我國河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究進展

我國河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究進展

自1997年Daily出版Nature'Services：SocietalDependenceonNaturalEcosystem一書之后，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的概念被廣泛認(rèn)可，科學(xué)界普遍認(rèn)為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的研究對認(rèn)識和保護生態(tài)系統(tǒng)具有重要意義，全世界也掀起了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究的熱潮。河流在生態(tài)系統(tǒng)中占有非常重要的地位，雖然全世界河流僅占地球地表面積的十分之一，總水量還不及地球總水量的萬分之一，但河流對人類的貢獻卻遠(yuǎn)比海洋、湖沼、冰川等水體大得多[1]。因此，對河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)進行深入的研究無論在理論上還是實踐需要上都具有重要意義。我國學(xué)者對河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)也進行了一些研究，但總體尚少，且研究內(nèi)容主要集中在河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能探討、服務(wù)價值評價方法研究與應(yīng)用及外界干擾情況下生態(tài)服務(wù)價值的動態(tài)研究三個方面。目前尚無人將這些研究進行總結(jié)，考慮到我國水生生態(tài)環(huán)境不斷退化及加強河流生態(tài)系統(tǒng)的保護和管理需要，及時整合提煉相關(guān)研究成果十分必要。1研究現(xiàn)狀河流生態(tài)系統(tǒng)是水生生態(tài)系統(tǒng)和陸地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)合，具有多種生態(tài)服務(wù)功能。歐陽志云等[2]在研究中將水生態(tài)系統(tǒng)分為湖泊、沼澤、水庫、河流，并根據(jù)水生態(tài)系統(tǒng)提供服務(wù)的機制、類型和效用，將其服務(wù)功能劃分為提供產(chǎn)品、調(diào)節(jié)功能、文化功能和生命支持功能四大類，其中提供的產(chǎn)品主要包括人類生活及生產(chǎn)用水、水力發(fā)電、內(nèi)陸航運、水產(chǎn)品生產(chǎn)、基因資源等；調(diào)節(jié)功能主要包括水文調(diào)節(jié)、河流輸送、侵蝕控制、水質(zhì)凈化、空氣凈化、區(qū)域氣候調(diào)節(jié)等；文化功能主要包括文化多樣性、教育價值、靈感啟發(fā)、美學(xué)價值、文化遺產(chǎn)價值、娛樂和生態(tài)旅游價值等；支持功能是上述服務(wù)功能產(chǎn)生的基礎(chǔ)，其對人類的影響是間接的并且需要經(jīng)過很長時間才能顯現(xiàn)出來。需要指出的是歐陽志云在研究中制定了水生態(tài)服務(wù)功能間接價值評價指標(biāo)體系，該指標(biāo)體系在河流生態(tài)系統(tǒng)調(diào)節(jié)功能中僅將河流輸沙一項功能納入。欒建國[3]通過研究河流生態(tài)系統(tǒng)組成的特點、結(jié)構(gòu)特征和生態(tài)過程，認(rèn)為河流生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能具體體現(xiàn)在供水、發(fā)電、航運、水產(chǎn)養(yǎng)殖、水生生物棲息、納污、降解污染物、調(diào)節(jié)氣候、補給地下水、泄洪、防洪、排水、輸沙、景觀、文化等多個方面，并按照功能作用性質(zhì)的不同將河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的類型歸納劃分為淡水供應(yīng)、水能提供、物質(zhì)生產(chǎn)、生物多樣性的維持、生態(tài)支持、環(huán)境凈化、災(zāi)害調(diào)節(jié)、休閑娛樂和文化孕育等。2評價方法與應(yīng)用2.1評價方法目前我國生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評價的方法主要是采用國外的研究成果，包括直接市場法、替代市場法、意愿調(diào)查法(CVM)、當(dāng)量法、數(shù)學(xué)模型法等。其中，直接市場法包括：市場價值法、機會成本法、防護費用法、恢復(fù)費用法、人力資本法等；替代市場法包括后果阻止法、資產(chǎn)價值法、旅行費用法等。直接市場法和替代市場法測算河流的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值，是計算出河流生態(tài)系統(tǒng)單項功能的價值，再進行求和。在我國，河流的淡水供應(yīng)、水能提供、物質(zhì)生產(chǎn)的價值大多采用市場價值法進行計算；控制侵蝕、調(diào)節(jié)災(zāi)害、涵養(yǎng)水源價值的計算大多采用影子工程法或者機會成本法；環(huán)境凈化價值采用恢復(fù)成本法；休閑娛樂功能則采用旅行費用法。CVM主要用于已受損河流的恢復(fù)價值的調(diào)查，可看作河流生態(tài)系統(tǒng)的選擇價值。國內(nèi)對CVM的應(yīng)用也主要是模仿國外學(xué)者的問卷設(shè)計和偏差分析。