“湿地公约”将湿地定义为“天然或人工、长久或暂时性的沼泽地、泥炭地或水域地带、静止或流动、淡水、半咸水、咸水体,包括低潮时水深不超过6 m的水域；同时还包括邻接湿地的河湖沿岸、沿海区域以及湿地范围内的岛屿或者低潮时不超过6 m的海水水体”。作为自然界最富生物多样性的生态景观和人类最重要的生存环境之一,湿地与人类的生存、繁衍和发展息息相关^{[1, 2]}。湿地生态系统服务功能是指人类从中所获得的惠益,包括对人类产生直接影响的供给服务、调节服务和文化服务,以及维持其他服务所需的支持服务,这些服务的变化可以对人类福祉产生深远重要的影响^{[3, 4, 5]}。国内外很多学者开展了湿地生态系统服务功能价值量评价工作,并通过市场价格法、影子工程法、成本替换法、碳税法、以及工业制氧法等方法实现湿地生态系统价值估算^{[6, 7, 8, 9, 10]},通过货币化的评价结果阐述湿地生态系统的重要性。湿地生态系统服务功能及其经济价值定量评价的理论和方法研究,已经成为国内外湿地研究领域的重要内容,是当前湿地生态学与经济学的交叉前沿领域^{[11, 12, 13]}。科学地对湿地的功能与价值构成进行分析,不仅可以提高人们对湿地生态研究的深度与广度,还可为湿地的保护与开发提供科学依据,确保湿地及其资源的可持续发展^{[14, 15]}。

在全国不同的地理环境下,湿地环境呈现出复杂多样的特征性质,在时间、精力一定的条件下,进行大尺度的湿地生态系统价值估算是较为困难的^{[16, 17, 18]}。因此国内外学者研究出通过对单个研究进行统计综合、找出普遍结论并发现差异的定量研究方法^{[19, 20, 21]}。在研究大尺度生态学问题和综合性研究方面,基于多案例的分析整合能够真实的地理环境特征,表现出很高的应用价值,如在全球气候变化及其响应、生态系统及多样性保护等^{[22, 23]}。在湿地价值研究方面,Woodward等针对北美和欧洲湿地的评估结果,对39 个湿地案例进行分析比较；Luke等搜集190 个湿地研究,在解释变量中加入社会经济因素、自然地理环境条件因素,使评估结果更加接近真实值^[24]。国内的赵玲等利用效益转移法对中国自然资源价值进行评估,该研究采用了114 个样本对包括湿地、湖泊和河流等自然资源类型的生态系统服务功能与恢复进行了评估^[25]。基于案例分析进行的湿地价值效益转移,通过对案例研究计算大尺度下湿地生态系统价值总量,为各级政府决策和需求部门提供技术支持,是国内外研究的最新进展和前沿领域^{[26, 27, 28]}。尽管如此,案例分析还存在着一定的风险和不足,如文件筛选的主观性、原始文献中的数据缺失问题等^{[29, 30, 31]},这也是在用该方法过程中需要格外注意和需要避免的。总体来说借助统计学原理,以生态经济学、湿地生态学为基础,对一系列原始研究进行整合分析,能够有助于描述、验证湿地生态价值评估过程中的理论并挖掘出新的生态学现象^{[32, 33]}。

本文通过搜集国内相关湿地生态系统服务功能价值估算的相关案例,采用GDP参数作为调整方法,将案例数据统一调整到以2008 年为基准年,从而消减由于市场价格浮动造成的对湿地价值量的影响。分析对比了湿地各项服务功能价值量高低以及单位面积与其价值量的相关关系,对比大空间尺度下各地理区域间湿地主导功能的差异。文章为合理探讨我国内陆湿地生态系统及其服务功能现状,开展积极的定量化评价研究,进而进行有效的综合管理提供科学依据。

“湿地公约”中将天然湿地的划分为滨海湿地和内陆湿地,二者在形成机理和能量物质流通方面各具特征。我国内陆幅员辽阔,湿地分布广泛类型丰富,不仅为人类提供丰富的物质产品,还有巨大的调节功能和环境效益,本文主要的研究内容集中在内陆湿地生态系统服务功能及其价值量方面。

