上海九段沙濕地國家級自然保護區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估

秦曉光， 翁怡嬋， 譚賽章， 龔婉卿

(1.東海環(huán)境監(jiān)測中心，上海 200136;2.東海預報中心，上海 200136)

濕地是指“草本沼澤、堿沼、泥炭地或水域，不論它們是天然的或人工，永久的或暫時的，水體是靜止的或流動的，水質是淡水、半咸水或咸水，也包括退潮時水深不超過6m的海水水域”[1]。濕地包括自然濕地和人工濕地，其中自然濕地分為近海與海岸濕地、河流濕地、湖泊濕地、沼澤濕地等，根據第二次全國濕地資源調查結果，我國共有濱海濕地579.59×104hm2，占全國濕地面積的10.85%，其中有40個國家級保護區(qū)、16處國際重要濕地和許多國家重要濕地，受保護的濱海濕地面積139.04×104hm2，占濱海濕地總面積的23.99%[2]。濕地對降低環(huán)境污染、維持物種多樣性、維持生態(tài)系統(tǒng)健康等都具有非常重要的意義。聯(lián)合國千年生態(tài)系統(tǒng)評估報告(MA)將濕地提供的生態(tài)系統(tǒng)服務分為供給、調節(jié)、文化、支持四大類服務[1]。近幾十年來，隨著人們對生態(tài)環(huán)境的不斷重視、生態(tài)經濟學的發(fā)展，生態(tài)系統(tǒng)服務價值研究成為研究熱點，Costanza等對全球生態(tài)系統(tǒng)服務價值進行了評估，識別并計算了全球開闊海洋、海岸帶、森林、濕地等生態(tài)系統(tǒng)服務價值，其中濕地生態(tài)系統(tǒng)單位面積服務價值約為14 785美元/(hm2·a)，低于河口和海草床，高于河流、湖泊，珊瑚礁等，遠高于森林、草原等[3]；并研究了生態(tài)系統(tǒng)服務價值與生物多樣性、浄初級生產力(NPP)等之間的關系[4]。國內外學者采用Costanza模式法[5]、meta分析法[6]、當量因子法[7]、物質量評估法[8-10]等對不同區(qū)域和不同類型的濕地生態(tài)系統(tǒng)服務價值進行研究和比較，得到一系列研究成果。

長江口是我國人口最密集、經濟最發(fā)達的區(qū)域之一，而九段沙濕地是長江口海域新生的、幾乎未受到人類干擾的河口沙洲，正逐漸成為上海乃至長三角地區(qū)的重要生態(tài)屏障，關系到整個長江口生態(tài)安全、資源與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展[11]，但目前對其生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估的研究較少，本文以九段沙濕地為研究對象，基于上海市第二次濕地資源調查(2011—2013)成果[12]，結合相關調查統(tǒng)計數(shù)據，參考GB/T 28058—2011《海洋生態(tài)資本評估技術導則》和相關文獻資料，采用物質量評估方法，評估其生態(tài)系統(tǒng)服務價值，探索開展生態(tài)產品價值評估核算。

一 研究區(qū)概況與方法

(一) 研究區(qū)概況

20世紀20年代至30年代，九段沙出現(xiàn)0m淺灘，但仍與北面的橫沙東灘相連，隨著時間推移，九段沙逐漸脫離橫沙東灘，成為獨立沙洲[13]，成為南北槽的分岔口，使長江口基本形成三級分叉四級入海格局(圖1)。九段沙沙體露出水面以后持續(xù)發(fā)生變化，1995年，九段沙0m線以上最大沙洲面積約為126.92km2，2005年為168km2，2011年為205km2，2013年為212.53 km2[14]，近年來由于長江口深水航道工程南導堤的建成，沙體面積增大趨緩，主要呈長高不長大的趨勢。

九段沙濕地國家級自然保護區(qū)是長江口地區(qū)唯一基本保持原生狀態(tài)的河口濕地，2005年經國務院批準由省級保護區(qū)升級為國家級自然保護區(qū)。2013年上海市第二次濕地調查結果顯示，九段沙濕地自然保護區(qū)包括上沙、中沙、下沙、江亞南沙及附近淺海水域，總面積約407.85km2，其中，淤泥質海灘88.69 km2，占21.75%；潮間鹽沼71.24 km2，占17.47%；沙洲沙島1.29 km2，占0.31%；河口水域246.61km2，占60.47%[12]。

