樊 旭,孟靈芳,劉 翠,徐 慧

(1.江蘇省江都水利工程管理處,江蘇揚州 225200;2.河海大學(xué)水文水資源學(xué)院,江蘇南京 210098)

高郵湖生態(tài)服務(wù)功能價值評估

樊 旭1,孟靈芳2,劉 翠2,徐 慧2

(1.江蘇省江都水利工程管理處,江蘇揚州 225200;2.河海大學(xué)水文水資源學(xué)院,江蘇南京 210098)

綜合運用生態(tài)學(xué)及經(jīng)濟學(xué)方法,對高郵湖的9項生態(tài)服務(wù)功能,即物質(zhì)生產(chǎn)、供水、蓄水、行洪排澇、氣候調(diào)節(jié)、蒸騰吸熱、水質(zhì)凈化、科研文化教育和生物多樣性維持等功能進(jìn)行綜合價值評估。結(jié)果表明,2009年高郵湖湖泊生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總經(jīng)濟價值為47.6855億元,其中:直接使用價值為15.2216億元,間接使用價值為32.4639億元。各生態(tài)服務(wù)功能價值占總價值的比例排在前三位的依次是行洪排澇(占26.77%)、蒸騰吸熱(占24.05%)、物質(zhì)生產(chǎn)(占14.21%),表明高郵湖湖泊生態(tài)系統(tǒng)在行洪排澇、蒸騰吸熱、水產(chǎn)養(yǎng)殖等方面發(fā)揮著重要作用,它們是高郵湖的核心服務(wù)功能。該研究可為高郵湖的生態(tài)恢復(fù)、水資源保護(hù)與管理提供基礎(chǔ)。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能;價值評估;高郵湖

高郵湖是全國第六大淡水湖,發(fā)揮了重要的生態(tài)服務(wù)功能。為了更好地保護(hù)湖泊生態(tài)系統(tǒng),為流域社會經(jīng)濟發(fā)展服務(wù),避免湖泊生態(tài)服務(wù)功能減弱甚至消失,通過開展高郵湖生態(tài)服務(wù)功能價值的定量評估,可以增強人們對湖泊的保護(hù)意識,促進(jìn)高郵湖的可持續(xù)發(fā)展。綜合運用水文學(xué)、生態(tài)經(jīng)濟學(xué)等方法,對高郵湖生態(tài)服務(wù)功能價值進(jìn)行全面系統(tǒng)的定量評估,以期為高郵湖保護(hù)和開發(fā)利用的管理與實踐提供科學(xué)依據(jù)。

1 高郵湖概況

高郵湖位于淮河下游地區(qū),揚州市寶應(yīng)湖以南,京杭運河以西,東經(jīng)119°06＇～119°25＇、北緯32°30＇～33°05＇之間。行政隸屬主要為江蘇省淮安市金湖縣及揚州市的寶應(yīng)縣和高郵市,高郵湖西部部分水域和陸域隸屬安徽省天長市。高郵湖總面積780 km2,其中水面積648 km2、葦灘和堤壩面積112 km2。2013年全湖及各生態(tài)分區(qū)營養(yǎng)化狀態(tài)基本穩(wěn)定,除開發(fā)利用控制區(qū)第4季度為中營養(yǎng)外,其余均為輕度富營養(yǎng),營養(yǎng)化指數(shù)介于48.8～56.2之間。

2 研究方法

根據(jù)生態(tài)服務(wù)功能原理、湖泊生態(tài)系統(tǒng)特征和國內(nèi)外水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能分類的方法,將湖泊生態(tài)服務(wù)功能分為直接使用功能、間接使用功能和非使用功能。其中,直接使用功能包括物質(zhì)生產(chǎn)功能、供水功能、涵養(yǎng)水源功能;間接使用功能包括固碳釋氧功能、蒸騰吸熱功能、水質(zhì)凈化功能、行洪排澇功能、生物多樣性維持功能、科研文化教育功能;非使用功能源于人類將其保存留作將來利用的價值或可能對未來利用方式選擇的評價,一般采用條件價值法進(jìn)行評估。鑒于非使用功能是人類目前無法利用的價值,暫不予考慮。

