（湖北省林業(yè)科學(xué)研究院，武漢 430075 ）

洪湖濕地大氣調(diào)節(jié)價值評價研究

周文昌 史玉虎 潘 磊 龐宏東 鄭蘭英 付 甜 胡文杰

（湖北省林業(yè)科學(xué)研究院，武漢 430075 ）

濕地是地球上水陸相互作用形成的獨特生態(tài)系統(tǒng)，具有重要的生態(tài)、環(huán)境功能，使得濕地與海洋、森林一起并列為全球三大生態(tài)系統(tǒng)（楊永興，2002)。然而，由于人類長期不合理的開發(fā)活動，人們對濕地自然資源的過度利用和認識不足，導(dǎo)致了濕地生態(tài)環(huán)境功能喪失與退化加劇（楊永興，2002； 張曉云等，2006； 張文娟等，2009)。因此，加深對濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的評價和認識可為制定懲處破壞者、濕地生態(tài)效益補償機制和人類可持續(xù)利用濕地資源提供必要的理論支撐（傅嬌艷等，2007；劉曉輝等，2008)。

濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是指人類從濕地生態(tài)系統(tǒng)中獲得的效益(Assessment，2005；李偉，2014)。洪湖濕地是長江中游江漢平原大型湖泊濕地類型的自然保護區(qū)，具有美麗的自然景觀，豐富而獨特的自然生態(tài)環(huán)境，具有多種效益，如洪澇調(diào)蓄、大氣調(diào)節(jié)、凈化水質(zhì)和調(diào)節(jié)氣候等多種功能，被譽為“魚米之鄉(xiāng)”“長江中游流域的一顆明珠”(王學(xué)雷等，2002； 周文昌等,2016)。然而，過去對洪湖濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的評估不夠全面，例如大氣調(diào)節(jié)功能價值，主要評估了洪湖濕地固碳釋氧功能（劉韜等，2007； 莫明浩等，2008)，缺乏洪湖濕地增濕調(diào)溫的大氣調(diào)節(jié)服務(wù)評估，從而影響準確評價洪湖濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值。另外，過去對濕地生態(tài)系統(tǒng)大氣調(diào)節(jié)服務(wù)功能價值的研究主要集中在固定大氣二氧化碳和釋放氧氣兩方面，鮮有將濕地調(diào)節(jié)溫室氣體碳通量(二氧化碳和甲烷)、釋放氧氣、增濕調(diào)溫相結(jié)合的研究，如王繼國（2007）報告了艾比湖濕地增濕調(diào)溫氣候服務(wù)價值占整個湖泊生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的32%；康曉明等（2015）研究了黃河三角洲蘆葦濕地大氣調(diào)節(jié)溫室氣體碳通量、釋放氧氣兩種大氣調(diào)節(jié)服務(wù)價值為8.46億元人民幣，均表示濕地大氣調(diào)節(jié)服務(wù)功能價值重要。本文基于現(xiàn)有基礎(chǔ)資料，研究洪湖濕地大氣調(diào)節(jié)服務(wù)功能，旨在為準確評價洪湖濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值，以期為洪湖濕地國家級自然保護區(qū)和濕地管理者提供數(shù)據(jù)理論支持。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

洪湖濕地是湖北省最大淡水湖泊，中國第七大淡水湖泊，地處湖北省中南部，長江中游北岸（113°12′～113°26′，29°40′～29°58′)，是長江和漢水支流間的洼地區(qū)域（李昆等，2015)，2008年被列入濕地公約《國際重要濕地名錄》，2014年進入中國濕地生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測研究站網(wǎng)（周文昌等,2016)。氣候?qū)儆诒眮啛釒駶櫦撅L(fēng)氣候，年均氣溫15.9～16.6℃，無霜期＞250 d，年均降水量1 174 mm，年均蒸發(fā)量為1 354 mm，平均日照1987.7 h，年太陽輻射總量440～460 KJ/cm2，4-10月降水量占全年的77%，濕地面積為344 km2，平均水深為1.35 m，以淺水湖泊（307.40 km2）為中心，周邊為湖濱沼澤（36.54 km2）（肖飛等，2003； 王曉艷等，2011； 李昆等，2015)。濕生植物主要種類為莎草科和禾本科植物（王學(xué)雷等，2002)，挺水植物為菰Zizania latifolia、蘆葦Phragmites australis和蓮Nelumbo nucifera，浮葉植物為菱Trapa bispinosa、睡蓮Nymphaea tetragona，沉水植物為微齒眼子菜Potamogeton maackianus、輪葉黑藻Hydrilla verticillata和金魚藻Ceratophyllum demersum（王學(xué)雷等,2002；劉毅等,2015)。

