左磊穎 葛大兵 王鑫芯 黃子豪 高安國(guó)

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)生物科學(xué)技術(shù)學(xué)院/生態(tài)科學(xué)與工程研究所，湖南 長(zhǎng)沙 410128)

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能是指生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)過(guò)程所形成及所維持的人類賴以生存的自然環(huán)境條件與效用［1］。人類在利用和改造自然的過(guò)程中，往往太過(guò)強(qiáng)調(diào)和追求生態(tài)系統(tǒng)給人類帶來(lái)的市場(chǎng)價(jià)值或直接使用價(jià)值，忽視了其所提供的生態(tài)效益及價(jià)值，導(dǎo)致現(xiàn)有自然生態(tài)系統(tǒng)破壞嚴(yán)重。事實(shí)的教訓(xùn)使人們開始重新認(rèn)識(shí)生態(tài)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的價(jià)值，并探索其保護(hù)和重建的途徑。其中比較有代表性的有Costanza［2］對(duì)全球生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的分類及全面評(píng)估;謝高地等［3］對(duì)青藏高原生態(tài)資產(chǎn)的價(jià)值評(píng)估等。但到目前為止，主要以某種類型的生態(tài)服務(wù)系統(tǒng)或某塊自然生態(tài)區(qū)域?yàn)檠芯繉?duì)象，以縣域?yàn)閱挝粊?lái)研究生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值的研究較少。

科學(xué)全面地評(píng)估縣域生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能價(jià)值的意義在于:第一，能夠?qū)崿F(xiàn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、社會(huì)的協(xié)調(diào)發(fā)展，有效地對(duì)自然資源進(jìn)行長(zhǎng)期持久的監(jiān)測(cè)，為生態(tài)資源保護(hù)研究提供數(shù)據(jù)來(lái)源，使其應(yīng)用于政府和企事業(yè)管理單位的決策領(lǐng)域，為政策的制定和實(shí)施以及資源的合理配置提供科學(xué)依據(jù)。第二，生態(tài)服務(wù)功能的量化能夠有效地幫助公眾提高對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的認(rèn)識(shí)程度，進(jìn)而提高公眾的整體環(huán)境意識(shí)，使公眾對(duì)環(huán)境價(jià)值有較為客觀的認(rèn)識(shí)。第三，通過(guò)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的價(jià)值評(píng)估，促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)的管理，為逐步推行綠色GDP，解決生態(tài)環(huán)境價(jià)值核算方面存在的問題提供支持。因此，本研究對(duì)縣域生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能價(jià)值的科學(xué)研究，為促進(jìn)平江縣科學(xué)合理利用自然資源環(huán)境，維護(hù)各個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)生態(tài)穩(wěn)定，保持縣域內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)，促進(jìn)城鄉(xiāng)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展，具有重大意義。

1 研究區(qū)域概況

平江縣位于湘、鄂、贛三省交界處，湖南省東北邊陲，地處東經(jīng)113°11'至114°09'，北緯28°25'33″至29°06'之間。東西長(zhǎng)為98.5 公里，南北長(zhǎng)為76.1 公里。全縣森林覆蓋率65.6%，森林植被中共有喬木857 種，其中裸子植物科33 科88 種，被子植物87 科769 種。主要品種為松、杉、柏、樟、桐等。其中屬于國(guó)家保護(hù)的珍稀樹種有20 多種;另有古樹40 種592 株，竹類有30 多種，有藥用植物175 科、615 屬、1301 種。平江縣境屬大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，東亞熱帶向北亞熱帶過(guò)度氣候帶。主要?dú)夂蛱卣鳛?春溫多雨、寒流頻繁，降水集中;夏秋多旱;嚴(yán)寒期短，無(wú)霜期長(zhǎng);風(fēng)小、霧多、濕度大。全年無(wú)霜期263 天。年平均氣溫16.8℃，常年積溫6185.3℃。年平均氣溫5℃以上的 時(shí)期為295 天。年均日照時(shí)數(shù)1731.1 小時(shí)，日照率39‰，全年太陽(yáng)光能輻射總量為108.5 千卡/平方厘米，光合作用有效輻射為54.25 千卡/平方厘米。多年平均降雨量1550.78 毫米，年最大降水量2749.9 毫米、最小降雨量992.8 毫米;春秋雨季降雨量905.65 毫米，占年降雨量的58.4%。年均蒸發(fā)量為741.5 毫米，相對(duì)濕度為82%，最小相對(duì)濕度為9%。多年平均降水日為160 天，降水年際變化大。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源及研究方法