通过中国期刊全文数据库(CNKI),输入关键字湿地、生态系统和价值评价,符合以下条件的视为有效文献：(1)研究案例为计算中国内陆湿地生态系统服务功能价值研究的文献；(2)对如下湿地生态系统服务功能进行货币化计算：产品输出、涵养水源、调蓄洪水、保持土壤、固碳、释氧、调节气候、净化水质、生物栖息地、旅游休闲、科研教育功能；重复发表的湿地价值估算的案例点选择一篇。通过筛选最终得到有效案例68 篇,案例点共计71 个,主要的湿地类型为沼泽、湖泊以及河流湿地。

将案例中每项服务功能价值量数据统一调整为单位湿地面积价值量(万元/km²)。提取文献中案例湿地面积、地理位置,以及各项生态系统服务功能价值量并将其录入到SPSS软件中,创建湿地生态系统案例点价值量数据库。为了使数据之间具有可比性,便于适合作为案例分析的基础数据,将不同年份的价值估算结果通过GDP指数调整为以2008 年为基准年的数据,调整方案如下^[34]：

另外为了探讨不同地理环境背景下湿地服务功能的区域差异特征,本研究参考全国生态功能分区、湖泊沼泽分区、湿地分区结果等^{[35, 36, 37, 38]},研究区域分为：东北平原及山区,蒙新高原、青藏高原区、云贵高原区以及东部平原地区。

图 1 案例点分布 Fig.1 the distribution of case study

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基于收集到的71 个湿地案例进行统计,得到湿地各项服务功能的统计学参数(表 1)。按照每项生态系统服务功能单位面积平均价值量高低排序依次为：调价气候>调蓄洪水>涵养水源>净化水质>保持土壤>产品输出>固碳>释氧>生物栖息地>旅游休闲>科研教育。这也反映了湿地生态系统的特点和生态服务功能的特征：不可替代的调节功能、重要的供给和文化服务功能。

水文是湿地环境中最重要的因子之一,湿地水分的数量和质量及其运动方式控制和维持着湿地生态系统的功能和结构。由于湿地的特殊水文作用而形成的涵养水源、调蓄洪水、调节气候、净化水质方面的调节功能是重要的服务功能,是维持其他生态系统健康发展的前提,也是湿地生态系统有别于森林、草地等其他自然生态系统的特质。湿地中的沼泽环境的相对负地形条件使得湿地具有良好的蓄水能力,如三江平原沼泽湿地存在许多闭合的蝶形洼地,既能够在地表储存水分,同时松散的土壤层也有隐性的蓄水空间；而湖泊湿地宽阔的水面和库容,是重要的天然蓄水枢纽。

此外,尽管固碳、释氧和生物栖息地功能所占比例不高,同样发挥着不容忽视的作用。通过湿地生态系统中的植被、土壤、微生物等介质中实现碳、氧、氮、磷等元素的迁移和转化,构成全球大气循环的重要组成部分,生态系统的固碳功能对于增加陆地碳库和缓解全球变暖具有深远意义,释氧功能为保证地球生命活动提供基本的条件。而作为自然界最富生物多样性的生态景观之一,湿地生态系统为众多重要物种(鸟类、鱼类等)提供生境栖息地,是重要的物种基因库。

湿地生态系统是一个由多要素构成的复杂系统,系统各要素之间、人类与生态系统之间以及不同尺度之间存在动态的能量和信息交换过程。决定湿地生态系统环境及其服务功能的因素包括生物因素(如植物、动物、微生物)以及非生物因素(光、水文、土壤等),这些生物与非生物因素之间相互联系与影响,支持湿地生命系统的水文过程、生物地球化学过程以及湿地生物多样性条件等。生态系统价值估算是涉及到湿地学、生态学、经济学等方面的交叉领域,决定湿地价值量高低的因素有很多方面,除了反应湿地环境特征的面积、类型等,价值量的估算方法、湿地所在环境的人口经济情况等也能够影响其估算结果。

