王 嬌 ，胡 丹 ，李智勇

（1.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院，北京 100091；2.遼寧省生態(tài)公益林管理中心，遼寧 沈陽 110036；3.國(guó)際竹藤研究中心，北京 100102）

遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值研究

王 嬌1，2，胡 丹2，李智勇1，3

（1.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院，北京 100091；2.遼寧省生態(tài)公益林管理中心，遼寧 沈陽 110036；3.國(guó)際竹藤研究中心，北京 100102）

采用能值分析法，對(duì)遼寧省九項(xiàng)具有典型代表性森林生態(tài)功能價(jià)值進(jìn)行了核算，結(jié)果表明：遼寧省2010年森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能能值總量為1.872×1026sej，能值價(jià)值為7.334×1013元；鑒于多樣性是歷史積累的結(jié)果，去除生物多樣性后的遼寧省2010年森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能能值總量為5.179×1023sej，能值價(jià)值為2.031×1011元，約占2010年遼寧省GDP總量1.846×1012元的11%；其中，土壤保育功能價(jià)值最大（7.695×1010元），剩余依次為涵養(yǎng)水源價(jià)值4.965×1010元、凈化空氣價(jià)值3.884×1010元、生物量增長(zhǎng)價(jià)值1.912×1010元、固碳釋氧價(jià)值1.135×1010元、森林防護(hù)價(jià)值6.298×109元、生態(tài)游憩價(jià)值7.8×108元，文教科研價(jià)值最小（9.271×107元）。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能；能值理論；經(jīng)濟(jì)價(jià)值；遼寧省

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的評(píng)價(jià)最早起源于19世紀(jì)中期，20世紀(jì)70年代Holder等提出了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的概念，近十年，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能成為國(guó)內(nèi)外熱門研究領(lǐng)域。Daily.G.C等[1]于1997年將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進(jìn)行了全面歸納總結(jié)；Costanza等[2]于1997年在自然雜志上發(fā)表文章“The value of the World's Ecosystem Services and Nature Capital”，明確提出了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值的估算原理及方法，取得了較大進(jìn)展；Andrewhe和Siegel[3]修正了Costanza等人的研究方法，重新計(jì)算評(píng)價(jià)了巴西濕地服務(wù)功能等。近些年來，國(guó)內(nèi)生態(tài)環(huán)境變化正日益受到重視，隨之針對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能研究進(jìn)展也迅速發(fā)展起來，李金昌、李文華、孔繁文等[4-6]從生態(tài)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)角度對(duì)生態(tài)系統(tǒng)評(píng)價(jià)進(jìn)行了深入研究；侯元兆、薛達(dá)元等[7-8]對(duì)中國(guó)或重要區(qū)位森林生態(tài)功能進(jìn)行了全面評(píng)價(jià)；趙同謙、歐陽志云等[9-10]調(diào)整方法分別從不同角度對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的價(jià)值進(jìn)行了估算。

目前關(guān)于森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值方面的研究，主要是通過將森林所產(chǎn)生的產(chǎn)品商品化，通過一定手段和方法來計(jì)算其經(jīng)濟(jì)價(jià)值。但由于森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是公共產(chǎn)品，具有經(jīng)濟(jì)的外部性，因此在市場(chǎng)機(jī)制下估算過程難免存在爭(zhēng)議和缺陷，森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值不能真實(shí)體現(xiàn)，這也是使用市場(chǎng)價(jià)格進(jìn)行森林資源評(píng)估時(shí)會(huì)產(chǎn)生的根本問題。筆者運(yùn)用Odum H T與Odum E C創(chuàng)立的能值分析理論[11]，按照森林生態(tài)服務(wù)功能類型，綜合考慮供給、調(diào)節(jié)、支撐、文化四大類服務(wù)中的多樣性，從固碳釋氧、涵養(yǎng)水源、生物量增長(zhǎng)、保育土壤、森林防護(hù)、凈化大氣、文化教育、生態(tài)旅游九方面，對(duì)遼寧省森林生態(tài)功能價(jià)值進(jìn)行了客觀綜合的核算，以期將生態(tài)系統(tǒng)的產(chǎn)品和生命支持功能轉(zhuǎn)化為人們具有明顯感知力的能值貨幣價(jià)值，幫助人們了解和認(rèn)識(shí)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及其價(jià)值，增強(qiáng)對(duì)生態(tài)保護(hù)的關(guān)注度，同時(shí)為我國(guó)森林生態(tài)價(jià)值及相關(guān)研究提供一定的參考和借鑒。