本論文結(jié)合作者在平江縣國(guó)家級(jí)生態(tài)縣建設(shè)工作的經(jīng)歷，充分利用所取得的農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水文等相關(guān)數(shù)據(jù)，評(píng)估平江縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值。平江縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值包括直接經(jīng)濟(jì)價(jià)值和間接經(jīng)濟(jì)價(jià)值。本次評(píng)估主要包括有物質(zhì)生產(chǎn)、調(diào)蓄洪水、涵養(yǎng)水源、固碳釋氧、凈化環(huán)境、控制水土流失、生態(tài)旅游、文化科研等八個(gè)方面的價(jià)值。

2.1 市場(chǎng)價(jià)值法

市場(chǎng)價(jià)值法根據(jù)生產(chǎn)率變動(dòng)情況評(píng)價(jià)環(huán)境質(zhì)量變動(dòng)所帶來(lái)的影響的方法，建立在充分的信息和明確的因果關(guān)系基礎(chǔ)之上，其評(píng)價(jià)結(jié)果較為客觀，爭(zhēng)議較少。采用市場(chǎng)價(jià)值法需要足夠的實(shí)物量數(shù)據(jù)以及足夠的市場(chǎng)價(jià)格或影子價(jià)格數(shù)據(jù)。

2.2 影子工程法

用人工方法建造一項(xiàng)新工程來(lái)替代被破壞的功能_然后用建造新工程所需的費(fèi)用來(lái)估算環(huán)境破壞或污染造成的經(jīng)濟(jì)損失。

2.3 旅行費(fèi)用法

用于評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的游憩休閑價(jià)值，以人們的旅行費(fèi)用作為替代物來(lái)衡量旅游景點(diǎn)或者其他娛樂物品的價(jià)值。

2.4 替代成本法

通過(guò)考察人們與市場(chǎng)相關(guān)的行為，特別是在與環(huán)境聯(lián)系緊密相關(guān)的市場(chǎng)中所支付的價(jià)格或他們獲得的利益，間接推斷出人們對(duì)環(huán)境的偏好，以此來(lái)估算環(huán)境質(zhì)量變化的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

2.5 碳稅法和造林成本法、工業(yè)制氧法

根據(jù)光合作用反應(yīng)方程式，植物每生產(chǎn)1g 干物質(zhì)可以固定1.63g CO2釋放1.19g O2。根據(jù)干物質(zhì)生產(chǎn)量來(lái)?yè)Q算固定CO2和釋放O2量，用碳稅法和造林成本法二者的平均值確定生態(tài)系統(tǒng)固定二氧化碳的價(jià)值，用工業(yè)制氧法和造林成本法的平均值確定釋放氧氣的價(jià)值。

3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值評(píng)估

3.1 物質(zhì)生產(chǎn)功能價(jià)值

平江縣生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)生產(chǎn)功能主要體現(xiàn)在為當(dāng)?shù)鼐用裉峁┝艘恍┥a(chǎn)生活所必需的產(chǎn)品，主要包括農(nóng)業(yè)、林業(yè)、畜牧業(yè)、漁業(yè)等四個(gè)方面。這些產(chǎn)品是靠現(xiàn)實(shí)市場(chǎng)價(jià)格來(lái)消費(fèi)的，根據(jù)平江縣統(tǒng)計(jì)年鑒所提供數(shù)據(jù)，平江縣2012年農(nóng)業(yè)、林業(yè)、畜牧業(yè)、漁業(yè)產(chǎn)值分別為23.7 億元、4.1 億元、20.9 億元、0.9 億元，平江縣生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)生產(chǎn)功能價(jià)值即第一產(chǎn)業(yè)各產(chǎn)值之和，約為49.6 億元。

