三江源草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估

何曉燕

(青海經(jīng)濟(jì)研究院，青海 西寧 810008)

隨著認(rèn)識(shí)的加深以及良好生態(tài)環(huán)境稀缺性的提升，人們對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)注度也越來越高，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估成為廣泛研究的課題。1997年，Costanza[1]提出生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是生態(tài)系統(tǒng)提供的商品和服務(wù)這一概念，并估算了全球16種生態(tài)系統(tǒng)的17種生態(tài)服務(wù)價(jià)值，為生態(tài)價(jià)值研究開辟了新方向。2001年，聯(lián)合國啟動(dòng)千年生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估(MA)，歷時(shí)4年對(duì)全球生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行多層次綜合評(píng)估，形成科學(xué)的評(píng)估體系[2]。這兩項(xiàng)研究為全球生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值研究提供了系統(tǒng)框架，此后大部分研究均以此為基礎(chǔ)。

草地是三江源生態(tài)系統(tǒng)最主要的組成部分，支撐著地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，而三江源草地生態(tài)也極為脆弱，需要科學(xué)保護(hù)和利用。雖然三江源生態(tài)保護(hù)和建設(shè)工程穩(wěn)步推進(jìn)，但是形勢(shì)依然不容樂觀[3～5]。為制定科學(xué)有效的生態(tài)保護(hù)政策和補(bǔ)償機(jī)制，保證草地資源的可持續(xù)利用，系統(tǒng)估算三江源草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值十分必要。在國內(nèi)草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值研究成果[6～10]的基礎(chǔ)上，陳春陽等[11]以MA分類標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建了三江源草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)體系并進(jìn)行了價(jià)值評(píng)估；石凡濤等[12]估算了草地生物量供給量和固碳釋氧量；孫發(fā)平、曾賢剛等[13]從草地的使用價(jià)值和非使用價(jià)值兩方面進(jìn)行評(píng)估，由于該評(píng)估包括水力發(fā)電價(jià)值、內(nèi)陸航運(yùn)價(jià)值、不可再生的固體礦產(chǎn)資源價(jià)值等項(xiàng)目，因此測算出來的數(shù)據(jù)相較其他研究高出很多。童李霞[14]、王釗[15]借助RS等技術(shù)估算生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值。這些研究側(cè)重于三江源地區(qū)草地生態(tài)系統(tǒng)的價(jià)值量估計(jì)，缺少物質(zhì)量估計(jì)，不同年份之間的結(jié)果可比性較差，且由于草地基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、估算方法和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型多寡的差異，即便是相同年份的研究結(jié)果差別也很大。

本文出于數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確數(shù)可得性和與其他研究成果的可比性考慮，以2012年三江源生態(tài)保護(hù)和建設(shè)一期工程完工為時(shí)間節(jié)點(diǎn)，從物質(zhì)量和價(jià)值量兩方面出發(fā)，對(duì)不同類型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)采用具有針對(duì)性和適用性的方法，系統(tǒng)評(píng)估了三江源草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，為相關(guān)研究和政策制定提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 草地概況

三江源生態(tài)保護(hù)和建設(shè)一期工程結(jié)束后，全區(qū)草地面積為2 375.47×104hm2[16]，不同草地類型的占比和平均植被覆蓋度見表1[17]。

表1 三江源不同草地類型植被平均覆蓋度

1.2 指標(biāo)體系

本文在Costzanza 和MA分類體系的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際情況選取食物生產(chǎn)、水源涵養(yǎng)、氣候調(diào)節(jié)、大氣調(diào)節(jié)、控制侵蝕與土壤保持、廢棄物降解、養(yǎng)分循環(huán)、生物多樣性保護(hù)、提供美學(xué)景觀等9項(xiàng)建立指標(biāo)體系(表2)。

表2 三江源草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)指標(biāo)體系表

1.3 評(píng)估方法

1.3.1 供給服務(wù)單位價(jià)值

食物生產(chǎn)。食物生產(chǎn)主要是畜牧產(chǎn)品，其物質(zhì)量按草地理論載畜量來估算。

VFi=Qi×Pf

式中，i表示草地類型；VFi是i類草地單位面積食物生產(chǎn)價(jià)值(元/公頃.年)；Qi是i類草地單位面積理論載畜量(羊單位/ 公頃)；Pf為市場上標(biāo)準(zhǔn)羊的單價(jià)，2012年約為1800元；Yi是i類草地單位面積干草產(chǎn)量(kg/hm2·a )；Ui是i類草地合理利用率；I是每個(gè)羊單位每天進(jìn)食的草量；Di為i類草地放牧天數(shù)，取365d。

