濕地公園瞬時(shí)環(huán)境容量為195000 人次,合理的日環(huán)境容量為13428 人次,根據(jù)濕地公園的氣候特征和區(qū)位條件等因素綜合分析,公園旅游旺季為5~10月,計(jì)184 天;平季為3、4、11月,計(jì)91 天;淡季為1、2、12月,計(jì)90 天。旺季以理論日容量100%計(jì)算,平季以65%計(jì)算,淡季以20%計(jì)算,年環(huán)境容量為500.3 萬(wàn)人次。從環(huán)境容量上看具有良好的發(fā)展?jié)摿?。從旅游開(kāi)發(fā)與環(huán)境保護(hù)的角度看,環(huán)境容量無(wú)論前期或后期都不會(huì)成為旅游發(fā)展的限制因子,只需對(duì)節(jié)假日客流進(jìn)行合理的控制和分流,保證局部景區(qū)或景點(diǎn)的游客量不超過(guò)局部環(huán)境容量。
(2)科研教學(xué)
藥湖濕地公園具有豐富的物種多樣性,因此是眾多科研學(xué)者研究的重要場(chǎng)所。每年都有大量高校學(xué)生到此地采集相關(guān)數(shù)據(jù)撰寫(xiě)跟濕地生態(tài)服務(wù)功能相關(guān)的論文。科研教學(xué)的價(jià)值計(jì)算方法參照Meillaud等人的方法,即科研教學(xué)(sej)=每年論文頁(yè)數(shù)(頁(yè))×能值轉(zhuǎn)換率(sej/頁(yè))。其中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取的方法是,在中國(guó)期刊文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)中,分別以湖泊型濕地生態(tài)系統(tǒng)為關(guān)鍵詞檢索2014年發(fā)表的論文有3 篇,平均每篇3 頁(yè)計(jì)算,得2014年論文頁(yè)數(shù)為9 頁(yè)。
表3.9 人文功能能值分析表 單位:元/年
根據(jù)以上計(jì)算,可得出藥湖濕地人文功能價(jià)值為3599083 元。
通過(guò)上述計(jì)算可知,2014年藥湖國(guó)家濕地公園濕地生態(tài)服務(wù)功能總能值為3.85×1020sej?a-1,能值貨幣總價(jià)值為353474768 元?a-1。其中物質(zhì)產(chǎn)品功能總能值為1.80×1020sej?a-1,能值貨幣價(jià)值總價(jià)值165581652 元? a-1,占總價(jià)值的46.84%;涵養(yǎng)水源功能總能值為8.60×1019sej?a-1,能值貨幣總價(jià)值為79038073元? a-1,占總價(jià)值的22.36%;固碳釋氧功能總能值為1.46×1017sej?a-1,能值貨幣總價(jià)值為133612 元?a-1,占總價(jià)值的0.04%;調(diào)節(jié)氣候功能總能值為3.58×1017sej?a-1,能值貨幣總價(jià)值為328624 元?a-1,占總價(jià)值的0.09%;保護(hù)環(huán)境功能總能值為1.08×1021sej?a-1,能值貨幣總價(jià)值為99513444 元? a-1,占總價(jià)值的28.15%;生物多樣性保護(hù)功能總能值為5.76×1018sej?a-1,能值貨幣總價(jià)值為5280281元? a-1,占總價(jià)值的1.49%;人文功能總能值為3.90×1018sej?a-1,能值貨幣總價(jià)值為3599083 元?a-1,占總價(jià)值的1.02%。藥湖國(guó)家濕地公園濕地生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值量大小順序?yàn)椋何镔|(zhì)產(chǎn)品>保護(hù)環(huán)境>涵養(yǎng)水源>生物多樣性>人文功能>調(diào)節(jié)氣候>固碳釋氧。物質(zhì)產(chǎn)品功能、保護(hù)環(huán)境功能、涵養(yǎng)水源功能三個(gè)功能所占的比重較大,說(shuō)明藥湖動(dòng)植物資源非常豐富,在保護(hù)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境、涵養(yǎng)水源等方面發(fā)揮巨大作用。
2014年藥湖國(guó)家濕地公園濕地各項(xiàng)生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值量比例圖
濕地作為全球三大生態(tài)系統(tǒng)之一,對(duì)于地球的作用舉足輕重,而湖泊型濕地又是濕地中非常重要的一種類(lèi)型。筆者通過(guò)對(duì)湖泊型濕地的現(xiàn)狀和特點(diǎn)進(jìn)行分析,并利用藥湖濕地公園作為研究對(duì)象進(jìn)行研究,得出了以下研究結(jié)論:
(1)以指標(biāo)選取原則為基礎(chǔ),選取了調(diào)蓄水量、優(yōu)質(zhì)供水、補(bǔ)充地下水、均化洪水等22個(gè)跟湖泊型濕地生態(tài)服務(wù)功能相關(guān)的指標(biāo)作為湖泊型濕地生態(tài)服務(wù)功能初步評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,并根據(jù)湖泊型濕地的現(xiàn)狀及特點(diǎn),以指標(biāo)篩選原則為理論依據(jù),采取頻度統(tǒng)計(jì)法、Delphi 法對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行篩選,最終保留了13 個(gè)指標(biāo)作為最終評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,分別為:植物產(chǎn)品、動(dòng)物產(chǎn)品、調(diào)蓄水量、優(yōu)質(zhì)供水、固碳、釋氧、調(diào)節(jié)氣候、提供負(fù)離子、降解污染、固土保肥、維護(hù)生物多樣性、休閑旅游、科研教學(xué)。將保留的13 個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)歸為七大類(lèi),分別為:物質(zhì)產(chǎn)品、涵養(yǎng)水源功能、固碳釋氧功能、調(diào)節(jié)氣候功能、保護(hù)環(huán)境功能、生物多樣性保護(hù)功能、人文功能。
(2)首次將能值分析理論引用到濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)價(jià)上來(lái),并對(duì)藥湖濕地2014年的生態(tài)服務(wù)功能進(jìn)行了評(píng)價(jià),得出2014年藥湖濕地生態(tài)服務(wù)功能能值貨幣總價(jià)值為353474768元? a-1,每公頃價(jià)值為138076 元? a-1。
(3)對(duì)藥湖濕地各項(xiàng)生態(tài)服務(wù)功能總能值進(jìn)行對(duì)比,分析得出2014年藥湖濕地各項(xiàng)生態(tài)服務(wù)功能重要性大小順序?yàn)椋何镔|(zhì)產(chǎn)品>保護(hù)環(huán)境>涵養(yǎng)水源>生物多樣性>人文功能>調(diào)節(jié)氣候>固碳釋氧。
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