州海域生态系统的调节服务价值评估

 李爱，  杨正先，  温泉

（1．辽宁省海洋水产科学研究院，辽宁大连116023；

2．国家海洋环境监测中心，辽宁大连116023）

 摘要：选择气候调节、空气质量调节、水质净化调节和干扰调节4个服务指标，采用替代市场价格法和替代成本法对温州海域生态系统提供的调节服务价值进行了评估。结果表明，2009年温州海域调节服务价值达48.11亿元，其中以空气质量调节服务价值为主( 70.38%)，其次是气候调节(18.19%)和水质净化服务价值(11.37%)，干扰调节服务价值所占比例最低(0.06%)。从提供调节服务的来源来看，浮游植物提供的调节服务价值最高为47.83亿元，占总价值的99.42%；养殖生物提供的调节服务价值为2 512万元，占总价值的0.52%；互花米草提供的调节服务价值为295万元，约占总价值的0.06%。温州海域生态系统调节服务价值的分布与海域生态环境特征及海域使用现状密切相关，存在高度的空间变化，分布密度平均为5 473 j/hm2，总体分布为从近岸向外海呈明显升高趋势，最低值出现在温州湾(瓯江口、飞云江口、鳌江口)-5 m等深线内海域，最高值出现在南麂列岛附近海域。

 关键词：温州；生态系统服务；调节服务；地理信息系统(GIS)；评估

 海洋生态系统向人类提供的服务可分为供给、调节、文化和支持4组服务lu，对各项海洋生态系统服务价值的科学评估是海洋生态系统管理的重要基础。按MA评估框架，海洋生态系统调节服务是指从海洋生态系统过程的调节作用当中获得的收益，包括了气候调节、空气质量调节、水质净化调节、干扰调节、有害生物与疾病的生物调节与控制等5种服务。由于不同空间、不同区域的海洋生态系统产生的服务存在巨大的空间差异性，国内外学者已经针对海洋生态系统服务价值评估开展了大量的探索和研究，但目前研究仍多集中于全球、全国、省域、大流域等宏观尺度和通过市场可直接转化为经济价值的供给服务价值方面，而对于具体市域尺度的、无法直接进入市场的近海调节服务价值的识别和估算研究尚不多见。本研究以温州海域生态系统调节服务价值为研究对象，借助于地理信息系统(GIS)，结合温州海域生态环境特征和使用现状对现有调查和统计数据进行调节服务价值的空间分配与表达，尝试揭示温州海域生态系统调节服务价值的空间异质性，为温州海域海洋生态功能规划和生态补偿机制的建立提供支撑。

1  研究区域与研究方法

1.1  研究区域概况

 温州市位于浙江省东南部，东濒东海，全境位于27003'—28036'N、119037’~121018'E之间。境内有大小河流150余条，主要水系有瓯江、飞云江、鳌江。沿海自北向南分布有洞头、北麂、北龙、南麂和七星等5片列岛区，岛海岸线总长约665 km，岛陆面积约175 km 2。陆域海岸线长约504 km，所辖海域面积约8 780 km 2，潮间带滩涂面积为575 km2。河口港湾众多，有温州湾、乐清湾、沿浦湾和大渔湾等4海湾。温州的苍南县、洞头县分别被命名为“中国紫菜之乡”和“中国羊栖菜之乡”，乐清湾是全国最大的泥蚶育苗基地，被誉称“贝藻王国”的南麂列岛国家海洋自然保护区是我国南北海岸带生物的集聚地，温州在全省乃至在全国的海洋地位十分重要。

1.2  研究方法

1.2.1  评估方法

 温州海域生态系统的调节服务包括气候调节、空气质量调节、水质净化调节、干扰调节、有害生物与疾病的生物调节与控制等5种服务。由于现有科学技术水平的限制，有害生物与疾病的生物调节与控制的服务价值目前难以计量，因此对此项服务价值暂不评估。

气候调节服务主要考虑研究海域中海洋生物对温室气体C02的吸收，基于海洋植物（浮游植物和大型藻类）通过光合作用和滤食性贝类吸收HC03一（碳酸氢根）形成CaC03(碳酸盐)贝壳固定二氧化碳的原理进行评估。从光合作用方程式可知，每1g干物质( C6H1005)的大型海藻，固定1.63 g C02，同时，浮游植物生产1g碳，可吸收3.67 g CO：。采用替代市场价格法进行海洋植物气候调节价值的评估，其计算公式如下：

