上海水生态系统服务功能价值评估及其动态变化.pdf

第 4 4卷 第 2 O期 2 0 1 3年 1 0月 人 民 长 江 Ya n g t z e Riv e r Vo 1 4 4 No 2 0 0ct 2 01 3 文 章 编 号 ： 1 0 0 14 1 7 9( 2 0 1 3) 2 00 0 8 00 5 上海水生态系统服务功能价值评估及其动态变化 严 春 军 ( 上海市浦东新 区河道 管理署 ， 上海 2 0 1 3 0 4 ) 摘要 ： 为正确评估上 海市水生态 系统的服务功 能， 参考联合 国千年 生态 系统评 估框 架 ， 利 用上海市的水文水质 数据 、 统计 资料和 土地利 用数 据 ， 采 用市场价值 法、 机会成本 法和替代工程法等对上 海市生态 系统服务 功能进 行 了价值评 价。研 究结果表明 ： 2 0 0 0一 ， 2 0 1 0年 水生态 系统总价值 变化 ， 呈持 续上升 的趋 势 ， 从 具体指 标来看 ， 2 0 0 0年和 2 0 0 5年气候调节功能价值 最大 ， 其 次是航运 功能； 2 0 1 0年航运功能 最高， 其次是 气候调节 ； 3个年份 功 能最少的都是 固碳功能 ； 从 变化情况来看 ， 生活用水 、 产业 用水、 水质 净化 、 输沙造 陆等价值持 续上升 ； 其他 功 能如地表 水调 蓄、 气候调 节等指标 出现 了波动 ， 但 整体呈现 上升趋 势。上海 市水生 态系统服 务功 能价值 巨 大， 给人类提供 了 巨大的福利 ， 是上 海市城 市可持 续发展的重要 生态支撑 系统， 需要得到 良好 的保 护。 关键词 ： 生 态 系统 服 务 ；市 场 价 值 法 ；机 会 成 本 法 ；替 代 工 程 法 ；水 生 态 系统 ；上 海 市 中 图法 分 类 号 ：X1 7 1 文 献标 志 码 ：A 水 生态 系统 服务 功 能指人 类 活动 直接 或 问接从 水 生 态系 统 中获取 的利 益 ， 其 中包 括 水 生 态 系 统 提 供 的 各种水产品、 原材料和为人类 生存所提供 的其他各种 直接 或 间 接 的 服 务 。对 水 生 态 系统 服 务 功 能 大 小 及其价值 的定量评估 ， 有助于全 面认识水生态系统 的 价值 ， 为区域水生态系统的健康发展 和科学管理提供 科学 依据 。 根据 联 合 国千年 生态 系统 评估 中对 于生态 系 统服 务功 能 的分类 方 法 ， 生 态 系统 服务 功能 类 型 可 划 分 为 提 供产 品功 能 、 调节 功 能 、 文化 服 务 功 能 和 支 持 功 能 。 提供产品功能指生态系统为人类生产或生活直接提供 的各种 产 品 ， 如 原材 料 、 木 材 和药 品等 ； 调 节 功 能 是 指 对 于人 类生 存环 境具 有 调节 作用 的功 能 ， 如气 候调 节 、 水文调节等 ； 文化服务功能指生态系统提供 的非物质 的， 但能通过精神感受 、 知识 获取 、 休憩娱乐 和美学体 验等感知的各种服务 ； 支持功能是对人类各种活动具 有支持作用的生态 系统服务 ， 其影响是 间接的或需要 较长时间才能产生的， 如营养物质循 环 、 固碳 释氧等。 水生态系统作为一种特殊 的生态资源 ， 其生态系统服 务是人 类 文 明和社 会经 济可 持续 发展 的重 要基 础 。 上海市辖区内河 网水系众多 ， 其生态 系统服 务功 能 的正常 发挥 与否 不仅 影 响到上 海市 社会 经济 的快速 发展 和居 民 的生活 水 平 ， 也 直 接 影 响 到其 自身 和邻 近 生态 系统 的稳 定性 。 因此 ， 该 研 究 对 上 海水 生 态 系统 服务 功能 进行评 价 ， 不 仅 有 利 于 保 护 上海 市 水 生态 系 统结 构与 功能 的完 整 性 ， 促 使 水 生 态 系统 更 好 地 为地 方社 会经 济发 展服 务 ， 而 且 能 够 促 进 水 生 态 系统 服 务 功能 的研 究 ， 进 而 为 区域水 环境 管理 提供 参考 。 