圖1 研究區(qū)域位置示意

(二)數(shù)據來源與方法

利用上海市第二次濕地資源調查成果(2011—2013年)，查閱大量統(tǒng)計年鑒、統(tǒng)計資料和文獻資料，運用生態(tài)經濟學理論，采用直接價值法、成果參照法、影子工程法、替代成本法等國內外常用且比較成熟的生態(tài)系統(tǒng)服務價值評價方法，對各項服務價值進行評價。

鑒于不同資料研究時間不同，可使用社會貼現(xiàn)率將不同年份價格轉為同一年份[15]，參考汪海洲等研究成果，采用中國社會合理社會貼現(xiàn)率4.5%[16]。

(三)生態(tài)系統(tǒng)服務評估指標體系構建

根據對九段沙濕地的資源環(huán)境特征以及生態(tài)系統(tǒng)服務分析，參考MA中對生態(tài)系統(tǒng)服務的劃分，識別主要影響因素，構建九段沙濕地生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估指標體系(表1)。供給服務中，主要考慮九段沙濕地可提供的動物資源和植物資源潛力，但出于對濕地的保護，這些資源大部分不允許捕撈或砍伐；調節(jié)服務中，主要考慮濕地強大的凈化水質、凈化空氣、調蓄水量、防風消浪等服務；支持服務中由于九段沙作為國家級濕地保護區(qū)和上海保持最好的原生態(tài)濕地，不宜開發(fā)使用，因此主要考慮其為各種物種提供棲息地的服務，不考慮保持土壤等服務；文化服務中，九段沙上幾乎無休閑娛樂，從其所處地理位置和濕地保護角度也不應開展休閑娛樂活動，因此主要考慮其可為教育科研提供的服務。

表1 九段沙濕地生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估指標體系

二 結果分析

(一) 供給服務價值評估

1.動物資源

九段沙濕地分布有豐富的浮游植物、浮游動物、底棲生物及游泳動物等，對東海漁業(yè)資源有重要的影響。調查資料顯示，鑒定浮游植物147種，主要是硅藻和綠藻，主要優(yōu)勢種有中肋骨條藻(Skeletonema costatum)、顆粒直鏈藻(Melosira granulata)、尖針桿藻(Synedra acus)、梅尼小環(huán)藻(Cyclotella meneghiniana)等[17]。鑒定浮游動物104種，以火腿許水蚤(Schmackeria poplesia)、中華哲水蚤(Calanus sinicus)、蟲肢歪水蚤(Tortanus vermiculus)、中華胸刺水蚤(Centropages sinensis)、真刺唇角水蚤(Labidocera euchaeta)等較為常見。鑒定底棲動物130種，其中大型底棲動物以軟體動物為主，主要經濟底棲動物有中華絨螯蟹(Eriocheir sinensis)、安氏白蝦(Exopalaemon annandalei)、三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)、鋸緣青蟹(Scylla serrata)、泥螺(Bullacta exarata)、縊蟶(Sinonovacula constricta)等[18]。觀測到中華鱘(Acipensersinensis Gray)、白鱘(Psephurus gladius (Martens))、花鰻鱺(Anguilla marmorata)、胭脂魚(Myxocyprinus asiaticus)、松江鱸(Trachidermus fasciatus)等國家級重點保護動物。鑒定魚類18目49科133種，主要經濟魚類約有10多種，以河口性魚類、近海性魚類和洄游性魚類為主，如鯔魚(Mugil cephalus)、彈涂魚(Boleophthalmus pectinirostris)、棘頭梅童魚(Couichthys lucidus)、鰻鱺(Anguilliformes)、刀鱭(Coilia macrognathos)和鳳鱭(Coilia mystus)等[19]。長江口水文環(huán)境多樣且發(fā)揮著漁業(yè)資源“三場一通道”的功能，是中華絨螯蟹最大、最優(yōu)質的天然產卵場[20]，九段沙東北部的中央水域是中華絨螯蟹親蟹主要分布區(qū)域之一[21]。

