遼寧雙臺河口濕地營養物質循環功能價值評價

潘　旭　岳興亮　崔麗娟　趙欣勝　李偉　張曼胤　康曉明　雷茵茹　李有志　孫寶娣　李　凱（中國林業科學研究院濕地研究所，濕地生態功能與恢復北京市重點實驗室，北京，0009； 國家林業局管理干部學院， 北京 0600）

遼寧雙臺河口濕地營養物質循環功能價值評價

潘旭1岳興亮2崔麗娟1趙欣勝1李偉1張曼胤1康曉明1雷茵茹1李有志1孫寶娣1李凱1
（1中國林業科學研究院濕地研究所，濕地生態功能與恢復北京市重點實驗室，北京，100091；2 國家林業局管理干部學院， 北京 102600）

運用凈初級生產力（NPP）估算法和營養元素固定量估算法對遼寧雙臺河口濕地營養物質循環功能價值進行了評價。結果表明：2種評價方法估算得出的濕地營養物質循環功能價值差異顯著，分別為0.15億元和0.34億元。凈初級生產力法估算的濕地營養物質循環功能價值在年際間變化不大，說明該地區濕地生態系統功能相對穩定。本研究可提高對營養物質循環功能重要性的認識，并建議在濕地生態系統營養物質循環功能價值評價時要慎重選擇評價方法。

紅海灘； 價值評價； 凈初級生產力； 生態系統服務功能； 營養物質循環

生態系統服務是指自然生態系統及其物種所提供的能夠滿足和維持人類生存需要的條件和過程，一般分為4個大類：供給服務、調節服務、文化服務和支持服務（MA，2005）。目前對濕地生態系統的服務功能及其價值評價研究很多，涉及到多種濕地類型（崔麗娟，2001；2004 a；2004 b；徐桂紅等，2014）。但相對于供給、調節和文化三大類功能，對支持服務功能價值的評價相對較少，尤其是對營養物質循環功能（Costanza et al，1997），很多研究都將這一重要生態系統功能忽略（辛琨等， 2002；盧曉峰等，2011；李麗鋒等，2013）。生態系統營養物質循環的最主要過程是生物與土壤之間的養分交換過程，也是植物進行初級生產的基礎，對維持生態系統的功能和過程十分重要。參與生態系統維持的養分主要來自于生態系統物質循環過程。然而，近年來由于施肥、牲畜排泄物、人類排泄物以及生物材料焚燒等營養物質循環正在發生大尺度的改變。內陸水系和濱海生態系統受富營養化的影響也在日益加劇。生態系統物質循環過程所提供生命必需的養分元素是支撐生態系統其他生態服務功能的基礎。本文利用現有的評價方法對遼寧雙臺河口濕地營養物質循環功能進行了價值評價。

1　研究區概況和研究方法

1.1研究區概況

研究區位于遼寧省盤錦雙臺河口國家級濕地自然保護區內，保護區是目前世界上保存最好，植被類型最完整的蘆葦沼澤濕地。保護區氣候濕潤，四季分明，雨熱同季，屬暖溫帶大陸性半濕潤季風氣候區，年均氣溫8.0℃，年均降水量620～730 mm，年蒸發量大于年降水量，年平均蒸發量為1 392～1 705 mm，為年降水量的2.5倍，冬季盛行東北風，夏季盛行西南風。地面高程一般為2～4 m，最大高程為18.20 m，地貌類型為沖積型平原，地勢平坦，自然形成北高南低的地勢。土壤主要有水稻土、鹽土、草甸土、沼澤土與風沙土5種類型。

表1　 雙臺河口濕地保護區各土地類型面積表

圖1　雙臺河口濕地保護土地利用圖

1.2營養物質循環功能評價方法

1.2.1凈初級生產力（NPP）估算法 借鑒生態系統服務功能間接價值評價方法（趙同謙等，2004），根據營養物質循環功能的服務機制，可以認為構成濕地凈初級生產力（NPP）的營養元素量即為參與循環的養分量，并結合植物體內N、P元素的百分含量，估算參與到養分循環過程中的N、P元素總量，然后用市場價值法計算濕地營養循環功能的價值，一般采用我國化肥平均價格。

1.2.2營養元素固定量估算法 根據崔麗娟（2004 b）對鄱陽湖濕地生態系統營養物質循環的評價方法可知，濕地的營養循環價值 = 固定N、P、K的總量×平均的化肥價格。其中濕地生態系統的養分循環量可以采用《中國生物多樣性國情研究報告》中的中國陸地生態系統營養物質的儲存及固定量等相應數據。

