（植物营养学专业论文）杭州西溪湿地生态系统服务功能研究.pdf

西南大学硕士学位论文 摘要 杭州西溪湿地生态系统服务功能研究 植物营养学专业硕士研究生李健娜 指导教师黄云教授，严力蛟副教授 摘要 近年来，随着全球性生态环境问题的加剧，生态系统服务功能的研究逐渐引起了人们的 重视，并且成为生态学和生态经济学研究的热点和前沿课题。生态系统服务功能的内涵与价 值估算研究是当前生态系统服务功能研究的重点和难点。城市湿地生态系统对于城市的可持 续发展起到重要的作用，但人们往往对城市湿地的生态服务功能价值认识不足，导致城市湿 地生态系统遭到严重破坏。如何正确评估城市湿地的生态服务功能价值，保护和合理利用城 市湿地，是当前需要研究的重要课题。位于杭州市西郊的西溪湿地，是国内罕见的城市湿地。 对西溪湿地生态系统服务功能的研究，可以为城市湿地生态系统服务功能研究提供理论参考。 本文以杭卅l 西溪湿地为研究区域，对西溪湿地生态系统服务功能进行了分析和价值估算。得 到的主要研究结果如下： ( 1 ) 西溪湿地生态系统服务功能分类与分析 本研究根据d a i l y 、g r o o t 和m a 的生态系统服务功能分类方法，结合西溪湿地的地理位 置和人们对西溪湿地的开发利用现状，把西溪湿地生态系统服务功能分为3 大类l o 皿类。3 大类即为生产功能、生态功能和信息功能。生态功能可细分为净化功能、调节大气组分功能、 均化洪水功能、蓄水功能和维护生物多样性功能5 个亚类；信息功能细分为休闲娱乐功能、 科研宣教功能、存在价值和选择价值4 个亚类。其中生产功能是其他服务功能存在的基础， 信息功能是其最重要的服务功能。此外，我们又详细地分析了西溪湿地的生产功能、净化功 能、调节大气组分功能、均化洪水功能、蓄水功能、维护生物多样性功能、休闲娱乐功能、 科研宣教功能、存在价值和选择价值1 0 个功能。 ( 2 ) 西溪湿地生态系统服务功能价值估算 综合运用市场价值法、影子工程法、影子价格法、旅行费用法、条件价值法等多种估算方 法，对西溪湿地的1 0 种主要生态系统服务功能进行了价值估算。 结果表明，西溪湿地生态系统服务功能总价值为5 2 3 7 5 万元。其中，生产功能价值为1 3 7 5 万元，生态功能价值为5 1 4 0 万元，信息功能价值为4 5 8 6 0 万元，信息功能的价值位居首位， 占总价值的8 7 ，是西溪湿地生态系统的主导服务功能。各项具体的服务功能价值大小顺序 为：休闲娱乐功能( 2 9 4 0 0 万元) 、存在价值( 1 3 9 2 3 万元) 、净化功能( 3 3 9 8 万元) 、选择 西南大学硕士学位论文摘要 价值( 1 5 3 5 万元) 、生产功能( 1 3 7 5 万元) 、科研宣教功能( 1 0 0 2 万元) 、调节大气组分功 能( 5 5 3 万元) 、均化洪水功能( 4 8 0 万元) 、维护生物多样性功能( 3 7 4 万元) 、蓄水功能 ( 3 3 5 万元) 。这表明，信息功能价值在西溪湿地生态系统服务功能总价值中所占份额最大， 而生产功能价值所占份额最小。 关键词：生态系统服务功能西溪湿地功能分析价值估算信息功能 s t u d i e so i lt h ee c o s y s t e ms e r v i c e so f x i x i w e t l a n d ，h a n g z h o u p l a n tn u t r i t i o nd i s c i p l i n eg r a d u a t es t u d e n tl ij i a n n a s u p e r v i s o rp r o f h u a n gy u n v i c e p r o f y a nl i j i a o a bs t r a c t i nr e c e n ty e a r s ，r e s e a r c ho ne c o s y s t e ms e r v i c e sh a sb e e nt a k e ni n t oa c c o u n tw i t ht h e i n t e n s i f i c a t i o no fg l o b a le c o - e n v i r o n m e n tp r o b l e m ，w h i c hi so n eo ft h eh o t t e s tt o p i ci ne c o l o g ya n d e c o l o g i c a le c o n o m i c s ，t h em e a n i n ga n dv a l u ea s s e s s m e n ta r et h eh o t s p o ta n dd i f f i c u l t yo fr e s e a r c h o ne c o s y s t e ms e r v i c e sc u r r e n t l y t h eu r b a nw e t l a n di sv e r y i m p o r t a n t f o r t h es u s t a i n a b l e d e v e l o p m e n to fc i t y h o w e