周亞東

摘 要 對海南島森林涵養(yǎng)水源、保育土壤、固碳釋氧、積累營養(yǎng)物質(zhì)、凈化大氣環(huán)境、生物多樣性保護(hù)、森林防護(hù)和森林游憩8個方面14個指標(biāo)進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值評估。結(jié)果表明：海南島8項生態(tài)服務(wù)功能總價值量2 528.29億元/年，功能價值貢獻(xiàn)大小依次為：涵養(yǎng)水源（47.52%）>凈化環(huán)境（12.35%）>固碳釋氧（11.68%）>生物多樣性保護(hù)（10.31%）>固土保肥（6.65%）>森林防護(hù)（6.16%）>森林游憩（4.42%）>積累營養(yǎng)物質(zhì)（0.91%），根據(jù)不同森林類型的生態(tài)服務(wù)功能價值量分析，原始林（28.34%）>次生林（26.96%）>橡膠林（24.42%）>用材林（14.02%）>防護(hù)林（3.24%）>經(jīng)濟(jì)林（2.29%）>灌木林（0.43%）>紅樹林（0.29%）。

關(guān)鍵詞 森林；生態(tài)服務(wù)功能；價值評估；海南島

中圖分類號 S718.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A

Abstract The forest ecosystem service in Hainan island are assessed as water conservation， soil conservation， carbon fixation & oxygen release， nutrient accumulation， atmosphere environmental purification， action of forest against natural calamities， species conservation and forest recreation 8 services and 14 indicators. Based on assessment result， water conservation has the highest ecosystem service value with 47.52% of total value， the rest are atmosphere environmental purification（12.35%）， carbon fixation & oxygen release（11.68%）， species conservation（10.31%）， soil conservation（6.65%）， action of forest against natural calamities（6.16%）， forest recreation（4.42%）， nutrient accumulation（0.91%）. By forest type， primary forest has the highest ecosystem service value of 28.34% of total value， followed by secondary forest with 26.96%， rubber plantation with 24.42%， timber plantation 14.02%，shelter forest with 3.24%， economic forest of 2.29%， shrub of 0.43% and mangroves of 0.29%.

Key words Forest； Ecosystem Service； Assessment； Hainan Island

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2015.03.030

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能又稱生態(tài)服務(wù)，是建立在生態(tài)系統(tǒng)功能基礎(chǔ)上，人類能夠從中獲益的生態(tài)系統(tǒng)功能，是生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的外在表現(xiàn)和生態(tài)系統(tǒng)所固有的本質(zhì)屬性[1]。森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，森林生態(tài)服務(wù)功能既是人類生存的基本條件，又是實現(xiàn)生態(tài)文明的基礎(chǔ)，森林的興衰直接影響生態(tài)環(huán)境，關(guān)系著經(jīng)濟(jì)和社會的可持續(xù)發(fā)展[2]。近年來，對森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值進(jìn)行評估已成為生態(tài)學(xué)研究的熱點之一。在國際上，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能始于20世紀(jì)50年代，但直到Constanza等[3]創(chuàng)立了較為成熟的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值評估體系，對全球生物圈生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值進(jìn)行估算，才掀開了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能研究的熱潮[4-5]。國內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能研究開展得比較晚，侯元兆[6]首先對森林涵養(yǎng)水源，防風(fēng)固沙和凈化空氣的生態(tài)價值進(jìn)行了評估，得出生態(tài)價值高于林木價值的結(jié)論。近年來，中國學(xué)者在自然保護(hù)區(qū)尺度上開展諸多研究[7-13]。部分學(xué)者嘗試在省級尺度以及國家尺度上開展森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值評估[14-18]。為解決森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估指標(biāo)體系、方法不統(tǒng)一的問題，國家林業(yè)局2007年啟動了“中國森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能定位觀測和評估技術(shù)”研究項目，并發(fā)布了中華人民共和國林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)--《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估規(guī)范》（LY/T1721-2008）[19]。本研究以該規(guī)范為依據(jù)，采用地方化參數(shù)，對海南島森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值進(jìn)行評估。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 研究區(qū)域概況 海南島地處中國的最南端，是中國第二大島嶼。全島土地面積約3.53萬km2。全島屬熱帶季風(fēng)氣候和熱帶海洋氣候。全年溫暖，雨水充沛，具有較明顯的干濕季節(jié)，常年臺風(fēng)和熱帶風(fēng)暴頻繁，氣候資源豐富多樣。森林覆蓋率2012年為61.5%，2013年為61.9%。