按中華人民共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY/T635—2015，羊單位為1只體重45 kg、日消耗1.8 kg標(biāo)準(zhǔn)干草的成年綿羊；高寒草甸、高寒草原、溫性草原和高寒荒漠的年單位面積草產(chǎn)量分別為804.16 kg/hm2·a、366.94 kg/hm2·a、638.43 kg/hm2·a、397.63 kg/hm2·a[10]，草地合理利用率分別取55%、45%、50%和5%。

水源涵養(yǎng)。水源涵養(yǎng)價(jià)值由替代工程法計(jì)算，公式如下：

VWi=Wi×Pm

Wi=θwi×R×K

θwi=θo-θi

式中，VWi為i類草地單位面積水源涵養(yǎng)價(jià)值(元/公頃.年)；Wi為i類草地單位面積水源涵養(yǎng)量(m3/hm2·a)；θwi為i類草地截留降水效益系數(shù)；θo為產(chǎn)流降雨條件下裸地降雨徑流系數(shù)；θi為產(chǎn)流降雨條件下i類草地的降雨徑流系數(shù)[18]；R為三江源草地多年平均降水量(mm)；K為產(chǎn)流降雨量占降雨總量的比例[18]；Pm為單位體積庫容造價(jià)(元/立方米)。

草地的徑流系數(shù)與草地植被覆蓋度呈負(fù)相關(guān)[19]，采用已有成果：θ=-0.3187×VFC+0.36403，VFC為植被覆蓋度[20]，得到高寒草甸、高寒草原、溫性草原和高寒荒漠的徑流系數(shù)分別為0.18、0.26、0.17、和0.32，裸地為0.36；三江源地區(qū)2004～2012年多年平均降水量為518.66 mm，K取0.4；單位體積庫容造價(jià)取6.1107元/噸。

1.3.2 調(diào)節(jié)服務(wù)單位價(jià)值

1.3.2.1 氣候調(diào)節(jié)單位價(jià)值

固碳釋氧價(jià)值。植物每生產(chǎn)1 g干物質(zhì)能固定1.63 gCO2、釋放1.2 gO2[18]，則固定CO2的價(jià)值為：

VCO2i=1.63×NPPi×PCO2

式中，VCO2i為i類草地單位面積固碳價(jià)值(元/公頃.年 )； 為固碳單價(jià)(元/噸)，采用造林成本法為1 200元/噸；為以干草(包括根莖)產(chǎn)量表示的i類草地的單位面積年凈初級(jí)生產(chǎn)力(t/hm2·a)，高寒草甸、高寒草原、溫性草原和高寒荒漠分別為2 233.15 kg/hm2·a 、255.48 kg/hm2·a、1 661.51 kg/hm2·a 、838.73 kg/hm2·a[10]。

釋放O2的價(jià)值為：

VO2i=1.2×PO2×NPPi

式中，VO2i為i類草地單位面積釋氧價(jià)值(元/公頃.年)；PO2為工業(yè)氧氣單價(jià)1 200元/噸。

1.3.2.2 大氣調(diào)節(jié)單位價(jià)值

吸收SO2。

VSO2i=QSO2i×PSO2

式中：VSO2I為i類草地單位面積吸收SO2價(jià)值(元/公頃.年)；QSO2i為i類草地單位面積SO2吸收量(t/hm2·a)，每千克干草葉每年可吸收SO20.001 kg[18]；PSO2為SO2平均治理費(fèi)用(元/噸) ，以2012年SO2排污費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)1 260元/噸計(jì)算。

滯留沙塵。

Vdi=Qdi×Pd

式中：Vdi為i類草地單位面積滯塵價(jià)值(元/公頃.年)；Qdi為i類草地單位面積滯塵量(t/hm2·a)；為滯塵平均治理費(fèi)用(元/噸)。草本類滯塵能力不高，平均為0.2501 g/m2·d，牧草生長期按100d/a計(jì)算，草地的年平均滯塵能力為250 kg/hm2·a；滯塵成本為190元/噸。

1.3.3 支持服務(wù)單位價(jià)值

1.3.3.1 侵蝕控制與土壤保持 侵蝕控制與土壤保持主要考慮保持土壤肥力、減少廢棄土地和減輕泥沙淤積三項(xiàng)。

保持土壤肥力。

Vni=∑(Qsi×Cinpk×Rnpk×Pnpk

式中：Vni為i類草地保持土壤肥力單位面積價(jià)值(元/公頃.年)；Qsi為i類草地單位面積土壤保持量(t/hm2·a)；Cinpk為i類草地中氮磷鉀的平均含量(mg/kg)；Rnpk為土壤中氮磷鉀折算為硫酸銨、過磷酸鈣和氯化鉀的系數(shù)；Pnpk為相應(yīng)化肥市場價(jià)格 (元/噸)。高寒草甸、高寒草原、溫性草原和高寒荒漠的土壤保持量分別為36.31 t/hm2·a、48.74 t/hm2·a、46.15 t/hm2·a、7.1 t/hm2·a[13]；三江源區(qū)草地土壤中氮磷鉀的含量分別為154.6 mg/kg，12 mg/kg，232.4 mg/kg[21]，其換算為硫酸銨、過磷酸鈣和氯化鉀的系數(shù)分別為4.762，3.373和1.667[18]，2012年硫酸銨、過磷酸鈣和氯化鉀的市場價(jià)格分別約為1 100元/噸、1 190元/噸和3 076元/噸。

