渤海海域生態(tài)系統(tǒng)功能服務價值評估

索安寧，于永海，苗麗娟

（國家海洋環(huán)境監(jiān)測中心，遼寧 大連 116023）

生態(tài)系統(tǒng)服務功能指以生態(tài)系統(tǒng)及其生物多樣性為載體并通過系統(tǒng)內(nèi)一定生態(tài)過程來實現(xiàn)的對人類有益的所有效應集合[1，2]。Costanza等1997年的研究結(jié)果表明，全球生態(tài)系統(tǒng)所提供的服務中有63.0%來自海洋，可見海洋在全球生態(tài)系統(tǒng)服務中的重要作用[3]。雖然國際上，生態(tài)學、環(huán)境經(jīng)濟學等領域的眾多學者在生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估方面開展了大量研究，但這些研究多集中在陸地生態(tài)系統(tǒng)服務價值的評估研究，針對海洋生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值評價的研究較少[4，5]。近年來，隨著我國東部沿海地區(qū)社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，海洋資源開發(fā)利用強度逐漸加大，近岸海域生境改變、資源衰減、污染加劇、富營養(yǎng)化等生態(tài)環(huán)境問題日益嚴峻，海洋生態(tài)系統(tǒng)服務功能受到了嚴重的影響。

渤海是我國唯一的內(nèi)海，是遼東半島和膠東半島環(huán)抱下的半封閉性海域。渤海海域資源豐富，初級生產(chǎn)力高，餌料生物類型多樣，是黃渤海海區(qū)多種珍稀海洋生物和經(jīng)濟魚蝦類的主要產(chǎn)卵區(qū)和索餌棲息區(qū)，也是我國華北、東北南部地區(qū)的重要生態(tài)保障區(qū)，對于維護區(qū)域生態(tài)平衡，保障環(huán)渤海區(qū)域經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展有著重要的作用。近年來，環(huán)渤海地區(qū)社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，給渤海海域生態(tài)系統(tǒng)帶來了嚴重的干擾和破壞，海洋生態(tài)系統(tǒng)服務價值也受到了嚴重的制約。定量評價渤海海域生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值，可全面客觀的認識渤海海域的生態(tài)服務功能，有效保護渤海海域生態(tài)環(huán)境，也可為實現(xiàn)基于生態(tài)系統(tǒng)管理的海洋環(huán)境污損價值補償核算提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)域概況

渤海位于我國華北地區(qū)東部，地理位置37°07′～ 41°0′N、117°35′～ 121°10′E， 海域面積 7.7萬km2，平均水深18 m，小于10 m水深的極淺海水域面積約占總面積的26%，渤海水體容積為1 385 km3。渤海按海區(qū)特征分為遼東灣、渤海灣、萊州灣、中央海區(qū)和渤海海峽五部分。渤海海域是北方生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，既提供了巨大的生態(tài)和環(huán)境調(diào)節(jié)能力，也是環(huán)渤海地區(qū)賴以生存的區(qū)域環(huán)境。隨著渤海沿岸地區(qū)經(jīng)濟的快速發(fā)展，渤海的生態(tài)環(huán)境正面臨著前所未有的巨大壓力。根據(jù)2010年 《中國海洋環(huán)境質(zhì)量公報》，環(huán)渤海海岸陸源污染物大量排放，造成近海海域甚至整個渤海海域的污染加重，受污染面積持續(xù)增加；漁業(yè)資源衰退，資源再生能力下降，生物多樣性銳減，富營養(yǎng)化現(xiàn)象十分嚴重，赤潮、溢油災害事件頻發(fā)；大量圍墾、筑壩等不合理的海洋開發(fā)利用活動，導致濱海濕地大量喪失，渤海生態(tài)服務功能和可持續(xù)利用能力嚴重衰減。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本文評價涉及的渤海海域生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能的基本數(shù)據(jù)包括渤海海域的面積、海岸線長度、初級生產(chǎn)力、水產(chǎn)品捕撈數(shù)量和主要污染物濃度（包括總氮、總磷和石油類）。海岸線長度、海域面積采用2005年衛(wèi)星遙感（空間分辨率30 m）調(diào)查的渤海海岸線及海岸線以外區(qū)域封閉面積，具體調(diào)查方法見文獻[6]。初級生產(chǎn)力、水產(chǎn)品捕撈數(shù)量、主要污染物濃度采用 《中國海洋統(tǒng)計年鑒》2003年、2004年、2005年數(shù)據(jù)的平均值。

