秦嶺自然保護區(qū)群生態(tài)效益計量研究*

王昌海 溫亞利 李 強 高海波

(1.北京林業(yè)大學經(jīng)濟管理學院，北京100083;2.北京林業(yè)大學生物學院，北京100083;3.臨沂大學生物學院，山東臨沂276005)

秦嶺自然保護區(qū)群生態(tài)效益計量研究*

王昌海1溫亞利1李 強1高海波2，3

(1.北京林業(yè)大學經(jīng)濟管理學院，北京100083;2.北京林業(yè)大學生物學院，北京100083;3.臨沂大學生物學院，山東臨沂276005)

秦嶺自然保護區(qū)群在我國生物多樣性保護方面發(fā)揮了重要作用。本研究在界定秦嶺自然保護區(qū)群的概念及分析其內(nèi)涵的基礎上，綜合運用專家咨詢法及文獻參考方法，建立了秦嶺自然保護區(qū)群生態(tài)效益計量指標體系，利用市場價值法、等效替代法以及機會成本法等方法，對秦嶺自然保護區(qū)群保護生物多樣性產(chǎn)生的生態(tài)效益進行了經(jīng)濟計量及分析。結(jié)果表明:秦嶺自然保護區(qū)群在保護生物多樣性方面產(chǎn)生了巨大的生態(tài)效益，總生態(tài)效益約88.16億元/a，其中涵養(yǎng)水源效益為31.77億元;水土保持效益為17.85億元;固碳制氧效益為3.41億元;凈化環(huán)境效益為7.56億元;調(diào)節(jié)區(qū)域氣候效益為5.32億元;生物多樣性保護效益為22.25億元。本研究計量指標及計量方法為秦嶺自然保護區(qū)群基層工作人員及類似保護區(qū)群生態(tài)效益計量及評價提供參考。

秦嶺自然保護區(qū)群;生態(tài)效益內(nèi)涵;計量分析

森林作為陸地上最復雜的生態(tài)系統(tǒng)，是地球生命系統(tǒng)的支撐，發(fā)揮著顯著的經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和社會效益［1］。秦嶺自然保護區(qū)群是我國西部生態(tài)林業(yè)體系的一個重要組成部分，為西部地區(qū)人類社會生存和發(fā)展提供了天然綠色屏障，它對改變和影響區(qū)域氣候、水資源分布、涵養(yǎng)水源、凈化水質(zhì)、保持水土、抵御各種自然災害、維持生物穩(wěn)定性和多樣性、構(gòu)建人與自然和諧的社會，起著十分重要的作用。長期以來，在傳統(tǒng)森林的效益分析與評價中，森林具有的生態(tài)功能和效益常常被忽視，僅僅局限于對森林的立木和林副產(chǎn)品等有形產(chǎn)品的效益進行分析與評價，從而造成了林業(yè)經(jīng)營上的決策失誤，結(jié)果使森林資源遭到破壞、生態(tài)系統(tǒng)失去平衡和生態(tài)環(huán)境逐漸惡化和加劇。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展及公眾環(huán)境意識的覺醒，人們開始清醒認識到保護自然資源和生態(tài)環(huán)境的重要性，開始思考建設和管理自然保護區(qū)的規(guī)范化和科學性以及維持生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)性問題［2］。然而，由于自然保護區(qū)生態(tài)效益的外部性問題導致生態(tài)效益補償機制缺損，而且缺乏根本性的有效解決措施和手段，加之歷史和現(xiàn)實的原因，國家和社會對保護區(qū)投入的不足，嚴重影響和威脅了保護區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和自然保護事業(yè)的健康成長［3］。

