荒漠生態論文:荒漠生態的意義探討范文

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作者：1程磊磊，2郭浩，3盧琦  單位：中國林業科學研究院荒漠化研究所

1研究概述

1997年，Costanza等［2］最早較為全面地評估了全球生態系統服務價值。在總結已有研究成果的基礎上，評估了全球15類生物群落17種生態系統服務的價值。然而，由于當時缺少有關荒漠生態系統服務價值的研究，Costanza等［2］估算的全球生態系統服務價值并未將荒漠生態系統囊括在內。該研究在世界范圍內產生了廣泛影響，此后，國外學者［10－13］在生態系統服務價值評估領域開展了許多富有意義的研究，但是他們仍然很少關注荒漠生態系統。僅有少數國外學者對荒漠生態系統服務價值展開研究。其中，Richardson［14］基于已公開出版的研究成果和數據，估算了加利福尼亞荒漠中4個郡的荒地的經濟價值；Kroeger等［15］估算了Mojave荒漠的經濟價值（表1）。這兩份研究不僅評估了荒漠生態系統服務價值，還評估了荒漠的直接使用價值、非使用價值等，并且以直接使用價值評估為主。

值得高興的是，國內有些學者已嘗試著評估荒漠生態系統服務價值。歐陽志云等［4］在評估中國陸地生態系統服務價值時，就估算了荒漠生態系統服務價值。2003年，謝高地等［5］參考Costanza等［2］對全球生態系統服務價值評估的成果，同時綜合對國內200多位生態學專家的問卷調查結果，按照“千年生態系統評估”的生態系統服務分類（供給服務、調節服務、支持服務、文化服務），建立了包括荒漠生態系統在內的中國生態系統單位面積服務價值表。

5年之后，謝高地等［16］基于2006年對國內700多位生態學專業人員的問卷調查結果，進一步完善了中國生態系統單位面積服務價值表。該表的出現激發了國內學者對荒漠生態系統服務價值評估的研究。黃青等［17］對且末綠洲生態系統、張華等［18］對科爾沁沙地生態系統、楊春利等［19］對民勤綠洲生態系統、張飛等［20］對渭干河－庫車河三角綠洲生態系統、馬國軍等［21］對石羊河流域生態系統、柴仲平等［22］對石河子市生態系統、彭建剛等［23］對奇臺綠洲荒漠交錯帶生態系統、岳東霞等［24］對民勤綠洲農田生態系統、喬旭寧等［25］對渭干河流域生態系統、孫慧蘭等［26］對伊犁河草地生態系統的服務價值的評估，都基于這份中國生態系統單位面積服務價值表。

需要說明的是，這份中國生態系統單位面積服務價值表給出的荒漠生態系統服務價值數據適用于全國范圍內整個荒漠生態系統的服務價值評估，但是很可能不適用于特定地區的小范圍的荒漠生態系統，這是因為不同地區在自然條件（如植被、土壤、水文、氣候）和社會經濟條件（如居民收入水平、教育水平、環保意識）等方面通常存在或多或少的差異。因此，在評估小區域的荒漠生態系統服務價值時，就非常有必要根據該地區的實際情況來修正荒漠生態系統單位面積服務價值系數。上述研究［17－26］都是在評估某個具體地區（而不是全國范圍內）的荒漠生態系統服務價值，而且都沒有修正而是直接利用荒漠生態系統單位面積服務價值系數，由此可以推斷，這些研究估算出的荒漠生態系統服務價值必然存在一定的偏差。只有少數學者沒有直接利用這些價值系數，如楊麗雯等［27］對和田河流域天然胡楊林生態服務價值的評估、任鴻昌等［28］對西部地區荒漠生態系統服務價值的評估以及崔向慧［29］對全國荒漠生態系統服務價值的評估。

2研究回顧與評述

在已有研究的基礎上，結合中國荒漠生態系統的實際情況，把荒漠生態系統服務劃分為防風固沙、土壤保育、固碳釋氧、水資源調控、生物多樣性保育、旅游文化6大類。本部分將分別回顧與這6類價值相關的研究，并給出簡要評述。