2.2 評估方法

綜合考慮我國渤海海域的生態(tài)環(huán)境特征和數(shù)據(jù)的可獲取性、評價方法的實用性，本文主要探討渤海海域生態(tài)服務功能的物質(zhì)供給、環(huán)境調(diào)節(jié)、文化休閑和支持服務4個功能組10項生態(tài)服務功能（包括食品生產(chǎn)、氧氣生產(chǎn)、提供基因資源、氣候調(diào)節(jié)、廢棄物處理、生物控制、休閑娛樂、科研文化、初級生產(chǎn)、生物多樣性維持）方面的價值數(shù)量。根據(jù)渤海海域的空間特征，本研究將依據(jù)相關文獻[7]，將渤海海域劃分為遼東灣、渤海灣、萊州灣、渤海中部和渤海海峽5個部分。針對渤海海洋生態(tài)系統(tǒng)的主要服務功能，采用適宜的評估方法，用貨幣化的形式量化生態(tài)服務功能價值。各種生態(tài)服務功能價值的評估方法如下：

2.2.1 食品供給——市場價值法

渤海海域水產(chǎn)資源比較豐富，主要食品供給為漁業(yè)捕撈的魚類、貝類、藻類等水產(chǎn)品。漁業(yè)捕撈水產(chǎn)品的估算應扣除人類將此項服務帶到市場的成本。其計算公式為：

式中：VOF為食品供給服務的價值，YF為渤海范圍內(nèi)捕撈的類水產(chǎn)品的數(shù)量，PF為類水產(chǎn)品的市場價格，CF為捕撈成本。

采用 《中國海洋年鑒》2003年、2004年、2005年渤海各個海域的漁業(yè)捕撈水產(chǎn)品年平均量為渤海各個海域的漁業(yè)捕撈水產(chǎn)品數(shù)量。水產(chǎn)品價格按平均10元/kg計算。根據(jù)對海洋捕撈的調(diào)查，捕撈成本扣除為總價值的75%。

2.2.2 生物調(diào)節(jié)與控制——機會成本法

Costanza等[3]人1997年的研究成果顯示，單位面積海岸帶生物控制功能的價值為38美元·hm-2·a-1， 2002 年 De Groot[8]提出全球生態(tài)系統(tǒng)生物控制服務的單位價值為2～78美元·hm-2·a-1，中值為40美元·hm-2·a-1， 取二者的平均值39美元·hm-2·a-1， 即 265.98 元·m2·a-1作為渤海單位面積海域所提供的生物控制服務功能的估算價值基準。

2.2.3 知識擴展服務——替代成本法

知識擴展服務是指海洋提供的科研場所和材料的功能[9]。知識擴展服務價值可以通過對該地區(qū)進行的科學研究投入數(shù)量以及獲得的科學研究成果數(shù)量來間接計算此項服務，其計算公式為：

式中：VOK為知識擴展服務的價值，VS為淺海的文化科研價值基準價，A為海域面積。參考陳仲新等（2000）對我國生態(tài)效益價值的估算[5]，我國單位面積生態(tài)系統(tǒng)的平均科研文化價值為355元·hm-2·a-1。