1 研究区概况 上海 市位 于我 国大 陆 海 岸线 中 部 ， 长 江 三 角 洲前 缘 ， 东濒 东海 ， 南邻 杭 州 湾 ， 西 接 江 苏 、 浙 江两 省 ， 北 界 长 江入 海 口 ， 总面 积 6 3 4 0 5 k m 。上 海 市拥 有 中国 最 大 的外 贸 港 口、 最 大 的 工业 基 地 ， 是 我 国 的经 济 、 金 融 、 贸 易和航 运 中心 。上 海 地 区属 于北 亚 热 带 季 风 性 气候 ， 四季分明， 日照充分 ， 雨量充沛 ， 气候温和湿润 ， 春 秋较 短 ， 冬夏 较长 ， 全 年 6 0 左 右 的雨 量集 中在 5 9月 的汛期 ， 汛期 有 春雨 、 梅雨 、 秋雨 3个 雨期 。 收稿 日期 ： 2 0 1 30 9 0 7 作者简 介 ： 严春 军， 男， 工程 师 ， 主要从 事水务 工程建设管理及水 资源保 护有关工作。Ema i l ： n Y J l g s 8 8 1 2 6 。 。 第 2 0期 严春军 ： 上海水生态 系统服务 功能价值评估及 其动态变化 8 1 2 研 究方法 2 1 分类体 系 根 据水 生 态 系统 的结 构特 征 、 生态 过程 和效 用 ， 参 考 国 内外水 生 生态 系 统 服 务 功 能 的 分类 方法 ， 该 研 究 将 水生 态 系统 的服 务 功 能 划 分 为 提 供 产 品 功能 、 调 节 功 能 、 支持 功能 、 文 化 功 能 四大 类 。 其 中 ， 提 供 产 品 功 能 也称 为 直接 服务 功 能 ， 是 可 以在 市场 上进 行交 换 的 ， 其价值通常被称为直接使用价值 ， 包括供水 、 水产 品、 航运 、 旅游 、 基因产品提供等 ； 支持 、 调节功能和文化功 能 也称 为 间接 服务 功 能 ， 在 市 场上是 不 能直 接交 换 的 ， 其价值通常被称为间接使用价值 ， 包括水源涵养 、 调蓄 洪水 、 控制侵蚀 、 输沙 、 固碳释氧 、 气候 调节 、 营养元 素 循 环 、 栖 息 地保 护 、 文化 教育 科研 等 功能 。 2 2提供 产品功能 2 2 1 生 活 用 水 水 生 态系统 提 供 的居 民生 活用水 是 可 以进 行 交换 的产 品 ， 评估 其 生态 服务 价值 时可采 用市 场价 值 法 ， 把 居 民生 活用 水量 作 为考 量指 标 ， 利用 现行 水价 ， 衡 量居 民生 活用 水 的价 值 ， 计算 公式 为 1=P 1 Q p l 式 中 ， 为居 民生 活 用水 价值 ； P 为 居 民生 活用水 水 价 ； Q 。 。 为 居 民生 活用 水量 。 2 2 2 产 业 用 水 产业用水功能价值 ， 计算公式为 3 3 ：P QP p t P 厶 厶 式 中 ， 为第 i产 业 用 水 价 值 ； P 为第 产 业 用 水 水 价 ； Q 。 为第 i产 业用 水 量 。 2 2 3 渔 业 产 品 水 生 态 系统提 供 的渔业 产 品价 值计 算公 式 为 = P Q ， 式 中， I ， P ， 为渔业产品价值 ； P p 为渔业产品单价 ； Q ， 为 渔业 产 量 。 2 2 4航 运 功 能 水 路运 输具 有 陆 路 运 输 不 可 替代 的优 点 ， 不 占用 耕地 面 积 ， 不会 大 量破坏 生 态 系统 ， 不 用 花大 量成 本用 于搭桥铺路等 ， 充分利用河川的 自然特点发展水运 ， 成 本较低 ， 运输量大， 对建立和完善现代综合运输体系具 有 重 要作 用 。 由上海市统计年鉴资料可获得上海市的水路旅客 周转量和水路货运周转量( 不包括沿海和远洋 ) ， 采用 市场价值法计算航运功能价值。 