典型湖泊湿地生态系统服务评价及管理框架

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湖泊湿地具有重要的生态价值、文化价值和社会价值。湖泊湿地为人类提供了淡水资源、淡水产品、气候调节、休闲娱乐等生态系统服务。尽管湖泊湿地在维持人类生存和福祉方面扮演着重要的角色,但湖泊湿地是受威胁最严重的生态系统之一。生态系统服务概念为整合生态学和经济学,管理生态系统和人类祝福祉关系提供了全面的框架。最近几十年,国内学者逐渐认识到生态系统服务与政策设计结合的重要性,并试图通过创建生态补偿等经济驱动机制来保护湖泊湿地。政府部门需要可信的生态系统服务评估结果来创建恰当的生态补偿机制,确定生态系统可持续提供服务。然而,现有研究在开展湖泊湿地生态系统服务价值评估时,多混淆生态系统中间服务和最终服务造成重复计算,评估结果存在较大的偏差,在管理决策应用中有很大的局限性。生态生产函数能揭示生态系统服务时空权衡关系和生态特征对生态系统最终服务的边际影响。但由于数据匮缺,现有研究无法构建相应的生态生产函数揭示生态系统特征对生态系统服务的支撑作用。本文以白洋淀(半湿润地区湖泊)、洞庭湖(湿润地区湖泊)、博斯腾湖(干旱区湖泊)等3个典型湖泊湿地生态系统为例,在对3个典型湖泊湿地生态系统服务形成机理及受益者分析的基础上,确定了3个典型湖泊湿地生态系统最终服务评价指标体系,并采用市场价值法、替代成本法、旅行费用法和条件价值法(支付卡式)对3个典型湖泊湿地生态系统服务价值,及白洋淀湿地生态系统服务价值动态变化趋势及趋动因子进行了评价和分析。同时,本研究探讨了湖泊湿地生态系统服务数据监测的必要性及监测指标选取的原则和思路,并构建了湖泊湿地生态系统服务评估和管理框架,以推动湖泊生态系统服务价值评价研究及其在管理决策中的应用。主要结论如下:  (1)受白洋淀水位变化影响,白洋淀水体、芦苇地、农田三种景观类型1974-2011年发生了极为复杂的变化过程。近37年城镇和农田景观在白洋淀的优势度不断增加,而水体和芦苇地景观逐渐破碎化。景观斑块密度、景观形状指数、香农多样性指数、蔓延度指数在整个时间序列(1974-2011年)上表现出较为复杂的变化过程。  (2)以2011年为基准年,白洋淀提供的8项生态系统最终服务总价值为115.87×108元,其中气候调节价值占总价值的69.71%。对所评价的8项生态系统最终服务按价值量排序,依次为气候调节>调蓄洪水>休闲娱乐>淡水产品>原材料生产>生物多样性和景观资源保护>水资源供给>固碳。以2010年为基准年,洞庭湖提供的10项生态系统最终服务总价值为2148.93×108元,其中洪水调蓄和气候调节占总价值的91.86%。评价的10项生态系统最终服务按价值量排序,依次为调蓄洪水>气候调节>淡水产品>水资源供给>原材料生产>生物多样性和景观资源保护>固碳>水质净化>休闲娱乐>内陆航运。以2012年为基准年,博斯腾湖提供的生态系统服务总价值为904.04×108元,其中气候调节服务占总价值的98.64%。对所评价的9项生态系统最终服务按价值量排序,依次为气候调节>休闲娱乐>原材料生产>固碳>淡水产品>生物多样性和景观资源保护>水资源供给>水质净化>调蓄洪水。评估结果用直观的数字揭示了典型湖泊湿地生态系统维持区域社会经济发展的作用,为管理部门制定相应的生态补偿制度提供了重要依据。评价指标体系为完善典型湖泊湿地生态系统服务及生态特征监测指标体系,建立动态监测项目,研究典型湖泊湿地生态系统和人类福祉关系提供了重要方向,对区域社会经济可持续发展具有重要意义。  (3)1980-2007年,白洋淀生态系统服务总价值经历了下降、上升的反复波动趋势。整个时间序列上,淡水产品服务、休闲娱乐服务、生物多样性和景观资源保护3项服务之间呈极显著的正相关(p<0.01),原材料生产服务和固碳服务之间呈极显著的正相关(p<0.01),水资源供给服务和气候调节服务之间呈极显著的正相关(p<0.01),其它服务之间无显著相关性(p>0.05)。受社会经济发展和人口增加影响(受益者增加),淡水产品服务、休闲娱乐服务、生物多样性和景观资源保护3项服务表现为显著的增加趋势(p<0.01)。受人口等因素不断增加的影响,原材料生产服务和固碳服务在整个时间序列表现为显著的下降趋势(p<0.05)。受水面面积不断变化的影响,水资源供给服务和气候调节服务在1980-2007年整个时间序列上反复波动,2项服务与水面面积呈极显著正相关(p<0.01)。  (4)本文基于①与人类活动和管理措施有直接关联;②与生态系统最终服务有直接关联;③所对应的最终服务指标有可信的经济评价方法;④充分结合现有常规观测指标;⑤操作简便易行,可操作性强;⑥可重复、可尺度扩展;⑦监测成本低等基本准则,构建了湖泊湿地生态系统最终服务核算指标,并构建了湖泊湿地生态系统评估框架和管理框架。论文对湿地保护具有重要的意义。
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