本文選取蟹苗、魚苗，魚、蝦、蟹類成體等5個九段沙典型經濟類動物資源，應用直接價值法，估算其供給服務價值。

(1)

式中：V1為動物資源價值(元)；Yi為第i種資源的產量；Pi為第i種資源的市場價格。

文獻顯示，2013年長江口中華絨螯蟹苗總捕撈量為6 027.2 kg，其中南支蟹苗捕撈量5 497.5 kg[21]，當年長江蟹苗價格最高115元/斤[22]， 估算南支蟹苗價值126.44萬元，由于價值估算參考的僅是捕撈量，實際蟹苗資源量及價值會高于本結果。根據東海區(qū)漁政局在九段沙附近水域漁業(yè)資源調查結果，調查水域仔魚的垂直拖網平均數(shù)量為0.25尾/m2，河口水域面積按246.61 km2計算，魚苗產量約為6 165.25萬尾，平均每尾魚苗價格按0.4元計算，魚苗價值約2 466.1萬元。調查到魚類為632.078 9 kg/km2、蟹類為215.644 4 kg/km2、蝦類為82.035 1 kg/km2，則九段沙水域魚、蟹、蝦類的資源量分別為155.877t、53.180t、20.231t，參考崇明東灘動物資源價格，鳳尾魚51.8元/kg、中華絨螯蟹73.91元/kg、崇明白對蝦30元/kg[23]，價值分別為807.442 9萬元，393.053 3萬元，60.693 0萬元。綜上，九段沙濕地動物資源服務價值共計3 853.73萬元。

2.植物資源

九段沙濕地主要高等植物以海三棱藨草、藨草、蘆葦、互花米草、糙葉苔草等為主，尤以海三棱蔗草、蘆葦、互花米草為主要優(yōu)勢種，本文選取蘆葦，應用直接價值法，估算其供給服務價值。

V2=A1C1Y1P1/(1+r)n

(2)

式中：V2為植物資源價值(元)；A1為九段沙植被覆蓋面積(km2)；C1為蘆葦占比例(%)；Y1為單位面積蘆葦生物量(kg/km2)；P1為2016年蘆葦市場價格(元/t)；r為社會貼現(xiàn)率(4.5%)；n為貼現(xiàn)日期起到貼現(xiàn)截止日期時間(3a)。

九段沙植被總面積約57.4km2，其中蘆葦分布面積約占31.47%，即18.063 8 km2[24]。參考崇明東灘蘆葦?shù)纳锪?.1kg/m2[23]，九段沙濕地可產出蘆葦164 380.3t，蘆葦市場價格約600元/t[10]，九段沙可提供植物資源(蘆葦)的價值8 651.59萬元。

(二) 調節(jié)服務價值評估

1.大氣凈化

九段沙濕地主要高等植物除可提供植物資源服務外，在調節(jié)氣候、降低大氣和水體污染等方面有重要作用。濕地中大面積的水域和植物蒸騰作用會形成大量水蒸氣，加強細顆粒聚沉作用，有效吸附空氣中的顆粒物并沉降，對毗鄰地區(qū)PM2.5濃度有明顯削減作用，研究表明可消減空氣中17%的PM2.5，最高可消減50%[25]，且湖庫濕地在削減濃度方面作用優(yōu)于河流濕地。然而，目前國內外關于自然生態(tài)系統(tǒng)削減PM2.5的研究多為森林和草地生態(tài)系統(tǒng)，對濕地削減能力研究較少。

本文采用成果參照法，對九段沙濕地統(tǒng)滯納TSP(大氣顆粒物)、PM10、PM2.5的能力進行估算。

(3)

式中：V3為大氣凈化價值(元)；A1為九段沙植被覆蓋面積(km2)；Yi為單位面積濕地植被滯納能力(t/hm2)；Pi為2018年去除污染物服務價值，其中，去除TSP費用25元/t，PM10造成健康危害經濟損失約為30.34元/kg ，PM2.5造成健康危害經濟損失為4 665.12元/kg；r為社會貼現(xiàn)率(4.5%)；n為貼現(xiàn)日期起到貼現(xiàn)截止日期時間(5a)。