減少廢棄土地。

式中：Voi為i類草地減少廢棄土地單位面積價(jià)值(元/公頃.年)； Poi為i類草地單位面積機(jī)會(huì)成本(元/公頃.年)；p為土壤容重(t/m3)；h為土壤厚度(m)。2012年，青海草地單位面積收益為278.46 元/公頃；土壤容重以1.25 t/m3計(jì)算；根據(jù)主要土壤類型，高寒草甸、高寒草原、溫性草原和高寒荒漠的土壤厚度分別取0.5 m、0.5 m、0.5 m、0.3 m。

減輕泥沙淤積。采用蓄水成本法：

Vmi=0.24×Qsi×Pm/p

式中：Vmi為i類草地減少泥沙淤積單位面積價(jià)值(元/公頃.年)； p為土壤容重(t/m3)；0.24為土壤流失的泥沙量淤積于河道、湖泊和水庫的比率[13]。

1.3.3.2 廢棄物降解

Vqi=λ×∑(Qi×Rnp×Cnp×Pnp)

式中：Vqi為i類草地降解廢棄物的單位面積價(jià)值(元/公頃.年)；為牲畜糞便降解為肥的比率；Rnp為草地土壤中氮磷折算為相應(yīng)化肥的系數(shù)；為一年內(nèi)單位羊排出糞便中氮磷的含量(t)；為硫酸銨、過磷酸鈣的市場價(jià)格 (元/噸)。牲畜糞便歸還草地的比率取30%，一年內(nèi)單位羊個(gè)體排出的氮磷分別為6.2 kg和1.2 kg[19]。

1.3.3.3 養(yǎng)分循環(huán) 草地生態(tài)系統(tǒng)每固定1 g碳，可積累0.0358384 g氮，0.002934 g磷和0.010135 g鉀[22]，則

Vyi=∑Qij×Pnpk×Rnpk

Qin=1.63×NPPi×0.0358384

Qip=1.63×NPPi×0.002934

Qik=1.63×NPPi×0.010135

式中：Vyi為i類草地單位面積養(yǎng)分循環(huán)價(jià)值(元/公頃.年)；Qin為i類草地單位面積吸收氮的物質(zhì)量 (t/hm2·a)；Qip為i類草地單位面積吸收磷的物質(zhì)量(t/hm2·a)；Qik為i類草地單位面積吸收鉀的物質(zhì)量(t/hm2·a)。

1.3.3.4 生物多樣性保護(hù) 生物多樣性保護(hù)價(jià)值采用當(dāng)量因子法。根據(jù)謝高地等[23]的研究，2007年中國草地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性保護(hù)服務(wù)當(dāng)量因子為1.87，1個(gè)當(dāng)量因子的經(jīng)濟(jì)價(jià)值量為449.10 元/公頃。通過折算，2012年1個(gè)當(dāng)量因子的價(jià)值約為527.60 元/公頃。

1.3.4 文化服務(wù)單位價(jià)值 提供美學(xué)景觀單位價(jià)值也采用當(dāng)量因子法估算。當(dāng)量因子為0.87，換算得到2012年單位面積價(jià)值為459.01 元/公頃.年[23]。

2 結(jié)果與分析

2.1 三江源草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)物質(zhì)量估算結(jié)果

從物質(zhì)量來看，草地食物供給量為1 361.64×104羊單位；年水源涵養(yǎng)總量為79.68×108t；年固碳總量和釋氧總量分別為7 308.27×104t和5 380.32×104t；年吸收SO2總量和滯塵總量分別為1.66×104t和593.87×104t；年保持土壤中的氮肥68.66×104t，磷肥3.78×104t，鉀肥36.13×104t，減少廢棄土地面積14.92×104hm2；減少泥沙淤積17 907.03×104m3；年降解氮肥12.06×104t，磷肥1.65×104t；年儲(chǔ)存氮肥1 247.25×104t，磷肥72.33×104t，鉀肥123.47×104t(表3)。

表3 2012年三江源不同草地類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)物質(zhì)量和當(dāng)量因子

