森林湿地生态系统服务功能及价值评估研究综述

杨一 边红枫杨絮

森林湿地生态系统服务功能及价值评估研究综述

杨一 边红枫*杨絮

（东北师范大学国家环境保护湿地生态与植被恢复重点实验室，吉林 长春 130117）

森林湿地生态服务功能价值评估逐渐成为湿地科学前沿领域的热点话题。在介绍当前森林湿地生态系统定义和分布的基础上，综述了森林湿地主要生态服务功能的类型、机理和价值评估方法，旨在加强人们对森林湿地生态系统服务功能的认识，并为森林湿地的管理与保护提供科学支持。

森林湿地；生态系统服务功能；价值评价

根据植物的生长型，湿地可简单划分为草本湿地、灌丛湿地及森林湿地三大类（Welsch，1995）。森林湿地是指地表过湿或积水的地段，以湿生植物和沼生植物为主所组成的森林植物群落，其类型包括寒带或寒温带森林沼泽湿地和热带冲积雨林或海岸潮间带森林湿地（郎惠卿, 1999）。森林湿地广泛分布于西西伯利亚、北欧4国（丹麦、芬兰、瑞典、挪威）、北美亚马逊流域、印度尼西亚和坦桑尼亚、刚果、我国东北部及东南沿海等地区（Klinge, 1990）。通过对森林湿地生态系统服务功能及森林湿地服务价值评估的探讨，使森林湿地生态系统可以更好地为人类可持续发展服务。

1 森林湿地生态系统服务功能研究

生态系统服务功能一词最早由Ehrilich 等（1981）提出，然后逐渐为人们开始使用。对于生态系统服务的定义，国内外广泛认同的是千年生态系统评估（Millennium Ecosystem Assessment，MA）对生态系统服务的定义，即人类从生态系统中获取的大量的利益，包括食物、水、木材、文化享受等人类认为有价值的物品和服务。这一定义已得到公众和学术界的接受，并被广泛使用。此外，国内外众多学者都对生态系统服务进行了定义和分类。虽然国内外学者对生态系统服务定义的理解和分类方法有所不同，但大都涵盖三方面的内容，即自然生态系统是生态系统服务产生的主体，生态系统服务对人类经济社会的支持作用，生态系统服务通过生态系统过程和状况体现（Costanza，1980；Boyd et al，1997；Wallace et al, 2007; Fisher, 2009; 欧阳志云, 1999；欧阳志云等, 2000; 文一惠等, 2010）。国内外学者对森林湿地服务功能的研究很早，但因为北方寒温带森林湿地乔灌木种类繁杂，分布地不易探查，对森林湿地服务功能研究大多数只针对红树林湿地、滩涂地湿地，对其他一些植被类型的森林湿地生态系统服务研究相对较少。本文简单介绍了森林湿地生态系统主要服务功能的基本机理和常用的研究方法。

1.1 森林湿地水源涵养功能

森林湿地中“水源涵养功能”的概念来源于森林生态系统，森林湿地水源涵养功能主要有蓄水、调节径流、拦蓄洪水和净化水质等。森林湿地底层土壤质地粘重和不透水性以及永冻层的作用，使森林湿地具有强大的蓄水能力。如广州南沙地区山塘湿地及海岸潮间带湿地蓄水达11×108m3（吕宪国, 1998）。同时，森林湿地通过林冠层、枯枝落叶层削弱了降雨的侵蚀能力，降低了水土流失的风险。由于森林湿地内乔木对雨水的截留和乔木巨大的蒸散发量，因此对森林湿地水源涵养功能的研究除了考虑到湿地土壤因素外，还应考虑到森林湿地生态系统内乔木类型对雨水的截留和蒸散发量。

森林湿地水源涵养功能的研究多基于森林生态系统，因而森林湿地水源涵养研究方法与森林生态系统水源涵养功能研究方法类似，如水量平衡法（Xiao,2000）、降水贮存量法（李金昌,1999）等。杨絮（2015）对长白山孤山屯地区典型森林湿地生态系统研究，利用综合蓄水能力法计算该地区森林湿地土壤蓄水量达4 798.001 t/hm2，林冠层饱和截流量达100.3 t/hm2。

