海口市濕地生態功能價值評估及其對氣候變化的響應分析

李苑菱，黃麗俐，陳毅青，陳宗鑄，雷金睿，陳小花，吳庭天

(海南省林業科學研究院（海南省紅樹林研究院）/海口市濕地保護工程技術研究開發中心，海南海口 571100)

濕地作為地球最重要的生態系統之一，在維護生物多樣性和生態安全等方面具有不可磨滅的地位[1]，濕地不僅具有如物料生產、資源供給等重要的直接經濟價值，還具有科學研究、旅游文化等間接生態價值。濕地生態系統服務功能被定義為是人類從濕地中所獲取的社會經濟、生態環境等效益，一般劃分為供給服務、調節服務、支持服務和文化服務功能[2]。濕地生態服務功能的評價研究目前已成為濕地研究領域的一大熱點。研究最早始于20 世紀70 年代初的美國，來自麻省理工大學的學者開展了濕地生態服務功能評價方法研究，并提出第一個濕地生態服務快速評價模型[3]。近年來，國內外眾多學者對濕地生態價值開展了研究，大量研究結果表明了濕地生態功能的作用和巨大經濟價值[4-10]。國外學者主要研究方向在于濕地價值評估技術、生態分類和內涵等方面，并對價值評價方法和模型進行系統的總結與分析。而國內學者則主要側重于濕地生態價值的應用、方法與理論體系等研究方向，從價值估算層面分析濕地系統功能與效益。如李楠等人[4]采用市場價值、影子工程等方法對杭州灣濱海濕地生態服務功能進行價值評估；劉思霞等人[5]對廣西欽州市沿海灘涂生態系統服務功能的構成及其服務價值進行研究，其生態系統服務功能的總價值為34.89 億元；周根苗等人[2]運用市場價值法和替代法等方法，評價了2017 年湖南綏寧花園閣國家濕地公園生態服務價值，并計算得出其生態系統服務價值為4.67 億元。

海口市濕地資源分布廣泛，類型豐富多樣，為沿海城區居民提供了豐富的食物和水源等自然資源，使人們的生產和生活需求得到保障和滿足。同時濕地自然生態景觀也為城市景觀增添了色彩，形成了特色的濕地旅游文化，對提升城市的整體形象起到重要作用。因此，研究采用遙感影像數據與生態價值評價相結合的方法，對海口市濕地的生態系統服務功能進行評價，探討濕地的生態系統服務功能與氣候變化的相關性，并監測和預測氣候變化對濕地主要生態功能產生的影響。對保護、修復濕地生態功能和推進海南生態立省具有重要的現實指導意義。

1 研究區概況

海口市坐落于海南島北部，地理坐標19°32′N～20°05′N，110°10′E～110°41E′。陸地面積約23 萬hm2，下轄秀英、美蘭、龍華和瓊山4 個區，全年長夏無冬，是宜居養老的佳選之地[11]。海口市濕地資源豐富，濕地面積共約2.9 萬hm2，約占全市陸地面積的12.6%，濕地類型共劃分為4 濕地類11 濕地型[12]。2018 年，海口市獲得“國際濕地城市”的稱號。全市的濕地資源目前均被納入保護管理范圍內，市區內設有國家級濕地公園、省級濕地公園和濕地自然保護區等多種濕地管理機制單位，且一批次的國家級、省級濕地公園和濕地保護小區等目前正在籌劃掛牌建設中。

2 材料與方法

2.1 數據來源與預處理

研究數據源主要采用了Landsat 5 TM 和Landsat 8 OLI 遙感影像，分辨率30m，軌道號/行列號124/46。為保證數據品質，主要采用5%以內的云量、雨季時節（5～7 月） 的影像[13]。利用Arcgis10.3 軟件對所獲得的衛星影像進行合成、校正以及圖像鑲裁剪等數據處理[14]，采用監督分類方法，并結合人工目視解譯進行遙感解譯處理，提取海口市區域內的濕地信息數據，將海口市的濕地類型劃分為庫塘、水產養殖場、潟湖、河流和紅樹林等5類（不包含近岸與海岸濕地）濕地，并計算研究區域內不同濕地類型的面積（圖1、表1）。

表1 海口市各類型濕地面積變化Tab.1 The changes in wetland area of various types in Haikou City

2.2 功能價值評估方法

海口市濕地生態系統服務價值主要劃分為供給服務、調節服務、支持服務和文化服務4 大類[15]。研究采用價值當量因子評價方法[16]，結合海口市當地的經濟發展狀況和濕地管理水平，對2011年至2018年間海口市的濕地生態系統服務價值進行評價。公式如下：

參照近年來關于生態系統服務價值的研究[6-8]，研究采用謝高地等人[16]的研究成果，以其中國生態系統服務價值當量表為數據基礎，其單位面積生態系統價值當量為3406.50 元/hm2。根據研究期間內海南省單位面積平均糧食產量，計算得出海口市單位面積生態系統服務價值量為3302.71 元/hm2，并確定海口市生態系統服務價值當量表（表2）。