從現(xiàn)有國外參考文獻看，早在19世紀后期，在國外的生態(tài)學及其分支學科中就已有關于生態(tài)系統(tǒng)服務功能的報道，但是由于科學水平和技術手段的限制，當時的認識只能停留在定性的描述階段。20世紀70年代初，生態(tài)系統(tǒng)服務的科學概念得以提出［4－5］，并經(jīng)過 Holdren 和Ehrlich等人的探討和擴展后［6－8］，逐漸為人們所公認和普遍使用。20世紀90年代以后，國外的一些生態(tài)經(jīng)濟學家對生態(tài)系統(tǒng)服務經(jīng)濟價值的綜合測算進行了探索，尤其是Daily、Costanza以及聯(lián)合國等有關機構(gòu)與國際組織做出了杰出的貢獻［9－10］?；诖?，如何客觀、科學、全面、準確地對我國自然保護區(qū)群生態(tài)效益進行分析與評價，使生態(tài)效益的模糊性得到明晰化，并得到社會接受和認可，成為我國學者研究生態(tài)林業(yè)建設實踐中亟待解決的一個應用性理論與技術課題。從現(xiàn)有國內(nèi)參考文獻看，20世紀90年代，國內(nèi)對深入認識生態(tài)系統(tǒng)的服務功能并量化其經(jīng)濟價值有了強烈的實際需求。生態(tài)學家歐陽志云等系統(tǒng)闡述了生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)服務價值內(nèi)涵及其價值計量方法［11］，后來又有學者中國濕地生態(tài)系統(tǒng)服務功能的價值進行了初步估算［12］;趙同謙等評估了我國草地、地表水等生態(tài)系統(tǒng)類型服務功能的價值［13］;謝高地等對中國自然草地和青藏高原高寒草地的生態(tài)系統(tǒng)服務價值進行了研究與評估，并制定了中國生態(tài)系統(tǒng)服務價值當量因子表［14］;水土保持研究學者余新曉等對中國森林和北京市山區(qū)森林的生態(tài)系統(tǒng)服務價值進行了測算［15］。因此，從國內(nèi)參考文獻看，雖然有學者對秦嶺地區(qū)單個自然保護區(qū)生態(tài)效益或者自然保護區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務價值進行過一些計量經(jīng)濟學分析［16］，但對我國秦嶺地區(qū)自然保護區(qū)群生物多樣性保護產(chǎn)生的生態(tài)效益計量分析研究尚顯得不足，特別是自然保護區(qū)群生物多樣性保護產(chǎn)生的生態(tài)效益計量指標體系的構(gòu)建需要開展這一方面的研究?；诖?，本研究在界定秦嶺自然保護區(qū)群生態(tài)效益概念及分析內(nèi)涵的基礎上，構(gòu)建了秦嶺自然保護區(qū)群生態(tài)效益計量指標體系并對此指標體系進行計量分析。

1 研究區(qū)域

1.1 秦嶺自然保護區(qū)群

本研究選取了陜西秦嶺自然保護區(qū)群為研究對象，自然保護區(qū)群主要是指在某種特定生物棲息地保護中，由于其棲息地生境的破碎，在地理分布上不連續(xù)，通過在特定地理區(qū)域內(nèi)建立若干個有聯(lián)系的保護區(qū)，形成一個自然保護區(qū)網(wǎng)［17］。本文研究的秦嶺自然保護區(qū)群范圍界定為秦嶺保護區(qū)群的主體自然保護區(qū)，主要包括太白山、周至、佛坪、長青、朱鹮、牛背梁及天華山7個國家級自然保護區(qū)。本文研究全部是國家級自然保護區(qū)，有一定代表性。

1996年，世界基金會在我國秦嶺地區(qū)啟動秦嶺自然保護區(qū)群項目，我國政府在秦嶺相繼建立了太白山、佛坪、周至、牛背梁、長青、朱鹮國家級自然保護區(qū)，形成了秦嶺自然保護區(qū)群的主體，使這一重要的地域得到了有效的保護，為保護野生動物及其棲息地做出了重要貢獻［18］。秦嶺自然保護區(qū)群是全球環(huán)境基金資助我國生物多樣性保護的試點項目之一。秦嶺保護區(qū)群地處長安區(qū)、周至、太白、眉縣、寧陜、洋縣、佛坪、柞水等縣境內(nèi)。地理位置為東經(jīng) 107°20'－ 109°04'，北緯33°16'－ 34°05'。東西長約150 km，南北寬約95 km。保護區(qū)群總面積約251 300 hm2。保護群位于秦嶺山脈的中段，是秦嶺生物多樣性的精華所在，也是中國生物多樣性的關鍵地區(qū)之一。其中太白山、周至、佛坪、長青、朱鹮自然保護區(qū)己經(jīng)連成一片，東部有牛背梁自然保護區(qū)，西南部有朱鹮保護區(qū)構(gòu)成了秦嶺自然保護區(qū)主體網(wǎng)絡。1.2 秦嶺自然保護區(qū)群的特點

