陳朝祖， 羅振新， 吳秋蓮， 李益輝， 廖小軍， 楊 楠

(1. 湖南省林業(yè)廳, 湖南 長沙 410007; 2. 湖南省林業(yè)科學(xué)院, 湖南 長沙 410004)

環(huán)洞庭湖防護林生態(tài)服務(wù)價值評估

陳朝祖1， 羅振新1， 吳秋蓮1， 李益輝1， 廖小軍1， 楊 楠2

(1. 湖南省林業(yè)廳, 湖南 長沙 410007; 2. 湖南省林業(yè)科學(xué)院, 湖南 長沙 410004)

采用對環(huán)洞庭湖防護林體系的野外調(diào)查數(shù)據(jù)和湖南省林業(yè)廳項目記錄，依據(jù)《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估規(guī)范》(LY/T1721 — 2008)，利用市場價值法、費用代替法、替代工程法等方法定量評價了2009年環(huán)洞庭湖防護林的生態(tài)服務(wù)功能總價值。結(jié)果表明，環(huán)洞庭湖防護林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值為129772.18萬元，其中涵養(yǎng)水源為48450.44萬元，水質(zhì)凈化為7837.3萬元，固土價值為24.50萬元，保肥價值為6755.98萬元，固碳價值為21991.20萬元，釋氧價值為31810萬元，凈化大氣價值為12902.83萬元。

環(huán)洞庭湖防護林; 森林生態(tài)系統(tǒng)； 生態(tài)服務(wù)價值； 評估

隨著自然服務(wù)功能和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能概念的出現(xiàn)，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能(Ecosystem Services)這一術(shù)語逐漸為人們所公認(rèn)和普遍使用[1]，并且隨著研究的不斷深入，其內(nèi)涵也不斷的豐富和具體。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能是指生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)過程所形成及維持的人類賴以生存的自然環(huán)境條件與效用[2-3]。森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能是指森林生態(tài)系統(tǒng)及其生態(tài)過程為人類提供的自然環(huán)境條件與效用[4]。分析與評價生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的間接價值已成為當(dāng)前生態(tài)學(xué)與生態(tài)經(jīng)濟學(xué)研究的前沿課題[5-7]。近年來國內(nèi)學(xué)者從不同角度開展了對不同類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)定量化的研究工作[8-17]，為生態(tài)環(huán)境保護與建設(shè)提供了一定的指導(dǎo)作用。

本研究對環(huán)洞庭湖防護林的生態(tài)服務(wù)功能進行了價值評估，以期為類似項目的決策實施提供參考。

1 研究區(qū)概況

環(huán)洞庭湖區(qū)與長江毗鄰，地勢西高東低，東邊屬典型的南方紅壤丘陵崗地，中間為大面積的平坦肥沃的耕地，西邊屬低山丘陵區(qū)，海拔20～1260m。屬中亞熱帶北部季風(fēng)濕潤氣候區(qū)，熱量豐富，雨量充沛，光照充足，四季分明。年均氣溫16.5～16.9℃，1月均溫4.1～4.3℃，7月均溫32.0～32.8℃[18]。年均降雨量1200～1700mm，雨季集中在4—8月，占全年總雨量的50%～70%，為每年洪水泛濫和洪災(zāi)多發(fā)季節(jié)[19]。區(qū)內(nèi)土壤母巖以砂巖、板巖、頁巖和第四紀(jì)紅色粘土為主，兼有少量花崗巖和石灰?guī)r，主要土壤為紅壤、黃紅壤和河谷沖積土[18]。

環(huán)洞庭湖防護林工程于1998年啟動，包括營造河湖堤外的防浪林、丘崗地的水源涵養(yǎng)林和水土保持林，部分經(jīng)濟林和庭院林，旨在通過此工程擴大環(huán)湖森林面積，完善和強化洞庭湖區(qū)生態(tài)防護林體系和防護功能。工程涉及湖區(qū)周邊岳陽、益陽、常德3市9縣區(qū)。到2006年底止，項目造林總規(guī)模為32797.1hm2，總投資10150萬元，其中德國政府援助6800萬元人民幣。

2 研究方法

2.1 涵養(yǎng)水源

森林生態(tài)系統(tǒng)調(diào)節(jié)水量價值根據(jù)影子工程法來確定，公式如下：

U調(diào)=10C庫A(P-E-C)[10]

2.2 凈化水質(zhì)

森林生態(tài)系統(tǒng)年凈化水質(zhì)價值根據(jù)凈化水質(zhì)工程的成本(替代工程法)，公式如下：

U水質(zhì)=10KA(P-E-C)[10]

2.3 固土價值

森林減少土壤侵蝕量計算公式為：

Es=∑ai(m0-mi)[3]