1 研究地概況

遼寧位于我國(guó)東北地區(qū)南部，介于東經(jīng)118o53′～ 125o46′、 北 緯 38o43′～ 43o26′之 間。東部隔鴨綠江與朝鮮相望，南臨黃海和渤海，西北與內(nèi)蒙古接壤，西南與河北省毗鄰。北部和東北部與吉林省相鄰。南北寬約530 km，東西長(zhǎng)約574 km。海岸線東起丹東市，經(jīng)鴨綠江沿黃海岸至大連旅順口區(qū)，再沿渤海岸經(jīng)遼東灣直至西部的葫蘆島市，海岸線總長(zhǎng)度為2 920 km。全省轄14個(gè)市、100個(gè)縣（市、區(qū)）。根據(jù)2011年統(tǒng)計(jì)資料，全省總土地面積達(dá)1 480.64萬hm2，其中，林業(yè)用地面積713.61萬 hm2，有林地面積563.61萬hm2，活立木總蓄積量28 500.06萬m3，林分蓄積量27 463.85萬m3，森林覆蓋率38.20%。遼寧省地形多變，景觀多樣，森林資源豐富。

2 研究方法

運(yùn)用生態(tài)學(xué)原理及能值理論，將全省森林生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)、能量與環(huán)境關(guān)聯(lián)起來，通過科學(xué)轉(zhuǎn)化，可得到生態(tài)系統(tǒng)的具體功能和服務(wù)的太陽能值價(jià)值量，經(jīng)過等量貨幣轉(zhuǎn)換后，可以反映森林系統(tǒng)真實(shí)生態(tài)價(jià)值總量以及各類別的貢獻(xiàn)。

2.1 基本概念和原理

生態(tài)系統(tǒng)中能量的流動(dòng)和傳遞是生態(tài)系統(tǒng)本身存在和發(fā)展的基礎(chǔ)，生態(tài)系統(tǒng)中的能量連接了生命體、自然環(huán)境和人類社會(huì)。20世紀(jì)50年代起，著名生態(tài)學(xué)家奧多姆對(duì)生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)展開了廣泛而深入的研究，先后總結(jié)提出了能量系統(tǒng)、能量質(zhì)量、能量等級(jí)以及能量轉(zhuǎn)換率等具有重要意義的概念和論述，80年代末期，奧多姆創(chuàng)造性的提出了生態(tài)能值理論，并將能值定義為“一種流動(dòng)或貯存的能量中所包含的另一種類別能量的數(shù)量，稱為該能量的能值”[11]。隨后，奧多姆又進(jìn)一步解釋能值為：“產(chǎn)品或勞務(wù)形成過程中直接和間接投入應(yīng)用的一種有效能量(Available Energy)，就是其所具有的能值”，相關(guān)概念見表1。

表1 有關(guān)能值的基本概念Table 1 Relevant terminology and definitions

2.2 分析步驟

奧多姆建立的能值分析理論與方法以太陽能值為統(tǒng)一衡量單位，根據(jù)生態(tài)學(xué)、能量定律、系統(tǒng)學(xué)等理論，將生態(tài)系統(tǒng)中存在的不同量綱、不同類別的資源、能量或服務(wù)，轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一的度量單位太陽能值，進(jìn)而再進(jìn)行綜合分析研究，基本的步驟[12]如下：

(1)收集資料與數(shù)據(jù)

整理收集或調(diào)查計(jì)算有關(guān)研究對(duì)象系統(tǒng)的自然、經(jīng)濟(jì)等數(shù)據(jù)，其中系統(tǒng)的物質(zhì)流、能量流及貨幣流是研究的基礎(chǔ)，必須確保數(shù)據(jù)和資料完整準(zhǔn)確。

(2)繪制能量系統(tǒng)圖

根據(jù)奧多姆的能值語言圖例，將系統(tǒng)中的能量、物質(zhì)和貨幣主要關(guān)系流動(dòng)情況繪制成系統(tǒng)能量圖，厘清系統(tǒng)成分和環(huán)境的相互關(guān)系。繪圖時(shí)要先考慮對(duì)象系統(tǒng)邊界范圍，再分清主要系統(tǒng)能源，最后按照系統(tǒng)能源太陽能值轉(zhuǎn)換率大小自左向右順序在系統(tǒng)邊界內(nèi)外排列。系統(tǒng)能量圖解由兩部分組成，即外部的環(huán)境流入能值、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)交流能值、系統(tǒng)流出能值和內(nèi)部的系統(tǒng)主要成分間能值流動(dòng)。