湿地的面积是影响其生态系统服务功能及其价值量高低的一项重要因素,图 2可以看出,湿地面积与其总价值量之间的相关性系数为0.6553。一方面,说明湿地面积的确是价值量高低的积极影响因素,二者的相关性是存在的,即面积越大,湿地的生态系统服务功能价值量越高。原因在于生态学意义上,只有在一定面积条件下的湖泊或者河流湿地,才能为大多数动物提供核心生存环境,才能维持其生境稳定性以及其生态系统功能的正常发挥；许多生态功能需要在一定生境面积以上才能够有效的发挥,如许多濒危物种需要大面积的自然湿地生境才能保证生存；而另一方面,面积并不是影响湿地价值量高低的唯一因素。湿地自身的环境特征也会影响到各项生态系统服务功能的发挥^{[32, 34, 39]},如植被的生长茂密程度会导致其生产力的高低,进而影响固碳、释氧、调节气候等功能,湿地水质优良则会有着更大的污垢包容能力,即有着更大的净化水质空间。此外由于生态系统价值估算涉及经济-生态环境的各项参数,即湿地价值与其所在环境的社会经济情况也是有关的。在经济条件较好、人口密度较高的地区,湿地的价值也是会升高的,这是由于湿地服务功能与人类有着直接或间接的联系。湿地与人口的空间关系决定了湿地服务功能的使用情况,如产品输出功能、休闲旅游、科研教育等,并影响着人们对湿地的支付意愿。

图 2 湿地价值量与面积关系 Fig.2 Relationship between wetland ecosystem value and area

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根据联合国千年生态系统评估(MA)^[40],湿地生态系统及其服务功能受到来自不同组织层次的相互作用的驱动机制作用,其中包括人口、经济等人文驱动力,又包含气候、生物过程等自然驱动力。限于数据获取的限制和文章主旨需要,本研究只通过模型探讨湿地面积与价值量之间的关系,为以后建立影响湿地价值量数值的多元分析模型,深入研究价值量的影响机制做出铺垫。

中国地理条件复杂多样,湿地分布广泛,不同区域环境下的湿地环境有着不同的特征,其生态系统所发挥的各项服务功能也不尽相同。对湿地案例中的数据按照分区进行整理(图 3),分析不同地理环境条件下湿地功能发挥异同。各区域的特征如下：

图 3 湿地服务功能价值量分区对比 Fig.3 the comparison of wetland value at regional scale

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涵养水源功能以东部地区和青藏高原地区最为显著,这也是是全国湖泊分布密度最大的两个区域,储存着大量的水资源。东部平原区长江及淮河中下游、黄河及海河下游等沿岸分布着众多大小湖泊,五大淡水区均位于此区域,约占全国湖泊总面积30%,为居民生产、生活提供者丰富的水源供给,另外在动植物产品、水资源方面也有着较高的价值,输出了丰富的经济产品作物；青藏高原湖泊约占全国湖泊面积的49%^[41],作为众多河流的发源地,并有着地球上面积最大的高原湖泊群。调节气候服务功能以东部平原区和青藏高原区较为明显：湿地由于强烈的蒸发过程,对于维持周边区域湿润环境、调节小气候作用明显,形成冷湿效应。湿地是重要的水源,通过热量和水气的交换,使得上空和周围地带空气温度下降,湿度增加。湿地的净化水质功能通过湿地生态环境独特的吸附、降解和沉积污水中的污染物过程实现,主要通过湿地植物、微生物等生物作用和理化作用等,将潜在的污染物转化为可利用资源。东北平原及山区遍布的沼泽湿地和洪泛地区中茂盛的湿地植被又能够减缓水流速度,起到滞留沉积物的作用；湿地的调蓄洪水功能包括减缓洪水流速、削减洪峰、延长水流时间等,以东北平原与山区、东部地区较为明显。东北地区分布着我国最大的淡水沼泽区,沼泽湿地复杂的微地貌条件和松散的土壤结构,使得该地区湿地有着强大的水分缓冲空间。东北地区的嫩江、松花江流域,长江中下游的鄱阳湖、洞庭湖都在洪水调节过程中起到关键作用。

