常州市水生態系統服務功能分析及其價值評價

王 斌，楊艷剛，張 彪，楊校生

（1.中國林科院亞熱帶林業研究所，浙江 富陽 311400；2.中國科學院地理科學與資源研究所，北京 100101）

水作為一種特殊的生態資源，是支撐整個地球生命系統的基礎。水生態系統不僅提供了維持人類生活和生產活動的基礎產品，還具有維持自然生態系統結構、生態過程與區域生態環境的功能[1]。對水生態系統的各項服務功能的定量評價有助于全面地認識水資源的價值[2]。同時，水生態系統服務功能價值評價又是水資源納入國民經濟核算體系的前提，是進行水利建設和開發等宏觀決策的基礎[1]。太湖流域社會經濟的快速發展對生態環境、特別是水資源和水環境提出了更高要求，圍繞太湖流域水環境管理的研究相繼展開[3－4]。江蘇省常州市是太湖流域上游重要的水源地，境內的洮滆水系是太湖流域6大水系之一，其生態系統服務功能的正常發揮與否不僅影響到河流沿岸居民的生產生活，也直接影響到其自身和相關生態系統的穩定性，河流水質狀況還將直接影響到太湖。因此，對常州市水生態系統服務功能進行評價不僅有利于保護太湖上游水生態系統結構與功能的完整性，促使水生態系統更好地為地方服務，而且能夠促進太湖流域水生態系統服務功能的研究，進而為流域水環境管理提供一定參考。

1 研究區域概況與研究方法

1.1 研究區域概況

常州市位于江蘇省南部，31°09′～32°04′N、119°08′～120°12′E，屬于長江下游地區，東瀕太湖，與上海、蘇州、無錫相鄰，西與南京、鎮江接壤，南與安徽交界，北襟長江，總面積4 375 km2，其中市區面積1 864 km2。境內河網密布，地勢西南略高，東北略低，地貌類型屬高沙平原、山丘平圩兼有。南為天目山余脈，西為茅山山脈，北為寧鎮山脈尾部，中部和東部為寬廣的平原、圩區。氣候溫和濕潤，屬北亞熱帶季風性濕潤氣候區，年均氣溫15.4℃；雨量豐沛，年均降水量1 071.5 mm；日照充足，年均日照時間2 047.5 h；無霜期長，年均227.6 d；常年主導風向東南偏東，四季分明[5]。常州春末夏初時多有梅雨發生，夏季炎熱多雨，最高氣溫常達35℃以上，冬季空氣濕潤，氣候陰冷。根據2008年常州市土地利用數據，境內水域總面積為593.99 km2（圖1）。

1.2 研究方法

根據常州市水生態系統的組成特點、結構特征、生態過程和利用情況，并參考國內外水生態系統及濕地生態系統服務功能分類方法[1－6]，把常州市水生態系統服務功能劃分為水供給、水產品、航運、旅游、調蓄、大氣調節、水質凈化、輸沙造陸等8項。其中，水供給、水產品、航運是可以在市場上進行交換的，其價值通常被稱為直接使用價值；其余功能因其在常規市場上不能直接交換，它們的價值通常被稱為間接使用價值[7]。

2 常州市水生態系統服務評價

2.1 水供給

河流和湖泊是淡水貯存和保持的重要場所，為人類和其它動物提供飲用水，為植物生長發育和繁殖提供代謝用水，為農業灌溉用水、工業用水以及城市生態環境用水等提供保障[8]。水生態系統的淡水供給功能采用市場價值法，計算公式見式（1）：

式中，Ww為水供給功能價值；Ai為第i種用途的水量；Pi為第i種用途水的市場價格。由常州市水資源公報[9]可獲知常州市行政分區2008年不同行業的用水量，再根據常州市水資源費標準0.08元/m3，可計算常州市水生態系統的淡水供給量及其價值。

2.2 水產品

水生態系統中生活著豐富的水生植物和水生動物，包括各類生活必需品和原材料以及畜牧業和養殖業的飼料，如水稻、蘆葦等；還包括優質的碳水化合物和蛋白質，如魚、蝦、貝、蟹等[7－10]。水生態系統水產品功能價值的計算公式見式（2）。

