生态环境调查及生态服务价值评价(doc 51页)

生态环境调查及生态服务价值评价(doc 51页)
中文摘要
河流生态服务功能及其价值评价是近年来关注的热点。

虽然河流占地球面积较小，但其生态系统服务功能是森林的8倍多，是草地的36倍多。

对河流生态系统服务功能进行定量评价，可以提高对河流价值的认识，科学合理地利用河流资源，实现河流利用的生态效益与经济效益协调发展。

青竹江属嘉陵江上游重要支流，自古以来具有流量大、水质好、沿江污染小、生态保护相对较好等特点。

但近些年来，由于盲目、无计划的取沙、修筑拦河坝、捕鱼、侵占湿地、施工建设等使青竹江河床急剧缩小，生物种群锐减，河流生态价值受到极大威胁。

如何协调青竹江流域开发和保护之间的关系，以实现青竹江河流资源的可持续发展，是广元市各级政府、水利部门和社会各界人员关心的重点问题。

本研究通过对广元市青竹江代表河段（陈家坝段）的水生生态环境进行调查，从生物多样性等角度出发，了解藻类植物和鱼类群落特征，分析水生生物多样性特征，并在实地调查基础上，根据所研究流域的特点和数据的可获得性，结合历史资料评估青竹江生态系统服务价值，以期为青竹江生态系统服务功能的评价、河流资源开发和可持续利用、沿江居民生活的改善、以及“川陕甘结合部经济文化生态强市”及“宜居广元”的建设提供参考。

结果如下：
1、本次青竹江陈家坝段在冬季采样中共采集到鱼类14种，隶属于14属4科2目1纲，归属于3种不同的鱼类食性类群；水生藻类4门5纲9目12科23属58种(包括变种)。

水生藻类平均分类差异指数（△+）为70.4，分类差异变异指数（∧+）为545.5；鱼类的平均分类差异指数（△+）为59.6，分类差异变异指数（∧+）为104.0。

青竹江陈家坝段鱼类分类差异指数均与嘉陵江中游相比差异不大。

2、参考国内外河流水生生态系统生态服务功能的评价事例，尝试性将青竹
江生态服务功能分为直接服务功能和间接服务功能，其中直接服务功能分为水供给、水产品、水电、旅游四项；间接服务功能为贮水功能、大气组分调节、调蓄洪水、控制侵蚀、输沙、净化六项。

3、2012年青竹江生态系统整体服务价值为：14.43× 108元/a，其中直接价值为105706.32万元/a，间接价值为38592.31万元/a，直接价值是间接价值的2.739倍。

因此，在青竹江开发中，在注意间接服务功能的同时，更要侧重直接服务功能的维护，改善现有的生态环境，使其发挥更大的生态经济价值。

4、旅游功能是青竹江生态服务价值的核心功能，占评价的总服务功能的68.45%。

青竹江各项服务功能价值排序为：旅游>调蓄洪水>贮水功能>水电>水产品>水供给>河流输沙>控制侵蚀功能（造陆）>净化功能>大气组分调节。

5、如何合理开发和保护当地特色的生态旅游资源是青竹江流域经济发展的重中之重。

同时，在重点开发和保护流域核心功能时注意各项功能的协调发展和内在联系，如对于目前价值量较小的净化功能和输沙功能等，应注意到这些功能的减小和损害会影响核心功能的正常发挥，从而保持整个河流生态系统的稳定。

化水体和调节大气；文化服务包括休闲旅游、垂钓和文化科研；支持服务包括土壤的保持与形成、生物的栖息地，维持生物多样性[8]。

按照服务功能性质分类，把河流生态系统服务功能分为淡水供应、水能提供、物质生产、生物多样性的维持、生态支持、环境净化、灾害调节、休闲娱乐和文化孕育等[9]。

1.1.3水生生物与水生生态系统关系
水生生物群落是水生生态系统重要的组成部分，对水生生态系统结构和功能有重要影响。

鱼类是一群终生生活在水中的变温脊椎动物，是河流生态系统的重要组成部分、是河流生态链的关键因子、是水生生物资源中受关注最大的种群，在河流生态系统能量流动、生物多样性保护、水环境的维持和恢复中发挥着重要的作用[10]。

