摘 要:【目的】本研究旨在調(diào)查廣州市濕地公園的生物資源,并評估其生態(tài)系統(tǒng)服務價值。通過詳細分析濕地公園的物質(zhì)生產(chǎn)、水質(zhì)凈化、水資源保護、碳封存和釋氧、氣候調(diào)節(jié)、生物多樣性保護、土壤保持以及娛樂和教育等多種生態(tài)系統(tǒng)服務功能,確定其在生態(tài)保護和社會經(jīng)濟發(fā)展中的重要性?!痉椒ā垦芯繀^(qū)域選取廣州市南海西部油氣田海域,結(jié)合生態(tài)固定站觀測數(shù)據(jù)、野外調(diào)查采樣、遙感圖像解譯和實驗室測量數(shù)據(jù),采用市場價值法、效益轉(zhuǎn)移法、陰影工程法、碳稅法和旅行成本法等多種方法,對濕地公園生態(tài)系統(tǒng)服務進行量化和估值。按照千年生態(tài)系統(tǒng)評估(MA)的框架,全面評估和分析各項生態(tài)系統(tǒng)服務?!窘Y(jié)果】蓮花湖國家濕地公園生態(tài)系統(tǒng)服務總價值為1167.50×10^6元/年,單位面積價值為218.4×10^4元/公頃·年。其中,永久性河流和人工濕地的價值最高,分別占總價值的42.11%和37.94%。濕地公園的核心服務功能為氣候調(diào)節(jié)、物質(zhì)生產(chǎn)和水資源保護,三者總和占總價值的91.48%。【結(jié)論】濕地公園不僅為城市提供了必要的生態(tài)服務,例如水質(zhì)凈化、氣候調(diào)節(jié)和生物多樣性保護,而且顯著提升了城市居民的生活質(zhì)量。
關(guān)鍵詞:濕地公園;生物資源調(diào)查;生態(tài)價值評估
引言
隨著城市化進程的加快,城市濕地公園作為生物多樣性的重要保護區(qū),對于維持城市生態(tài)平衡、提高城市居民生活質(zhì)量具有不可替代的作用。廣州市作為典型的大都市,其濕地公園不僅是生物多樣性的寶庫,而且提供了眾多生態(tài)服務功能。本研究旨在通過系統(tǒng)的生物資源調(diào)查和生態(tài)價值評估,揭示廣州市濕地公園的生態(tài)價值和功能,為未來的生態(tài)保護和可持續(xù)管理提供科學指導。
1 研究范疇和方法
1.1 研究區(qū)域
廣州市位于中國南部(113°17′E,23°08′N)。這個地區(qū)是中國的經(jīng)濟和文化中心之一,位于珠江三角洲的核心地帶。研究區(qū)域面積為776.74公頃。氣候為亞熱帶季風氣候,年平均溫度為21.9℃,年平均降水量為1900mm,年日照時數(shù)為1750h,無霜期在300天以上。濕地位于珠江沖積平原,地勢平坦,海拔3-10m。地形由沖積平原—河灘—低階地平坦凹地組成,土壤主要為沖積土和稻田土。水資源豐富,大多數(shù)地下水位在0.5m和2.0m之間[1]。
廣州市濕地主要由天然濕地與人工濕地的恢復與重建相結(jié)合。東北部和南部地區(qū)主要由人工濕地組成,其余地區(qū)由天然濕地組成。天然濕地類型主要是淡水河流濕地和沼澤地,人工濕地主要是稻田和水庫池塘。人工濕地的主要功能是恢復與重建天然濕地。
廣州市濕地的水流主要是水平的,但由于微地形變化,會有一些垂直水流變化[2]。廣州市濕地擁有總共9.1百萬株26個物種的水生植物,例如蘆葦、香蒲和水蔥。天然濕地的主要植被是蘆葦、荷花、野生稻等。東北部人工濕地的主要植被類型是蘆葦和水稻;南部右側(cè)主要是景觀植物,例如菖蒲、香蒲等;南部左側(cè)以水稻植物為主。由于東北部和南部地區(qū)人工濕地的主要功能是恢復原始退化的天然濕地,該地區(qū)在提供動植物棲息地和繁殖地、維持物種多樣性、確保城市生態(tài)安全方面具有重要價值[3]。
1.2 數(shù)據(jù)來源
研究數(shù)據(jù)來自濕地公園生態(tài)固定站的觀測數(shù)據(jù)、野外調(diào)查采樣和2021年9月11日獲得的后期實驗室測量數(shù)據(jù)。遙感圖像解譯于2021年進行,其他數(shù)據(jù)參考了中國經(jīng)濟社會發(fā)展統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫、廣州市自然資源事務服務中心和廣州市2020年統(tǒng)計年鑒等,包括土地利用、物質(zhì)生產(chǎn)、水質(zhì)凈化、水資源保護、碳封存和釋氧、氣候調(diào)節(jié)、生物多樣性保護、土壤保持以及娛樂和教育等數(shù)據(jù)[4]。