2.1防風固沙價值

防風固沙是荒漠生態系統提供的最為重要的生態服務，主要表現為荒漠植被降低風沙流動從而減少在農業、工業和交通等方面的風沙損害。在其他生態系統中，防風固沙價值通常包括在土壤保育價值之中。由于防風固沙在荒漠生態系統中顯得尤其重要，因此，在評估荒漠生態系統服務價值時，就有必要把防風固沙價值從土壤保育價值中分離出來單獨估算。一些學者［30－32］對不同荒漠植被的防風固沙效果進行了研究，在植被覆蓋率與風蝕輸沙率之間建立起風蝕輸沙率的定量模型。這些模型的構建與完善，無疑有助于評估荒漠生態系統的防風固沙價值。一般來說，評估防風固沙價值需要首先測算植被固沙量，而植被固沙量則需要借助風蝕輸沙率模型來測算。得出植被固沙量之后，還需要設定土壤層厚度和土壤容重等參數，把植被固沙量轉化為由防風固沙所保護的土地面積。

在核算出防風固沙物質量的基礎上，已有研究主要采用機會成本法、恢復成本法等方法來估算荒漠生態系統的防風固沙價值（表2）。莫宏偉等［33］依據黃富祥等［30］建立的風蝕輸沙率模型，測算了榆陽區北部風沙草灘區林草植被的防風固沙量，并以把沙荒地恢復為農用地的平均成本來估算防風固沙價值，結果表明，該生態系統2003年的防風固沙價值比1998年增加了5．64×106元。韓永偉等［34］采用風蝕流失量模型，測算了黑河下游重要生態功能區2006年防風固沙量為6．296×107t，并以該地區單位面積GDP作為土地的機會成本，估算出避免土地損失的價值為4．5×106元?此外，還有少數學者沒有核算荒漠植被的防風固沙量，而是借用其他物質量指標來評估荒漠生態系統的防風固沙價值。例如，楊麗雯等［27］直接以林地面積作為物質量指標，采用人工固沙法估算了和田河流域天然胡楊林的防風固沙價值為1．433×107元•a－1

2.2土壤保育價值土壤保育是陸地生態系統提供的一項基本生態服務。保育土壤的價值主要體現在3個方面，即保持土壤養分、減輕泥沙淤積和減少廢棄土地［35］。為了評估這些價值，需要先測算生態系統的土壤保持量。已有研究［35－37］主要運用通用土壤流失方程（USLE）來估算潛在土壤侵蝕量（指沒有植被覆蓋和水土保持措施情況下的土壤侵蝕量）和現實土壤侵蝕量，并以二者之差作為生態系統的土壤保持量。在此需要說明的是，荒漠生態系統的土壤保持量與防風固沙量近似相等，而且減少廢棄土地的價值與上述的防風固沙價值類似，為了避免重復計算，就有必要把減少廢棄土地的價值從土壤保育價值中分離出來。

因此，土壤保育價值主要包括荒漠植被減少土壤養分流失的價值和減輕泥沙淤積的價值。在土壤保持量的基礎上，已有研究主要運用機會成本法來評估荒漠生態系統的土壤保育價值（表3）。楊麗雯等［27］以全國化肥平均價格2549元•t－1為價格參數，估算了和田河流域天然胡楊林在減少氮、磷、鉀養分流失方面的價值為4．277×107元•a－1；以全國水庫工程單位庫容成本0．67元•m－3為基礎，估算了在減輕泥沙淤積方面的價值為2.4×106元•a－1。任鴻昌等［28］以相同的化肥價格參數，估算出中國西部荒漠生態系統在固定氮、磷、鉀等營養物質循環中創造的價值分別為1．224×109元•a－1、8×106元•a－1和8．15×108元•a－1。

除了減少土壤養分流失和減輕泥沙淤積以外，荒漠生態系統的土壤保育價值還體現在沙塵化學循環的全球環境增益方面。從全球范圍來看，從荒漠生態系統中吹走的沙塵會影響海洋浮游生物的凈初級生產力、酸雨發生頻率以及區域大氣降水等［38－39］。沙塵增益是荒漠生態系統提供的最為獨特的生態服務，但是，由于缺乏對沙塵化學循環的全球環境影響機理的深入研究，目前仍沒有學者嘗試評估這類生態系統服務的價值。

固碳釋氧價值固碳釋氧屬于生態系統的一種氣體調節服務。

生態系統通過植物光合作用和呼吸作用固定CO2，同時釋放出O2，有利于維持大氣中CO2和O2的動態平衡、減緩溫室效應，以及為人類生存提供最基本條件［40］。已有研究主要首先估算生態系統的凈初級生產力（NPP），再利用光合作用和呼吸作用的反應方程式來推算植被固定CO2和釋放O2的物質量，即植物每生成1g干物質，就可以固定1．63gCO2、釋放1．19gO2。學者們對O2釋放量的核算并不存在異議，但是對CO2固定量的核算范圍持有不同看法。其中，一部分學者［40－41］認為，生態系統的固碳量只包括植被的固碳量；另一部分學者［8，29］則認為，還應該包括土壤的固碳量。