(3)能值分析表的編制

能值分析表一般按照五或六個(gè)表頭的格式：一是項(xiàng)目編號(hào)，即該項(xiàng)目順序編號(hào)；二是項(xiàng)目名稱，即該項(xiàng)目在系統(tǒng)中的名稱（可與一合并）；三是原始數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)單位根據(jù)原始資料來源而定；四是能值轉(zhuǎn)換率，對(duì)應(yīng)原始數(shù)據(jù)的太陽能值轉(zhuǎn)換率，單位為seJ/J或seJ/$、seJ/g等；五是太陽能值及項(xiàng)目的太陽能值數(shù)量，可由原始數(shù)據(jù)與能值轉(zhuǎn)換率相乘而得到；六是能值貨幣價(jià)值，即該項(xiàng)目能值對(duì)應(yīng)貨幣價(jià)值。

(4)計(jì)算分析

計(jì)算能值分析表數(shù)據(jù)，分析系統(tǒng)能值結(jié)構(gòu)，全面客觀反映整個(gè)系統(tǒng)現(xiàn)狀和問題，為制定針對(duì)性策略提供依據(jù)。

2.3 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

2.3.1 數(shù)據(jù)來源

①森林資源數(shù)據(jù)，來自于遼寧省2010年森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)及掌握的內(nèi)部資料。

②《遼寧年鑒2011》、《2011年遼寧省統(tǒng)計(jì)年鑒》、《中國(guó)林業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒2010》、《遼寧省2010年林業(yè)統(tǒng)計(jì)手冊(cè)》及《中國(guó)環(huán)境年鑒》等。

③采用政府權(quán)威部門公布的數(shù)據(jù)。

④公開出版發(fā)行的相關(guān)研究文獻(xiàn)和書籍。

2.3.2 數(shù)據(jù)邊界

①時(shí)間邊界：考慮到森林生態(tài)系統(tǒng)能值研究對(duì)數(shù)據(jù)的完整性和全面性要求，本研究從當(dāng)前數(shù)據(jù)可及性出發(fā)，選擇以2010年遼寧省各項(xiàng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)。存在該年數(shù)據(jù)缺失情況，以其他年度數(shù)據(jù)推算而得，并進(jìn)行標(biāo)注；本部分研究重在方法的創(chuàng)新運(yùn)用和科學(xué)分析，一定程度上來看，往期數(shù)據(jù)更具總結(jié)和對(duì)照意義。

②空間邊界：森林范圍和含于其內(nèi)的經(jīng)濟(jì)資產(chǎn)（道路、建筑、機(jī)械）和自然資產(chǎn)（礦物資源、林木生物量、其他自然資源），與林業(yè)有關(guān)的外部經(jīng)濟(jì)資產(chǎn)。系統(tǒng)的垂直范圍為地面最高海拔以上1 000 m至地表以下1 000 m深度。

2.4 研究采用的能值轉(zhuǎn)換率及能值貨幣比率

2.4.1 太陽能值轉(zhuǎn)換率

單位能量或物質(zhì)所含有的太陽能值量即為太陽能值轉(zhuǎn)換率，它是能值分析整體中至關(guān)重要的因素，不同物質(zhì)或能量的太陽能值轉(zhuǎn)換率也不同，而處于較高等級(jí)的物種、服務(wù)或產(chǎn)品能值轉(zhuǎn)換率較大。精確的太陽能值轉(zhuǎn)換率需要依靠正確的理解和反映系統(tǒng)的能量等級(jí)。

奧多姆和各國(guó)學(xué)者、研究人員對(duì)太陽能值轉(zhuǎn)換率進(jìn)行了大量研究實(shí)踐，計(jì)算得到了現(xiàn)存主要物質(zhì)或能量類型的太陽能值轉(zhuǎn)換率。按照藍(lán)盛芳等人的研究，這些主要物質(zhì)或能量類型的太陽能值轉(zhuǎn)換率可用于國(guó)家尺度、地區(qū)尺度以及用于如森林、濕地等特定類型的生態(tài)系統(tǒng)等尺度的能值分析[12]。參照Brown and Ulgiati提出的“并不需要在每次計(jì)算資源和商品中的能值時(shí)都需要計(jì)算其能值轉(zhuǎn)換率，而可以使用以前的能值轉(zhuǎn)換率”建議[13]，本研究過程當(dāng)中使用能值轉(zhuǎn)換率參照藍(lán)盛芳等文獻(xiàn)資料，具體見表2。