本文研究秦嶺自然保護區(qū)群的特點是在自然保護區(qū)特點的基礎上進一步提煉，總結(jié)秦嶺區(qū)域的各種實際情況，簡單歸納起來，秦嶺自然保護區(qū)群的特點至少包括保護區(qū)群能有效緩解生境破碎化。

區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展能夠?qū)е虏煌潭鹊卣湎游飾⒌厣称扑榛?，從而引起區(qū)域生物多樣性的改變，這是學者們公認的事實。破碎化不僅僅導致生物適宜生境的減少丟失并對其生態(tài)功能的降低產(chǎn)生影響從而在不同的空間尺度上影響物種的遷移、擴散和建群，且對生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)過程和景觀結(jié)構(gòu)的完美產(chǎn)生重要影響［19］，因此，生境破碎化已成為國內(nèi)外生物多樣性研究和保護的熱點問題。生境破碎化是由于人為因素或者環(huán)境變化而導致斑塊或者是由于生態(tài)功能降低而形成的。生境破碎化包括兩方面的內(nèi)容:一是總生境面積的減少;其二是剩余地區(qū)分裂成非連續(xù)的碎片。而有學者認為生境破碎化不僅僅是在數(shù)量或者形態(tài)上的變化而且更有生態(tài)功能上的變化［20］，他們認為破碎化有兩方面的表現(xiàn):①形態(tài)上的破碎化;一方面隨著人類活動的增強而導致景觀中破碎生境地的增加，其結(jié)果是適宜于生物生存的棲息地面積急劇減少，另一方面隨著斑塊形狀復雜化，結(jié)果是導致斑塊邊緣效應的增強，導致自然棲息地核心區(qū)面積減少。②生態(tài)功能上的破碎化，這主要是由于氣候條件、人為活動的影響而造成棲息地內(nèi)部生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的下降，或由于自然環(huán)境因子在空間組合上的不匹配而導致生境適宜性的降低或者在空間分布上的破碎化。

綜上所述，陜西秦嶺區(qū)域從建立太白山自然保護區(qū)開始，就不斷完善自然保護區(qū)的區(qū)域化，經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)形成了具有區(qū)域特點的自然保護區(qū)群，各級類型的自然保護區(qū)發(fā)展迅速，已經(jīng)起到了一定的作用，特別是珍稀動物本身生存的質(zhì)量大大提高，進一步擴大大熊貓等珍稀動物的活動范圍，生態(tài)景觀及環(huán)境有效改善。從這個意義上說，秦嶺自然保護區(qū)群初步達到了延緩珍稀生物生境破碎化的目的，這也是當初世界自然基金(WWF)設想建立自然保護區(qū)群的初衷，也是我國自然保護事業(yè)發(fā)展的需要。

2 秦嶺自然保護區(qū)群生物多樣性保護的生態(tài)效益計量分析

2.1 自然保護區(qū)群生物多樣性保護的生態(tài)效益界定

科學合理地界定自然保護區(qū)群的生態(tài)效益是計量工作的關鍵，這一項工作因為生態(tài)資源的多功能性而變得相對復雜和困難。在計量自然保護區(qū)群所產(chǎn)生的生態(tài)效益時，既可能因?qū)δ骋簧鷳B(tài)功能認識不足而產(chǎn)生遺漏，又可能因不同生態(tài)功能交叉及相互作用而產(chǎn)生重復計算。因此，我們生態(tài)效益計量的前提是科學地界定其內(nèi)涵。

本研究認為自然保護區(qū)群生物多樣性保護所產(chǎn)生的生態(tài)效益是指在人類干預和控制下的保護區(qū)生態(tài)系統(tǒng)在有序結(jié)構(gòu)維持和動態(tài)平衡保持方面向人類化的環(huán)境系統(tǒng)輸出的年增長效益之和，包括調(diào)節(jié)氣候、涵養(yǎng)水源、水土保持、固碳制氧、改善大氣質(zhì)量等效益，這些效益已經(jīng)得到社會的認可。根據(jù)秦嶺自然保護區(qū)群所產(chǎn)生的特點以及學者們的研究成果，我們把秦嶺自然保護區(qū)群生物多樣性保護的生態(tài)效益計量分為:①涵養(yǎng)水源效益;②水土保持效益;③固碳制氧效益;④凈化環(huán)境質(zhì)量效益;⑤調(diào)節(jié)區(qū)域小氣候效益;⑥生物多樣性保護效益。