2.2.4 氣候調(diào)節(jié)服務——替代成本法

海洋生態(tài)系統(tǒng)的氣候調(diào)節(jié)服務來源于海洋生態(tài)系統(tǒng)對各種溫室氣體的吸收與固定，通過人工造林費用或碳稅法可以確定此項服務的價值。計算公式為：

式中：VOC為氣候調(diào)節(jié)服務的價值，PPi為評價海域固定i類溫室氣體的數(shù)量，Ci為固定單位數(shù)量溫室氣體的費用。根據(jù)光合作用方程式可以推算出海洋浮游植物每生產(chǎn)1 g干物質(zhì)，需要吸收1.63 g CO2，根據(jù)目前國際上通用的碳稅率標準和我國的實際情況，采用我國的造林成本250元/t和國際碳稅標準150美元/t的平均值635元/t作為碳稅標準。

2.2.5 空氣質(zhì)量調(diào)節(jié)——影子工程法

此項服務主要包括海洋生態(tài)系統(tǒng)對有益氣體的釋放和有害氣體的吸收，其計量指標可以采用O2的釋放數(shù)量費用，有害氣體的吸收數(shù)量費用等，其計算公式為：

式中：VOA為空氣質(zhì)量調(diào)節(jié)的價值，QEi為評價海域釋放的O2數(shù)量，Ci為生產(chǎn)單位數(shù)量i氣體的費用，QAj為評價海域吸收的j類有害氣體數(shù)量，Cj為處理單位數(shù)量j類氣體的費用。由于其他有害氣體計算比較復雜，這里只計算海洋生態(tài)系統(tǒng)的O2釋放。根據(jù)光合作用方程式可以推算出植物每生產(chǎn)1 g干物質(zhì)，可以釋放1.19 g O2，O2吸收價值采用工業(yè)制造O2的費用400元/t作為估算標準[10]。

2.2.6 旅游娛樂服務——旅行費用法

由于旅游娛樂資源是一種潛在的資源，只有被開發(fā)利用才能體現(xiàn)出其實際價值。本文以環(huán)渤海地區(qū)旅游資源開發(fā)較好的河北省秦皇島市為參照。河北省秦皇島市2005年旅游收入60.55億元，旅游凈收入按總收入的20%計算，2005年秦皇島市海岸線長度為162.70 km，平均每千米海岸線的旅游收入為744.32萬元?？紤]到秦皇島市海岸景觀的獨特性，環(huán)渤海海岸帶取其70%（即521.03萬元/km）作為海洋旅游娛樂服務價值估算的基準。

2.2.7 污染物處理——影子工程法

陸源入海污染物質(zhì)通過海洋生態(tài)系統(tǒng)的的生物、化學、水文等一系列海洋生態(tài)過程而轉(zhuǎn)化為無毒無害的物質(zhì)，其作用的性質(zhì)與污水處理工廠相似。污染物處理功能大小與海洋環(huán)境容量價值密切相關[12]。所以，采用影子工程法間接估算渤海污染物處理服務功能價值，其估算公式如下：

式中：Pi為評價海域某一污染物每年的環(huán)境容量價值，Xi為評價海域該污染物每年的環(huán)境容量，Ci為評價海域該污染物的人工處理成本。選擇無機氮、磷酸鹽和石油類作為污染評價因子。根據(jù)國務院 《排污費征收使用管理條例》，石油類去除成本取7 000元/t。無機氮的去除成本為1 500元/t，磷酸鹽的去除成為為2 500元/t，采用替代成本法，估算渤海各區(qū)域環(huán)境容量及其充分利用該容量進行污染物凈化的生態(tài)服務功能價值。

2.2.8 提供基因資源

2002年，De Groot[8]提出生態(tài)系統(tǒng)提供基因資源的單位面積價值為86～112 hm-2·a-1，取其中間值為 99 hm-2·a-1， 即 675 元·hm-2·a-1， 作為渤海單位面積海域提供基因資源功能的價值。

2.2.9 初級生產(chǎn)