叢日征等對陜西省河流濕地、湖泊濕地、沼澤濕地、人工濕地的除霾物質量進行了估算[26]，九段沙濕地植物區(qū)系以世界分布、亞熱帶分布和北溫帶分布為主[12]，與河流濕地植被相似，陜西省河流濕地滯納TSP、PM10、PM2.5能力分別為1.089 6 t/hm2、0.131 2 t/hm2、0.048 51 t/hm2，本研究參照該方法，計算九段沙濕地植被覆蓋區(qū)(57.4 km2)可滯納TSP、PM10、PM2.5能力分別為6 254.58t、725.881 8t、278.463 1t。九段沙濕地降霾除塵、凈化大氣的服務價值共計106 087.51萬元，主要是去除PM2.5的服務價值較高。

2.水質凈化

濕地能有效吸收、凈化水體中的有機污染物和營養(yǎng)鹽。本文采用成果參照法和污水處理成本法估算水質凈化服務價值：

V4=YCODC2P2

(4)

式中：V4為水質凈化價值(元)；YCOD為長江與上海市入海COD年通量(t)；C2為濕地去除COD效率；P2為COD處理成本(元/t)。

長江徑流每年攜帶大量泥沙、營養(yǎng)鹽等入海，2013年長江入海污染物質通量COD為626.478×104t[27]。上海市2013年污水排放量22.3×108t，排放COD為23.56×104t。研究表明，人工濕地系統(tǒng)對尾水中污染物COD平均去除率為29%[28]。估算可去除水體中污染物COD為188.51×104t，根據《排污費征收標準管理辦法》，COD處理成本為700元/t，長江口濕地凈化水質生態(tài)價值約131 957.71萬元，由于長江口濕地主要包括崇明東灘濕地與九段沙濕地，面積(0m以上)總計538.53km2，其中九段沙濕地約占39.5% ，因此九段沙濕地提供的水質凈化服務價值為52 123.30萬元。

3.固碳

濕地植物和微生物通過物理過濾、生物吸收、化學合成與分解等過程凈化水質，并通過光合作用實現(xiàn)固碳釋氧等服務。全球河口濕地的固碳能力約為42.6Tg C/a，對大氣溫室效應的抑制作用十分明顯。濕地固碳主要通過植物光合作用及土壤固碳。本文采用碳稅法估算濕地的固碳服務價值：

(5)

式中：V5為固碳價值(元)；A1為九段沙植被覆蓋面積(km2)；Ci為3種不同類型植被占比(%)；Hai為不同類型植被的碳儲量(kg/m2)；Hbi為不同類型植被區(qū)土壤的碳儲量(g/m2)；P3為單位質量固碳價值(元/t)。

九段沙植被總面積約57.4 km2，蘆葦、互花米草、海三棱藨草分別占31.47%、39.35%、29.17%，面積分別為18.063 78 km2、22.586 9 km2、16.743 58 km2[24]。九段沙蘆葦、互花米草的平均碳儲量分別為2.164 34 kg/m2、2.147 09 kg/m2[29]，長江口濕地海三棱藨草的現(xiàn)存碳儲量為0.51 kg/m2[30]。計算得到九段沙濕地蘆葦、互花米草、海三棱藨草等植被的碳儲量分別為3.909 6×104t、4.849 6×104t、0.853 9×104t。

蘆葦、互花米草植被區(qū)的表層土壤(0～30cm)平均碳儲量分別為1 048.62 g/m2、583.33 g/m2[29]，海三棱藨草植被區(qū)平均碳儲量400 g/m2[31]，計算得到九段沙濕地蘆葦、互花米草、海三棱藨草植被土壤碳儲量分別為1.894 2×104t、1.317 6×104t、0.669 7×104t。

綜上，九段沙濕地植被及土壤固碳量共約13.494 6×104t。參考瑞典碳稅價格(150美元/t)，采用2013年人民幣平均匯率6.10計算，2013年九段沙濕地植被及其土壤的固碳價值為12 347.56萬元。

4.釋放氧氣

根據植物光合作用原理，植物每生產1kg干物質，可釋放氧氣1.19kg，本文采用成果參照法估算濕地釋放氧氣的服務價值：

(6)