2 3 调节功能 2 3 1 地表 水资源调蓄 地表水资源调蓄功能价值的计算可使用影子价格 法 ， 计算 公 式为 l=P， 1Q r 1 式 中， 为地表水资源调蓄价值 ； P 为单位调 蓄价 格 ； Q ， 为地 表水 资源 总量 。 2 3 2 地 下水资源调 蓄 地下水资源调蓄功能价值的计算也可使用影子价 格 法 ， 计 算公 式为 V r 2 1 = Pr 2一l Q r 2 一 l 式 中 ， 一 为地 下 水 资 源调 蓄价 值 ； P r 2 。 为单 位 调 蓄 价 格 ； Q 一 为 地下 水资 源总量 。 2 3 3 水质净化 水质净化功能总价值计算可使用替代工程法 ， 计 算公 式 为 V , 3=P 3 Q r 3 式 中 ， 为水 质 净 化 总费 用 ； 尸 ， 为 C O D单位 处 理 成 本 ； Q 为 C O D水体 纳污 能力 。 2 3 4 气候 调 节 水面蒸发气候调节价值即在水生态系统遭受破坏 后人 工建 设工 程来 代替 水 生 态 系 统调 节 气 温 ， 增 加 大 气湿度的价值 ， 可采用替代工程法进行计算 ， 计算公式 为 V H = Q r 4 - h P r 4 a+fl Q ,4 - w P d 式 中 ， 为水 生 态 系统 调 节气 候 价 值 ； O L 为空 调 能效 比； 卢为 1 m 水蒸发耗 电量； P 为电价； Q 一 为水 面 蒸 发所 吸 收的热 量 ； Q 一 为水面 蒸发 的水量 。 2 3 5 洪水调 蓄 洪 水调 蓄功 能价 值 计算 可使 用 替 代 工程 法 ， 计 算 公 式为 V r 5= P r5 Q r 5 式 中， 为洪水 调 蓄价 值 ； P 为单 位 水 库 库容 造 价 ； Q 为洪 水调 蓄能 力 。 2 4 支持 功能 2 4 1 固 碳 用碳税法或造林成本法来评价水生态系统固碳价 值 ， 计算公式为 = P Q 。 式 中， 。 为水生态系统固碳总价值 ； P 。 为 c O ： 造林成 本 价或碳 税 ； Q 为水 生态 系统 植物 年 固碳 的量 。 8 2 人 民 长 江 2 0 1 3正 2 4 2 输 沙造 陆 河 流 是沟 通 陆地 生态 系统 和海 洋 生态 系统 的重 要 通道 ， 对海陆生态系统间的物质、 能量和信息交换具有 重要 作用 。泥 沙输 运 是 河 流 最 重 要 的 水 文 现 象 之 一 ，按 输 沙方 式可 分 为推移 质 和悬 移质 ， 河 流输 沙 主要 以悬移质 的方式进行 ， 输沙功能价值计算公式为 W = S V -L 式中， 为河流输沙价值 ； S为河流悬移质含量 ； V为 过境 水量 ； L为人 工清 理河 道成 本 费用 。 河水 从 上游 携带 来 的泥 沙流 到河 口 、 三角洲 、 海 口 等处 ， 由于流速的减慢常常会沉积下来 ， 形成沙洲 ， 发 育 成滩涂 。河 流 泥 沙 沉 积 形 成 的 土 地 价 值 可 根 据 上海 市 土地 单位 面 积年 收益 估算 ， 计算 公 式为 W = P d ( T b ) 式 中 ， 为造 陆价 值 ； M为造 陆泥 沙量 ； W为 土壤 平均 容 重 ； T b 为 土壤 表 土平 均 厚度 ； P 为 土 地 单 位 面积 收 益 3 结 果与分析 3 1产品提供功能 ( 1 )生活用水 。根据上海 市历年水 资源统计公 报 ， 2 0 0 0 ， 2 0 0 5年 和 2 0 1 0年 居 民生 活 用 水 量 分 别 为 6 8 2 亿 ， 8 1 2亿 m 和 1 2 7 9亿 m ， 以上海市居民平均 水价 2 8元 m 计算 ， 2 0 0 0 ， 2 0 0 5年和 2 0 1 0年生活用 水供给功能 的价值分别 为 1 9 1亿 ， 2 2 7亿元 和 3 5 8 亿 元 。 ( 2 )产业用水 。