式中，Wp為水產品價值；Ui為第i類物質的產量；Pi為第i類物質的市場價格。考慮到數據資料的可獲得性，本研究不考慮植物產品價值，僅對動物水產品價值進行評估。根據2008年常州市統計年鑒資料[11]，可獲得常州市淡水產品產量和產值。

2.3 航運功能

水路運輸具有陸路運輸不可替代的優點，不占用耕地面積，不會大量破壞生態環境，不用花大量成本搭橋鋪路，只需利用河川的自然特點，其成本較低但運輸量大，對建立和完善現代綜合運輸體系具有重要作用[10]。河流航運功能價值計算公式見式（3）。

式中，Ws為河流航運價值；G為水路旅客周轉量；Pg為客運價格；F為水路貨運周轉量；Pf為貨運價格。自古以來，京杭運河就是重要的交通要道，根據2008年常州市統計年鑒[11]，可獲得常州市各區縣水路旅客和水路貨運周轉量，客運和貨運價格分別采用0.240元/人·km和0.060元/t·km[12]，據此可計算常州市水生態系統客運和貨運價值。

2.4 旅游功能

水作為“自然風景”的“靈魂”，其旅游服務功能巨大，同時，作為一種獨特的地理單元和生存環境，水生態系統對形成獨特的傳統和文化類型影響很大[1]。常州市水生態系統的旅游功能以統計年鑒中旅游總收入為依據，按水生態景點數占旅游總景點數的比例進行估算，計算公式見式（4）。

式中，Wt為旅游功能價值；C為旅游總收入；Pw為水生態景點數占旅游總景點數的比例。根據2008年常州市統計年鑒[11]，可獲得常州市旅游總收入。卞顯紅[13]根據《中國旅游資源分類系統與類型評價》，把常州市旅游資源分為168個旅游資源單體，與水相關的旅游資源共22個，占總數的13.096%，其中市區景點8個，占4.762%；金壇景點3個，占1.786%；溧陽景點11個，占6.548%，據此可計算常州市水生態系統的旅游功能。

2.5 調蓄功能

（1）蓄水功能。河道和湖泊是水的天然容器[7]，而水庫實際上是“人工湖泊”，有著與湖泊基本相同的特征。水生態系統蓄水功能價值利用替代工程法進行計算，計算公式見式（5）。

其中，Wr為蓄水價值；R為河流和湖泊蓄水量；Pc為這種潛在水量的獲得成本（單位蓄水量的庫容成本）。根據常州市水資源公報[9]，可獲得常州市行政分區水資源總量，單位蓄水成本取0.67元/m3[14]，據此可計算常州市水生態系統的蓄水功能價值。

（2）水文調節。湖泊（水庫）能夠將過量的水分儲存起來并緩慢釋放，從而將水分在時間和空間上進行再分配，避免和減少洪水災害[15]，其水文調節功能價值計算公式見式（6）。

式中，Wf為水文調節功能價值；A為湖泊（水庫）面積；L為湖泊（水庫）水位絕對變幅；Pc為這種潛在水量的獲得成本（單位蓄水量的庫容成本）。由于水庫需要前期投資，具有正負兩種效益，在此僅考慮常州市湖泊（主要是滆湖和洮湖）的水文調節功能，滆湖水位絕對變幅2.80 m，洮湖水位絕對變幅3.54 m[16]，單位蓄水成本取0.67元/m3[14]，據此可計算常州市水生態系統的水文調節功能價值。

2.6 大氣調節

水體中的藻類浮游植物可以進行光合作用和呼吸作用，與大氣交換CO2和O2，對維持大氣中CO2和O2的動態平衡有著重要作用[1，10]。水生態系統大氣調節價值利用生產成本法進行計算，計算公式見式（7）。

式中，Wa為大氣調節價值；A為水域面積；PP為浮游植物初級生產力；Pc為固碳成本，Po為釋氧成本；根據光合作用方程，生態系統每固定1 g C可釋放2.666 g O2。張運林等[17]根據1998～1999年太湖梅梁灣初級生產力的實測數據，建立了浮游植物初級生產力和表層葉綠素a濃度之間的經驗模式，見式（8）。

