白龟山水库生态系统服务功能价值评估研究

陈海生 李永占 林益江

（1平顶山学院 2浙江同济科技职业学院）

白龟山水库位于沙颍河上游沙河干流上，是河南省平顶山市的主要供水水源，同时与上游昭平台水库共同构成沙颍河下游生态用水的保障水源，对保障沙颍河河流健康以至淮河干流健康，均具有重要意义。

平顶山为煤炭资源型城市，随着一大批煤化工、煤电力等污染型企业的建成投产，对城市的生态环境产生了许多不良影响，如大气污染、水污染、土地塌陷、生物多样性下降等。白龟山水库湿地生态系统，不但具有美化环境、调节气候、维持碳循环等生态功能，而且还具有提供物种生境、减少洪水灾害、水质净化、休憩娱乐等多种服务功能。由于人类活动对湿地的干扰越来越严重，湿地生态系统遭到空前的冲击与破坏，其生态服务功能正在迅速衰退，直接影响了区域经济的可持续发展。因此，保护白龟山水库湿地生态系统，对于保护平顶山市的生态环境有着重要的作用[1]。重新审视湿地生态系统服务功能并对其进行评价，是管理和保护湿地的重要途径。本研究基于白龟山水库的生态特征及其周围区域的社会经济特征，对水库生态系统的各项指标进行计算评估，以便确定其生态补偿标准，为建立该水库库区的生态补偿机制以及指导水资源的开发与保护，提供理论依据。

1 水库概况

白龟山水库处于暖温带和北亚热带气候交错的边缘地区，这一区域冷暖空气交汇频繁，四季分明，气候温和，雨量充沛，无霜期长。据资料，年均气温14.8-15.2℃，极端最高气温38.1℃，极端最低气温-11.3℃；年降水量1 000 mm左右；年日照时数1 800-2 200 h；无霜期214-231 d。

该水库距源头石人山116 km，与上游51 km处的昭平台水库组成梯级水库，联合控制沙河干流洪水，总控制流域面积2 740 km2，占所在的沙颍河流域面积7%左右。尽管水库修建初衷是控制沙颍河洪水，但其已成为平顶山市工业、城市生活用水的主要水源，并兼具灌溉、养殖以及保障下游生态需水等功能。

白龟山水库总库容9.22亿m3，大坝为均质土坝，坝顶高程110.4 m。根据设计，其正常蓄水位为103 m，相应库容3.02亿m3；最低控制水位97.5 m，相应库容0.66亿m3；汛限水位102 m，相应库容2.40亿m3[2]。

2 湿地生态系统服务功能价值构成与主要评价方法

2.1 湿地生态系统服务功能的价值构成

湿地生态系统服务功能价值，可以划分为直接利用价值和间接利用价值。直接利用价值，是指湿地生态系统直接满足人们生产和消费的价值，主要是物质生产价值；间接利用价值，是指湿地生态系统在向人们提供直接利用价值的同时间接产生的效益，主要是水的调节价值、环境净化功能和动物栖息地功能价值。

2.2 湿地生态系统服务功能评价方法

湿地生态系统服务功能的评价方法，主要有市场价值法、碳税法、费用支出法和影子工程法等。如水库的水作为工业用水和居民生活用水时，就可按市场价值法来确定其经济价值。碳税法是指各国制定的对温室气体排放的税收，特别是对二氧化碳排放的税收。费用支出法是从消费者角度，来核算生态环境效益的价值。影子工程法是当环境被破坏后，用人工方法建造出一新工程来代替原先生态环境系统的功能，然后用建造新工程的费用来估算环境破坏造成经济损失的一种计量方法[3]。

3 水库生态系统服务功能价值评估

3.1 水库生态系统直接物质生产价值

3.1.1 水产品价值

白龟山水库水产品丰富，鱼的种类多样。该水库里的鱼通常为野生鱼，在平顶山市场销售价一般为30元/kg。该水库每年的鱼类总产量达10万kg，据此可计算出该水库水产品价值为300万元，即0.03亿元人民币。

