湿地生态系统不仅为人类提供原材料、淡水资源等生态产品,在维持区域生态平衡、调节局地气候和生物多样性保护等方面也起着不可替代的作用^[1]。自1997年Costanza等^[2]文章发表以来,人们对湿地生态系统重要性的认识不断加深,湿地生态系统服务价值评估逐渐成为生态学研究的热点。国外学者对湿地生态系统服务的评估方法和框架进行了探讨^[3],并从不同角度对湿地生态系统开展了价值评估^{[4, 5]}。相比于国外,我国湿地生态系统研究主要集中在生态经济价值评估^{[6, 7, 8, 9]},许多学者针对不同区域不同类型湿地生态系统服务价值展开了研究^{[10, 11, 12, 13, 14, 15]},但针对高原湖泊湿地生态系统服务价值的研究还不全面。由于不同区域湿地的类型结构特征和生态功能不同,提供的主要服务功能也不同。结合湿地结构特征和生态功能,对不同区域湿地生态系统服务价值进行评估,确定其主要服务功能仍然很有必要,它可为针对性地保护湿地提供参考依据。

草海是中国三大高原淡水湖泊之一,地处云贵高原长江水源地带,对区域及下游地区水量平衡具有一定作用。草海湿地物种资源丰富、系统结构和功能完整,为我国亚热带高原湿地生态系统的典型代表,是我国特有高原鹤类、国家一级保护动物——黑颈鹤(Grus nigricollis)及其它珍稀禽类的重要越冬地,它的存在对保护生物多样性具有不可替代的作用。草海湿地生态系统在维系自身平衡的同时,也维系着区域生态系统平衡,对区域生态及经济的可持续发展提供物质基础和重要保障。由于目前针对草海湿地的研究主要集中在动植物^{[16, 17, 18]}及水环境^{[19, 20, 21]}等方面,对其生态价值评估的研究较少,人们对其重要性缺乏直观认识,不当的开发和污染现象越发严重,湿地生态系统的平衡和功能遭到破坏,湿地面积不断缩小^[22],黑颈鹤的生境遭到严重威胁。为此,本文根据草海湿地的结构和功能特征,采用适宜评估方法,对草海湿地生态系统10项最终服务进行评估,以期准确量化草海湿地生态系统服务价值,明确其主要服务功能,增强人们的生态保护意识,为管理和保护草海湿地提供一定参考依据。

草海湿地位于贵州省威宁县城西南方的草海国家级自然保护区(26°47′32″ N—26°52′52″ N,104°10′16″ E—104°20′40″ E)(图 1),包括中心湖区和湖边沼泽地带。草海湖是贵州最大的天然淡水湖泊,正常蓄水面积1980 hm²,平均水深1.35 m,最深处为2.80 m；湖边沼泽面积约700 hm²。草海气候为亚热带季风气候,年均气温10.6 ℃；年均降水量950.9 mm,降水年内分布不均,主要集中于夏季,干湿季节明显；相对湿度79%。草海湿地生态系统物种丰富、结构功能完整,是我国为数不多的亚热带高原岩溶湿地之一,也是黑颈鹤等珍稀禽类的重要栖息地,被誉为“世界十大最佳湖泊观鸟区之一”,同时,被“中国生物多样性保护行动计划”列为国家一级保护湿地^[22],是云贵高原上一颗璀璨的明珠。近年来,由于人为及自然因素的影响,草海湿地遭到了破坏,生态系统开始退化,需要及时采取相关措施。

图 1 研究区地理位置示意图 Fig.1 Location of study area

图选项

本研究基于联合国千年生态系统评估(简称MA)^[23]、生态系统与生物多样性经济学(简称TEEB)^[24]、Boyd和Banzhaf^[25]和Fisher等^[26]对生态系统中间服务和最终服务的区分,将草海湿地生态系统服务划分为供给服务、调节服务和文化服务,并结合草海湿地生态系统特征、受益者及可获数据,确定了草海湿地生态系统服务价值评估指标体系(表 1)。本研究各项数据源于《草海研究》^[22]、《贵州草海湿地生态环境综合治理总体规划》、《威宁彝族回族苗族自治县志》^[27]、2012年实地问卷调查数据以及以相关文献^{[21, 28]}等。