2.4.2 能值貨幣比率

能值貨幣率（emergy dollar ratio）表示單位貨幣（美元）代表的能值量，通常以某國(guó)某年能值投入總量除當(dāng)年國(guó)民生產(chǎn)總值（GNP）得到該國(guó)該年能值貨幣率，投入能值包括不可更新資源（礦藏、石油等）能值量、可更新資源（陽光、風(fēng)等）能值量和進(jìn)口資源的能值量。通常，發(fā)展中國(guó)家由于資源利用率低，產(chǎn)業(yè)能耗大，資源消耗多，同時(shí)很少進(jìn)口他國(guó)資源，而GNP還相對(duì)較低，能值貨幣率較高；相反，發(fā)達(dá)國(guó)家由于資源利用率高，產(chǎn)業(yè)能耗小，資源消耗少，同時(shí)大量進(jìn)口他國(guó)資源，而GNP還相對(duì)較大，因此能值貨幣率遠(yuǎn)高于發(fā)展中國(guó)家。

本研究所采用的能值貨幣率為2.55×1012sej/$[14]，本研究所采用的2010年人民幣與美元的換算比率為：l美元=6.77元人民幣，主要能值轉(zhuǎn)化率見表2[12,15-22]。

3 結(jié)果與分析

根據(jù)前文對(duì)遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能分類，本節(jié)主要研究將其功能能值價(jià)值進(jìn)行分析計(jì)算。

3.1 生物多樣性價(jià)值

地球生命進(jìn)化經(jīng)歷了數(shù)10億年，進(jìn)入地球生物系統(tǒng)的太陽能轉(zhuǎn)化為地質(zhì)能量。根據(jù)能值理論，生物遺傳信息是地質(zhì)進(jìn)化的產(chǎn)物，即形成了物種多樣性。級(jí)別愈高的生物，進(jìn)化時(shí)間愈長(zhǎng)，分布面積較廣。據(jù)研究，在地球2×109年地質(zhì)進(jìn)化史中，形成了約1.5×109個(gè)物種[23]，平均每個(gè)物種的太陽能值用地球年能值總量9.40×1024sej/a[24]計(jì)算，為：(9.40×1024)(2×109)/(1.5×109)= 1.25×1025sej/種。

則得到世界物種的平均能值轉(zhuǎn)換率為1.25×1025sej/種。

遼寧省是長(zhǎng)白、華北、蒙古三大植物區(qū)系和東北、華北、蒙新三大動(dòng)物區(qū)系的交匯地帶，生境復(fù)雜，生物多樣性豐富。全省有植物10 200種，其中高等植物2 200種，低等植物8 000種；全省有動(dòng)物5 550種，其中脊椎動(dòng)物850多種，浮游和底棲動(dòng)物700余種，無脊椎動(dòng)物4 000種[25]。

表2 本研究使用的能值轉(zhuǎn)換率Table 2 The solar transformity used in this Paper

根據(jù)具體生態(tài)系統(tǒng)中某物種的能值是這個(gè)系統(tǒng)對(duì)該物種的支持率的計(jì)算原則，則遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)物種的平均能值轉(zhuǎn)換率為其支持率與1.25×1025J的乘積。按以下公式計(jì)算：

式中：U遼為遼寧省物種的能值轉(zhuǎn)換率；U為世界物種平均能值轉(zhuǎn)換率(1.25×1025sej/種)；S遼為遼寧省森林面積71 361 km2；S為全球面積5.100 6×108km2[26]，代入數(shù)據(jù)可得：

則生物多樣性能值可依據(jù)物種數(shù)與物種能值轉(zhuǎn)化率計(jì)算如下：

式中：R為多樣性能值(sej)；m為物種數(shù)。代入數(shù)據(jù)：R=15 750×1.749×1021=2.755×1025sej。

由上述數(shù)據(jù)編制能值分析表（見表3）。

表3 遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)多樣性能值價(jià)值Table 3 Emergy evaluation of biodiversity in Liaoning forest ecosystem

根據(jù)能值分析表的計(jì)算結(jié)果，考慮到遼寧省物種數(shù)與全省森林生態(tài)系統(tǒng)物種數(shù)差別較小，以目前發(fā)現(xiàn)的物種數(shù)15 750種計(jì)算生物多樣性價(jià)值是可行的。遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)提供的生物多樣性能值為2.755×1025sej，相應(yīng)的能值貨幣價(jià)值為7.314×1013元。