1.3凈初級生產力（NPP）獲得

NPP是下載MOD17A3產品直接獲得：首先確定下載年份為2013年和2014年；之后結合野外植被調查情況，選擇兩大類典型植被（蘆葦群落和鹽地堿蓬群落），并在每一大類內選擇5～6個樣點，每個樣點之間保持一定間隔，并記錄準備GPS信息。最后根據GPS信息在網站上直接下載NPP數據（單位：Kg C/m2）。下載數據網址如下：http：//daacmodis.ornl.gov/ cgi-bin/MODIS/GLBVIZ_1_Glb/ modis_subset_order_global_col5.pl

1.4濕地面積獲取

濕地面積數據是遙感圖像解譯獲得，下載Landsat 7圖像數據，結合野外植被調查數據的GPS信息，利用ENVI軟件對下載的圖像進行解譯，并獲得不同土地類型在雙臺河口保護區的土地面積及其所占比例。

2　研究結果

2.1遙感圖像解譯結果

將雙臺河口濕地保護區分為光灘、蘆葦沼澤、鹽地堿蓬沼澤、水面和其他用地5種土地類型（圖1），各類型所占比例依次為9.00%、19.51%、1.84%、34.30%和35.34%，其中濕地面積為光灘、蘆葦、鹽地堿蓬和水面面積之和，約占64.66%；非濕地面積占35.34%，即其他用地（表1）。

表2　 雙臺河口濕地凈初級生產力估算

2.2營養物質循環功能價值

2.2.1NPP估算法評價 根據MOD17A3產品可知，蘆葦沼澤和鹽地堿蓬沼澤單位面積NPP（Kg /m2a）以及2013年和2014年總NPP （t/a），結果見表2。根據文獻數據獲得蘆葦和鹽地堿蓬植物體N、P含量，蘆葦N含量為26.65 mg/g，P含量為0.16 mg/g（Hu et al，2015）；鹽地堿蓬N含量為6.5 mg/g，P含量為0.75 mg/ g（王艷等，2013）。我國化肥平均價格為2 549元/t（中國生物多樣性國情報告）。綜上，根據NPP估算法計算遼寧雙臺河口濕地營養物質循環功能價值2013年為0.14億元，2014年為0.15億元（表3）。

2.2.2營養元素固定量估算法評價 根據營養元素固定量估算法計算遼寧雙臺河口濕地營養物質循環功能價值，水面面積按照《中國生物多樣性國情研究報告》中的濕地類型來計算，水面為濕地2；而光灘、蘆葦和鹽地堿蓬區域按其中的草地類型來計算，為濕地1；并結合遙感圖像解譯獲得的各類土地類型的面積大小，來估算遼寧雙臺河口濕地營養物質固定量總量（表4）。最后利用營養元素固定總量乘以化肥單價（2 549元/t），得出遼寧雙臺河口濕地生態系統營養物質循環價值為0.34億元。值得注意的是，為了與NPP估算結果進行比較，本方法只獲取雙臺河口濕地N、P的固定量總量來計算營養物質循環價值量，因此最終的評價結果要低于實際營養物質循環功能價值。

表3　 雙臺河口濕地營養物質循環功能價值量

表4　 雙臺河口濕地生態系統營養元素固定量估算

3　分析與討論

利用兩種不同方法對遼寧雙臺河口濕地營養物質循環功能進行價值評價，兩種方法獲得的價值量相差一倍多。其中利用NPP計算2013年和2014年濕地營養物質循環價值分別為0.14億元和0.15億元；利用營養元素固定量估算得出營養物質循環價值為0.34億元。我們的價值評價結果與徐冉等（2011）對長江三角洲濕地營養物質循環功能價值評價的結果數量級相近，這可能是因為兩地均為濱海類型濕地，并有著較為相似的植被組成。我們的評價結果卻顯著低于崔文彥等（2007）對海河流域主要濕地營養物質循環功能的評價結果，這可能是因為兩地的濕地類型不同，導致了各自對應的生態系統服務功能價值存在顯著差異。此外，由于我們在評價過程中只考慮了N，P元素的循環價值，導致獲得的雙臺河口營養物質循環功能價值相對較低。

根據NPP估算法的評價結果可知2013年和2014年遼寧雙臺河口濕地營養物質循環功能價值變化不大，說明營養物質循環功能年際變化較小，并未因為日益增加的人為干擾而發生顯著變化。這也說明遼寧雙臺河口濕地生態系統目前還是處于相對穩定的階段，其基本生態過程和功能具有較高的抗干擾能力。此外，評價方法的不同使得最終的評價結果存在顯著的差異。NPP估算法評價結果較低，因為這種方法是根據NPP來估算營養物質循環的價值量，這就使得沒有植被覆蓋的濕地面積內的營養物質循環價值被忽略，例如光灘和水面等。而營養元素固定量估算法既考慮了植被覆蓋區域，也考慮了水面和光灘等非植被覆蓋區域，因此所獲得的價值量要更高，也更接近真實值。

