賈軍梅, 羅 維, 杜婷婷, 李中和,呂永龍

1 中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境中心城市與區(qū)域生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100085 2 中國(guó)科學(xué)院大學(xué), 北京 100049 3 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院, 北京 100083

近十年太湖生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值變化評(píng)估

賈軍梅1,2, 羅 維1,*, 杜婷婷1,3, 李中和3,呂永龍1

1 中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境中心城市與區(qū)域生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100085 2 中國(guó)科學(xué)院大學(xué), 北京 100049 3 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院, 北京 100083

理解和把握近年來湖泊生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能退化規(guī)律的最佳手段是評(píng)估其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值的變化。以太湖為例，基于近十年來太湖生態(tài)系統(tǒng)的科學(xué)調(diào)查數(shù)據(jù)，綜合運(yùn)用生態(tài)學(xué)及經(jīng)濟(jì)學(xué)方法，對(duì)太湖生態(tài)系統(tǒng)的四大類功能和11個(gè)亞類的服務(wù)價(jià)值進(jìn)行了綜合評(píng)估。研究結(jié)果表明，2000年、2003年、2007年和2009年太湖生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值分別為1627.98 億元、1908.68 億元、1503.99 億元和3528.73 億元，保持逐漸升高的趨勢(shì)，但是在2007年卻意外降低。從2000年到2009年太湖生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值構(gòu)成發(fā)生了一些變化，2000年以供水功能為主體，約占總價(jià)值的43%，2003年和2007年變?yōu)橐院竭\(yùn)功能為主體，分別占總價(jià)值的41.31%和38.73%，而2009年又變?yōu)橐月糜喂δ転橹黧w，約占總價(jià)值的52.52%，總體上由供給功能向文化功能轉(zhuǎn)變。航運(yùn)功能和旅游功能急劇上升而供水功能急劇下降不利于長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)揮的太湖生態(tài)服務(wù)功能。藍(lán)藻水華的發(fā)生可能降低太湖供給功能、支持服務(wù)功能和文化服務(wù)功能，進(jìn)而對(duì)太湖生態(tài)服務(wù)的總價(jià)值產(chǎn)生負(fù)面影響。研究認(rèn)為太湖生態(tài)系統(tǒng)對(duì)支持和保護(hù)人類社會(huì)具有重要的作用，為管理者和決策者有效的保護(hù)和管理湖泊生態(tài)系統(tǒng)提供了重要的信息。

湖泊生態(tài)系統(tǒng); 服務(wù); 評(píng)估; 經(jīng)濟(jì)

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能作為生態(tài)學(xué)和生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)研究的一個(gè)分支，近年來得到了很大的發(fā)展，已成為國(guó)內(nèi)外生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)。國(guó)外許多生態(tài)學(xué)家與經(jīng)濟(jì)學(xué)家已從物理量和價(jià)值量?jī)煞矫娣治龊吞接懥松鷳B(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值，發(fā)展了針對(duì)不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能與生物資源的評(píng)價(jià)方法[1- 5]。Costanza等[6]在總結(jié)過去幾十年生態(tài)系統(tǒng)公益價(jià)值評(píng)價(jià)研究的基礎(chǔ)上，將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能歸納為17類，推算出所有生物群區(qū)的服務(wù)價(jià)值，為全面評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能經(jīng)濟(jì)價(jià)值提供了有力參考。我國(guó)生態(tài)學(xué)者對(duì)生態(tài)系統(tǒng)系統(tǒng)服務(wù)功能及價(jià)值評(píng)估方法進(jìn)行了系統(tǒng)地探索[7- 9]，他們的研究主要集中于對(duì)森林、草地和水體等典型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進(jìn)行分析和經(jīng)濟(jì)評(píng)估，但針對(duì)湖泊生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值長(zhǎng)期演變的研究仍相當(dāng)缺乏。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，湖泊水生態(tài)環(huán)境的惡化進(jìn)一步加劇水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能長(zhǎng)期衰退，但是我國(guó)針對(duì)湖泊生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值長(zhǎng)期演變的研究并不多見。太湖是我國(guó)第三大淡水湖，以其豐富的水資源哺育著人類，調(diào)節(jié)著洪水，灌溉著農(nóng)田，凈化著環(huán)境，維持著生態(tài)平衡，為太湖流域的經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展提供了強(qiáng)大的動(dòng)力。但是近年來太湖水生態(tài)環(huán)境經(jīng)歷了快速變化的過程，尤其是2007年震驚中外的“太湖藍(lán)藻水華事件”之后，太湖生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值也可能隨之發(fā)生改變。盡管已有的研究分別評(píng)估了1983年，1993年和2003年的太湖生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值的變化[10]，但其研究的時(shí)間跨度較大且距離現(xiàn)在時(shí)間較長(zhǎng)。因此，比較和評(píng)估近十年來太湖生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值的變化，對(duì)于進(jìn)一步認(rèn)識(shí)湖泊生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的演變具有重要理論價(jià)值和實(shí)踐意義。本文基于市場(chǎng)價(jià)值法、機(jī)會(huì)成本法及替代工程法等常見方法，對(duì)2000—2009年太湖生態(tài)系統(tǒng)的供水功能、提供水產(chǎn)品、航運(yùn)功能、大氣調(diào)節(jié)、水質(zhì)凈化、調(diào)節(jié)洪水及旅游等功能價(jià)值的演變進(jìn)行全面、系統(tǒng)的評(píng)估，以期為太湖水資源的價(jià)值、水污染事件的經(jīng)濟(jì)損失評(píng)估以及水環(huán)境防治與管理提供重要的科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)域概況