v e r , t h ev a l u eo fe c o s y s t e ms e r v i c e so fu r b a nw e t l a n dw a sn o tp a i d a t t e n t i o n ，w h i c hi n d u c e dt h ed e t e r i o r a t i o no fe n v i r o n m e n to fu r b a nw e t l a n d s o ，i ti si m p o r t a n tt o v a l u a t ee c o s y s t e ms e r v i c e so f u r b a nw e t l a n d x i x iw e t l a n d ，w h i c hl o c a t e si nt h ew e s to f h a n g z h o u c i t y , i sat y p i c a lu r b a nw e t l a n di nc h i n a t h er e s e a r c ho ne c o s y s t e ms e r v i c e so fx i x iw e t l a n di s n e c e s s a r yf o rt h es t u d yo fu r b a nw e t l a n d t h ee c o s y s t e ms e r v i c e so fx i x iw e t l a n dw e r ea n a l y z e da n d v a l u a t e di nt h i sa r t i c l e t h em a i nr e s u l t sa r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) a n a l y s i so f t h em a i nt y p e sa n do f e c o s y s t e ms e r v i c e so f x i x iw e t l a n d b a s e do nt h el o c a t i o na n de x p l o i t u r eo fx i x iw e t l a n d ，e c o s y s t e ms e r v i c e sw e r ea n a l y z e d t h e r e s u l t ss h o w e dt h a tt h e r ew e f et h r e em a i nt y p e so f e c o s y s t e ms e r v i c e s ，i n c l u d i n gp r o d u c t i o nf u n c t i o n ， e c o l o g i c a lf u n c t i o na n di n f o r m a t i o nf u n c t i o n ，i nx i x iw e t l a n d e a c ht y p eo fe c o s y s t e ms e r v i c e sc a n a l s ob ef u r t h e rc l a s s i f i e d f o re x a m p l e ，e c o l o g i c a lf u n c t i o nw a sf r a c t i o n i z e da sw a s t et r e a t m e n t ，g a s r e g u l a t i o n ，f l o o dc o n t r o l ，w a t e rs t o r a g ea n dh a b i t a t s f o rs p e c i e s i n f o r m a t i o nf u n c t i o nw a s f r a e t i o n i z e da se n t e r t a i n m e n tf u n c t i o n ，r e s e a r c ha n de d u c a t i o nf u n c t i o n ，e x i s t e n c ev a l u ea n dc h o i c e v a l u e m o r e o v e r , e a c hf u n c t i o no f x i x iw e t l a n dw a sd e p i c t e dp a r t i c u l a r l yi nt h i sa r t i c l e ( 2 ) a s s e s s m e n to f e c o s y s t e ms e r v i c e so f x i x iw e t l a n d t h ev a l u eo fe c o s y s t e ms e r v i c e so fx i x iw e t l a n dw a sa s s e s s e dt h r o u g hm a n ym e t h o d s ，w h i c h i n c l u d