鱼类给人类提供了主要的食物来源，同时鱼类也处于整个水生食物链的顶端，其种群结构和数量对生态系统结构和功能有重要影响[11]。

鱼类在维护水生生态系统平衡特别是保护水资源环境安全等方面具有不可替代的作用。

比较经典的是刘健康院士和他的研究团队在1989—1992年间，通过在武汉东湖进行了多次原位围隔试验，结果发现，迄今在东湖中已消失18年的微囊藻水华，重新出现在不养鱼的围隔里，这表明鲢和鳙能有效地遏制微囊藻水华，并认为鲢、鳙遏制水华的有效放养密度(亦即有效生物量)为46-503g
m [12]；郎宇鹏等通过野外模拟试验也发现，鲢投放密度为503g
m对蓝藻有明显的抑制效果[13]。

在一定密度下放养滤食性鲢、鲌与水生植物联合养殖对富营养化水体中藻类也会起到控制作用[14]。

张跃伟等设计了以浮游动物（主要是鱼类）为主体的控藻生物链，缓解白洋淀的富营养化问题，并对控藻生物链各营养级之间摄食关系进行了探讨[15]。

鱼类与周围环境的关系是对立统一的。

一方面，鱼类把环境作为自身生活的因素，融入环境之中；另一方面，环境作为整体又影响着鱼类的生活。

研究人员发现，一旦水生生态环境中某一因子发生变化，将会影响鱼类在水中的生
活。

饵料条件恶化，食物缺乏，则鱼类生长速度缓慢，性成熟时间延迟，怀卵量降低，种群繁殖力下降[11]。

水生生态环境对鱼类的影响主要是通过相关影响因子单一或者叠加来表现，主要有以下几个方面：
盐度的变化会迫使鱼类自身通过一系列生理变化来调整体内外渗透压的动态平衡致使其生长存活与摄食、呼吸代谢、酶和激素水平与胚胎发育等相关生理指标[16],这些是影响鱼类生长代谢等各种生理活动的重要环境因素。

另外，盐度也是影响鱼类胚胎及仔鱼发育的重要生态因子之一[17]。

鱼类属变温动物，水温是影响鱼类生长及生理生化活动最重要的环境因素之一。

实验发现，鱼类的生长一般与温度密切相关[18-19]。

水温的变化不仅导致鱼类的夏眠和冬眠，而且还影响鱼类的繁殖和水体溶氧量，是与鱼类循环系统和呼吸系统关系最为密切、并进而影响鱼类生存的重要环境因子之一[20]。

酸碱度对鱼类的影响也是很重要的，一般来说鱼类最适宜在中性或微碱性的水体中生长，其pH值约为 7.5～8.5[21]。

如果pH值过高或过低，不仅会引起水中一些化学物质的含量发生变化，甚至部分还会转变成有毒物质，这对鱼类的生长和浮游生物的繁殖极为不利[22]。

水流对鱼类的影响也是比较大的，主要表现在繁殖方面。

如长江中的四大家鱼和铜鱼的卵为漂流性卵，要求产卵场水流发生漩滚，鱼卵才不至于下沉[23]。

当流速降低、流量减少、水流动能不足以形成漩滚时，鱼卵下沉，无法孵化成幼鱼[24]。

因此，有时改变水流对鱼类的影响可能会是灭绝性的。

除上面介绍的水生生态环境因子对鱼类也有一定影响外，近年来人类活动对鱼类影响也越来越显著，如挖沙、航行、淘金、水文和现代大型水利工程修建等。

这些因素通过间接方式来影响水生生态环境，从而影响鱼类的生长、栖息、繁殖等。

研究发现，一个水电站的大坝建成后，库区水位上升，库内水流流速降低，流态趋于稳定，水流对岸坡栖息地的冲蚀能力降低。

形成的水库使
原有河道失去急流、浅滩和较大的弯曲度，喜急流性鱼类的栖息环境发生变化，因而水库中急流性鱼类数目会有所减少[24]。

1.2河流生态系统服务价值评价研究进展
生态系统服务价值是客观存在的，其与生态过程紧密结合在一起，给居住在地球上的人类提供着各项有偿的或无偿的服务[25]，是自然提供的人类福利[26]。