式中，PPem為浮游植物初級生產力[mg C/（m2·d）]；Chl.a為表層葉綠素a濃度（mg/m3）。根據常州市土地利用數據（圖1），統計各區縣水域面積。以常州主要湖泊葉綠素a含量代表該地區葉綠素a平均含量[18]，其中滆湖為46 mg/m3、洮湖為32 mg/m3、沙河水庫為8 mg/m3；根據浮游植物初級生產力與表層葉綠素a濃度之間的經驗模式，可計算常州市水生態系統固碳釋氧量，按造林成本法固碳釋氧成本分別取260.90元/t C和400元/t O2[19]，可計算常州市水生態系統的大氣調節價值。

2.7 水質凈化

水生態系統能夠通過稀釋、吸附、過濾、擴散、氧化還原等一系列物理和生物化學反應凈化水質[7]。常州每年都有一部分工業、農業和生活污水排放到水體中，通過水體的自凈作用得以凈化，其水質凈化功能價值計算公式見式（9）。

式中，Wp為水質凈化價值；V為廢污水年排放量；L為工廠污水處理成本。根據常州市水資源公報可獲得常州市行政分區工業廢水和生活污水排放總量[9]，自來水價格中的污水處理費標準為1.15元/t[20]，據此可計算常州市水生態系統水質凈化功能價值。

2.8 輸沙造陸

（1）輸沙功能。河流是溝通陸地生態系統和海洋生態系統的重要通道，對海陸生態系統間的物質、能量和信息交換具有重要作用[10]。泥沙輸運是河流最重要的水文現象之一，按輸移特性分為推移質和懸移質，河流輸沙主要以懸移質的方式進行。在不考慮河流推移質的情況下，河流輸沙功能價值計算公式見式（10）。

式中，Ws為河流輸沙價值；S為河流懸移質含量；V為出境水量；L為人工清理河道成本費用。2008年常州市主要河道出境總水量為27.80億m3，在此根據各行政分區降雨量占常州市總降雨量比例分配河道出境水量[9]；常州市主要河流懸移質（懸浮物）平均含量為47.090 mg/L[18]，河道清理費用為4.7元/t[21]，據此可計算常州市河流輸沙功能價值。

（2）造陸功能。河水從上游攜帶來的泥沙流到河口、三角洲、海口等處，由于流速的減慢常常會沉積下來，形成沙洲發育成灘涂[10]。可根據常州市土地單位面積年收益估算河流泥沙沉積形成的土地價值。河流造陸功能價值計算公式見式（11）。

式中，Wm為造陸價值；M為造陸泥沙量；W為土壤平均容重；Tb為土壤表土平均厚度；Pd為土地單位面積收益。根據河流輸沙量，取表土平均厚度0.5 m，土壤平均容重1.28 t/m3[22]，可計算河流造陸面積；常州市總面積4374 km2，2007年全市實現地區生產總值（GDP）1 880億元，則常州市土地單位面積GDP為42.981元/m2，據此可計算常州市河流造陸功能價值。

3 結果分析

3.1 常州市水生態系統服務功能量與價值量

本研究對太湖流域上游江蘇省常州市的水生態系統服務進行了初步評價，從表1可以看出，常州市水生態系統水供給功能為19.660×108m3/a，水產品為14.200×104t/a，水路旅客周轉量為976×104人/km·a，水路貨運周轉量為13.326×108t/km·a，蓄水總量為12.350×108m3/a，調節水量為7.311×108m3/a，固碳量為29.291×104t/a，釋氧量為78.090×104t/a，凈化污水量為10.234×108t/a，輸沙量為13.091×104t/a，造陸面積為20.453 hm2/a。

表1 常州市水生態系統服務功能量與價值量

常州市水生態系統服務價值總量為72.310×108元/a，單位水域面積價值量為12.174元/m2·a。不同服務類型中以旅游功能價值最大，占到總價值的36.091%；其次是水產品供給價值，占20.595%；最小的是輸沙功能價值，僅占0.009%。常州市水生態系統服務功能價值以間接使用價值為主，旅游、調蓄、大氣調節、水質凈化、輸沙造陸等功能的間接價值是水供給、水產品和航運等直接使用價值的3.183倍。可以看出，水生態系統在區域社會經濟發展中發揮著重要作用，有效保護并合理利用水生態系統的服務功能具有重要意義。

3.2 常州市水生態系統服務的空間差異

常州市不同地區水生態系統服務中存在一定差異（圖2），從各區縣水生態系統服務價值總量來看，依次為市區（35.834×108元/a）>溧陽（21.883×108元/a）>金壇（14.592×108元/a）。從各區縣水生態系統服務單位水域面積價值量來看，依次為溧陽（16.199元/m2·a）>市區（13.759元/m2·a）>金壇（7.353元/m2·a）。

