ABSTRACT

Quantitative evaluation of the river ecosystem services function can provide a reference for river management and the rational use of water resources and comparison basis. Based on the natural conditions and the available data of the rivers in Shennongjia Forest Region, the paper makes a classification of the river ecosystem services function. The results showed that the total value of the river ecosystem services function was 4,083,660,500 Yuan in 2013. The values of various services functions from high to low were in such order as hydro-power, water storage, flood regulation, providing wildlife habitat, leisure entertainment, water supply, aquatic production, environment purification.

Keywords:Shennongjia Forest Region, River Ecosystem, Services Function, Value Evaluation

神农架林区河流生态系统服务
功能经济价值评估

苗纪法，叶  晶，张雯娜，陈  涛

湖北大学资源环境学院，武汉

Email: 446316915@qq.com

收稿日期：2014年6月2日；修回日期：2014年7月4日；录用日期：2014年7月12日

摘  要

对河流生态系统服务功能的价值评估，可以为河流的合理利用和管理提供参考和比较依据。文章根据河流的自然条件和数据的可获得性对神农架林区区域河流生态系统服务功能进行分类，研究结果表明，2013年神农架林区河流生态系统服务功能总价值408366.05万元，各项服务功能价值由大到小排序为水电开发 > 蓄集水分 > 调蓄洪水 > 提供生境 > 休闲娱乐 > 供水 > 水产品生产 > 净化环境。

关键词

神农架林区，河流生态系统，服务功能，价值评估

1. 引言

河流生态系统是由河流内的生物群落和河流环境相互作用形成的统一体[1] 。河流生态系统服务功能指河流生态系统与河流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，包括对人类生存和生活质量有贡献的河流生态系统产品和河流生态系统功能[2] 。近年来国内外众多生态学家、经济学家共同努力，从区域生态系统服务功能的价值、流域生态系统服务功能、单项生态系统服务功能、物种种群及生物多样性的保护价、修复生态系统服务功能等方面不断探索生态系统服务功能价值的评估方法。但是目前，对湿地生态系统服务功能价值较多[3] [4] ，对河流生态系统的服务功能价值评估较少，而且国内对生态系统服务功能价值评估的理论与评估方法多效仿西方国家，缺乏这方面基础理论的研究，另外生态系统服务功能价值评估没有统一的研究方法，对于其紧密相关的生态补偿参考价值有限。神农架林区河流生态系统服务功能和开发直接影响到沿岸居民的生产、生活，因此对神农架河流生态系统服务功能进行评估有利于保护河流生态系统结构与功能的完整、科学合理地评估人类活动对河流生态系统的影响[5] ，使神农架河流更好地为当地经济发展和区域生态环境保护服务。本文根据国内外学者相关研究成果结合神农架基础资料的可获得性，对神农架河流生态系统部分服务功能的经济价值进行定量评估，希望为开展河流生态系统服务功能价值评估研究和今后的神农架河流生态补偿提供参。

2. 河流概况和数据来源

2.1. 神农架河流概况

神农架林区境内河流都属于长江中游水系，但根据其直接注入河段，习惯上一般分为长江水系和汉江水系[6] 。汉水支流南河、堵河发源于山脉北坡，长江支流香溪河、沿渡河(神农溪)发源于山脉南坡。全区有大小溪流317条，其中50~1000 km²的河流14条，1000 km²以上的河流1条[7] 。南河水系共有大小溪流112条，其中支流55条，季节性溪流57条，流域总长度819.618 km，流域面积1385.62 km²；堵河水系共有大小溪流62条，其中有支流29条，季节性溪流33条，流域总长度474.393 km，流域面积826.86 km²；香溪河水系共有大小溪流95条，其中有支流43条，季节性溪流52条，流域总长度316.554 km，流域面积889.08 km²；沿渡河水系是长江在湖北省内第一级支流，共有大小溪流48条，其中有支流20条，季节性溪流28条，流域总长度115.333 km，流域面积216.05 km²[6] 。

2.2. 数据来源

根据神农架林区近5年统计年鉴和相关地方部门的“十二五”规划以及中国价格信息网、中国水网和国家统计局的调查统计资料，收集神农架林区四大水系流域水供给、水力发电、水产品生产、旅游等各类统计数据，对研究河段2013年的河流服务功能经济价值进行评估。

