東居延海生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值的能值分析

管新建，齊雪艷，吳澤寧，李恩寬，杜 凱

（1.鄭州大學(xué) 水利與環(huán)境學(xué)院，鄭州450002；2.黃河水利科學(xué)研究院 水資源研究所，鄭州450003）

濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能是指濕地生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)過程所形成及所維持的人類賴以生存的自然環(huán)境與效用，強(qiáng)調(diào)人類的需求及在生態(tài)系統(tǒng)中的獲益［1］。20世紀(jì)50—80年代我國濕地破碎化程度加劇、面積銳減、生物多樣性減少，隨之而來的土地沙漠化、鹽堿化等生態(tài)問題的頻頻發(fā)生，使人們意識到生態(tài)保護(hù)的重要性和緊迫性［2－4］。近年來，隨著人們對濕地生態(tài)服務(wù)重要性認(rèn)識加深，我國加強(qiáng)了濕地保護(hù)力度和管理強(qiáng)度，濕地急劇消失的現(xiàn)狀得到了一定緩解［4］。濕地喪失的人為原因主要是缺乏對濕地的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益，特別是生態(tài)效益的認(rèn)識和了解［5］。因此，為全面了解濕地服務(wù)價(jià)值，有必要對濕地開展社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)3方面的價(jià)值評價(jià)。本研究根據(jù)生態(tài)學(xué)理論和能值分析方法，對內(nèi)蒙古東居延海濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行能值分析計(jì)算，真實(shí)客觀的度量其存在價(jià)值，研究成果有利于加強(qiáng)人們對濕地的保護(hù)意識，為決策和科學(xué)管理提供重要信息，具有深遠(yuǎn)的意義。

1 東居延海濕地概況

東居延海，又稱蘇泊淖爾，位于內(nèi)蒙古自治區(qū)阿拉善盟額濟(jì)納旗北44km，地理坐標(biāo)為北緯42°10′—42°20′，東經(jīng)101°12′—101°19′，是黑河的尾閭湖。由融雪及泉水等匯集而來的額濟(jì)納河發(fā)源于黑河，經(jīng)甘肅河西走廊，從正義峽下泄至額濟(jì)納旗境內(nèi)，注入東、西居延海。20世紀(jì)50年代后，隨著黑河下泄水量的減少，這對曾享有“大漠明珠”之稱的姊妹湖——東、西居延海于1961年和1992年相繼干涸。居延海干涸之后，綠洲萎縮、生物多樣性減少、沙漠化日益加劇等一系列生態(tài)問題也相繼產(chǎn)生，生態(tài)需水的巨大缺口是環(huán)境惡化的直接原因［6］。

“小小居延海，連著中南海”，為了遏制西北地區(qū)生態(tài)環(huán)境不斷惡化的趨勢，2001年8月3日，國務(wù)院提出到2003年“讓居延海波濤滾滾，恢復(fù)原樣”的目標(biāo)。當(dāng)時(shí)經(jīng)過調(diào)度的黑河水到達(dá)東居延海，最大水域面積達(dá)到23.66km2。經(jīng)過連年調(diào)水，東居延海濕地最大面積46.71km2，最大蓄水量8 620萬 m3。自2002年黑河流域調(diào)水以來，多次實(shí)施“全線閉口，集中下泄”，東居延海累計(jì)入湖量5.3億m3。對于水資源稀缺的西北地區(qū)，東居延海的存在價(jià)值和下泄意義，成為目前爭論的焦點(diǎn)，很大程度上影響了黑河中上游地區(qū)的調(diào)水積極性。為科學(xué)回答以上問題，促進(jìn)中上游地區(qū)的調(diào)水積極性和主動(dòng)性，有必要對東居延海濕地生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值進(jìn)行全面客觀評價(jià)。

2 濕地功能價(jià)值能值評價(jià)方法及步驟

20世紀(jì)80年代Odum根據(jù)生態(tài)熱力學(xué)基礎(chǔ)提出的能值分析理論，提供了衡量和比較各種生態(tài)流的共同尺度和綜合分析方法，他認(rèn)為能值是指一流動(dòng)或儲(chǔ)存的能量包含另一種類別能量的數(shù)量［7－8］。通過能值轉(zhuǎn)換率和能值貨幣比值，能值理論實(shí)現(xiàn)了自然因素和經(jīng)濟(jì)因素的對接，從根本上克服了單純著眼于經(jīng)濟(jì)或生態(tài)分析所面臨的問題［9］。它既避免了能量評價(jià)中不同能質(zhì)不能加和以全面反映系統(tǒng)功能的缺點(diǎn)，也避免了經(jīng)濟(jì)評價(jià)中對沒有參與市場交換過程而被人們所忽略或低估的功能價(jià)值評價(jià)。能值分析評價(jià)濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值的具體步驟如下：

