基于生态价值理论的北大港湿地价值研究

2017-03-15周笑白

绿色科技 2017年24期

李炜,周笑白,王斌,张赞

(天津市环境监测中心, 天津 300000)

1 引言

天津北大港湿地自然保护区位于天津市大港区的东南部，东邻渤海，与天津古海岸与湿地国家级自然保护区核心区上古林贝壳堤相邻[1]。北大港湿地四季分明、水域广阔，水生动、植物资源丰富，为鸟类和小型爬行动物、哺乳动物的栖息提供了良好的自然生态环境，于2001年批准建成天津市级自然保护区[2]。

北大港湿地可以提供鱼类、纤维、水、药材等产品，同时还具备改善水质、控制海水侵蚀、保护区域环境多样性和维持整个地球生命支持系统的稳定等服务功能，对地区的生态健康具有重要意义。然而，由于湿地的服务功能大多为公益性的，缺乏直接经济效益，因此长期不为人们所重视。近年来，随着大港区和周边工农业的迅猛发展和城市化进程的不断加快，湿地利用与保护之间的矛盾日益突出。要提高人民群众保护湿地的意识，有效保护和可持续利用湿地资源，就要科学地评价湿地生态系统服务功能及其价值，并将其引入湿地管理和开发决策中来。

湿地生态系统服务价值评估是量化湿地生态系统的功能对人类所造成的影响[3,4]。湿地生态系统服务价值起源于20世纪初，最初是美国为了给迁徙鸟类和珍稀动物提供栖息地而开展的价值分析。近年来，随着计算机技术、景观生态学技术、经济生态学理论等技术理论的发展，湿地生态系统服务价值从最初的定性研究发展到今天的定量研究，由最初的单一方法分析发展到今天多种方法的综合分析。湿地生态价值的计算方法与生态功能特点有关，常见的湿地价值计算方法包括市场价值法、替代成本法、旅行费用法等[5]。

为保障湿地资源的有效保护和可持续利用，量化北大港湿地生态系统的潜在价值，本研究对北大港湿地开展了生态调查，并计算了北大港湿地的生态价值。其结果将有助于准确量化保护成本与利用效益，有利于维系该湿地生态系统的健康稳定，为合理开发该湿地资源提供科学依据。

2 北大港湿地生态价值核算

湿地生态系统服务功能价值估算方法从价值的利用情况来看，湿地生态系统服务功能的经济价值分为使用价值和非使用价值两大类[6]。其中使用价值是指人类为了满足消费或生产目的而使用的生态系统服务的价值。使用价值根据其产生效益的特点又被分为直接使用价值和间接使用价值。其中，直接使用价值是指生态系统中被人们为了满足消耗性目的或者非消耗性目的而直接使用的部分。间接使用价值指生态系统服务功能中被用作生产人们使用的最终产品和服务的中间投入部分。非使用价值通常又被称作存在价值，是指人们在知道某种资源的存在后，对其存在确定的价值。

2.1 湿地生态价值计算方法

湿地生态价值的计算方法与生态功能特点有关，常见的湿地价值计算方法主要包括市场价值法、影子工程法、旅行费用法和意愿调查法[7]。

2.1.1 市场价值法

市场价值法是用来估计某些可以在市场上进行买卖交易的生态系统产品服务和功能价值的方法。生态系统提供的某些物品和服务是可以在市场上进行交易的，如芦苇、水产品、水资源等。因此，可以使用市场价格法对该项服务功能进行价值评价。

2.1.2 影子工程法

影子工程法是恢复费用的一种特殊形式。某一环节污染或破坏以后，人工建造一个工程来代替原来的环境功能，用建造该工程的费用来估计环境污染或破坏造成的经济损失的一种方法。

2.1.3 旅行费用法

旅行费用法是以消费者的需求函数为基础来进行分析和研究的，用于估计那些用于娱乐的生态系统的价值。

2.1.4 意愿调查法

意愿调查价值法评估通常将一个家庭或个人作为样本，询问他们对于一项环境改善或者防止一项环境恶化措施的支付意愿，要求住户或者个人对环境愿意支付的额度。该方法常用于评估非市场商品和服务的价值，是应对评估湿地非使用价值时会出现“市场失效”的问题的有力方法。

