广州市城市生态系统服务功能评价

广州市城市生态系统服务功能评价

1973年，花卉和科学提出了生态系统服务功能的概念，并研究了生态系统服务功能的内容、生物多样性之间的关系，以及能否使用先进的科学技术来取代生态服务功能。人们普遍认为，生态系统服务功能是指生态系统和生态过程形成并维持的人类生存的自然环境条件和效率。它不仅为人类提供了食品、药物和其他生产手段，还为人类创造和维持了地球生命系统，并形成了生存所需的环境条件。当前,生态系统服务功能内涵探讨及其价值评估研究逐渐成为当今生态学的热点和前沿课题.学者们从不同的角度研究了生态系统的服务功能价值,如从区域尺度方面考虑,对全球尺度16个生态系统的17种生态系统服务功能进行的价值分析,对北京市森林资源价值核算,对朱亭小流域森林生态功能的评价研究;从不同生态系统类型方面考虑,对草场资源的生态-经济-社会效益之间的定量研究,对湿地生态系统服务功能的评价等.可以看出,目前国内外对于生态系统服务功能的评价还大多只限于自然生态系统范围,而对城市生态系统的价值评估并不多见.众所周知,城市在一个国家或地区的现代化建设中所起的主导作用将越来越重要,但城市化发展的同时也带来一系列严重的生态环境问题,因此正确处理城市发展、经济建设和生态环境保护之间的关系,促进城市的可持续发展,已是当代城市发展与建设的当务之急.而广州自改革开发以来凭借其优越的区位条件,雄厚的商贸、工业和科技实力,经济持续快速增长,广州的社会经济发展进程中也存在着不可忽视的隐忧,即生态环境的恶化.因此建设广州生态化城市,改善广州的投资环境,实现可持续发展,是广州进入新世纪后所面临的重大课题.本文将结合广州市的自然地理和社会经济条件,针对广州市未来的城市发展规划,从环境经济学的角度,科学地、定量地评价广州市城市生态系统的生态服务功能,并且在地理信息系统技术的支持下,得出广州市生态系统综合服务功能空间特征,为决策部门制定城市建设规划提供科学依据.1生态系统服务功能空间特征分析本文把广州市划分为4个不同的生态系统类型,从物质量和价值量2个方面评价其不同生态系统类型提供的各项服务功能,然后在地理信息系统技术的支持下,将广州市4个不同生态系统的各项服务功能进行叠加分析,并划分为3个等级,最后得出广州市生态系统综合服务功能空间特征.1.1森林生态系统根据遥感数据和电子地图提供的植被信息,把广州市自然生态系统划分为4大类生态系统,具体为:1)森林生态系统,根据森林类型进一步划分①针叶林,②阔叶林,③针阔混交林,④灌木林、疏林(如小面积树林、狭长林带、独立树丛、行树、灌木林、竹林等),⑤经济林(包括果园);2)草地生态系统,包括草地、苗圃、花坛、城市其他类型绿地、农林牧场等;3)农田生态系统,包括稻田、旱地、经济作物地、菜地等;4)湿地,包括湿地、水生作物地.1.2森林木材价值直接经济价值包括林产品价值和种植业生产价值两方面.林产品价值采用市场价值法来评估其价值:Fp=S×E×R×P×C/T,其中Fp为区域森林生态系统木材价值,S为林地面积,E为平均木材价格(取600元·m-3),R为综合出材率(取50%),P为择伐强度(取35%),C为成熟林单位面积蓄积量(取80m3·hm-2),T为择伐周期(取10a).种植业每公顷价值=种植业的总产值/全市农作物播种面积.1.3间接经济价值的估计1.3.1涵养水源的单位价值本研究以生态系统涵养水源量为基础,使用影子价格法定量评价广州市生态系统涵养水源功能的价值.涵养水源的单位价值=每种生态系统的平均持水量×面积×蓄水成本.(水库蓄水成本为0.67元·t-1(1990年不变价))1.3.2土壤保护的价值运用影子价格法,从保护土壤肥力和减轻泥沙淤积灾害2个方面来评价.1降低土壤养分、钾素流失的效益(1)降低氮素流失的效益:M1=C1E1DQ1S1.式中:M1为降低氮素流失的效益(元·hm-2),C1=1×10-6,E1为硫酸铵市场价格(500元·t-1),D为土壤保持量(t·hm-2),Q1为碱解氮折算硫酸铵系数(4.808),S1为土壤碱解氮平均含量(69.34mg·kg-1).(2)降低磷素流失的效益:M2=C2E2DQ2S2.式中:M2为降低磷素流失的效益(元·hm-2),C2=1×10-6,E2为过磷酸钙市场价格(500元·t-1),Q2为速效磷折算成过磷酸钙的系数(5.13),S2为土壤速效磷平均含量(2.78mg·kg-1).(3)降低钾素流失的效益:M3=C3E3DQ3S3.式中:M3为降低钾素流失的效益(元·hm-2),C3=1×10-6,E3为氯化钾市场价格(1300元·t-1),Q3为速效钾折算成氯化钾的系数(1.82),S3为土壤速效钾平均含量(47.64mg·kg-1).(4)降低有机质流失效益:M4=E4DS4.