采用市场价值法^[11]评估供给服务价值,计算如公式(1)所示：

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(1)调蓄洪水

采用影子工程法^[29]评估调蓄洪水价值,计算如公式(2)所示：

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(2)补给地下水

运用影子工程法^[29]评估补给地下水价值,计算如公式(3)所示：

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(3)水质净化

采用替代成本法^[10]评估水质净化服务价值,计算如公式(4)所示：

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(4)气候调节

采用替代成本法^[10]评估气候调节服务价值,计算如公式(5)所示：

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(5)大气组分调节

湿地植物可以通过光合作用,吸收大气中的二氧化碳,并且向大气释放氧气,从而达到对大气的调节作用。根据光合作用原理可知,植物合成1 g干物质可以吸收1.63 g二氧化碳,释放1.20 g氧气。因此湿地的固碳量和释氧量可以通过湿地植物干物质量获取。

1 )固碳 采用碳税法评估固碳价值,计算如公式(6)所示：

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2 )释氧 采用工业制氧法评估释氧价值,计算如公式(7)所示：

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(1)休闲娱乐

采用费用支出法评估研究区休闲娱乐价值,计算如公式(8)所示：

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式中,V_c1为休闲娱乐价值(元)；Q_c1为人均旅行费用支出(元/人)；M₁为研究区年接待游客人次(人)。

(2)生物多样性与景观资源保护

采用问卷调查法评估生物多样性与景观资源保护价值,计算如公式(9)所示：

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草海湿地主要生产鱼类,本研究以鱼类供给价值作为食物生产价值,依据《贵州草海湿地生态环境综合治理总体规划》资料显示,草海湿地年产鱼量1.50×10⁴ kg,当地鱼类平均市场价格10元/kg,采用市场价值法进行评估,则草海湿地每年食物生产服务价值为15.00×10⁴元。

草海水生植物资源丰富,当地人们主要利用金鱼藻、光叶眼子菜等植物作为鸟类和鱼类的饲料,这些水草单位面积产量为579 g/m^2[22],计算面积取正常水域面积1980 hm²,依据《贵州草海湿地生态环境综合治理总体规划》记录,每年可产水草1146.42×10⁴ kg,当地水草市场价格0.5元/kg,采用市场价值法进行评估,则草海湿地原材料生产服务价值为573.21×10⁴元。

草海湖是当地地表径流汇水区,能够储存大量宝贵水源,是当地居民生活、工业及农业用水的可靠水源。依据《贵州草海湿地生态环境综合治理总体规划》记录,草海每年供水量4550.40×10⁴ m³,由于资料获取困难,无法判断每种用途的水量,故水价取当地平均水价1.5元/m³,运用市场价值法进行评估,则草海湿地水资源供给服务价值为6825.60×10⁴元。

湿地是天然的“海绵”,具有蓄水能力,可以起到蓄滞洪水、消减洪峰的作用。草海地处云贵高原河源地带,属长江水系,湖水出流经洛泽江、横江后汇至金沙江。丰水期,草海湿地能蓄滞大量洪水,消减下游洪峰。采用影子工程法评估草海湿地调蓄洪水价值,按丰水期蓄水量5366.33×10⁴ m³与枯水期蓄水量3661.10×10⁴ m³之差来计算^[31] 调蓄洪水量,单位蓄水成本取当地单位库容建造成本3.45元/m³,则草海湿地调蓄洪水价值为5883.04×10⁴元。