根据 上海市历年水 资源统 计公 报 ， 2 0 0 0， 2 0 0 5年 和 2 0 1 0年 各 产 业 用 水 量 分 别 为 1 0 1 5 8 亿 ， 1 0 6 4 6亿 m 和 1 1 3 5亿 m ， 以上海市产业 用水 平均 价 2 1 5元 m 计算 ， 2 0 0 0 ， 2 0 0 5年和 2 0 1 0年 生活用水供 给功能 的价值分 别为 2 1 8 4 0亿 ， 2 2 8 8 9 亿元 和 2 4 4 0 3亿元 。 ( 3 )渔 业产 品 。根 据上海 市 历年 统计 年 鉴 ， 2 0 0 0 ， 2 0 0 5年 和 2 0 1 0年 淡 水 产 品 产 量 分 别 为 1 6 6 4 万 ， 2 0 3 2 万 t 和 1 6 8 2万 t ， 其产值分别为 9 5 9亿 ， 9 6 9 亿元和 9 5 0亿元 。 ( 4 )航运功能。根据上海市历年统计年鉴 ， 2 0 0 0 ， 2 0 0 5年和 2 0 1 0年水 路旅 客周转 量分别 为 6 7 7亿 ， 4 5 2 亿人 k m和 3 6 9亿人 k m； 水路货运周转量分 别为 6 4 3 0亿 ， 1 1 9 8 6亿 t k m和 1 5 8 1 8亿 t k m。 按 客 运 和 货 运 价 格 0 2 4 元 ( 人k m)和 0 0 6 元 ( t k m) 计算 ， 上海 市 2 0 0 0 ， 2 0 0 5年 和 2 0 1 0年 航运功能 总 价值 分 别 为 3 8 7 4 2亿 ， 7 2 0 2 4亿 元 和 9 4 9 9 7亿 元 。 3 2 调节功能 ( 1 )地表水调蓄。采用 当年地表水资源总量作为 地表水资源调蓄量 ， 根据上海市历年水资源统计公报 ， 2 0 0 0， 2 0 0 5年 和 2 0 1 0 年 上 海 市 地 表 径 流 量 分 别 为 3 O 7 4 亿 ， 2 5 7 1亿 m 和 3 0 8 7亿 m ， 以修建单位水库 库容的成本 6 1 1 元 m 计算 ， 上海市 2 0 0 0， 2 0 0 5年和 2 0 1 0年 地 表 水 调 蓄 功 能 的 价 值 分 别 为 1 8 7 8 2亿 ， 1 5 7 0 9亿 元 和 1 8 8 6 2亿 元 。 ( 2 )水质净化 。考虑到农业面源污染的数据难以 获取 ， 本研 究仅 考 虑水 生 态 系 统 对 工业 废 水 和生 活 污 水的净化 价值 。根据 上海 市历年 水 资源统 计公 报 ， 2 0 0 0， 2 0 0 5年 和 2 0 1 0年 污 水 排 放 总 量 分 别 为 l 9 8 3 亿 ， 2 1 7 3亿 m 和 2 3 1 3亿 m ， 取污水处理评价费用 为 1 1 5元 t 计算 ， 上海市 2 0 0 0 ， 2 0 0 5年和 2 0 1 0年 水质净化功能的价值 分别为 2 2 8 0亿 ， 2 4 9 9亿元 和 2 6 6 0亿 元 。 ( 3 )气 候调 节 。水生 态 系统 的气候 调节 功 能 主要 指水生态系统与大气之 间进行热量和水分交换 、 调节 气 温和 增加 空气 湿度 。上 海 市多年 平 均水 面蒸 发量 为 8 7 1 I r l m， 2 0 0 0 ， 2 0 0 5年 和 2 0 1 0年 水 面 面 积 分 别 为 5 8 6 7 ， 5 5 1 5 6 k m 和 6 0 5 3 2 k m ， 对 应 的 每年 水 面 蒸 发量分别为 5 1 亿 ， 4 8亿 m 和 5 3亿 m ， 提高 了空 气湿度 。取 水 温 1 0 0 ， 1标 准 大气 压 下 的汽 化 热 2 2 6 0 k J k g ， 则 2 0 0 0 ， 2 0 0 5年 和 2 0 1 0年 上 海市 水 生 态 系统水 面 蒸 发 吸 收 的 总 热 量 分 别 为 1 1 5 51 0 ， 1 0 8 51 0 k J和 1 1 9 11 0 “k J 。 