（1）收集濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評價(jià)過程所需基礎(chǔ)資料，了解濕地類型、結(jié)構(gòu)及分布特征，根據(jù)生態(tài)學(xué)、物理學(xué)基礎(chǔ)理論，分析濕地生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)流、信息流、貨幣流等生態(tài)流的能量儲(chǔ)藏、流動(dòng)、轉(zhuǎn)化過程。

（2）在掌握濕地生態(tài)特征及生態(tài)過程的基礎(chǔ)上，從3個(gè)方面對濕地生態(tài)功能進(jìn)行分析評價(jià)：一方面是社會(huì)價(jià)值，主要是濕地給社會(huì)所帶來的效益，如科研文化教育價(jià)值、涵養(yǎng)水源價(jià)值等；一方面是經(jīng)濟(jì)價(jià)值，主要是指濕地生產(chǎn)可供人們直接消費(fèi)使用的產(chǎn)品帶來的經(jīng)濟(jì)效益，如水產(chǎn)品資源等；另一方面指生態(tài)價(jià)值，主要是濕地對生態(tài)環(huán)境的改善作用，如土壤沙漠化、鹽堿化、侵蝕控制、氣候調(diào)節(jié)等。

（3）建立并量化濕地各功能評價(jià)指標(biāo)體系。根據(jù)濕地各價(jià)值功能的表現(xiàn)方式及其效果，建立濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值的指標(biāo)評價(jià)體系。根據(jù)濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的影響效果，將原始數(shù)據(jù)按照社會(huì)價(jià)值、經(jīng)濟(jì)價(jià)值和生態(tài)價(jià)值進(jìn)行整理分類，然后計(jì)算或直接采用相應(yīng)的能值轉(zhuǎn)換率或能值貨幣比率，將濕地生態(tài)效益服務(wù)功能統(tǒng)一到同一個(gè)度量尺度——能值，根據(jù)式（1）計(jì)算濕地各項(xiàng)功能價(jià)值的能值。實(shí)際應(yīng)用過程中，能值轉(zhuǎn)換率［8］一般采用太陽能值轉(zhuǎn)換率，即每單位某種能量（或物質(zhì)）相當(dāng)于多少太陽能焦耳的能值轉(zhuǎn)化而來。能值貨幣比值［8］是一個(gè)國家或地區(qū)全年使用的能值總量除以該國或地區(qū)的國民生產(chǎn)總值，是能值流量相當(dāng)?shù)呢泿艃r(jià)值。

式中：EM——能值（sej）；W——能量、物質(zhì)或貨幣的量（J或＄）；τ——能值轉(zhuǎn)換率（能值貨幣比）［sej／J（sej／＄）］。

（4）計(jì)算并匯總濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的社會(huì)價(jià)值、經(jīng)濟(jì)價(jià)值及生態(tài)價(jià)值的能值，并針對濕地各服務(wù)功能價(jià)值比值結(jié)構(gòu)，分析濕地開發(fā)利用現(xiàn)狀及存在問題，為濕地的可持續(xù)開發(fā)利用和科學(xué)管理提出相關(guān)建議和改善措施。

3 東居延海濕地生態(tài)系統(tǒng)功能

目前，濕地喪失的人為原因主要是缺乏對濕地社會(huì)—生態(tài)—經(jīng)濟(jì)3方面服務(wù)價(jià)值的直觀認(rèn)識，因此，為了提高人們的濕地保護(hù)意識，使人們對濕地價(jià)值有一個(gè)全面而直觀的認(rèn)識，本文根據(jù)濕地功能表現(xiàn)效果及表現(xiàn)形式，從社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)3方面對濕地價(jià)值進(jìn)行評價(jià)。

3.1 社會(huì)服務(wù)價(jià)值

（1）科研文化教育價(jià)值。在中國期刊文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫中，以東居延海、額濟(jì)納旗、黑河為關(guān)鍵詞檢索相關(guān)學(xué)術(shù)論文后，對相關(guān)研究成果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。自2002年以來發(fā)表的學(xué)術(shù)論文共116篇，相關(guān)報(bào)道77篇，論文以平均每篇6頁計(jì)，報(bào)紙報(bào)道每篇折合成一頁論文，然后借鑒 Meillaud［10］論文研究成果計(jì)算其科研價(jià)值。