根據(jù)土壤侵蝕量，以土壤表土平均厚度0.6m來估算森林減少侵蝕造成的減少廢棄土壤的面積：

As=Es/(0.6×10 000×Bs)[3]

固土價值采用林業(yè)生產(chǎn)的機會成本價格計算。

2.4 保肥價值

保肥價值采用侵蝕土壤中的N、P、K物質(zhì)折合成磷酸二銨和氯化鉀的價值來進行評價。

U肥=A(X2-X1)(NC1/R1+PC1/R2+

KC2/R3+MC3)[10]

2.5 固碳價值

森林植被和土壤固碳價值的計算公式如下：

U碳=AC碳(163R碳B年+F土壤碳)[10]

2.6 釋氧價值

森林釋氧價值計算公式如下：

U氧=1.19C氧AB年[10]

2.7 凈化空氣

吸收氟化物計算公式如下：

U污=K污Q污A[10]

空氣污染物在本研究中選擇吸收二氧化硫、氟化物、氮氧化物、滯塵4個指標(biāo)。

2.8 數(shù)據(jù)來源

造林面積數(shù)據(jù)來源于湖南省林業(yè)廳項目辦各年度統(tǒng)計數(shù)據(jù)。由于各造林類型中有多個樹種，為便于計算，在本研究中，各類型林分以優(yōu)勢樹種作為計算依據(jù)。其中防浪林以楊樹為代表，水源涵養(yǎng)與水土保持林以濕地松和杉木為代表，補植封山以馬尾松為代表，封山育林以馬尾松為代表。

3 計算結(jié)果

3.1 涵養(yǎng)水源價值

根據(jù)《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估規(guī)范》(LY/T1721 — 2008)，單位庫容造價為6.111元/t。2009年，環(huán)洞庭湖防護林體系涵養(yǎng)水源價值為48450.44萬元，其中封山育林18053.73萬元、水源涵養(yǎng)與水土保持林13295.70萬元、補植封山育林4146.30萬元、防浪林12954.71萬元(表1)。

3.2 凈化水質(zhì)價值

目前單位體積水凈化費用取0.9885元/m3[13]，則洞庭湖區(qū)4種主要造林類型每年凈化水質(zhì)的總價值為7837.23萬元，其中封山育林2920.33萬元、防護林2150.68萬元、補植封山育林670.70萬元、防浪林2095.52萬元(表1)。

3.3 保土價值

我國無林地土壤侵蝕模數(shù)的低限192t/(hm2·年)[3]，林地的實際侵蝕模數(shù)為闊葉林0.5 t/(hm2·年)、針葉林7.8t/(hm2·年)[3]，森林減少侵蝕量為闊葉林191.5t/(hm2·年)、針葉林184.2t/(hm2·年)。所以，洞庭湖區(qū)4種主要造林類型森林減少土壤侵蝕的量為6127949.8t/年，其中，封山育林1915145.8t/年、水源涵養(yǎng)與水土保持林1477284.0t/年、補植封山育林460500.0t/年、防浪林2275020.0t/年。以我國耕作土壤的平均厚度0.6m作為森林的土層厚度，林地土壤容重平均為1.1t/m3。因此，2009年洞庭湖區(qū)4種主要造林類型可減少土地面積損失928.5hm2，其中，封山育林290.2hm2、水源涵養(yǎng)與水土保持林223.8hm2、補植封山育林69.8hm2、防浪林344.7hm2。

表1 環(huán)洞庭湖區(qū)防護林的涵養(yǎng)水源的、凈化水質(zhì)效益評價表Tab.1 EvaluationofwaterconservationandwaterqualitypurificationoftheprotectionforestaroundDongtingLake造林類型Foresttype造林面積(hm2)Forestarea涵養(yǎng)水能力(m3)Waterconservation涵養(yǎng)水的價值(萬元)Valueofwaterconservation凈化水質(zhì)的價值(萬元)Valueofwaterpurification封山育林10397.1295.43×10518053.732920.33水源涵養(yǎng)與水土保持林8020217.57×10513295.702150.68補植封山育林250067.85×1054146.30670.70防浪林11880211.99×10512954.712095.52總計32797.1792.84×10548450.457837.23

據(jù)國家統(tǒng)計局資料，我國林業(yè)生產(chǎn)的年平均收益為263.58 元/(hm2·年)(1990年不變價)[15]，本研究采用林業(yè)生產(chǎn)的機會成本價格計算，洞庭湖區(qū)4種主要的造林類型森林2009年減少土壤侵蝕價值為24.5萬元，其中，封山育林7.6萬元、水源涵養(yǎng)與水土保持林5.9萬元、補植封山育林1.8萬元、防浪林9.1萬元(表2)。