e dm a r k e tm e t h o d ，s h a d o we n g i n e e r i n gm e t h o d ，t r a v e lc o s tm e t h o d ，c o n t i n g e n tv a l u a t i o n m e t h o da n ds oo n t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h et o t a lv a l u eo fx i x iw e t l a n de c o s y s t e ms e r v i c e sw a s 5 2 4 4 3m i l l i o nr m bp e ry e a ra n dt h ev a l u eo fp r o d u c t i o nf u n c t i o n ，e c o l o g i c a lf u n c t i o na n d i n f o r m a t i o nf u n c t i o nw e r e1 3 7 5m i l l i o nr m bp e ry e a r ，5 1 ，9 3m i l l i o nr m bp e ry e a ra n d4 5 8 7 5 m i l l i o nr m bp e ry e a rr e s p e c t i v e l y i ti sc l e a rt h a te c o s y s t e ms e r v i c e so fx i x iw e t l a n dw e r e d o m i n a t e db yt h ei n f o r m a t i o nf u n c t i o n ，w h i c ha c c o u n t e df o r8 7 o f t h et o t a lv a l u e t h eo r d e ro f t e n f u n c t i o n sw a sa sf o l l o w s ：e n t e r t a i n m e n tf u n c t i o n ( 2 9 4m i l l i o nr m b ) ，e x i s t e n c ev a l u e ( 1 3 9 ，2 3 m i l l i o np m b ) ，w a s t et r e a t m e n t ( 3 3 9 8m i l l i o nr m b ) ，c h o i c ev a l u e ( 1 5 3 5m i l l i o nr m b ) ，p r o d u c t i o n f u n c t i o n ( 1 3 7 5 m i l l i o nr m b ) ，r e s e a r c ha n de d u c a t i o nf u n c t i o n ( 1 0 1 7m i l l i o nr m b ) , g a sr e g u l a t i o n ( 5 5 3m i l l i o nr m b ) ，f l o o dc o n t r o l ( 4 8m i l l i o nr m b ) ，b i o l o g i c a ld i v e r s i t y ( 4 2 7m i l l i o nr m a ) ， w a t e rs t o r a g ef 3 3 5m i l l i o nr m a ) a n dt h i sa l s os h o w e dt h a tv a l u e so fi n f o r m a t i o nf u n c t i o na n d p r o d u c t i o nf u n c t i o nw e r em a x i m u ma n dm i n i m u mr e s p e c t i v e l yi nt h r e em a i nf u n c t i o n so fx i x i w e t l a n d k e yw o r d s ：e c o s y s t e ms e r v i c e s x i x iw e t l a n df u n c t i o na n a l y s i s v a l u ea s s e s s m e n ti n f o r m a t i o nf u a c t i o n 独创性声明 学位论文题目：! ! 拉划耍遗涅地垒查盔统丛釜勉篷盟窒整 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为 获得西南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一 同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明 并表示谢意。 学位论文作者：夸健姗 签字日期： 2 0 0 6 # 6 月午日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规 定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅。