鄧紫君，劉 鑫，祖浩然，蘇閃閃，陳 穎，羅俊毅，閆文德，2，3，4，張 翔，2，3，4，王明旭

(1.中南林業(yè)科技大學(xué)，湖南 長沙 410004；2.湖南蘆頭森林生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測站，湖南 岳陽 414000；3.南方林業(yè)生態(tài)應(yīng)用技術(shù)國家工程實驗室，湖南 長沙 410004；4.城市森林生態(tài)湖南省重點實驗室，湖南 長沙 410004；5.湖南省林業(yè)局，湖南 長沙 410004)

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能是指人類從生態(tài)系統(tǒng)中獲取的自然環(huán)境條件及效用[1]，既包括為人類提供食物、原材料、文化娛樂等直接服務(wù)功能，也包括調(diào)節(jié)水源涵養(yǎng)、固氮釋氧、保護生物多樣性等間接服務(wù)功能。對這些生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進行價值評估，可為生態(tài)保護、生態(tài)功能區(qū)劃、生態(tài)建設(shè)規(guī)劃和生態(tài)補償決策奠定重要的基礎(chǔ)[2-3]。目前，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值評估研究已在農(nóng)田[4]、濕地[5-6]、森林[7-9]、草地[10-11]等各類型生態(tài)系統(tǒng)中廣泛展開，而圍繞各類型自然保護區(qū)的價值量評估，更是各級生態(tài)保護部門重點關(guān)注的問題。

自然保護區(qū)是指對有代表性的自然生態(tài)系統(tǒng)、珍稀瀕危野生動植物物種的天然集中分布、有特殊意義的自然遺跡等保護對象，依法劃出一定面積予以特殊保護和管理的區(qū)域[12-14]，具有獨特的生態(tài)、經(jīng)濟和社會價值。截止2017年，根據(jù)國家林草局統(tǒng)計，我國各級、各類型自然保護區(qū)已達2750處，總面積約147.14萬km2，占陸域國土面積的15%左右。自上個世紀90年代以來，眾多研究人員以定量指標為主，綜合采用直接、替代和模擬市場等三種方法對我國自然保護區(qū)的各項生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進行了價值評估。李騰等[15]對我國近30年的自然保護區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值評估工作進行了梳理，得出我國自然保護區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值評估工作目前主要圍繞著森林型和濕地型，其中濕地型保護區(qū)單位面積價值要高于森林型保護區(qū)3倍左右。祁黃雄等[16]基于Costanza等的生態(tài)服務(wù)價值當量表對中國國家級自然保護地體系的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值進行了整體評估，得出自然保護區(qū)提供的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值最高，占總價值的64.06%。因此，對自然保護區(qū)進行生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值評估可更好地挖掘保護區(qū)中潛在的生態(tài)服務(wù)功能。然而，目前保護區(qū)的生態(tài)價值評估尚不完善，大多數(shù)自然保護區(qū)還未能進行生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值評估工作，且評估指標較為單一，除森林生態(tài)、內(nèi)陸濕地以及野生動物類型的自然保護區(qū)以外，其他類型的自然保護區(qū)研究較少。

我國當前有474個國家級自然保護區(qū)，其中進行了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值評估的保護區(qū)只有30%[15]。在湖南省內(nèi)，大部分保護區(qū)的生態(tài)價值水平仍處于不清晰的狀態(tài)。因此，本研究對湖南省20個森林型國家級自然保護區(qū)的森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值進行了全面、定量的貨幣化估算，研究結(jié)果能夠直觀地反映這些自然保護區(qū)的綜合效益以及對區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的貢獻，為湖南省自然保護區(qū)的建設(shè)、管理和保護提供重要科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

湖南省地處于長江中游，省境絕大部分在洞庭湖以南，地理坐標為108°47′—114°15′E，24°38′—30°08′N。屬亞熱帶季風(fēng)氣候，具有冬冷夏熱、雨量充沛、無霜期長、光熱充足等特點。水系主要為湘、資、沅、澧四水及洞庭湖，是一個河流比較稠密的省區(qū)。省內(nèi)地帶性土壤主要為紅壤和黃壤，具體為雪峰山與武陵山往東以紅壤為主，往北以黃壤為主。湖南得天獨厚的生態(tài)環(huán)境為動植物的棲息提供了俱佳的生存場所，是全球生物多樣性最豐富，也是全國乃至世界珍貴的生物基因庫之一。湖南省共有20個森林型國家級自然保護區(qū)，總面積為378371.4hm2，占湖南省國土總面積的1.79%。