3.2 固碳釋氧價(jià)值

植物白天進(jìn)行光合作用時(shí)能夠吸收空氣中的二氧化碳，同時(shí)生成葡萄糖等碳水化合物以及氧氣，根據(jù)反應(yīng)式可得出每生產(chǎn)1g 干物質(zhì)需要吸收1.63g 二氧化碳同時(shí)釋放1.19g 氧氣。有學(xué)者［4］研究以中國(guó)陸地植被凈初級(jí)生產(chǎn)力為研究對(duì)象得出，亞熱帶針葉林凈初級(jí)生產(chǎn)力為566g C·m－2·a－1(平江縣針葉林主要品種為黃山松［3］)，常綠－落葉闊葉林凈初級(jí)生產(chǎn)力為722g C·m－2·a－1，針闊混交林凈初級(jí)生產(chǎn)力為472g C·m－2·a－1，草地凈初級(jí)生產(chǎn)力為231g C·m－2·a－1。根據(jù)資料顯示，國(guó)際通用碳稅率為150 美元/t，工業(yè)制氧成本為400 元/t，我國(guó)平均造林成本換算成二氧化碳261 元/t，氧氣353 元/t。計(jì)算固定二氧化碳價(jià)值時(shí)選取碳稅率和造林成本法平均值，計(jì)算釋放氧氣價(jià)值時(shí)取工業(yè)制氧成本和造林成本法平均值。計(jì)算結(jié)果如表1。

表1 平江縣生態(tài)系統(tǒng)固碳釋氧量

在計(jì)算固定二氧化碳量時(shí)還應(yīng)該考慮森林生態(tài)系統(tǒng)的凋落物在分解時(shí)同時(shí)釋放出二氧化碳，有學(xué)者以溫帶森林凋落物為研究對(duì)象得出分解時(shí)釋放的二氧化碳通量為1.85t/hm2·a［5］，由此推算出平江縣森林凋落物每年因分解產(chǎn)生的二氧化碳量為528880t。

由此推算出平江縣每年固碳釋氧價(jià)值約為33.1 億元。

3.3 凈化環(huán)境價(jià)值

生態(tài)系統(tǒng)維持運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)生物的新陳代謝或本身其物理性質(zhì)對(duì)環(huán)境中污染物的量的減少，主要包括對(duì)SOx、NOx、粉塵等物質(zhì)的削減。

3.3.1 吸收SO2的價(jià)值

根據(jù)歐陽(yáng)志云的研究成果［6］，闊葉林對(duì)SO2的吸收能力為88.65kg/hm2，針葉林215.6kg/hm2，混交林取二者平均值152.1kg/hm2。測(cè)算出平江縣生態(tài)服務(wù)系統(tǒng)對(duì)SO2的總吸收量為143497.3t。以SO2治理費(fèi)用每噸3000 元計(jì)算［7］，其對(duì)SO2凈化價(jià)值為4.3 億元。

3.3.2 吸收NOx 的價(jià)值

一公頃林地對(duì)NOx 的吸收量為380kg/hm2·a，目前對(duì)于汽車尾氣排放NOx 的治理費(fèi)用為1.6 萬(wàn)元/t。由此計(jì)算出對(duì)氮氧化物吸收的價(jià)值約為17.4 億元。

3.3.3 滯留粉塵的價(jià)值

粉塵是空氣污染的重要指標(biāo)之一，森林、草地對(duì)粉塵阻擋吸附過(guò)濾作用。研究［7］顯示針葉林的滯塵能力為33.2t/hm2，闊葉林的滯塵能力為10.11t/hm2，平均值為21.65t/hm2，草地滯塵能力為0.12t/hm2。以削減粉塵成本170 元/t 計(jì)算，平江縣森林、草地滯塵能力價(jià)值約為11.1 億元。

3.3.4 降解污染的價(jià)值

濕地通過(guò)生物新陳代謝起到降解污染物的作用，平江縣濕地包括汨羅江、昌江等水系沿岸濕地、河洲灘涂等，共3830hm2。根據(jù)Costanza 等［2］的研究結(jié)果，濕地生態(tài)系統(tǒng)降解水體中污染物的價(jià)值為4177USD/hm2·a，則平江縣濕地降解污染物的價(jià)值約為1 億元。

根據(jù)上述測(cè)算，平江縣生態(tài)系統(tǒng)凈化環(huán)境價(jià)值約為33.8 億元。

3.4 保持水土價(jià)值

3.4.1 固土價(jià)值

森林、草地對(duì)土壤侵蝕有良好的抑制作用，植被發(fā)達(dá)的根系有改良，固定和網(wǎng)絡(luò)土壤的作用，樹冠層和落葉層可削減降雨的侵蝕作用，因此對(duì)保持水土具有重大意義。

根據(jù)多年的測(cè)定結(jié)果:湖南省闊葉林年土地侵蝕量為0.73t/hm2·a，針葉林年土地侵蝕量為1.85t/hm2·a，闊葉－針葉混交林為1.29t/hm2·a，草地為2.91t/hm2·a，無(wú)林裸地為37.58t/hm2·a［8］。