本人授权西南大学研究生院可以将学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书，本论文：回不保密， 口保密期限至年月止) 。 学位论文作者签名：夸健研导师签名： 签字日期： 20 0 6 年g 月年日签字日期： 学位论文作者毕业后去向： 工作单位 通讯地址 电话： 邮编： 日 丫 h 弓午 若舢 第1 章文献综述 湿地( w e t l a n d ) 是地球上水陆相互作用形成的具有多功能独特的生态系统，它在抵御洪 水、调= 仃径流、调节气候、控制污染、美化环境和维护区域生态平衡等方面具有其它系统所 不能替代的作用，被誉为“地球之肾”和“生物超市”口“。目前，全世界约有湿地5 1 4 亿公顷，加 拿大湿地面积居世界之首，约1 2 7 亿公顷，占全世界湿地面积的2 4 ，美国1 1 1 亿公顷，其次 为俄罗斯，中国，印度等。我国湿地面积约占世界湿地面积的1 1 9 ，居亚洲第一位，占世界 第四位”j ，在世界上具有举足轻重的地位。 然而，随着人类活动的加剧和经济的发展，脆弱的湿地生态环境不断地遭到破坏。首先 是湿地面积锐减，据不完全统计，我国沿海地区累计己丧失滨海滩涂湿地面积约1 1 9 万公顷 因城乡工矿占用湿地约1 0 0 万公顷，两项相加等于削减了5 的沿海湿地面积；其次是湿地的污 染加剧，仅2 0 世纪8 0 9 0 年代的1 0 多年间，就有2 0 的湖泊因污染丧失了基本使用功能( 水质 为v 类) ，约2 3 的湖泊受到不同程度的富营养化污染危害，其中约1 0 的湖泊达到严重富营养 化程度p j 。另外，我国的湿地资源还面l 临着水资源过度开采、生物多样性受损等威胁。这些 问题已严重损害了湿地的生态系统服务功能，影响了湿地资源的可持续利用。 1 1 湿地定义和分类 1 1 1 湿地定义 关于湿地的定义，各国学者有不同的解释，到目前为止，其定义多达5 0 多种，但大体上 可分为广义和狭义两种。狭义的湿地，是指陆地与水域之间的过渡地带；广义的湿地，则将 地球上除海洋( 水深6 米以上) 以外的所有水体都当作湿地。尽管国内外对湿地的定义侧重有 所不同，但对湿地中有水、有独特的土壤以及具有能适应潮湿生活环境的水生生物这三个基 本要素已达成共识。湿地具有的特殊性质( 积水或淹水土壤、厌氧条件和相应的动植物) 既 不同于陆地系统也不同于水体系统的本质特征【7 , 8 1 。笔者认为，湿地覆有浅层地表水，或者地 下水位一般接近地面，是陆地生态系统与水域生态系统相互作用的界面和相互连接的纽带， 是自然界最富生物多样性的生态景观和人类最重要的生存环境之一。 1 1 2 湿地分类 湿地分类是湿地研究的一项基础工作，从不同角度出发可以对湿地进行不同的分类。当 前国际上关于湿地的分类系统较重要的有欧洲分类系统、美国分类系统、加拿大分类系统、 澳大利亚分类系统和r a m s a r 公约中的湿地分类系统。其中，r a m s a r 公约中的湿地分类是广为 接受的一种分类系统。在r a m s a r 公约中的湿地分类系统中，湿地主要分为三大类( 海洋和海 岸湿地、内陆湿地和人工湿地) ，其中海洋和海岸湿地又可分为1 2 种类型，内陆湿地分为1 4 种类型，人工湿地分为9 种类型，共3 5 个类型1 9 j 。如表1 所示： 西南大学硕士学位论文第1 章文献综述 表1r a m s a r 湿地分类系统 i a b l eit h es o r ts y s t e mo f w e t l a n d si nr a m s a r 我国引进湿地概念的时间不长至今尚未建立一个统一的、完善的湿地分类系统。真正 将各类湿地作为一个整体加以综合研究并提出分类系统的还是在2 0 世纪9 0 年代以后。例如根 据r a m s a r 公约中的分类系统和我国湿地所处的自然条件，陆健健【9 1 等提出了我国的湿地分类系 统。该系统把湿地分为自然湿地( 有河口滨海湿地、湖泊河流湿地和沼泽湿地三个子系统) 和人 ： 湿地。其中河口海滨湿地包括二个子系统( 潮下带湿地、潮间带和沙洲离岛湿地) ，9 d 类型 和3 个亚型。人工湿地包括水生植物种植田( 稻田、水生蔬菜田和其他经济水生湿生植物田等) 、 永生动物养殖池塘( 鱼、虾、蟹和贝类等养殖池塘) 、人工蓄水池、水库和盐田等4 个型。另外 还有其它分类系统，如国内潮洛蒙等学者较早地提出把湿地划分为城市湿地和非城市湿地， 属于应用分类的新尝试【t o j l l 。鉴于全球湿地环境正在遭受普遍性威胁，特别是人类胁迫强度最 大的城市湿地正面临着最为严重的生态问题，因此，城市湿地研究更加受到重视。 综上所述，由于各个国家和地区具体国情不同，当前国际上关于湿地的分类系统很不统 一，而且这种现象在一定时期内仍将会延续；其次，城市湿地和非城市湿地这种新分类方法 有助于引起人们对城市湿地的关注。 1 2 城市湿地国内外研究 1 2 1 城市湿地定义 城市湿地作为科学名词，是2 0 世纪后期的事情。孙广友等人曾给了一个简明的定义：分 2 西南大学硕士学位论文第1 覃 文献综述 布于城市( 镇) 的湿地称为城市湿地】。