海口市濕地生態(tài)功能價值評估及其對氣候變化的響應(yīng)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(yè)科學(xué)研究院（海南省紅樹林研究院）/海口市濕地保護(hù)工程技術(shù)研究開發(fā)中心，海南海口 571100)

濕地作為地球最重要的生態(tài)系統(tǒng)之一，在維護(hù)生物多樣性和生態(tài)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(chǎn)、資源供給等重要的直接經(jīng)濟(jì)價值，還具有科學(xué)研究、旅游文化等間接生態(tài)價值。濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能被定義為是人類從濕地中所獲取的社會經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境等效益，一般劃分為供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)、支持服務(wù)和文化服務(wù)功能[2]。濕地生態(tài)服務(wù)功能的評價研究目前已成為濕地研究領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)。研究最早始于20 世紀(jì)70 年代初的美國，來自麻省理工大學(xué)的學(xué)者開展了濕地生態(tài)服務(wù)功能評價方法研究，并提出第一個濕地生態(tài)服務(wù)快速評價模型[3]。近年來，國內(nèi)外眾多學(xué)者對濕地生態(tài)價值開展了研究，大量研究結(jié)果表明了濕地生態(tài)功能的作用和巨大經(jīng)濟(jì)價值[4-10]。國外學(xué)者主要研究方向在于濕地價值評估技術(shù)、生態(tài)分類和內(nèi)涵等方面，并對價值評價方法和模型進(jìn)行系統(tǒng)的總結(jié)與分析。而國內(nèi)學(xué)者則主要側(cè)重于濕地生態(tài)價值的應(yīng)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(tǒng)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(tài)服務(wù)功能進(jìn)行價值評估；劉思霞等人[5]對廣西欽州市沿海灘涂生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的構(gòu)成及其服務(wù)價值進(jìn)行研究，其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的總價值為34.89 億元；周根苗等人[2]運(yùn)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(tài)服務(wù)價值，并計算得出其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)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(qū)居民提供了豐富的食物和水源等自然資源，使人們的生產(chǎn)和生活需求得到保障和滿足。同時濕地自然生態(tài)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(shù)據(jù)與生態(tài)價值評價相結(jié)合的方法，對海口市濕地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進(jìn)行評價，探討濕地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能與氣候變化的相關(guān)性，并監(jiān)測和預(yù)測氣候變化對濕地主要生態(tài)功能產(chǎn)生的影響。對保護(hù)、修復(fù)濕地生態(tài)功能和推進(jìn)海南生態(tài)立省具有重要的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。

1 研究區(qū)概況

海口市坐落于海南島北部，地理坐標(biāo)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(qū)，全年長夏無冬，是宜居養(yǎng)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(hù)管理范圍內(nèi)，市區(qū)內(nèi)設(shè)有國家級濕地公園、省級濕地公園和濕地自然保護(hù)區(qū)等多種濕地管理機(jī)制單位，且一批次的國家級、省級濕地公園和濕地保護(hù)小區(qū)等目前正在籌劃掛牌建設(shè)中。

2 材料與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源與預(yù)處理

研究數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)品質(zhì)，主要采用5%以內(nèi)的云量、雨季時節(jié)（5～7 月） 的影像[13]。利用Arcgis10.3 軟件對所獲得的衛(wèi)星影像進(jìn)行合成、校正以及圖像鑲裁剪等數(shù)據(jù)處理[14]，采用監(jiān)督分類方法，并結(jié)合人工目視解譯進(jìn)行遙感解譯處理，提取海口市區(qū)域內(nèi)的濕地信息數(shù)據(jù)，將海口市的濕地類型劃分為庫塘、水產(chǎn)養(yǎng)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(qū)域內(nèi)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(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值主要劃分為供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)、支持服務(wù)和文化服務(wù)4 大類[15]。研究采用價值當(dāng)量因子評價方法[16]，結(jié)合海口市當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r和濕地管理水平，對2011年至2018年間海口市的濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值進(jìn)行評價。公式如下：

參照近年來關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)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(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值當(dāng)量表為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，其單位面積生態(tài)系統(tǒng)價值當(dāng)量為3406.50 元/hm2。根據(jù)研究期間內(nèi)海南省單位面積平均糧食產(chǎn)量，計算得出海口市單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值量為3302.71 元/hm2，并確定海口市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值當(dāng)量表（表2）。