綜上，遼寧雙臺河口濕地作為典型濱海濕地，其營養物質循環功能價值與其他類型濕地相比相對較小，而且不同的評價方法對生態系統服務功能價值的評價結果影響很大，因此在未來進行濕地生態系統營養物質循環功能價值評價時要謹慎選擇評價方法。

崔麗娟.2001.濕地價值評價研究［M］.北京：科學出版社

崔麗娟，張曼胤.2004a.扎龍湖濕地生態能值分析研究［J］.生態學報，19（4）：491-496

崔麗娟.2004b.鄱陽湖濕地生態系統服務功能價值評估研究.生態學雜志，23（4）：47-51

崔文彥，羅陽，王迎，等.2007.海河流域濕地生態系統服務價值評價及對策研究［J］.水生態（6）：1-17

李麗鋒，惠淑榮，宋紅麗，等.2013.盤錦雙臺河口濕地生態系統服務功能能值價值評價［J］.中國環境科學（8）：1454-1458

蘆曉峰，王鐵良，孫毅，等.2011.盤錦雙臺河口濕地功能評價研究［J］.沈陽農業大學學報，42（4）：460-464

辛琨，肖篤寧.2002.盤錦地區濕地生態系統服務功能價值估算［J］.生態學報，22（8）：1345-1349

徐桂紅，吳苑玲，楊瓊.2014.華僑城濕地生態系統服務功能價值評估［J］.濕地科學與管理，10（2）：9-12

徐冉，過仲陽，葉屬峰，等.2011.基于遙感技術的長江三角洲海岸帶生態系統服務價值評估［J］.長江流域資源與環境，20（1）：87：93

閻水玉，楊培峰，王祥榮.2005.長江三角洲生態系統服務價值的測度與分析［J］.中國人口·資源與環境，15（1）：93-97

趙景柱，肖寒.2000.生態系統服務的無質量與價值量評價方法的比較分析［J］.應用生態學報，11（2）：290-292

趙同謙，歐陽志云，賈良清，等.2004.中國草地生態系統服務功能間接價值評價［J］.生態學報，24（6）：1101-1110中國生物多樣性國情報告編寫組.1998.中國生物多樣性國情報告［M］.北京：中國環境科學出版社

Costanza R, d’Arge R, De Groot R et al. 1997. The value of the world’s ecosystem services and natural capital [J]. Nature, 387: 253-260

Hu Y K, Pan X, Liu G F et al. 2015. Novel evidence for within-species leaf economics spectrum at multiple spatial scales[J].Front. Plant Sci.6:901.doi: 10.3389/fpls.2015.00901

MA. 2005. Ecosystems and human wellbeing[M]. Washington, DC. Island Press

Valuation of the Function of Nutrient Cycling in Shuangtai Estuary Wetland in Liaoning Province

PAN Xu1YUE Xing-Liang2CUI Li-Juan1ZHAO Xin-Sheng1LI Wei1ZHANG Man-Yin1KANG Xiao-Ming1
LEI Yin-Ru1LI You-Zhi1SUN Bao-Di1LI Kai1
(1 Institute of wetland Research, Chinese Academy of Forestry, Beijing Key Laboratory of Wetland Services and Restoration, Beijing 100091;
2 State Academy of Forestry Administration, Beijing 102600)

Methods of NPP estimation and nutrient fxation were used to evaluate nutrient cycling in Shuangtai estuary wetland. Results showed that the value of the nutrient cycling estimated by different methods differed significantly, with the values of RMB 0.15×108and RMB 0.34 ×108respectively. The NPP estimation showed that the value of the nutrient cycling did not change much among years, indicating that the concerned wetlands might be relatively stable in their underlying ecosystem functions. The study improves our understanding of the importance of the function of nutrient cycling in wetland and also suggests that cautions need to be taken in the selection of evaluation methods.

Red beach; Evaluation; Net primary production (NPP), Ecosystem functioning and services; Nutrient cycling

10.3969/j.issn.1673-3290.2015.04.05

2015-11-12

林業公益性行業科研專項（201404305）和博士后基金面上項目（144436）

潘旭（1985-），男，遼寧沈陽人，博士，副研究員，主要從事濕地植物凋落物分解和濕地生態系統服務功能評價相關研究。E-mail：xu_pan_decom@126.com

崔麗娟（1968-），女，吉林白城人，研究員，主要從事濕地生態研究。E-mail：lkyclj@126.com