太湖位于江蘇南部，太湖平原中部，地處人口稠密、工農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速的長(zhǎng)江三角洲地區(qū)。太湖水面面積2338 km2[11]。湖岸線總線405 km，平均水深1.89 m，最大水深也只有2.6 m，多年平均蓄水量約51.4 億m3。太湖水資源總量為1615.3×108m3，蓄水總量達(dá)45.9×108m3，年降水總量424.7×108m3，比常年減少2.2%[12]。太湖具有水產(chǎn)養(yǎng)殖、飲水供應(yīng)、調(diào)蓄洪水、水上運(yùn)輸和生態(tài)休閑旅游等功能，在我國(guó)東部地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著舉足輕重的作用。近年來太湖水環(huán)境發(fā)生了急劇的變化，到2011年太湖全年期東太湖、東部沿岸區(qū)和五里湖水質(zhì)為IV類，占全湖面積的19.1%；貢湖和南部沿岸區(qū)為V類，占22.5%；其余湖區(qū)均為劣V類，占58.4%[12]。

2 研究方法

供給服務(wù)功能包括供水功能、提供水產(chǎn)品和航運(yùn)功能；調(diào)節(jié)服務(wù)功能包括大氣調(diào)節(jié)功能、輸沙功能、水質(zhì)凈化功能和調(diào)蓄洪水功能；支持服務(wù)功能包括蓄水功能，土壤保持功能，維持生物多樣性功能；文化服務(wù)功能主要指旅游功能。

2.1 供水功能

湖泊生態(tài)系統(tǒng)的供水功能采用市場(chǎng)價(jià)值法，計(jì)算如(1)所示[13]：

Ww=∑AiPi

(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。

2.2 提供水產(chǎn)品

利用市場(chǎng)價(jià)值法計(jì)算湖泊生態(tài)系統(tǒng)水產(chǎn)品功能價(jià)值，公式如(2)所示[13]

Wp=∑UiPi

(2)

式中，Wp為水產(chǎn)品價(jià)值；Ui為第i類物質(zhì)的產(chǎn)量；Pi為第i類物質(zhì)的市場(chǎng)價(jià)格。

2.3 航運(yùn)功能

評(píng)價(jià)湖泊航運(yùn)價(jià)值采用市場(chǎng)價(jià)值法，計(jì)算如(3)所示[10]

Vh=TcPc+TpPp

(3)

式中，Vh為航運(yùn)價(jià)值(元/a)；Tc為貨物的年周轉(zhuǎn)量(t km/a)；Tp為旅客的年周轉(zhuǎn)量(人 km/a)；Pc為貨運(yùn)價(jià)格(元 t-1km-1)；Pp為客運(yùn)價(jià)格(元 人-1km-1)。

2.4 大氣調(diào)節(jié)

CO2固定及O2釋放可以通過光合作用公式，用碳稅法或造林成本法估算其調(diào)節(jié)價(jià)值。光合作用方程式為：

CO2(264g)+H2O(108g)→C6H12O6(108g)+O2(193g)→多糖(162 g)

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。計(jì)算如(4)所示[13]

Wa=A×PPem(Pc+2．666Po)(4)

式中，Wa為大氣調(diào)節(jié)價(jià)值；A為水域面積；PPem為浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力；Pc為固碳成本，Po為釋氧成本。張運(yùn)林等[14]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)公式如(5)所示

PPem=34.52 Chl.a+222.9 (n=25，r2=0.76)

(5)