2.2 自然保護區(qū)群生態(tài)效益的特征

自然保護區(qū)群主要提供生態(tài)功能等無形產(chǎn)品，大多屬于公共品或準公共品，無法進入市場。自然保護區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務以長期服務流的形式出現(xiàn)，能夠帶來這些服務流的生態(tài)系統(tǒng)是自然資本。根據(jù)國外環(huán)境經(jīng)濟學的研究成果，從經(jīng)濟和社會角度來看，自然保護區(qū)生態(tài)效益很明顯具有如下幾方面的特征:

(1)具有公共物品屬性。公共物品是指公共使用或消費的物品。公共物品是可以供社會成員共同享用的物品，嚴格意義上的公共物品具有非競爭性和非排他性。所謂非競爭性，是指某人對公共物品的消費并不會影響別人同時消費該產(chǎn)品及其從中獲得的效用，即在給定的生產(chǎn)水平下，為另一個消費者提供這一物品所帶來的邊際成本為零。所謂非排他性，是指某人在消費一種公共物品時，不能排除其他人消費這一物品(不論他們是否付費)，或者排除的成本很高。如新鮮的空氣，無污染的水源。自然保護區(qū)生態(tài)系統(tǒng)在許多方面為公眾提供了至關重要的生命支持系統(tǒng)服務，如涵養(yǎng)水源、保護土壤、放風固沙、凈化大氣等。

(2)具有顯著的外部經(jīng)濟效益。自然保護區(qū)生態(tài)系統(tǒng)能夠社會帶來多種服務，如涵養(yǎng)水源、保持水土、固定二氧化碳、提供游憩、保護野生生物資源等，而這些服務其他部門如農(nóng)業(yè)部門、水利部門可以不用支付任何費用而免費享用，因此，自然保護區(qū)生態(tài)系統(tǒng)提供的服務屬于典型的外部經(jīng)濟效益。

(3)屬于社會資本范疇［21］。自然保護區(qū)生態(tài)系統(tǒng)提供的生命支持系統(tǒng)服務有益于區(qū)域，甚至有益于全球全人類，決不是對于某個私人而言，如保護區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的水源涵養(yǎng)功能對整個區(qū)域有利，保護區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的固碳作用能抑制某地區(qū)或某區(qū)域甚至全球的溫室效應。

(4)不屬于市場行為［22］。私有商品都可以在市場交換，并有市場價格和市場價值，但公共物品不能在市場上進行交換，也沒有市場價格和市場價值，因為消費者都不愿一個人支付公共物品的費用而讓他人來消費。西方經(jīng)濟學中把這種現(xiàn)象稱之為“燈塔效應”和“免費搭車”。由于自然保護區(qū)生態(tài)系統(tǒng)不屬于市場行為，給保護區(qū)生態(tài)效益計量分析帶來了很大的困難。

(5)具有不可移動和地域局限性。自然保護區(qū)的生態(tài)效益是不可以移動的，表現(xiàn)出地域限制性，隨著離保護區(qū)的遠近或其影響區(qū)域的遠近，所獲得的效益大小是不同的，盡管其生態(tài)系統(tǒng)服務功能不排斥任何個人或集團的消費，但必須是個人或集團靠近其影響范圍內(nèi)，方才有效。如處在保護區(qū)河流源頭的水源涵養(yǎng)林，其下游沿岸都享受其生態(tài)服務，但下游遠離沿岸的地區(qū)，必然較少地享受這種服務。

2.3 秦嶺自然保護區(qū)群生態(tài)效益計量指標體系構(gòu)建

生態(tài)效益的計量方法仍不完善，計量指標或多或少，計量結(jié)果存在較大差別。因此，建立一個社會公眾和專家學者能認可的生態(tài)效益計量指標體系是進行生態(tài)效益計量的重要前提。秦嶺自然保護區(qū)群的生態(tài)效益是三大效益的基礎部分，因而設計的指標要比較全面、準確系統(tǒng)地反映秦嶺保護區(qū)群的生態(tài)特點，盡量選擇那些信息量大，綜合性強而又易于計算的指標。本文構(gòu)建了秦嶺自然保護區(qū)群生態(tài)效益計量指標體系見圖1。