為了使海口市濕地類型與謝高地等人[16]的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值當(dāng)量表進(jìn)行對應(yīng)，研究將庫塘、水產(chǎn)養(yǎng)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(tài)服務(wù)價值當(dāng)量Tab.2 Ecoservice value equivalent scale of wetland area in Haikou City

2.3 數(shù)據(jù)分析方法

根據(jù)海口市氣象數(shù)據(jù)資料（源自國家氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)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(shù)和風(fēng)速5種氣候因素。運(yùn)用SPSS 19.0 工具對海口市濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值與各氣候因素間進(jìn)行Pearson雙變量相關(guān)性分析，綜合分析氣候因素與濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的關(guān)系。

3 結(jié)果與分析

3.1 海口市濕地生態(tài)服務(wù)功能價值分析

根據(jù)價值當(dāng)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(xiàn)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(dá)到最高，為59.94 億元；在2013年至2014 年間則出現(xiàn)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(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值也隨之下降，之后隨著濕地保護(hù)力度的加強(qiáng)，濕地面積逐年緩慢上升恢復(fù)，因此其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)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(xiàng)濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能類型中，其大小依次排列：調(diào)節(jié)服務(wù)(51.82億元)＞供給服務(wù)(4.40 億元)＞支持服務(wù)(2.16 億元)>文化服務(wù)(1.11 億元)。調(diào)節(jié)服務(wù)功能價值最高，占總體ESV 的87.12%，其中又包括了氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、凈化環(huán)境和水文調(diào)節(jié)功能，其服務(wù)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(wù)功能價值次之，占總體ESV 的7.40%，其中又包括了食物生產(chǎn)、原料生產(chǎn)和水資源供給功能，其服務(wù)價值均值分別為0.39 億元、0.13億元、3.88 億元；支持服務(wù)功能和文化服務(wù)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(yǎng)分循環(huán)0.04 億元，生物多樣性1.57 億元，美學(xué)景觀功能1.11 億元。

綜合來看，海口市濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)中，水文調(diào)節(jié)、水資源供給和凈化環(huán)境等服務(wù)為濕地核心功能，分別占濕地ESV 的79.77%、6.52%和4.54%；維持養(yǎng)分循環(huán)和原料生產(chǎn)服務(wù)功能價值最低，分別占濕地ESV 的0.07%和0.22%。濕地生態(tài)系統(tǒng)具有強(qiáng)大的水文調(diào)節(jié)和水源涵養(yǎng)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(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值量Tab.3 Value scale of wetland ecosystem services in Haikou City

3.2 海口市濕地生態(tài)功能對氣候變化的響應(yīng)

3.2.1 濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值與各氣候因素間的相關(guān)性分析

結(jié)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(shù)和年均風(fēng)速5 種氣象因子的變化，并與海口市濕地總體ESV 變化進(jìn)行比較分析，可得出以下結(jié)果：

全球化的一大特征是在帶來全球文化的同質(zhì)化同時又導(dǎo)致地方性的加強(qiáng)。現(xiàn)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(fā)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(fā)地方的傳統(tǒng)和歷史的重建。在旅游場域，地方性更多地跟消費(fèi)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(fèi)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(yè)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(guān)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(guān)系數(shù)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(guān)系數(shù)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(guān)系數(shù)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(shù)與濕地ESV 的變化趨勢相反，表現(xiàn)為日照時數(shù)增加時生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值減小，日照時數(shù)降低生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值增大的趨勢，求出日照時數(shù)與濕地ESV 的相關(guān)系數(shù)約為0.157，P 值為0.710；

(5)由圖3(e)可以看出，海口市年均風(fēng)速整體呈現(xiàn)出下降趨勢。求出年均風(fēng)速與濕地ESV 的相關(guān)系數(shù)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(fēng)速呈一定的負(fù)相關(guān)性，但不顯著，與其余氣象因子間均無明顯的相關(guān)性。分析出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因可能是由于選取樣本數(shù)量過少，時間跨度過短，以及海口市濕地ESV 在這一時空區(qū)間內(nèi)的波動幅度較小而導(dǎo)致的。

表4 海口市濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值與各氣象要素間的分析統(tǒng)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(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值與氣象因子間的相關(guān)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(shù)和年均風(fēng)速等5 種氣象因子的變化進(jìn)行相關(guān)性分析。

