2013, Vol. 49
文章信息
- 李英, 齐丹坤
- Li Ying, Qi Dankun
- 基于生态区位测度的伊春林区森林生态服务功能价值评估
- Ecological Service Function Value Assessment of Yichun Forest Based on Ecological Niches Measurement
- 林业科学, 2013, 49(8): 140-147
- Scientia Silvae Sinicae, 2013, 49(8): 140-147.
- DOI: 10.11707/j.1001-7488.20130820
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文章历史
- 收稿日期：2012-11-05
- 修回日期：2013-03-27
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作者相关文章
随着生态环境问题的日益突出，人们从过去只看重森林资源的经济价值转为关注森林资源的生态服务功能价值。Costanza 等(1997)将全球的生态系统服务功能分成17 类，估算出全球每年生态服务功能的总价值是16 ×1012 ～54 ×1012 美元; 之后，Daily(1997)通过统计，总结出地球主要生态系统的价值; Koellner 等(2008)、Lara 等(2009)、Pistorius 等(2012)分别对不同地区森林生态服务功能进行了评估。在国内，从20 世纪80 年代后期，许多学者对我国陆地生态系统或者森林生态系统的服务功能进行了深入研究(侯元兆等，1995; 欧阳志云等，1999; 陈仲新等，2000; 赵同谦等;2004; 靳芳等，2005; 余新晓等，2005; 李文华，2008; 王兵等，2011)。此外，很多学者对局部地区的森林生态服务功能价值也进行了评估，完善了生态服务功能评估研究(李长荣，2004; 苏多杰等，2008; 王让会等，2008; 杨锋伟等，2008; 李佩武等，2010; 袁传武等，2010)。本研究中森林生态服务功能的含义是森林涵养水源、固定 CO2和释放 O2、保育土壤、营养物质循环和储藏、净化大气环境、生物多样性保护等6 种生态服务功能形式。事实上，不同林分以及不同生态区位的森林生态服务功能价值存在很大的差异。本研究在分析伊春林区不同等级森林生态区位的基础上，建立生态区位测度指标体系，计算出不同等级森林的生态区位系数，并按照寒温带针叶林、 温带落叶阔叶林、温带红松阔叶混交林等不同林分类型，根据龙江森工集团提供的伊春林区森林资源数据，对伊春林区森林生态服务功能进行评估，为研究该林区生态服务功能变化以及制定森林生态补偿政策提供科学依据。
1 研究区概况伊春林区位于黑龙江省东北部，地处127°37'—130°46'E，46°28'—49°26' N。伊春林区中主要的针叶树种有红松(Pinus koraiensis)、红皮云杉(Picea koraiensis)、沙松冷杉(Abies holophyll)等，落叶阔叶树种有水曲柳(Fraxinus m and shurica)、核桃楸(Juglans m and shurica)、椴树(Tilia miqueliana)等。 林区内有世界上面积最大的红松原始林，号称为 “天然氧吧 ”，伊春被誉为“祖国林都”、“红松故乡”。截至2011 年7 月，伊春林区的森林资源面积和蓄积统计情况如表 1，2所示，森林资源等级和林分类型统计情况如表 3 所示。
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生态区位是某一区域对维持生态安全的重要性程度及对某一区域生态功能影响力大小的标志(周洁敏等，2009)，而森林生态区位重要性则体现了某一区域森林生态系统或森林生态单元对维持生态安全的重要程度及其在某一区域所表现出的生态功能的大小(刘友多，2008)。
2.1 测度指标体系的构建森林生态区位测度指标体系的构建应该遵循科学性、可操作性、区域性以及指标具有代表性和独立性等原则。本研究综合运用频度分析法、理论分析法和专家咨询法，最终探索性地构建出针对不同森林等级的生态区位测度指标体系(图 1)。