水 面蒸 发 降低气 温 的价 值按 照减 少空 调 的制冷 消 耗 进行 计 算 ， 空 调 的能效 比取 3 0 ， 得 出 3个 时间段 空 调制冷的耗电量 ； 水面蒸发增加大气湿度 的价值采用 减 少 的加 湿器使 用 消 耗进 行 计 算 ， 以 市场 上 较 常 见 家 用加 湿器 功率 3 2 w 来 计 算 ， 将 1 I n 水 转 化 为 蒸 汽耗 电量 约 为 1 2 5 k W h 。根 据 上述 3个 时间段 各 自水 面 蒸发 的水 量 ， 得 出相 同 效 益 下加 湿 器 的耗 电量 。将 上 述两 类耗 电量 相 加 ， 乘 以 目前 上 海 市 电 价 ， 则 上 海 市 2 0 0 0 ， 2 0 0 5年 和 2 0 1 0年 水 生 态 系 统 气 候 调 节 功 能 的 总价值分别为 8 3 4 1 亿 ， 7 8 4 1 4亿元和 8 6 0 5 7亿元 。 ( 4 )洪水调蓄。洪水调蓄功能包括河道调 蓄量 、 防 洪库 容 及 湿 地 调 蓄 量 。保 守 取 值 平 均 调 蓄 深 度 1 m， 上 海市 2 0 0 0 ， 2 0 0 5年 和 2 0 1 0年 调 蓄 洪 水 的 量 分 别 为 5 8 7亿 ， 5 5 2亿 r f l 和 6 0 5亿 m 。 ， 以修建单位库容 水库的成本 6 1 1 元 m 计算 ， 上海市 2 0 0 0 ， 2 0 0 5年和 2 0 1 0年洪 水调 蓄 功能 的价值 分 别为 3 5 8 5亿 ， 3 3 7亿 元 和 3 6 9 9亿 元 。 3 3 支持 功能 ( 1 )固碳 。水体 中浮游 植物 通过 光合 作 用与 呼 吸 人 民 长 江 2 01 3生 该研 究还 具有 一 定 的局 限 性 ， 计 算 方 法 和 参 数 的 选 择 对于 研究 的结 果 有 较 大 的 影 响 ， 尤 其 是 计算 间 接 服务 功 能 。尽 管水 生 态 系 统 首 要 的 功 能是 供 水 ， 但从 供水功能的价值来看 ， 受水价参数的约束 ， 其价值并不 是最大。从计算结果来看 ， 水生态系统 的各类服务功 能 中价值 最 大 的是航 运 功 能 ， 这 是 由上 海 市 所 处 特 殊 位置 及港 口码头 重 要 功 能决 定 的 。因 此 ， 对 于 上 海 市 这 一特 殊 区域水 资 源这 一 特 殊 生 态 系 统类 型 ， 其 功 能 的重 要性 和 服务 功能 价值 的大 小应 区分 来看 。 参 考 文献 ： 1 周林飞， 席 芝橙 ， 谭艳 芳 基 于生态环境 需水的大凌河生 态系统服 务功能价值评 估 J 生态环境 学报 ， 2 0 1 l ， 2 0 ( 1 1 ) ： 1 6 5 91 6 6 4 2 李友辉 ， 董增) l l ， 孔琼菊 江西省水资源生态 系统服务功能价值评 价 J 江西农业 学报 ， 2 0 0 7， 1 9 ( 1 ) ： 9 5 9 8 3 王斌， 张彪 ， 王建锋 ， 等 太湖 流域水 生态 系统服 务及其 空 间差异 J 水土保持通报 ， 2 0 1 1 ， 3 l ( 2 ) ： 2 1 5 2 2 1 4 张进标 广东河流生态系统服务 价值评 估 D 广州： 华南 师范大 学， 2 0 0 7 5 王斌， 杨艳 刚， 张彪 ， 等 常 州市水生 态 系统服务 功能 分析及其 价 值评价 J 湖南农业科学 ， 2 0 1 0 ， ( 2 3 ) ： 7 2 7 6 ( 编辑 ： 常汉生 ) Ev a l u a t io n o f a qu a t ic e co s y s t e m s e r v ice v a l ue s a n d it s dy n a m ic cha n g e in S ha ng ha i Y AN C h u n j a n ( P u d o n g R i v e r Ma n a g e me n t O f fi ce ，S h a n g h a i 2 