初級生產(chǎn)功能價值評估可根據(jù)海域初級生產(chǎn)力與軟體動物的轉(zhuǎn)化關系、軟體動物與貝類產(chǎn)品重量關系及貝類產(chǎn)品在市場上的銷售價格、銷售利率等建立評估模型[10]。

式中：Pv為物質(zhì)生產(chǎn)功能價值；P0為單位面積海域的初級生產(chǎn)力（以碳計）；E為轉(zhuǎn)化效率， 即初級生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化為軟體動物的效率；Ps為貝類產(chǎn)品平均市場價格；ρ為貝類產(chǎn)品銷售利潤率；S為可收獲面積。根據(jù)Tait（1981）對沿岸海域生態(tài)系統(tǒng)的能流分析的估算方法（沿岸海域能流分析法），沿岸海域的能量約10%轉(zhuǎn)化為軟體動物；根據(jù)盧振彬等人的研究表明[13]，按現(xiàn)狀貝殼含殼重的市場價格平均10元/kg計，銷售利潤率為25%。

2.2.10 物種多樣性維持

渤海海域游植物年生產(chǎn)量高，生物餌料十分豐富，水生物種多樣性極高，是多種魚、蝦、蟹、貝類繁殖、棲息、生長的良好場所，具有十分重要的物種多樣性維持生態(tài)功能。參考國內(nèi)有關研究[14]，本文取單位面積海域物種多樣性維持功能價值為 2 100 元·hm-2·a-1。

3 結(jié)果分析

3.1 渤海海域生態(tài)系統(tǒng)服務價值結(jié)構(gòu)組成

評估結(jié)果表明，渤海海域生態(tài)系統(tǒng)服務價值總計達到558.85億元。在這些海域生態(tài)系統(tǒng)服務價值功能組成中，以服務支持功能組價值量最大，達到183.51億元，占渤海海域生態(tài)系統(tǒng)服務價值總量的32.84%；其次為環(huán)境調(diào)節(jié)功能組，占到29.69%；文化娛樂功能組服務價值量位居第三位，占渤海海域生態(tài)系統(tǒng)服務價值總量的27.74%；物質(zhì)生產(chǎn)功能組的價值量最小，僅占海域總生態(tài)服務價值的9.74%。

表1 2000年代渤海海域生態(tài)系統(tǒng)服務價值結(jié)構(gòu)組成Tab.1 Structural composition of ecosystem service value in the Bohai Sea in the 2000s

在具體的10項生態(tài)系統(tǒng)服務類型中，生物多樣性維持功能是渤海海域生態(tài)系統(tǒng)服務功能的最大功能價值類型，總價值達到161.83億元，占海域總生態(tài)服務價值的28.96%；其次為休閑娛樂功能，價值達到127.65億元，占海域服務總價值的22.84%；再次為氣候調(diào)節(jié)，其生態(tài)系統(tǒng)服務價值量占總價值量的16.06%，依次為基因資源、氧氣生產(chǎn)和科研文化，其百分比分別為9.31%、7.83%和4.90%。初級生產(chǎn)、生物調(diào)節(jié)和食品生產(chǎn)功能分別僅占總服務價值量的3.88%、3.67%和2.35%。由于污染脅迫大，渤海海域環(huán)境凈化功能已急劇萎縮，僅占海域生態(tài)系統(tǒng)服務功能總價值的0.65%。

3.2 渤海海域生態(tài)系統(tǒng)服務價值空間分異

對渤海海域5個海區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務價值進行分析表明（表2），渤海中部、遼東灣和渤海灣生態(tài)系統(tǒng)服務價值分別達到214.97億元、146.69億元、116.52億元，分別占到渤海海域生態(tài)系統(tǒng)服務總價值的38.47%、26.25%、20.85%，是渤海海域生態(tài)系統(tǒng)服務功能的組成主體。