式中，PPem為浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力(mg C m-2d-1)；Chl.a 為表層葉綠素a濃度(mg/m3)。

2.5 輸沙功能

河湖輸沙功能一般采用機(jī)會(huì)成本法，根據(jù)平均輸沙量和人工清理河道成本費(fèi)數(shù)據(jù)，估算湖泊輸沙功能價(jià)值。

2.6 水質(zhì)凈化

采用生產(chǎn)成本法評(píng)估湖泊生態(tài)系統(tǒng)的水質(zhì)凈化功能和價(jià)值。計(jì)算公式如(6)所示

Vpw=∑Qpw,jCpw,j

(6)

式中，Vpw為凈化水體價(jià)值(元/a)；Qpw,j為湖泊截留第j類污染物質(zhì)的總量(t/a)；Cpw,j為第j類污染物質(zhì)處理成本(元/t)；m為污染物質(zhì)的種類。

2.7 調(diào)蓄洪水

基于1999年社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的多年平均防洪效益,考慮洪災(zāi)損失的增長(zhǎng)率,根據(jù)公式(7)[15]計(jì)算2004—2020年治太工程的歷年防洪效益：

Ei=Ei-1(1+fi)

(7)

式中，Ei為預(yù)測(cè)的歷年防洪效益；fi為洪澇災(zāi)害損失年增長(zhǎng)率，4%。E1999=12.58 億元。

2.8 蓄水功能

蓄水功能經(jīng)濟(jì)價(jià)值可用替代工程法估算，計(jì)算公式如(8)所示[13]：

Wr=RPc

(8)

式中，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。

2.9 土壤保持

土壤保持功能一般利用機(jī)會(huì)成本法，計(jì)算公式如(9)所示[10]

Vcs=AcBf/(5000ρ)

(9)

式中，Vcs為土壤保持價(jià)值(元/a)；Ac為泥沙淤積量(t/a)；Bf為保持土壤年均效益(元/hm2)；ρ為土壤容重(t/m3)=1.28 t/m3[16]。

2.10 旅游功能

湖泊旅游功能價(jià)值一般采用比例折算法[13]，計(jì)算如(10)所示

Wt=CPw

(10)

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。

3 研究結(jié)果與討論

3.1 近十年太湖生態(tài)系統(tǒng)供給服務(wù)價(jià)值變化評(píng)估

3.1.1 供水功能

由2000年、2003年、2007年和2009年太湖本地水源供水(分別為325.6×108、306.3×108、221.7×108和202.1×108m3)[17]以及對(duì)應(yīng)各年平均水資源費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)(分別為1.553×10-3、1.712×10-3、1.885×10-3、1.909×10-3元/kg)，計(jì)算獲得這些年份年太湖生態(tài)系統(tǒng)的供水功能價(jià)值。根據(jù)中國(guó)人民銀行公布的年利率[18]，將2000年，2003年，2007年的價(jià)值均貼現(xiàn)到2009年(圖1)結(jié)果表明，太湖的供水服務(wù)價(jià)值呈下降趨勢(shì)，供水功能服務(wù)價(jià)值從2000年的700.00 億元逐漸降低到2009年的385.81 億元， 2007年下降尤其明顯。隨著近年來太湖水質(zhì)污染程度的進(jìn)一步加劇的威脅，今后太湖飲用水供給保障問題仍是一個(gè)值得高度關(guān)注的問題。

3.1.2 提供水產(chǎn)品

太湖盛產(chǎn)的魚類主要有梅鱭、銀魚、草魚、鯉魚、鯽魚、鰱魚和蝦等。由表1說明，從2003年到2009年太湖主要水產(chǎn)品產(chǎn)量存在一定波動(dòng)，尤其是2003年至2007年間，其波動(dòng)幅度較大(江蘇省太湖漁業(yè)管理委員會(huì)辦公室)，這可能與2003至2007年間頻繁發(fā)生的藍(lán)藻水華事故有一定關(guān)系。從2000年到2009年10年間，梅鱭產(chǎn)量最高，并且其產(chǎn)量呈穩(wěn)步增高的趨勢(shì)；但銀魚、鯉魚和鯽魚的產(chǎn)量呈逐年減少的趨勢(shì)，且在2007年達(dá)到產(chǎn)量最低。

根據(jù)當(dāng)年各種魚類均價(jià)，可推算2000年、2003年、2007年和2009年太湖提供水產(chǎn)品功能價(jià)值分別為2.55 億元、8.13 億元、12.96 億元和18.65 億元，并將這些價(jià)值貼現(xiàn)到2009年(圖1)，結(jié)果表明：2009年太湖水產(chǎn)品功能價(jià)值比2000提高了2 倍，但是2003年至2007年間，由于頻繁發(fā)生的藍(lán)藻水華事故影響了魚類生長(zhǎng)和繁殖，其水產(chǎn)品價(jià)值增幅不大。