植被固土價(jià)值根據(jù)其防止泥沙流失來(lái)測(cè)算，如大量泥沙流入河道、水庫(kù)將產(chǎn)生疏通河道費(fèi)用，根據(jù)湖南省水利廳資料:挖取或攔截1t 泥沙的平均費(fèi)用為50.5 元/t。又根據(jù)舒爾茨的研究，進(jìn)入河道中的固體物質(zhì)約為泥沙流失量的50%。

由此測(cè)算出平江縣植被所減少的泥沙量為576.5 萬(wàn)噸，平江縣植被的固土價(jià)值為29113 萬(wàn)元。

3.4.2 保肥價(jià)值

植被所保持的土壤含有大量養(yǎng)分，折算成碳酸氫銨、過(guò)磷酸鈣和硫酸鉀等化肥量，再根據(jù)肥料市場(chǎng)價(jià)格計(jì)算保肥價(jià)值。多次土壤的分析結(jié)果表明湖南省各類林地土壤的養(yǎng)分含量為:有機(jī)質(zhì)3.027%～4.859%，N 0.136%～0.203%，P 0.048%～0.065%，K 1.365%～2.127%［8］。

根據(jù)計(jì)算，平江縣植被保持的養(yǎng)分為N 19700t、P 6550t、K 218555t、有機(jī)質(zhì)442493t，將其按比例折算成化肥碳酸氫銨136493t，過(guò)磷酸鈣53456t，硫酸鉀487546t。在湖南省，碳酸氫銨、過(guò)磷酸鈣、硫酸鉀、有機(jī)肥售價(jià)分別為3000 元/t、10000 元/t、4600 元/t、7000 元/t。可得出平江縣保肥價(jià)值:N 40950 萬(wàn)元、P 53455 萬(wàn)元、K 224277 萬(wàn)元、有機(jī)質(zhì)309680 萬(wàn)元，總計(jì)628362 萬(wàn)元。

平江縣生態(tài)系統(tǒng)保持水土價(jià)值等于固土價(jià)值+保肥價(jià)值=657475 萬(wàn)元。

3.5 涵養(yǎng)水源價(jià)值

3.5.1 森林涵養(yǎng)水源價(jià)值

森林生態(tài)系統(tǒng)通過(guò)凋落物和根系的作用下，土壤的容重、非毛管孔隙度、總孔隙度等土壤性質(zhì)發(fā)生改變，提升土壤的蓄水功能，增加在枯水期的徑流量，使河流的供水更為穩(wěn)定，為農(nóng)業(yè)、工業(yè)發(fā)展提供便利。根據(jù)研究，湖南省裸地深土層平均含水量為1795t/hm2·a［9］。

通過(guò)使用影子工程法，測(cè)算建造相同庫(kù)容水庫(kù)所需資金。根據(jù)資料，我國(guó)修建攔蓄1m3的水庫(kù)平均費(fèi)用為1.0～6.9 元，平均3.3 元/m3，其使用壽命為50～100a，取平均75a 計(jì)算，另有資料指出水利工程的效益與總投入比值約為13.1。

通過(guò)計(jì)算可得出平江縣森林和草地生態(tài)系統(tǒng)涵養(yǎng)水源的價(jià)值每年約為3 億元。

表2 平江縣森林生態(tài)系統(tǒng)蓄水量 (t/hm2·a)

3.5.2 濕地涵養(yǎng)水源價(jià)值

濕地生態(tài)系統(tǒng)具有蓄水和補(bǔ)水功能，在洪水期可以積蓄洪水緩解損失，在枯水期控制旱情，補(bǔ)充生產(chǎn)、生活所需要用水。根據(jù)《岳陽(yáng)市水資源公報(bào)》所提供數(shù)據(jù)，采用影子工程法測(cè)算濕地涵養(yǎng)水源價(jià)值如表3。

表3 平江縣濕地涵養(yǎng)水源價(jià)值

平江縣生態(tài)服務(wù)系統(tǒng)每年提供的涵養(yǎng)水源價(jià)值=森林+草地+濕地約為50809 萬(wàn)元。

3.6 調(diào)蓄洪水價(jià)值

森林、濕地生態(tài)系統(tǒng)具有維護(hù)地區(qū)間的水量平衡，調(diào)控流量等功能，極大減少了水災(zāi)、旱災(zāi)等情況的發(fā)生。如果沒有這些生態(tài)系統(tǒng)，勢(shì)必要修建大量的防洪工程。平江縣生態(tài)系統(tǒng)調(diào)蓄洪水價(jià)值如表4。