（2）涵養(yǎng)水源。目前，東居延海可維持有效水面面積38.6km2，固定水體4 720萬 m3。2002年至2011年10a調(diào)水期間，東居延海累計(jì)入湖量5.3億m3，年均入湖量0.53億m3，最大蓄水量為8 620萬m3，濕地的涵養(yǎng)水源價(jià)值為濕地最大蓄水量與相應(yīng)的能值轉(zhuǎn)換率之乘積。

（3）娛樂旅游。東居延海調(diào)水后，周圍生態(tài)環(huán)境得到一定恢復(fù)，水量優(yōu)渥，林草豐美，魚鳥肥健，百鳥群飛。近年來，額濟(jì)納旗境內(nèi)旅游人數(shù)已增至30萬人／a，東居延海旅游人數(shù)占80%左右。東居延海門票20元／張，則每年旅游收入為480萬元。

3.2 經(jīng)濟(jì)價(jià)值

濕地產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)價(jià)值表現(xiàn)為濕地給人們提供可直接消費(fèi)使用的物質(zhì)產(chǎn)品，主要有水草和魚類。東居延海濕地水草面積為8.11km2，產(chǎn)草量118t／km2，則濕地年產(chǎn)草量為965t。東居延海的通水為魚類提供了較好的生長條件，帶動(dòng)了漁業(yè)發(fā)展，濕地平均每年產(chǎn)魚量448t。

3.3 生態(tài)價(jià)值

（1）生物多樣性價(jià)值。東居延海在調(diào)水之后，從寸草不生、沙塵肆虐的鹽堿地，逐漸形成了以天鵝、鶴等水禽及堿蓬、蘆葦及各種藻類為主的濕地生態(tài)系統(tǒng)。濕地以北為魚類休養(yǎng)生息區(qū)，主要魚類有大頭魚、鯽魚、草魚和花白鰱等，目前東居延海濕地共有生物18種，隸屬于17屬9科。濕地的生物多樣性價(jià)值主要表現(xiàn)為生物多樣性的保護(hù)和支持，本文參考藍(lán)盛芳等［8］的研究成果評價(jià)其價(jià)值量大小。

（2）氣候調(diào)節(jié)。①固碳增氧 根據(jù)光合作用原理，每生成180g有機(jī)物，就會(huì)吸收264g二氧化碳，并釋放出192g氧氣。東居延海年產(chǎn)草量965t，平均干濕比為1∶20，也就意味著有機(jī)物年產(chǎn)量48.25 t，則濕地植物吸收二氧化碳與生物呼出量之差為70.77t，釋氧量51.74t。根據(jù)國際通用的碳匯標(biāo)準(zhǔn)及內(nèi)蒙古實(shí)際情況，采用內(nèi)蒙古實(shí)際造林成本4 360元／t和國際碳稅標(biāo)準(zhǔn)1 190元／t的平均值2 775元／t作為碳稅標(biāo)準(zhǔn)，則東居延海固碳價(jià)值19.64萬元。根據(jù)我國工業(yè)制氧成本0.4元／kg，計(jì)算出東居延海釋氧價(jià)值為2.06萬元。②降溫增濕 水面蒸發(fā)過程實(shí)際為熱量和水的交換過程，水體表層具有較大動(dòng)能的水分子，掙脫束縛后進(jìn)入空氣，從而降低濕地周圍空氣溫度，增加了空氣濕度、誘發(fā)了降雨。濕地降溫增濕功能的能值等于蒸發(fā)潛熱［11］與蒸發(fā)量之積乘以蒸汽能值轉(zhuǎn)換率［7］。額濟(jì)納旗90s年均蒸發(fā)量為3 026mm，本世紀(jì)6a蒸發(fā)量為3 236mm［12］，額旗境內(nèi)多年平均溫度8℃。目前，東居延海可維持有效水面面積38.6km2，則年均蒸發(fā)量增量為810.6萬m3，參考文獻(xiàn)［7］能值轉(zhuǎn)換率研究成果，從而可得濕地降溫增濕功能價(jià)值。