生态系统一方面为人类提供实物型生态产品，另一方面为人类提供非实物型的生态服务[5]。

对生态系统服务用货币进行量化在衡量人类和自然之间关系有着重要作用[27]，其重点在于该生态系统是否获得社会承认与接受，并受到相应的重视。

以相应的经济指标来衡量生态系统对经济产品的贡献，有利于引导人们的经济以及其他的社会生产行为。

河流是地球的动脉，是自然界物质和能量循环的重要途径，具有维护生物多样性、维持生命过程的多种生态功能，其服务价值评估意义重大。

河流生态系统指河流水体的生态系统，属流水生态系统的一种，是陆地与海洋联系的纽带，在生物圈的物质循环中起着主要作用。

随着人们对河流生态系统的重视，近年来有关河流生态系统服务价值的研究呈指数递增，发表在国内外期刊上的论文数量急剧增长[28]。

这些不断增长的国内外期刊论文数量体现了生态服务价值领域的研究在不断深入。

1.2.1国外河流生态系统服务价值评价研究进展
河流生态系统服务价值评价起源于生态系统的基础研究。

20 世纪40年代以来的大量有关生态系统概念与理论的提出和发展，极大地促进了人们对河流生态结构与功能的认识与了解，并为人们研究河流生态系统服务功能与价值提供了科学基础。

20世纪70年代以来，生态系统服务功能开始成为一个科学术语及生态学与生态经济学研究的分支[29]。

1970年，在《人对全球环境影响》里的
“关键环境问题研究”报告中首次使用生态系统服务功能的“Service”一词，并列出了自然生态系统对人类的“环境服务”功能，包括害虫控制、昆虫传粉、渔业、土壤形成、水土保持、气候调节、洪水控制、物质循环与大气组成等方面[30]；1977年，Westman提出了“自然的服务概念”及其价值评估问题[31]成为该研究领域的标志性事件。

生态系统服务的概念早在20世纪70年代就已经提出来。

直到1997年，美国马里兰大学生态经济学研究所所长及Costanza等的文章《世界生态系统服务与自然资本的价值》在权威杂志《自然》上面的发表[32]，生态服务价值才被学术界中得到重视。

在论文里，Costanza等首次将全球生物圈分为16个生态系统类型，着眼于全球尺度各生态类型的单位面积平均价值，首次使用全球静态部分平衡模型。

最后估算出1997年全球生态服务价值平均为33万亿美元，相当于全球国民生产总值的1.8倍[5]。

此后，诸多学者均是在此基础上开展对各类生态系统服务价值的评估。

进入21世纪后，很多国外学者在全球和区域尺度流域尺度单个生态系统尺度单项服务价值等方面开展了大量的研究工作。

如2002年，Sutton对全球生态系统的市场价值和非市场价值及其与世界各国GDP的关系进行了分析[33]；2003年，Lal研究了太平洋沿岸红树林价值及其对环境决策制定的意义[34]；2004年，Pattanayak开展了印度尼西亚Manggarai流域减轻旱灾的价值研究[35]；2005年，MA工作组开展了全球尺度和33个区域尺度的《生态系统与人类福利》研究[36]；2006年，Heina开展了生态系统服务价值与尺度和利益相关者之间的研究[37]；2007年，Adrienne和Susanne在瑞士阿尔卑斯山的东部将生态系统服务价值整合成投入产出表，从而将区域经济和自然服务融为一体[38]；2010年，Justin使用对数线性和指数衰减的方法研究了美国伊利诺伊州DesPlaines和Cache河的生态系统服务价值，提出地理空间单元对生态服务价值的重要性[39]。

