王 斌，楊艷剛，張 彪，楊校生

（1.中國(guó)林科院亞熱帶林業(yè)研究所，浙江 富陽(yáng) 311400；2.中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所，北京 100101）

水作為一種特殊的生態(tài)資源，是支撐整個(gè)地球生命系統(tǒng)的基礎(chǔ)。水生態(tài)系統(tǒng)不僅提供了維持人類(lèi)生活和生產(chǎn)活動(dòng)的基礎(chǔ)產(chǎn)品，還具有維持自然生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、生態(tài)過(guò)程與區(qū)域生態(tài)環(huán)境的功能[1]。對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)的各項(xiàng)服務(wù)功能的定量評(píng)價(jià)有助于全面地認(rèn)識(shí)水資源的價(jià)值[2]。同時(shí)，水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值評(píng)價(jià)又是水資源納入國(guó)民經(jīng)濟(jì)核算體系的前提，是進(jìn)行水利建設(shè)和開(kāi)發(fā)等宏觀決策的基礎(chǔ)[1]。太湖流域社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展對(duì)生態(tài)環(huán)境、特別是水資源和水環(huán)境提出了更高要求，圍繞太湖流域水環(huán)境管理的研究相繼展開(kāi)[3－4]。江蘇省常州市是太湖流域上游重要的水源地，境內(nèi)的洮滆水系是太湖流域6大水系之一，其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的正常發(fā)揮與否不僅影響到河流沿岸居民的生產(chǎn)生活，也直接影響到其自身和相關(guān)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，河流水質(zhì)狀況還將直接影響到太湖。因此，對(duì)常州市水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進(jìn)行評(píng)價(jià)不僅有利于保護(hù)太湖上游水生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的完整性，促使水生態(tài)系統(tǒng)更好地為地方服務(wù)，而且能夠促進(jìn)太湖流域水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的研究，進(jìn)而為流域水環(huán)境管理提供一定參考。

1 研究區(qū)域概況與研究方法

1.1 研究區(qū)域概況

常州市位于江蘇省南部，31°09′～32°04′N(xiāo)、119°08′～120°12′E，屬于長(zhǎng)江下游地區(qū)，東瀕太湖，與上海、蘇州、無(wú)錫相鄰，西與南京、鎮(zhèn)江接壤，南與安徽交界，北襟長(zhǎng)江，總面積4 375 km2，其中市區(qū)面積1 864 km2。境內(nèi)河網(wǎng)密布，地勢(shì)西南略高，東北略低，地貌類(lèi)型屬高沙平原、山丘平圩兼有。南為天目山余脈，西為茅山山脈，北為寧鎮(zhèn)山脈尾部，中部和東部為寬廣的平原、圩區(qū)。氣候溫和濕潤(rùn)，屬北亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候區(qū)，年均氣溫15.4℃；雨量豐沛，年均降水量1 071.5 mm；日照充足，年均日照時(shí)間2 047.5 h；無(wú)霜期長(zhǎng)，年均227.6 d；常年主導(dǎo)風(fēng)向東南偏東，四季分明[5]。常州春末夏初時(shí)多有梅雨發(fā)生，夏季炎熱多雨，最高氣溫常達(dá)35℃以上，冬季空氣濕潤(rùn)，氣候陰冷。根據(jù)2008年常州市土地利用數(shù)據(jù)，境內(nèi)水域總面積為593.99 km2（圖1）。

1.2 研究方法

根據(jù)常州市水生態(tài)系統(tǒng)的組成特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)特征、生態(tài)過(guò)程和利用情況，并參考國(guó)內(nèi)外水生態(tài)系統(tǒng)及濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能分類(lèi)方法[1－6]，把常州市水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能劃分為水供給、水產(chǎn)品、航運(yùn)、旅游、調(diào)蓄、大氣調(diào)節(jié)、水質(zhì)凈化、輸沙造陸等8項(xiàng)。其中，水供給、水產(chǎn)品、航運(yùn)是可以在市場(chǎng)上進(jìn)行交換的，其價(jià)值通常被稱為直接使用價(jià)值；其余功能因其在常規(guī)市場(chǎng)上不能直接交換，它們的價(jià)值通常被稱為間接使用價(jià)值[7]。

2 常州市水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)價(jià)

2.1 水供給

河流和湖泊是淡水貯存和保持的重要場(chǎng)所，為人類(lèi)和其它動(dòng)物提供飲用水，為植物生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖提供代謝用水，為農(nóng)業(yè)灌溉用水、工業(yè)用水以及城市生態(tài)環(huán)境用水等提供保障[8]。水生態(tài)系統(tǒng)的淡水供給功能采用市場(chǎng)價(jià)值法，計(jì)算公式見(jiàn)式（1）：