為了使海口市濕地類型與謝高地等人[16]的生態系統服務價值當量表進行對應，研究將庫塘、水產養殖場、潟湖、河流等濕地類型歸為水體，紅樹林濕地歸為濕地。

表2 海口市濕地單位面積生態服務價值當量Tab.2 Ecoservice value equivalent scale of wetland area in Haikou City

2.3 數據分析方法

根據海口市氣象數據資料（源自國家氣象科學數據共享服務平臺(http：//data.cma.cn/)，選取了年降水量、年均氣溫、相對濕度、日照時數和風速5種氣候因素。運用SPSS 19.0 工具對海口市濕地生態系統服務功能價值與各氣候因素間進行Pearson雙變量相關性分析，綜合分析氣候因素與濕地生態系統服務功能的關系。

3 結果與分析

3.1 海口市濕地生態服務功能價值分析

根據價值當量因子評價方法，計算出海口市濕地總體ESV。如圖2 所示，海口市2011 年至2018 年間濕地總體ESV 變化呈現出先增大后減小繼而又緩慢增長的趨勢，其在2011 年至2013 年ESV 呈增長趨勢，2013 年ESV 達到最高，為59.94 億元；在2013年至2014 年間則出現迅速下降趨勢，此后又逐漸緩慢上升，分析其原因可能是受濕地面積變化的影響，2014 年濕地面積快速縮小，致使其濕地生態系統服務價值也隨之下降，之后隨著濕地保護力度的加強，濕地面積逐年緩慢上升恢復，因此其生態系統服務價值也逐漸提高。

由表3 可知，海口市2011 年至2018 年濕地總體ESV 均值為59.48 億元。在各項濕地生態系統服務功能類型中，其大小依次排列：調節服務(51.82億元)＞供給服務(4.40 億元)＞支持服務(2.16 億元)>文化服務(1.11 億元)。調節服務功能價值最高，占總體ESV 的87.12%，其中又包括了氣體調節、氣候調節、凈化環境和水文調節功能，其服務價值均值分別為47.45 億元、0.45 億元、1.23 億元和2.70億元；供給服務功能價值次之，占總體ESV 的7.40%，其中又包括了食物生產、原料生產和水資源供給功能，其服務價值均值分別為0.39 億元、0.13億元、3.88 億元；支持服務功能和文化服務功能價值占比均較低，共占總體ESV 的5.5.%，其中土壤保持0.54 億元，維持養分循環0.04 億元，生物多樣性1.57 億元，美學景觀功能1.11 億元。

綜合來看，海口市濕地生態系統服務中，水文調節、水資源供給和凈化環境等服務為濕地核心功能，分別占濕地ESV 的79.77%、6.52%和4.54%；維持養分循環和原料生產服務功能價值最低，分別占濕地ESV 的0.07%和0.22%。濕地生態系統具有強大的水文調節和水源涵養功能，在城市防洪蓄水方面突顯了巨大的作用。

表3 海口市濕地生態系統服務價值量Tab.3 Value scale of wetland ecosystem services in Haikou City

3.2 海口市濕地生態功能對氣候變化的響應

3.2.1 濕地生態系統服務總價值與各氣候因素間的相關性分析

結合圖3 與表4，分別將年降水量、年均氣溫、年相對濕度、年日照時數和年均風速5 種氣象因子的變化，并與海口市濕地總體ESV 變化進行比較分析，可得出以下結果：

全球化的一大特征是在帶來全球文化的同質化同時又導致地方性的加強。現代大眾旅游是全球化的一個窗口，作為吸引全球游客的文化資本，地方性被不斷挖掘或制造出來。這不僅會激發地方精英重新以他者的眼光來審視地方，詮釋地方性，喚起地方的自豪感，也會激發地方的傳統和歷史的重建。在旅游場域，地方性更多地跟消費主義勾連，也就是以地方為包裝，把稍具地方性的衣食住行生活方式包裝成可以消費的商品。即便有時沒有地方性可言，也冠以地方的名頭以作商業的噱頭和引子，特別是近年以知名度高的大氣響亮的名字更新老地名、以博取外界的關注的做法，更是廣為盛行。

(1)由圖3(a)可以看出，海口市年均降水量大致呈增長——下降——再增長的趨勢，與濕地ESV整體變化一致。求出降水量與濕地ESV 的相關系數約為0.189，P 值為0.654；

(2)由圖3(b)可以看出，從2011 年至2018 年間海口市的年均氣溫變化曲線整體為緩慢上升的趨勢。求出氣溫與濕地ESV 的相關系數約為0.543，P值為0.164；

(3)由圖3(c)可以看出，海口市年均相對濕度與濕地ESV 變化曲線大體一致，整體呈增長-下降-再增長趨勢。求出相對濕度與濕地ESV 的相關系數約為0.369，P 值為0.368；

