索安寧,于永海,韓富偉

(1.國(guó)家海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中心 大連 116023;2.國(guó)家海洋局海域管理技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 大連 116023)

環(huán)渤海海岸帶生態(tài)服務(wù)價(jià)功能評(píng)價(jià)＊

索安寧1,2,于永海1,2,韓富偉1,2

(1.國(guó)家海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中心 大連 116023;2.國(guó)家海洋局海域管理技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 大連 116023)

文章以環(huán)渤海海岸帶土地利用數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),參考生態(tài)服務(wù)功能評(píng)價(jià)的當(dāng)量因子,補(bǔ)充建立了海岸帶主要土地利用的生態(tài)服務(wù)功能單位價(jià)值表,并評(píng)估分析了環(huán)渤海海岸帶13個(gè)區(qū)域的生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值區(qū)域差異特征。

生態(tài)服務(wù)功能;區(qū)域差異;海岸帶;土地利用;環(huán)渤海

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是指生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)過程所形成及所維持的人類賴以生存的自然效用[1]。Daily和Costanza等都列舉了各種特殊的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)[2-3]。盡管不同的學(xué)者在對(duì)某些特殊的服務(wù)是否應(yīng)該包括在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之內(nèi)存在著不同的解釋[4-8],但生態(tài)系統(tǒng)向人類提供各種物品和服務(wù)這一點(diǎn)是十分確定的。

海岸帶處于海洋和陸地之間的過渡地帶,生態(tài)系統(tǒng)類型復(fù)雜,生態(tài)服務(wù)功能多樣,在維護(hù)海洋生態(tài)系統(tǒng)、陸地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性、海岸帶社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展方面都發(fā)揮著極為重要的作用。近年來,雖然國(guó)內(nèi)外開展了大量的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)價(jià)方面的理論與實(shí)踐研究,但多集中于陸地生態(tài)系統(tǒng)和濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)方面,對(duì)海岸帶生態(tài)服務(wù)功能空間復(fù)雜性方面的探討涉及甚少[9-12]。

渤海處于我國(guó)北方的遼東半島、膠東半島和華北平原之間,是我國(guó)唯一的內(nèi)海。環(huán)渤海沿岸的山東省、河北省、天津市和遼寧省以及附近的北京市組成的環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)區(qū)是我國(guó)北方的最重要經(jīng)濟(jì)區(qū)域。渤海海岸帶東起遼寧省大連市烙鐵山角,南至山東省煙臺(tái)市蓬萊角,其間既有黃河三角洲和遼河三角洲等河口蘆葦濕地、也有河北秦皇島市海岸沙地、更有唐山海岸帶的魚蝦池塘,海岸帶生態(tài)系統(tǒng)類型多樣,生態(tài)服務(wù)功能區(qū)域竣異。開展環(huán)渤海海岸帶生態(tài)服務(wù)功能區(qū)域評(píng)價(jià),對(duì)于環(huán)渤海海岸帶生態(tài)功能區(qū)劃、渤海環(huán)境綜合整治具有重要的理論與實(shí)踐意義。

1 研究概況

渤海位于我國(guó)華北地區(qū)東部,地理位置37°07′～41°0′N、117°35′～121°10′E。海域面積為7.7萬km2,平均水深18 m,小于10 m水深的極淺海水域面積約占總面積的26%。渤海海岸帶北起遼寧省大連市老鐵山角,南至山東省煙臺(tái)市蓬萊角,呈反“C”型,沿岸包括遼東灣、渤海灣和萊州灣,主要生態(tài)系統(tǒng)類型包括河口蘆葦濕地、農(nóng)田、水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘、鹽田、海岸山地森林、海岸沙地和城鎮(zhèn)等多種類型。在行政區(qū)劃上分別隸屬于遼寧省大連市、營(yíng)口市、盤錦市、錦州市和葫蘆島市;河北省秦皇島市、唐山市和滄州市;天津市和山東省濱州市、東營(yíng)市、濰坊市和煙臺(tái)市,共計(jì)13個(gè)地級(jí)行政區(qū)。環(huán)渤海地區(qū)是我國(guó)的經(jīng)濟(jì)熱點(diǎn)地區(qū)之一,環(huán)渤海的河北、山東、遼寧和天津四省市以占全國(guó)1.8%的土地、6.1%的人口,創(chuàng)造了約占全國(guó)23%的國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值。