Lal［42］對土壤碳吸收潛力的研究表明，沙漠的土壤碳積累率為0．2t•hm－2•a－1?；哪鷳B系統中沙漠化土地面積占比高，因此，在核算整個系統的固碳量時有必要包括土壤的固碳量。與其他生態系統類似，荒漠生態系統固定CO2的價值主要采用碳稅法、造林成本法、人工固定CO2法來評估，釋放O2的價值主要采用工業制氧法、造林成本法來評估（表4）。楊麗雯等［27］運用碳稅法和造林成本法對和田河流域天然胡楊林的固碳價值進行了評估，計算出固定CO2的價值為2.3×107元•a－1，同時運用造林成本法和工業制氧法對釋放O2的價值進行了核算，得出釋放O2的價值為2.4×107元•a－1。任鴻昌等［28］運用碳稅法估算了中國西部地區荒漠生態系統固定CO2的價值為1．9751×1010元•a－1，運用工業制氧法估算出釋放O2的價值為2．1153×1010元•a－1。在此有必要說明兩點：一是這些研究估算出的僅是植被固定CO2的價值，不包括土壤固定CO2的價值；二是相對于固定CO2和釋放O2的物質量核算的精細，相關研究對價格參數的選取則過于粗糙，既沒有對價格參數來源給予必要說明，也沒有進行相應調整。例如，用碳稅法來評估CO2的價值時，已有研究選取的碳稅率多是2000年以前的水平，不但沒有對碳稅率數據的來源進行說明，而且沒有根據價格水平與匯率水平的波動進行調整。近幾年，碳排放權交易的國際市場（如歐盟的BlueNext交易所）已初步建立，利用碳排放權交易的最新動態價格來衡量CO2的價值，能夠更為準確地評估生態系統固定CO2的價值。

2.3水資源調控價值

水資源是荒漠生態系統正常運轉、保持生態平衡的限制性因素，也是荒漠生態系統中能量流動、物質循環的重要載體［43］?；哪鷳B系統的水資源調控價值主要表現為植被涵養水源和土壤凝結水。荒漠生態系統中在水資源豐富的地方常有大量植被分布，而植被具有涵養水源的功能，主要表現為攔蓄降水、補充地下水、調節徑流和凈化水質等［44］。由于難以直接核算植被涵養水源的價值，因此，通常采用替代工程法，即把涵養水源功能等效于一個蓄水工程，該工程的修建成本就是涵養水源的價值［45］。利用替代工程法評估水源涵養價值需要先估算水源涵養量。常運用水量平衡法來估算水源涵養量，也可根據土壤蓄水能力和區域徑流量來估算［41］。楊麗雯等［27］采用水量平衡法估算了和田河流域天然胡楊林生態系統水源涵養量為5．548×107m3，再運用替代工程法評估出涵養水源的價值為2.72×106元•a－1。

在荒漠地區，土壤凝結水是非常重要的水資源，具有顯著的生態作用，是維持沙地表土和沙丘穩定的重要因素，是維系荒漠生態系統中主要食物鏈的水分來源，起到減少土壤蒸發損失的重要作用［46－48］。由于中國對荒漠地區凝結水的研究還處于起步階段［49］，目前國內學者在評估荒漠生態系統服務價值時并沒有考慮土壤凝結水的價值。隨著對荒漠生態系統中土壤凝結水重要性的認識日益加深以及測量方法的不斷完善，必然需要把土壤凝結水的價值納入荒漠生態系統的水資源調控價值之中。

2.4生物多樣性保育價值

生物多樣性是指生物和其組成的系統的總體多樣性和變異性，主要包括遺傳多樣性（或基因多樣性）、物種多樣性和生態系統多樣性3個層次。與其他環境資源一樣，生物多樣性的價值主要包括使用價值和非使用價值兩方面，其中，使用價值由直接使用價值和間接使用價值組成，非使用價值由選擇價值、遺產價值和存在價值組成［50］。生物多樣性的價值由“功能”維（生物多樣性的功能）、“感知領域”維（人類對生物多樣性的感知）和“存在狀態”維（生物多樣性的存在狀況）構成［51］。針對不同的價值需要運用不同的評估方法，具體來說，對生物多樣性的使用價值多采用直接市場評價法，而對非使用價值多采用模擬市場法（如意愿評估法）。由于生態系統生物多樣性的復雜性，難以對生物多樣性的價值進行較全面的評估，已有研究大多采用意愿評估法從整體上大體估算生物多樣性的非使用價值［52－53］，很少有學者基于具體物種的價值來核算生物多樣性價值。