1.1.2 數(shù)據(jù)來源 森林資源的空間和屬性數(shù)據(jù)來源于海南省各市縣2011年森林資源二類調(diào)查。數(shù)據(jù)為ArcGIS shape格式。原始數(shù)據(jù)在ArcGIS Desktop 10.2上轉(zhuǎn)成西安80坐標(biāo)系，3度分度帶，卡拉索夫斯基橢球體，高斯-克呂格投影。在各項生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能計算上，均對每個森林小班分別進(jìn)行計算后匯總。

1.1.3 森林類型劃分 在森林類型的分類上，考慮不同森林在生態(tài)服務(wù)功能上的不同和海南森林資源的特點，劃分為原始林（Primary Forest）、次生林（Secondary Forest）、橡膠林（Rubber Plantation）、經(jīng)濟(jì)林（Economic Forest）、防護(hù)林（Shelter Forest）、紅樹林（Mangroves）、用材林（Timber Plantation）、灌木林（Shrub）8種類型，分別對其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能物質(zhì)量和價值量進(jìn)行評估。其中，原始林指的是天然起源，結(jié)構(gòu)良好，未受干擾或受輕度干擾的森林；次生林為經(jīng)中度或重度干擾后天然更新的林分；橡膠林指的是橡膠樹（Hevea brasiliensis）的種植園，因為其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能與果樹類的經(jīng)濟(jì)林樹種不同，且由于其在海南面積大，蓄積量高，有代表性，所做的研究比較多，因此獨(dú)立列為一個類型；防護(hù)林主要樹種為木麻黃（Casuarina equisetifolia）和椰子（Cocos nucifera）；紅樹林為沿海灘涂的特殊林分；用材林主要包括了人工種植的桉屬（Eucalyptus）、金合歡屬（Acacia confusa）、松樹屬（Pinus）、杉屬（Cunninghamia）等樹種；經(jīng)濟(jì)林以人工栽培的果樹為主；灌木林為各類雜灌、草灌，以及疏殘林。

1.1.4 參數(shù)與變量 各項參數(shù)變量大部分均采用地方值，數(shù)據(jù)來源于海南尖峰嶺森林生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站長期、連續(xù)的觀測研究基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，海南東寨港紅樹林生態(tài)系統(tǒng)定位研究站的數(shù)據(jù)，農(nóng)業(yè)部橡膠林生態(tài)系統(tǒng)定位研究站和文昌森林生態(tài)系統(tǒng)定位研究站的數(shù)據(jù)以及專家、學(xué)者的相關(guān)研究成果資料為依據(jù)。部分參數(shù)采用《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估規(guī)范》中的推薦值。

1.2 評估方法

1.2.1 森林涵養(yǎng)水源功能評估 （1）森林年調(diào)節(jié)水量的價值量。森林涵養(yǎng)水源的價值量主要受到水資源定價標(biāo)準(zhǔn)的影響，對于森林涵養(yǎng)水源的定價標(biāo)準(zhǔn)一直存在很大爭議，森林調(diào)節(jié)水量的原理同于水庫的蓄水作用，因此采用水庫工程蓄水的成本來計算涵養(yǎng)水源的價值會是一種相對合理的方法。

上述公式中：E為林分蒸散量，單位：mm/a；C為地表徑流量，單位：mm/a；A為林分面積，單位：hm2；U調(diào)為林分年調(diào)節(jié)水量價值，單位：元/a；P為降水量，單位：mm/a；C庫為水庫庫容投資，取值7.78元/m3。

（2）森林年凈化水質(zhì)價值。森林凈化水質(zhì)的原理與自來水凈化原理一致，所以，在對凈化水質(zhì)經(jīng)濟(jì)價值評估時，可以依據(jù)居民用水平均價格而定。2006～2007年全國各大中城市的居民用水價格為2.09元/t，根據(jù)發(fā)改委和住建部統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2010年全國大中城市的居民生活用水價格2.6元/t，非居民用水價格是3.9元/t，特種用水（如洗車、洗浴業(yè)等），平均價格為13.5元/t。考慮到污水處理成本、自來水廠虧損、價格上漲、政府水價補(bǔ)貼等因素，本文采用的價格為3元/t。

計算森林涵養(yǎng)水源物質(zhì)量的過程中使用的降雨量數(shù)據(jù)由海南省氣象局及其地方氣象站提供，原始林和次生林的蒸發(fā)散率和快速徑流速率由海南尖峰嶺森林生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站提供；橡膠林參考了農(nóng)業(yè)部橡膠林生態(tài)站公布的數(shù)據(jù)，其他類型參考大量的文獻(xiàn)資料綜合分析得出。不同森林類型年蒸發(fā)散率和快速徑流速率見表1。