2 研究方法

2.1 土地利用數(shù)據(jù)獲取

收集2007年3—6月能完全覆蓋環(huán)渤海海岸帶中巴地球資源衛(wèi)星(CBERS-1)CCD衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù),共14景,作為環(huán)渤海海岸帶土地利用數(shù)據(jù)信息提取的基本數(shù)據(jù)源,其他輔助數(shù)據(jù)包括環(huán)渤海海岸帶基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)和地形數(shù)據(jù)等。環(huán)渤海海岸帶范圍為最大高潮線以上5 km范圍。土地利用數(shù)據(jù)信息提取方法與技術(shù)要求參考《海島海岸帶衛(wèi)星遙感調(diào)查技術(shù)規(guī)程》[13]。土地利用分類體系根據(jù)環(huán)渤海海岸帶具體情況,參照相關(guān)土地利用分類方法[14-15],將環(huán)渤海海岸帶劃分為耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和未利用地等6種一級(jí)土地利用類型,在一級(jí)土地利用類型的基礎(chǔ)上又分有灘地、蘆葦沼澤、人工水域(池塘、水庫(kù))、林地、耕地、草地、水產(chǎn)養(yǎng)殖用地、鹽田、裸露地、河流和建設(shè)用地等11種類型。關(guān)于這11類資產(chǎn)的定義分別如下:①耕地,指種植農(nóng)作物的土地,包括熟耕地、新開荒地、休閑地、輪歇地、草田輪作地和以種植農(nóng)作物為主的用地及耕種3年以上的灘地和灘涂(包括水田和旱地);②林地,指生長(zhǎng)喬木和灌木等的林業(yè)用地;③草地,指以生長(zhǎng)草本植物為主,覆蓋度在5%以上的各類草地,包括以牧為主的灌叢草地和郁閉度在10%以下的疏林草地;④水產(chǎn)養(yǎng)殖用地,指主要用于水產(chǎn)品(魚、蝦、蟹和參等)養(yǎng)殖的養(yǎng)殖池塘及附屬用地;⑤鹽田,指主要用于生產(chǎn)粗鹽的曬鹽池塘及附屬用地;⑥河流,指地表面經(jīng)?；蜷g歇有水流動(dòng),形成的線形天然水道,這里包括河流、渠道和潮汐溝道等;⑦水庫(kù)坑塘,指地表長(zhǎng)期有一定積水的區(qū)域,這里主要包括水庫(kù)、池塘和湖泊等;⑧灘涂,指地表長(zhǎng)期濕潤(rùn),但植被覆蓋率在5%以下的區(qū)域,由于本研究區(qū)域主要為最大高潮線以上區(qū)域,這里的灘涂主要為河流在河口形成的淡水為主的灘涂;⑨建設(shè)用地,指城鄉(xiāng)居民點(diǎn)及其以外的工礦和交通等用地;⑩濕地,指地表長(zhǎng)期濕潤(rùn),植被以水生植被為主,且覆蓋度在5%以上的區(qū)域,這里主要包括蘆葦濕地和米草濕地等;[11]裸露地,指地表植被低于5%的未利用土地。

2.2 生態(tài)服務(wù)功能評(píng)價(jià)

筆者根據(jù)環(huán)渤海海岸帶土地利用特征及其服務(wù)功能類型的特點(diǎn),將環(huán)渤海海岸帶生態(tài)服務(wù)功能類型可以劃分為物質(zhì)生產(chǎn)、大氣組分調(diào)節(jié)、水文調(diào)節(jié)、污染物凈化、物種保護(hù)、休閑娛樂、文化科研、提供基因資源、涵養(yǎng)水源和保護(hù)土壤共9種主要生態(tài)服務(wù)功能,各種服務(wù)功能的價(jià)值量化方法如下。