式中:M4为降低有机质流失效益(元·hm-2),E4为有机质的价格(53.1元·t-1),S4为土壤有机质平均含量(31g·kg-1).2经济效益估算按照我国主要流域的泥沙运动规律,全国土壤侵蚀流失的泥沙有24%淤积于水库、江河、湖泊,本研究根据蓄水成本来计算生态系统减轻泥沙淤积灾害的经济效益.En=24%×Ac×C/ρ,式中En为减轻泥沙淤积经济效益,Ac为土壤保持量(t·a-1),C为水库工程费用(0.75元·m-3),ρ为土壤密度.1.3.3生态系统释放氧体现本研究利用广州市各类生态系统的净初级生产力数据,根据光合作用反应方程式计算出广州市各类生态系统的净初级生产量.以系统每生产1.00g植物干物质能固定1.63g二氧化碳为基础,用瑞典税率(40.94美元·t-1,其中美元对人民币的汇率按1∶8.23)计算,得到最终的价值.生态系统每生产1.00g干物质能释放1.20g氧气.以此为基础,使用工业制氧法(0.4元·kg-1),计算释放氧气的总价值,得到最终的价值.1.3.4so2的价值利用已有的生物与周围污染物之间的剂量响应关系,定量评价了各个不同生态系统吸收SO2和滞尘2项能力,然后使用影子工程法和替代花费法将生态系统净化污染物的量价值化.1)吸收SO2的价值:Vd=P×A×Cd,式中Vd为生态系统吸收SO2的价值,P为生态系统对SO2的吸收能力,A为生态系统的面积,Cd为削减单位二氧化硫的工程费用(1090元·t-1);利用影子工程法,用工业消减SO2的单位成本乘以SO2的吸收量即可得各生态单元吸收SO2的价值.2)滞尘功能价值评估.运用替代花费法,以消减粉尘的成本来估算每个生态单元的滞尘功能价值:Vd=Qd×S×Cd,式中Vd为滞尘价值(元·hm-2),Qd为滞尘能力(t·hm-2),S为面积(hm2),Cd为削减粉尘成本(170元·t-1).1.3.5城市生态系统服务功能单位价值计算公式为Vt=∑i=18VisiVt=∑i=18Visi,式中Vt为城市生态系统服务功能总价值(万元·a-1),Vi为第i种类型生态系统的服务功能单位价值(元·hm-2·a-1),Si为第i种类型生态系统的总面积(hm2).2生态系统服务功能的单位面积价值本研究结合广州市的自然地理和社会经济条件,运用环境经济学价值核算方法,定量地评价了广州市生态系统的生态服务功能,结果见表1.结果表明,广州市各种类型的生态系统具有不同的服务功能价值.1)广州市生态系统服务功能的总价值为202亿元,其中价值最大的为针叶林(占总价值的21%),其后依次为农田(20.6%),针阔混交林(16%),湿地(15%),经济林(13%),灌木林、疏林(8%),阔叶林(3%)和草地、花坛(3%).2)如果考虑到系统的直接经济价值和生态服务功能价值(间接价值),广州市生态系统服务功能单位面积价值排序为:湿地>经济林>农田>针叶林>草地>针阔混交林>灌木林、疏林>阔叶林.这是因为湿地包括了沼泽、水库、池塘等一切广州市的水面,这样湿地的价值不仅含有其本身巨大的生态服务价值还要包括其水产品的价值.众所周知广州市每年所生产的水产品的价值是十分巨大的(是农业单位产值的2倍多).经济林由于包括果园和茶园所以其直接的农产品的价值也很大,农田生态系统每年通过生产出粮食、蔬菜、药材等也会创造出一定的经济价值(是林业单位产值的3.6倍);由于近几年加强了对林地的保护,禁止滥砍滥伐,所以其创造出的林产品价值相对来说并不是很大.3)如果只考虑系统的生态服务价值(即不考虑物质产品价值),广州市生态系统服务功能的单位面积价值排序为:湿地>针叶林>针阔混交林>灌木林、疏林>草地>阔叶林>经济林>农田.这说明单纯从生态服务的角度来看,湿地和林地是最值得重视和保护的.4)所有的自然生态系统类型的固碳和释放氧气价值都是相对较大的(纳碳固氧价值占总价值的29%～34%),其次是滞尘功能价值.空气污染是广州市的主要环境问题之一,所以加大城市的绿化面积,搞好城市的绿化工作,对于广州市具有特别重要的意义.5)生态旅游也逐渐成为人们的一种时尚选择,同时也给社会带来可观的经济效益,所以在考虑广州市的自然生态系统的直接经济价值时,旅游价值也是一个不可忽略的方面.6)虽然草地相对于其他几种生态系统的生态服务功能价值较小,但由于草地主要分布于主要的城区和城镇,所以其生态服务功能有着更直接的意义.7)根据各生态系统服务功能单位面积价值大小,可以划分不同的等级.①生态环境保护一类区:价值大于35000元·hm-2·a-1,湿地,针叶林;②生态环境保护二类区:价值大于30000元·hm-2·a-1,针阔混交林,草地、花坛,阔叶林,灌木林、疏林,经济林;③生态环境保护三类区:价值大于20000元·hm-2·a-1,农田.3生态环境现状评价1)探索性地把自然生态系统服务功能的评价方法应用于城市生态系统服务的价值评估,并按其价值量的大小制定出城市生态服务功能空间分级图,把城市划分为3类不同的等级:对于生态环境保护一类区要严格控制该区的城市建设用地性质的开发,对于生态