本研究在此基础上，对此定义做了进一步的完善如下： 分布于城市( 镇) 的湿地，包括天然的( 沼泽、湖泊、河流) 和人工的( 水库、水渠、稻田、水 塘) 各类湿地，称为城市湿地。 1 2 2 城市湿地的出现和演化 远在城市出现前的原始部落时期，依山傍水而居便是其基本特征。中国黄河、长江等l o 大水系都是古人类的主要分布区。水域滋养人类文明，是城市产生的摇篮【1 2 - 1 4 。自古以来， 江河流域、河口、湖岸和海岸都是城市定址的首选地段。城市发展演化的漫长历史也表明， 湿地是城市最重要的立地条件，依托河、湖湿地建市是一条普遍规律，著名的世界四大古代 文明都是起源于河流两岸【1 5 - 1 7 。又如美国第一大都市纽约，位于南哈得逊河e l ，濒临大西洋， 望海而居；澳大利亚的悉尼尔部濒塔斯曼海，北界布罗肯湾，依海而建；英国首都伦敦，地 跨泰晤士河，居江而荣；美国第三大城市芝加哥，位于世界第一大湖密歇根湖畔与芝加哥河 交汇处，傍水而兴【”l 。而且世界上其他著名的城市如罗马、柏林、莫斯科、圣彼德堡、华沙、 巴黎等，都在河流岸边，并且河流穿城而过。我国江南古老的水景园林可以说是世界上晟早 进行城市湿地景观设计和建设的典范。然而由于西方近代科学技术的发达和经济的高速发展， 使一些国家在建设现代化“河道城市”方面已居于领先地位。可以看出，城市湿地景观建设的多 样性以及湿地在城市由低级形态向高级形态演进中的重要作用及表现出的复杂过程 1 9 , 2 0 】。 i 2 3 城市湿地国内外研究 国外在城市湿地研究方面以美国、英国、日本、西班牙等发达国家居于前列。在城市 湿地景观设计方面，1 9 9 8 年，美国圣保罗市政府决定恢复原来的安姆斯湖，重建为湿地公园， 目的是将不远的p h a l e 湖区与密西西比河联接起来，恢复野生动物的生物走廊，同时为当地 居民提供一片无需远足便可领略的自然风貌2 “。此外，还有美国费城的德拉瓦河岸p e n n s l a n d i n g 开发计划，纽约曼哈顿哈得逊河畔的滨水游布道设计等“。美国的l a u r ae j a c k s o n 和 j o a n g e h r e n f e l d 等人从理论上提高了湿地在城市景观设计中的地位和作用。他们认为，城市 是人类高度集中的区域，要想在城市中建立和谐健康的人居环境，湿地是必不可少的规划基 础内容之一【2 3 , 2 4 1 。在英国，女n 2 0 0 0 年夏天正式向大众开放的伦敦湿地中心，紧邻繁忙的希思罗 ( h e a l t h r o w ) 国际机场，距离伦敦市中心不蛩j 6 h n ，被誉为“展示在未来的世纪里人类与自然 如何和谐共处的一个理想模式”，它由世界湿地区、水生生物区和一个现代化的游览中心组成。 湿地中心的大面积水域和植被成功地创造了丰富的生物多样性的生态环境，有力地调节了伦 敦地区小环境气候和空气质量，成为联接城市人们和自然环境为目的的成功的景观模式 2 l z 6 j 。 此外，还有西班牙巴塞罗那的海滨“1 9 9 2 奥运村n o v a l c a r i a ”计划，日本富士山的2 l 世纪水公园 神通川综合整治计划，日本的“中之岛”改建与滨水游廊计划、钏路湿地公园、东京湾的野鸟湿 地公园规划等、马来两亚1 9 9 7 年的p u t r a j a y a 湿地公园景观规划等均为国外城市湿地景观设计的 著名案例 2 7 , 2 8 。 3 西南大学硕士学位论文第l 章文献综述 在城市湿地处理污水方面的研究，最早的案例是1 9 0 3 年建在英国约克郡e a r b y 的被认作世 界上第一处用于处理污水的人工湿地，连续运行直到1 9 9 2 年田j ，而人工湿地处理污水工艺在 世界各地受到重视并被运用，是从二十世纪六十年代中期，德国学者d r k i c k u t h 提出根区理论 ( r o o t - - z o n et h e o r y ) 之后开始的。这一理论奠定了人工湿地废水处理的理论基础，从而推动 了该技术的应用”。1 9 7 4 年在西德首次建造人工湿地，后来这一工艺在欧洲和北美得以迅速 发展9 “。美国在1 9 8 8 年至1 9 9 3 年间就建起了几百个人工湿地，处理了大量的城市和工业废水， 到目前为止欧洲也有数以百计的人工湿地投入废水处理运行“。亚洲国家如日本的立根川、 渡良濑人工湿地、韩国的良柴川人工湿地都连续运行了几年，对b o d ，s s 及n h 4 n 的去除效 果好，出水水质稳定：香港的米埔湿地不仅可以处理污水，而且能够均化洪水。米埔湿地面 积约1 5 0 0 公顷，主要由泥滩、红树林、芦苇丛、基围币i 鱼塘组成，有效的缓解了新界蹭北部 的洪水问题，而红树林更有稳定后海湾海岸的价值i l 。 国内在城市湿地研究方面紧跟国外研究动向，近年来研究水平迅速提高。