1.3 生態(tài)系統(tǒng)服務估值方法
本研究參考千年生態(tài)系統(tǒng)評估(MillenniumEcosystem Assessment,MA)的框架,采用多種估值方法對濕地生態(tài)系統(tǒng)服務進行量化和估值。這些方法包括市場價值法、效益轉(zhuǎn)移法、陰影工程法、碳稅法和旅行成本法[5]。
市場價值法:市場價值法通過直接利用市場交易價格來估算生態(tài)系統(tǒng)服務的經(jīng)濟價值。例如,濕地的漁業(yè)資源、水資源、木材和藥材等產(chǎn)品的市場價格可以直接用于估算其經(jīng)濟價值。該方法簡單直觀,但僅適用于那些有明確市場價格的生態(tài)系統(tǒng)服務[6]。
效益轉(zhuǎn)移法:效益轉(zhuǎn)移法通過將已有研究中的估值結(jié)果轉(zhuǎn)移到目標研究區(qū)域,從而估算生態(tài)系統(tǒng)服務的價值。這種方法適用于缺乏具體數(shù)據(jù)的地區(qū),但其準確性依賴于參照研究的相似性和可靠性。例如,可以利用其他地區(qū)濕地的生物多樣性價值估算結(jié)果,推算本研究區(qū)域內(nèi)濕地的生物多樣性價值[7]。
陰影工程法:陰影工程法(或替代成本法)通過估算為了替代或恢復生態(tài)系統(tǒng)服務所需的工程費用來間接評估其價值。例如,為了恢復濕地的水質(zhì)凈化功能,可以計算建設人工濕地或污水處理廠的成本,從而推算出自然濕地的水質(zhì)凈化價值[8]。
碳稅法:碳稅法通過估算濕地在碳吸收和存儲方面的價值,利用碳稅或碳市場的價格來量化其經(jīng)濟效益。濕地生態(tài)系統(tǒng)具有重要的碳匯功能,通過計算其年均碳吸收量,并結(jié)合當前的碳市場價格,可以估算濕地在減緩氣候變化方面的經(jīng)濟價值[9]。
旅行成本法:旅行成本法通過調(diào)查訪問濕地的游客花費的交通、住宿、餐飲等費用,來間接估算濕地的休閑娛樂價值。該方法適用于評估那些具有旅游觀光、休閑娛樂功能的生態(tài)系統(tǒng)服務[10]。
1.4 計算和數(shù)據(jù)分析
1.4.1 提供服務
(1)物質(zhì)生產(chǎn)
濕地生態(tài)系統(tǒng)提供的服務主要包括可直接利用的水、水產(chǎn)品和其他直觀資源。蓮花湖國家濕地公園主要為附近居民提供飲用水、農(nóng)田灌溉以及蘆葦、蓮藕、稻米等濕地產(chǎn)品。因此,根據(jù)市場價值法,方程如下:
V1 = ΣQm× P
其中,V1是濕地生態(tài)系統(tǒng)提供服務價值(元/年),Qm是生態(tài)系統(tǒng)提供服務量(m3/年、kg/年),P是服務單價(元/m3、元/kg)。
(2)水質(zhì)凈化
濕地生態(tài)系統(tǒng)對水質(zhì)的凈化作用是指通過水體的過濾和水生植物的吸附作用,降低污染物的濃度和有毒物質(zhì)的含量,提高水質(zhì)。蓮花湖國家濕地公園生態(tài)系統(tǒng)水質(zhì)凈化價值的計算方程如下:
V 2 = ΣQp×C
其中,V2是濕地生態(tài)系統(tǒng)水質(zhì)凈化價值(元/年),Qp是水質(zhì)凈化量(t/年),C是凈化效益單位價格(元/t)。
1.4.2 調(diào)節(jié)服務
(1)水資源保護
濕地生態(tài)系統(tǒng)在調(diào)節(jié)水資源方面主要通過保持水量平衡、調(diào)節(jié)徑流量和減少水資源流失來維持區(qū)域水文平衡。水資源保護服務的計算方程如下:
V3 = ΣQw×C
其中,V3是濕地生態(tài)系統(tǒng)水資源保護服務價值(元/年),Qw是水資源保護量(m3/年),C是水資源保護效益單位價格(元/m3)。
(2)碳封存和釋氧