1.2.2 森林保育土壤功能評估 （1）森林年固土價值量。本文森林的保土量是根據(jù)無林地和有林地土壤侵蝕程度之差來計算的，將其轉(zhuǎn)化為土方工程量后，根據(jù)相應(yīng)的工程造價，再計算森林的固土價值量，計算公式為：

磷酸二銨中氮含量14.0%，磷含量15.01%；氯化鉀中鉀含量為50.0%。根據(jù)近5 a化肥的市場價格，磷酸二銨的價格為2 400元/t；氯化鉀平均價格為2 200元/t；有機(jī)肥價格為320元/t，挖土、運(yùn)土費(fèi)用市場均價為13.11元/t。

1.2.3 森林固碳釋氧功能評估 （1）森林年固碳價值。本文對森林固碳價值的評估采用的是碳稅法，固碳價格使用的是瑞典政府發(fā)布的碳稅率150美元/t。本文計算森林植被與土壤年固碳價值量的公式為：

U碳=AC碳（1.63R碳B年+F土壤碳）

上述公式中： B年為林分凈生產(chǎn)力，單位： t/（hm2·a）；U碳為林分年固碳價值，單位： 元/a；F土壤碳為單位面積林分土壤年固碳量，單位： t/（hm2·a）；R碳為CO2中碳的含量，為27.27%；A為林分面積，單位： hm2；C碳為固碳價格，單位： 元/t。

（2）森林年釋放氧氣價值。本文計算森林年釋放氧氣的價值量公式為：

U氧=l.19C氧AB年

上述公式中：A為林分面積，單位： hm2；U氧為林分年釋氧價值，單位： 元/a；B年為林分凈生產(chǎn)力，單位： t/（hm2·a）。C氧為氧氣價格，單位： 元/t。

本文采用的氧氣價格為林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)LY/T 1721-2008的推薦值1 000元/t。

1.2.4 森林營養(yǎng)物質(zhì)積累功能 把森林每年積累的N、P、K等營養(yǎng)元素折算成磷酸二銨和氯化鉀，根據(jù)磷酸二銨和氯化鉀的價值即來計算森林年營養(yǎng)物質(zhì)積累的價值量，計算公式為：

U營養(yǎng)=AB年（N營養(yǎng)C1/R1+P營養(yǎng)C1/R2+K營養(yǎng)C2/R3）

上述公式中： C1為磷酸二銨價格，單位： 元/t；U營養(yǎng)為林分年營養(yǎng)物質(zhì)積累價值，單位： 元/a；P營養(yǎng)為林木含磷量，單位： %；A為林分面積，單位： hm2；R2為磷酸二銨化肥含磷量，單位： %；C2為氯化鉀價格，單位： 元/t；B年為林分凈生產(chǎn)力，單位： t/（hm2·a）；N營養(yǎng)為林木含氮量，單位： %；R1為磷酸二銨化肥含氮量，單位： %；K營養(yǎng)為林木含鉀量，單位： %；R3為氯化鉀含鉀量，單位： %。

磷酸二銨中含氮量14.0%，含磷量15.01%： 氯化鉀中含鉀量為50.0%。

1.2.5 森林凈化環(huán)境功能 （1）森林年提供負(fù)離子價值。根據(jù)國內(nèi)外的相關(guān)研究，空氣中負(fù)離子濃度達(dá)到600個/cm3以上時對人體健康才是有益的，本文計算森林年提供負(fù)離子的價值依據(jù)是市場上生產(chǎn)負(fù)離子的成本，計算公式如下：

U負(fù)離子=5.256×1015×AHK負(fù)離子（Q負(fù)離子-600）/L

上述公式中： K負(fù)離子為負(fù)離子生產(chǎn)費(fèi)用，單位：元/個；H為林分高度，單位：m；U負(fù)離子為林分年提供負(fù)離子價值，單位： 元/a；L為負(fù)離子壽命，單位：分鐘；A為林分面積，單位： hm2；Q負(fù)離子為林分負(fù)離子濃度，單位： 個/cm3。

負(fù)離子產(chǎn)生費(fèi)用按照林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)LY/T 1721-2008的推薦值為5.818 5元/1018個。