各生態(tài)服務(wù)功能的價值評估方法分述如下。

2.1 市場價格法

市場價格法指對有市場價格的生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品和功能進(jìn)行估算的一種方法。湖泊生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)生產(chǎn)功能和供水功能采用市場價格法估算。

物質(zhì)生產(chǎn)功能價值:

式中:V為物質(zhì)生產(chǎn)價值;Si為第i類物質(zhì)的生產(chǎn)面積;Yi為第i類物質(zhì)的單產(chǎn);Pi為第i類物質(zhì)的市場價格。

供水功能價值:

式中:Wg為供水價值;Ai為第i種用途的水量;P＇i為第i種用途水的市場價格。

2.2 影子工程法

影子工程法指以人工建造一個工程來替代生態(tài)系統(tǒng)的功能或原來被破壞的生態(tài)系統(tǒng)功能,即替代工程法。

采用影子工程法計算蓄水功能和行洪排澇功能價值:

式中:V1為蓄水或行洪排澇功能價值;Q1為蓄水量或汛期湖泊行洪量;P1為水的影子價格,取0.67元/m3(1990年不變價格)作為水的影子價格[1]。

湖泊固碳釋氧功能價值:

式中:V2為固碳釋氧功能價值;Q2為固定CO2或釋放O2的量;P2為固定CO2或釋放O2的影子價格。

根據(jù)光合作用方程式可知植物每生產(chǎn)162 g干物質(zhì)可吸收固定264 g CO2,即植物每生產(chǎn)1 g干物質(zhì)需要1.63 g CO2,釋放1.20 g O2,植被固碳價值的計算方法目前主要有造林成本法及碳稅法。筆者采用中國造林成本250元/t和國際碳稅標(biāo)準(zhǔn)的平均值770元/t作為碳稅標(biāo)準(zhǔn)[2-3],取這2種方法得到的平均值作為湖泊水生植被的固碳價值。植被釋放O2價值的計算應(yīng)用較多的是造林成本法和工業(yè)制氧法。植被釋氧的經(jīng)濟價值按造林成本法為352.93元/t,按工業(yè)制氧法為400元/t[4],取此2種方法的平均值作為湖泊水生植被釋氧的影子價格。

2.3 替代成本法

替代成本法指無法直接求得生態(tài)系統(tǒng)的某項功能價值時,可先針對其功能選擇較適宜的方法估算產(chǎn)生相同效益的功能價值,以替代其功能價值。替代成本法用來估算蒸騰吸熱功能、水質(zhì)凈化功能價值。

蒸騰吸熱功能采用等效替代法,用電能等效替代夏季湖泊吸收的熱能,計算公式為

式中:V3為蒸騰吸熱功能價值;C為水的比熱容;Mi為湖泊月蒸發(fā)量乘以水面積得到的蒸發(fā)水量;ΔTi為湖泊水體與周圍環(huán)境的溫度差值;P3為居民用電市場價格。

水質(zhì)凈化功能采用污染防治成本替代,以去除水體中的污染物所需的費用估算湖泊生態(tài)系統(tǒng)水質(zhì)凈化價值。計算公式為

式中:V4為水質(zhì)凈化價值;Qi為湖泊截留第i種污染物質(zhì)含量;P″i為第i種污染物單位處理成本。

2.4 成果參照法

成果參照法指參照與該生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能類似的研究成果,結(jié)合經(jīng)濟學(xué)中“資金的時間價值”這一概念,估算研究對象在一確定時間點上該項服務(wù)功能的價值。采用成果參照法估算生物多樣性維持功能、科研文化教育功能價值。

高郵湖生物多樣性維持功能價值:

式中:Wi為第i年的單位面積生物多樣性維持功能價值;fi為社會折現(xiàn)率,采用2006年國家發(fā)展與改革委員會、建設(shè)部發(fā)布的《建設(shè)項目經(jīng)濟評價方法與參數(shù)(第三版)》中規(guī)定的社會折現(xiàn)率8%。參照謝高地等[5]2003的研究成果,濕地生物多樣性維持功能的價值量為2 212元/(hm2·a),則2003年Wi為2212元/hm2。