濕地生態(tài)系統(tǒng)通過濕地植被的生長和有機質(zhì)的沉積,吸收大氣中的二氧化碳,減少溫室氣體的排放,釋放氧氣,調(diào)節(jié)大氣成分。蓮花湖國家濕地公園生態(tài)系統(tǒng)碳封存和釋氧服務的計算方程如下:
V 4 = CR× P1+CO× P2
其中,V4是濕地生態(tài)系統(tǒng)碳封存和釋氧服務價值(元/ 年),CR是碳封存價值單位價格(元/tCO2),CO是釋氧價值單位價格(元/tO2),P1是濕地生態(tài)系統(tǒng)碳封存量(t CO2/年),P2是濕地生態(tài)系統(tǒng)釋氧量(tO2/年)。
1.4.3 文化服務
(1)氣候調(diào)節(jié)
濕地生態(tài)系統(tǒng)通過吸收太陽能量、調(diào)節(jié)大氣溫度和濕度,對氣候產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用。氣候調(diào)節(jié)服務的計算方程如下:
V5 = ΣQc×C
其中,V5是濕地生態(tài)系統(tǒng)氣候調(diào)節(jié)服務價值(元/年),Qc是氣候調(diào)節(jié)量(t/年),C是氣候調(diào)節(jié)效益單位價格(元/t)。
(2)生物多樣性保護
濕地生態(tài)系統(tǒng)是重要的生物多樣性保護區(qū),保護了大量珍稀瀕危物種和生態(tài)系統(tǒng)多樣性。蓮花湖國家濕地公園生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性保護服務的計算方程如下:
V 6 = ΣQb×C
其中,V6是濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性保護服務價值(元/年),Qb是生物多樣性保護量(個/年),C是生物多樣性保護效益單位價格(元/個)。
1.4.4 基礎服務
(1)土壤保持
濕地生態(tài)系統(tǒng)通過根系的固定和水土保持作用,維持土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和土壤肥力的保持。土壤保持服務的計算方程如下:
V 7 = ΣQs×C
其中,V7是濕地生態(tài)系統(tǒng)土壤保持服務價值(元/年),Qs是土壤保持量(t/年),C是土壤保持效益單位價格(元/t)。
(2)娛樂和教育
濕地公園是城市居民休閑娛樂的重要場所,也是開展生態(tài)教育的重要基地。娛樂和教育服務的計算方程如下:
V8 = ΣQr ×C
其中,V8是濕地生態(tài)系統(tǒng)娛樂和教育服務價值(元/年),Qr是娛樂和教育服務量(次/年),C是娛樂和教育服務效益單位價格(元/次)。
2 結(jié)果
2.1 蓮花湖國家濕地公園生態(tài)系統(tǒng)服務估值
2.1.1 不同土地類型生態(tài)系統(tǒng)服務估值
在蓮花湖國家濕地公園(Lianhua Lake NationalWetland Park,LLNWP)的生態(tài)系統(tǒng)服務估值中,不同土地類型被劃分為永久性河流、人工濕地、森林沼澤、草本沼澤和洪泛平原濕地。這樣的分類是根據(jù)各類土地的生態(tài)功能及其對生態(tài)系統(tǒng)服務的貢獻進行的,例如,永久性河流主要提供水源和水質(zhì)凈化功能,而人工濕地則參與水質(zhì)改善和生物多樣性維護。森林沼澤和草本沼澤則在碳儲存和水調(diào)節(jié)方面具有重要作用。為了計算生態(tài)系統(tǒng)服務的價值,首先根據(jù)不同土地類型的面積、生態(tài)功能等數(shù)據(jù)進行量化,并使用替代成本法、旅行成本法、生產(chǎn)函數(shù)法和受益轉(zhuǎn)移法等經(jīng)濟學模型將生態(tài)服務轉(zhuǎn)化為貨幣價值。隨后,通過將每種土地類型的單位面積價值與其面積相乘,得到各土地類型的總價值。最終,匯總所有土地類型的服務價值,根據(jù)1.4中的公式計算得到LLNWP的生態(tài)系統(tǒng)服務總價值為1167.50×10^6元/年,單位面積價值為218.4×10^4元/公頃·年??傊?,計算得到的不同土地利用類型中每個服務功能的價值如圖1所示。
