臧 正，鄭德鳳

（遼寧師范大學城市與環(huán)境學院，遼寧大連116029）

□濕地研究

吉林省西部濕地生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值評價

臧 正，鄭德鳳

（遼寧師范大學城市與環(huán)境學院，遼寧大連116029）

為了科學準確地體現(xiàn)濕地的生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值，為有關部門做好區(qū)域規(guī)劃編制、生物多樣性保護工作提供理論依據(jù)，基于突變理論構建吉林省西部濕地生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值評價指標體系，利用突變級數(shù)法對其價值進行計算。結果表明，75%的濕地保護區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值處于Ⅱ級、較高水平或Ⅰ級、很高水平。由此得出結論：近年來吉林省西部地區(qū)生態(tài)恢復與環(huán)境保護工作成效顯著，濕地生態(tài)系統(tǒng)服務功能得到改善。

濕地；生態(tài)系統(tǒng)服務功能；突變級數(shù)法；價值評價

0 引言

吉林省是國家首批生態(tài)建設試點省之一，省內(nèi)共有自然保護區(qū)38個、保護區(qū)面積達到了193.82萬hm2，占全省國土總面積的10.34%。西部地區(qū)位于吉林、黑龍江和內(nèi)蒙古三省區(qū)交界帶，地處新華夏系第二巨大沉降帶的中心區(qū)，是我國湖泊密度最大的區(qū)域之一。由于湖泊、沼澤密布，該區(qū)擁有21.5萬hm2的濕地，建有向海等8個自然保護區(qū)［1-2］，在地區(qū)經(jīng)濟和社會發(fā)展以及生態(tài)環(huán)境保護等方面發(fā)揮了十分重要的作用。其中向海、莫莫格、查干湖、大布蘇是國家級自然保護區(qū)，包拉溫都是省級自然保護區(qū)，牛心套堡、龍沼、月亮泡等是市級自然保護區(qū)。吉林省西部地區(qū)泡沼濕地眾多，以濕地生態(tài)系統(tǒng)為主要保護對象的自然保護區(qū)在國內(nèi)占有重要地位。同時該區(qū)氣候干旱、水資源相對匱乏，是典型的生態(tài)脆弱區(qū)。吉林生態(tài)省戰(zhàn)略提出以來陸續(xù)實施了引察濟向、引嫩入白等工程向濕地應急調(diào)水，自然保護區(qū)建設與管理工作得到有力推動。

以往針對該區(qū)的研究，以濕地景觀演變、需水量的計算等為主，或基于傳統(tǒng)方法進行小范圍的生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值估算［3-6］。本文結合Constanza等提出的全球生態(tài)系統(tǒng)服務功能計算方法，引入突變理論和突變級數(shù)法對吉林省西部8個自然保護區(qū)的濕地生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值進行計算分析，客觀、準確地體現(xiàn)濕地生態(tài)系統(tǒng)與周圍環(huán)境之間、系統(tǒng)內(nèi)部各種因子之間的廣泛聯(lián)系、客觀地反映研究區(qū)的生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀，以利于濕地資源的合理開發(fā)和科學利用。

1 生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值及其計算方法

生態(tài)系統(tǒng)服務功能是指生態(tài)系統(tǒng)為維持人類生存所提供的自然環(huán)境條件及效用［7］，不僅具有為人類提供物質(zhì)產(chǎn)品、文化娛樂服務等可直接利用的價值，還具有維持生態(tài)平衡、保護環(huán)境等可間接利用的價值。濕地生態(tài)系統(tǒng)兼具陸地、水域生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能，和森林、海洋并列為地球上三大生態(tài)系統(tǒng)，單位面積的濕地生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值在各類生態(tài)系統(tǒng)中居于首位［8］。

1.1 產(chǎn)品供給功能價值及其計算方法

該區(qū)植物資源豐富，盛產(chǎn)蘆葦、小葉蔁、烏拉草以及防風、桔梗等藥用植物，是我國四大蘆葦產(chǎn)區(qū)之一。該區(qū)也是我國重要的畜牧業(yè)基地和吉林省重要的淡水漁業(yè)基地，大、小牲畜存欄數(shù)及淡水魚產(chǎn)量很大。該區(qū)還是吉林省的新興能源基地，查干湖、莫莫格保護區(qū)緩沖區(qū)內(nèi)建有吉林油田新立、英臺采油廠，包拉溫都的風電資源、大布蘇保護區(qū)的鹽堿、芒硝資源等都很豐富。