1.2 研究方法

濕地生態(tài)系統(tǒng)大氣調(diào)節(jié)功能價值包含綠色植物光合作用固定的含碳溫室氣體、釋放氧氣和湖泊增濕調(diào)溫價值（王繼國,2007； 康曉明等,2015；江波等,2015)。

1.2.1 植物光合作用固定的溫室氣體價值 濕地溫室氣體大氣調(diào)節(jié)功能價值主要為二氧化碳（CO2）和甲烷（CH4)，濕地植物通過光合作用固定大氣CO2，作為大氣CO2吸收匯；同時也作為CH4排放源。因此洪湖濕地碳收支平衡，需要計算兩種溫室氣體的碳收支平衡，其中植物固定的CO2通過生物量計算，湖泊生物量采用2010年調(diào)查的鮮重生物量1 157 g/m2（Xiao et al,2013）和干濕比1：20計算（莫明浩等,2008)，而湖濱灘地以蘆葦植物為優(yōu)勢種群，2010年的生物量為39.77 t/hm2（劉剛等，2013)。沉水植物面積采用湖泊307.40 km2，湖濱帶濕地面積采用36.54 km2（肖飛等,2003)。計算得知洪湖濕地水生植物總生物量為147 092.67 t，根據(jù)光合作用方程，植物每生產(chǎn)1 kg干物質(zhì)固定1.63 kg CO2。由于缺乏洪湖濕地溫室氣體CH4排放觀測資料，洪湖濕地CH4的排放數(shù)據(jù)采用武漢市東湖湖泊濕地的觀測研究資料〔春季(0.36 mg CH4/(m2·h)、夏季(2.97 mg CH4/(m2·h)、秋季(0.64 mg CH4/(m2·h)、冬季(0.28mg CH4/(m2·h) CH4排放通量估算〕 (Xing et al,2005)。計算公式如下(江波等，2015； 康曉明等,2015）：

式中：V1為洪湖濕地植物固定的溫室氣體價值(元/a)；Qco2和Ech4分別為洪湖濕地每年凈固定的碳(t C/a)和每年排放的碳(t C/ a)；而CH4換算為等量溫室效應(yīng)的CO2，1 kg的CH4產(chǎn)生的溫室效應(yīng)等同于24.5 kg的CO2產(chǎn)生的溫室效應(yīng)(Jenkins et al，2010)；P1為造林成本價格(1 320元/t C)(李文華，2008)。

1.2.2 釋放氧氣價值 綠色植物在光合作用固定大氣中CO2的同時，也釋放氧氣(O2)。根據(jù)綠色植物光合作用方程，綠色植物每生產(chǎn)1 kg干物質(zhì)向空氣中釋放1.2 kg O2。釋放O2價值采用工業(yè)制氧法計算洪湖濕地釋放氧氣價值(江波等，2015)，計算公式如下：

式中：V2為洪湖濕地釋氧價值(元/a)，Q2為釋放氧氣量(t/ a)，P2為工業(yè)制氧價格(1 000 元/ t)(中華人民共和國衛(wèi)生部網(wǎng)站，http：//wsb.moh.gov.cn/)。