2.1.2 關(guān)鍵生態(tài)系統(tǒng)服務估值
如圖2所示,通過計算 2021 年LLNWP的生態(tài)系統(tǒng)服務估值,發(fā)現(xiàn)氣候調(diào)節(jié)是該研究區(qū)域的核心服務功能,價值最高。其次是物質(zhì)生產(chǎn)和水資源保護。其余功能的價值,按降序排列,為娛樂和教育、生物多樣性保護、碳封存和釋氧、水質(zhì)凈化。氣候調(diào)節(jié)、物質(zhì)生產(chǎn)和水資源保護三項的總和占總價值的91.48%。氣候調(diào)節(jié)占比超過一半,為 52.50%;物質(zhì)生產(chǎn)占 32.27%;水資源保護占 6.71%;娛樂和教育占 4.62%。四項生態(tài)系統(tǒng)服務功能在LLNWP的自然功能中占主導地位。永久性河流的生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值最高,對氣候調(diào)節(jié)的貢獻率最大,占 39.10%。其他濕地從人工濕地、洪泛平原濕地、草本沼澤到森林沼澤的貢獻依次降低,分別占比為 34.20%、21.78%、4.44% 和 0.48%。
2.1.3 各濕地提供的生態(tài)服務功能和社會文化服務功能
根據(jù)數(shù)據(jù)分析,LLNWP的生態(tài)系統(tǒng)服務功能特點可歸類如下。生態(tài)功能包括物質(zhì)生產(chǎn)、水質(zhì)凈化、水資源保護、碳封存和釋氧、氣候調(diào)節(jié)、生物多樣性保護;社會文化功能是娛樂和教育。圖3 顯示了各類濕地生態(tài)服務在生態(tài)功能中的比例,明顯地,每種類型濕地的生態(tài)功能均表現(xiàn)良好,占比均在 90%以上;然而,LLNWP的社會文化功能嚴重不足。因此,LINWP以應通過合理規(guī)劃設計來提升其娛樂和教育功能,最大限度地發(fā)揮其優(yōu)勢。
永久性河流濕地、洪泛平原濕地、草本沼澤、森林沼澤和人工濕地提供的娛樂和教育功能價值分別為21.12×10^6元/年、11.76×10^6元/年、2.39×10^6元/年、0.26×10^6元/年 和 18.47×10^6元/年。此外,娛樂和教育功能占這五種濕地的比例分別為 4.30%、6.96%、4.14%、4.12% 和 4.17%??傊谰眯院恿鳚竦?、洪泛平原濕地和人工濕地提供了更多的社會文化功能,而草本沼澤和森林沼澤在這方面較弱。
2.2 蓮花湖國家濕地公園的規(guī)劃與管理
2.2.1 規(guī)劃建議LLNWP生態(tài)系統(tǒng)服務估值結(jié)果闡明了各類型土地的總價值、單位面積價值和服務類型,結(jié)合生態(tài)系統(tǒng)服務功能的分類。此外,還展示了LLNWP土地空間的再利用。由于LLNWP缺乏文化服務,應加強其社會文化功能?;诖颂岢鲆韵滤臈l規(guī)劃建議。
(1)在永久性河流中心島周圍建設淺灘濕地由于公園的永久性河流是水庫的一部分,必須定期疏浚。清除的淤泥可以用來平整鄰近的開放區(qū)域,形成有利于濕地樹木、草本植物生長和水鳥棲息的開放環(huán)境。如圖4所示,淺灘坡度為4°,寬度為5m,通常水位淹沒深度為10-30cm。
(2)恢復沼澤濕地邊緣或延伸區(qū)的植被 濕地植被必須通過地形改造來實現(xiàn)現(xiàn)有沼澤濕地的保護和重建。此外,濕地植物必須具有抗低溫和凍害、抗病蟲害和抗逆境的能力。根據(jù)水梯度的不同,有淹沒植物、浮葉植物、挺水植物和濕生植物等多種類型的植物??梢圆捎没旌戏N植的方式:淹沒植物和浮葉植物覆蓋率為 10%-30%,隨機散布種植,挺水植物和濕生植物覆蓋率為 60%,成簇隨機散布,而不是按照規(guī)律分布的線間距。