1.2.2国内河流生态系统服务价值评价研究进展
国内生态系统服务价值的研究比国外起步晚，所涉及范围也相对狭窄。

生态系统服务价值的评估始于20世纪80年代[40]。

1984年，马世骏先生发表了名为《社会—经济—自然复合生态系统》的文章，代表生态学家涉足经济学领域[41]；1999年，薛达元等采用费用支出法、旅行费用法、条件价值法等的方法创造性的将长白山自然保护区生物多样性生态服务价值划分为间接使用价值和非使用价值[42]；1999年，中国科学院生态环境研究中心的欧阳志云等首先采用了生态系统服务的概念，首次对海南岛生态系统服务价值作了评价[43]；2000年，我国著名植物学家陈仲新张新时等人采用Costanza等的研究成果，对我国生态系统的服务经济价值进行了评估[44]；2003年，赵景柱与徐亚骏一起系统的分析了生态系统服务的定量评估方法，主要有3类：能值分析法、物质量评价法、价值量评价法[45]；同年，谢高地等制定了中国陆地生态系统单位面积服务价值表，并运用该方法对青藏高原不同生态资产的服务价值进行了估算[46]；2004年，赵同谦等对我国陆地地表水生态系统服务进行了初步的评价，划分了由生活及工农业供水等5项直接使用价值与调蓄洪水等7项间接使用价值构成的指标体系[47-48]；2006年，白晓飞、王宇分别与合作者对不同生态系统服务价值的空间变化做了详细的分析[49-50]；2008年，杜加强等对重庆市1997-2005年的生态系统服务价值进行估算[51]；2009年，孙洪波等修订了生态系统服务价值年际单价，并结合STIRPAT模型对生态系统服务价值变化及其驱动因子做了对数回归模拟处理[52]；2010年，张少伟等人采取土地利用动态度、敏感度指数以及通径分析方法评估了河北省秦皇岛市生态系统服务价值对土地利用变化的响应[53]；2011年，李偲等使用Landsat TM影像解译数据对保护区生态系统服务价值及其变化进行了估算与比较[54]。

河流生态系统服务价值评价研究借鉴了区域生态服务价值评估研究的方法和相关原理。

1986年，张嘉宾等人运用影子工程法、替代费用法对云南怒江、
福贡等县的森林固持土壤的价值及森林涵养水源服务价值进行估算[55]；2001年，鲁春霞等系统阐述了河流生态系统休闲娱乐功能及经济价值评估的研究现状[56]；2004年，栾建国依据河流生态系统组成的特点，将河流生态系统的服务功能进行不同做分类[9]；2006年，王欢等以三峡水库湖北段的最大支流香溪河为研究对象，对香溪河部分河段生态系统服务功能进行初步评价，并就相关各种功能的价值量进行了排序[57]；2008年,陈吉斌等对金沙江攀枝花河段做了生态系统服务功能价值计算,得出金沙江攀枝花河段的生态系统服务功能经济价值总量为280.62亿元/a,相当于攀枝花市2003年GDP的1.11倍，并指出贮水功能为其核心服务功能[58]。

2010年，西北农林科技大学张大鹏对石羊河流域的河流生态系统的服务价值进行了评估，并提出了河流生态系统服务功能和农业节水的生态价值的研究思路[59]；2011年，黄德娟基于研究抚河源头水体中浮游动植物及湿地植的基本状况，科学评价抚河源头水生生态环境现状[60]。

1.2.3 河流生态系统服务价值功能分类
河流生态系统服务功能是在其他生态系统服务功能研究基础上发展而来的，是指人类直接或间接从河流生态系统功能中获取的利益[9]。

关于生态系统服务功能的分类问题，至今还没有全面、系统、科学的分类理论[61]。

在研究中，针对河流生态系统服务价值划分方法多，不同学者和组织机构依据不同定义和标准对河流生态系统服务进行了分类，出现了系列对河流生态系统服务价值评价系统功能分类。

河流生态系统的服务功能具体体现在供水、发电、航运、水产养殖、水生生物栖息、纳污、降解污染物、调节气候、补给地下水、泄洪、防洪、排水、输沙、景观、文化等多个方面，这是结合河流生态系统的组成特点、结构特征和生态过程的认识。

