洞庭湖生態系統最終服務價值評估

張麗云 江波 肖洋 歐陽志云（中國科學院生態環境研究中心，城市與區域生態國家重點實驗室，北京 100085）

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洞庭湖生態系統最終服務價值評估

張麗云 江波 肖洋 歐陽志云
（中國科學院生態環境研究中心，城市與區域生態國家重點實驗室，北京 100085）

摘 要生態系統最終服務指生態系統直接提供給人類的，由人類直接享用、消費、使用的生態系統服務，目前生態系統服務評估多將最終服務與中間服務混淆，造成重復計算。以洞庭湖為例，建立洞庭湖生態系統最終產品與服務評估指標體系，并綜合運用市場價值法、替代工程法和旅行費用法評估洞庭湖提供給人類的生態經濟價值。結果表明：洞庭湖生態系統服務總價值為2 154.22×108元/a，其中洪水調蓄和氣候調節占總價值的88.69%，是洞庭湖的主導生態系統服務。評價的10項生態系統最終服務按價值量排序，依次為調蓄洪水＞氣候調節＞淡水產品＞水資源供給＞原材料生產＞釋氧＞休閑旅游＞固碳＞水質凈化＞內陸航運。評估結果比較全面地反映了洞庭湖對人類福祉的直接貢獻，不僅能提高公眾和管理部門對洞庭湖生態系統服務的認知，也為管理部門管理洞庭湖提供了重要方向。

關鍵詞生態系統服務；洞庭湖；價值

湖泊生態系統服務是指湖泊生態系統對人類福祉的直接和間接貢獻（US Environmental Protection Agency，2009；TEEB，2010）。由于社會經濟的快速發展，水資源過度消耗（Ma et al，2010）、水質惡化（李世杰等，2006），湖泊受到嚴重威脅，極大地影響了湖泊生態系統對人類福祉的貢獻。目前管理者和學者已達成共識，認為湖泊生態系統服務價值評估在公共決策中的應用是實現湖泊可持續發展的有效手段。因此，對湖泊生態系統服務價值進行準確評估對于相關政策的實施具有重要意義。

千年生態系統服務評估（MA）將生態系統服務分為供給、調節、文化、支撐服務4類，這是目前比較通用的分類方式，但在實際核算、管理中的實用性有限。為了更好地將生態系統評估與經濟價值評估聯系起來，Boyed和Banzhaf提出了生態系統最終服務這一概念。生態系統最終服務指生態系統直接提供給人類的，由人類直接享用、消費、使用的生態系統服務，與人類生活密切相關（Boyd et al，2007），是公眾以及決策管理者最為關心的，中間服務指最終服務之外的生態系統結構、過程、功能等，用以產生最終服務。現有的研究在確定評估指標體系時往往忽視生態系統中間服務和最終服務的區別，導致經濟價值的重復計算。如地下水調蓄與補給是一個重要的水文過程，它并不能被人類直接享用，其價值體現在預防地面沉降、供水這兩個最終服務中，如果同時對這3個指標進行計算就會造成重復計算。

本研究參考生態系統最終產品與服務研究進展，綜合分析湖泊生態系統服務評估指標體系，以2010年為基準年探討洞庭湖生態系統最終產品和服務評價指標體系，創新性地加入了氣候調節價值這一指標，并應用了新的評估方法對洪水調蓄價值進行了評估，主要目標是為客觀評估與認識湖泊生態系統服務功能提供參考。

1 研究區概況

洞庭湖位于長江中游以南，橫跨湖南、湖北兩省（圖1），是我國第二大淡水湖泊，年內湖泊水面面積變化大，枯水期水面面積僅500 km2，豐水期水面面積可達2 000 km2。洞庭湖屬于亞熱帶季風濕潤氣候區，區域多年平均降水量1 329 mm。洞庭湖依靠長江三口（太平口、松滋口、藕池口）、四水（湘江、資水、沅江、澧水）、汨羅江等河流補給，湖水經洞庭湖調蓄后由城陵磯注入長江。洞庭湖多年平均削減洪峰流量11 400 m3/s（袁正科，2008）。2010年洞庭湖區總人口1 443.30×104人，地區生產總值3 109.04×108元（湖南省統計局，2011）。

2 數據來源與評估方法

2.1 數據來源

評估數據主要來自《中華人民共和國水文年鑒》《2010年度水質資料》《湖南省統計年鑒》《湖南省水資源公報》、湖南省各蘆葦管理單位以及洞庭湖君山島和岳陽樓景區抽樣問卷調查。