草海流域内岩溶地貌较发育,草海湖既是地下岩溶水的排泄区,也是地下岩溶水的补给水源,草海湿地的存在能够稳定地下水位,维持岩溶水循环平衡,从而起到保持岩溶地貌、防止石漠化的作用。由《贵州草海湿地生态环境综合治理总体规划》资料可知,研究区每年地表水渗漏量585.06×10⁴ m³,地下水出流量31.54×10⁴ m³,则研究区每年补给地下水量为553.52×10⁴ m³。单价取当地单位库容建造成本3.45元/m³,采用影子工程法进行评估,则草海湿地补给地下水价值为1909.64×10⁴元。

湿地能通过物理、化学及生物过程分解、净化水体中碳、氮、磷等污染物,起到“排毒”、“解毒”的功能。草海湿地污染源主要是居民生活污水、周围村民禽畜养殖及农业污染。经折算后每年排入草海的污水中化学需氧量1594.72×10³ kg、总氮352.13×10³ kg、总磷13.00×10³ kg^[21],草海湿地污染物平均处理率为66.67%^[28],处理成本按化学需氧量0.5元/kg、总氮1.5元/kg、总磷2.5元/kg^[32]计算,用替代成本法评估,草海湿地的水质净化价值为90.54×10⁴元。

草海湖面开阔、光能丰富、蒸发量大,是云贵高原上的水汽储藏库,对调节当地气温和空气湿度、减少极端气候现象具有一定作用。研究区水面蒸发量为700 mm^[22],按正常蓄水面积1980 hm²进行计算,年蒸发量为1386.00×10⁴ m³；水生植物的蒸腾量为1.5 mm/d,生长季取8个月,植物面积按沼泽面积700 hm²进行计算,年蒸腾量为252.00×10⁴ m³,则研究区年蒸散发量为1638.00×10⁴ m³,湿地气候调节单位价值取1.66元/ m^3[33],采用替代成本法评估,则研究区气候调节服务价值为2719.08×10⁴元。

(1)固碳

草海湿地单位面积干物质量为219.43 g/m²,面积取正常水域面积与沼泽面积之和2680 hm²,每年固定二氧化碳9585.58 t,固碳价格取2010年欧盟碳交易价格120元/t^[31],采用碳税法进行评估,则研究区固碳价值为115.03×10⁴元。

(2)释氧

研究区每年生产氧气7056.87 t,氧气价格按照工业制氧的平均价格1000元/t^[34]进行计算,则研究区释氧价值为705.69×10⁴元。

研究区鸟类资源丰富,被誉为“世界十大最佳湖泊观鸟区之一”,具有较大的旅游资源。据威宁县志^[27]记载,2010年全县接待游客154.18×10⁴人次,旅游收入13.52×10⁸元,人均消费876.90元,根据《贵州草海国家级自然保护区生态旅游总体规划》记录,2010年草海湿地接待游客约15×10⁴人次,本研究采用费用支出法,将直接旅游收入作为休闲娱乐价值,则草海湿地休闲娱乐价值为13153.50×10⁴元。

草海湖水浅、湖盆开阔、物种资源丰富,为草海鱼类、鸟类提供了丰富的食物及栖息地,是实施生物多样性保护活动计划的重要区域,也是重要的生物遗传基因地,“中国生物多样性保护行动计划”将其列为国家一级重要保护湿地^[22],草海湿地的存在对保护生物多样性意义重大。本研究采用问卷调查法估算生物多样性与景观资源保护价值,研究于2012年5月在威宁县发放240份调查问卷,收回208份,有效问卷200份,有支付意愿的121份,占全部调查样本的60.5%(表 2)^[35]。对有支付意愿的问卷进行统计,鉴于支付意愿值(WTP)多数情况下较离散,易受极值影响而掩盖被调查者WTP值的差异^[36],而累计相对频度中位值能反应大多数人的支付意愿^[37],故本研究采用中位值进行计算,即选择累计频度为50%的支付额度作为人均WTP值。计算得出WTP值为每月7.09元,85.08元/a,2010年威宁全县人口140.5万^[27],则草海湿地生物多样性与景观资源保护价值为11953.74×10⁴元,其中,选择价值为2865.31×10⁴元,占23.97%；遗产价值为3753.47×10⁴元,占31.40%；存在价值为5334.96×10⁴元,占44.63%。