3.4 保肥價值

根據(jù)調(diào)查結(jié)果洞庭湖區(qū)生態(tài)造林森林地表層土壤全氮含量平均為0.169%，全磷含量為0.047%，全鉀含量為0.0144%，有機質(zhì)含量平均為2.72%。根據(jù)各造林類型的林地面積以及森林減少的土壤侵蝕量，可得洞庭湖區(qū)4種主要的造林類型森林土壤2009年可減少N、P、K 和有機質(zhì)的損失量分別為10356.24t、2880.14t、882.42t和166680.2t。以我國市場價尿素1800元/t，過磷酸鈣550元/t，氯化鉀2200元/t估算其經(jīng)濟價值，洞庭湖區(qū)4種主要造林類型減少土地肥力損失的總價值共6755.98萬元，其中，封山育林2111.42萬元、水源涵養(yǎng)與水土保持林1628.68萬元、補植封山育林507.70萬元、防浪林2508.18萬元(表2)。

表2 環(huán)洞庭湖區(qū)防護林的固土保肥效益評價表Tab.2 EvaluationofsoilconservationandsoilfertilityconservationoftheprotectionforestaroundDongtingLake造林類型Foresttype造林面積(hm2)Forestarea森林生態(tài)系統(tǒng)減少土壤侵蝕量(t)Soilconservation固土價值(萬元)Valueofsoilconservation保肥價值(萬元)Valueofsoilfertilityconservation封山育林10397.11915145.87.62111.42水源涵養(yǎng)與水土保持林8020.01477284.05.91628.68補植封山育林2500.0460500.01.8507.70防浪林11880.02275020.09.12508.18總計32797.16127949.824.56755.98

3.5 固碳價值

固碳價值采用碳稅法來計算，即借用國際通用的瑞典政府提議的碳稅計量法： 每排放1t碳交納碳稅150美元[17]，折合人民幣1020元/t進行計算(以美元匯率6.8計算)。

根據(jù)對洞庭湖區(qū)森林資源調(diào)查，2009年洞庭湖區(qū)4種主要造林類型的森林生態(tài)系統(tǒng)固定碳量21.56×104t，其中，封山育林4.35×104t、水源涵養(yǎng)與水土保持林3.83×104t、補植封山育林1.07×104t、防浪林12.31×104t。4種主要造林類型固碳的總價值共21991.2萬元，其中，封山育林4437萬元、水源涵養(yǎng)與水土保持林3906.6萬元、補植封山育林1091.4萬元、防浪林12556.2萬元(表3)。

3.6 釋氧價值

釋氧價值采用替代工程法(影子價格法)來計算，采用氧氣價格為1000元/t進行計算[15-16]。4種主要造林類型2009年釋放氧量31.81×104t，其中，封山育林3.56×104t、水源涵養(yǎng)與水土保持林4.00×104t、補植封山育林0.92×104t、防浪林23.34×104t。釋氧的總價值共31810萬元，其中，封山育林3560萬元、水源涵養(yǎng)與水土保持林4000萬元、補植封山育林920萬元、防浪林23340萬元(表3)。

表3 環(huán)洞庭湖區(qū)防護林的固碳釋氧效益評價表Tab.3 EvaluationofcarbonfixationandoxygenreleasingoftheprotectionforestaroundDongtingLake造林類型Foresttype造林面積(hm2)Forestarea碳固定量(t)Carbonfixation氧釋放量(t)Oxygenreleasing固碳價值(萬元)Valueofcarbonfixation釋氧價值(萬元)Valueofoxygenreleasing固碳釋氧總價值(萬元)Valueofcarbonfixationandoxygenreleasing封山育林10397.14.35×1043.56×104443735607997水源涵養(yǎng)與水土保持林8020.03.83×1044.00×1043906.640007906.6補植封山育林2500.01.07×1040.92×1041091.49202011.4防浪林11880.012.31×10423.34×10412556.22334035896.2總計32797.121.56×10431.81×10421991.23181053801.2

3.7 凈化空氣價值

我國闊葉林對SO2的吸收能力為88.65kg/(hm2·年)，針葉林為215.6kg/(hm2·年)[20]，阻滯降塵的能力分別為10110kg/(hm2·年)、33 200kg/(hm2·年)[20]，吸氟化物降解能力分別為4.65kg/(hm2·年)和0.5kg/(hm2·年)[21]，森林吸收氮氧化物量為6.000kg/(hm2·年)[21]。根據(jù)《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估規(guī)范》(LY/T1721 — 2008)，SO2排污收費標(biāo)準(zhǔn)為1.200元/kg，氟化物排污費收費標(biāo)準(zhǔn)為0.690元/kg，一般性粉塵排污費收費標(biāo)準(zhǔn)為0.150元/kg，氮氧化物排污費收費標(biāo)準(zhǔn)為0.630元/kg。