圖1 秦嶺自然保護區(qū)群生態(tài)效益計量指標體系Fig.1 The measurement system of ecological benefits for Qingling nature reserve group

(1)涵養(yǎng)水源效益(B1)。森林，享有大氣和水資源“綠色衛(wèi)士”的美稱，它在水資源的保護中發(fā)揮著十分重要的作用。涵養(yǎng)水源就是保持住區(qū)域的水分能夠正常的循環(huán)，不至于流失及破壞生態(tài)環(huán)境。自然保護區(qū)群生態(tài)系統(tǒng)涵養(yǎng)水源的生態(tài)效益主要包括蓄水效益、防洪效益、凈化水質(zhì)效益三部分。即:涵養(yǎng)水源效益=蓄水效益+防洪效益+凈化水質(zhì)效益。

(2)水土保持效益(B2)。水土流失直接影響到農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)。流失泥沙的養(yǎng)分不僅高于徑流量中的養(yǎng)分濃度，氮、磷、鉀和有機質(zhì)也較富集，因此防止泥沙流失是防止土壤養(yǎng)分衰減的關鍵。從林學機理上看，森林水土保持效益與森林涵養(yǎng)水源效益有很好的相關性(正相關)，前者是后者的派生作用［23］。因此，為了避免重復計算，本研究所述的保護區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)水土保持效益定義為同無林地相比的減少土地資源損失(固土)效益與保護土壤肥力(減少肥料損失)效益兩類，即:水土保持效益=固土效益+保肥效益。

(3)固碳制氧效益(B3)。森林在生長過程中，不僅林木通過光合作用吸收并固定空氣中的CO2，而且通過凋落物轉(zhuǎn)化為有機質(zhì)將部分CO2存貯在林地土壤內(nèi)。這一功能對于人類社會、整個生物界以及全球大氣平衡具有十分重要的作用，森林是全球陸地生態(tài)系統(tǒng)中最大的碳庫。森林植物在光合作用過程中每年吸收大量CO2的同時，還釋放大量的O2。因此，吸收CO2和釋放O2是森林最基本的生態(tài)功能，本研究把固碳制氧效益界定為保護區(qū)森林每年固定CO2中C的效益和制造O2的效益。即:固碳制氧效益=固定CO2中C效益+釋放O2效益。

(4)凈化環(huán)境質(zhì)量效益(B4)。隨著工礦企業(yè)的迅猛發(fā)展和人類生活用礦物燃料的劇增，受污染的空氣中混雜著一定含量的有害氣體，威脅著人類，其中二氧化硫(SO2)就是分布廣、危害大的有害氣體。據(jù)測定，森林中空氣的SO2要比空曠地少15%－50%?，F(xiàn)代工業(yè)排放的煙灰、粉塵、廢氣嚴重污染著空氣，威脅人類健康。高大樹木葉片上的褶皺、茸毛及從氣孔中分泌出的粘性油脂、汁漿能粘截到大量微塵，有明顯阻擋、過濾和吸附作用。一般說，林區(qū)大氣中飄塵濃度比非森林地區(qū)低10－25%。因此，保護區(qū)生態(tài)系統(tǒng)對環(huán)境具有凈化作用，對于改善保護區(qū)社區(qū)及周邊地區(qū)環(huán)境質(zhì)量的改善發(fā)揮了重大作用，本研究把凈化環(huán)境質(zhì)量效益界定為吸收的SO2效益和阻滯降塵的效益，即:凈化環(huán)境質(zhì)量效益=吸收SO2效益+阻滯降塵效益。