0 1 3 0 4 ， C h i n a ) Abs t r act ： I n o r d e r t o co r r e ct l y e v a l u a t e t h e s e r v ice f un ct io n o f a q ua t ic e co s y s t e m o f Sh a n g ha i Cit y，b y r e f e r r ing t h e Un it e d Na t io n s Mil l e nn ium Ec o s y s t e m As s e s s me n t Fr a me wo r k a nd u t il iz ing h y d r o l o g ica l a nd wa t e r q u a l it y d a t a，s t a t is t ic d a t a，l a n d u t il iz a - t io n da t a，t he v a l ue s o f a q ua t ic e co s y s t e m s e r v ice s o f S ha n g h a i Cit y we r e e v a l u a t e d b y ma r k e t v a l u e me t h o d，o p po r t u nit y co s t me t h o d a n d s u b s t i t u t e co s t me t h o d T h e r e s e a r ch r e s u l t s s h o w t h a t ： i n t h e v i e w o f t o t a l v a l u e o f a q u a t ic e co s y s t e m f r o m 2 0 0 0 t o 201 0，t he t o t a l v a l u e in cr e as e d s ucce s s iv e l y，in wh ic h，cl ima t e r e g u l a t io n f u nct io n wa s b ig g e s t in 2 00 0 a nd 2 0 05，a nd t h e n e x t is na v ig a t io n f un ct io n；in 2 01 0，t h e n a v ig a t io n f un ct io n wa s t he big g e s t ，a n d t he cl ima t e r e g u l a t io n ca me ne x t ；ca r b o n fi x a t io n w a s s m a l l e s t i n t h e a b o v e 3 y e a r s ； in t h e v ie w o f v a r i a t i o n co n d i t i o n ， t h e v a l u e s o f l i v i n g w a t e r u s e ， i n d u s t r y w a t e r u s e ， w a t e r pu r ifi ca t io n，s e dimen t t r a n s po r t a n d l a nd f o r mat io n e t c， we n t up wa r d s u cce s s iv e l y，t he o t h e r f un ct io n v a l u e s s u ch a s s ur f a ce wa t er r e g ul a t io n，cl ima t e r e g u l a t io n in cr e a s e d g e ne r a l l y bu t wit h flu ct ua t io