(4)由圖3(d)可以看出，海口市年日照時數與濕地ESV 的變化趨勢相反，表現為日照時數增加時生態系統服務價值減小，日照時數降低生態系統服務價值增大的趨勢，求出日照時數與濕地ESV 的相關系數約為0.157，P 值為0.710；

(5)由圖3(e)可以看出，海口市年均風速整體呈現出下降趨勢。求出年均風速與濕地ESV 的相關系數約為-0.612，P 值為0.107。

綜合可知，在2011 年至2018 年間海口市濕地ESV 變化與風速呈一定的負相關性，但不顯著，與其余氣象因子間均無明顯的相關性。分析出現這一現象的原因可能是由于選取樣本數量過少，時間跨度過短，以及海口市濕地ESV 在這一時空區間內的波動幅度較小而導致的。

表4 海口市濕地生態系統服務總價值與各氣象要素間的分析統計Tab.4 Analysis and statistics table between the total value of wetland ecosystem services and meteorological elements in Haikou City

3.2.2 不同類型濕地生態系統服務價值與氣象因子間的相關性分析

對海口市不同類型的濕地ESV 與年降水量、年均氣溫、年相對濕度、年日照時數和年均風速等5 種氣象因子的變化進行相關性分析。

由表5 可知：(1)供給服務價值變化與風速的相關系數為-0.617，P 值為0.103，具有一定的負相關性；(2)調節服務價值變化與風速的相關系數為-0.634，P 值為0.092 (P＜0.1)，通過90%的顯著性檢測，呈顯著負相關；(3)支持服務價值變化與降水量的相關系數為0.618，P 值為0.102，呈正相關；(4)供給服務價值、調節服務價值與降水量、氣溫、相對濕度等4 種因子均不相關；(5)支持服務價值變化與氣溫、相對濕度、日照時數等4 種因子均不相關；(6)文化服務價值變化與5 種因子均不相關。

表5 海口市濕地生態服務價值與各氣象要素間的分析統計Tab.5 Analysis and statistical table between the value of wetland ecosystem services and meteorological elements in Haikou City

4 結論與討論

通過對2011年至2018 年間海口市濕地生態系統服務功能價值評估及其對氣候變化的響應進行分析研究，可得出以下結論：

(1) 海口市2011年至2018 年間濕地總體ESV變化呈現出先增大后減小繼而又緩慢增長的趨勢，這一現象可能是由于濕地面積變化的影響而導致。

(2)海口市2011年至2018 年濕地總體ESV 均值為59.48 億元。各項服務功能價值大小排列為：調節服務＞供給服務＞支持服務＞文化服務，調節服務功能價值最高，占總體ESV 的87.12%；供給服務功能價值次之，占總體ESV 的7.40%；支持服務功能和文化服務功能價值占比均較低，共占總體ESV 的5.5.%。濕地生態系統服務中，水文調節、水資源供給和凈化環境等服務為濕地核心功能，分別占濕地ESV 的79.77%、6.52%和4.54%；維持養分循環和原料生產服務功能價值最低，分別占濕地ESV 的0.07%和0.22%。

(3)2011年至2018 年間海口市濕地總體ESV 變化與風速呈負相關性，而與其它氣象因子間均為不相關。出現這一現象的原因可能是由于選取樣本數量過少、時間尺度過小以及海口市濕地生態系統服務總價值在這一時空區間內的波動幅度較小而導致的。

(4)通過海口市不同類型濕地ESV 的變化與氣候因子的相關性研究可知，濕地供給服務價值與風速呈負相關，調節服務價值與風速呈顯著負相關，支持服務價值與降水量呈正相關，而文化服務價值與各氣候因子均不相關。

海口市濕地具有極其重要的生態服務價值，濕地生態系統服務功能對維護濕地生態平衡、保護濕地環境等具有極為重要的作用[17]。水文調節和水資源供給是海口市濕地的核心功能，濕地水文條件也是決定濕地主要生態功能的關鍵性因子。在氣候變化影響下，濕地水文狀態即使只是發生很小的變化，濕地的生態功能也會因此產生強烈的反應[18]。通過對比其他眾多相關研究成果[4-10]，可以看出海口市濕地生態系統服務的貨幣價值量較高，可以更直觀的突顯出濕地生態功能對城市生態環境平衡與社會經濟水平的重要作用，從而可提高人們對濕地生態系統的深入認識，加強當地的濕地保護與管理水平[7]。

此外，研究采用遙感影像與價值當量因子法相結合的方法進行價值評估，因此受到了影像分辨率的影響，再加上紅樹林等沿海海岸線的邊界難以具體化，使得解譯出的各濕地類型面積可能與實際面積存在部分出入[5]；同時也受時間、基礎資料、評價指標及評價方法的影響，評價結果在一定程度上雖能反映濕地生態系統的功能價值，但仍存在一定的數據誤差[8，10]。因此，在往后的研究中應對研究區域的濕地生態系統結構、功能和過程進行深入挖掘，構建更完善更全面的評價體系，以達到全面準確的反映濕地生態系統服務功能價值的目標。