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图1 伊春林区不同等级森林生态区位测度指标体系 Fig.1 The different levels of forest ecological niches management index system of Yichun forest region 生态环境现状 Present situation of ecological environment; 生态环境敏感性 Sensitivity of ecological environment; 土壤侵蚀现状 Soil erosion status; 土地盐碱化现状 L and salinization status; 土地沙漠化现状 L and desertification status; 水土流失现状 Soil and water loss status; 森林覆盖现状 Forest cover status; 生物多样性现状 Biodiversity status; 水环境现状 Water environment status; 土壤侵蚀敏感性 Soil erosion sensitivity; 土壤盐碱化敏感性 L and salinization sensitivity; 土地沙漠化敏感性 L and desertification sensitivity; 石漠化敏感性 Rocky desertification sensitivity; 土壤冻融敏感性 Soil freezing and thawing sensitivity; 水污染敏感性 Water pollution sensitivity; 生境敏感性 Habitat sensitivity. |
古林法(汪应洛，2007)是关联矩阵法中最为常用的一种综合评价方法，关联矩阵评价法应用的关键在于确定被评价的各项指标之间的相对重要程度。古林法在此基础上还可以对被评价的各项目间的相对重要性做出定量估计，使得结果更为准确。
本研究运用古林法，得到伊春林区不同等级森林的生态区位重要性(表 4)。在现行的生态服务功能评估研究中，考虑到商品林也能提供各种形式的生态服务功能，因此在本研究中，以商品林的生态区位重要性为基准，将各级公益林的生态区位重要性与其做商处理，得到的比值就是生态区位系数。
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伊春林区森林具有巨大的生态环境效益，本研究按照2008 年国家林业局颁布的《森林生态系统服务功能评估规范》(LY / T1721—2008)(王兵等，2008)，并且参考生态学、经济学的相关理论和方法，建立指标评价体系，着重从该林区森林的涵养水源、保育土壤、固定 CO2和释放 O2、营养物质循环和储藏、生物多样性保护等方面对林区的生态服务功能进行量化评估，为该林区实现森林生态服务功能科学化评估和管理提供参考和依据。
3.1 森林涵养水源价值评估 3.1.1 评估方法涵养水源是森林生态系统重要的生态服务功能之一，其价值主要体现在改善水质、调节水量、涵蓄土壤水分、补充地下水等方面。2008 年国家林业局颁布的《规范》中，对于森林涵养水源实物量的评估规定采用水量平衡法，即计量森林生态系统水分增加量的价值。本研究中森林涵养水源价值量的计量方法采用替代工程法，即对森林涵养水源价值的计量就转化为对替代工程造价的计量。
3.1.2 计量过程伊春林区森林涵养水源的价值计量公式为:
V1 = Q × C;
(1)
Q = S × P × R;
(2)
P = P0 × K;
(3)
R = R0 － Rg。
(4)
伊春林区气候属于中温带大陆性气候，年平均降雨量650 mm，按照降雨量分区及其参数取值取P0为700 mm; K 值取0.4; C 取值是中国建设中小型水库1 m3 库容需投入成本0.9 元(大型水库造价更高); 伊春林区森林植被类型包括寒温带针叶林、温带落叶阔叶林和温带红松阔叶混交林3 种，面积分别是70.42 ×104，193.73 ×104，77.42 ×104 hm2，相应的R 值分别取值为0.21，0.28，0.34。
因此计量出伊春林区森林每年涵养水源的总量(表 5); 伊春林区森林每年涵养水源的总价值 V1 是27.707 ×108 元(表 6)。
3.2 森林保育土壤价值评估 3.2.1 评估方法森林生态系统具有减少土壤侵蚀、保持土壤肥力功能，从而减少经济损失。本研究主要从计算土壤侵蚀流失、土壤肥力丧失2 个方面造成的经济损失来指代森林生态系统固土和保肥的生态服务价值。其计量方法可采用机会成本法和市场价值法。基本步骤是首先计量出森林保持土壤量并折算成土地面积，再乘以适当的工程造价成本，得到森林的固土价值，然后计算流失的土壤中带走的 N，P，K 以及有机质的含量，折合成相应的化肥量，乘以化肥的市场价格，计量出森林保育土壤的价值。
3.2.2 计量过程伊春林区森林固土价值和保肥价值的计量公式为:
V2 = VB + VY;
(5)
VB = AB × C;
(6)
AB = r × A;
(7)
VY = VN1 + VP1 + VK1 + VM ;
(8)
VN1 = PN × A × RN ;
(9)