在城市湿地景 观研究方面，北京大学城市规划中心的潮洛蒙、俞孔坚等从来来城市规划的角度提出，必须 要科学合理的对城市湿地景观进行设计，以本地乡土物种为主进行湿地恢复，建立持续的城 市湿地恢复监控机制，对城市湿地进行切实有效的治理与保护j ；王凌、罗述金认为，城市 的湿地景观是城市景观的重要组成部分，在对其进行景观设计时，应充分考虑生态方面的设 计，使景观格局和生态特征及其内部社会文化活动在时间维度和空间维度上的协调，达到景 观优化效果p ；屠苏莉等人对苏州盛泽湖湿地景观规划进行了客观探讨，认为城市湿地景观 规划既要考虑对湿地景观的保护和利用，又要满足城市居民的休闲需要”“；宁龙梅等人认为， 通过对城市湿地景观格局的变化分析，探讨城市湿地景观构建、保护和利用与城市景观建设 发展的关系，可以为实现城市可持续发展提供依据，并以武汉市湿地为例进行了实证分析”q ； 王晓春等人运用g i s 技术对扬州瘦西湖新区湿地景观格局进行了分析，并对湿地资源利用提出 了建立绿色河流廊道系统、保护湿地景观的多样性和特殊性等景观生态规划建议i j ；刘月琴 等人以上海张家浜为例，对其滨水游憩带进行了规划设计1 3 8 1 。此外，在城市湿地的生态恢复 方面，松花江流域的长春、哈尔滨，海河流域的天津，黄河流域的济南，k 江中下游地区的 杭州市、上海市等，西北地区的西安市，佛山市三水区云东海湿地，以及青藏高原的拉萨市 拉鲁湿地区，都实施了城市湿地生态恢复工程p q 。特别是山东荣城建成了首个国家级的城市 湿地公园，随后，南京、杭州、哈尔滨等数十座城市都拟定了城市湿地公园计划，如南京的 秦淮河湿地公园、杭州西溪国家湿地公园、香港米埔湿地公园等1 4 。在人工湿地处理污水方 面1 9 9 0 年国家环保局在深圳白泥坑建造了第一个规模较大的人工湿地作为城市污水处理试 验场，除污效果良好( b o d 去除率9 0 c o d 去除率8 0 4 7 ) j ；张毅敏等对用人工湿地治 理太湖流域小城镇生活污水的可行性进行了探讨，他指出由于人工湿地处理污水具有高效率、 低投资、低运转费、低维持技术、占地少、低能耗等优点，所以它作为处理城镇污水，有效 去除n 、p 等有机物质，进而控制湖泊富营养化的实用技术正逐渐为人们所认识，利用该工程 4 西南大学硕士学位论文第1 章文献综述 在太湖流域处理小城镇生活污水具有广阔的发展前景”2 】；沈阳市于2 0 0 3 年采用人工湿地生态 方式治理城市污水；中科院水生科学院水生生物研究所成水平等利用香蒲、灯心草人工湿地 对城镇无毒有机污水的净化效果、净化空间及净化机理进行了较为细致的研究，取得了有关 人工湿地污水处理研究的比较详细的资料1 4 ”。目前全国有数十个城市开展城市人工湿地污水 处理的实验研究，不少已投入生产。如天津设计的人工湿地污水处理系统工程，在功效上己 接近国际先进水平，并突破了冬季不能运行的难关；江苏省丹阳市行宫乡乡办茅东缫丝厂的 汰头废水在经过该厂人工湿地污水处理系统处理之后，按国家“纺织印染工业水污染物排放标 准( g b 4 2 8 7 8 4 ) ”衡量，t s s ，c o d 的达标率为1 0 0 ，仅p h 达标率为8 5 7 ，以地面水标准 ( g b 3 8 3 8 8 8 ) 衡量，n 0 3 - n 和n 0 2 - n 均1 0 0 达到类水标准，净化效果显著；2 0 世纪末建成的 成都活水公园更展示了人工湿地污水处理新工艺，“用绿叶鲜花装饰大地，把清水活鱼送还自 然”的魅力，使生态与环境效益的完美结合，实现了污水资源化利用、整治堤岸、净化水体及 恢复水域良性生态环境的多重目的1 4 4 , 4 5 。 总的看来，国外对城市湿地的研究理论和实践并重，涉及到各个领域。但在广度上尚未 形成综合性很强的成果，在深度上许多基础理论问题尚在讨论；国内对城市湿地的研究偏重 于应用方面，而在理论方面还有待进一步加强。 1 3 生态系统服务功能研究 1 3 1 定义 1 9 8 3 年，e h r l i c h p r 在论述生物多样性的丧失将会怎样影响生态服务功能时，首次使用了 生态系统服务功能( e c o s y s t e ms e r v i c e ) - - 词，并考察了物种灭绝和人工替代与生态系统服务功能 的关系”“。1 9 9 7 年美国生态学会组织了以g r e t c hd a i l y 负责的研究小组，对生态系统服务功能 进行了系统的研究，明确提出了生态系统服务功能这一概念。即生态系统服务功能是指自然 生态系统及其物种支持人类生存和实现人类权利的条件和过程，它强调了生态系统状况和过 程的广泛性、生物物种的生态系统性两个方面，指出各类生态系统不仅为人类提供了食品、 医药及其他生产生活资料，还创造与维持了地球生命支持系统，形成了人类生存所必需的环 境条件，是人类社会可持续发展的基础【”i 。c o s t a n z a - 等人指出，生态系统服务功能就是指生态 系统对人类的功效，它表现为一些物质能量和信息流，这些流来源于自然资本储量同人造资 本和人类资本服务的结合，以产生人类福利【4 ”。 在我国，欧阳志云等人提出了生态系统服务功能是指生态系统与生态过程所形成及所维 持的人类赖以生存的自然环境条件与效用m 】。孙刚认为生态系统服务功能是对人类生存及生 存质量有贡献的生态系统产品和生态系统功能，包括由自然生态过程产生并维持的环境和资 源条件等等【4 。生态系统服务功能的强弱取决于人类活动对生态系统的胁迫效应和生态建设 效果的大小，并通过生态服务功能和生态反馈机制作用于人类活动。 西南大学硕士学位论文第1 章文献综述 1 3 2 内涵 生态系统服务功能研究是当今可持续生态系统研究的热点之一，吸引了大量不同学科的 研究者( 尤其是生态学和经济学) 的广泛参与。