(5)調(diào)節(jié)區(qū)域氣候效益(B5)。森林是保護區(qū)內(nèi)最高的植被。在成片的森林地區(qū)以及林冠層的下部都能形成一種特殊的氣候。此外，森林對鄰近地區(qū)的氣候也有較大的影響。森林小氣候的主要表現(xiàn)是林冠內(nèi)外的輻射、溫度、濕度、降水和風都有相當大的差異。森林不僅使林內(nèi)產(chǎn)生特殊的小氣候，而且對鄰近地區(qū)的氣候也有較大的影響，本研究采用學者研究成果，即按照單位面積的森林氣候調(diào)節(jié)效益對自然保護區(qū)群調(diào)節(jié)區(qū)域氣候效益計量，對促進農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)，農(nóng)業(yè)糧食增產(chǎn)將會起重大的作用。

(6)生物多樣性保護效益(B6)。物種多樣性是生物多樣性的基礎，森林物種多樣性保育功能是指森林生態(tài)系統(tǒng)為生物多樣性物種提供生存與繁衍的場所，從而起到保育作用的功能。生物多樣性保護效益屬于生物多樣性非使用價值范疇，目前大多采用支付意愿等主觀方法去衡量，這樣評估結(jié)果受人為主觀影響因素較大。因此本研究采用定量化的客觀評估方法(Shannon-Wiener指數(shù))計量生物多樣性保護效益。即:生物多樣性保護效益=物種多樣性保育效益。

2.4 秦嶺自然保護區(qū)群生態(tài)效益計量

2.4.1 涵養(yǎng)水源效益(B1)計量

目前一般用保護區(qū)森林涵養(yǎng)水源的效益來代替保護區(qū)涵養(yǎng)水源的效益。本研究把保護區(qū)群涵養(yǎng)水源效益分為以下三部分計量:

(1)保護區(qū)群蓄水效益(B11)

國內(nèi)外關于涵養(yǎng)水源量的計算方法很多，根據(jù)秦嶺山地及秦嶺自然保護區(qū)群的特點，還有就是目前容易掌握的研究資料(見表1)，本研究決定使用蒸散率計算蓄水量。

年保護區(qū)森林蓄水量=(林區(qū)年降水量R－森林植被年蒸散量E)×保護區(qū)群林區(qū)面積

表1 秦嶺自然保護區(qū)群面積統(tǒng)計表Tab.1 The statistical table of areas of Qingling nature reserve group

我國學者對陜西秦嶺山地降水量及森林蒸散量已有研究，根據(jù)陜西省水文監(jiān)測局井涌工程師的研究結(jié)果［24］，秦嶺自然保護區(qū)群多年平均年降水量850.3 mm(其中秦嶺南北坡多年平均年降水量分別為 850.8 mm和848.7 mm)。另外，采用陜西省水文水資源勘測局資料:秦嶺山地森林植被多年平均蒸散量為496.5 mm(其中北坡為491.5 mm，南坡為501.4 mm)，用蒸散率法計算保護區(qū)群內(nèi)森林植被蓄水量，根據(jù)公式:

保護區(qū)群涵養(yǎng)水源的效益本研究用區(qū)域平均水價作為衡量標準，即2008年陜西省平均水價2.00元/m3。因此，秦嶺自然保護區(qū)群年蓄水效益=年蓄水量×2.00元/m3=788 416 704 m3×2.00元/m3=1 576 833 408元 =157 683.34萬元。

(2)保護區(qū)群防洪效益(B12)

根據(jù)《中國生物多樣性國情研究報告》編寫組的研究［25］，中國針葉林的防洪能力為 1 447.1 m3/hm2，闊葉林的防洪能力為1 773.7 m3/hm2，針闊混交林的防洪能力為1 684.2 m3/hm2，裸地的防洪能力為850 m3/hm2。根據(jù)秦嶺自然保護區(qū)群管理局統(tǒng)計資料(見表2)，可以得出保護區(qū)群防洪量。

表2 秦嶺自然保護區(qū)群林地面積統(tǒng)計表(hm2)Tab.2 The statistical table of woodland areas Qingling nature reserve group

根據(jù)研究公式得:

保護區(qū)防洪量=(闊葉林防洪能力－裸地防洪能力)×闊葉林面積+(針葉林防洪能力－裸地防洪能力)×針葉林面積+(混交林防洪能力－裸地防洪能力)×混交林面積=(1 773.7 m3/hm2－850 m3/hm2)×95 214 hm2+(1 447.1 m3/hm2－850 m3/hm2)×55 075 hm2+(1 684.2m3/hm2－850 m3/hm2)× 71 235 hm2=87 949 171.8 m3+32 885 282.5 m3+59 424 237.0 m3=180 258 691.3 m3