3.1.3 航運(yùn)功能

2000年、2003年、2007年和2009年太湖流域水路貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量分別為7808.73×108、10510.84×108、8965.94×108、19999.23×108kg/m，旅客周轉(zhuǎn)量分別為20.75×105、10.85×105、14.16×105、15.12×105人/m[19- 22]。貨運(yùn)和客運(yùn)價(jià)格分別采用0.060×10-3元/kg km和0.240元/人km[7,10]，由此可推算出這些年太湖航運(yùn)功能價(jià)值(圖1)。從2000年起太湖航運(yùn)功能價(jià)值逐步攀升，但是在2007年出現(xiàn)小幅度降低，這可能與當(dāng)年發(fā)生的藍(lán)藻水華污染事故存在一定聯(lián)系。10年間太湖生態(tài)系統(tǒng)航運(yùn)服務(wù)價(jià)值從2000年的655.49 億元逐步上升到2009年的1203.58 億元。太湖流域運(yùn)輸業(yè)不斷發(fā)展是導(dǎo)致太湖航運(yùn)功能價(jià)值攀升的原因。

表1 2000—2009年太湖主要水產(chǎn)品產(chǎn)量(t)Table 1 Output of main aquatic products in the Taihu Lake (Unit is ton)

圖1 2000—2009年太湖生態(tài)系統(tǒng)供給服務(wù)價(jià)值Fig.1 Ecosystem service values of supply by the Taihu Lake in 2000—2009

3.2 近十年太湖生態(tài)系統(tǒng)調(diào)節(jié)服務(wù)價(jià)值變化評(píng)估

3.2.1 大氣調(diào)節(jié)

太湖水域面積為2338 km2，2000年、2003年、2007年和2009年太湖葉綠素a平均含量分別為0.025×10-3、0.02×10-3、0.023×10-3g/m3和0.019×10-3g/m3[23]。首先根據(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)Ｐ?，?jì)算太湖生態(tài)系統(tǒng)固碳量和釋氧量。造林成本和釋氧成本分別取260.90×10-3元/kg C和0.4 元/kg O2[24]，從而計(jì)算出2000年、2003年、2007年及2009年太湖大氣調(diào)節(jié)功能價(jià)值分別為6.95 億元、6.93 億元、6.94 億元和6.93 億元；進(jìn)一步貼現(xiàn)到2009年(圖2)，結(jié)果表明：2000年至2009年間太湖生態(tài)系統(tǒng)大氣調(diào)節(jié)功能價(jià)值變化較小。由于控制污染物排放的力度低于污染物排放的強(qiáng)度，因而太湖生態(tài)系統(tǒng)大氣調(diào)節(jié)價(jià)值小幅度降低。今后應(yīng)加大太湖流域污染治理的力度，提高太湖生態(tài)系統(tǒng)調(diào)節(jié)大氣的價(jià)值。

3.2.2 輸沙功能

注入太湖的水系主要分布在太湖的西部和南部，其中以苕溪、荊溪兩大水系最為重要,其入湖通流量占入湖徑流總量的80%以上。由于湖泊中的懸浮沙一直處于移動(dòng)狀態(tài)，無法判定準(zhǔn)確時(shí)間段的輸沙量，考慮到湖泊輸沙價(jià)值的體現(xiàn)是一個(gè)長(zhǎng)期的過程，因而本研究在估算湖泊輸沙價(jià)值時(shí)，將其視為一個(gè)恒定的值。采用兩溪的多年平均輸沙量為2.43×105t[25]，可計(jì)算人工清理河道成本費(fèi)用為1.5×10-3(北方)[26]—4.7×10-3元/kg(南方)[27]，本研究采取南方人工清理河道成本費(fèi)用(4.710-3元/kg)，利用機(jī)會(huì)成本法對(duì)其價(jià)值進(jìn)行計(jì)量，由此估算太湖生態(tài)系統(tǒng)輸沙功能多年平均價(jià)值為0.0114 億元。