国外有关生态系统服务功能内容的研究有很 多，其中具有代表性的是( r e t c h d a i l y 和r o b e r i c o s t a n z a ，d e g r o o t 等人的研究。1 9 9 7 年，d a i l y 在对生态系统服务功能的研究中，将生态系统服务功能概括为l o 项内容：缓解干旱和洪水； 废物的分解和解毒；产生和更生土壤和土壤肥力；植物授粉；农业害虫的控制；稳定局部气 候；物质生产；缓解气温巨变、风和海浪；支持不同的人类文化传统；提供美学和文化、娱 乐 4 7 1 。c o s t a n z a 对全球主要的1 6 类生态系统进行分析，提出了1 7 项生态系统服务功能，主要有 气体调节、气候调节、干扰调节、水调节、食物生产、原材料、水分供给、基因资源、水质 净化、土壤形成、养分循环、侵蚀控制、沉积物保持、授粉、生物控制、科研教育、休闲娱 乐等服务功能【5 0 】。 我国学者欧阳志云认为生态系统服务功能的内涵包括有机质的合成与生产、生物多样性 的产生与维持、调节气候、营养物质储存与循环、土壤肥力的更新与维持、环境净化与有毒 物质的降解、植物花粉的传播与种子的扩散、有害生物的控制、减轻自然灾害等。本文借鉴 国内外研究，认为生态系统服务功能主要应包括：生态系统的产品生产、生物多样性的产生 和维持、天气气候的调节和稳定、旱涝灾害的减缓、土壤的保持及其肥力的更新、空气和水 的净化、废弃物的解毒与分解、物质循环的保持、农作物和自然植被的授粉及其种子的传播、 病虫害爆发的控制、人类文化的发育耵i 演化、人类感官心理和精神的益处和文化的源泉等。 在实际研究中，对于不同的研究对象，生态系统服务功能的主要内容也有所差异。例如 草原的生态系统服务功能主要包括缓解温室气体排放、遗传基因库、气候调节和土壤保持等。 生态系统的服务功能范围不仅和生态系统的类型密切相关，而且还与人们对生态系统的开发 利用现状等因素息息相关。因此，正确分析所研究生态系统的服务功能内容非常重要，是进 行其他研究的基础和前提。 13 t 3 价值构成 生态系统服务功能的总经济价值( t e v ) 包括使用价值( u v ) 和非使用价值( n u y ) 两部分， 使用价值包括直接使用价值( d u v ) 和间接使用价值( i u v 卧i 生态功能价值) ，非使用价值包括选 择价值( o v ) 和存在价值( e v ) 5 1 , 5 2 。非使用价值是独立于人们对生态系统服务的现期利用的价 值。其中选择价值是与使用价值有关的一种价值类型，也有人将其称为期权价值，是生态 系统的目前未被直接和间接利用而将来可能利用的某种服务的价值，涉及人们为将来可能利 用某种生态系统服务而愿意支付的费用，p e a r e e 认为选择价值就像保险费一样为并不确定的将 来提供保证【”1 。存在价值被认为是生态系统的内在价值，是争论最大的价值类型，是对生态 环境资本的评价，这种评价与其现在或将来的用途都无关，可以仅仅源于知道环境的某些特 征永续存在的满足感而不论其他人是否受益，其价值量依赖于人类的主观意识，并随人类对 6 西南大学硕= 匕学位论文第l 章文献综述 湿地生态系统功能的认识而不断变化。 生态系统服务的经济价值构成的分析和科学分类是进行生态系统服务的经济价值评估研 究的基础。现有的评价技术比较容易区分使用价值和非使用价值，但由于选择价值、遗产价 值和存在价值之间存在一定的价值重叠，因此将它们分开是困难的 5 4 , 5 5 l 。而且现有的经济价值 分类框架也不是尽善尽美的，可能并没有包括生态系统价值的所有类型，特别是人类尚不知 晓的生态系统的一些基础功能的价值。另外，目前对生态系统服务功能总经济价值的估算， 采取分类计算各类价值然后加和的办法进行，这种方法的主要问题是割裂各种生态系统服务 之间的有机联系和复杂的相互依赖性。 1 3 4 价值估算方法 生态系统服务功能研究的重点和难点是对生态系统服务功能价值进行估算。目前的很多 估算方法都源于生态经济学、环境经济学和资源经济学，常用的定量评价方法包括：市场价 值法、影子工程法、影子价格法、旅行费用法利条件价值法等”“。 1 3 4 1 市场价值法( d i r e c t m a r k e t v a l u a t i o n ) 环境的优劣程度及生态效应大小体现在与其相关的生产物质量上，环境系统的变化是导 致生产率和生产成本变化的一个因素。这种方法就是通过市场观测和价格的变化，来度量其 生态服务功能大小的一种计量方法【5 ”。但是，这种方法只考虑了生态系统及其产品的直接效 益，没有考虑其间接效益；只考虑了作为有形实物的商品交换价值，而没有考虑到无形交换 的生态服务价值，因此，计算结果可能比较片面。但是市场价值法是估算湿地服务功能价值 晟直接的一种方法，用公式可表示为： v = s - k w c 式中，v 为湿地资源的价值量( 元- a - 1 ) ，s 为湿地资源面积( h m 2 ) ，w 为单位产品产量 ( 蚝h m 。) ，c 为产品当年平均价格( 元k 昏1 ) 。比如农田生态系统服务功能的经济价值则可以 直接用农田生产的农作物产量、农田面积和农作物在市场上的价格相乘得到”i 。 