结合各区域湿地生态特征、服务功能特点,基于湿地生态系统的主导服务功能,能够针对性的制定湿地发展保护规划。以中国内陆湿地生态系统功能的区域化差异为基础,明确各区生态系统的功能角色和生态环境管理要求,提出符合区域内湿地生态科学管理的有效对策,进而确保湿地保护和持续利用,增强湿地生态对人类福祉的贡献。

与森林、草地等其他自然生态系统相比,湿地生态系统本身就存在复杂性和科学认知的局限性,目前对于湿地生态系统服务功能的研究中仍有一些方面有待深入,如某些服务功能的内涵尚未清晰,湿地生态的服务过程、机理需要深入。我国自然内陆湿地类型多样分布广泛,湖泊、沼泽、河流湿地有着相似的服务功能类型,但由于在物质流通、能量循环方面存在差异,主导服务功能也应有所区别。如湖泊湿地涵养水源、产品输出功能价值较高,河流、沼泽湿地的调蓄洪水功能较高。对于该问题的深入研究需要基于合理的湿地分类体系,同时结合区域地理环境特征、人口与经济背景等,有待作者在以后的研究中进一步深入研究。

此外,在表 1中各项服务功能的样本数中,湿地生态系统的直接服务功能(产品输出)样本数较高,这说明人们对于该项功能的认知程度是较高的。同时某些间接服务功能(如调节气候、保护土壤)的样本数量较低,可能来源于如下原因：首先是对于某些服务功能的认识不足,生态系统的大多数间接服务功能不能够在市场上直接交易,容易导致民众对其的理解不够普遍；其次是对这些间接服务功能的无法准确的定量化描述和定价,或者抽象模拟的评价方法缺乏必要的数据支撑,导致对该功能的计算忽略。

尽管很多学者对于湿地生态系统进行了评估研究,但是由于对湿地服务功能的理解和分类不同,采取的评价方法各不一致,物质量指标和价格参数也存在差异,这也影响了湿地生态系统服务功能价值量的评估结果准确程度。湿地生态的评估价值量过高则会出现“虚高”的现象,评估结果难以被公众所接受,在影响政府决策、公众认知方面的作用有限；评估结果值过低则会降低了湿地生态系统的重要性,影响评价结果的可信度,在湿地保护方面造成负面效应。本文在进行案例数据选取时,剔除了采用效益转移方法得到的评估结果,是因为该方法通常是直接将国外研究中全球湿地单位面积价值量直接乘以某块湿地的面积即得到该湿地的服务价值,这样的方法存在难以避免的误差^{[42, 43]}。总之,湿地生态服务功能评价要结合评价目的和湿地自身属性特征,选择合适的评价方法和合理的指标体系,且可以结合遥感与GIS等技术方法。

本研究基于实证案例数据对全国内陆湿地服务功能进行对比分析,将多个湿地价值评估文献案例收集统计其定量分析数据最后综合统计分析。按照价值量高低排序依次为调节气候>调蓄洪水>涵养水源>净化水质>保持土壤>产品输出>固碳>释氧>生物栖息地>旅游休闲>科研教育,由此得出各项服务功能对于环境所发挥的作用高低程度。湿地面积与生态系统服务功能价值量成一定的正相关关系,这一点通过本文对数据搜集处理后得到了验证。然而决定生态系统价值量的因素是多方面的,目前尚未实现各因素的定量化研究,这一点需要继续深入。

通过对湿地生态系统服务功能价值量分区对比分析得出,东北平原及山区、东部地区和青藏高原地区在各项调节、供给服务功能方面发挥着显著的积极作用,有效的发挥着为人类生活提供了福祉,这三个区域同时也是我国湿地的密集分布区。我国的湿地广泛分布在各个地区,不同的区域环境下的湿地类型、属性特征有着显著的差异性。湿地的自然地理位置特征决定了生态系统各项服务功能所发挥作用的高低程度,进而影响着生态系统价值量的货币化评价结果。基于地理区域分区,将湿地生态服务功能以及价值计算区别分析,可以使得价值化评价体系更为灵活和合理,并为国家层次的生态决策提供科学性和实践性的建议,从而保障湿地资源的可持续利用与和谐发展。