3.2 固碳釋氧價(jià)值

根據(jù)植物光合作用方程可以計(jì)算得到：植物每利用太陽能6 772 J、吸收水108 g和二氧化碳264 g，就能產(chǎn)出氧氣193 g、葡萄糖180 g，之后可將葡萄糖180 g轉(zhuǎn)化成162 g多糖，因此可以將此過程轉(zhuǎn)換為植物每吸收1.63 g二氧化碳、釋放1.19 g氧氣，就會(huì)產(chǎn)生1 g干物質(zhì)。在此基礎(chǔ)上，依據(jù)按照高香玲的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)[27]，遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)每年二氧化碳的固定量(WCO2)和氧氣釋放量(WO2)分別為：WCO2=6 091.16萬t（植被固碳5 286.84萬t，土壤固碳804.32萬t）。WCO2=3 859.72 萬 t。

根據(jù)所得到固碳釋氧量，編制相應(yīng)能值分析表（如表4所示）。通過計(jì)算，得到遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)每年固定二氧化碳的太陽能值為2.302×1021sej，年能值貨幣價(jià)值為6.112×109元；釋放O2的太陽能值為1.972×1021sej，年能值貨幣價(jià)值為5.235×109元。固碳釋氧的能值貨幣價(jià)值總量為1.1347×1010元。

表4 遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)固碳釋氧能值價(jià)值Table 4 Emergyevaluationof CO2 absorption and O2 release in Liaoning forest ecosystem

3.3 涵養(yǎng)水源價(jià)值

森林涵養(yǎng)水源是通過林冠、地被物及土壤截留降水、緩和地表徑流、增強(qiáng)下滲、削減洪峰等調(diào)整森林水量的“時(shí)空”分布格局，使其更加合理等。從水量平衡角度，森林調(diào)節(jié)水量的總量為降水量與森林蒸散量（蒸騰和蒸發(fā)）及其他消耗量的差值。依據(jù)高香玲等[27]的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，2010年遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)涵養(yǎng)水源水量為198.18億m3，則涵養(yǎng)水源能值原始數(shù)據(jù)為：

式中：N為年涵養(yǎng)水源總能量；W為2010年遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)涵養(yǎng)水源水量（198.18億m3）；ρ為雨水密度（l×106g/m3）；j為雨水的吉布斯自由能（4.94 J/g)，代入數(shù)據(jù)可得：

本項(xiàng)計(jì)算的水的能值轉(zhuǎn)換率的可參照值較多[28-29]，選用當(dāng)前國(guó)際較認(rèn)可的Brown測(cè)算地下水轉(zhuǎn)換率值(1.91×105sej/J)進(jìn)行計(jì)算[19]。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，編制能值分析表（見表5）。

表5 遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)涵養(yǎng)水源服務(wù)能值價(jià)值Table 5 Emergy evaluation of water conservation in Liaoning forest ecosystem

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)提供的涵養(yǎng)水源服務(wù)的年能值總量為1.87×1022sej，年能值貨幣價(jià)值為4.965×1010元。

3.4 保育土壤價(jià)值

目前森林保持土壤價(jià)值核算主要集中在固土價(jià)值、森林保肥價(jià)值、防止泥沙淤積價(jià)值等方面，本研究從固土價(jià)值和保肥價(jià)值兩方面計(jì)算。

(l)固土價(jià)值

森林生態(tài)系統(tǒng)固持土壤是通過整體結(jié)構(gòu)降低由土地侵蝕而減少經(jīng)濟(jì)價(jià)值損失而實(shí)現(xiàn)的，根據(jù)已知數(shù)據(jù)[27]，2010年遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)固土量為22 452.42萬t，按照藍(lán)盛芳[12]的植物表土層能量折算比率為6.78×102J/g，計(jì)算得到遼寧省森林2010年固定的土壤總能量為1.522×1017 J。

根據(jù)結(jié)果，編制能值分析表（表如6所示）。

表6 遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)固土服務(wù)能值價(jià)值Table 6 Emergy evaluation of soil maintaining in Liaoning forest ecosystem

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)提供的固持土壤服務(wù)的年能值總量為1.126×1022sej，年能值貨幣價(jià)值為2.989×1010元。