式中：V6為釋氧價值(元)；Yi為3種不同類型植被的干重(t)；P4為單位質量氧氣制造價格(元/t)。

參照陳秀芝等對九段沙植被干重測量結果[32]，蘆葦、互花米草、海三棱藨草干重分別為3.143 1×104t、4.698 1×104t、0.234 4×104t，共8.075 6×104t，可釋氧9.609 9×104t。氧氣價格采用中華人民共和國衛(wèi)生部網站的氧氣價格，為1 000元/t，釋放氧氣價值9 609.96萬元。

5.調節(jié)氣候

上海作為特大型城市，人口密集、綠化率相對較低，加劇城市熱島效應，九段沙濕地作為上海鄰近未受人類明顯干擾的濕地，對調節(jié)上海市氣候有重要作用。參照地理區(qū)域及氣候條件相近的杭州灣濕地氣候調節(jié)能力及價值[10]，單位面積杭州灣濕地的氣候調節(jié)服務約為15.854 6萬元/km2，估算九段沙濕地調節(jié)氣候價值約6 466.30萬元。

6.供水蓄水

上海作為水質型缺水的城市，除依靠長江供水外，在長興島頭部青草沙建設了青草沙水庫，其與九段沙地理位置相近、成因相似，青草沙水庫面積67 km2，設計有效庫容4.359×108m3，蓄水量1.46×108m3；參考其蓄水能力，根據九段沙保護區(qū)面積估算(407.85 km2)，相當于可形成庫容26.49×108m3的水庫，可蓄水8.89×108m3；按2013年上海市居民生活用水標準1.33元/m3計算，九段沙濕地蓄水價值118 260萬元。

7.防風消浪

濱海濕地在抵御海浪、臺風和風暴潮災害中具有重要作用，尤以紅樹林的防風消浪效益非常顯著[9]。上海是典型的河口沖積城市，易受臺風風暴潮影響，2000—2015年影響上海的熱帶氣旋32個，強風暴潮過程12次，超強風暴潮過程3次[33]。九段沙濕地鹽沼植被資源豐富，增大灘面摩擦阻力，減緩波浪向岸速度，消減波浪能量，從而實現(xiàn)防風消浪功能，波浪進入有植被生長的沼澤后50m左右，會完全消失，流過海三棱藨草帶的近底流速可減弱16%～71%[12]。當然，由于九段沙是河口沙洲，防風消浪效果低于沿岸的濱海濕地，根據Ledoux 等的研究成果，岸灘防御風暴潮的價值為9 140美元/hm2～30 760美元/hm2，本研究取其最低值，參考匯率按6.10計算，九段沙的淤泥質海灘和鹽沼面積約159.93 km2，防風消浪服務價值約為89 167.372 2萬元。

(三)支持服務價值評估

九段沙濕地保護區(qū)保護對象為河口型新生濕地生態(tài)系統(tǒng)，生物資源豐富，除前文述及動物、植物資源外，也為鳥類提供了重要的棲息地和豐富的食物，每年有數(shù)以百萬計的鳥類在此停歇。九段沙地區(qū)已經記錄到鳥類15目40科186種。其中有國家一級保護動物3種，國家二級保護動物21種，如小天鵝、黑嘴鷗、花臉鴨、黑臉琵鷺、紅隼等。列入《中日保護候鳥協(xié)定》的鳥類118種，列入《中澳保護候鳥協(xié)定》的鳥類51種[34]。列入世界自然保護聯(lián)盟IUCN紅色名錄的鳥類16種。九段沙濕地是上海記錄到雁鴨類種類最多、數(shù)量最大的區(qū)域[12]。

由于提供棲息地價值難以量化和評估，本研究參考上海市九段沙濕地國家級自然保護區(qū)管理署2016年年度財政決算，九段沙濕地保護經費約2 055.92萬元，主要用于濕地保護、航標燈維護、簡易碼頭設施維護保養(yǎng)、九段沙警示牌維護保養(yǎng)、九段沙上沙銘牌維護保養(yǎng)、九段沙陸生野生動物疫源疫病觀測站維護保養(yǎng)等。