林地、耕地、草地、河流水域、沼澤濕地、裸露地的各項(xiàng)生態(tài)服務(wù)功能參考謝高地等[16]在Costanza等研究的基礎(chǔ)上,對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值單價(jià)進(jìn)行了生物量的修訂,提出中國(guó)不同陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量表。其中,一個(gè)當(dāng)量是1 hm2農(nóng)田每年平均糧食自然產(chǎn)量的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,計(jì)算中一般取實(shí)際產(chǎn)量的1/7作為自然產(chǎn)量。本研究根據(jù)環(huán)渤海海岸帶的具體情況,采2007年環(huán)渤海海岸帶主要糧食作物的平均實(shí)際糧食產(chǎn)量(小麥6 000 kg/hm2、玉米7 500 kg/hm2和水稻6 000 kg/hm2)和主要糧食作物的平均收購(gòu)價(jià),計(jì)算出環(huán)渤海海岸帶每個(gè)當(dāng)量的生態(tài)服務(wù)價(jià)值為1 485.70元。土地利用類型和生態(tài)系統(tǒng)類型雖非一一對(duì)應(yīng),根據(jù)已有研究和環(huán)渤海海岸帶的具體情況,把每種土地利用類型與最接近的生態(tài)系統(tǒng)類型聯(lián)系起來,其中農(nóng)田與耕地對(duì)應(yīng);林地與森林對(duì)應(yīng);草地與草叢對(duì)應(yīng);河流、湖泊、坑塘和水庫(kù)等水域?qū)?yīng);灘涂、蘆葦沼澤與濕地對(duì)應(yīng)。裸露地由于地表植被稀少,與荒漠的生態(tài)服務(wù)功能接近,因此采用荒漠的服務(wù)功能當(dāng)量因子。對(duì)于建設(shè)用地,地表相對(duì)堅(jiān)密,植被相對(duì)稀疏,其食品生產(chǎn)、原材料提供、污染物凈化、生物多樣性維持、水源涵養(yǎng)、土壤保持功能都為0,其氣候調(diào)節(jié)和氣體調(diào)節(jié)功能參照荒漠的氣候調(diào)節(jié)和氣體調(diào)節(jié)功能,文化娛樂功能參照森林的文化娛樂功能。鹽田主要為原材料提供功能,根據(jù)萊州灣的研究結(jié)果[9],鹽田單位面積原鹽產(chǎn)量為99 t·hm-2·a-1,市場(chǎng)銷售平均價(jià)格為200元/t,生產(chǎn)成本為120元/t,原材料提供功能為7 920元·hm-2·a-1。水產(chǎn)養(yǎng)殖用地的食品生產(chǎn)功能參考萊州灣研究結(jié)果[9],單位面積水產(chǎn)品產(chǎn)量為0.4 t·hm-2·a-1,平均價(jià)格為42 000元/t,利潤(rùn)率按照40%計(jì)算,食品生產(chǎn)功能為6 720元·hm-2·a-1。水產(chǎn)養(yǎng)殖用地原材料生產(chǎn)功能按照食品生產(chǎn)功能的10%計(jì)算,其氣體調(diào)節(jié)和氣候調(diào)節(jié)功能參照水域的氣體調(diào)節(jié)和氣候調(diào)節(jié)功能,休閑娛樂功能參照農(nóng)田的休閑娛樂功能,其他的生態(tài)服務(wù)功能均為0[17-18]。按照以上方法修改形成環(huán)渤海海岸帶每種土地利用類型單位面積的生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值表(表1)。

表1 環(huán)渤海海岸帶不同土地利用類型單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值元·hm-2·a-1

3 結(jié)果分析

3.1 環(huán)渤海海岸帶生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值的區(qū)域差異

圖1為環(huán)渤海海岸帶生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值的區(qū)域差異,可以看出,在環(huán)渤海海岸帶的13個(gè)區(qū)域中,東營(yíng)市海岸帶的生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值最高,達(dá)到了每年42.36億元,其次為大連市海岸帶,生態(tài)服務(wù)功能為31.51億元,另外,煙臺(tái)市海岸帶、盤錦市海岸帶和葫蘆島市海岸帶生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值也分別達(dá)到了15.60億元、14.30億元和12.96億元。依次分別為濰坊市海岸帶、唐山市海岸帶、秦皇島市海岸帶、天津市海岸帶、營(yíng)口市海岸帶和錦州市海岸帶,濱州市海岸帶和滄州市海岸帶生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值最小,分別僅為2.73億元和3.70億元。