(2)保肥價(jià)值

森林維持土壤肥力價(jià)值是通過降低森林土壤侵蝕過程減少了養(yǎng)分流失來實(shí)現(xiàn)，本部分研究主要考慮森林保持N、P、K共3種元素和有機(jī)質(zhì)價(jià)值。根據(jù)高香玲等[27]的測(cè)算，遼寧省森林2010年減少N元素?fù)p失52.58萬t，P元素29.1萬t，K元素364.56萬t，有機(jī)質(zhì)1 226.63萬t。其中有機(jī)質(zhì)能量折算比例為1.73×104J/g[30]，全省森林2010年減少有機(jī)質(zhì)損失能量為2.122×1017J，N、P、K、有機(jī)質(zhì)的能值轉(zhuǎn)換率見前文，編制能值分析表（見表7）。

表7 遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)保肥服務(wù)能值價(jià)值Table 7 Emergy evaluation of soil nutrients maintaining in Liaoning forest ecosystem

本研究對(duì)遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)保育土壤服務(wù)能值價(jià)分為固持土壤和保肥的兩方面進(jìn)行評(píng)估，年能值貨幣價(jià)值為2.989×1010元；在土壤保肥方面的年能值總量為1.773×1022sej，相應(yīng)年能值貨幣價(jià)值為4.706×1010元?？偟谋３滞寥滥昴苤地泿艃r(jià)值為7.695×1010元。

3.5 生物量增長(zhǎng)價(jià)值

森林通過光合作用將太陽能轉(zhuǎn)化為生物能量，是生物鏈中的第一性生產(chǎn)者。森林生態(tài)系統(tǒng)通過第一性生產(chǎn)與次級(jí)生產(chǎn)，生產(chǎn)了人類所需的有機(jī)質(zhì)及其產(chǎn)品，這對(duì)人類社會(huì)生存和發(fā)展具有重要貢獻(xiàn)。依據(jù)森林植物體生產(chǎn)生物量與氧氣釋放量和二氧化碳的固定量之間的關(guān)系為1∶1.19∶1.63，由此可根據(jù)森林年釋放氧氣量計(jì)算出森林年生產(chǎn)生物量，前文已知遼寧省2010年釋放氧氣量MO2為3.859 72×1013g，則年產(chǎn)生物量M生（g）為：

已知木材的能量折算比率為1.67×104J/g，結(jié)合上述數(shù)據(jù)可得年產(chǎn)生物量的能量為5.416×1017J。

依據(jù)木材能值轉(zhuǎn)換率1.33×104sej/J，可編制能值分析（見表8）。

表8 遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)生物量生產(chǎn)服務(wù)能值價(jià)值Table 8 Emergy evaluation of production of biomass in Liaoning forest ecosystem

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)的年生物量生產(chǎn)服務(wù)太陽能值為7.203×1021sej，相應(yīng)的年能值貨幣價(jià)值為1.912×1010元。

3.6 凈化大氣價(jià)值

本研究將凈化大氣價(jià)值分為4個(gè)方面進(jìn)行考量，具體為：吸收二氧化硫、吸收氟化物、吸收氮氧化物、滯塵。根據(jù)根據(jù)高香玲等[27]的測(cè)算，2010年年遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)年吸收二氧化氯量為69 742.01萬kg，吸收氟化物2 029.02萬kg，吸收氮氧化物3 417.94萬kg，滯塵972.32億kg，再根據(jù)前文的能值轉(zhuǎn)換率，可編制能值分析表（見表9）。

表9 遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)凈化大氣服務(wù)能值價(jià)值Table 9 Emergy evaluation of air purification in Liaoning forest ecosystem

經(jīng)計(jì)算可得，遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)2010年吸收二氧化硫能值為4.645×1019sej，價(jià)值1.233×108元；吸收氟化物能值1.351×1018sej，價(jià)值3.588×106元；吸收氮氧化物能值2.276×1018sej， 價(jià) 值 6.044×106元； 滯 塵 能值 1.458×1022sej，價(jià)值 3.872×1010元?？傮w來看，遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)2010年在凈化大氣方面的能值達(dá)到1.463×1022sej，能值貨幣價(jià)值為3.884×1010元。