 式(1)中：Vc0．表示单位面积海域海洋植物固定二氧化碳的服务价值；Q。表示单位面积海域大型海藻干重；Qpp表示单位面积海域浮游植物的初级生产力，以C计算；P。o．表示二氧化碳排放权的市场交易价格，为106.2元／t。

滤食性贝类贝壳中每固定lgC，可吸收3.67 gC02，采用替代市场价格法进行滤食性贝类气候调节价值的评估，其计算公式如下：

 式(2)中：Vc0。’表示单位面积海域滤食性贝类固定二氧化碳的服务价值；Qb表示单位面积海域滤食性贝类的年产量；Pb表示滤食性贝类壳干重占湿重的比值（即干壳体质量系数）；6表示滤食性贝类干壳含碳量。

 空气质量调节服务主要考虑研究海域中海洋生物对氧气等有益气体的释放，基于温州海域浮游植物和大型海藻通过光合作用生产的氧气量进行评估。从光合作用方程式可知，每lg干物质(C6Hi005)的大型海藻会释放1.19 9 0。，浮游植物生产lgC，可释放2.67 g O。，氧气生产成本按567元／t计算，采用替代成本法进行估算。

水质净化服务主要考虑对N和P的生物净化调节服务，温州海域的水质净化有3个来源：浮游植物、大型藻类和养殖动物。根据浮游植物体内C:N:P=106:16:1，可计算浮游植物对N、P的净化量；大型海藻和养殖动物体内含有一定比例的N和P，根据其养殖年产量计算去除的N、P量，生活污水中N和P的处理成本分别为1.5元/kg和2.5元/kg。利用替代成本法进行价值评估，水质净化服务价值计算公式为：

  式(3)中：VWP是单位面积海域水质净化服务价值；Qm为单位面积海域净化的污染物质数量；G为生活污水的净化成本。

干扰调节服务主要来源于海洋沼草群落及滩涂对海洋风暴潮等自然灾害的衰减作用，其价值可采用替代成本法进行估算。温州沿海乐清湾至苍南各县（市、区）滩涂上都有互花米草分布，互花米草具有较强的消浪护岸功能，其消浪护岸价值可用种植互花米草节省的海堤修理净费用来估算，其计算公式为：

 式(4)中，VIA为节省的净费用，r为台风损害系数，E为环境因子系数，F为种植互花米草的费用系数，M为种植1 hm2互花米草节省的修理费用。取丁为0.5，E为0.5，F为0.1，M为1.0万元。

1.2.2  空间表达

 采用GIS技术结合1.2.1节的调节服务价值评估方法，将各项调节服务按价值均匀地或按权重赋予相应的图斑，对价值字段进行栅格化后，形成各类型调节服务价值的空间分布图。最后，将各类型调节服务价值产生的图层在同一坐标系统下进行栅格加和运算，即可输出温州海域生态系统调节服务价值空间分布图，可以很好地展现评估尺度内部的生态服务价值空间异质性以及县级行政单元之间的差异性。

1.2.3  数据来源

以2009年为基准年进行评估。海水养殖产量及养殖面积数据来自温州市海洋与渔业厅提供的2009年渔业统计资料；初级生产力的计算方法采用叶绿素a法进行计算，叶绿素a和浮游植物数据来自2010年8月至2011年5月在温州海域(120.000—121.55。N；27.000—28.40E)开展的夏、秋、冬、春4个航次补充调查（调查站位详见图1），调查和分析方法参照国家标准GB/T 12763-2007-《海洋调查规范》和GB17378-2007《海洋监测规范》执行。以乐清湾2009年SPOT遥感影像为基本资料，结合实地调查、行政区图和相关的地理信息数据及温州市海洋环境质量公报等资料进行分析研究，对遥感影像进行几何校正、彩色合成、图像裁剪等预处理，得到2009年乐清湾滩涂互花米草信息的分布图，其它各县（市、区）互花米草分布来源于文献[20]。