2.2 洞庭湖生態系統服務評價指標體系

本研究總結湖泊生態系統服務價值評估的各項指標，并將其歸納總結，基于洞庭湖生態系統特征、區域社會經濟特征，充分考慮洞庭湖對人類福祉的直接貢獻，確定洞庭湖生態系統最終服務評價指標體系（表1）。

圖1　洞庭湖地理位置圖

表1　洞庭湖生態系統服務功能價值評估指標體系

2.3 評估方法

2.3.1 供給服務

（1）淡水產品

其中：VP1為淡水產品價值；QP1為淡水產品產量；PP1為淡水產品平均單價。

（2）原材料生產

其中：VP2為原材料生產價值；QP2-i為第i種原材料產量；PP2-i為第i種原材料單價。

（3）內陸航運

其中：VP3為航運價值；QP3-i表示第i種航運周轉量；PP3-i表示第i種航運單價。

（4）水資源供給

其中：VP4為水資源供給價值；QP4-i為第i種用途用水量；PP4-i為第i種用途水單價。

2.3.2 調節服務

（1）調蓄洪水

其中：VR1為調洪蓄水價值；QI為豐水期入湖流量；Qo為豐水期出湖流量；PR1為單位庫容水庫建造成本，t1到t2時間段內，QI＞Qo。

（2）水質凈化

其中：VR2為水質凈化價值；QR2-I為入湖水量；CR2-I-i為入湖第i種污染物濃度；QR2-s為湖區周邊污水排放量；CR2-s-i為周邊污水第i種污染物濃度；QR2-e為出湖水量；CR2-e-i為出湖第i種污染物濃度；QR2-A為湖區輸出用水量；CR2-A-i為湖區輸出用水第i種污染物濃度；PR2-i為第i種污染物處理價格。

（3）氣候調節

氣候調節指夏季降低溫度價值：

其中：VR3氣候調節的價值；h為水的汽化熱；n為空調能效比；E為水面蒸發量；PR3為電價。

（4）固碳

其中：VR4為固碳價值；NPP為洞庭湖凈初級生產量；PR4為造林成本價格。

（5）釋氧

其中：VR5為釋氧價值；NPP為洞庭湖凈初級生產量；PR5為氧氣平均價格。

2.3.3 休閑旅游價值 通過問卷調查的方式獲取相關數據，采用區域旅行費用法構建剩余價值曲線得到洞庭湖休閑旅游價值。

其中：VC1為休閑旅游價值；TE為費用支出；TV為時間成本；為休閑旅游剩余價值。

3 結果與分析

3.1 供給服務

3.1.1 淡水產品 2010年洞庭湖區水產品總量為98.75×104t，淡水產品平均單價約為11.7元/ kg，則洞庭湖區淡水產品總價值為115.54×108元。

3.1.2 原材料生產 洞庭湖2010年蘆葦干產量88×104t，平均單價760元/t，則蘆葦生產價值為6.69×108元。洞庭湖年產沙量為2×108t，據國家發展改革委、財政部關于長江河道砂石資源費收費標準及有關問題的通知中指出，長江湖口以下干流河道收費標準為2元/t，則洞庭湖產沙價值為4×108元。原材料生產總價值為10.69×108元。

3.1.3 內陸航運 2010年湖南省內河貨物周轉量342.14×108t·km，旅客周轉量1.69×108人·km，根據洞庭湖等級航道占湖南省等級航道比例估算洞庭湖貨物和旅客周轉量，則2010年洞庭湖貨物和旅客周轉量分別為41.04×108t·km、0.202×108人·km，貨運價格0.08 元/（t·km），客運價格0.38元/（人·km）（李景保等，2007），得到洞庭湖貨運價值為3.28×108元，客運價值為0.08×108元。洞庭湖內陸航運總價值為3.36×108元。

3.1.4 水資源供給 洞庭湖湖區總用水量39.22×108m3，考慮到洞庭湖區地表水供水比例占總供水的92%，而且湖泊具有補給地下水的功能，本文直接用湖區總用水量作為洞庭湖水資源供給量。其中農業、工業、居民生活、城鎮公共、生態環境用水分別為25.12×108m3、9.67×108m3、3.36×108m3、0.82×108m3、0.25×108m3。取常德、岳陽、益陽三市水價平均值作為用水單價（中國城鎮供水排水協會， 2010），農業用水單價為2.61 元/m3，居民生活用水、城鎮公共用水、生態環境用水單價1.43元/m3，工業用水單價1.61元/m3，計算得到洞庭湖水資源供給價值為87.47×108元。