濕地提供的動植物產(chǎn)品、礦產(chǎn)資源價值等均可采用市場價值法計算，如式（1）所示。

其中V為物質(zhì)產(chǎn)品的價值，Yi為第i類物質(zhì)產(chǎn)品的產(chǎn)量，Pi為第i類產(chǎn)品的市場價格，Wi為第i類產(chǎn)品的物質(zhì)成本價格，Ri為第i類產(chǎn)品的人力成本價格。

1.2 生態(tài)服務功能價值及其計算方法

吉林省西部地區(qū)是東北亞重要的鳥類遷徙通道之一，各保護區(qū)內(nèi)共有包括丹頂鶴在內(nèi)的國家一級保護動物10種、白枕鶴等國家二級保護動物40多種，鳥類總數(shù)占吉林省的70%以上；此外，該區(qū)還有魚類4目11科52種、爬行類2目4科8種、獸類4目11科29種、兩棲類有1目3科6種，生物多樣性指數(shù)很高。濕地的長期缺氧環(huán)境迫使植物生活史相對較短、生長繁育速度較快，茂密的濕地植被一方面吸收大量N、P、K等營養(yǎng)元素，另一方面又通過生長繁育和死亡腐殖等過程加快這些營養(yǎng)元素的輸送及轉(zhuǎn)化；另外，濕地多數(shù)浮水植物及泥炭資源等可加工成飼料或有機肥料，是寶貴的自然資源。該區(qū)土壤土層薄、易于沙化和鹽堿化，大面積的成片濕地保護區(qū)植被豐富，通過涵養(yǎng)水源有效地緩解了該區(qū)的水土流失和生態(tài)環(huán)境退化。

上述生態(tài)系統(tǒng)服務功能中，生物多樣性保育功能的價值可參照我國單位面積的自然保護區(qū)年均資金投入、以防護費用替代法計算［9］；養(yǎng)分循環(huán)功能的價值可通過濕地生態(tài)系統(tǒng)年均固定N、P、K的總量及購買相應化學肥料的單價進行計算［10］；涵養(yǎng)水源、防止水土流失功能的價值可用同等面積的植樹造林成本替代計算。

1.3 環(huán)境保護功能價值及其計算方法

該區(qū)擁有多座大、中型水庫，降水偏多的年份可以調(diào)蓄大量洪水供給農(nóng)業(yè)灌溉、居民生活用水等；此外由于濕地面積大，也可以儲存、均化大量洪水并使其資源化。濕地泥炭層中積聚了大量由死亡動植物轉(zhuǎn)化成的有機物，強大的CO2吸收能力使其成為重要碳匯之一，并因此起到調(diào)節(jié)小氣候的作用。濕地周邊區(qū)域工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的廢水、農(nóng)田富營養(yǎng)徑流等進入濕地后，被植物及土壤等吸收、降解，然后通過反硝化作用促進全球氮循環(huán)，發(fā)揮了一定的環(huán)境保護功能。

調(diào)蓄洪水功能的價值可用建造同等庫容水庫的成本替代法計算；固定二氧化碳、調(diào)節(jié)小氣候功能的價值可用濕地泥炭年均吸收的CO2量結合植樹造林成本替代法進行計算；凈化水質(zhì)、保護環(huán)境功能的價值可用建設相同面積的人工濕地的影子工程法進行計算。

1.4 科學文化價值及其計算方法

向海等國家級自然保護區(qū)建有科研樓、觀測站等配套設施，在人工馴養(yǎng)、繁育瀕危鳥類等研究工作中成績顯著、在國際濕地上享有的盛譽，較高的科研價值是其自身的無形資產(chǎn)之一。大布蘇等保護區(qū)內(nèi)建有博物館，展出大量文物古跡、動植物標本及民俗文藝作品，兼具科研教育和休閑娛樂功能；查干湖的冬捕節(jié)和莫莫格保護區(qū)的白鶴節(jié)也頗具盛名，地方旅游業(yè)方興未艾、促進了地方財政收入的增加。