式中，Ww為水供給功能價(jià)值；Ai為第i種用途的水量；Pi為第i種用途水的市場(chǎng)價(jià)格。由常州市水資源公報(bào)[9]可獲知常州市行政分區(qū)2008年不同行業(yè)的用水量，再根據(jù)常州市水資源費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)0.08元/m3，可計(jì)算常州市水生態(tài)系統(tǒng)的淡水供給量及其價(jià)值。

2.2 水產(chǎn)品

水生態(tài)系統(tǒng)中生活著豐富的水生植物和水生動(dòng)物，包括各類(lèi)生活必需品和原材料以及畜牧業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的飼料，如水稻、蘆葦?shù)?；還包括優(yōu)質(zhì)的碳水化合物和蛋白質(zhì)，如魚(yú)、蝦、貝、蟹等[7－10]。水生態(tài)系統(tǒng)水產(chǎn)品功能價(jià)值的計(jì)算公式見(jiàn)式（2）。

式中，Wp為水產(chǎn)品價(jià)值；Ui為第i類(lèi)物質(zhì)的產(chǎn)量；Pi為第i類(lèi)物質(zhì)的市場(chǎng)價(jià)格?？紤]到數(shù)據(jù)資料的可獲得性，本研究不考慮植物產(chǎn)品價(jià)值，僅對(duì)動(dòng)物水產(chǎn)品價(jià)值進(jìn)行評(píng)估。根據(jù)2008年常州市統(tǒng)計(jì)年鑒資料[11]，可獲得常州市淡水產(chǎn)品產(chǎn)量和產(chǎn)值。

2.3 航運(yùn)功能

水路運(yùn)輸具有陸路運(yùn)輸不可替代的優(yōu)點(diǎn)，不占用耕地面積，不會(huì)大量破壞生態(tài)環(huán)境，不用花大量成本搭橋鋪路，只需利用河川的自然特點(diǎn)，其成本較低但運(yùn)輸量大，對(duì)建立和完善現(xiàn)代綜合運(yùn)輸體系具有重要作用[10]。河流航運(yùn)功能價(jià)值計(jì)算公式見(jiàn)式（3）。

式中，Ws為河流航運(yùn)價(jià)值；G為水路旅客周轉(zhuǎn)量；Pg為客運(yùn)價(jià)格；F為水路貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量；Pf為貨運(yùn)價(jià)格。自古以來(lái)，京杭運(yùn)河就是重要的交通要道，根據(jù)2008年常州市統(tǒng)計(jì)年鑒[11]，可獲得常州市各區(qū)縣水路旅客和水路貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量，客運(yùn)和貨運(yùn)價(jià)格分別采用0.240元/人·km和0.060元/t·km[12]，據(jù)此可計(jì)算常州市水生態(tài)系統(tǒng)客運(yùn)和貨運(yùn)價(jià)值。

2.4 旅游功能

水作為“自然風(fēng)景”的“靈魂”，其旅游服務(wù)功能巨大，同時(shí)，作為一種獨(dú)特的地理單元和生存環(huán)境，水生態(tài)系統(tǒng)對(duì)形成獨(dú)特的傳統(tǒng)和文化類(lèi)型影響很大[1]。常州市水生態(tài)系統(tǒng)的旅游功能以統(tǒng)計(jì)年鑒中旅游總收入為依據(jù)，按水生態(tài)景點(diǎn)數(shù)占旅游總景點(diǎn)數(shù)的比例進(jìn)行估算，計(jì)算公式見(jiàn)式（4）。

式中，Wt為旅游功能價(jià)值；C為旅游總收入；Pw為水生態(tài)景點(diǎn)數(shù)占旅游總景點(diǎn)數(shù)的比例。根據(jù)2008年常州市統(tǒng)計(jì)年鑒[11]，可獲得常州市旅游總收入。卞顯紅[13]根據(jù)《中國(guó)旅游資源分類(lèi)系統(tǒng)與類(lèi)型評(píng)價(jià)》，把常州市旅游資源分為168個(gè)旅游資源單體，與水相關(guān)的旅游資源共22個(gè)，占總數(shù)的13.096%，其中市區(qū)景點(diǎn)8個(gè)，占4.762%；金壇景點(diǎn)3個(gè)，占1.786%；溧陽(yáng)景點(diǎn)11個(gè)，占6.548%，據(jù)此可計(jì)算常州市水生態(tài)系統(tǒng)的旅游功能。

2.5 調(diào)蓄功能

（1）蓄水功能。河道和湖泊是水的天然容器[7]，而水庫(kù)實(shí)際上是“人工湖泊”，有著與湖泊基本相同的特征。水生態(tài)系統(tǒng)蓄水功能價(jià)值利用替代工程法進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式見(jiàn)式（5）。