（2）森林年吸收污染物價值。①森林年吸收SO2的價值。不同樹種SO2的年吸收量與SO2治理價格相乘即是森林年吸收SO2的價值，計算公式如下：

U二氧化硫=K二氧化硫×Q二氧化硫×A

上述公式中： K二氧化硫為SO2治理費(fèi)用，單位：元/個；U二氧化硫為林分年吸收SO2價值，單位：元/a；A為林分面積，單位： hm2；Q二氧化硫為單位面積林分年吸收SO2量，單位： kg/（hm2·a）。

②森林年吸收氟化物價值。不同樹種對氟化物的年吸收量與治理價格相乘即是森林年吸收氟化物的價值，計算公式為如下：

U氟化物=K氟化物×Q氟化物×A

上述公式中： Q氟化物為單位面積林分年吸收氟化物量，單位： kg/（hm2·a）；A為林分面積，單位：hm2；U氟化物為林分年吸收氟化物價值，單位： 元/a；K氟化物為氟化物治理費(fèi)用，單位： 元/個。

③森林年吸收氮氧化物價值。不同樹種對氮氧化物的年吸收量與治理價格相乘即是森林年吸收氮氧化物的價值，計算公式如下：

U氮氧化物=K氮氧化物×Q氮氧化物×A

上述公式中： Q氮氧化物為單位面積林分年吸收氮氧化物量，單位： kg/（hm2·a）；K氮氧化物為氮氧化物治理費(fèi)用，單位： 元/個；U氮氧化物為林分年吸收氮氧化物價值，單位： 元/a；A為林分面積，單位： hm2。

④森林吸收重金屬價值。重金屬的年吸收量與治理價格相乘即是森林年吸收重金屬的價值，其計算公式如下：

U重金屬=K重金屬×Q重金屬×A

上述公式中： Q重金屬為單位面積林分年吸收重金屬量，單位： kg/（hm2·a）；K重金屬為重金屬治理費(fèi)用，單位： 元/個；U重金屬為林分年吸收重金屬價值，單位： 元/a；A為林分面積，單位： hm2。

（3）森林年滯塵價值。不同樹種的年滯塵量與治理價格相乘即是森林年阻滯降塵的價值，計算公式如下：

U滯塵=K滯塵×Q滯塵×A

上述公式中： Q滯塵為單位面積林分年滯塵量，單位： kg/（hm2·a）；K滯塵為降塵清理費(fèi)用，單位： 元/kg；U滯塵為林分年滯塵價值，單位： 元/a；A為林分面積，單位： hm2。

（4）森林年降低噪音價值。將森林面積折算成隔音墻的長度，再與降低噪音的價格相乘即是森林年降低噪音的價值，公式如下：

U噪音=K噪音×A噪音

上述公式中： K噪音為降低噪音費(fèi)用，單位： 元/km；U噪音為林分年降低噪音價值，單位： 元/a；A噪音為森林面積折合為隔音墻的公里數(shù)，單位：km。

1.2.6 森林生態(tài)系統(tǒng)防護(hù)功能 由于森林的防護(hù)功能主要是通過保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體現(xiàn)出來的，在計算其價值量時，由于森林的存在而增加的農(nóng)作物面積乘以農(nóng)產(chǎn)品的價格，即可得出森林防護(hù)功能的價值量，其公式為：

U防護(hù)=A防護(hù)×Q防護(hù)×C防護(hù)

上述公式中：Q防護(hù)為由于農(nóng)田防護(hù)林、防風(fēng)固沙林等森林存在增加的單位面積農(nóng)作物、牧草等年產(chǎn)量，單位：kg/（hm2·a）；U防護(hù)為森林防護(hù)價值，單位：元/a；A防護(hù)為林分面積，單位hm2；C防護(hù)為農(nóng)作物、牧草等價格，單位：元/kg

1.2.7 森林生物多樣性保護(hù)功能 綜合國內(nèi)外生物多樣性的相關(guān)研究，本文將Shannon-Weiner指數(shù)劃分為6個等級，每個等級給予一定的賦值，對森林生物多樣性保護(hù)功能進(jìn)行評估，再與各森林類型面積相乘，即得到森林生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性年價值量，計算公式如下：

U生物=S生×A

公式中： U生物為林分年保護(hù)生物多樣性價值，單位： 元/a；A為林分面積，單位： hm2；S生為單位面積年保護(hù)生物多樣性價值，單位： 元/（hm2·a）。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)LY/T 1721-2008推薦的價格指數(shù)，當(dāng)Shannon-Wiener指數(shù)<1時，S生<3 000元/（hm2·a）；當(dāng)1≤指數(shù)<2時，3 000≤S生<5 000元/（hm2·a）；當(dāng)2≤指數(shù)<3時，5 000≤S生<10 000元/（hm2·a）；當(dāng)3≤指數(shù)<4時，10 000≤S生<20 000元/（hm2·a）；當(dāng)4≤指數(shù)<5時，20 000≤ S生<30 000元/（hm2·a）；物種資源的價值為30 000～40 000元/（hm2·a），當(dāng)5≤指數(shù)<6時，30 000≤S生<40 000元/（hm2·a）。