3.1.2 城市供水经济效益

平顶山市区常年用水人口76.31万人，年均供水量12×108m3，万元产值耗水量99 m3。据吴社琴等的计算，白龟山水库的单方水产生的经济效益为1.477元/m3，整个水库供水的经济效益达17.727亿元。实际上，这只是一个保守的数字，因为该水库目前向城市的供水量已经达到了13×108m3，远超过了设计供水量的6 870万m3。今后一段时期，向平顶山城市供水需要还会继续增加[4]。

3.2 水库消落带土壤和植被固碳释氧价值

3.2.1 水库消落带植被固碳释氧价值

植物的光合作用过程，是植物在光照作用下吸收二氧化碳合成碳水化合物并释放出氧气的过程。白龟山水库东西长15.5 km，南北宽4.2 km，水库消落带面积为39.45 km2。据调查，消落带上植物所产生的干物质量为118.2×106kg。植物固定二氧化碳的价值，本文取中国造林成本与国际上通用的瑞典碳税率150美元/t的平均值770元/t。植物释放氧气的价值，按照工业制氧成本的平均值400元/t计算。由此计算得出，白龟山水库消落带植被吸收固定二氧化碳和释放氧气所产生的价值为1.383亿元人民币。

3.2.2 水库消落带湿地固碳价值

我国蒙新高原地区沼泽湿地固碳速率为41.46 g/m2.a。白龟山水库消落带湿地的固碳速率也采用该值。中国造林成本取250元/t。由此计算得出，白龟山水库消落带湿地土壤的固碳价值为4 083 810元人民币。

3.3 提供生物栖息地方面的功能

湿地是各种鸟类和其他野生生物的栖息地。Costanza等人[5]的研究表明，湿地在为野生生物提供栖息地这一服务功能的年生态效益为439美元/hm2。白龟山水库的湿地总面积7 790 hm2，以2018年美元对人民币汇率6.45计算，得出该水库在提供野生生物栖息地、维护生物多样性等服务功能方面的年生态效益为0.221亿元人民币。

3.4 调蓄洪水价值

调蓄洪水功能价值利用替代工程法进行计算，即用水库的调蓄洪水能力（防洪库容）与单位贮水价值的乘积。白龟山水库总库容9.22×108m3，水库蓄水成本本文取0.67元/m3，由此计算出水库的调蓄洪水功能价值为6.177亿元人民币。这与赵国真等人的研究结果相一致[6]。

3.5 水资源蓄积价值

水资源蓄积价值，是单位贮水价值与水库蓄水量的乘积[7]。单位贮水价值本文取值为0.67元/m3。白龟山水库最高蓄水量可达6×108m3。蓄水量比较低的年份如2014年，蓄水量只有0.5×108m3。2017年是丰水年，蓄水量为5.3×108m3。由此可计算出水库的水资源蓄积功能价值为3.551亿元人民币。

3.6 水质净化价值

白龟山水库湿地总面积为7 790 hm2。根据单位面积湿地平均氮去除量为3.98 t/hm2，平均磷去除量为1.86 t/hm2，生活污水单位质量污染物处理成本总氮1.5元/kg和总磷2.5元/kg，由此可以计算出水库净化水质功能中净化氮的价值为0.465亿元人民币，净化磷的价值为0.351亿元人民币，净化水质总价值为0.816亿元人民币[8，9]。

4 总结与讨论

白龟山水库直接的物质生产价值为17.757亿元人民币，消落带土壤和植被固碳释氧总价值为1.424亿元人民币，在提供野生生物栖息地、维护生物多样性等服务功能方面的年生态效益为0.221亿元人民币，调蓄洪水功能价值为6.177亿元人民币，水资源蓄积功能价值为3.551亿元人民币，净化水质总价值为0.816亿元人民币。该水库湿地生态系统，在全部发挥效益后每年所产生的生态服务总价值为29.946亿元人民币。除了该水库的供水功能以外，水库的调蓄洪水功能价值最为突出，其次是水资源蓄积功能价值。

本文根据白龟山水库湿地生态系统的生态过程，应用生态经济学的理论和方法，首次评估了其水库湿地生态系统服务功能价值，明确了该湿地资源的经济效益和生态效益，以及湿地资源对周围区域的经济价值和生态价值。评价成果对今后白龟山水库湿地资源的保护和管理，以及对该区域的生态经济可持续发展均具有重要意义。