其中，Wr為蓄水價(jià)值；R為河流和湖泊蓄水量；Pc為這種潛在水量的獲得成本（單位蓄水量的庫(kù)容成本）。根據(jù)常州市水資源公報(bào)[9]，可獲得常州市行政分區(qū)水資源總量，單位蓄水成本取0.67元/m3[14]，據(jù)此可計(jì)算常州市水生態(tài)系統(tǒng)的蓄水功能價(jià)值。

（2）水文調(diào)節(jié)。湖泊（水庫(kù)）能夠?qū)⑦^(guò)量的水分儲(chǔ)存起來(lái)并緩慢釋放，從而將水分在時(shí)間和空間上進(jìn)行再分配，避免和減少洪水災(zāi)害[15]，其水文調(diào)節(jié)功能價(jià)值計(jì)算公式見(jiàn)式（6）。

式中，Wf為水文調(diào)節(jié)功能價(jià)值；A為湖泊（水庫(kù)）面積；L為湖泊（水庫(kù)）水位絕對(duì)變幅；Pc為這種潛在水量的獲得成本（單位蓄水量的庫(kù)容成本）。由于水庫(kù)需要前期投資，具有正負(fù)兩種效益，在此僅考慮常州市湖泊（主要是滆湖和洮湖）的水文調(diào)節(jié)功能，滆湖水位絕對(duì)變幅2.80 m，洮湖水位絕對(duì)變幅3.54 m[16]，單位蓄水成本取0.67元/m3[14]，據(jù)此可計(jì)算常州市水生態(tài)系統(tǒng)的水文調(diào)節(jié)功能價(jià)值。

2.6 大氣調(diào)節(jié)

水體中的藻類(lèi)浮游植物可以進(jìn)行光合作用和呼吸作用，與大氣交換CO2和O2，對(duì)維持大氣中CO2和O2的動(dòng)態(tài)平衡有著重要作用[1，10]。水生態(tài)系統(tǒng)大氣調(diào)節(jié)價(jià)值利用生產(chǎn)成本法進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式見(jiàn)式（7）。

式中，Wa為大氣調(diào)節(jié)價(jià)值；A為水域面積；PP為浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力；Pc為固碳成本，Po為釋氧成本；根據(jù)光合作用方程，生態(tài)系統(tǒng)每固定1 g C可釋放2.666 g O2。張運(yùn)林等[17]根據(jù)1998～1999年太湖梅梁灣初級(jí)生產(chǎn)力的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，建立了浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力和表層葉綠素a濃度之間的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，?jiàn)式（8）。

式中，PPem為浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力[mg C/（m2·d）]；Chl.a為表層葉綠素a濃度（mg/m3）。根據(jù)常州市土地利用數(shù)據(jù)（圖1），統(tǒng)計(jì)各區(qū)縣水域面積。以常州主要湖泊葉綠素a含量代表該地區(qū)葉綠素a平均含量[18]，其中滆湖為46 mg/m3、洮湖為32 mg/m3、沙河水庫(kù)為8 mg/m3；根據(jù)浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力與表層葉綠素a濃度之間的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，可?jì)算常州市水生態(tài)系統(tǒng)固碳釋氧量，按造林成本法固碳釋氧成本分別取260.90元/t C和400元/t O2[19]，可計(jì)算常州市水生態(tài)系統(tǒng)的大氣調(diào)節(jié)價(jià)值。

2.7 水質(zhì)凈化

水生態(tài)系統(tǒng)能夠通過(guò)稀釋、吸附、過(guò)濾、擴(kuò)散、氧化還原等一系列物理和生物化學(xué)反應(yīng)凈化水質(zhì)[7]。常州每年都有一部分工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活污水排放到水體中，通過(guò)水體的自凈作用得以凈化，其水質(zhì)凈化功能價(jià)值計(jì)算公式見(jiàn)式（9）。

式中，Wp為水質(zhì)凈化價(jià)值；V為廢污水年排放量；L為工廠污水處理成本。根據(jù)常州市水資源公報(bào)可獲得常州市行政分區(qū)工業(yè)廢水和生活污水排放總量[9]，自來(lái)水價(jià)格中的污水處理費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為1.15元/t[20]，據(jù)此可計(jì)算常州市水生態(tài)系統(tǒng)水質(zhì)凈化功能價(jià)值。

2.8 輸沙造陸

（1）輸沙功能。河流是溝通陸地生態(tài)系統(tǒng)和海洋生態(tài)系統(tǒng)的重要通道，對(duì)海陸生態(tài)系統(tǒng)間的物質(zhì)、能量和信息交換具有重要作用[10]。泥沙輸運(yùn)是河流最重要的水文現(xiàn)象之一，按輸移特性分為推移質(zhì)和懸移質(zhì)，河流輸沙主要以懸移質(zhì)的方式進(jìn)行。在不考慮河流推移質(zhì)的情況下，河流輸沙功能價(jià)值計(jì)算公式見(jiàn)式（10）。