3.2.3 水質(zhì)凈化

2000年、2003年、2007及2009年全太湖截流固定的TN分別為2.7×107、2.5×107、1.8×107、1.7 ×107kg，TP分別為106×104、89×104、248×104、76×104kg，湖泊的N、P凈化功能的價(jià)值可按生活污水處理成本N為1.5 元/kg，P為2.5 元/kg進(jìn)行估算。由此可估算近十年來太湖生態(tài)系統(tǒng)水質(zhì)凈化功能的價(jià)值(圖2)。2000—2009年間太湖生態(tài)系統(tǒng)水質(zhì)凈化服務(wù)功能價(jià)值由0.60 億元降低到0.28 億元，說明太湖的自凈能力有所降低、環(huán)境容量變小、污染排放卻日益加重，這也是導(dǎo)致太湖水污染的重要因素之一。水質(zhì)凈化功能是太湖近年來亟需提升的功能之一。

3.2.4 調(diào)蓄洪水

太湖是流域防洪的調(diào)蓄中心，在抵抗流域洪澇災(zāi)害過程中，太湖利用自身較大的防洪庫容，配合科學(xué)的防洪調(diào)度、蓄泄兼籌，攔蓄洪水，可把全流域的洪澇災(zāi)害損失降低到最低程度[28]。由公式(7)可推算2000年、2003年、2007年和2009年太湖生態(tài)系統(tǒng)調(diào)蓄洪水功能價(jià)值(圖2)。2000—2009年間太湖生態(tài)系統(tǒng)調(diào)蓄洪水功能價(jià)值為18.11—18.62 億元，基本保持恒定。太湖生態(tài)系統(tǒng)對(duì)調(diào)洪抗洪起到了緩解作用，在一定程度上防治或減少了洪水災(zāi)害帶來的生命財(cái)產(chǎn)損失。

圖2 2000—2009年太湖生態(tài)系統(tǒng)調(diào)節(jié)價(jià)值的變化Fig.2 Changes of Taihu ecosystem service value of regulation in 2000—2009

3.3 近十年太湖生態(tài)系統(tǒng)支持服務(wù)價(jià)值變化評(píng)估

3.3.1 蓄水功能

根據(jù)太湖流域及東南諸河水資源公報(bào)[17]，可知2000年、2003年、2007年和2009年度太湖蓄水總量分別為47.3、49.2、45.9 億m3和50.5 億m3。由于每建設(shè)1 m3庫容需投入成本0.67 元/a[29]，據(jù)此可計(jì)算各年度太湖生態(tài)系統(tǒng)的蓄水功能價(jià)值(圖3)。2000—2009年間太湖的蓄水功能價(jià)值逐漸降低，其中2007年蓄水功能價(jià)值出現(xiàn)下降明顯，可能是受2007年降水量等氣象因素以及太湖藍(lán)藻水華污染事件的影響。

3.3.2 土壤保持

據(jù)中科院1997—2000年的調(diào)查，全太湖有泥區(qū)并且淤積厚度大于0.1 m的面積約為1631.8 km2，占太湖總面積的69.83%；泥層厚度小于0.1m的面積約為706 m2。東、西太湖的西南與西部以及竺山灣、梅梁灣、貢湖灣以及東山島與西山島周邊淤泥平均厚度為0.5 m，東太湖為1.17 m，竺山灣為0.78 m，梅梁灣為0.75 m，貢湖灣為0.47 m，西太湖近岸帶為2 m[30]。太湖平均底泥厚度為0.82 m，底泥蓄積量為19.15 億m3[31]，多年平均淤積量為3.4105t/a[32]。并根據(jù)流域農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值和總播種面積，可估算太湖流域單位農(nóng)田年均收益(表2)。

表2 2000—2009年度太湖流域單位農(nóng)田年均收益Table 2 Annual average benefits per farmland in the Taihu Watershed

再根據(jù)公式(9)估算2000年、2003年、2007年和2009年太湖生態(tài)系統(tǒng)的土壤保持功能價(jià)值(圖3)。隨著太湖流域工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，10年間太湖生態(tài)系統(tǒng)的土壤保持功能價(jià)值逐漸提高，已由2000年的0.009 億元上升到2009年的0.018 億元，這與太湖流域的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)迅速增長(zhǎng)存在一定相關(guān)關(guān)系。

圖3 2000—2009年太湖生態(tài)系統(tǒng)蓄水、水土保持及旅游功能價(jià)值的變化Fig.3 Changes of Taihu ecosystem service value of water resource storage, soil conservancy and tourism in 2000—2009