圖1 環(huán)渤海海岸帶生態(tài)服務(wù)功能區(qū)域差異

由于環(huán)渤海海岸帶各個(gè)區(qū)域的面積差異較大,為了剔除面積差異帶來的影響,從生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值密度來分析(圖2)。盤錦市海岸帶以3.90萬元/hm2的單位面積生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值居首,其次為東營(yíng)市海岸帶,生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值為3.32萬元/hm2,再次為濰坊市海岸帶,生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值為2.12萬元/hm2。依次分別為錦州市海岸帶1.81萬元/hm2、大連市海岸帶1.80萬元/hm2、秦皇島市海岸帶1.67萬元/hm2、煙臺(tái)市海岸帶1.58萬元/hm2、葫蘆島市海岸帶1.52萬元/hm2、營(yíng)口市海岸帶1.42萬元/hm2和唐山市海岸帶1.17萬元/hm2。處于渤海灣的天津市海岸帶、滄州市海岸帶和濱州市海岸帶單位面積的生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值最小,分別為1.08萬元/hm2、1.07萬元/hm2和1.01萬元/hm2。

圖2 環(huán)渤海海岸帶生態(tài)服務(wù)功能密度區(qū)域差異

3.2 環(huán)渤海海岸帶生態(tài)服務(wù)功能類型的區(qū)域差異

在環(huán)渤海海岸帶生態(tài)服務(wù)功能9種類型中,以水源涵養(yǎng)服務(wù)功能價(jià)值最大,為27.38億元,主要貢獻(xiàn)來源于東營(yíng)市海岸帶9.15億元、大連市海岸帶3.83億元、盤錦市海岸帶3.36億元和葫蘆島市海岸帶2.04億元。其次為氣候調(diào)節(jié)功能的服務(wù)價(jià)值,達(dá)到27.07億元,貢獻(xiàn)較大的區(qū)域?yàn)闁|營(yíng)市海岸帶9.21億元、大連市海岸帶4.19億元、盤錦市海岸帶2.98億元和煙臺(tái)市海岸帶2.08億元。再次為廢物處理功能,總價(jià)值26.15億元,其中東營(yíng)市海岸帶9.41億元、盤錦市海岸帶3.43億元、大連市海岸帶2.92億元、葫蘆島市海岸帶2.08億元。依次為原材料提供功能價(jià)值20.04億元、食品生產(chǎn)功能15.82億元、生物多樣性保護(hù)功能14.41億元、土壤形成與保護(hù)功能13.74億元、文化娛樂功能14.20億元、氣體調(diào)節(jié)功能11.90億元。貢獻(xiàn)最大的區(qū)域分別是大連市海岸帶4.00億元、東營(yíng)市海岸帶3.17億元、大連市海岸帶4.12億元、大連市海岸帶4.32億元、東營(yíng)市海岸帶3.19億元和大連市海岸帶3.71億元(表2)。

表2 環(huán)渤海海岸帶生態(tài)服務(wù)功能類型組成億元

續(xù)表

3.3 環(huán)渤海海岸帶土地利用類型的生態(tài)服務(wù)功能區(qū)域差異

在環(huán)渤海海岸帶11種土地利用類型中(表3),以濕地生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值最大,達(dá)到了40.65億元,其次為林地的生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值,為33.89億元,再次為耕地的生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值28.35億元,水產(chǎn)養(yǎng)殖用地的生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值20.95億元,依次為河流的生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值15.63億元,鹽田13.47億元,灘涂8.51億元。裸露地、水庫(kù)坑塘、建設(shè)用地和草地,因面積較小,生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值也都比較小,分別為0.71億元、1.55億元、2.84億元和3.01億元。