保護區(qū)群防洪效益的計量本研究采用水庫蓄水成本作為定價標準。根據(jù)最近幾年來中國傳統(tǒng)模式修建水庫的平均修建成本［26］6.25元/m3，因此，保護區(qū)群防洪效益B12為:

(3)保護區(qū)群凈化水質(zhì)效益(B13)

自然保護區(qū)生態(tài)系統(tǒng)具有良好的水質(zhì)凈化作用。研究表明，森林植被分布均勻，生長良好，覆蓋率高，具有防止水資源污染、改善水質(zhì)的強大作用。另外，根據(jù)于志民等的研究［27］，在森林生態(tài)系統(tǒng)中，森林的攔截降水和對比試驗相差很大，森林生態(tài)系統(tǒng)對攔截降水具有良好的過濾效應，普遍能達到生活飲用水的標準，有的甚至是最好的水源。秦嶺自然保護區(qū)群內(nèi)植被覆蓋良好，目前還沒有大的工業(yè)污染源，屬于水質(zhì)良好的生態(tài)區(qū)或者水源地。按照陜西省水文局提供的資料，秦嶺自然保護區(qū)群基本能夠達到《生活飲用水衛(wèi)生標準》中規(guī)定的要求水質(zhì)良好?？梢?，凈化水質(zhì)量可以用蓄水量來表示。即保護區(qū)蓄水量=保護區(qū)凈化水質(zhì)量。

本研究國內(nèi)森林生態(tài)系統(tǒng)凈化水質(zhì)效益的計量方法，采用污水凈化費用來替代凈化水質(zhì)的生態(tài)效益。根據(jù)唐慧中研究結(jié)果［28］，陜西省污水處理平均費用為0.6元/m3。

綜上所述，保護區(qū)涵養(yǎng)水源總效益(B1)=蓄水效益+防洪效益 +凈化水質(zhì)效益 =157 683.34萬元 +112 661.68萬元 +47 305.00 萬元 =317 650.02 萬元。

2.4.2 水土保持效益(B2)計量

自然保護區(qū)群水土保持的作用通過森林生態(tài)系統(tǒng)來減少土壤肥力流失和泥沙淤積，達到了保護土地資源，使水土流失達到有效控制。

(1)固土效益(B21)

根據(jù)目前研究成果，自然保護區(qū)內(nèi)森林生態(tài)系統(tǒng)固定土壤效益的計量一般是通過計算保護區(qū)林地土壤侵蝕減少量，并把減少的泥沙量按相等費用替換的方法換算得出固定土壤的效益。土壤侵蝕減少量可根據(jù)保護區(qū)林區(qū)和保護區(qū)內(nèi)非林區(qū)土壤侵蝕的差異求的，根據(jù)王夏利研究，秦嶺森林系統(tǒng)保護區(qū)內(nèi)林區(qū)崇林茂密、植被良好，土壤侵蝕量很小，土壤侵蝕量可以約等于0。因此，保護區(qū)群土壤固土作用可以直接通過減少保護區(qū)內(nèi)非林區(qū)土壤侵蝕量計算。根據(jù)西安中煤航測遙感局張光超等研究可知，秦嶺自然保護區(qū)群所屬的縣域侵蝕模數(shù)在1 000 t/km2·a以上，另外根據(jù)《陜西土壤》研究結(jié)果可知［29］，秦巴山地土壤輕度侵蝕模數(shù)值在800－3 000 t/km2·a。因此，本研究取非林區(qū)土壤侵蝕模數(shù)的保守數(shù)1 000 t/km·a，自然保護區(qū)群固土量為:

自然保護區(qū)群固土量=保護區(qū)內(nèi)非林區(qū)土壤侵蝕模數(shù)×保護區(qū)群面積 =1000 t/hm2·a×251 316 hm2=25 131.6 萬 t/a。

由陜西省水利廳資料得知，目前挖取或截取1 t泥沙的平均費用為3.5元(1990年不變價格)，求得保護區(qū)固定土壤效益B21為:

(2)保肥效益(B22)