高郵湖科研文化教育功能價值:

式中:Ei為第i年的單位面積科研文化教育功能價值;fi取我國單位面積濕地生態(tài)系統(tǒng)的平均科研價值382元/hm2和Costanza等對全球濕地生態(tài)系統(tǒng)科研文化功能價值861美元/hm2的平均值3897.8元/hm2進(jìn)行估算,則2002年Ei為3897.8元/hm2。

3 評估結(jié)果

3.1 物質(zhì)生產(chǎn)功能

據(jù)漁業(yè)部門的最新統(tǒng)計數(shù)據(jù),高郵湖水產(chǎn)養(yǎng)殖面積為193.2 km2(養(yǎng)殖品種主要為蟹)。蟹平均產(chǎn)量為375～450 kg/hm2,蟹的市場價格在60～110元/kg,取均價 85元/kg,則養(yǎng)殖的年凈經(jīng)濟效益為67739.35萬元。由于蓮藕、芡實等水生植物的種植面積和產(chǎn)量不固定,故不做評價。

3.2 供水功能

據(jù)高郵湖相關(guān)測站水文資料,2009年入高郵湖水量為34.04億m3,出高郵湖水量為25.52億m3,年降水量為1 048mm,年蒸發(fā)量為616mm,則高郵湖可供水量為11.32億m3。根據(jù)《江蘇省水資源公報》,2012年農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)用水和居民生活用水分別占全省用水消耗總量的72.9%、5.1%和4.9%,參考該比例,得到高郵湖農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水、生活用水量分別為8.25億m3、0.58億m3和0.55億m3。其水價采用揚州市區(qū)水價,本文居民生活用水水價為2.77元/m3,工業(yè)生產(chǎn)用水水價為3.53元/m3,農(nóng)業(yè)用水實際水費暫免征收,但研究以0.2元/m3的水資源費作為水價;高郵湖供水價值為5.22億元。

3.3 蓄水功能

根據(jù)高郵湖水位～庫容曲線,2009年高郵湖最低水位為5.55m,容積為10.04億m3;最高水位為6.212m,容積為14.85億m3。則高郵湖2009年蓄水量為4.82億m3,蓄水功能價值為3.2277億元。

3.4 行洪排澇功能

2009年汛期(5～10月)各河入、出高郵湖水量分別為30.21億m3和19.05億m3,即高郵湖行洪量為19.05億m3,行洪排澇價值為12.7635億元。

3.5 固碳釋氧功能

采用環(huán)保部南京環(huán)境科學(xué)研究所的研究成果,寶應(yīng)湖天然濕地第一性生物生產(chǎn)量鮮重為32900 kg/hm2作為2009年高郵湖固碳釋氧功能價值估算的參數(shù)生物生產(chǎn)量按天然濕地的1/10計,按干濕比1∶20[6],得到干物質(zhì)為0.1645 t/hm2,高郵湖總面積按780 km2計,共12831 t干物質(zhì),吸收CO2生態(tài)價值為1149.51萬元,釋放O2生態(tài)價值為846.46萬元,高郵湖固碳釋氧功能價值為0.1995億元。

3.6 蒸騰吸熱功能

2009年高郵湖7～9月水體蒸發(fā)量分別為77.3mm、77.9mm和39.4mm,平均溫度為20℃,周邊環(huán)境平均溫度為27.8℃,根據(jù)湖泊水體7～9月的蒸發(fā)量計算出蒸騰吸熱值,再將熱能轉(zhuǎn)化為電能,利用居民用電市場價格0.669元/度進(jìn)行估算,得到高郵湖蒸騰吸熱功能價值為11.47億元。