1.2.3 增濕調(diào)溫服務(wù)價值 洪湖濕地增濕調(diào)溫價值評價采用替代成本法估算服務(wù)價值，計算公式如下：

式中：V3為洪湖濕地增濕調(diào)溫服務(wù)價值（元/a）；Q3為單位體積水量轉(zhuǎn)化為蒸汽耗電量（kW/h）；E為洪湖年均蒸發(fā)量（1 354 mm）；k為大湖面水體年均蒸發(fā)量折算系數(shù)（0.75）（劉曉麗等，2008）；A為洪湖湖泊面積（307.40×106m2）；P3為電價（元/(kW·h))。水量轉(zhuǎn)化為蒸發(fā)量以市場上常見加濕器功率32 W計算，將1 m3水轉(zhuǎn)化為蒸汽耗電量約為125 kW/h（劉曉麗等，2008；江波等，2015)，電價取武漢市0.5元/(kW·h)。

2 結(jié)果與分析

2.1 洪湖濕地植物固定溫室氣體價值

洪湖濕地植被固定CO2量為2.40×105t/a，CH4排放量為3.15×103t/a，換算成CO2當量為7.73×104t/a。從整個生態(tài)系統(tǒng)碳收支平衡來看，洪湖濕地凈吸收CO2量為16.25×105t/a，表現(xiàn)為洪湖對大氣的碳吸收匯。通過公式（1）計算出洪湖濕地植被固定CO2溫室氣體價值為58.50×106元/a。

2.2 濕地釋放氧氣價值

依據(jù)綠色植物固定的生物量干重和光合作用方程，洪湖濕地植被釋放氧氣量為1.77×105t/a，根據(jù)公式（2）計算洪湖濕地釋放氧氣價值為176.51×106元/a。

2.3 洪湖濕地增濕調(diào)溫服務(wù)價值以及大氣調(diào)節(jié)功能服務(wù)總價值

洪湖湖泊是湖北省最大的淡水湖泊，湖泊水體通過水面蒸發(fā)不斷與大氣之間進行熱量和水分交換，成為洪湖濕地流域內(nèi)的天然“加濕器”。根據(jù)公式（3）計算得知，洪湖湖泊水面因蒸發(fā)增濕調(diào)溫服務(wù)價值為19.51×106元/a。

根據(jù)以上計算洪湖濕地大氣調(diào)節(jié)功能服務(wù)總價值為254.52×106元/a，其中植被固定溫室氣體價值占大氣調(diào)節(jié)價值的22.98%，釋放氧氣價值占大氣調(diào)節(jié)價值的69.35%，增濕調(diào)溫服務(wù)價值占大氣調(diào)節(jié)價值的7.7%（圖1)。

圖 1 洪湖濕地大氣調(diào)節(jié)功能價值

3 結(jié)論與討論

濕地是一種獨特的生態(tài)系統(tǒng)，它的功能和價值是多方面的。由于濕地常常淹水，濕地土壤和植被持水發(fā)生的土壤、水體的蒸發(fā)和植被蒸騰作用，使得濕地對周圍的氣溫和降水量具有一定的調(diào)節(jié)作用（王學(xué)雷等，2002)，如洪湖濕地是湖北省最大的淡水湖泊，從而成為了洪湖市的巨大“加濕器”；另外，濕地通常作為大氣CO2的匯和CH4排放源，對于調(diào)節(jié)大氣溫室氣體CO2和CH4的平衡扮演著重要的作用（周文昌等，2012)。本研究通過植被固碳、溫室氣體CH4排放、釋放氧氣和湖泊蒸發(fā)增濕調(diào)溫價值，得到洪湖濕地大氣調(diào)節(jié)服務(wù)價值為2.55億元/a，其中固定溫室氣體價值為0.59億元/a，釋放氧氣價值為1.77億元/a，調(diào)節(jié)大氣濕度價值為0.20億元/a，分別占大氣調(diào)節(jié)價值的22.98%、69.35%和7.7%。洪湖濕地大氣調(diào)節(jié)價值是過去研究者（劉韜等，2007； 莫明浩等，2008）估算大氣調(diào)節(jié)價值（0.22億元）的11.6倍，也遠大于武漢市嚴東湖湖泊濕地大氣調(diào)節(jié)服務(wù)價值(包含蒸騰吸熱價值、固碳釋氧價值共為0.19億元/a)（王鳳珍等，2011)；但遠遠小于青海湖大氣調(diào)節(jié)價值(1 962億元/a) (江波等，2015)，這主要是由于青海湖湖泊面積(4 377 km2)遠遠大于洪湖湖泊面積(307.4 km2)。由于過去洪湖濕地植被生物量研究存在較大的差異，本研究植被生物量約為15萬t，而過去估算大氣調(diào)節(jié)價值的生物量為2.5萬t，但據(jù)王學(xué)雷等（2002）報道的洪湖高等水生植物生物量高達157萬t，因此，準確的植被生物量調(diào)查對于估算洪湖濕地服務(wù)價值非常重要。濕地生態(tài)系統(tǒng)的氣候價值對周圍氣溫和降水量具有一定的緩沖作用，但因為過去研究大氣調(diào)節(jié)價值多采用固碳釋氧，很少研究濕地降溫調(diào)濕的服務(wù)功能價值。今后有待加強濕地生態(tài)系統(tǒng)大氣調(diào)節(jié)服務(wù)價值的研究，為濕地保護與管理決策提供理論數(shù)據(jù)支持。