在4個服務功能組的空間分布上，渤海中部海域面積廣闊，海域環(huán)境污染較輕，海域初級生產(chǎn)能力高，生態(tài)維持功能強，服務支持功能價值達到79.27億元；其次為遼東灣海域，初級生產(chǎn)和物種多樣性維持功能均較大，為45.38億元；再次為渤海灣海域，服務支持功能價值為36.19億元；萊州灣和渤海海峽海域由于面積較小，初級生產(chǎn)水平低，服務支撐功能都較小。在環(huán)境調(diào)節(jié)功能方面，渤海中部海域面積大，環(huán)境容量大，在生物調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、污染物凈化和提供基因資源方面都比其它海域大，其海區(qū)環(huán)境調(diào)節(jié)功能占到渤海海域環(huán)境調(diào)節(jié)功能的43.94%；其次為遼東灣海區(qū)，環(huán)境調(diào)節(jié)功能的百分比為25.50%；其它海區(qū)由于海域面積小，環(huán)境脅迫大，環(huán)境調(diào)節(jié)功能相對較小。在文化娛樂功能方面，遼東灣海域海岸線曲折，海洋生態(tài)系統(tǒng)與海洋景觀類型多樣，其文化娛樂功能價值達到44.08億元；其次是渤海中部海域文化娛樂功能價值為41.86億元；渤海灣緊鄰黃河三角洲、依托京津唐北方經(jīng)濟區(qū)，海岸線也較為曲折，海洋景觀獨特，文化娛樂功能價值為39.22億元，萊州灣和渤海海峽海岸線相對較短，海域文化娛樂功能都較小。在物質(zhì)生產(chǎn)功能方面，主要集中在渤海中部、遼東灣和渤海灣，3個海區(qū)的物質(zhì)生產(chǎn)功能占到渤海海域總物質(zhì)生產(chǎn)功能的85.22%。

上文分析表明，旅游娛樂功能和生物多樣性維持功能是渤海海域生態(tài)系統(tǒng)服務功能的2個主要類型。生物多樣性維持功能以渤海中部（43.23%）、遼東灣（24.38%）和渤海灣（19.98%）最大，占到渤海海域生物多樣性維持功能總價值的87.59%。休閑娛樂功能價值在渤海5個海區(qū)的分布依次為遼東灣（29.31%）、渤海灣（26.44%）、渤海中部（23.53%）、萊州灣（16.18%）和渤海海峽（4.54%）。

4 主要結(jié)論與討論

渤海海域生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值為558.85億元， 以非物質(zhì)生產(chǎn)功能為主，其中服務支持功能價值占32.84%，環(huán)境調(diào)節(jié)功能價值占29.69%，文化娛樂功能價值占27.74%，而物質(zhì)生產(chǎn)功能價值僅占9.74%。在空間分布上，渤海中部、遼東灣和渤海灣生態(tài)服務功能價值分別占到渤海海域生態(tài)服務功能總價值的38.47%，26.25%和20.85%，是渤海海域生態(tài)系統(tǒng)服務功能的組成主體。生物多樣性維持功能價值和休閑娛樂功能價值是渤海海域生態(tài)服務功能價值兩個最大的類型。生物多樣性維持功能價值以渤海中部最大，依次為遼東灣、渤海灣、萊州灣和渤海海峽；休閑娛樂功能價值以遼東灣最大，其次為渤海灣。

海洋生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能復雜，服務類型多樣，限于目前的認識水平和技術手段，本文在借鑒吸收前人研究成果的基礎上，對渤海海域生態(tài)服務功能的10項基本類型的價值進行了評估。由于許多海洋資源都是潛在性資源，而且數(shù)量尚不明確，只有被開發(fā)利用后才能顯現(xiàn)出其價值，例如海鹽生產(chǎn)、海洋油氣資源開采、海水養(yǎng)殖等，因此，本文沒有對渤海海域原材料提供功能價值進行評估。

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