2 材料與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

湖南省23個國家級自然保護區(qū)總體規(guī)劃書；各保護區(qū)管理局提供的活立木蓄積量、河流年徑流量、湖泊蓄水量、所屬縣(市)2018年生產(chǎn)總值和公共財政收入等數(shù)據(jù)；計算中引用的各項參數(shù)均源于相關(guān)參考文獻。

2.2 評估方法

基于《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估規(guī)范：LY/T 1721—2008》[17]，選取了7項功能對湖南省森林型國家級自然保護區(qū)的森林生態(tài)系統(tǒng)進行價值評估(見表1)。

表1 湖南省國家級自然保護區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值評估方法Tab.1 The value evaluation and assessment method of forest ecosystem services in national nature reserves of Hunan Province評估內(nèi)容評估方法計算公式指標說明生產(chǎn)有機物價值[18]市場價值法V=(Q1×A+Q2)×C/10 000V為森林生產(chǎn)有機物的價值(萬元·a-1);A為保護區(qū)森林面積(hm2);Q1為森林單位面積凈生長量 (m3·hm-2·a-1);C為活立木市價(元·m-3);Q2為活立木蓄積量(m3)森林游憩價值[19]旅行費用法V=C×N/10 000V為森林游憩價值(萬元·a-1);N為環(huán)境最大年可容納游客人次數(shù)(人);C為平均每人次游憩收益(元·人-1)涵養(yǎng)水源價值[18]影子價格法V=(Q1+Q2)×C/10 000V為森林涵養(yǎng)水源的價值(萬元·a-1); Q1為涵養(yǎng)水源量 (m3);C為單位蓄水費用(元·m-3),其中水的密度按1 t·m-3計算;Q2為年河流徑流量或保護區(qū)庫容量(m3)土壤保持價值[20]影子價格法固土價值:V1=A×C×ΔX/10 000 ρ保肥價值:V2=A×ΔX×(N×C1/R1+P×C2/R2+K×C3/R3)/10 000V1為森林年固土價值(萬元·a-1);A為保護區(qū)森林面積(hm2);ΔX為林地水土流失比無林地的差值;C為挖取和運輸單位積土方所需費用(元·a-1);ρ為林地土壤密度(t·m-3);V2為森林年保肥價值(萬元·a-1);A為保護區(qū)森林面積(hm2);N為林分土壤含氮質(zhì)量分數(shù)(%);P為林分土壤含磷質(zhì)量分數(shù)(%);K為林分土壤含鉀質(zhì)量分數(shù)(%);R1為尿素含氮質(zhì)量分數(shù)(%);R2為過磷酸鈣含磷質(zhì)量分數(shù)(%);R3為氯化鉀含鉀質(zhì)量分數(shù)(%);C1為尿素市場價格(元·t-1);C2為過磷酸鈣市場價格(元·t-1);C3為氯化鉀市場價格(元·t-1)固碳釋氧價值[20]影子工程法固碳價值:V1=1.63×B1×A×Cc×R/10 000釋氧價值:V2=1.19×B2×A×Co/10 000V1為森林年固碳價值(萬元·a-1);A為保護區(qū)森林面積(hm2);B1為單位面積森林吸收 CO2的能力(t·hm-2·a-1);Cc為固碳價格(元·t-1);R為CO2中含碳質(zhì)量分數(shù),為27.27%V2為森林年釋氧價值(萬元·a-1);A為保護區(qū)森林面積(hm2);B2單位面積森林釋放O2的能力(t·hm-2·a-1);Co為氧氣價格(元·t-1)

3 結(jié)果與分析

3.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值及其與所屬縣(市)GDP的比值

湖南省森林型國家級自然保護區(qū)的森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總價值為6196326.11萬元·a-1，單位面積價值為16.62萬元·hm-2·a-1。從圖1可知，南岳衡山(25.9萬元·hm-2·a-1)、借母溪(23.09萬元·hm-2·a-1)和小溪(22.71萬元·hm-2·a-1)單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值位居前三；東安舜皇山(12.15萬元·hm-2·a-1)、金童山(12.15萬元·hm-2·a-1)、黃桑(10.99萬元·hm-2·a-1)單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值相對較低，位列后三。