1.2.8 森林游憩功能 由于森林游憩的價值量是用森林旅游的收益來衡量的，因此本文收集了海南島2 000年以來全省的旅游人次、旅游總收入、個別年份森林旅游占旅游總收入的比例等數(shù)據(jù)，特別是通過分析海南省熱帶森林旅游發(fā)展總體規(guī)劃（2011～2020）的專題研究材料和規(guī)劃說明書，獲得了大量的背景數(shù)據(jù)。旅游活動的收益分直接收益和間接收益2種，本文在計算森林游憩價值量時，也分析了直接收益和間接收益的比例關(guān)系，根據(jù)凱恩斯經(jīng)濟(jì)學(xué)的“乘數(shù)原理”，每產(chǎn)生1元錢的直接消費(fèi)，可帶來3元的間接消費(fèi)。中國旅游業(yè)每收入1美元，可帶動國民生產(chǎn)總值增加3.12美元，也即直接和間接的收益比例為1 ∶ 3.12。由于不同森林類型開發(fā)程度不同，帶來的旅游收益也不同，因此本文還對《海南省熱帶森林旅游發(fā)展總體規(guī)劃》中森林公園、保護(hù)區(qū)等的開發(fā)比例進(jìn)行了分析。

2 結(jié)果與分析

對海南島森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估的結(jié)果見表2、3。 對海南島森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估結(jié)果表明，海南島8項生態(tài)服務(wù)功能總價值量2 528.29億元（表2），功能價值貢獻(xiàn)大小依次為：涵養(yǎng)水源（47.52%）>凈化環(huán)境（12.35%）>固碳釋氧（11.68%）>生物多樣性保護(hù)（10.31%）>固土保肥（6.65%）>森林防護(hù)（6.16%）>森林游憩（4.42%）>積累營養(yǎng)物質(zhì)（0.91%），海南島森林的涵養(yǎng)水源功能占了森林生態(tài)服務(wù)總價值的近一半。海南中間高四周低的地形地貌，一旦沒有森林涵養(yǎng)水源持續(xù)提供淡水，將對全島居民生活造成極大影響。

從海南島不同森林類型的生態(tài)服務(wù)功能價值量貢獻(xiàn)來看（表3），不同類型森林的生態(tài)服務(wù)功能價值大小依次為原始林（28.34%）>次生林（26.96%）>橡膠林（24.42%）>用材林（14.02%）>防護(hù)林（3.24%）>經(jīng)濟(jì)林（2.29%）>灌木林（0.43%）>紅樹林（0.29%）。同為天然林的原始林和次生林對海南生態(tài)服務(wù)功能價值的貢獻(xiàn)最大，兩者之和超過了總量的50%，在人工林中，橡膠林起到及其重要的作用，這3個森林類型是維系海南生態(tài)系統(tǒng)平衡的核心。

從固碳釋氧和凈化大氣環(huán)境2個生態(tài)服務(wù)功能來看，海南島森林的固碳釋氧價值295.39億元，凈化大氣環(huán)境的價值312.25億元，這兩項占總價值量的24.03%。

海南島森林生態(tài)價值空間分布見圖1所示。

3 討論與結(jié)論

森林生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能對國土的生態(tài)安全、社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮著重要作用。森林生態(tài)服務(wù)功能的價值大多不能直接變現(xiàn)為經(jīng)濟(jì)價值，因此，容易被人們忽視。對森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進(jìn)行價值評估對于提高人們對生態(tài)服務(wù)的認(rèn)識具有重要意義。

對森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進(jìn)行評估，能夠使人們更直接的認(rèn)識森林與人類的關(guān)系，進(jìn)一步提高林業(yè)地位。在具體營林規(guī)劃中，應(yīng)根據(jù)不同經(jīng)營要求，科學(xué)配置林木資源，使森林的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能得到最大程度的發(fā)揮。

政府部門應(yīng)增大投資力度，加強(qiáng)森林生態(tài)系統(tǒng)長期定位觀測研究站建設(shè)，開展生態(tài)服務(wù)功能評估相關(guān)的監(jiān)測和試驗工作，促進(jìn)森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估體系的進(jìn)一步認(rèn)識。

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