（3）防風(fēng)固沙。①防風(fēng)。自2002年東居延海調(diào)入水后，綠洲面積擴(kuò)大，生態(tài)環(huán)境得到恢復(fù)，年均風(fēng)速由2.9m／s降到2.8m／s。沙塵天氣發(fā)生次數(shù)也逐漸減少，由年均的5.7次減為3.2次。與綠洲相比，東居延海對風(fēng)的阻撓作用較小，故將其忽略不計(jì)。②土壤侵蝕控制。額濟(jì)納旗境內(nèi)主要為荒漠型土壤，土壤母質(zhì)主要來源于坡洪積、沖洪和松散堆積，多含荒漠砂質(zhì)土。額濟(jì)納旗調(diào)水后綠洲面積增加75 km2，減少土壤侵蝕量7.73萬t［13］。東居延海調(diào)入水后，增加濕地面積46.71km2，由于東居延海與綠洲氣候條件相差不大，可推算得出濕地通水后可減少土壤侵蝕量4.8萬t。

（4）凈化水質(zhì)。濕地素有自然界的“腎臟”之稱，具有吸附水中營養(yǎng)物質(zhì)、阻截懸浮物及降解有機(jī)物等凈化水質(zhì)的功能。2010年12月份，額濟(jì)納河放水，額濟(jì)納旗環(huán)境監(jiān)測站于該月對其水質(zhì)進(jìn)行了監(jiān)測。結(jié)果顯示：額濟(jì)納河水質(zhì)良好，30項(xiàng)監(jiān)測指標(biāo)全部滿足《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838—2002）Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值要求。鑒于入湖水質(zhì)較好，濕地對其水質(zhì)改善作用較不顯著，故其水質(zhì)改善功能價(jià)值在計(jì)算過程中忽略不計(jì)。

（5）地下水補(bǔ)給。濕地就像一個(gè)巨大的自然蓄水庫，具有存儲(chǔ)水量，調(diào)節(jié)徑流，補(bǔ)給地下水量，維持地下水位的作用。黑河入境后至狼心山進(jìn)入額濟(jì)納河，并分為東、西兩條河，向北流途中又分支19條河道，最后注入東、西居延海，形成面積為1.44萬km2的沖洪積三角洲，是額濟(jì)納旗地下水的主要匯集區(qū)，地下水總補(bǔ)給量為20.41億m3／a。由于資料限制，且三角洲與東居延海濕地地質(zhì)條件較類似，通過面積比值法計(jì)算出東居延海地下水補(bǔ)給量為547.1萬m3／a。

4 東居延海生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值的能值計(jì)算與分析

本文主要根據(jù)東居延海濕地在通水后所帶來的環(huán)境改善效益或伴隨濕地恢復(fù)過程所減少的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)及生態(tài)災(zāi)害損失，建立濕地服務(wù)功能指標(biāo)評價(jià)體系，并運(yùn)用能值分析法對各評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行量化，計(jì)算結(jié)果如表1所示。

東居延海濕地生態(tài)服務(wù)功能總價(jià)值為1.55×1020sej，能值貨幣價(jià)值為2.12億元。其中社會(huì)價(jià)值、經(jīng)濟(jì)價(jià)值以及生態(tài)價(jià)值分別為：2.41×1019sej，2.68×1019sej、1.04×1020sej，生態(tài)價(jià)值最大、經(jīng)濟(jì)價(jià)值次之，社會(huì)價(jià)值最小，分別占總能值的67.16%，17.27%，15.57%。青海省東部的青海湖濕地單位面積價(jià)值389.94萬元／km2，對豐富青藏高原生物多樣性、調(diào)節(jié)中國西北地區(qū)氣候、保持水源涵養(yǎng)、維持生態(tài)平衡起著不可替代的巨大作用［14］。東居延海單位面積濕地價(jià)值是453.86萬元／km2，是青海湖濕地的1.16倍，說明東居延海濕地對西北地區(qū)生態(tài)環(huán)境修復(fù)及維護(hù)作用較大，改善環(huán)境惡化趨勢是其主要存在價(jià)值。濕地生態(tài)價(jià)值中，濕地土壤侵蝕控制和為生物提供生存環(huán)境及避難所的功能價(jià)值較大，分別占濕地生態(tài)價(jià)值的79%和19.5%。說明濕地可有效減緩?fù)恋厣衬Ⅺ}堿化程度，增加濕地生物多樣性；濕地的社會(huì)價(jià)值較小，說明目前對濕地的研究成果較少，應(yīng)加大宣傳力度，使人們認(rèn)識到東居延海的存在價(jià)值，提高保護(hù)意識。目前東居延海濕地已被評為國家水利風(fēng)景區(qū)，說明其有較大的美學(xué)價(jià)值，但目前濕地旅游收入僅占總價(jià)值的2.27%，因此，應(yīng)加大對其旅游投資，合理開發(fā)其美學(xué)價(jià)值，發(fā)展當(dāng)?shù)匦蓍e旅游業(yè)，促進(jìn)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