2.2 北大港湿地生态价值核算

Costanza在统计全球湿地生态价值时，将湿地的生态功能分为17种[1]。本研究分析北大港湿地的具体功能，将湿地的生态价值分为大气成分调节价值、气候调节价值、蓄水调节价值等10种价值，生态价值计算所需参数及计算方法如表1所示。

表1 北大港湿地价值核算方法

2.2.1 北大港湿地大气成分调节价值

北大港湿地的水生植物进行调查和采样结果表明，北大港湿地的植物主要以一年生的芦苇和碱蓬为主，每平方米植物平均生物量0.52 kg。遥感解译结果显示，包括农田在内北大港的植被覆盖面积为15686 hm2。北大港湿地整体生物量约为81567200 kg。北大港湿地固碳量36260328 kg，释氧量为97064968 kg。本研究中，碳税价格采用国际上通用的瑞典碳税率1.5×10-4美元/gC(合人民币9.75×10-4元/gC)，释氧价格采用工业释氧价格4×10-4元/gO2，则北大港大气成分调节价值为0.7418亿元。

2.2.2 北大港湿地气候调节价值

气候调节价值主要是通过TM遥感数据提取NDVI，结合常规气象站点的降水和温度等观测数据，计算陆地和水面单位面积的潜在蒸腾量。遥感解译结果显示，北大港地区水域面积为15689 hm2，包括农田在内的植被覆盖面积为15686 hm2。蒸腾系数采用北京市湿地ETland和ETwater的计算结果(1033.2 mm和482.6 mm)，价值系数采用Robert Costanza每蒸腾1m3的水蒸气价值为0.02美元，折合人民币0.13元。则北大港湿地的气候调节价值为：

(1.0332×156860000 + 156890000×0.4826)×0.13=0.309亿元。

2.2.3 北大港湿地蓄水调节价值

蓄水调节价值主要是通过计算湿地的蓄水能力，核算建设相应大小的水库的投资需求。北大港水库是引黄济津工程唯一的调蓄水库，是天津市重要备用水源地，库容5亿m3。根据单位库容水库造价6.11元/t，北大港湿地的蓄水调节价值为30.6亿元。以水库的使用年限为50年计，则每年的蓄水价值为0.612亿元。

2.2.4 北大港湿地水质净化价值

水质净化价值常评估湿地的污染物去除能力，采用影子工程法计算去除相应的污染物所需的工业去除方法的投资额。由于北大港湿地部分地区已经被开发成鱼塘、虾池，会定期向其中投放营养盐，因此无法利用上下游的浓度差异来计算水质净化效果。由于缺乏数据，本研究湿地水质功能价值评估只能直接采用Robert Costanza研究得到的单位面积湿地的年污水处理价值4500美元/hm2来进行估算。遥感解译结果显示，北大港湿地的湿地植被覆盖面积为13889 hm2，湿地水质净化价值为4.06亿元。

2.2.5 北大港湿地水土保持价值

湿地的水土保持价值包括减少土壤侵蚀价值和防止水土流失价值。防止土壤侵蚀价值以购买土石方价格城市减少的土壤侵蚀量乘积计算而来；防止营养盐流失的价值，则以减少流失的氮、磷、钾的价格总和来统计。减少土壤侵蚀面积为相当的土地废弃面积与湿地生产平均效益的乘积，北大港湿地减少土壤流失的价值为：13.795×34887.13=48.13万元。湿地固定的营养价值以湿地植物固定的营养盐来计算。芦苇干重中每千克大约含氮、磷为40 g和4 g，则2013年植被总干重约为7.5万t，则固定氮磷分别为3000 t和300 t。按市场价格氮3200元/t，磷肥2200元/t。则北大港湿地固定营养盐价值为0.1026亿元。

2.2.6 北大港湿地生物多样性价值

生物多样性价值主要从珍稀动物价值核湿地物种保育价值两方面来研究。根据调查资料和统计资料获取珍稀动物的数量，利用市场价值法计算珍稀动物的价值。而生物保育价值则利用单位面积年物种损失的机会成本乘以湿地面积来计算。