圖1 湖南省森林型國家級自然保護區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總價值量及單位面積價值量Fig.1 The value of total and per unit area of forest ecosystem service function in forest type national nature reserves of Hunan Province

湖南省20個森林型國家級自然保護區(qū)的森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總價值相當于所屬縣(市)2018年生產(chǎn)總值的16.59%，但各保護區(qū)比值差異很大。從表2可知，比值超過50%的保護區(qū)共5個，包括高望界、小溪、金童山、炎陵桃源洞和白云山國家級自然保護區(qū)；比值在30%～50%的保護區(qū)共3個，包括八面山、鷹嘴界和壺瓶山國家級自然保護區(qū)；比值在10%～30%的保護區(qū)共7個，包括八大公山、黃桑、舜皇山、莽山、借母溪、永州都龐嶺、烏云界國家級自然保護區(qū)；比值低于10%的保護區(qū)共5個，包括六步溪、東安舜皇山、九嶷山、南岳衡山、陽明山國家級自然保護區(qū)。

3.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值的構(gòu)成

湖南省森林型國家級自然保護區(qū)的森林生態(tài)系統(tǒng)中的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值，按具體功能劃分得到：生產(chǎn)有機物價值(3846652.96萬元·a-1，占62.08%)>生物多樣性保護價值(1308778.4萬元·a-1，占21.12%)>森林游憩價值(381142.4萬元·a-1，占6.15%)>涵養(yǎng)水源價值(332449.91萬元·a-1，占5.37%)>固碳釋氧價值(146973.31萬元·a-1，占2.37%)>土壤保持價值(113285.51萬元·a-1，占1.83%)>凈化大氣環(huán)境價值(67043.63萬元·a-1，占1.08%)。從圖2可知，湖南省森林型國家級自然保護區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)中的各項生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值量存在明顯的差異，其中生產(chǎn)有機物價值，壺瓶山(589997.05萬元·a-1)最高，九嶷山(70163.95萬元·a-1)最低；森林游憩價值，南岳衡山(86360萬元·a-1)最高，八大公山(1205.6萬元·a-1)最低；涵養(yǎng)水源價值，烏云界(62975.44萬元·a-1)最高，陽明山(2107.69萬元·a-1)最低；土壤保持價值，壺瓶山(17976萬元·a-1)最高，八面山(2803.66萬元·a-1)最低；固碳釋氧價值，壺瓶山最高(23318.63萬元·a-1)，八面山(3636.93萬元·a-1)最低；凈化大氣環(huán)境價值，壺瓶山(10637.07萬元·a-1)最高，八面山(1659.03萬元·a-1)最低；生物多樣性保護價值，壺瓶山(202056萬元·a-1)最高，九嶷山(25602.8萬元·a-1)最低。

3.3 影響生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值的重要因素

自然保護區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值主要受規(guī)劃面積和功能價值構(gòu)成要素的影響[21]。通常，隨著自然保護區(qū)規(guī)劃面積的增加，其價值量也隨之增大[22]。湖南省20個森林型國家級自然保護區(qū)的森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值量隨規(guī)劃面積呈現(xiàn)出顯著的線性增長趨勢(R2=0.85，P<0.01)，說明規(guī)劃面積對自然保護區(qū)價值量的大小起著關(guān)鍵作用。

同時，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值還受其構(gòu)成要素的影響[23-24]。在湖南省森林型國家級保護區(qū)的森林生態(tài)系統(tǒng)中，雖然小溪與炎陵桃源洞自然保護區(qū)的森林規(guī)劃面積相近，但是小溪的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值卻比炎陵桃源洞高出33.2%，造成差異的原因主要是由于小溪自然保護區(qū)具有更高的活立木蓄積量和河流涵養(yǎng)量，使得該保護區(qū)生產(chǎn)有機物和涵養(yǎng)水源的功能發(fā)揮得更加顯著，因此提高了小溪的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總價值。此外，盡管南岳衡山自然保護區(qū)的森林規(guī)劃面積大小位居湖南省森林型保護區(qū)的第18位，然而其單位面積生態(tài)價值卻居于榜首，這主要是因為其豐富的自然景觀和人文景觀推動了旅游業(yè)的發(fā)展，使得單位面積的森林游憩價值顯著高于其它保護區(qū)，進而提高了保護區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值。由此可見，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的各構(gòu)成要素均能使得生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值產(chǎn)生較大差異。因此，今后可在不改變保護區(qū)規(guī)劃面積的情況下，突出優(yōu)勢生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的發(fā)揮，進而增加生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的產(chǎn)出和價值[25-26]。