5 結(jié)論

為客觀認(rèn)識及評價(jià)東居延海濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值，本文在掌握東居延海濕地生態(tài)結(jié)構(gòu)特征及其生態(tài)過程的基礎(chǔ)上，分析計(jì)算了東居延海濕地功能的價(jià)值。

與以往評價(jià)結(jié)果相比，基于能值分析的東居延海濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評價(jià)結(jié)果偏高，原因可能為：以往評價(jià)中多采用市場價(jià)格法、成本分析法等經(jīng)濟(jì)評價(jià)方法，參考國際或國內(nèi)研究成果對濕地某些功能進(jìn)行價(jià)值評價(jià)，沒有充分考慮濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的地域性差異。目前，雖然東居延海濕地單位面積價(jià)值較大，但與20世紀(jì)50年代初期的東居延海相比較而言，濕地生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)明顯不足，生物種類不夠豐富，物種稀缺且數(shù)量較小，植被面積較小，濕地生產(chǎn)力不足。應(yīng)當(dāng)加大濕地生態(tài)環(huán)境投資，加強(qiáng)保護(hù)力度，合理開發(fā)濕地潛力，使?jié)竦厣鷳B(tài)系統(tǒng)的生態(tài)特性、基本功能步入良性循環(huán)狀態(tài)，促進(jìn)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)－生態(tài)－經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

另外，本文只是對東居延海濕地10a輸水期間產(chǎn)生效益的整體評價(jià)，不能動(dòng)態(tài)反映濕地在不同投資情景模式下的價(jià)值量。為此，需要進(jìn)一步考察濕地在不同入湖量、不同投資規(guī)模條件下，濕地價(jià)值的動(dòng)態(tài)變化，從而最大限度地減少調(diào)水計(jì)劃中對中上游地區(qū)帶來的損失，同時(shí)也有利于有效控制調(diào)水量，緩解人們的調(diào)水爭議。通過對濕地生態(tài)服務(wù)功能進(jìn)行定量評價(jià)有利于促進(jìn)人們的調(diào)水積極性和主動(dòng)性，并為人們科學(xué)管理提供理論依據(jù)。

表1 東居延海濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評價(jià)

［1］ 歐陽志云，王如松，趙景柱.生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及其生態(tài)經(jīng)濟(jì)價(jià)值評價(jià)［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，1999，10（5）：635－640.

［2］ 王春連，張鐿鋰，王兆鋒，等.拉薩河流域濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值變化［J］.資源科學(xué)，2010，32（10）：2038－2044.

［3］ 甘德欣，曾玲，蔣廷杰，等.長沙市濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值［J］.濕地科學(xué)與管理，2010，6（4）：16－20.

［4］ 王建華，呂憲國.城市濕地概念和功能及中國濕地保護(hù)［J］.生態(tài)學(xué)雜志，2004，26（4）：555－560.

［5］ 辛琨.濕地生態(tài)價(jià)值評估理論與方法［M］.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2009.

［6］ 李錦秀，肖洪浪，任娟.阿拉善盟地區(qū)水資源與生態(tài)環(huán)境變化及其對策研究［J］.干旱區(qū)資源與環(huán)境，2010，24（11）：56－61.

［7］ Oudm H T.Environmental Accounting：Emergy and Environmental Decision Making［M］.New York：John Wiley＆Sons，1996：20－50.

［8］ 藍(lán)盛芳，欽佩，陸宏芳.生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)能值分析［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

［9］ 陸宏芳，藍(lán)盛芳，李謀召.農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能值分析方法研究［J］.韶關(guān)大學(xué)學(xué)報(bào)，2000（8）：74－78.

［10］ Meillaud F，Gay J B，Brown M T.Evaluation of a building using the emergy method［J］.Solar Energy，2005，79（2）：204－212.

［11］ 辛琨.生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值計(jì)算：以遼寧省盤錦地區(qū)為例［D］.沈陽：中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所，2001.

［12］ 魏學(xué)占，吳瑞芬.額濟(jì)納旗近47年氣候變化特征分析［J］.內(nèi)蒙古氣象，2008（6）：5－8.

［13］ 敖民德力根.調(diào)水后額濟(jì)納綠洲生態(tài)環(huán)境的變化及其保護(hù)措施［D］.呼和浩特：內(nèi)蒙古師范大學(xué)，2007.

［14］ 唐仲霞，劉澤華，柯君，等.青海湖濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值分析［J］.青海師范大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2007（4）：81－83.