當(dāng)量法因其簡單易行，在國內(nèi)的應(yīng)用最廣，目前國內(nèi)當(dāng)量法計算系數(shù)取值主要為美國學(xué)者Costanza和國內(nèi)學(xué)者謝高地的研究成果。1997年，Costanza等在Nature上發(fā)表的thevalueoftheworld'secosystemservicesandnaturalcapital一文中對全球生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值進行了統(tǒng)計計算，得出16種群落的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值單位面積均值，其中河流/湖泊的均值為8498美元/(h·a)，是森林的8倍多，草地的36倍多[4]。謝高地等結(jié)合Costanza的研究成果，于2002年、2007年分別向我國生態(tài)學(xué)者發(fā)放200份和500份相同問卷，調(diào)查我國生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價值當(dāng)量因子，在此基礎(chǔ)上制定出不同陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價值表。根據(jù)調(diào)查成果，我國2002年、2007年的水域單位面積生態(tài)服務(wù)價值分別為40676.4元/(h·a)、20366.69元/(h·a)[5,6]?？紤]到生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值與人類對生態(tài)系統(tǒng)重要性的認(rèn)識程度、生態(tài)系統(tǒng)及其服務(wù)的稀缺程度、經(jīng)濟社會發(fā)展對生態(tài)系統(tǒng)的依賴程度等眾多因素有關(guān)，生態(tài)價值不是一成不變的，因此粟曉玲[7]在內(nèi)陸河流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的研究中對Costanza系數(shù)進行了修正，將河流單位面積生態(tài)價值的修正系數(shù)定為1，并提出動態(tài)生態(tài)價值的概念，建立了基于發(fā)展階段系數(shù)和資源緊缺度的生態(tài)價值動態(tài)估算方法。2.2相關(guān)應(yīng)用河流的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評價是使用某一時間范圍的市場價格來進行量化計算的。因此現(xiàn)有的關(guān)于單純河流生態(tài)系統(tǒng)的研究都是在某一個確定的時間點或者范圍之內(nèi)。目前我國對河流生態(tài)系進行價值評價的研究較少，表1所列的是我國河流生態(tài)服務(wù)價值評價的應(yīng)用研究實例。由表1可知，我國河流生態(tài)服務(wù)價值評價的研究對象主要為城市河流，所得的河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值都較高。其中廣東省河流的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值占了該地區(qū)同期GDP的9.01%，金沙江攀枝花河段生態(tài)服務(wù)價值是攀枝花市2003年GDP的1.11倍。對單一河流價值評價方法大多為CVM法或?qū)⒑恿魃鷳B(tài)服務(wù)功能分解成單項，用直接或替代市場法計算再進行加和，得出服務(wù)功能總價值。3外界干擾對服務(wù)價值的影響河流生態(tài)系統(tǒng)本身就處于動態(tài)變化之中，但在自然狀態(tài)下其演替是一個緩慢的過程，而在人為干擾下，河流生態(tài)系統(tǒng)的變化速度非?？欤渖鷳B(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能也受到較大影響。我國關(guān)于外界干擾情況下的河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的研究主要涉及土地利用變化和水利工程建設(shè)干擾這兩個方面。3.1土地利用變化土地利用變化對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的影響主要研究對象是以河流為核心的流域生態(tài)系統(tǒng)。流域生態(tài)系統(tǒng)是由河流、湖泊、森林、草地、建筑用地、農(nóng)業(yè)用地等多種土地利用形式組成的綜合性生態(tài)系統(tǒng)。不同土地利用形式的生態(tài)服務(wù)價值有所差異，因此，土地利用格局發(fā)生變化將導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的改變。我國關(guān)于流域生態(tài)服務(wù)價值評價的研究絕大多數(shù)是利用當(dāng)量法，土地利用變化相關(guān)數(shù)據(jù)的獲取大多采用3S技術(shù)，研究使用的當(dāng)量系數(shù)為Contanza系數(shù)或謝高地等人關(guān)于中國陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積服務(wù)價值的研究成果。表2是我國流域生態(tài)服務(wù)價值的研究統(tǒng)計，研究區(qū)域主要是在西北地區(qū)，其中新疆地區(qū)的研究最多。研究區(qū)域中僅伊犁河流域、和田流域、延河流域生態(tài)服務(wù)價值的變化為正值，僅阿克蘇流域、伊犁河流域、岷江流域上游相應(yīng)的河流生態(tài)服務(wù)價值有所增加，其余大部分流域或相應(yīng)河流生態(tài)服務(wù)價值都在減小。