在具体探索中2004年，栾建国，陈文祥按照功能作用性质的不同，把河流生态系统服务功能的类型可归纳为淡水供应、水能提供、物质生产、生物多样
性的维持、生态支持、环境净化、灾害调节、休闲娱乐和文化孕育等[9]； 2006年，王欢等根据河流生态系统组成特点、结构、特征、生态过程和效用，将香溪河生态系统的服务功能划分为提供产品功能、调节支持功能、文化功能三大类[57]。

其中，水供给、水产品、水电、水运、旅游、基因产品提供等称为直接使用价值，而贮水功能、大气组分调节、控制侵蚀、输沙、气候调节、调蓄洪水、净化、养分循环和输送、野生生物栖息地、文化教育科研等称为间接使用价值；2007年，邵宁平等人提出银川市湖泊湿地生态系统服务分为3大类，即资源价值、生态价值和文化休闲价值。

同时又将每类价值做了细分，直至能直接进行价值评估，即把3大类分为10个亚类，基本上涵盖了银川市河流生态系统提供的主要服务价值[62]；2008年，肖建红根据河流生态系统提供服务的类型和效用，尝试性的将河流生态系统服务功能划分为河流生态系统产品和河流生态系统服务两方面共计15个分支功能。

其中，河流生态系统产品包括供水、水产品生产、内陆航运、水力发电、休闲娱乐，文化美学6项功能，河流生态系统服务包括调蓄洪水、河流输沙、蓄积水分、净化环境、固定
CO、养分循环、
2
提供生境、生物多样性9 项功能[63]；2012年，唐国滔系统归纳了河流生态系统服务价值并将其分为五大类：直接利用价值(Direct use vaiue)[64]、间接利用价值(Indirect use value)[65]、选择价值[66](Option value)、存在价值(Existence value)和遗产价值。

其中，他将生态系统产出农产品、林产品、食品、鱼类产品及其它生产原料等，能用市场价格来衡量的归为直接利用价值，把调节气候、调节水量、净化水质、调蓄洪水等这类无法在市场中交换部分看成为间接利用价值；把人们可能在将来某个时刻选择使用生物多样性资源，定义为未来价值或潜在价值[40]。

1.3青竹江研究区域基本状况
1.3.1青竹江流域概况
1.3.1.1自然概况
青竹江，古称醍醐水、啼孤水、清水、清溪,又称清江河、清水河、清水江、清江、清溪河、下寺河、黄沙河、上寺河，是嘉陵江上游重要支流。

河流呈东西走向，发源于四川省广元市青川县青溪镇西北的摩天岭大草坪，河源海拔高程（高度）3839m，全长204km公里，流域面积28732
m∕s，
km，河口流量61.33
总落差3098m，水能理论蕴藏量16.6万kw，流域河段平均坡降为4.59‰[67]。

上源称唐家河，转南过关虎、棉纱坝，至青溪镇右纳青溪河（南河），以下乃称青竹江（又称下寺河）。

转东过大水，又东北过桥楼乡，左纳三锅石沟（又称兔子河、东阳沟）；急折东南至曲河乡，右纳大石河；再转东北过康坝，至古城沟左纳乐安河（古城沟）；又转东南过大坪、康乐，右纳石坝沟（陶龙河）；过关庄镇，右纳樟河沟、苏河沟；又折东北，左纳毛坝沟(白石河)；东至凉水镇，左纳大院河；又转东南至芙坪，左纳楼子河；转南偏东过大佛滩、马鹿乡，右纳雁门河（六河沟）；曲折转东北流，过竹园镇，入剑阁县境，过上寺镇，右纳三江河（凉水沟）；折北转东又北入广元市利州区赤化镇，转东北至宝轮镇，转东偏南，在宝轮镇安全坝（安全坝村）处注入白龙江后在昭化区（古称昭化县，原元坝区）昭化镇两河口（现昭化镇土基坝村境内）处流入嘉陵江。