表4 平江縣生態(tài)系統(tǒng)調(diào)蓄洪水價(jià)值

根據(jù)測(cè)算結(jié)果可知，平江縣生態(tài)系統(tǒng)調(diào)蓄洪水功能價(jià)值約為14230 萬(wàn)元。

3.7 旅游娛樂價(jià)值

平江縣歷史悠久，山川秀美，旅游資源豐富。境內(nèi)有國(guó)家級(jí)幕阜山森林公園、國(guó)家級(jí)福壽山風(fēng)景名勝區(qū)等，另有大量文物古跡，如杜甫墓、艾穆墓、甕江戰(zhàn)國(guó)遺址、平江起義遺址、新石器時(shí)代的石箭鏃、石刀、紡輪等，還有宋代的青瓷碟，商代的青銅質(zhì)編鐘和明代王守仁的五星端硯。

平江縣2012年全年共接待游客126 萬(wàn)人次，同比增長(zhǎng)19.5%，旅游總收入4.8 億元。按照通用的旅游投資收益15%估算，平江縣生態(tài)系統(tǒng)旅游娛樂價(jià)值約為7200 萬(wàn)元。隨著知名度的提高，該項(xiàng)價(jià)值收益遞增收益將較快。

3.8 文化科研價(jià)值

文化科研價(jià)值難以量化，本文采用謝高地研究得到的我國(guó)單位面積生態(tài)系統(tǒng)平均文化科研功能價(jià)值計(jì)算:濕地4375.6t/hm2·a、森林1132.6t/hm2·a、草地76.35t/hm2·a、農(nóng)田390.72t/hm2·a，具體結(jié)果見表5。

表5 平江縣各類型生態(tài)系統(tǒng)文化科研價(jià)值

根據(jù)上述計(jì)算，平江縣生態(tài)系統(tǒng)文化科研價(jià)值約為7139 萬(wàn)元。由于平江縣是以農(nóng)業(yè)為主的地區(qū)，并且有汨羅江的水系流經(jīng)，所以農(nóng)田和濕地具有較高的科研文化價(jià)值。

4 平江縣服務(wù)功能價(jià)值與討論

根據(jù)平江縣自然環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件，運(yùn)用生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)方法初步得出平江縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總價(jià)值為190.2 億元，高于平江縣2012年GDP 的164.4 億元。

圖1 平江縣生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值

圖2 平江縣生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值分布情況

其中保持水土價(jià)值高達(dá)65.7 億元，為各項(xiàng)價(jià)值中最高，達(dá)到了35%。結(jié)合平江縣實(shí)際情況，在南疆等幾個(gè)鎮(zhèn)由于長(zhǎng)石開采致使生態(tài)系統(tǒng)破壞，從而引發(fā)嚴(yán)重的水土流失問題，充分證明了生態(tài)系統(tǒng)對(duì)水土保持的重要性。物質(zhì)生產(chǎn)價(jià)值排在第二位，共計(jì)49.6 億元，占總價(jià)值的26%:凈化環(huán)境為33.8 億元，占總價(jià)值的18%:固碳釋氧為33.1 億元，占到總價(jià)值的17%。這前四項(xiàng)價(jià)值占到了總價(jià)值的96%，這也是目前公眾對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能接受程度較高的四項(xiàng)。涵養(yǎng)水源價(jià)值為5.1 億元，占總價(jià)值3%，隨著水資源短缺的情況日益加重，涵養(yǎng)水源的功能也會(huì)越來(lái)越受到人們的重視，此方面是本文研究所不能展現(xiàn)的。調(diào)蓄洪水的價(jià)值為1.4 億元，僅占到總價(jià)值的1%，但是一旦失去這1%，其余的99%都可能遭到完全破壞，這樣的風(fēng)險(xiǎn)性也是數(shù)據(jù)所不能展現(xiàn)出的。旅游娛樂和科研文化價(jià)值分別為7200 和7139 萬(wàn)元，跟隨著平江縣的知名度提升，旅游業(yè)的快速發(fā)展，越來(lái)越多的學(xué)者也會(huì)將目光聚焦在這樣一塊原生態(tài)的自然區(qū)域，這兩項(xiàng)價(jià)值也會(huì)隨之快速提升。在倡導(dǎo)生態(tài)文明的大環(huán)境背景下，對(duì)平江縣生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)以及合理開發(fā)利用是值得政府、學(xué)者和廣大人民群眾所重視的。

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