目前针对森林湿地水源涵养功能的研究，大多以土壤粒径组成、土壤结构、土壤容重等来说明土壤的持水量和森林湿地的水源涵养功能，忽略了森林湿地乔木的蒸散发量对整个森林湿地生态系统水源涵养功能的影响。森林湿地水源涵养功能研究更多的是对土壤最大蓄水量或湖泊蓄水量、森林湿地拦蓄洪水功能、森林湿地净化水质功能的独立研究，并未阐述森林湿地的水源涵养功能。

1.2 森林湿地的固碳功能

森林湿地生态系统的特点是土壤地表过湿或积水的地段，处于缺氧状态，另外由于高大乔木的存在，孕育了一些独有的动植物。由于这些独特的条件，森林湿地有着极强的固碳功能。湿地面积只占地球陆地面积的2%～6%，却储存着大量的土壤碳（Kayranli, 2009），约4 550亿t，其中寒带、亚寒带森林湿地固碳量在湿地生态系统中占有很大比重（Belyea, 2004），极大地缓冲了大气中CO2的含量。森林湿地固碳过程受到气候、植被、养分等多种因素的影响，但这些因素对森林湿地固碳功能的作用机制并不是很清楚，需要进一步开展研究。而且，森林湿地生态系统中的林种不同，其固碳能力也不尽相同。研究表明，北美洲乔木湿地大约每年可以固定1.4 Mg/hm2的碳（Berner, 1994），而墨西哥湾红树林碳储量为253～270 g/(cm2·a)（Bianchi et al, 2013）。

森林湿地碳储量和固碳功能的研究方法很多，主要有样地实测法、非破坏性估算法、基于遥感信息估测法和生物量遥感估测模型等，早期森林湿地土壤的碳储量估算方法主要是测量土壤深度、土壤容重和土壤平均碳密度（Gorham, 1991）。可根据乔木异速生长模型或伐标准木建立方程来计算森林湿地乔木的生物量，如Minkkinen等（2000）曾利用前人在当地建立的生物量模型估算了芬兰森林泥炭沼泽湿地中乔木的生物量。Kauffman等（2010）估算了密克罗尼西亚联邦的红树林地上生物量。由于北方寒带、寒温带森林湿地内林种多为杂木林，故而对北方森林湿地植物固碳能力的研究相对较难，同时，自然生长的森林湿地处于森林和湿地交界区，且地球北部常受永冻层的影响，遥感影像对森林湿地和森林生态系统的识别难度很大。现在由于技术方法的更新，可根据植被类型、土壤类型和理化性质来构建模型，对森林湿地的固碳功能进行估算。

1.3 森林湿地的气候调节功能

森林湿地对气候的调节是通过森林湿地内植物的呼吸作用及光合作用来影响环境中的碳氧含量，对全球生态系统碳氧平衡有着重大的意义。森林湿地集水面积大，水分蒸发增加了大气湿度，促进了降水。而且森林湿地中乔木等植被茂盛，通过蒸腾作用，森林湿地可持续不断地向大气输送大量的水气，来调节区域内的空气湿度，同时森林湿地的蒸散发又可调节周围温度。

对于森林湿地气候调节功能的评价，多采用固碳放氧的方法。利用植物的光合作用吸收CO2释放O2来评价森林湿地的气候调节能力。由光合作用方程可知，植物生产1 g干物质可吸收1.47 g CO2和放出1.07 g O2。陆冬梅（2014）用这种方法估算出合肥滨湖湿地森林公园落叶阔叶林、针阔混交林、针叶林固碳量分别为18.09 t/hm2、17.73 t/hm2、20.86 t/hm2，释氧量分别为13.32 t/hm2、13.06 t/ hm2、15.36 t/hm2。还有人利用森林或湿地生态系统中植物的蒸发量使空气温度降低和湿度增加来估算森林湿地生态系统服务功能对气候调节的作用。