式中，Ws為河流輸沙價(jià)值；S為河流懸移質(zhì)含量；V為出境水量；L為人工清理河道成本費(fèi)用。2008年常州市主要河道出境總水量為27.80億m3，在此根據(jù)各行政分區(qū)降雨量占常州市總降雨量比例分配河道出境水量[9]；常州市主要河流懸移質(zhì)（懸浮物）平均含量為47.090 mg/L[18]，河道清理費(fèi)用為4.7元/t[21]，據(jù)此可計(jì)算常州市河流輸沙功能價(jià)值。

（2）造陸功能。河水從上游攜帶來(lái)的泥沙流到河口、三角洲、海口等處，由于流速的減慢常常會(huì)沉積下來(lái)，形成沙洲發(fā)育成灘涂[10]?？筛鶕?jù)常州市土地單位面積年收益估算河流泥沙沉積形成的土地價(jià)值。河流造陸功能價(jià)值計(jì)算公式見(jiàn)式（11）。

式中，Wm為造陸價(jià)值；M為造陸泥沙量；W為土壤平均容重；Tb為土壤表土平均厚度；Pd為土地單位面積收益。根據(jù)河流輸沙量，取表土平均厚度0.5 m，土壤平均容重1.28 t/m3[22]，可計(jì)算河流造陸面積；常州市總面積4374 km2，2007年全市實(shí)現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值（GDP）1 880億元，則常州市土地單位面積GDP為42.981元/m2，據(jù)此可計(jì)算常州市河流造陸功能價(jià)值。

3 結(jié)果分析

3.1 常州市水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能量與價(jià)值量

本研究對(duì)太湖流域上游江蘇省常州市的水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)進(jìn)行了初步評(píng)價(jià)，從表1可以看出，常州市水生態(tài)系統(tǒng)水供給功能為19.660×108m3/a，水產(chǎn)品為14.200×104t/a，水路旅客周轉(zhuǎn)量為976×104人/km·a，水路貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量為13.326×108t/km·a，蓄水總量為12.350×108m3/a，調(diào)節(jié)水量為7.311×108m3/a，固碳量為29.291×104t/a，釋氧量為78.090×104t/a，凈化污水量為10.234×108t/a，輸沙量為13.091×104t/a，造陸面積為20.453 hm2/a。

表1 常州市水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能量與價(jià)值量

常州市水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總量為72.310×108元/a，單位水域面積價(jià)值量為12.174元/m2·a。不同服務(wù)類(lèi)型中以旅游功能價(jià)值最大，占到總價(jià)值的36.091%；其次是水產(chǎn)品供給價(jià)值，占20.595%；最小的是輸沙功能價(jià)值，僅占0.009%。常州市水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值以間接使用價(jià)值為主，旅游、調(diào)蓄、大氣調(diào)節(jié)、水質(zhì)凈化、輸沙造陸等功能的間接價(jià)值是水供給、水產(chǎn)品和航運(yùn)等直接使用價(jià)值的3.183倍?？梢钥闯觯鷳B(tài)系統(tǒng)在區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用，有效保護(hù)并合理利用水生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能具有重要意義。

3.2 常州市水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的空間差異

常州市不同地區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)中存在一定差異（圖2），從各區(qū)縣水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總量來(lái)看，依次為市區(qū)（35.834×108元/a）>溧陽(yáng)（21.883×108元/a）>金壇（14.592×108元/a）。從各區(qū)縣水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)單位水域面積價(jià)值量來(lái)看，依次為溧陽(yáng)（16.199元/m2·a）>市區(qū)（13.759元/m2·a）>金壇（7.353元/m2·a）。

圖2 常州市不同地區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量

4 結(jié)論

水資源既是重要的自然資源，又是生態(tài)環(huán)境的基本要素，在保障經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展中具有不可替代性和重要的支撐作用[23]。根據(jù)本文的研究，常州市水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總價(jià)值為72.310×108元/a，占2007年常州市GDP總量的3.822%，該比例高于歐陽(yáng)志云等[1]對(duì)中國(guó)水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總價(jià)值的研究結(jié)果（6038.78×108元/a，占2007年全國(guó)GDP的2.449%）；單位面積價(jià)值為12.175元/m2·a，高于全球濕地生態(tài)系統(tǒng)單位面積價(jià)值1.4785元/m2·a[24]。由此可見(jiàn)，無(wú)論是從服務(wù)功能價(jià)值占GDP總量還是從單位面積價(jià)值來(lái)看，常州市水生態(tài)系統(tǒng)都發(fā)揮著重要作用，因此在常州市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中，不僅要注意保護(hù)水生態(tài)系統(tǒng)，更要注重發(fā)揮其效益。

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