圖2 常州市不同地區水生態系統服務價值量

4 結論

水資源既是重要的自然資源，又是生態環境的基本要素，在保障經濟社會可持續發展中具有不可替代性和重要的支撐作用[23]。根據本文的研究，常州市水生態系統服務功能總價值為72.310×108元/a，占2007年常州市GDP總量的3.822%，該比例高于歐陽志云等[1]對中國水生態系統服務功能總價值的研究結果（6038.78×108元/a，占2007年全國GDP的2.449%）；單位面積價值為12.175元/m2·a，高于全球濕地生態系統單位面積價值1.4785元/m2·a[24]。由此可見，無論是從服務功能價值占GDP總量還是從單位面積價值來看，常州市水生態系統都發揮著重要作用，因此在常州市社會經濟發展過程中，不僅要注意保護水生態系統，更要注重發揮其效益。

[1] 歐陽志云，趙同謙，王效科，等.水生態服務功能分析及其間接價值評價[J].生態學報，2004，24（10）：2091-2099.

[2] 李文華，歐陽志云，趙景柱.生態系統服務功能研究[M].北京:氣象出版社，2002.

[3] 張運林，秦伯強，陳偉民，等.太湖水體中懸浮物研究[J].長江流域資源與環境，2004，13（3）：266-271.

[4] 沈建軍，李柏山，許海萍.太湖水污染原因分析及治理措施[J].環境科學導刊，2009，28（2）：27-29.

[5] 黃一凡，李 鋒，王如松，等.基于遙感信息的常州市熱島效應[J].生態學雜志，2009，28（8）：1594-1599.

[6] Postel S,Carpenter S.Freshwater Ecosystem Services.In:Daily GC.Eds.Nature’s Services:Societal Dependence on Natural Ecosystems[J].Washington:Island Press.1997.

[7] 王 歡，韓 霜，鄧紅兵，等.香溪河河流生態系統服務功能評價[J].生態學報，2006，26（9）：2971-2978.

[8] 欒建國，陳文祥.河流生態系統的典型特征和服務功能[J].人民長江，2004，35（9）：41-43.

[9] 常州市水利局.常州市水資源公報（2008）.2009.

[10]張進標.廣東河流生態系統服務價值評估[M].廣州：華南師范大學，2007.

[11]常州市統計局編.2008常州統計年鑒[M].北京：中國統計出版社，2008.

[12]趙同謙，歐陽志云，王效科，等.中國陸地地表水生態系統服務功能及其生態經濟價值評價[J].自然資源學報，2003，18（4）：443-452.

[13]卞顯紅.城市旅游空間結構及其空間規劃布局研究[M].南京：南京師范大學，2002.

[14]歐陽志云，王效科，苗 鴻.中國陸地生態系統生態服務功能及其生態經濟價值的初步研究[J].生態學報，1999，l9（5）：608-613.

[15]鞠美庭.濕地生態系統的保護與評估[M].北京：化學工業出版社，2009.

[16]劉 莊，蔣建國，沈渭壽，等.太湖流域湖泊灘地資源及其開發利用[J].農村生態環境，2003，19（4），27-30.

[17]張運林，馮 勝，馬榮華，等.太湖秋季真光層深度空間分布及浮游植物初級生產力的估算[J].湖泊科學，2008，20（3）：380-388.

[18]常州市環境保護局.2007常州市環境質量報告書.2008.

[19]中國生物多樣性國情研究報告編寫組.中國生物多樣性國情研究報告[M].北京：中國環境科學出版社，1997.

[20]中國水網.http://www.h2o-china.com

[21]Guo Z W,Xiao X M,Gan Y L,et al.Ecosystem functions,services and their values-a case study in Xingshan County of China[J].Ecological Economics,2001,38（1）：141-154.

[22]李金昌.生態價值論[M].重慶:重慶大學出版社，1999.

[23]黃賢金，王臘春，高 超，等.太湖水資源水環境研究[M].北京：科學出版社，2008.

[24]Costanza R,d’Arge R,de Groot R,et al.The Value of the World’s Ecosystem Services and Natural Capital[J].Nature,1997,387:253-260.