3. 河流生态系统服务功能分类

1966年King[8] 第一次提到生态系统服务这一概念，到20世纪70年代，生态系统服务功能开始成为一个科学术语及生态学与生态经济学研究的分支。1991年国际科学联合会环境问题科学委员会(SCOPE)召开生物多样性间接经济价值定量研究会议，此后关于生物多样性与生态系统服务功能经济价值评估方法的研究和探索才逐渐多了起来[9] -[12] 。

为了对生态系统服务价值进行评价，Costanza等人综合国际上研究生态系统服务功能价值的各种方法，将生物圈分为16个生态系统类型，并将生态系统服务功能分为17种，最先对全球生态系统服务价值进行估算，这是目前对生态系统服务功能价值评估最有影响的研究结果[13] 。国内很多学者在此基础上结合水生态系统提供服务的特点对水生态系统的功能与效益进行了分析与评估[14] -[18] ，文章借鉴国内外水生态系统服务功能的分类方法，将河流生态系统服务功能划分直接使用价值和间接使用价值两大类，具体包括供水、水力发电、水产品生产、内陆航运、休闲娱乐、文化美学、调蓄洪水、蓄集水分、土壤保持、河流输沙、净化环境、碳固定、养分循环、提供生境、生物多样性等功能[2] 。

4. 神农架林区河流生态系统服务功能价值评估

根据神农架林区的水质保护要求、地理环境和水资源利用现状和资料的可获得性等原因，文章仅对供水、水力发电、水产品生产、休闲娱乐、调蓄洪水、蓄集水分、净化环境、提供生境等8项服务功能进行评估。

1) 供水功能。神农架林区四大水系是全区唯一的淡水供给源，为全区提供生活用水、生产用水以及社会公共用水等。四大水系河流水供给功能的评估可以利用市场价值法，其计算公式为：

式中，V₁为水供给功能价值，Q_i为第i种用途的水量，P_i为第i种用途水的市场价格。根神农架林区统计数据，全区各类水利工程总供水量3328万吨，其中居民生活用水284万吨，生产用水2909万吨，城镇公共生态环境用水35万吨。根据神农架林区现行水价，水供给功能价值为3201.35万元。

2) 水力发电功能。神农架林区河流的落差较大，形成了丰富的势能，水力发电是该能量的有效转换形式。发电价值用市场价值法计算，计算公式为：

式中，V₂为水力发电价值，Q₀为电站的年发电量，P₀为单位电的市场价格。根据统计数据(如表1所示)，神农架林区可开发水能蕴藏量为450,000 kw，年发电量最大可为394,200万度，单位电的价格按居民用电电价0.55元/度计算，由此可得，林区四大水系水力发电功能价值为216,810万元。

3) 水产品生产功能。林区水产养殖规模较小，根据神农架林区统计数据显示，2012年林区水产养殖业总产值V₃为153万元。

4) 休闲娱乐功能。休闲娱乐价值采用费用支出法，费用支出是指游客旅行总费用的实际支出，包括交通、食宿和门票等服务费用，还有旅行时间花费和其它附属费用，计算公式如下：

[19]

式中，V₄为旅游价值；C为旅行费用支出；S为消费者剩余；T为旅游时间价值；O为其他费用。

香溪源是神农架林区以河流为主导开发的景区，根据相关文献香溪源年门票收入750万元，根据当

地旅游局的统计结果，旅游及其带动的相关产业产生的价值是门票价值的5.5倍(包括旅馆、饭店、交通运输等)[16] ，可得旅游价值为4125万元。

5) 调蓄洪水功能。调蓄洪水功能包括两个方面：一方面，指河流湿地具有巨大的渗透能力和蓄水能力。由于湿地植物吸收、渗透降水，致使降水进入江河的时间滞后，从而减少了洪水径流量，达到削减洪峰的目的。另一方面，在河流上兴建的水库也起到调节洪水、减少灾害的作用。

式中，V₅为调蓄洪水功能的价值；S_f为保护的耕地总面积；P_f为耕地的效益；P₀为其他效益，这里以防汛费用代替。

根据《神农架林区2012年国民经济和社会发展统计公报》，神农架林区水系流域范围内播种面积6081公顷，每公顷产值5.2万元，人口7.95万人，人均防汛费按25元/人计算。