(四)文化服務價值評估

《中國知網》查詢近10年來關于九段沙研究的文章共183篇，平均每年18篇；SCI收錄近10年來文章共114篇，平均每年10篇；共計28篇/a，研究內容涉及漁業(yè)資源、植被分布、地形地貌、外來物種入侵、固碳等眾多領域。發(fā)表1篇文章投入經費約35.76萬元[35]，共計約1 001.28萬元。不再考慮可能出現(xiàn)重復計算的研究生培養(yǎng)費用、科技項目投入等。

查詢到10年來研究九段沙的畢業(yè)論文58篇，即每年培養(yǎng)相關領域研究生約6名。參照《關于完善研究生教育投入機制的意見》，培養(yǎng)一名碩士研究生每年學費不超過8 000元，一般培養(yǎng)研究生時間為3年，共計24 000元，因此，培養(yǎng)6名相關領域研究生14.4萬元。

由于生物多樣性保護部分(濕地保護經費)中包含了宣傳教育，本部分不再重復計算宣傳費用。

三 討論與結論

九段沙濕地生態(tài)系統(tǒng)服務總價值約409 638.92萬元，單位面積價值為10.04萬元/(hm2·a)，供給、調節(jié)、支持和文化服務分別為12 505.32萬元、394 062.00萬元、2 055.92萬元、1 015.68萬元，其中調節(jié)服務占比高達96.2%，以供水蓄水、大氣凈化、防風消浪的服務價值最高，分別占總服務價值的28.9%、25.9%、21.8%(圖2)。與其他研究成果相比(表2)，九段沙濕地單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務價值低于海南省濱海濕地[15]、廣西省濱海濕地[36]，與崇明東灘濕地[23]接近，高于杭州灣[10]、浙江濱海濕地[37]、廣西北海濕地[38]的評估結果。

圖2 九段沙濕生態(tài)系統(tǒng)服務價值組成

從評估指標看，大部分研究成果都重點評估了濕地的動植物產品供給、固碳、釋氧、蓄水、凈化水質、生物多樣性維護、科研教育和休閑娛樂等服務，部分結合研究對象的特點，增加了原鹽產品、生態(tài)系統(tǒng)食物(紅樹林凋謝物等)、保持土壤等評估指標。本研究增加了大氣凈化服務，并具有較高的價值，而其他大部分研究成果未考慮濕地的除霾能力；對動物資源供給服務價值評估和文化服務評估低于其他區(qū)域研究，主要由于九段沙濕地作為上海新生的國家級濕地保護區(qū)，人類干擾較少，幾乎沒有海水養(yǎng)殖業(yè)，漁業(yè)生產主要以捕撈業(yè)為主，因此動物產品價值相對較低；文化服務只考慮了科研價值，未考慮旅游休閑服務價值，因此總體偏低。

本研究未考慮九段沙濕地作為保持土壤、提供養(yǎng)分和休閑娛樂等服務，評估供給服務中的動物產品價值也較低，雖然九段沙濕地具有提供這些服務的能力，但保持九段沙濕地原生態(tài)對研究長江口的生態(tài)、資源、地形地貌及沖淤變化等具有非常難得的價值，對生態(tài)系統(tǒng)保護、生態(tài)環(huán)境改善具有重要意義，因此不建議發(fā)揮九段沙提供與人類干擾相關的生態(tài)服務價值，而應該研究、保障其發(fā)揮在調節(jié)服務方面的巨大潛能，并加大在科學研究上的投入和科研項目設計的系統(tǒng)性。

生態(tài)系統(tǒng)的服務價值評估是自然資源管理的重要組成部分，由于價值評估涉及到多個學科，涵蓋大量監(jiān)測調查和研究工作，尚未能形成系統(tǒng)、統(tǒng)一的生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估體系，相關數(shù)據的獲取也非常困難，建議構建研究平臺，使測繪、生物生態(tài)、經濟、地理信息等不同學科的研究者們可利用多種技術手段、開展多種研究、共享數(shù)據成果，如濕地面積及分類調查、社會經濟學指標調查、鳥類觀測、水動力調查、生態(tài)環(huán)境調查、植被調查、土壤調查、溫室氣體通量監(jiān)測、大氣污染物監(jiān)測等。

表2 不同濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)服務價值對比

注：表中“/”表示該研究未將此項服務納入評估體系。