3.2 調節服務

3.2.1 調蓄洪水 洞庭湖作為一個大型的通江性湖泊，在調蓄洪水過程中起到了舉足輕重的作用。洞庭湖洪水季節為每年5-8月，根據公式（5）可知，2010年洞庭湖調蓄洪水量為190.6×108m3，單位庫容水庫造價6.11元/t，計算得到洞庭湖調蓄洪水價值為1 165.70×108元。

3.2.2 水質凈化 洞庭湖污染主要來源包括三口四水、汨羅江、洈水等天然河川徑流輸入，洞庭湖周邊生活污水、工業廢水排放，污水輸出包括用水輸出和河口輸出（何介南等，2009），如表2和表3。以洞庭湖減少污水處理成本作為洞庭湖水質凈化價值，根據公式（6）計算得到洞庭湖總氮凈化量20.58×104t，總磷6.33×104t，其中凈化總氮、總磷單價分別為1.5元/kg、2.5元/kg（何介南等，2008），則洞庭湖水質凈化總價值為4.59×108元。

3.2.3 氣候調節 洞庭湖氣候調節指夏季水體蒸發吸收熱量降低溫度的功能。利用洞庭湖湖口城陵磯（七里山站）和西洞庭湖湖口（北端）南咀站兩站的逐日蒸發量數據求得洞庭湖2010年6-10月蒸發量為460.75 mm，洞庭湖2010年6-10月水面面積平均約1 500 km2（李景剛等， 2010），計算得到洞庭湖2010年6-10月水面蒸發量為6.91×108m3，則洞庭湖氣候調節價值為744.79×108元。

表2　洞庭湖總氮、總磷輸入量

表3　 洞庭湖總氮、總磷輸出量

3.2.4 固碳 以洞庭湖年蘆葦產量估算洞庭湖固定CO2價值，得到洞庭湖年固碳量為39.12×104t， CO2造林成本為1 320元/t C，根據公式（8）計算得洞庭湖固碳價值為5.16×108元。

3.2.5 釋氧 以洞庭湖年蘆葦產量估算洞庭湖釋放O2價值，則洞庭湖年釋放O2量為105.6×104t，氧氣平均價格1 000元/t（崔麗娟，2004），根據公式（9）計算得洞庭湖釋氧價值為10.56×108元。

3.3 休閑旅游價值

利用區域旅行費用法估算洞庭湖休閑旅游價值。于2012年4月和2012年10月在洞庭湖君山島和岳陽樓景區進行問卷調查，共發放問卷402份，有效問卷361份。根據調查結果，將游客按照行政區劃分客源地小區，湖南省以內的行政區按市為單位進行分區，其他區域以省為單位分區，共劃分37個小區，根據游客支付成本與區域旅游率構建洞庭湖游憩需求曲線，并結合公式（10）計算得到洞庭湖休閑旅游剩余價值為2.38×108元，消費者支出為3.98×108元（包括費用支出和時間成本），則休閑旅游價值共計6.36×108元。

3.4 生態系統服務總價值

本研究對洞庭湖提供的生態系統最終服務進行了價值評估。2010年洞庭湖生態系統服務總價值為2 154.22×108元（表4）。2010年洞庭湖提供的主導生態系統服務是洪水調蓄和氣候調節，其價值分別為1 165.70×108元和744.79×108元，分別占總價值的54.11%和34.57%。對所評價的10項生態系統最終服務按價值量排序，依次為調蓄洪水＞氣候調節＞淡水產品＞水資源供給＞原材料生產＞釋氧＞休閑旅游＞固碳＞水質凈化＞內陸航運（表4）。

表4　 洞庭湖2010年生態系統服務價值

4 結論與討論

（1）本研究以2010年為基準年對洞庭湖生態系統最終服務價值進行評估，結果表明2010年洞庭湖提供給人類的生態系統服務總價值為2 154.22×108元，其中調蓄洪水和氣候調節兩項服務占總價值的88.69%，是洞庭湖的主導生態系統服務。遠高于前人研究結果，差異主要體現在兩個方面：首先是本研究利用水文過程線法計算調蓄洪水價值，而對于洪水調蓄價值的評估前人主要是利用湖泊年內最高水位與最低水位或警戒水位的容積差計算其調蓄洪水價值，但評估忽略了調蓄洪水是一種動態的自然調蓄過程，從而過低估計了湖泊調蓄洪水能力；第二是本次評估中同時將氣候調節價值考慮在內，表明洞庭湖夏季區域降溫的重要作用。在對洞庭湖進行管理時，要充分考慮洞庭湖的水文循環過程，探討水文循環過程的驅動影響因素，通過合理的生態管理措施，協調好不同利益相關者之間的矛盾。