VP1 = PP × A × RP ;
(10)
VK1 = PK × A × RK ;
(11)
VM = PM × A × RM 。
(12)
伊春林区森林植被类型包括寒温带针叶林、温带落叶阔叶林和温带红松阔叶混交林3 种，其土壤保持量分别取值0.251，0.614，0.612 t·hm-2，可以计算出3 种林分保持土壤总量分别是17.675 ×104，118.950 ×104，47.381 ×104 t; r 取值是1.48 ×10-4 hm2·t-1，可以计算出不同林分 AB 的值分别是26.160，176.046，70.124 hm2 ; C 是工程造价成本，本研究取值106 元·m -2 。根据农业部的数据，2011年我国磷酸二铵的价格是2400 元·t -1，氯化钾的价格是2200 元·t -1，有机质的价格是320 元·t -1(全国平均值); 根据有关土地部门的统计，流失土壤中含 N 量的比例是2.1%，含 P 量的比例是0.00234%，含 K 量的比例是0.25%，含有机质量的比例是3.6% 。
因此可以计量出伊春林区森林每年固土价值和保肥基础价值(表 5); 伊春林区森林每年固土保肥的总价值 V2 是4.971 ×108元(表 6)。
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森林的固碳释氧功能是森林生态系统的重要功能之一，对全球气候变化有很大的影响。固碳释氧价值包括固碳价值和释氧价值2 部分。目前国际上计量森林固碳价值的方法主要有人工固定二氧化碳成本法、造林成本法、碳税法、变化的碳税法、损失估算法以及意愿支付法等。本研究主要运用碳税法和造林成本法的平均值计量伊春林区森林每年固定 CO2 的价值。在计量森林释放 O2 价值方法上，O2 的价格标准有 O2 的需求价格、造林成本、人工生成氧气的成本等。本研究采用《规范》 中森林释氧的价值和按工业制氧法的平均值计量伊春林区森林每年释放 O2 的价值。
3.3.2 计量过程伊春林区森林固定 CO2 价值和释放 O2 价值的计量公式为:
V3 = VC + VO;
(13)
VC = S × R1 × B × C1;
(14)
VO = S × R2 × B × C2。
(15)
伊春林区森林植被类型包括寒温带针叶林、温带落叶阔叶林和温带红松阔叶混交林3 种，其相应的树木生产力分别是4.16，5.73，3.71 t·hm -2 ; 常数 R1 的取值是0.4445 ; 常数 R2 的取值是1.19; 按照碳税法，采取的碳税率是150 美元·t -1，参照2011年美元兑人民币的汇率为6.589，折合成人民币为1005元·t -1，目前，中国的平均造林成本大约是592.6元·t -1，取二者的平均值，即 C1取值是795.3 元·t -1 ; 依据森林生态系统服务功能评估规范中森林释氧的价值是1000 元·t -1，而工业制氧法的价格4000元·t -1，取二者的平均值，即 C2的取值是2500 元·t -1 。
因此可以计量出伊春林区森林每年固定 CO2价值量和释放 O2 价值(表 5); 伊春林区森林每年固定 CO2和释放 O2 的总价值 V3 是648.643 ×108元(表 6)。
3.4 森林营养物质循环和储藏价值评估 3.4.1 评估方法森林生态系统的营养物质循环发生在大气、树木和土壤之间，其中树木与土壤间的N，P，K 等营养物质交换过程是主要的，即 N、P、K等营养物质循环和储藏主要是在树木、枯枝落叶和土壤之间进行。对整个森林生态系统来说，随季节变化，积累的营养物质一部分以落叶的形式返回土壤，大部分存留在茎秆中，成为净积累的养分，并逐年增加。如果森林被砍伐，其养分则随着林木的砍伐而被输出森林生态系统。本研究森林营养物质循环和储藏的计量方法主要是采用影子价格法，即将林木每年从土壤或空气中吸收的大量营养物质量(N，P，K)折合成磷酸二铵和氯化钾量，以化肥的价格替代林木中营养物质的价格，就得到森林每年积累营养物质循环和储藏的总价值。
3.4.2 计量过程伊春林区森林营养物质循环和养分储藏价值的计量公式为:
V4 = VN2 + VP2 + VK2 ;
(16)
VN2 = S × B × RN × PN ;
(17)
VP2 = S × B × RP × PP ;
(18)
VK2 = S × B × RK × PK。
(19)
N 元素不同林分树木中含量取值分别是0.400%，0.531%，0.456% ; P 元素不同林分树木中含量取值分别是0.085%，0.042%，0.032% ; K 元素不同林分树木中含量取值分别是0.227%，0.201%，0.221% ; 根据农业部的数据，2011年我国磷酸二铵的价格是2400 元·t -1，氯化钾的价格是2200 元·t -1 。