總體來看土地利用變化對我國流域生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了較大的負(fù)面影響，主要原因是河流、森林、草地等生態(tài)服務(wù)價值較高的用地形式部分被轉(zhuǎn)變成建筑用地、農(nóng)田等生態(tài)服務(wù)價值較低的土地利用方式。3.2水利工程建設(shè)水利工程建設(shè)對河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值既產(chǎn)生正面影響也產(chǎn)生負(fù)面影響，前者包括發(fā)電、防洪、灌溉、供水等；后者包括生物多樣性減少、泥沙淤積、氣候調(diào)節(jié)、水文循環(huán)、環(huán)境凈化、休閑娛樂，以及其他一些未被人類所認(rèn)識的方面。目前，我國在這方面的研究較少。魯春霞等[33]將水利工程對河流生態(tài)系統(tǒng)的影響分為供水及相關(guān)功能變化、生態(tài)支持功能變化、調(diào)節(jié)功能變化、文化美學(xué)功能變化四類，并建立了評價指標(biāo)體系，探索了各項指標(biāo)的定量化評價方法，主要包括指數(shù)法和BOD—DO模型法。曹永強等[34]應(yīng)用生態(tài)足跡的方法分析了水庫對河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的影響，并構(gòu)建了生態(tài)足跡評價指標(biāo)體系。肖建紅等[35]評價了三峽工程全面竣工正常運行后對河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的影響，結(jié)果表明，考慮防洪、發(fā)電、旅游、減少有害氣體排放、改善川江航道和水庫養(yǎng)殖等6項正面功能，三峽工程對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能正面影響的年價值總計489.70億元；庫區(qū)污染、泥沙淤積、水庫淹沒、對生物的影響和對河流生態(tài)系統(tǒng)的占據(jù)是三峽工程的主要負(fù)面影響，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能年損失值總計37.83億元。魏國良等[36]探討了水電開發(fā)對河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能影響的機理及途徑，建立了相應(yīng)評價指標(biāo)體系和評價方法，并以瀾滄江漫灣水電站為對象進行了應(yīng)用研究，結(jié)果表明，水電工程建設(shè)對河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能正面影響的價值增量為11.30億元/a，負(fù)面影響的價值損失為3.27億元/a。4結(jié)論與建議河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能和價值正逐漸被人類所認(rèn)識，但到目前為止，盡管河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的研究取得了一定成果，但在河流生態(tài)系統(tǒng)運轉(zhuǎn)機理、不同服務(wù)功能價值評價方法可靠性以及干擾狀態(tài)下的動態(tài)響應(yīng)等理論方面的研究仍存在較多的缺陷。在河流保護實際應(yīng)用過程中如何將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的理念與環(huán)境管理手段融合也沒有明確的認(rèn)識，建議今后的研究應(yīng)注意以下幾個方面：(1)深入研究河流生態(tài)系統(tǒng)機理及生態(tài)過程。河流生態(tài)系統(tǒng)本身的特點決定了其生態(tài)功能，進而反應(yīng)了生態(tài)服務(wù)價值。生態(tài)服務(wù)價值僅是河流生態(tài)系統(tǒng)的一種間接反應(yīng)，因此對河流生態(tài)系統(tǒng)機理和生態(tài)過程的研究既是基礎(chǔ)又是極為重要的一個方面。而目前我國在河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)領(lǐng)域的研究主要集中在價值評價方面，對河流生態(tài)系統(tǒng)及其功能缺乏清楚、準(zhǔn)確的認(rèn)識，這是導(dǎo)致價值評價存在誤差的一方面原因。(2)大力開展河流生態(tài)系統(tǒng)價值評價方法研究。我國大多數(shù)價值評價的方法采用國外的研究成果，由于生態(tài)系統(tǒng)存在空間異質(zhì)的特性，計算得出的結(jié)果可能產(chǎn)生較大的偏差，不能為政策制定和區(qū)域管理提供準(zhǔn)確的參考，可能造成決策失誤。因此，應(yīng)探討其是否適用于我國的實際情況。不同年份、不同地域的價格水平不同，對同一河流不同時間段的價值評價及同一時間段不同區(qū)域的河流如何進行對比研究是一個難點。此外，在我國，產(chǎn)品價格受市場和政府的雙重調(diào)控，很多時候不能反應(yīng)產(chǎn)品的真實價值，因此得出的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值可能失真。應(yīng)通過方法創(chuàng)新或轉(zhuǎn)換系數(shù)等研究來解決這兩個難題。河流的文化科研價值、提供棲息地和避難所價值、生物多樣性維持等方面價值的研究僅停留在當(dāng)量法的水平，應(yīng)積極探索新方法對其進行深入研究。其他價值的評價方法得出的結(jié)果是否符合實際也有待研究。(3)不同干擾方式和干擾程度下，河流生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與生態(tài)過程的變化趨勢以及生態(tài)服務(wù)價值動態(tài)變化的研究應(yīng)引起重視。目前我國在干擾狀況下的河流生態(tài)系統(tǒng)變化研