由表5 可知：(1)供給服務(wù)價值變化與風(fēng)速的相關(guān)系數(shù)為-0.617，P 值為0.103，具有一定的負(fù)相關(guān)性；(2)調(diào)節(jié)服務(wù)價值變化與風(fēng)速的相關(guān)系數(shù)為-0.634，P 值為0.092 (P＜0.1)，通過90%的顯著性檢測，呈顯著負(fù)相關(guān)；(3)支持服務(wù)價值變化與降水量的相關(guān)系數(shù)為0.618，P 值為0.102，呈正相關(guān)；(4)供給服務(wù)價值、調(diào)節(jié)服務(wù)價值與降水量、氣溫、相對濕度等4 種因子均不相關(guān)；(5)支持服務(wù)價值變化與氣溫、相對濕度、日照時數(shù)等4 種因子均不相關(guān)；(6)文化服務(wù)價值變化與5 種因子均不相關(guān)。

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

4 結(jié)論與討論

通過對2011年至2018 年間海口市濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值評估及其對氣候變化的響應(yīng)進(jìn)行分析研究，可得出以下結(jié)論：

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

(2)海口市2011年至2018 年濕地總體ESV 均值為59.48 億元。各項(xiàng)服務(wù)功能價值大小排列為：調(diào)節(jié)服務(wù)＞供給服務(wù)＞支持服務(wù)＞文化服務(wù)，調(diào)節(jié)服務(wù)功能價值最高，占總體ESV 的87.12%；供給服務(wù)功能價值次之，占總體ESV 的7.40%；支持服務(wù)功能和文化服務(wù)功能價值占比均較低，共占總體ESV 的5.5.%。濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)中，水文調(diào)節(jié)、水資源供給和凈化環(huán)境等服務(wù)為濕地核心功能，分別占濕地ESV 的79.77%、6.52%和4.54%；維持養(yǎng)分循環(huán)和原料生產(chǎn)服務(wù)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(fēng)速呈負(fù)相關(guān)性，而與其它氣象因子間均為不相關(guān)。出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因可能是由于選取樣本數(shù)量過少、時間尺度過小以及海口市濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值在這一時空區(qū)間內(nèi)的波動幅度較小而導(dǎo)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(guān)性研究可知，濕地供給服務(wù)價值與風(fēng)速呈負(fù)相關(guān)，調(diào)節(jié)服務(wù)價值與風(fēng)速呈顯著負(fù)相關(guān)，支持服務(wù)價值與降水量呈正相關(guān)，而文化服務(wù)價值與各氣候因子均不相關(guān)。

海口市濕地具有極其重要的生態(tài)服務(wù)價值，濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能對維護(hù)濕地生態(tài)平衡、保護(hù)濕地環(huán)境等具有極為重要的作用[17]。水文調(diào)節(jié)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(tài)功能的關(guān)鍵性因子。在氣候變化影響下，濕地水文狀態(tài)即使只是發(fā)生很小的變化，濕地的生態(tài)功能也會因此產(chǎn)生強(qiáng)烈的反應(yīng)[18]。通過對比其他眾多相關(guān)研究成果[4-10]，可以看出海口市濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的貨幣價值量較高，可以更直觀的突顯出濕地生態(tài)功能對城市生態(tài)環(huán)境平衡與社會經(jīng)濟(jì)水平的重要作用，從而可提高人們對濕地生態(tài)系統(tǒng)的深入認(rèn)識，加強(qiáng)當(dāng)?shù)氐臐竦乇Ｗo(hù)與管理水平[7]。

此外，研究采用遙感影像與價值當(dāng)量因子法相結(jié)合的方法進(jìn)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(shí)際面積存在部分出入[5]；同時也受時間、基礎(chǔ)資料、評價指標(biāo)及評價方法的影響，評價結(jié)果在一定程度上雖能反映濕地生態(tài)系統(tǒng)的功能價值，但仍存在一定的數(shù)據(jù)誤差[8，10]。因此，在往后的研究中應(yīng)對研究區(qū)域的濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能和過程進(jìn)行深入挖掘，構(gòu)建更完善更全面的評價體系，以達(dá)到全面準(zhǔn)確的反映濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值的目標(biāo)。