6) 蓄集水分功能。河流除了提供用水以外，还是一个天然的容器，起到蓄集水资源、调节和补充周围湿地径流和地下水的作用，这种功能减少了水库等贮水工程和引水工程的建设。贮水功能价值利用代替花费法进行计算，根据河段潜在的贮水水量，假设水库等工程获得同样水量时所花费的费用作为贮水功能价值。计算公式为：

其中，V₆为贮水价值，Q_b为河段潜在的贮水量，P_b为这种潜在水量的获得成本(单位蓄水量的库容成本)。根据河流的特点，对供水功能的利用只是其服务功能的一部分，因此，应在保证其他功能正常的

情况下进行评估。由国际大坝组织的生态用水不低于水资源总量的30%的理论可知，贮水量为多年平均河流年径流量的70%[20] 。神农架林区年均径流量为21.27亿m³，取其70%，则贮水量为14.89亿m³。单位贮水价值取每建设一单位库容需投人的成本0.67元[21] 。根据国家统计局的统计数据计算可知[20] ，2013年比1999年居民消费价格总水平上涨35.4%，由此推算，取单位蓄水量的库容成本0.91元，神农架流域贮水功能价值为135040.69万元(见表2)。

7) 提供生境功能价值。各种水体与湿地是地球上最重要的野生生物的栖息地或避难所。提供生境功能的价值公式为：

式中，V₇为提供生境功能价值，M_b为单位面积土地的效益价值，S_b为提供生境的面积。根据国内外专家的研究成果，河流提供生境服务功能价值系数难以确定，规划中采用沼泽所提供生境的价值系数，沼泽或泛滥平原提供栖息地或避难所这一服务功能的年生态效益为439美元/hm²[5] [13] ，折合人民币3648.09 元/hm²，(以100美元兑换人民币831元计算)，根据国家统计局的统计数据计算可知，2013年比1997年居民消费价格总水平上涨32.4%，提供生境的年生态效益为5155.72元/hm²，神农架林区四大水系流域面积为3317.61平方公里，可得出提供生境服务价值为17104.67万元，各水系计算结果如表3所示。

8) 净化环境功能。河流生态系统能够通过稀释、吸附、过滤、扩散、氧化还原等一系列物理和生物化学反应来净化由径流带入河流的污染物，起到净化水质的作用。净化功能的价值公式为：

式中，V₈为净化功能价值，Q_w表示净化能力下降而减少的污水处理量，P_w为污水处理厂处理单位成本的价格。根据林区环保局统计年报，2012年林区流域工业废水排放量200.6万t，废水排放达标率为90%，生活废水排放量为227万t，排放达标率为40%。污水处理费标准为：工业污水处理费0.8元/m³，居民生活污水处理费0.7元/m³，据此可计算林区流域水质净化功能价值为111.39万元。

5. 结论

研究结果表明，2013年神农架林区四大水系河流生态系统服务价值约为408366.05万元，相当于神农架林区全区生产总值的242.91%。在对神农架林区水系河流生态系统服务价值的初步评估中，水力水电开发功能的经济价值最大为216810万元，占总经济价值的53.09%，净化环境功能经济价值最小为111.39万元，占总经济价值的0.027%。各项生态系统服务功能价值由高到低排序为水力电开发功能 > 蓄集水分功能 > 调蓄洪水功能 > 提供生境功能价值 > 休闲娱乐功能 > 供水功能 > 水产品生产功能 > 净化环境功能(见表4)，这说明神农架河流生态系统在蓄集水分、减少和防御洪涝灾害、保护社会和促进经济发展等方面具有极其重要的作用。

另外，由于数据的不可获得性及方法不成熟等原因，这里对于气候调节、碳固定、河流输沙等功能未作评估，导致评估结果可能偏小，在应用本研究的结果时应予以考虑。对河流生态系统服务功能进行评估的最终目的，是预测河流生态系统发生某种改变时，它为人类提供的各种服务功能将会发生怎样的变化，从而为河流的开发和利用政策的制定提供科学依据[22] 。近年来，受水电站建设、流域土地开发等因素影响，神农架河流自然状况发生了很大改变。因此应尽快完善相关的河流生态系统服务功能评价方法，开展不同人类干扰下功能变化的研究，更好的对神农架林区河流生态系统服务功能的评估，为河流

的开发利用及其管理提供参考和依据，为实现河流可持续利用提供科学保证。

基金项目

本研究由国家科技惠民计划项目(S2013GMD100042)资助。

参考文献 (References)