3.7 森林防護(hù)價(jià)值

森林通過降低林緣農(nóng)田風(fēng)速、降低地表蒸發(fā)、調(diào)節(jié)空氣濕度、抵御和防范自然災(zāi)害等作用創(chuàng)造良好生長(zhǎng)條件，促進(jìn)農(nóng)作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。據(jù)森林生態(tài)定位站長(zhǎng)期觀測(cè)數(shù)據(jù)研究，糧食作物在森林植被防護(hù)下平均增產(chǎn)約10%，油料平均增產(chǎn)6.5%，棉花平均增產(chǎn)10.0%，蔬菜平均增產(chǎn)10%。以遼寧年鑒2011和2010年遼寧省國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展公報(bào)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，得到2010年遼寧省森林防護(hù)使農(nóng)業(yè)增產(chǎn)為：糧食160.49萬t，油料6.079萬t，棉花0.009萬t，蔬菜242.56萬t。糧食、油料、棉花的能量折算標(biāo)準(zhǔn)分別為1.256×107、2.553×107、1.884×107J/kg，蔬菜的能量這算標(biāo)準(zhǔn)以甜菜標(biāo)準(zhǔn)0.279×107J/kg計(jì)[21]，可得到森林防護(hù)增產(chǎn)糧食、油料、棉花、蔬菜的能量分別為2.016×1016、1.552×1015、1.696×1012、6.767×1015J。

根據(jù)前文的相應(yīng)能值轉(zhuǎn)換率，可編制能值分析表（見表10）。

表10 遼寧省森林生態(tài)系森林防護(hù)服務(wù)能值價(jià)值Table 10 Emergy evaluation of protective effect in Liaoning forest ecosystem

經(jīng)計(jì)算可得，遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)2010森林防護(hù)增產(chǎn)糧食能值為7.237×1020sej，價(jià)值1.921×109元；增產(chǎn)油料能值1.071×1021sej，價(jià)值2.843×109元；增產(chǎn)棉花能值3.222×1018sej，價(jià)值8.555×106元；增產(chǎn)蔬菜能值5.745×1020sej，價(jià)值1.525×109元?？傮w來看，遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)2010森林防護(hù)增加能值達(dá)到2.372×1021sej，能值貨幣價(jià)值為6.298×109元。

3.8 文教科研服務(wù)價(jià)值

森林生態(tài)系統(tǒng)的文教科研服務(wù)功能雖包含許多方面，但通常將文教科研服務(wù)價(jià)值分解為青少年科普教育和科學(xué)研究?jī)煞矫鎯r(jià)值。而由于相關(guān)研究數(shù)據(jù)的可及性因素，本部分研究只計(jì)算森林生態(tài)系統(tǒng)的科學(xué)研究?jī)r(jià)值，計(jì)算方法參照 Meillaud.F等人的方法[31]，在中國(guó)知網(wǎng)期刊文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫中，檢索2006年到2014年9年期間發(fā)表的以“遼寧的森林”為關(guān)鍵字的學(xué)術(shù)論文，共計(jì)得到論文52篇、930頁（含博碩論文），平均每年103頁。以這些學(xué)術(shù)論文的能值貨幣價(jià)值作為遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)2010年的科學(xué)研究服務(wù)價(jià)值，即：

科學(xué)研究(sej)=每年論文頁數(shù)(頁)×論文能值轉(zhuǎn)換率(sej/頁)。

由此數(shù)據(jù)編制能值分析結(jié)果見表11。

表11 遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)文教科研服務(wù)能值價(jià)值Table 11 Emergy evaluation of culture and education in Liaoning forest ecosystem

經(jīng)計(jì)算可知，遼寧省2010年森林生態(tài)系統(tǒng)文教科研服務(wù)的能值量為3.492×1019sej，相應(yīng)的年能值貨幣價(jià)值為9.271×107元。

3.9 生態(tài)游憩價(jià)值

遼寧省森林生態(tài)游憩服務(wù)主要體現(xiàn)為人們提供以恢復(fù)體力和獲得愉悅感受為主要目的所有活動(dòng)的森林環(huán)境，他的價(jià)值體現(xiàn)在人們?yōu)橄硎艽讼残蓍e活動(dòng)而支付的資金量。按照遼寧省國(guó)有林場(chǎng)管理局發(fā)布的數(shù)據(jù)，2010年遼寧省森林旅游收入7.8億元（按照當(dāng)年匯率折合1.152億美元），通過2010年遼寧省森林旅游收入乘以能值貨幣率，即可計(jì)算得到2010年遼寧省生態(tài)旅游所具有的太陽能值總量，由此編制相應(yīng)的能值分析表（見表12）。

表12 遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)游憩服務(wù)能值價(jià)值Table 12 Emergy evaluation of ecological tourism in Liaoning forest ecosystem