3.3.3 生物多樣性維持

太湖生態(tài)系統(tǒng)維持生物多樣性主要表現(xiàn)在太湖沿岸以及湖面水體是野生動(dòng)物的棲息地或避難所。Costanza估算了全球23種生態(tài)系統(tǒng)類型的十種公益價(jià)值，其中，濕地提供棲息地或避難所的價(jià)值為304 美元 hm-2a-1[6]。胡金杰推算出2003年太湖生態(tài)系統(tǒng)提供生境，維持生物多樣性價(jià)值為6.07×108元[10]。考慮到棲息地價(jià)值的體現(xiàn)是一個(gè)長(zhǎng)期的過程，在短期內(nèi)價(jià)值視為幾乎不變的，2000年，2003年，2007年和2009年的太湖棲息地價(jià)值應(yīng)該變化不大，因而本文在估算2000，2003，2007和2009年的棲息地價(jià)值時(shí)，將其視為一個(gè)恒定的值[10]。將2000，2003，2007和2009年貼現(xiàn)到2009年，其總價(jià)值應(yīng)為7.56×108元。

3.4 近十年太湖生態(tài)系統(tǒng)文化服務(wù)價(jià)值變化評(píng)估

根據(jù)太湖有關(guān)景區(qū)選取標(biāo)準(zhǔn)，選取與太湖湖水相關(guān)的、距離太湖15 km以內(nèi)的3A級(jí)以上(包含3A級(jí))景區(qū)。2000年、2003年、2007年及2009年太湖流域內(nèi)符合標(biāo)準(zhǔn)的景點(diǎn)占總景點(diǎn)的百分?jǐn)?shù)分別為11.7%、12.3%、26.47%及27.51%。再根據(jù)2000年、2003年、2007年及2009年旅游總收入數(shù)據(jù)可估算出這些年份太湖旅游功能價(jià)值(圖3)。2000—2009年間太湖流域旅游事業(yè)發(fā)展迅速，太湖生態(tài)系統(tǒng)旅游功能價(jià)值已由2000年的189.18 億元增加到2009年的1853.43 億元，增長(zhǎng)了約10倍。由2007年旅游功能價(jià)值增長(zhǎng)不明顯表明，當(dāng)年藍(lán)藻水華污染事件對(duì)當(dāng)?shù)芈糜萎a(chǎn)生了明顯的負(fù)面影響。

3.5 近十年太湖生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總價(jià)值變化評(píng)估

由表3說明，2000年太湖生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總價(jià)值為1627.98 億元，其中價(jià)值最大的是供水功能，占總價(jià)值的43.00%，其次是航運(yùn)功能價(jià)值，占總價(jià)值的40.26%，這兩類功能占總價(jià)值的83.26%。因而2000年太湖生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能中供水功能和航運(yùn)功能是太湖的核心功能。2000年太湖生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值構(gòu)成中，供給服務(wù)功能占83.48%，這說明該年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)主要體現(xiàn)為供給功能。2003太湖生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總價(jià)值為1908.68億元，其中價(jià)值最大的是航運(yùn)功能，占總價(jià)值的41.31%；其次是供水功能價(jià)值，占總價(jià)值的34.20%，這兩類功能占總價(jià)值的75.51%。因而，2003年太湖生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能中航運(yùn)功能和供水功能是太湖的核心功能。2003年太湖供給服務(wù)功能占76.04%，這說明該年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)仍主要體現(xiàn)為供給功能，但是比2000年降低了7.44%。2007太湖生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總價(jià)值為1503.99 億元，其中航運(yùn)功能價(jià)值最大，占總價(jià)值的38.73%，其次供水功能價(jià)值占總價(jià)值的29.91%，這兩類功能就占總價(jià)值的68.64%。因而2007年太湖生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能中航運(yùn)功能和供水功能是太湖的核心功能。2007年太湖生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值構(gòu)成中，供給服務(wù)功能占69.57%，因而2007年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)仍主要體現(xiàn)為供給功能，但比2003年僅降低了6.47%。2009太湖生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總價(jià)值為3528.73 億元，其中旅游功能價(jià)值最大，占總價(jià)值的52.52%，其次航運(yùn)功能價(jià)值占總價(jià)值的34.11%，這兩類功能就站總價(jià)值的86.63%。因而，2009年旅游功能和航運(yùn)功能是太湖的核心功能。太湖生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值構(gòu)成中，文化服務(wù)功能占52.52%，這說明2009年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)主要體現(xiàn)為文化功能。這一點(diǎn)與以往幾年不同，旅游功能價(jià)值超過航運(yùn)價(jià)值成為太湖生態(tài)系統(tǒng)的核心價(jià)值，同時(shí)供水價(jià)值所占比例逐年降低。

表3 太湖生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值比較Table 3 Comparison of ecosystem service values of the Taihu