(1)珍稀动物保护价值。北大港是亚洲鸟类迁徙的重点地区，是我国鸟类保护的重点区域。北大港湿地有记录到鸟类达239种，分属18目41科，其中有国家I级保护鸟类7种(白鹤、丹顶鹤、大鸨、遗鸥、白尾海鵰、黑鹳和东方白鹳)，国家Ⅱ级保护鸟类31种(疣鼻天鹅、大天鹅、小天鹅、白额雁等)。北大港湿地自然保护区内每年春秋两季迁徙鸟类数量各达到30万只左右，其中鸻鹬类最高日计数48843只(2007年4月11日)，雁类最高日计数7838只(2009年3月8日)，鸭类最高日计数4564只(2009年3月16日)。其中，国家I级保护鸟类遗鸥，最近10年的全球估计数量为12000只左右；全球的东方白鹳数量在曾经一次性有800只东方白鹳来到北大港湿地。根据北大港湿地每年鸟类迁徙特点，估计每年I级保护鸟类约为2000只，Ⅱ级保护鸟类约为20000只。根据北京市I级保护鸟类135072.5元/只，Ⅱ级保护鸟类17409.6元/只，则北大港珍稀鸟类价值为6.18亿元。

(2)北大港湿地生物保育价值。2014年，天津市环境监测中心对北大港湿地内部的11个点位的浮游植物开展了多样性调查，结果显示：共获得浮游植物57种，其中硅藻门17种，占细胞总数的3.65%；绿藻门21种，占细胞总数的0.80%；隐藻门2种，占细胞总数的0.02%；蓝藻门12种，占细胞总数的95.39%；甲藻门1种，占细胞总数的0.03%；裸藻门4种，占细胞总数的0.11%。优势种是硅藻门的梅尼小环藻(Cyclotellameneghiniana)及脆杆藻(Fragilariasp.)、绿藻门中的四尾栅藻(Scenedesmusquadricauda)、蓝藻门的席藻(Phormidiumsp.)等。根据浮游植物种类和数量，计算得香农维纳指数均值为1.59。根据邵晓龙2011-2014年对万亩鱼塘附近的鸟类生物多样性调查，北大港湿地鸟类的生物多样性指数多年平均值为1.77。

根据2008年4月国家林业局发布的有关森林生态系统服务功能评价规范中香农维纳指数标准(LY/T1721-2008)(表2)，根据湿地香农维纳指数计算其价值量，则北大港湿地的生物保育价值为：

5000(元/(hm2·年))×34887.13 hm2·=1.74亿元。

表2 香农维纳指数等级划分及其价值量

因此，北大港湿地的生物多样性价值为6.18+1.74=7.92亿元。

2.2.7 北大港湿地生物产品价值

北大港湿地的主要产品是芦苇和水产。本次研究表明，北大港湿地的植被覆盖调查结果显示，区域内每平米植物干重约为0.54 kg，遥感解译显示库区内植物生长面积约为13889 hm2。芦苇是北大港湿地的优势种，若芦苇占比80%计，则2013年湿地的芦苇产量约为6万t。以芦苇350元/t价格计，则芦苇年价值为2100万元。

北大港湿地盛产鱼类和河蟹。2013年，河蟹产量为250 t。北大港的浅滩水域面积为22.5万亩，可用于鱼类养殖，但由于水量不稳定，年产鱼类变化较大。参考七里海地区渔业产量，则北大港湿地可产鱼类为60000 t。以河蟹价格80元/kg，鱼类10元/kg计，则北大港的水产产值为6亿元。因此，北大港湿地的生物产品价值约为6.21亿元。

2.2.8 北大港湿地旅游休憩价值

北大港湿地尚未建立保护公园，因此没有门票收入。由于北大港湿地的游客多为天津本地的游客，因此游客中当日折返的人占总人数的80%，次日折返的人占比约为20%。游客在当地的人均饮食、住宿和购买商品消费以100～500元比例的人群居多(表3)。根据北大港湿地调查问卷结果，同时参比周边七里海、白洋淀湿地的游客人数，估计北大港每年游客数30000人左右，则旅游价值为0.159亿元[8]。

表3 北大港湿地旅游休憩价值

2.2.9 北大港湿地水资源供给价值

由于北大港湿地的水质咸化、富营养化及水量不稳定等问题，目前北大港湿地的水资源主要用于农业灌溉，年灌溉面积25.5万亩。根据每亩灌溉水资源费用100元计，则北大港湿地的水资源供给价值为0.255万元。