有關荒漠生態系統生物多樣性價值評估的研究較少。

Richardson［14］在估算加利福尼亞州荒漠的經濟價值時，沒有直接估算該地區的生物多樣性價值，而是以稀有物種的存在狀況（稀少的、受威脅的、瀕于滅絕的）來間接反映生物多樣性價值。楊麗雯等［27］在評估和田河流域天然胡楊林的生態服務價值時，從動物棲息地、增加生物多樣性、生物控制3個方面估算了該生態系統的生物多樣性價值為1．64×108元。可見，為了評估荒漠生態系統的生物多樣性保育價值，還需要深入研究荒漠生態系統中代表性物種（特別是稀有野生動植物）的價值。

2.5旅游文化價值

荒漠生態系統的旅游文化服務是指為人們提供游憩、娛樂和文化欣賞及交流的場所，從而使人增長知識、消除疲勞、愉悅身心、認知文化。旅游文化價值評估的代表性方法有費用支出法、旅行費用法和意愿評估法。費用支出法是一種實用的、基礎的旅游文化價值核算方法，主要以游客的各種旅游費用支出的總和作為旅游文化的價值。旅行費用法是目前國際上主流的旅游文化價值的核算方法，有些學者就采用旅行費用法對荒漠地區的旅游資源開展了評估。運用旅行費用法，郭劍英等［54］評估出敦煌旅游資源2001年的國內旅游價值為7．896×108元；呂君等［55］估算出內蒙古四子王旗草原生態系統的旅游價值為6．412×107元，是其旅游統計收入的12．27倍。也有學者運用意愿評估法來評價荒漠地區的旅游資源，如郭劍英等［56］運用該法估算出敦煌旅游資源2020年的非使用價值為1．2×107元。此外，吳月等［57］運用層次分析法綜合評價了阿拉善騰格里沙漠地質公園的旅游資源。

3存在問題與建議

荒漠生態系統提供的生態服務種類多樣，把荒漠生態系統服務主要分為防風固沙、土壤保育、水資源調控、固碳釋氧、生物多樣保育、旅游文化6類，并在此基礎上梳理與評述了相關文獻，發現已有研究至少存在以下幾個問題，需要進一步研究。

1）生態系統服務價值評估中荒漠生態系統沒有得到足夠重視，而且多數研究習慣于套用相同的評價指標與價格參數應用在自然條件和社會經濟條件存在顯著差異的地區。已有研究對森林、草地、耕地和水域等生態系統的服務價值進行了深入探討，卻很少關注荒漠生態系統的服務價值。雖然國內學者［5，16］建立了全國荒漠生態系統單位面積服務價值表，但是表中參數很可能不適用于小區域的荒漠生態系統服務價值評估。由于不同地區的自然條件和社會經濟條件通常存在差異，而且荒漠生態系統自身也在不斷演變，因此，針對特定地區開展小區域的荒漠生態系統服務價值評估就顯得很有必要。

2）缺少對荒漠生態系統提供的獨特生態服務的價值評估。與其他生態系統相比，荒漠生態系統提供一些獨特的生態服務。例如，荒漠生態系統的土壤保育服務不僅包括減少土壤養分流失和減輕泥沙淤積，還體現在沙塵化學循環的全球環境增益方面；水資源調控服務還包括土壤凝結水。對于荒漠生態系統提供的與其他生態系統類似的服務，可以直接借鑒已有研究中較成熟的評估方法，然而，對于荒漠生態系統提供的獨特服務，則需要研究與這些獨特服務相匹配的評估方法、相應的物質量核算以及價格參數選取等問題，這是進一步開展荒漠生態系統服務價值評估研究的重點之一。

3）價格參數的選取過于粗糙，缺少必要調整。生態系統服務價值評估包括物質量核算與價值量估算兩部分，無論是物質量參數的選取還是價格參數的選取都同等至關重要。從已有研究來看，對荒漠生態系統服務的物質量核算較為精細，但是對價格參數的選擇則過于粗糙，造成了估算出的價值量存在較大誤差。因此，為了提升荒漠生態系統服務價值評估水平，在繼續完善物質量核算的同時，更需要科學地選取價格參數，并利用價格指數、匯率或購買力水平等變量對價格參數進行相應調整。