對(duì)2000年、2003年、2007年和2009年太湖各類服務(wù)功能價(jià)值匯總獲得近十年太湖生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值分別為1627.98、1908.68、1503.99 億元和3528.73 億元(表3)。10年間太湖生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值保持逐漸升高的趨勢(shì)，但是在2007年卻意外降低，這與2007年太湖的藍(lán)藻水華污染事件關(guān)系密切。由于藍(lán)藻水華爆發(fā)，可能導(dǎo)致太湖供水功能和航運(yùn)功能等主要功能顯著下降，進(jìn)而導(dǎo)致太湖服務(wù)功能總價(jià)值的降低。

從2000年到2009年太湖生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值構(gòu)成發(fā)生了一些變化，但是不論怎樣變化，航運(yùn)功能、供水功能和旅游功能一直是太湖的核心功能。太湖航運(yùn)功能促進(jìn)了城鄉(xiāng)間的物資交流，為太湖地區(qū)生產(chǎn)的發(fā)展發(fā)揮了舉足輕重的作用。供水功能價(jià)值作為太湖的核心功能之一進(jìn)一步證實(shí)了太湖作為長(zhǎng)三角地區(qū)供水水源地的重要性。但是隨著流域工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，太湖水質(zhì)越來越無法達(dá)到飲用標(biāo)準(zhǔn)，因此防止太湖水質(zhì)繼續(xù)惡化、保護(hù)太湖水環(huán)境仍任重而道遠(yuǎn)。太湖依托稀有山水資源，具有眾多3A級(jí)以上風(fēng)景區(qū)，近年來國(guó)內(nèi)旅游線路倍受歡迎，并且世界各地的游客也慕名而來；充分發(fā)揮太湖生態(tài)系統(tǒng)的旅游價(jià)值對(duì)本區(qū)域的發(fā)展具有巨大推動(dòng)作用。

近年來太湖的部分服務(wù)功能(例如供水功能，大氣調(diào)節(jié)功能，水質(zhì)凈化功能以及蓄水功能)一直處于下降趨勢(shì)，應(yīng)當(dāng)予以高度重視。同時(shí)通過分析也可以看到輸沙功能、水質(zhì)凈化功能及土壤保持功能價(jià)值相對(duì)甚微，說明太湖本身輸沙沖淤以及自凈能力并不顯著。未來對(duì)太湖生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行資源管理規(guī)劃時(shí)，如果只重視航運(yùn)、供水等供給服務(wù)價(jià)值或旅游等文化價(jià)值，而忽略其調(diào)節(jié)服務(wù)功能或支持服務(wù)功能價(jià)值，可能會(huì)造成太湖生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的損失甚至其功能的喪失，使太湖生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞。

本研究對(duì)2000年到2009年太湖生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進(jìn)行了貨幣化評(píng)估，估算了服務(wù)功能價(jià)值的變化，其意義在于充分認(rèn)識(shí)湖泊生態(tài)系統(tǒng)的獨(dú)特價(jià)值和作用，為合理開發(fā)利用淡水資源提供了信息資料和理論依據(jù)。需要說明的是，太湖生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的價(jià)值隨著時(shí)間是不斷變化的，這主要是由于太湖面臨著嚴(yán)峻的環(huán)境問題所導(dǎo)致的生物資源破壞、供水危機(jī)、調(diào)蓄能力下降、水質(zhì)全面下降以及水文景觀受損等原因造成。根據(jù)許妍等人的研究[33]顯示，近年來太湖流域由低風(fēng)險(xiǎn)為主導(dǎo)向中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)變，環(huán)太湖地區(qū)是風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)度非常高的區(qū)域尤其是針對(duì)污染排放的風(fēng)險(xiǎn)源，使得太湖面臨巨大的接納污染的壓力。近十年來，太湖藍(lán)藻問題頻繁發(fā)生，其中2007年發(fā)生的藍(lán)藻水華污染事件給人們敲響了警鐘。為保證太湖流域生態(tài)環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，建議以湖泊生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值為指導(dǎo)，對(duì)現(xiàn)有資源實(shí)施合理地利用和有效地保護(hù)，加強(qiáng)太湖的生態(tài)恢復(fù)。

4 結(jié)論

(1) 近十年來太湖生態(tài)系統(tǒng)各類服務(wù)功能總價(jià)值呈逐步增加的趨勢(shì)，其中2000年、2003年、2007年和2009年太湖生態(tài)系統(tǒng)各類服務(wù)功能總價(jià)值分別為1627.98、1908.68、1503.99 億元和3528.73 億元。