科研教育價值可參照全球生態(tài)系統(tǒng)科研教育的功能價值并結合我國的實際情況進行計算；休閑娛樂價值可以各保護區(qū)面積為基礎、參考我國生態(tài)系統(tǒng)文化娛樂功能價值進行計算［11］。

2 突變理論和突變模型

突變理論能夠描述系統(tǒng)狀態(tài)的飛躍，給出了系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)的參數(shù)區(qū)域，能夠?qū)ψ匀唤缰械姆沁B續(xù)的運動過程給予較傳統(tǒng)微積分理論更合理的解釋和預測。突變級數(shù)法基于突變理論對評價目標進行多層次分解，利用模糊數(shù)學模型產(chǎn)生突變模糊隸屬度函數(shù)，通過歸一化公式進行綜合量化運算得出總的隸屬度函數(shù)，并據(jù)此進行排序分析。由于該方法無需計算各指標權重、簡便易用，能最大限度地減少主觀性又不失科學性而得到廣泛應用［12］。考慮到生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)性、隨機性以及不可簡單疊加的非線性、相互聯(lián)系的復雜性，因此引入突變理論對其進行分析、評價是科學合理的。

首先按評價目的對評價總指標進行多層次分解，排列成層次分明的倒立樹狀結構，原始數(shù)據(jù)只需知道最下層指標值就可以［13-14］。然后確定評價指標體系的突變系統(tǒng)類型。按照突變理論，系統(tǒng)受到干擾后從一種穩(wěn)定組態(tài)躍變到另一種組態(tài)的不連續(xù)過程一般由某種特定形狀的幾何圖形來表示。常用的有尖頂型、燕尾型、蝴蝶型等、分別對應于把評價指標分解為2～4個子指標，相關公式如表1所示。

表1 常用突變模型的相關公式

控制變量的初始突變級數(shù)通過隸屬度函數(shù)取得，正向指標按越大越優(yōu)型計算，公式為：

式中a1、a2分別為函數(shù)的上、下界。由于實際評價工作中定量指標值往往是近似估算的，因此各定量指標的上、下界可以取一適當范圍，可以在各定量指標最大、最小值的基礎上增減其本身的10%作為該定量指標的上、下界。

此外，評價過程中需要根據(jù)實際情況，采取互補原則或非互補原則進行評價：如果各指標之間不存在明顯聯(lián)系、則按“大中取小”原則取值，若存在聯(lián)系則按互補原則取平均值代替，最后對總指標排序按“小中取大”的原則由大到小排序。

3 吉林省西部濕地生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值評價

3.1 構建評價指標體系

結合研究區(qū)的資源構建吉林省西部濕地生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值評價指標體系，由3個層次構成：目標層、準則層和指標層?？傊笜藶槟繕藢樱湎掠僧a(chǎn)品供給、生態(tài)服務、環(huán)境保護和文化服務4種功能構成準則層，最底層為指標層、分別選取2～3個具體評價指標?；谕蛔兝碚搶χ笜梭w系分解并結合各保護區(qū)資源條件、經(jīng)濟社會發(fā)展等實際情況，運用專家打分法依據(jù)重要指標在前次要指標在后的原則，最終確定各指標重要性排序如圖1所示。

從圖1可以看出，準則層及底層指標均為正向指標，均按越大越優(yōu)型的式（2）計算。同時各層指標之間是廣泛聯(lián)系的、可按互補性原則取下層指標平均值計算上層指標值，因此基于突變理論和突變級數(shù)法、按互補性原則對生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值等相互關聯(lián)的正向指標進行計算，能夠最大限度地降低人為確定下層指標重要性的排序?qū)υu價結果的主觀影響，也凸顯了生態(tài)系統(tǒng)的整體性。

圖1 吉林省西部濕地生態(tài)系統(tǒng)服務功能評價指標體系

3.2 確定等級劃分標準

為了使評價結果體現(xiàn)客觀性，基于突變級數(shù)法得到的評價指標值偏高等因素的考慮，參考基于不同評價指標體系建立的生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值評價等級標準、國內(nèi)不同區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值評價指標數(shù)據(jù)等，確定本次評價研究的等級劃分標準如表2所示。