2  结果与分析

2.1  气候调节服务价值

 根据目前掌握的资料情况，温州海域的气候调节服务我们仅考虑该海域海洋植物和滤食性贝类对温室气体二氧化碳的固定数量及效应。2009年，温州海域共采集到浮游植物3大类101种，其中硅藻门88种，甲藻门12种，着色鞭毛藻门1种。在采集到的浮游植物种类中，硅藻门以骨条藻属、直链藻属、圆筛藻属、角毛藻属、根管藻属、菱形藻属和盒形藻属的种类为主；甲藻门种类主要以角藻属、多甲藻属的种类及夜光藻为主。全年由浮游植物吸收二氧化碳的总量为8.19x106 t，固定二氧化碳的服务价值为8.69亿元，服务价值的空间分布平均密度为990元/hm2，总体分布为从近岸向外海呈明显升高趋势，最高值出现在南麂列岛附近海域，分布密度为2 000—3 000元/hm2。

 2009年，温州市养殖海藻主要品种包括海带、紫菜、羊栖菜等，养殖海藻干品总产量达2.49x104 t，吸收二氧化碳量为4.06x104 t，固定二氧化碳的服务价值为432万元。其中，苍南县固定二氧化碳的服务价值最高，为235万元，其次是洞头县，为159万元，两者合计占温州市养殖藻类固定二氧化碳总服务价值的91%。与浮游藻类不同（其固定的碳大部分留在系统内），人工养殖的这些大型藻类，可以通过收获将其固定的碳从海水中移除。

温州是贝类传统养殖大市，养殖品种包括泥蚶、缢蛏、牡蛎、文蛤、彩虹明樱蛤等。2009年温州海洋贝类产量8.11x104 t，结合表1～2及公式(2)，经计算可得2009年温州海域养殖贝类吸收二氧化碳量为1.33x104 t，固定二氧化碳的服务价值为142万元，其中乐清市固定二氧化碳的服务价值最高，为106万元，其次是苍南县，16.7万元，两者之和占温州市养殖贝类固定二氧化碳总服务价值的86%。通过此方式固定的碳将随着对养殖贝类的收获而从系统中彻底移除。

2.2  空气质量调节服务

 在海洋植物固定碳的同时，也产生人类及其他生物生存必须的氧气，海洋植物对空气质量稳定起了相当重要的调节效应。全年由浮游植物释放氧气量为5.94x106 t，释放氧气的服务价值为33.69亿元，服务价值的空间分布密度平均为3 837元／hm2，总体分布为从近岸向外海呈明显升高趋势，最高值出现在南麂列岛附近海域，分布密度为0.95～1.16万元/hm2; 2009年温州市养殖大型海藻释放氧气量为2.97x104 t，释放氧气的服务价值为0.17亿元。其中，苍南县释放氧气的服务价值最高，为917万元，其次是洞头县620万元，两者合计占温州市养殖藻类释放氧气总服务价值的91%。

2.3  水质净化调节服务

 采用该海域每年可以固定的N和P数量来估算温州海域的水质净化调节服务价值。温州海域的水质净化有3个来源：浮游植物、大型藻类和养殖动物。根据浮游植物体内C:N:P=106:16:1，可计算由浮游植物移除的N和P分别为3.29x105 t和2.05x104 t，用代替成本法评价可得2009年浮游植物水质净化服务价值为5.44亿元；大型海藻和养殖动物体内含有一定比例的N和P，根据2009年温州市海域养殖大型海藻干产量为2.49x104 t，采用主要养殖藻类品种海带的N和P含量值进行计算，N和P含量分别占干重的1.63%和0.379%，可得2009年温州海域由养殖大型海藻从系统内移除的N量为406 t，P量为94.5 t，用代替成本法评价可得2009年大型海藻水质净化服务价值为85万元；通过对海水鱼、虾、海参、贝类等各种养殖动物的收获，也可达到对N的移除效果。虾、海水鱼、海参根据其体内的蛋白质含量计算其对N的去除量，滤食性贝类根据不同种类的软组织和贝壳的含N量计算其对N的去除量，结合2009年温州市养殖动物的产量，可以计算出通过养殖动物移除的N量为1.14x103 t，服务价值为171万元。

温州海域的主要陆源污染物来源为人海河流径流，《2009年温州市海洋环境质量公报》显示，温州3条主要人海河流——瓯江、飞云江、鳌江携带人海的N、P人海量为2.04x104 t，远低于温州海域的生物移除数量3.51x105 t。