因此可以计量出伊春林区森林每年积累营养物质循环和储藏的总价值 V4 是3.437 ×108 元(表 6)。
3.5 森林净化大气环境价值评估 3.5.1 评估方法森林净化大气环境功能是指森林生态系统通过吸收、过滤、阻隔、分解等过程将大气中的有毒物质降解和净化、降低噪音、提供负氧离子、提高空气质量的功能。本研究用森林生态系统吸收 SO2和阻止粉尘的作用来评估伊春林区森林净化大气环境的价值。森林对 SO2、粉尘具有明显的阻止、过滤和吸收作用，可以用市场价值法来计算森林净化大气环境的价值。森林净化大气环境价值采用面积 － 吸收能力法，根据不同林分单位面积森林吸收污染物数值乘以该林分森林面积计算出吸收污染物的量，再根据国家林业局规定的吸收污染物的成本计算出森林净化大气价值。
3.5.2 计量过程伊春林区森林净化大气环境价值的计量公式为:
V5 = VS + VZ
;
(20)
VS = S × P1 × Q1
;
(21)
VZ = S × P2 × Q2。
(22)
根据国家林业局《中国生物多样性国情研究报告》(中国生物多样性国情研究报告编写组，1998)，针叶林吸收 SO2 的能力是215.6 kg·hm-2，阔叶林吸收 SO2 的能力是88.65 kg·hm-2，温带红松阔叶混交林吸收 SO2 的能力是152.13 kg·hm-2; 而针叶林的年滞尘能力是33.20 kg·hm -2，阔叶林的年滞尘能力是10.11 kg·hm -2，混交林的年滞尘能力是21.66 kg·hm -2 ; 治理 SO2的费用 P1是1200 元·t -1 ; 清理降尘的费用 P2是150 元·t -1 。
因此可以计量出伊春林区森林每年净化大气环境的总价值V5是6.214 ×108 元(表 6)。
3.6 森林生物多样性保护价值评估 3.6.1 评估方法森林生物多样性保护是森林生态系统服务的重要组成部分。森林生态系统为其他生物提供生存与繁衍的场所，并且对其起到保育作用，其价值是森林生态系统在物种保护中作用的量化。森林生物多样性保护价值属于生物多样性的非使用价值范畴。由于非使用价值量化有很大难度，目前学术界只是提出一些探索性的评估方法，主要包括支付意愿调查法、收益资本化法等，国内外相关研究中采用支付意愿法比较普遍。本研究森林生物多样性保护评估方法采用的是基于Shannon-Wiener指数来计算森林生物多样性的保护价值，是机会成本法的一种，其值等于森林生态系统的Shannon-Wiener 多样性指数和林分面积的乘积(王兵等，2008b)。
3.6.2 计量过程伊春林区森林生物多样性保护价值计算公式为:
V6 = S × L。
(23)
伊春林区森林植被类型包括寒温带针叶林、温带落叶阔叶林和温带红松阔叶混交林，对应的Shannon-Wiener 指数L 分别是10000，10000，20000元·hm-2。
因此可以计量出伊春林区森林每年生物多样性保护的总价值V6是483.226 ×108 元(表 6)。
3.7 森林生态服务功能价值总量伊春林区森林生态服务功能价值总量为上述各种形式生态服务形式价值之和(表 6)。由表 6 可以看出，伊春林区森林固碳制氧价值、生物多样性保护价值占伊春林区生态服务功能价值的比重较大，分别为55.250%和41.160%。另外，从表 6 可以看出伊春林区内的温带落叶阔叶林的生态服务功能价值远远大于寒温带针叶林和温带红松阔叶混交林的生态服务功能价值。
4 分析和总结评估结果表明，伊春林区森林生态服务价值总量巨大，对该地区生态、经济、社会的可持续发展具有重要意义。本研究的结论分析包括以下3 点:
1)森林生态服务功能是森林资源资产极其重要的组成部分，通过对伊春林区进行森林生态服务功能价值评估研究，结果表明伊春林区的森林生态服务功能价值为1174.018 ×108 元，是伊春林区森林有形资产(林木蓄积量价值)的16 倍。这一结果表明: 森林生态服务功能价值远远大于森林的有形资产，因此，不仅要对森林资源的有形资产进行核算，更要对森林资源生态服务功能进行评估，只有这样才能更加真实地反映森林对整个人类的贡献。
2)关于森林生态系统的其他形式的生态服务功能。森林生态系统的生态功能类型多样，这就决定着森林生态服务功能存在形式的多样性。本研究仅仅是其中一部分，尚有诸如森林休憩、森林防护、 提供氧负离子等多种形式的森林生态服务功能还未评估。在今后研究中，随着森林生态学的发展，将不断丰富森林生态服务功能的认识。
3)关于森林生态服务功能评估方法的问题。 现行的各种森林生态服务功能评估方法都存在一定的局限性和主观性(例如，生态区位系数的测度)，需要进一步探索更具有可信度的评估方法，从而使森林生态服务功能价值评估更具有说服力。
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