1 3 4 2 影子工程法( s h a d o we n g i n e e r i n gm e t h o d ，s e m ) 当生态系统的服务功能难以直接估算时，可借助于能够提供类似功能的替代工程或影子 工程的费用，来计算生态系统服务功能的价值。例如用人工方法建造新的工程来代替原生态 环境系统的服务功能，然后用建造新工程所需费用米估算其环境功能价值或环境损失价值的 一种计量方法 5 9 , 6 0 1 。影子工程法的数学表达式为： v = g = 5 x i ( i = 1 ，2 n ) 式中，v 代表生态系统服务功能价值，g 代表替代工程的造价，x i 代表替代工程中i 项目 的建设费用。 例如，森林涵养水源功能的估算，就可以用建造一座库容与森林涵养水源的水量相当的 水库所需的工程花费来代表该森林生态系统所提供的涵养水源的功能价值。又如，用于评价 7 西南大学硕士学位论文第1 章文献综述 生态系统固碳价值的造林成本法同样属于影子工程法，它将生态系统固定c 0 2 的量乘以单位森 林蓄积的平均造林成本，而估算出生态系统固定c c h 价值的一种方法6 ”。 影子工程法的优点是通过这种技术将本身难以用货币表示的生态系统服务功能价值用“影 子工程法”来估算，但也有一定的局限性，比如替代工程的非唯一性，通过修建水库或多级拦 截堤坝都可以储存与生态系统涵养的水分量相同的水量，由于替代工程并不是唯一的，所得 工程造价就会有所差异，因此必须选择适宜而且便于记价的影子工程。 1 3 4 3 影子价格法( s h a d o wp r i c em e t h o d ) 商品的经济价值常用市场价格来表示，但生态系统给人类提供的商品或服务属于公共商 品，没有市场交换和市场价格。经济学家利用替代市场技术，先寻找公共商品的替代市场， 再与市场上与其相同的产品价格来估算该公共商品的价值，这种相同产品的价格被称为公共 商品的影子价格。影子价格实际上是资源投入的潜在边际效益，反映了产品的供求状况和资 源的稀缺程度，资源越丰富，其影子价格越低，反之亦然，即资源的数量和产品的价格影响 着影子价格的大小【4 。影子价格法的数学表达式为： v = q - k p 式中，v 代表生态系统服务功能价值；q 代表生态系统产品或服务的量；p 代表生态系统 产品或服务的影子价格。 影子价格法就是在计算某一个区域环境所带来的收益或损害时，可以假设一同样大小并 有类似生态功能的环境所具有的总收益或总费用作为补偿费用以代表该区域的收益或费用， 也就是用非实际存在的“影子价格”把环境功能价格化的一种方法，先分别计算环境中各种功能 的“价值”，而后求出环境的总价值叫j 。影子价格法己广泛应用于生态系统服务功能的定量评 价，例如用于评价生态系统固碳价值的碳税法，它将生态系统每年固定c 0 2 的量乘以碳税的 影子价格而得出生态系统固定c 0 2 价值的一种方法唧l 。再如用于评价生态系统释放0 2 价值的 工业制氧法也属于影子价格法，就是将生态系统每年释放0 2 的总量乘以工业制氧成本，就得 到0 2 的影子价格，从而估算出生态系统释放出0 2 价值的一种方法。欧阳志云、王如松等( 1 9 9 6 ) 运用此法估算出中国陆地生态系统每年释放0 2 的经济价值为3 4 0 x 1 0 “元。 1 3 , 4 ，4 旅行费用法( t r a v e lc o s tm e t h o d + t c m ) 旅行费用法是用于评估环境资源的休闲娱乐价值，如钓鱼、观鸟、划船等。由于这种功 能不能直接在市场交易中体现其价格和数量，但它可以用人们在享用该项功能时支出的费用 来衡量生态系统服务功能的价值”5 6 6 1 。 根据公式：旅行费用= 旅行费用支出+ 消费者剩余+ 旅游时间价值 其中旅行费用支出包括游客从出发点到景点的直接往返交通费用、游客在整个旅游时间 中的食宿费用、门票和景点的各种服务收费、购买纪念品及摄影的费用等：消费者剩余体现 为消费者的意愿支付与实际支付之差。因为人们在消费环境资源的这些服务时所支付的费用 并不能完全等同于环境服务的价值，不同的消费者根据其个人收入水平、文化层次、距离远 西南大学硕士学位论文第l 章文献综述 近及其它情况，有着不同的消费者剩余1 6 7 j 。该法最大的优点就是通过消费者的资料信息，求 出消费者剩余。消费者剩余主要取决于费用与旅游人次，而旅游人次的多少有很多制约因素， 如游客出发地的人口、各出发地游客的平均收入、旅行费用、旅行时间以及景点的知名度等； 旅游时间价值是由于人们用于旅游而损失的劳动时间，在这段时间内所创造的价值。可以通 过对旅游者职业、旅游出发地和旅游时间的统计，再运用人力资本法求得。 1 3 4 5 条件价值法( c o n t i n g e n tv a l u a t i o nm e t h o d c v m ) 条件价值法也称调查评价法或假设评价法。在找不到替代市场的情况下，可以人为创造 假想市场来衡量环境质量及其变动的价值，这就是条件价值法。它是通过描述不同情况，对 消费者直接调查，了解消费者的支付意愿，或者他们对产品或服务数量选择的愿望来评价生 态系统服务功能的价值1 6 酗。c v 属于假想市场技术方法，它的核心是直接调查咨询人们对生 态系统服务功能的支付意愿( w t p ) ，并以支付意愿和净支付意愿来表示生态系统服务功能 的经