2.2.10 北大港湿地文化教育价值

由于湿地的文化教育价值难以量化，因此本研究采用意愿支付法进行评价(表4)。本次研究共发放调查问卷120份，回收109份，剔除7份不合格问卷，剩余102份有效，反馈率超过了90%，有效问卷为85%。问卷涉及了多个年龄层次，多种职业的人员。取每个意愿支付中位值进行计算，则人均意愿支付额度为41.3元。2014年天津市人口为1516.81万人，则意愿支付值为6.26亿元。

表4 北大港湿地文化教育价值

2.2.11 北大港湿地价值核算

根据以上计算方法，计算2015年北大港湿地生态价值。结果显示北大港湿地2015年的生态价值为26.6亿元(表3～5)。北大港湿地2015年创造的生态价值占当年天津市GDP(16538.19亿元)的0.16%，平均每平方米创造价值为7.62元。湿地的保护对区域经济发展和区域环境的保护具有积极的作用。

表5 北大港湿地生态价值

3 北大港湿地生态价值分析

湿地的生态价值特征决定了其功能定位，湿地的功能定位有助于制定合理的地区发展规划，提高湿地资源的生态健康水平，促进城市经济与湿地生态环境的和谐发展。

3.1 北大港湿地生态价值特点

北大港湿地总价值为该湿地经济效益、社会效益和生态效益之和，总计为26.6亿元。其中，表征经济效益的直接使用价值为生物产品价值和旅游休憩价值之和，总计为6.37亿元；表征生态效益的间接使用价值包括大气成分调节价值、气候调节价值、蓄水调节价值、水质净化价值、水土保持价值、生物多样性价值和水源供给价值，总计为13.97亿元；表征社会效益的非使用价值为6.26亿元。北大港湿地经济效益占总价值的23.9%。其中，生物产品价值较高，这是由于北大港湿地人类活动较为明显，围垦、养殖比率较大；旅游休憩价值较少，这主要是由于北大港湿地的宣传力度不大，湿地生态旅游开发不足。生态效益覆盖环境、水利、空气等多个方向，占总量的52.2%。生态效益中价值量最高的是生物多样性保育功能(占总价值比29.8%)，这与北大港湿地地处鸟类迁徙重要通道，每年有大量珍稀鸟类在此生存繁衍有关。其次是水体自净功能(占总价值比29.8%)，说明北大港湿地对改善区域水质，保障入海水环境质量具有重要的意义。社会效益占总量的23.5%，说明北大港湿地对教育科研、文化培育也有重要作用。

3.2 北大港湿地功能定位

湿地功能是指湿地实际支持或潜在支持和保护生态系统与生态环境过程，支持和保护人类活动与生命财产的能力。按照湿地各种功能在其综合功能中的贡献率，将贡献率最大的功能称为湿地的第一功能；将贡献率第二大的功能称为湿地的第二功能(表6)。

根据北大港生态价值贡献率计算结果，北大港湿地主导生态功能为生物多样性保育功能、文化教育功能和生物产品供给功能。这与北大港湿地是东南亚鸟类迁徙的主要休憩地密切相关。

表6 北大港湿地生态价值贡献率

3.3 北大港湿地生态价值分析

北大港湿地价值总量(26.6亿元)低于北京的密云水库(44.4亿元)，这与北大港湿地水资源匮乏，水资源价值和生物资源价值偏低有关[9]。但北大港湿地超过了天津市七里海湿地(18.9亿元)，其生物多样性价值、生物产品供给价值和文化教育价值均高于七里海湿地，这与湿地面积广阔，地理位置位于东南亚鸟类迁徙道路息息相关[8]。但北大港湿地的旅游休憩价值明显低于以上两个湿地，说明北大港湿地的宣传力度不够、旅游资源开发不足等管理问题息息相关。此外，近年来海河流域由于自然原因和人为因素，导致湿地的水资源量有所减少，水环境质量下降，湿地动植物资源损失等问题，严重影响了湿地的生态功能，降低湿地价值[10]。

要提高北大港湿地的生态价值，可采用跨流域调水、水生态补偿等方式增加湿地的水资源量；可加强湿地宣传，提高湿地的旅游休憩价值；也可加强生态环境保护，降低人类生产生活对湿地生态环境的扰动等多种方法。未来应着眼于北大港湿地可持续发展方面的研究，在保护湿地主导功能的同时，提高湿地的价值，实现人类社会发展与湿地生态环境的双赢。