對(duì)主要土地利用類型的生態(tài)服務(wù)功能進(jìn)行分析,生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值最大的濕地,主要貢獻(xiàn)集中來源于黃河三角洲的東營(yíng)市海岸帶和遼河三角洲的盤錦市海岸帶,它們貢獻(xiàn)比例分別為61.11%和22.26%。林地的生態(tài)服務(wù)功能貢獻(xiàn)主要來源于大連市海岸帶52.98%和煙臺(tái)市海岸帶17.90%,耕地服務(wù)功能在空間上相對(duì)比較分散,主要來源于大連市海岸帶33.12%、煙臺(tái)市海岸帶21.73%和葫蘆島市海岸帶21.38%。水產(chǎn)養(yǎng)殖用地的生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值也比較分散,以東營(yíng)市海岸帶24.92%和唐山市海岸帶17.85%最大。河流的生態(tài)服務(wù)功能在各個(gè)區(qū)域分配相對(duì)均勻。鹽田只有唯一的粗鹽生產(chǎn)功能,在空間上分布也相對(duì)均勻,以唐山市海岸帶和濰坊市海岸帶最大?？梢钥闯?濕地面積最大的東營(yíng)市海岸帶和盤錦市海岸帶、林地面積最大的大連市海岸帶是環(huán)渤海海岸帶生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值最大的區(qū)域土地利用類型。

表3 環(huán)渤海海岸帶不同土地利用類型的生態(tài)服務(wù)功能億元

續(xù)表

4 討論

環(huán)渤海海岸帶在提供海洋水產(chǎn)品、工業(yè)原材料、保護(hù)生物多樣性、處理工業(yè)、生活廢棄物、調(diào)節(jié)氣候和涵養(yǎng)水源等方面發(fā)揮著極為重要的作用,是維持渤海海洋生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性,維護(hù)環(huán)渤海區(qū)域生態(tài)平衡,保持環(huán)渤海區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要區(qū)域[19]。環(huán)渤海海岸帶13個(gè)區(qū)域中,以東營(yíng)市海岸帶、大連市海岸帶、盤錦市海岸帶的生態(tài)服務(wù)功能總價(jià)值最大,其中盤錦市海岸帶生態(tài)服務(wù)功能為3.90萬元/hm2,東營(yíng)市海岸帶生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值為3.32萬元/hm2。環(huán)渤海海岸帶生態(tài)服務(wù)功能類型以水源涵養(yǎng)、氣候調(diào)節(jié)和廢物處理最大,分別達(dá)到27.38億元、27.07億元和26.15億元,主要貢獻(xiàn)區(qū)域?yàn)闁|營(yíng)市海岸帶、大連市海岸帶和盤錦市海岸帶。在環(huán)渤海海岸帶11種土地利用類型中,以濕地、林地、耕地和水產(chǎn)養(yǎng)殖用地的生態(tài)服務(wù)功能最為顯著,分別達(dá)到4 065億元、33.89億元、28.35億元和20.95億元,是環(huán)渤海海岸帶中生態(tài)服務(wù)功能發(fā)揮的主要土地承載類型。

由于海岸帶處于海洋和陸地的過渡區(qū)域,生態(tài)系統(tǒng)類型既有農(nóng)田、森林和草地等陸地生態(tài)系統(tǒng)特點(diǎn),也存在鹽沼、人工養(yǎng)殖池塘、灘涂和蘆葦濕地等海洋、濕地生態(tài)系統(tǒng)特點(diǎn),生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值評(píng)價(jià)難度比較大。本研究是在借鑒陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值評(píng)估的當(dāng)量因子基礎(chǔ)上,探索補(bǔ)充了海岸濕地類型的生態(tài)服務(wù)功能評(píng)估方法,形成了海岸帶主要土地利用類型的生態(tài)服務(wù)功能單位價(jià)值表。以此為基礎(chǔ),分析了環(huán)渤海海岸帶生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值的區(qū)域差異特征,為環(huán)渤海海岸帶土地開發(fā)利用與保護(hù)提供了一定的參考依據(jù)。但由于本研究的生態(tài)服務(wù)功能評(píng)估的理論和方法上多是在參考了其他研究的當(dāng)量因子基礎(chǔ)上開展的,更為切合海岸帶特點(diǎn)的當(dāng)量因子表,將在以后研究中進(jìn)一步探索。

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國(guó)家海洋行業(yè)公益性科研專項(xiàng)(200705015)、(201005009).