3.4 湖南省森林型國家級自然保護區(qū)服務(wù)功能價值水平

近年來，國內(nèi)也有部分學(xué)者開展了有關(guān)森林型自然保護區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值的研究，本文選取了6個評估較為完整且與本研究評估年份相近的國家級自然保護區(qū)進行比較(見表3)。在生產(chǎn)有機物方面，由于只有云南哀牢山自然保護區(qū)計算了生產(chǎn)有機物的價值[27]，因此只與其進行比較。湖南省20個森林型國家級自然保護區(qū)的生產(chǎn)有機物價值均高于哀牢山自然保護區(qū)，在湖南省森林型國家級自然保護區(qū)中借母溪單位面積生產(chǎn)有機物價值(17.05萬元·hm-2·a-1)位居首位，舜皇山(6.69萬元·hm-2·a-1)最低，分別約為哀牢山單位面積生產(chǎn)有機物價值的6.1倍和2.4倍。然而在哀牢山國家級自然保護區(qū)中，不僅考慮了自然保護區(qū)中活力木蓄積量的價值，還考慮了枯落物蓄積量的價值，因此在一定程度上，本文森林型自然保護區(qū)生產(chǎn)有機物的實際價值可能還遠遠高于現(xiàn)估水平。隨著保護區(qū)旅游產(chǎn)業(yè)的健全，也有部分保護區(qū)森林游憩價值逐漸突出，例如在有關(guān)江西廬山自然保護區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)價值評估研究中，均得出保護區(qū)游憩價值為單項價值最高[28-29]。相比于哀牢山、昆崳山[30]、貓兒山[19]和蘆芽山[31]國家級自然保護區(qū)的游憩價值(最高不超過0.8萬元·hm-2·a-1)湖南省南岳衡山、莽山、陽明山、都龐嶺、舜皇山和炎陵桃源洞等6個國家級自然保護區(qū)在利用旅游文化方面顯得十分出色，其單位面積森林游憩價值均已超過1萬元·hm-2·a-1。其中南岳衡山和莽山更是分別高達7.49萬元·hm-2·a-1和3.82萬元·hm-2·a-1。保護生物多樣性作為建設(shè)自然保護區(qū)的重要目的之一[32]，湖南省20個森林型國家級自然保護區(qū)單位面積生物多樣性保護價值均在2萬元·hm-2·a-1～4萬元·hm-2·a-1之間，然而在其它地區(qū)的6個國家級保護區(qū)中，只有哀牢山、昆崳山、豐林[33]單位面積生物多樣性保護價值在2萬元·hm-2·a-1～4萬元·hm-2·a-1之間，其余3個國家級保護區(qū)均在2萬元·hm-2·a-1以下。說明湖南省森林型國家級自然保護區(qū)為野生動植物的生存、繁衍提供了良好的自然環(huán)境，人們在保護生物多樣性方面的工作成效顯著。森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能既能發(fā)揮直接的經(jīng)濟效益，又能發(fā)揮巨大的生態(tài)效益[34]，其中涵養(yǎng)水源、土壤保持、固碳釋氧和凈化空氣環(huán)境等生態(tài)系統(tǒng)調(diào)節(jié)功能在生態(tài)效益的發(fā)揮中具有重要作用。在其他地區(qū)的6個國家級自然保護區(qū)中，四者單位面積價值之和均高于5萬元·hm-2·a-1，然而湖南省森林型國家級自然保護區(qū)中四者單位面積價值之和最高只有3.54萬元·hm-2·a-1，導(dǎo)致湖南省森林型國家級自然保護區(qū)四者生態(tài)價值較低的原因可能是在評估過程中，本研究計算的指標相對于其他6個國家級自然保護區(qū)較少，例如本研究在對自然保護區(qū)凈化空氣環(huán)境價值的評估過程中，只計算了森林滯塵和吸收SO2的價值，而對比的其他地區(qū)6個保護區(qū)還考慮了吸收其他空氣污染物的價值。因此，今后研究者應(yīng)制定統(tǒng)一的評估指標及標準，這樣更有利于自然保護區(qū)之間的橫向比較。