1.4 森林湿地的维护物种多样性功能

森林湿地多处于森林和湿地的交错区，适合大部分森林鸟类和湿地鱼类生存繁衍，所以森林湿地具有丰富的生物多样性和巨大的基因库，许多珍稀和濒危物种均以森林湿地作为庇护、生存和繁衍的屏障。物种多样性有着巨大的经济价值，除了为人类提供食物、纤维、药物和装潢材料外，也为人类提供了美学价值，可以陶冶人的情操，美化生活。

长白山寒温带森林沼泽由于没有受到第四纪冰川和气候变化的重大影响，植物组成丰富，尚存多种第三纪残留种，这里生长着高等植物1 800多种，两栖类50余种，兽、鸟类280多种，鱼类50多种以及昆虫1 000多种（刘立新, 2014）。Molur等（2010）对印度西高止山脉淡水湿地生态系统的研究发现，有鱼类约290种；软体动物77种；蜻蜓171种；水生植物608种，两栖类137种。

据统计，在过去20年中全球约有35%的红树林消失，1970—2000年，内陆水域物种数下降了约50%（Secretariat of the Convention on Biological Diversity, 2006）。生物多样性保护的研究起始于20世纪90年代，Reid等（1993）提出了一套20多个指标组成的指标体系，旨在建立地方、国家、区域和全球水平生物多样性现状评价的框架。我国学者张峥（1999）等提出了湿地生态系统评价指标体系。2004年召开的《生物多样性公约》第七次缔约方大会初步确定了8个生物多样性评价指标，以评价2010年对生态多样性评价及保护的实施进展。目前对生态系统多样性评价常用的评价指数有生物多样性指数、物种丰富度指数、均匀度指数。结合生物多样性评价指标和其他评价指标，可根据不同的森林湿地生态系统建立评价指标，并赋予不同的权重，利用线性分析、回归分析等分析方法，对森林湿地生物多样性功能开展更具意义的评价。由于人口的巨大压力和经济的迅速发展，我国始终还没有一个完整的国家级森林湿地生态系统评价指标体系。

2 森林湿地生态系统服务功能价值评估

2.1 生态系统服务功能评估方法

生态系统服务功能价值是生态系统所提供的功能、用途和属性的总称。生态系统服务功能价值来自于生态系统内部生物、物理、化学组分之间的相互作用过程，其价值多少取决于生态系统的规模大小、作用性质和该生态系统所处的人类社会经济环境。当各组分之间相互作用产生的产品和服务，即生态系统的功能、用途和属性进入社会环境时，在生态系统周边经济背景的控制下，湿地的功能、用途和属性的经济价值最终将以市场价值表达出来（薛达元, 1997; 王燕等, 2010）。

综合生态经济学和环境经济学的研究成果，针对生态系统服务功能的主要评价方法可分为收益市场评价、受损市场评价、推断市场评价、假设市场评价、生态价值法等（张志强等, 2001）。

（1）收益市场评价指生态系统产生的收益可以通过直接或间接的市场交易获得评价，包括市场价格法、生产函数法、机会成本法、影子工程法等。

（2）受损市场评价是通过估算补偿由于生态系统受损应付的代价间接获得其价值，包括生产力变化法、人力资本法等。

（3）推断市场评价是通过观察人们的市场行为，推测因人们的环境偏好所形成的价值，包括旅行费用法、享乐价值法，指由于人们购买的商品中包含的湿地的某种生态环境价值属性，通过人们为此支付的价格来推断湿地价值的方法，该法主要应用在房地产领域。Clawson（1966）首次利用旅行费用法来评估户外娱乐的价值。

（4）假设市场评价是指因缺乏真实的市场数据甚至无法通过间接观察人们的市场行为来定价，建立假想市场，通过调查人们的意愿进行评价，从而确定某种非市场性物品或服务的价值。Davis（1963）采用了支付意愿法对娱乐行业做出评估。

（5）生态价值法是将Pearl的生长曲线与社会发展水平以及人们的生活水平相结合，根据人们对某种生态功能的实际支付来估算该生态服务价值的方法。

2.2 森林湿地生态系统服务功能评估方法

森林湿地生态系统服务功能价值评估的基本方法与其他生态系统服务功能评估方法基本一致，如韩维栋等（2000）利用机会成本法计算出中国红树林保护土壤的价值为1 116×105元/a，王艳等（2011）利用人力资本法对山东省2000—2002年由于大气污染造成的人体健康损失进行了估价。本文根据近年来国内外对森林湿地生态系统服功能价值评估，总结了森林湿地生态系统服务功能评估的基本参数和评估方法（表1）。