2.4  干扰调节服务

 温州沿海的乐清市、龙湾区、瑞安市、平阳县和苍南县滩涂上都有互花米草分布，互花米草具有较强的消浪护岸功能，主要是通过控制高潮位附近的波浪，消耗其波能，降低其对海岸、堤坝的冲刷破坏作用。2009年，温州市乐清湾护花米草分布面积已达14.84k m2，由于龙湾区、瑞安市和平阳县、苍南县的互花米草分布面积缺少2009年的数据，考虑到上述区域护花米草的繁殖扩散和人为减少一定程度上可以相互抵消，本文采用文献[23]中2003年数据，分别为1.094 7、2.606、1.120 km2，用互花米草种植节省的海堤修理净费用来估算，可得温州市互花米草消浪护岸的价值为294.91万元。

2.5  调节服务价值

2009年温州海域调节服务总价值为48.11亿元，空间分布密度平均为5 473元mrri2，空间差异显著，具体结果如下：(1)调节服务价值总体分布从近岸向外海呈明显升高趋势，最低值出现在温州湾(瓯江口、飞云江口、鳌江口)-5 m等深线内海域，分布密度低于700元/hm2，最高值出现在南麂列岛附近海域，分布密度为1.4～1.7万元／m2之间；(2)从各项调节服务价值量看，空气质量调节服务价值最高，为33.86亿元，占总价值的70.380A；其次是气候调节和水质净化服务价值，分别为8.75亿元和5.47亿元，占总价值的18.19%和11.37%;干扰调节服务价值最低，仅为295万元，占总价值的0.06%；(3)从提供调节服务的来源看，浮游植物提供的调节服务价值最高为47.83亿元，占总价值的99.42%;养殖大型藻类提供的调节服务价值为2199万元，占总价值的0.46%；养殖动物和互花米草提供的调节服务价值分别为313万元和295万元，均约占总价值的0.06%；(4)在局部海域，有养殖区的海域调节服务价值相对较高，说明海域使用现状对供给服务价值的空间分布有直接影响。

3  讨论

3.1  温州海域生态环境特征对调节服务价值空间分布的影响

 从评估结果来看，温州海洋生态系统服务调节服务价值存在高度空间异质性，与海域所处的自然地理环境、生物群落结构、水文特征及海域使用现状等多种因素有关。

 2009年，温州海域生态系统调节服务价值的空间分布密度平均为5 473元/hm2，与山东桑沟湾海洋生态系统的调节服务价值平均值（7 353元／hmz）、深澳湾养殖生态系统调节服务价值平均值(6 286元/hm2)处于同一个量级。由于桑沟湾和深澳湾都是养殖海湾，养殖面积占湾内水域面积比例分别为35.6%和96.5%，温州海域养殖面积(2.04x104 hm2)仅占海域面积的2.2%，而有养殖区的海域调节服务价值相对较高，因此这可能是导致温州海域生态系统调节服务价值的空间分布平均密度低于桑沟湾和深澳湾的主要原因。

 南麂列岛位于温州平阳县沿岸东南约50 km、水深约25 m处的海域，处于台湾暖流和闽浙沿岸流的交汇处，形成了典型的汇聚流区。该区流系复杂，海洋生态环境独特，为海洋动、植物繁殖和生长提供了丰富的饵料基础和良好的自然环境条件。南麂列岛海域海洋生物物种繁多，尤其是贝藻资源极为丰富，包括贝类427种，大型底栖藻类178种，微小型藻类459种，占我国贝藻类种数的15%和25%。南麂列岛周边海域初级生产力也处于较高水平，有文献报道1990年春季南麂列岛邻近海域初级生产力平均值达3  270.8mgC/( mz．d)，本研究发现2011年春季南麂列岛邻近海域初级生产力平均值高达4 687 mgC/( m2．d)，远高于同期温州市其他海域的初级生产力水平。因此，南麂列岛周边海域由初级生产者浮游植物提供的调节服务价值（1.4—1.7万元／Ilm2）相对较高，反映了南麂列岛丰富的物种多样性潜藏着巨大的生态服务价值。

 温州湾是由瓯江、飞云江、鳌江3条河的河口平原与洞头列岛组合而成的敞开性海域，湾口较为开阔，与外海水混合强烈，水体稳定度差，悬浮泥沙浓度高，造成光对初级生产力限制，进而影响到调节服务价值的提供。历史调查结果表明，温州湾的初级生产力不高，1982年10月和1990年4月温州湾的初级生产力分别为52.55和39.04 mgC/(m2.d)，与本文调查结果相似(2010年8月-2011年5月温州湾的平均初级生产力为68.78 mgC/(m2.d))，因此温州湾由初级生产者浮游植物提供的调节价值相对较低，瓯江口和飞云江口均低于700元/hm2。加之温州湾沿海资源开发利用较早，经济发展迅猛，人类通过陆源排污、海洋工程建设等活动对温州湾海洋生态系统干扰较大，导致温州湾提供的调节服务价值相对偏低。