2.2 三江源草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)單位面積價(jià)值

草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)單位面積平均價(jià)值為11 893.66 元/公頃。從草地類型來看，高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)單位面積價(jià)值最高，為13 613.16 元/公頃，其次為溫性草原、高寒草原和高寒荒漠。從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)各分項(xiàng)來看，由于高寒草甸的草產(chǎn)量及凈初級(jí)生產(chǎn)力較高，故與此高度相關(guān)的食物生產(chǎn)、氣候調(diào)節(jié)、大氣調(diào)節(jié)、廢棄物降解、養(yǎng)分循環(huán)5項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的單位面積價(jià)值在四種草地類型中位居第一；溫性草原植被覆蓋度較高，其水源涵養(yǎng)的單位面積價(jià)值位居第一；高寒草原單位面積的土壤保持量較高，故其侵蝕控制與土壤保持單位面積價(jià)值位居第一；生物多樣性保護(hù)和提供美學(xué)景觀由于采用當(dāng)量因子估算法，所以不同草地類型的單位面積價(jià)值相同(表4)。

表4 2012年三江源不同草地類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)單位面積價(jià)值

2.3 三江源草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值

草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值為2 825.30億元。其中，氣候調(diào)節(jié)價(jià)值最高，占總價(jià)值的53.89%，其余各項(xiàng)服務(wù)價(jià)值占比依次為水源涵養(yǎng)價(jià)值17.23%、食物供給8.68%、生物多樣性保護(hù)8.30%、養(yǎng)分循環(huán)6.50%、提供美學(xué)景觀3.86%、侵蝕控制和土壤保持1.08%、大氣調(diào)節(jié)0.41%、廢棄物降解0.05%(表5)。

表5 2012年三江源不同草地類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值

3 討論

三江源草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的價(jià)值量與其他研究成果存在不同程度的差異，但物質(zhì)量估算結(jié)果與已有成果較為一致。草地總理論載畜量與張良俠等[16]估算的1 292.1萬羊單位處于同一量級(jí)；年水源涵養(yǎng)總量與童李霞[14]82.59×108t相近；年固碳總量和釋氧總量與石凡濤等[12]測算的固碳7 936.63×104t、釋氧5 839.92×104t極為接近；年減少廢棄土地面積14.92×104hm2、減少泥沙淤積1 7907.03×104m3，與孫發(fā)平等[13]估算結(jié)果14.59×104hm2和17 513.15×104m3相近。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值最高的草地類型為高寒草甸，其次為高寒草原、溫性草原、高寒荒漠，占比分別為86.99%、12.09%、0.92%和0.01%，不同草地類型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值排序與其他學(xué)者研究基本一致。除草地面積外，植被覆蓋度、凈初級(jí)生產(chǎn)率、土壤保持量等指標(biāo)是影響價(jià)值的重要因素。

氣候調(diào)節(jié)、水源涵養(yǎng)、食物生產(chǎn)、生物多樣性保護(hù)價(jià)值居于草地生態(tài)系統(tǒng)單項(xiàng)服務(wù)價(jià)值前四位，占草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值的88.1%，與已有研究差異較大，但氣候調(diào)節(jié)的重要性不言而喻，價(jià)值排名基本在前兩位，符合三江源地區(qū) “亞洲乃至北半球氣候變化啟動(dòng)區(qū)”的論斷(表6)。

4 結(jié)論

本文從物質(zhì)量和價(jià)值量兩方面評(píng)估了三江源草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值，估算結(jié)果與其他成果即可縱向?qū)Ρ纫部蓹M向?qū)Ρ?，即可分?xiàng)對(duì)比也可總量對(duì)比。但是，由于受數(shù)據(jù)和方法的限制，某些生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型的估算還不夠精確，特別是對(duì)三江源這樣一個(gè)世界高原生物基因庫和高寒植被生態(tài)系統(tǒng)寶庫而言，生物多樣性保護(hù)服務(wù)價(jià)值的估算過于簡單，存在被低估的可能。因此，從三江源地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)多樣性、物種多樣性和遺傳多樣性出發(fā)，系統(tǒng)分析其相互作用系統(tǒng)，探索更為科學(xué)、更加精準(zhǔn)的生物多樣性保護(hù)服務(wù)價(jià)值估算方法極為重要。此外，對(duì)于青海來說，在科學(xué)估算生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的基礎(chǔ)上，如何進(jìn)一步挖掘生態(tài)潛力，通過各種途徑實(shí)現(xiàn)生態(tài)價(jià)值向經(jīng)濟(jì)價(jià)值的轉(zhuǎn)化，助力全省經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展更緊迫，更是今后研究的重點(diǎn)。