洞庭湖區(qū)4種主要造林類型森林2009年吸收SO2的價值為667.56萬元，吸收氟化物的價值為4.54萬元，阻滯降塵的價值為12218.32萬元，吸收氮氧化物的價值為12.41萬元，洞庭湖區(qū)4種主要造林類型森林凈化大氣的總價值為12902.83萬元，其中，封山育林5451.05萬元、水源涵養(yǎng)與水土保持林4204.77萬元、補植封山育林1310.72萬元、防浪林1936.29萬元(表4)。

4 結(jié)論與討論

環(huán)洞庭湖防護林生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)服務(wù)功能2009年總價值為129772.18萬元，提供了巨大的生態(tài)效益，極大的改善了洞庭湖區(qū)的生態(tài)環(huán)境條件。環(huán)洞庭湖防護林體系建設(shè)的總投入資金為10150萬元，僅以2009年的生態(tài)服務(wù)價值來考慮投入產(chǎn)出比就為12.8，以上分析表明，環(huán)洞庭湖防護林體系產(chǎn)生的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值遠遠高于實施保護工程的投入。從經(jīng)濟學(xué)和資產(chǎn)管理的角度出發(fā)，環(huán)洞庭湖防護林建設(shè)是一項低投入高效益的工程。

表4 環(huán)洞庭湖區(qū)防護林的凈化空氣效益評價表Tab.4 EvaluationofatmosphereenvironmentalpurificationoftheprotectionforestaroundDongtingLake造林類型Foresttype造林面積(hm2)Forestarea年吸收SO2AnnualSO2absorption年吸收氟化物Annualfluoridabsorption總量(t)Totals價值(萬元)Value總量(t)Totals價值(萬元)Value封山育林(馬尾松)10397.12241.62269.005.200.36水源涵養(yǎng)與水土保持林(濕地松)8020.01729.11207.504.010.28補植封山育林(馬尾松)2500.0539.0064.681.250.09防浪林(楊樹)11880.01053.16126.3855.243.81總計32797.15562.89667.5665.704.54

續(xù)表4 環(huán)洞庭湖區(qū)防護林的凈化空氣效益評價表ContinuedTab.4 EvaluationofatmosphereenvironmentalpurificationoftheprotectionforestaroundDongtingLake年吸收氮氧化物Annualnitrogenoxidesabsorption年阻滯的降塵Annualdustholding凈化大氣的總價值(萬元)Valueofatmosphereenvironmentalpurification總量(t)Totals價值(萬元)Value總量(t)Totals價值(萬元)Value62.383.93345183.75177.765451.0548.123.03266264.03993.964204.7715.000.9583000.01245.001310.7271.284.50120106.81801.601936.29196.7812.41814554.512218.3212902.83

由于監(jiān)測、計量手段及人為因素的影響，要精確地計算環(huán)洞庭湖防護林生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)服務(wù)功能是比較困難的。另外，本研究中沒有對生物多樣性保護、旅游價值、吸附重金屬等功能進行計算，因此有待于進一步完善與細化。

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(責(zé)任編輯：譚著明)

EvaluationofecosystemservicesvalueoftheprotectionforestaroundDongtingLake

CHEN Chaozu1, LUO Zhenxin1, WU Qiulian1, LI Yihui1, LIAO Xiaojun1, YANG Nan2

(1. Forestry Department of Hunan Province, Changsha 410007, China;2.Hunan Forestry Academy, Changsha 410004, China)

The values of ecosystem services of the protection forest around Dongting Lake in 2009 were evaluated by applying the law of market value, the method of substitution of expenses, and the law of the shadow project, based on the “Forest Ecosystem Services Assessment Standards” (LY/T1721 — 2008) issued by the State Administration of Forestry, and on the field investigation data of the protection forest around Dongting Lake and data from the paged record. The results showed that in 2009, the total value of ecosystem services of the protection forest around Dongting Lake was 1297.7218 million yuan (RMB), of which, 484.5044 million yuan for water conservation, 78.373 million yuan for water purification, 0.245 million yuan for soil conservation, 67.5598 million yuan for soil fertility conservation, 219.912 million yuan for carbon fixation, 318.1 million yuan for oxygen released, and 129.0283 million yuan for atmosphere environmental purification.

the protection forest around Dongting Lake; forest ecosystem; ecosystem services; evaluation

2010 — 11 — 25

2010 — 12 — 08

湖南省林業(yè)廳重點項目“環(huán)洞庭湖防護林體系建設(shè)技術(shù)”，國家林業(yè)局推廣項目“長江中游洞庭湖水系防護林營建技術(shù)示范”。

S 718.55+7

A

1003 — 5710(2010)06 — 0010 — 05

10. 3969/j. issn. 1003 — 5710. 2010. 06. 003