（2）應用前景。第一，本研究中參考生態系統最終產品與服務研究進展，提出了洞庭湖生態系統最終服務評估指標體系，一定程度上避免了重復計算，為生態資產核算等提供了基礎；第二，考慮了洞庭湖生態系統潛在生物學機制和區域社會經濟特征差異引起的效益轉化偏差問題，通過問卷調查，利用旅行費用法評估了洞庭湖君山島休閑旅游價值，為生態系統服務效益尺度擴展提供了基礎案例，而且評估過程中的數據都來自于統計年鑒、水資源公報、水質年鑒等一手數據，避免了直接采用效益轉化法帶來的偏差；第三，利用水文過程線法和水文監測數據對調蓄洪水價值進行了準確評估，為洪水調度方案等的制定提供了依據，同時，該研究考慮了洞庭湖發揮的巨大的氣候調節作用，較為準確而完整地展示了洞庭湖為人類提供的福祉。

（3）缺陷與展望。首先，本研究在對洪水調蓄和氣候調節服務評價時，采用的是替代工程法，該方法是從成本的角度評估生態系統服務價值而并非效益，是導致這兩項服務價值偏高的主要原因，但評估結果仍然從一定程度上反映了洞庭湖水文循環過程的重要作用；其次，現有研究無法反映洞庭湖生態系統服務時空尺度的權衡關系，也無法定量化驅動機制對洞庭湖生態系統服務的邊際影響，其在管理決策的應用仍然有一定的局限性。例如：洞庭湖泥沙淤積造成的湖體庫容減少，削弱了洞庭湖洪水調蓄能力，但提高了產沙量，如何協調各利益相關者之間的矛盾，治理泥沙淤積是洞庭湖生態系統服務管理的難點之一。最后，研究無法量化生態系統最終服務與中間服務之間的關系。在今后的研究工作中要通過跨學科合作的方式提高經濟價值核算的可信性，揭示生態系統服務價值變化的潛在驅動機制，研究生態系統結構、過程、功能、服務之間的內在聯系，為管理決策制定提供重要依據。

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Valuation of Final Ecosystem Services of Dongting Lake

ZHANG Li-Yun JIANG Bo XIAO Yang OUYANG Zhi-Yun
（State Key Laboratory of Urban and Regional Ecology， Research Center for Eco-Environmental Sciences， Chinese Academy of Sciences，Beijing 100085， China）

AbstractFinal ecosystem services are components of nature，directly enjoyed， consumed， or used to yield human well-being. In this paper， we took Dongting Lake as a typical case to value the final ecosystem services provided by lake ecosystems. We established the final indicators of ecosystem service based on respective ecosystem characteristics， social characteristics and potential eco-social relationship. We then comprehensively valued 10 indicators of final ecosystem services in 2010 using market price method， replacement cost method and travel cost method. The total value of Dongting lake ecosystem services was RMB 2 154 ×108Yuan. According to the valuation， the values of the 10 ecosystem service indicators were ranked from the greatest to the lowest as:flood control， climate regulation， aquatic products， water provision， raw materials， oxygen release， recreation and tourism， carbon sequestration， water purification，and water transportation. The valuation reflects the multiple and huge contribution of ecosystems to human well-being， not only raising the public and governmental awareness of Dongting lake ecosystem services but also providing direction to create economic incentive to protect and conserve the remaining lake ecosystems.

Key WordsDongting Lake； Ecosystem services； Economic valuation

doi:10.3969/j.issn.1673-3290.2016.01.05

收稿日期：2015-06-02

基金項目：國家林業公益性行業科研專項 （201204201）

作者簡介：張麗云 （1990-），女，博士研究生，主要從事生態系統服務價值評價方面的研究。E-mail：zhangli yungj@163.com

通訊作者：歐陽志云 （1962-）， 男，研究員，博士生導師。E-mail：zyou yang@rcees.ac.cn