表1 森林湿地生态系统服务功能基本评估参数和评估方法Table 1 Basic valuation parameters and valuation methods of forested wetlands ecosystem service function

由于对同一个生态系统采取的研究方法、评估对象及评估角度的不同，导致评估的结果也存在很大差异，但不同的评价方法也为合理利用生态系统服务功能提供了一定依据，如Costanza等（1997）对全球生态系统价值进行了评价，为湿地生态系统服务功能价值评估提供了一定的依据；Arrow 等（1993）提出了美国国家海洋和大气管理局条件价值评估报告；Adekola等（2015）以尼日尔三角洲潮间带湿地针对不同利益相关人群使用支付意愿法，研究了不同利益阶层对潮间带湿地服务功能利用的不同方面，为政府规划该湿地提供了依据。英国国家生态系统评估委员会聚集超过500位各个领域的科学家及相关人员对英国国家生态系统进行了评估，分析了近60年以来生态系统服务功能的变化趋势及面临的问题，解决了数个评估方法历史问题，对国内外生态系统服务功能评估的发展起到了推动作用（Aspinall et al, 2011）。

3 结论及展望

近几年对湿地生态系统服务价值评估的研究很多，涉及的研究方向较多，既有理论方面的研究，也有对湿地恢复技术方法方面的评估，但更多的还是针对某些典型湿地进行的案例研究，除红树林外，缺乏对其他类型的森林湿地生态系统服务功能方面的研究。

森林湿地生态系统服务功能和价值评估研究也有了一定的创新，遥感技术的发展及INVEST、LANDIS等模型的建立与应用，使森林湿地生态系统服务功能研究与价值评估逐步完善，但也存在一定的问题。森林湿地服务功能价值评估一般是以一年或几年的经济价值估算为主要的评估方式，因此，森林湿地服务功能价值评估基本是基于短期静态的研究。由于缺少长期数据变化的对比研究，森林湿地服务功能短期的价值评估结果能否被长期利用，以及森林湿地服务功能价值评估后制定的规划方法对森林湿地服务功能是否有积极的影响，结果有待验证。针对这一问题，可以与景观格局的分析指数相结合，利用遥感影像土地变化趋势来说明森林湿地服务功能的变化趋势，从而更好地说明森林湿地服务价值评估对森林湿地服务功能的积极作用。

森林湿地是湿地的重要组成成分，具有比单独的湿地生态系统或者森林生态系统更复杂的服务功能。现阶段森林湿地生态系统服务功能的价值评估基本引用了一般生态系统服务功能价值评估的方法，但根据近期的研究结果，除红树林外，针对其他类型的森林湿地研究实例并不多。由于遥感影像技术的局限性，无法确定森林湿地的实际分布范围，因此对森林湿地服务功能的研究方法和技术体系仍需完善。建议建立一套具有可操作性的评估标准和指标体系，深入开展森林湿地服务功能及价值评估的研究。

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A Review of Forest Wetland Ecosystem Service Function and Valuation

YANG Yi BIAN Hong-Feng* YANG Xu
(State Environmental Protection Key Laboratory of Wetland Ecology and Vegetation Restoration, Northeast Normal University, Changchun 130117，Jilin)

Research on Forested Wetlands value assessment has become a hot topic in the field of wetland science. Based on the definition and distribution of Forested Wetlands Ecosystems, this paper summarizes the types, mechanisms and valuation methods of main ecological service functions of Forested Wetlands, it aims to strengthen the people's understanding of the Forested Wetlands Service Functions, and to provide a scientific basis for the management and protection of Forested Wetlands.

Forested wetlands; Ecosystem Service Function; Value assessment

10.3969/j.issn.1673-3290.2017.02.14

2017-02-15

杨一（1989—），男，吉林省长春市人，硕士研究生，主要从事湿地资源保育与管理研究。E-mail:332032878@qq.com

*通讯作者：边红枫，副教授，E-mail:bianhf108@nenu.edu.cn