 苍南县3个海湾（大渔湾、渔寮湾、沿浦湾）、洞头浅海及乐清湾是温州市贝藻的主要养殖区。2009年，苍南县、洞头县和乐清市养殖生物提供的调节服务价值分别为1 248万元、825万元、239万元，占全市养殖生物提供总调节服务价值的49.69%、32.84%和9.52%。贝藻类养殖可以促进水生生物体吸收水体中的二氧化碳、去除水体中氮磷，但养殖渔业作为耗能大户，污染物的排放也不容忽视。温州市全市共有海水养殖面积2.04x104 hm2．其中以滩涂养殖业为主。每年共投放的饵料近5万t，流失率达30%，饵料中N和P含量约为2.40%和0.60%，即每年经投放养殖饵料排放人到海的N为360 t，P为90 t。另有研究发现，如果养殖密度过大，贝类的粪便和藻类的碎屑可能会使海域透明度降低，影响海域的初级生产力，进而导致海洋生态系统服务功能下降。

3.2  温州海域调节服务价值对地方生产总值的贡献

 2009年温州海域提供的调节服务价值为48.11亿元，相当于2009年温州市GDP(2 527.34亿元)的1.90%，其中，空气质量调节服务价值贡献率最高，为1.34%；其次为气候调节和水质净化服务价值，贡献率分别为0.35%和0.22%；干扰调节服务价值贡献率最低，仅为0.001%。从提供调节服务的来源来看，浮游植物提供的调节服务价值贡献率最高，为1.89%；其次为养殖生物，贡献率为0.009 9%;互花米草的贡献率仅为0.001 2%。由此，我们可以看出浮游植物是温州海域调节服务价值的主要贡献者，与自然生态系统相比，人工海水养殖活动对调节服务价值的贡献几乎微乎其微。

3.3  温州海域调节服务评估的误差分析

 尽管我们力求全面评估温州海域的调节服务，但我们的评估还是漏掉了很多项目，如由捕捞海洋生物和红树林提供的调节服务，导致评估结果偏低。龙湾区、瑞安和平阳、苍南县护花米草数据均来源于非基准年的文献资料，存在一定的评估误差。此外，我们的估价是将复杂的动态系统当作静态“快照”的基础上进行的，这样做忽略了各种服务之间的复杂的相互依存关系，所以把文中各项服务按照等权重矢量加合，导致评估结果存在一定的误差。

 我们可能永远也无法对生态系统服务价值做出一个非常精确的估计，因为在某种意义上，这种生态学意义上的生命支持系统服务的总价值对于经济体系来说是无限大的。然而，生态系统服务研究的最终目的是为决策服务，我们所作出的粗略的初步估计是一个有用的起点，它可向决策者展示和证明海洋生态系统的重要作用及保护海洋生态系统对人类社会发展的重要性，对于海洋生态功能规划和生态补偿机制的建立至关重要。

4  结论

 2009年温州海域供给服务价值为48.11亿元，是当年GDP的1.90%，其中以空气质量调节服务价值为主(1.34%)，其次为气候调节(0.35%)和水质净化服务价值(0.22%)，干扰调节服务价值所占比例最低(0.001%)。从提供调节服务的来源来看，浮游植物提供的调节服务价值最高为47.83亿元，占总价值的99.42%;养殖生物提供的调节服务价值为2 512万元，占总价值的0.52%；互花米草提供的调节服务价值为295万元，约占总价值的0.06%。

 温州海域生态系统调节服务价值的分布与海域生态环境特征及海域使用现状密切相关，存在高度的空间变化，高值区集中分布于南麂列岛附近浅海水域；温州湾-5 m等深线内海域调节服务价值相对较低。

 温州市的渔业生产以贝藻类养殖为主，2009年温州市养殖生物共产2.97x104 t氧气、固定5.40x104 t二氧化碳、移除1.55x103 t氮和94.5 t磷，提供调节服务价值2 512万元，但渔业生产带来的污染物排放也不容忽视，因此应做好养殖规划，发展低碳生态养殖渔业。