1.3.1.2水文特征
青竹江地处唐家河国家级自然保护区一带。

上游一线森林茂盛、植被良好，水系发育好，支流较多，且成树状较均匀地分布于沿江两岸。

中上游属高山峡谷，河面狭窄，河流坡陡流急，河水清澈，含沙量小，泥沙侵蚀轻微，河中沙
石主要来源于崩塌体，只有少量来自地表冲刷，大暴雨时常有泥石发生。

下游为浅丘地区，植被相对较差一些，河面逐渐开阔，坡降减缓，水流相对平缓，主河道平均宽度200m 左右（广元市水文局供）。

青竹江属龙门山脉麓头山暴雨区，主要特点为雨量大，强度大，笼罩面积较大，集雨面积约在1000—100002km [68]，但是暴雨历时较短，一次暴雨历时约一天左右，主雨峰历时一般在12小时以内。

且青竹江中上游段以高山峡谷为主，降雨产生的地面径流滞流时间短，暴雨往往在流域内形成大洪水，且一般多产生在每年的6至9月之间。

大洪水和特大洪水发生时间一般在7-8月，个别年份也可能出现在9月和10月，其中7-8月发生大洪水占历年的80.0%以上，近年来9月和10月发生大洪水的机率有较大的增长。

青竹江流域的径流主要来自于降水，其次为地下水和融雪水补给。

由于降水量在年内分配极不均匀，汛期降水量占全年径流的90.0%左右。

汛期时有暴雨洪水发生，非汛期又因降水偏少径流较少。

时空分布差异较大，降水由东南向西北递减。

1.3.1.3泥沙特征
青竹江流域森林茂密，植被良好，由于青竹江流域位于龙门山脉麓头山暴雨区，河道中上游属高山峡谷地带，河面狭窄，河流坡陡流急，河水清澈，含沙量小，泥沙侵蚀轻微。

河中沙石主要来源于崩塌体，少量来自地表冲刷。

由于2008年“5.12”地震对上游山体的破坏影响较大，如今遇大暴雨时常有泥石流发生。

据冯家坝河段观测资料，青竹江年平均流量5.13s m 3，洪峰最大流量曾达1000s m 3，年平均径流总量1.35亿3m ，年均输沙145.4万t （广元市水文局供）。

1.3.1.4气象特征
青竹江流域地处亚热带季风气候区的四川盆地西北部边缘地区，属北亚热带山地湿润季风气候类型。

其气候特征主要表现为：冬半年受偏北气流控制，气候干冷少雨；夏半年受偏南气流控制，气候温热、多雨、潮湿。

四季分明，降水充沛，热量充足，无霜期长，冬春常有旱象，夏秋易发生洪涝灾害。

青竹江流域地形较复杂，地势高差悬殊，海拔高度在450-3000m之间，气候差异明显，流域中、下游逐渐过渡到浅丘平坝湿润季风气候地区，终年气候较温和，降水丰沛，多年平均降水量在1000-1200mm左右。

青竹江流域由于受大气环流、季风气候和地势高差等因素的影响，降水在时间、地域分布上极不均匀。

1.3.2青竹江社会发展概况
青竹江横跨广元市青川、剑阁、利州三个区县，全长204km公里，对其流域人畜饮用水、工农业生产、旅游及生态环境等具有重要意义。

在青竹江流域上分布多处自然和人文遗产。

其中有著名的蜀道（古代称金牛道）、阴平道[即今甘肃文县的鸪衣坝（今文县老城所在地），途径文县县城，翻越青川县境的摩天岭，经唐家河、阴平山、马转关、靖军山，到达平武县的江油关（今南坝乡），全长265km]等，如今很多地方已经开发为旅游景点。

如阴平村（清溪镇北部，距唐家河国家级自然保护区20km，因三国时邓艾偷渡阴平，因阴平古道从境而过得名。

）正打造为“川北旅游第一村”。

青溪古镇已于2013年成功申报为国家4A级风景区。

唐家河已于1986年晋升为国家级自然保护区，是以保护大熊猫、金丝猴、扭角羚等珍稀动物及其栖息地为主要保护对象的森林和野生动物生态综合类国家级自然保护区，总面积4万公顷。

东河口地震遗址公园，是汶川大地震第一个地震遗址保护纪念地，目前已经升格为国家4A景区、国家地质公园。

该公园呈“Y”型布局，集中连片近50平方公里，。