表2 吉林省西部濕地生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值評價等級標準

3.3 數(shù)據(jù)來源及計算結果

根據(jù)吉林省林業(yè)廳有關各保護區(qū)近年林業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)、吉林省環(huán)境公報等資料［15-17］，結合前文所述生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值計算方法得出吉林省西部濕地生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值原始值。分別利用公式（2）和相應突變模型對原始值進行標準化，得到各保護區(qū)指標層評價指標的初始隸屬度函數(shù)；依據(jù)互補原則得到準則層評價指標的隸屬度函數(shù)；同理進一步計算得到目標層的總隸屬度函數(shù)，結果如表3所示。最后按小中取大原則將8個保護區(qū)的總指標值排序，結果如表4所示。

表3 吉林省西部濕地生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值評價指標隸屬度

表4 吉林省西部濕地生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值水平及等級排序

3.4 評價結果分析

從表4可以看出，莫莫格等6個濕地的生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值處于Ⅱ級、較高水平或Ⅰ級、很高水平，占總數(shù)的75%，表明吉林省西部地區(qū)生態(tài)恢復與環(huán)境保護工作取得顯著進展，濕地保護區(qū)在地方經(jīng)濟、社會發(fā)展中既發(fā)揮了一定的直接經(jīng)濟效益，也發(fā)揮了一定生態(tài)效益和社會效益。莫莫格、龍沼保護區(qū)處于很高水平，除自身資源豐富、生態(tài)系統(tǒng)完整性較高等自然因素外，還得益于區(qū)域功能劃分比較合理、科研水平比較先進、生態(tài)旅游比較規(guī)范等因素的促進。從表3可以看出大布蘇和牛心套保保護區(qū)的B2、B3指標值偏低且與其他保護區(qū)差距明顯，除區(qū)域水資源匱乏、動植物資源較少等自然因素外，開發(fā)利用過程中的突發(fā)性、人為破壞性因素等導致環(huán)境退化、生態(tài)系統(tǒng)完整性較差，因而生態(tài)服務和環(huán)境保護功能也受到一定程度的限制，所以排名靠后。

4 結語

結合研究區(qū)的資源與環(huán)境條件，基于突變理論構建了吉林省西部濕地生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值評價指標體系，體現(xiàn)了濕地生態(tài)系統(tǒng)的整體性、動態(tài)性和復雜性特征。運用突變級數(shù)法計算得出的評價結果避免了人為因素的干擾，客觀地體現(xiàn)了近年來吉林省西部地區(qū)生態(tài)修復與環(huán)境保護工作取得階段性成果。同時指出個別保護區(qū)的濕地生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值還有很大提升空間，為有關部門進一步做好生態(tài)環(huán)境規(guī)劃與保護工作、協(xié)調(diào)經(jīng)濟社會發(fā)展提供參考依據(jù)。

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Value Evaluation on Service Function to Wetland Ecosystem in West of Jinlin

ZANG Zheng，ZHENG De-feng
（School of Urban Planning and Environmental Science，Liaoning Normal University，Dalian 116029，China）

The traditionalmethods such as expert scoring method，fuzzy comprehensive method are use to estimate the value on service function to wetland ecosystem.The results are usually effected by some subjective factors.In order to correctly evaluate the service function value，the index system of value evaluation on service function to wetland ecosystem in the west of Jilin was first established based on catastrophe theory.Then，catastrophe progression method was introduced to calculate the service function value of 8 wetland ecosystems in the west of Jilin.On the basis of the aboved-mentioned results，some achievements have been obtained on ecology construction and environment protection in the west of Jilin，and service functions of ecosystem have been improved bymeans ofman-made effective interfering.

wetland；ecosystem service function；catastrophe theory；value evaluation

臧正（1978-），男，吉林白城人，遼寧師范大學城市與環(huán)境學院助理工程師，從事資源與環(huán)境研究。

國家社會科學基金項目（11BJY063）。

X171

A

2095-0063（2013）06-0097-05

2013-08-12