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，2010年遼寧省森林生態(tài)游憩能值量為2.938×1020sej，森林生態(tài)系統(tǒng)游憩服務(wù)價(jià)值為7.8×108元。

4 結(jié) 論

按照森林生態(tài)系統(tǒng)中的9種主要服務(wù)功能，運(yùn)用生態(tài)能量學(xué)的能值分析理論，分別對(duì)其進(jìn)行了價(jià)值核算，得到遼寧省2010年森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能能值總量為1.872×1026sej，能值價(jià)值為7.334×1013元。然而，大自然中的豐富物種是地球在經(jīng)歷了數(shù)10億年大量的能值積累，通過地質(zhì)進(jìn)化演變形成，是地質(zhì)進(jìn)化的產(chǎn)物，生物多樣性也是歷史積累的結(jié)果，它是森林生態(tài)系統(tǒng)的存量?jī)r(jià)值，所以，對(duì)生物多樣性能值價(jià)值估算所得到的值不宜作為當(dāng)前年度森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)一部分價(jià)值來參與計(jì)算，但作為可開發(fā)利用的存量?jī)r(jià)值，遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)多樣性價(jià)值是異常巨大的，達(dá)到7.314×1013元，充分體現(xiàn)了保護(hù)森林和生物多樣性的重要意義。

去除生物多樣性后的遼寧省2010年森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能能值總量為5.179×1023sej，能值價(jià)值為2.031×1011元，約占2010年遼寧省GDP總量1.846×1012元的11%。其中，土壤保育功能價(jià)值最大，為7.695×1010元；剩余依次為涵養(yǎng)水源價(jià)值4.965×1010元、凈化空氣價(jià)值3.884×1010元、生物量增長(zhǎng)價(jià)值1.912×1010元、固碳釋氧價(jià)值1.135×1010元、森林防護(hù)價(jià)值6.298×109元、生態(tài)游憩價(jià)值7.8×108元；文教科研價(jià)值較小，為9.271×107元。

盡管針對(duì)本研究先期進(jìn)行過周詳?shù)恼{(diào)研和數(shù)據(jù)分析，核算出大眾熟知的森林服務(wù)功能效益價(jià)值，但受時(shí)間及能力等因素制約，研究仍然存在局限性，部分服務(wù)功能價(jià)值或有未盡羅列，更為科學(xué)、準(zhǔn)確全省森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)效益價(jià)值有待后續(xù)研究深入。

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Study on forest ecosystem service functions value in Liaoning province

WANG Jiao1,2, HU Dan2, LI Zhi-yong1,3
(1. Chinese Academy of Forestry, Beijing 100091, China; 2.Non-commercial Forest Administration Center of Liaoning Province,Shengyang 110036, Liaoning, China; 3. International Centre for Bamboo and Rattan, Beijing 100102, China)

With the employment of emergy synthesis，this paper evaluates forest ecosystem service functions value in Liaoning province. The result shows that，the emergy of forest ecosystem service functions in Liaoning province 2010 is 1.872×1026sej, and the emergy value is 7.334×1013yuan. In view of the fact that diversity is a result of the accumulation of natural history, after the removal of biodiversity value, the emergy of forest ecosystem service functions in Liaoning province 2010 is to a total of 5.179×1023sej, and the emergy value is 2.031×1011yuan, accounts for 11% of the total GDP in 2010. Among them, the soil conservation function value is the largest, 7.695×1010yuan, followed by the remaining water conservation value of 4.965×1010yuan, 3.884×1010yuan of air puri fi cation value, biomass growth value of 1.912×1010yuan, carbon fi xation and oxygen release value of 1.135×1010yuan, 6.298×109yuan of forest protection, ecological recreation value 7.8×108yuan, educational and scienti fi c research value is the minimum, about 9.271×107yuan.

ecosystem service functions; emergy synthesis; economic value; Liaoning province

S718.56

A

1673-923X(2016)09-0096-08

10.14067/j.cnki.1673-923x.2016.09.018

2015-01-13

國(guó)家林業(yè)局林業(yè)軟科學(xué)項(xiàng)目“中國(guó)森林資源核算及綠色經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)體系研究”（2014-R20）

王 嬌，高級(jí)工程師，博士研究生；E-mail：164645052@qq.com

王 嬌 ，胡 丹，李智勇. 遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值研究[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2016, 36(9): 96-103.

[本文編校：謝榮秀]