(3)濕地植物的分布 用于恢復森林濕地的推薦樹種為水松(Glyptostrobus pensilis)和秋楓(Liquidambar formosana)。通過種植地下莖來恢復草本沼澤,建議使用蘆葦(Phragmites australis)、香蒲(Typha orientalis)、蓮藕(Nelumbo nucifera)、鳳眼藍(Eichhornia crassipes)、水蔥(Cyperusalternifolius)等。應選擇植物并注意它們的葉、莖、果實和樹干的形態(tài)和顏色,創(chuàng)造一個充滿活力的濕地植物環(huán)境。濕地植物的高度應與周圍環(huán)境協(xié)調(diào),為野生動物提供隱蔽的棲息地和食物來源。同時,可以在森林和草本沼澤之間的過渡帶建立灌木沼澤,例如使用水柳(Salix babylonica)和刺桐(Erythrinavariegata)等灌木。
(4)加強LLNWP的社會文化功能 LLNWP包括調(diào)節(jié)服務、文化服務、支持服務和供給服務四種生態(tài)系統(tǒng)服務。調(diào)節(jié)、供給和支持服務都是生態(tài)功能,而文化服務活動則是社會文化功能。根據(jù)計算和分析,生態(tài)服務功能大于社會文化服務功能。因此,應通過確定具有潛在文化作用的地點來加強社會文化服務功能。通過研究土地利用和生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值來提高濕地公園的吸引力。通過LLNWP的生態(tài)系統(tǒng)服務估值結(jié)果,發(fā)現(xiàn)永久性河流濕地、洪泛平原濕地和人工濕地具有提供社會文化功能的潛力。這樣重建功能區(qū)域,而不破壞原有的生態(tài)目的,擴大休閑和教學空間。同時,景觀元素分為水體、植物(樹木、灌木、草本植物、濕地、水生植物)、動物和微小建筑,并結(jié)合添加濕地植物種類和設施,形成受歡迎的研學區(qū)域。應與當?shù)剞r(nóng)民協(xié)商,建立生態(tài)補償機制,最大限度地利用稻田,例如實施平方英尺花園概念,以便城市兒童可以體驗大自然并形成商業(yè)模式。在娛樂區(qū),添加木板路和觀景平臺可以提高觀眾與水的接觸。還應考慮濕地生物??梢越ㄔ煲恍┤斯⒌?,使動物在人工環(huán)境中與人類互動。根據(jù)現(xiàn)有土地利用分析的結(jié)果,LLNWP有很多未利用的土地,通過建設人工濕地重新利用這些空間可以使LLNWP的濕地生態(tài)服務更健全。
2.2.2 管理建議
根據(jù)LLNWP的估值結(jié)果,生態(tài)系統(tǒng)服務功能具有較高的經(jīng)濟價值,在該地區(qū)的生態(tài)服務中起著重要作用。在LLNWP的保護、利用和規(guī)劃管理中應充分考慮這一點。應加強對現(xiàn)有濕地資源的保護,嚴格控制濕地開發(fā)的規(guī)模,完善濕地保護相關(guān)法律法規(guī),加強野生動物保護和管理,建立LLNWP信息監(jiān)測系統(tǒng),加強生態(tài)監(jiān)測,全面治理水污染。地方政府應增加用于LLNWP保護的專項財政資金,并提高市民參與城市濕地保護的意識。應保護原有的濕地,避免過度開發(fā)和利用LLNWP。還應整合現(xiàn)有濕地資源,形成完整的生態(tài)系統(tǒng),促進生態(tài)、經(jīng)濟和社會的共同可持續(xù)發(fā)展。
3 結(jié)束語
本研究通過實地調(diào)查和綜合分析,詳細描繪了廣州市濕地公園的生物資源和生態(tài)服務價值,突出了其在城市生態(tài)系統(tǒng)中的核心作用。濕地公園不僅為城市提供了必要的生態(tài)服務,例如水質(zhì)凈化、氣候調(diào)節(jié)和生物多樣性保護,而且顯著提升了城市居民的生活質(zhì)量。因此,加強對廣州市濕地公園的保護和合理利用,對于推動城市可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。未來的工作應更注重濕地生態(tài)系統(tǒng)的保護與恢復,同時通過科學研究不斷優(yōu)化濕地管理策略,以確保這些寶貴的自然資源能夠得到長期的保護和合理的利用。
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