(2) 從2000年到2009年太湖流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值構(gòu)成發(fā)生了一些變化，由服務(wù)功能價(jià)值以供水功能為主體變?yōu)橐院竭\(yùn)功能為主體，近年來又變?yōu)橐月糜喂δ転橹黧w，總體上由供給功能向文化功能的轉(zhuǎn)變。

(3) 由于2007年太湖發(fā)生嚴(yán)重的藍(lán)藻水華事件，導(dǎo)致當(dāng)年太湖生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值意外降低。藍(lán)藻水華可能對(duì)太湖供給功能、支持服務(wù)功能、文化服務(wù)功能產(chǎn)生負(fù)面影響。

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Valuation of changes of ecosystem services of Tai Lake in recent 10 years

JIA Junmei1,2, LUO Wei1,*, DU Tingting1,3, LI Zhonghe3, Lü Yonglong1

1StateKeyLaboratoryofUrbanandRegionalEcology,ResearchCenterforEco-EnvironmentalSciences,ChineseAcademyofSciences,Beijing100085,China2UniversityofChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China3ChinaUniversityofMining&Technology,Beijing100083,China

Lake ecosystem in Tai Lake (CH: Taihu) provide people with both direct and indirect benefits which are called ecosystem services. However, lake ecosystem services in Tai Lake have not well recognized and accurately quantified in past years. Decades of wastewater discharge, industrial pollution, and over application of chemical fertilizers around the basin have transformed this once meso-oligotrophic lake in the 1950s into its present hypertrophic state. As a result, cyanobacteria blooms appear during every summer in recent years, which may in turn have serious impacts on lake ecosystem functions and services delivery. In the late May of 2007, heavy cyanobacterial blooms dominated byMicrocystisand their harmful metabolites occurred in the water columns of the northern region of Tai Lake resulting in a world-shaking drinking water crisis in Wuxi, Jiangshu Province, China. The best way to understand the deterioration of ecosystem service functions of a lake is to assess its ecosystem service values. Tai Lake, as a typical lake in eutrophication in China, was selected as a case study and data of ecosystems of Tai Lake were collected over the last 10 years. An integrated method of economy and ecology was applied to estimate the value of lake ecosystem service functions. Ecosystem service functions of Tai Lake were divided into four main categories including provisioning, regulating, cultural and supporting services. The four categories were subdivided into eleven subcategories which covered water supply, aquatic products, shipping, climate regulation, soil and sand transportation, water purification, flood control, water resource storage, soil conservancy, maintaining biodiversity and tourism. Total values of ecosystem services for Tai Lake in 2000, 2003, 2007 and 2009 were 1628.0 × 108, 1908.7 × 108, 1504.0 × 108and 3528.7 × 108Yuan RMB, respectively. An increasing tendency of total value of ecosystem service of Tai Lake was observed in each year except 2007. The main ecosystem service functions changed from supply function to culture function from 2000 to 2009. The main function of Tai Lake was water supply in 2000, the value of which accounted for 43% of the total ecosystem service value. However, the main function of Tai Lake changed to transportation function whose values accounted for 41.31% and 38.73% of the total value in 2003 and 2007, respectively. The main function changed to tourism function in 2009, the value of which accounted for 52.52% of the total value. The value of transportation and tourism service of Tai Lake underwent a sharp increase in recent year while the value of water supply went through a rapid decline resulting from too much attention paid to the development of transportation and tourism industry, which is not good for the continual, healthy and stable development of Tai Lake in the long run. Cyanobacteria blooms had an adverse effect on the value of ecosystem service of the Tai Lake by decreasing values of supply, supporting and cultural functions. Our research suggested that Tai Lake ecosystem play an important role in supporting and protecting human well-being. Valuation of changes of ecosystem services of Tai Lake provided the decision makers information of benefit of lake protection and effective management of lake ecosystem.

lake ecosystem; services; evaluation; economics

國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究計(jì)劃973計(jì)劃課題(2008CB418106)；國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(41271502, C031001)；城市與區(qū)域生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目(SKLURE2008- 1-04, SKLURE2008- 1-05)

2013- 06- 03;

日期:2014- 05- 08

10.5846/stxb201306031280

*通訊作者Corresponding author.E-mail: luow@rcees.ac.cn

賈軍梅,羅維, 杜婷婷, 李中和,呂永龍.近十年太湖生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值變化評(píng)估.生態(tài)學(xué)報(bào),2015,35(7):2255- 2264.

Jia J M, Luo W, Du T T, Li Z H, Lü Y L.Valuation of changes of ecosystem services of Tai Lake in recent 10 years.Acta Ecologica Sinica,2015,35(7):2255- 2264.