3.7 水質(zhì)凈化功能

根據(jù)相關(guān)研究,2009年隨徑流入高郵湖的總氮、總磷分別為3792 t和199.6 t,另有水產(chǎn)養(yǎng)殖、農(nóng)業(yè)面源等帶來的污染負(fù)荷。從江蘇省湖泊污染來源來看,營養(yǎng)鹽主要是通過入湖河流進(jìn)入湖體,通?？烧嫉?0% 以上[7]。因此,2009年入湖總氮、總磷總量分別為7584 t和399.2 t,出湖的總氮、總磷分別為2487 t和222.4 t,則高郵湖對總氮、總磷的截留量分別為5097 t和176.8 t。

單位污染物凈化價值以總氮1.5元/kg、總磷2.5元/kg計[8],得到高郵湖水質(zhì)凈化價值為0.0809億元。

3.8 科研文化教育功能

由式(8)可推算出2009年高郵湖湖泊生態(tài)系統(tǒng)科研教育功能價值為5.21億元。

3.9 生物多樣性維持功能

由式(7)可推算出2009年高郵湖湖泊生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性維持功能價值為2.74億元。

4 評估結(jié)果分析

表1為高郵湖各生態(tài)服務(wù)功能價值量及其比例。

表1 高郵湖各生態(tài)服務(wù)功能價值量及其比例

由表1可見,高郵湖各生態(tài)服務(wù)功能價值由大到小的排序為:行洪排澇功能價值＞蒸騰吸熱功能價值＞物質(zhì)生產(chǎn)功能價值＞供水功能價值＞科研文化教育功能價值＞蓄水功能價值＞生物多樣性維持功能價值＞固碳釋氧功能價值＞水質(zhì)凈化功能價值,其中,行洪排澇功能價值占總價值的26.77%,蒸騰吸熱功能價值占 24.05%,物質(zhì)生產(chǎn)功能價值占14.21%,表明高郵湖在行洪排澇、蒸騰吸熱、物質(zhì)生產(chǎn)等方面發(fā)揮了重要作用,是高郵湖的核心服務(wù)功能。在總生態(tài)服務(wù)功能價值中,間接使用價值占68%,直接使用價值占32%。

5 結(jié) 論

近年來,隨著工農(nóng)漁業(yè)的大力發(fā)展,高郵湖面臨著水量調(diào)蓄能力下降、湖泊水環(huán)境質(zhì)量不斷下降、湖泊生物資源退化、生物多樣性下降、湖泊與江河水力聯(lián)系阻隔、生態(tài)功能退化、湖泊生態(tài)與環(huán)境保護(hù)壓力增加等問題。為保證高郵湖的可持續(xù)發(fā)展,必須以高郵湖生態(tài)服務(wù)功能價值為參考,采取有利于湖泊保護(hù)的經(jīng)濟技術(shù)政策和措施,加強湖泊資源保護(hù),規(guī)范湖泊開發(fā)、利用活動,防止現(xiàn)有湖泊面積減少,提高湖泊行水蓄水能力,防止湖泊水質(zhì)污染,改善湖泊生態(tài)環(huán)境,地方各級人民政府及有關(guān)部門應(yīng)當(dāng)加強湖泊保護(hù)的科學(xué)研究,做好湖泊保護(hù)的宣傳工作,增強公民的湖泊保護(hù)意識。

研究通過各類服務(wù)功能參數(shù)及其對應(yīng)的單位均價,并結(jié)合經(jīng)濟價值的計算方法,得出高郵湖生態(tài)系統(tǒng)各類服務(wù)功能總價值達(dá)476855萬元,其中直接使用價值152 216萬元,間接使用價值324 639萬元。由于研究數(shù)據(jù)與資料的局限性,在對高郵湖進(jìn)行生態(tài)服務(wù)功能價值計算時,只研究了高郵湖的主要生態(tài)服務(wù)功能價值,并未考慮其航運價值、減少泥沙滯留價值和非使用價值,因此得到的生態(tài)服務(wù)功能價值小于實際價值。

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X22

A

1003 -9511(2015)01 -0014 -04

2014-09 -25 編輯:方宇彤)

10.3880/j.issn.1003 -9511.2015.01.004

江蘇省水利科技基金(2013044,2014024)

樊旭(1967—),男,江蘇姜堰人,高級工程師,從事湖泊管理研究。E-mail:1197894532@qq.com