根据本研究评估结果(表 3),2010年草海湿地生态系统服务总价值为4.39×10⁸元,其中供给服务价值为0.74×10⁸元,占总价值的16.86%；调节服务价值为1.14×10⁸元,占总价值的25.97%；文化服务价值为2.51×10⁸元,占总价值的57.17%。2010年草海湿地生态系统提供的主要服务为休闲娱乐、生物多样性与景观资源保护、水资源供给和调蓄洪水,4项价值占总价值的86.05%。其中,休闲娱乐价值占29.93%,生物多样性与景观资源保护价值占27.20%,水资源供给价值占15.53%,调蓄洪水价值占13.39%。对所评估的10项最终服务按其价值大小依次排序为：休闲娱乐>生物多样性与景观资源保护>水资源供给>调蓄洪水>气候调节>补给地下水>大气组分调节>原材料生产>水质净化>食物生产。单位面积服务价值为16.40×10⁴元/hm²,是2010年贵州省威宁县单位面积GDP产值的16.91倍^[27]。

(1)2010年草海湿地面积仅占全县面积的0.43%,但其生态系统服务总价值却相当于全县生产总值(61.29×10⁸元)^[27]的7.17%。湿地单位面积服务价值为16.40×10⁴元/hm²是全县单位面积农业产值(1.96×10⁴元/hm²)^[38]的8.37倍。说明草海湿地生态系统服务价值较大,能够而且正在为当地人民带来巨大财富。通过价值评估说明将草海湿地改造成农田损失巨大,显而易见是不当的行为。

(2)在所计算的最终服务中休闲娱乐、生物多样性与景观资源保护、水资源供给和调蓄洪水4项价值占总价值的86.05%,说明这4项服务是研究区的核心服务。从各项服务价值量来看,休闲娱乐价值最大,占总价值的29.93%,说明草海湿地旅游价值较大,这与草海是“世界十大最佳湖泊观鸟区之一”社会地位相符。生物多样性与景观资源保护价值仅次于休闲娱乐价值,占总价值的27.20%,进一步证实草海湿地在保护生物多样性方面的重要性,应重点保护该项服务。水资源供给价值为6825.60×10⁴元,占总价值的15.53%,突出草海湿地水源地的作用。此外,草海所处地带喀斯特(Karst)地貌发育,地表水与岩溶地下水联系紧密,通过补给地下水来维持岩溶水循环平衡,从而保持岩溶地貌、防止石漠化是其一项特色的服务,研究显示,这项特色服务价值较大,为1909.64×10⁴元。

(3)由于研究区基础数据获取困难,本研究对草海湿地生态系统服务价值的评估还不够全面。在计算旅游价值时,没有考虑游客的时间成本,导致旅游价值结果存在偏差。在问卷调查法估算生物多样性与景观资源保护价值时,发现游客分布较散,自助游较多,很难对其集中进行问卷调查,从而选取威宁县居民为调查对象,缩小了支付群体,使该项价值比实际值低。由于数据的缺乏,对于食物生产和原材料生产价值的计算,只考虑了主要产品,从而使这两项价值都比实际值低。在进一步研究中,应注意基础数据的积累,从而能对草海湿地生态系统服务价值展开更加全面地评估,为管理和保护湿地提供更好的参考依据。

(4)此外,本研究与以往大多数研究不同,只对最终服务价值进行了评估,为后人在评估过程中提供了一定借鉴。在未来的研究中,应进一步完善评估体系及方法,同时关注湿地生态系统服务的动态演变趋势,分析人类活动对其变化的影响,并对其生态机制进行深入研究,为有针对性保护和管理湿地提供更多参考信息。

致谢： 刘文副局长及首都师范大学邢丽玮帮助发放问卷,张翼然博士和中国林业科学研究院马牧源老师帮助写作，特此致谢。