表3 湖南省森林型國家級自然保護區(qū)與相關(guān)保護區(qū)服務(wù)功能價值研究的比較Tab.3 Comparison between others forest type national nature reserves and related studies in Hunan Province(萬元·hm-2·a-1)國家級自然保護區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值生產(chǎn)有機物價值森林游憩價值涵養(yǎng)水源價值土壤保持價值固碳釋氧價值凈化大氣環(huán)境價值生物多樣性保護價值合計數(shù)據(jù)來源參考文獻八大公山8.310.062.590.300.390.182.4214.25壺瓶山9.830.740.350.300.390.183.3715.15莽山12.703.821.320.300.390.183.8322.54永州都龐嶺11.241.700.260.300.390.183.7617.83小溪16.140.451.330.300.390.183.9222.71炎陵桃源洞10.341.030.160.300.390.183.8316.23黃桑7.480.480.150.300.390.182.0110.99鷹嘴界13.540.370.480.300.390.183.6918.95烏云界9.200.122.120.300.390.183.7116.01南岳衡山13.867.490.620.300.390.183.0725.90本研究八面山9.850.871.080.300.390.183.2915.95借母溪17.050.430.950.300.390.183.7923.09六步溪10.760.320.830.300.390.183.9216.69陽明山7.281.740.170.300.390.183.9213.97舜皇山6.691.380.510.300.390.183.0812.53高望界7.980.642.680.300.390.183.4915.65白云山11.040.160.200.300.390.184.0016.26東安舜皇山6.990.280.240.300.390.183.7812.15金童山7.220.160.140.300.390.183.7612.15九嶷山7.020.312.610.300.390.182.5613.37茫蕩山——4.242.180.990.311.909.89參考文獻[35]哀牢山2.790.7711.782.541.330.612.0020.04參考文獻[27]昆崳山—0.212.600.872.562.083.2911.64參考文獻[30]貓兒山—0.786.300.570.980.771.8610.8參考文獻[19]豐林——1.751.631.240.463.008.22參考文獻[33]蘆芽山—0.062.811.680.832.890.626.53參考文獻[31]

4 結(jié)論與討論

通過對湖南省20個森林型國家級自然保護區(qū)的森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值進行科學(xué)評估，發(fā)現(xiàn)20個國家級自然保護區(qū)的森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總價值明顯較高，相當于所屬縣(市)當年生產(chǎn)總值的16.59%。這表明湖南省國家級自然保護區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)對所屬區(qū)域的經(jīng)濟發(fā)展有著重要的物質(zhì)、環(huán)境和生態(tài)支撐作用。

受到規(guī)劃面積和功能價值構(gòu)成要素的影響，壺瓶山、小溪和烏云界國家級自然保護區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值位居湖南省森林型國家級自然保護區(qū)的前三位，分別為909259.03萬元·a-1、506397.61萬元·a-1、475003.1萬元·a-1。20個自然保護區(qū)的單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值為16.62萬元·hm-2·a-1，按具體功能劃分，生產(chǎn)有機物(62.08%)>生物多樣性保護(21.12%)>森林游憩(6.15%)>涵養(yǎng)水源(5.37%)>固碳釋氧(2.37%)>土壤保持(1.83%)>凈化大氣環(huán)境(1.08%)。相較于其他地區(qū)的國家級自然保護區(qū)，湖南省大部分國家級自然保護區(qū)的森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值明顯處于較高的水平。

自然保護區(qū)為人類財富和社會經(jīng)濟發(fā)展做出了重大貢獻[36]。今后在建設(shè)、管理、保護自然保護區(qū)的過程中，要建立以生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值評估為主體依據(jù)的生態(tài)補償機制[37-38]，不斷完善自然保護區(qū)的經(jīng)營管理體系，提高科研、宣教以及管理保護的綜合水平，實現(xiàn)自然資源和自然環(huán)境可持續(xù)發(fā)展，保護生物多樣性。同時，充分合理地發(fā)掘自然保護區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的潛在生態(tài)功能，從而發(fā)揮保護區(qū)生態(tài)系統(tǒng)更高的生態(tài)價值。