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Valuation of the Air Regulation Service in Honghu Lake Wetland

ZHOU Wen-Chang SHI Yu-Hu PAN Lei PANG Hong-Dong ZHENG Lan-Ying FU Tian HU Wen-Jie
(Hubei Provincial Academy of Forestry, Wuhan 430075)

以洪湖濕地為研究對象，基于現(xiàn)有研究資料對其大氣調(diào)節(jié)服務(wù)價值進行了定量評價。結(jié)果表明：洪湖濕地大氣調(diào)節(jié)服務(wù)總價值為254.52×106元/a，是過去研究結(jié)果的11.6倍，其中濕地植物凈固定的溫室氣體價值（包含甲烷折算的排放價值）為58.50×106元/a，表現(xiàn)為較強的碳匯；濕地釋放氧氣價值為176.51×106元/a，增濕調(diào)溫價值為19.51×106元/a。洪湖濕地植被凈固定溫室氣體價值、釋放氧氣價值和增濕調(diào)溫價值分別占大氣調(diào)節(jié)服務(wù)總價值的22.98%、69.35%和7.7%。

洪湖濕地；大氣調(diào)節(jié)；固碳；釋放氧氣；增濕調(diào)溫；服務(wù)價值

To assess the value of air regulation in Honghu lake wetland, a quantitative study was conducted based on existing literature. Results showed that the total service value of air regulation in Honghu lake wetland was RMB 254.52 million/year, which was 11.6 times of that by previous studies. The Net value of fixed greenhouse gases via wetland plants (including carbon emission value from methane emission conversion into carbon dioxide greenhouse gas effect) was RMB58.50 million/year, the data indicated that the lake wetland was a strong carbon sink. The value of oxygen released by the wetland ecosystem was RMB176.51 million/year, the value of air humidity and temperature regulation was RMB 19.51 million/year. The next value of greenhouse gas fixation by Honghu lake wetland vegetation, the value of released oxygen, and the value of lifting air humidity and temperature regulation, accounted for 22.98%, 69.35%, and 7.7% of the total value of the air regulation services, respectively.

Honghu lake wetland; Air regulation; Carbon sequestration; Oxygen release; Air humidity and temperature regulation; Ecological service

10.3969/j.issn.1673-3290.2016.04.06

2016-06-19

國家林業(yè)局“湖北洪湖濕地生態(tài)系統(tǒng)國家觀測研究站運行補助”項目(2016-LYPT-DW-064)資助

周文昌，男(1983-)，博士，主要從事濕地碳循環(huán)和濕地評價研究。E-mail: zwclky@126.com

史玉虎，研究員，博士，主要研究濕地生態(tài)學(xué)和森林生態(tài)學(xué)。E-mail: shiyuhu@126.com