保持土壤肥力效益可以通過計算自然保護區(qū)群內(nèi)土壤侵蝕減少量，同時把土壤侵蝕減少量中的有機質(zhì)、氮磷鉀的含量折合成化肥量，按照市場價格換算成貨幣量進行計量。根據(jù)陜西省土壤普查鑒定委員會辦公室《陜西土壤》研究結(jié)果，陜西省秦巴山地年均積累土壤表層厚度為0.4 cm－1 cm［29］，本研究取保護區(qū)群林區(qū)土壤表層積累厚度為0.6 cm。秦嶺山地各類土壤中的有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀等營養(yǎng)物質(zhì)的含量均值分別為:1.998%，全氮0.118%、全磷0.181%、全鉀2.231%。本研究根據(jù)《陜西土壤》中土壤容重的研究結(jié)果，陜西省所有類別的土壤容重值在1.13－1.45 t/m3，本文研究取其均值1.295 t/m3。

因此，保護區(qū)群土壤中N、P、K的含量為:

采用替代市場法，即以市場銷售的有機肥、尿素、磷酸二氫鉀的價格反映保護區(qū)群保肥效益。2008年陜西地泰農(nóng)業(yè)科技發(fā)展有限公司銷售的有機肥價格、陜西華山化工集團有限公司銷售的尿素、西安大唐化工有限公司銷售的磷酸二氫鉀的出廠報價分別為8 000元/t、1 680元/t、5 500元/t。其中有機肥中含有機質(zhì)5%、尿素中含N為46.67%，磷酸二氫鉀中含 P為 22.79%、含 K量為28.68%。保護區(qū)群保肥效益計算式為

2.4.3 固碳制氧效益(B3)計量

根據(jù)植物通過光合作用，吸收空氣中的CO2，生成葡萄糖等碳水化合物并釋放O2。即:

CO2(264 g)+H2O(108 g)→C6H12O6(180 g葡萄糖)+O2(193 g)→多糖(162 g)

因此，植物每生產(chǎn)162 g干物質(zhì)可吸收固定264 gCO2，釋放193 gO2，即每生產(chǎn)1 g干物質(zhì)需1.63 g CO2，同時釋放1.19 gO2。此過程顯然是一個雙效益過程，使用市場替代法分別計算植物光合作用固定CO2和釋放O2的效益。文中研究采用的中國造林成本為260.17元/t(C)［30］;文中采用中國造林成本352.93元/t(O)和工業(yè)制氧成本0.4元/Kg［30］。本研究取中國造林成本和工業(yè)制氧成本之均值 376.47 元/t。

根據(jù)本研究統(tǒng)計數(shù)據(jù)，秦嶺自然保護區(qū)群活立木總蓄積量年增加量為120.95萬m3，平均每立方米按照0.5 t干物質(zhì)計算，可求的秦嶺自然保護區(qū)群2008年干物質(zhì)生長量為60.475萬t。由此，可根據(jù)1 g(干物質(zhì))→1.63 gCO2→1.19 gO2進行計算。

因此，2008年保護區(qū)群固定CO2的量為60.475t×1.63=98.57 萬 t;

釋放 O2的量為 60.475t×1.19=71.97 萬 t。

2.4.4 凈化環(huán)境質(zhì)量效益(B4)計量

本研究根據(jù)資料的可獲取性，估算出不同生態(tài)系統(tǒng)吸收SO2和滯塵的物質(zhì)量，然后使用生產(chǎn)成本法將生態(tài)系統(tǒng)凈化污染物的量價值化。

(1)吸收SO2等有毒氣體效益B41

保護區(qū)內(nèi)植被生長較好，植被對SO2具有一定的吸收、積累、轉(zhuǎn)化、降解的作用。因此，吸收SO2的效益可以采用面積－吸收能力法進行計算［30］。根據(jù)《中國生物多樣性國情研究報告》得知，暖溫帶落葉闊葉林取215.60 kg/hm2，闊葉林為 88.65 kg/hm2，針葉林為 117.60 kg/hm2，灌叢為8.9 kg/hm2。針闊混葉林吸收SO2的能力取針葉林和闊葉林的平均能力103.13 kg/hm2，每消減1 t SO2的投資成本為600元。根據(jù)表2可知各種林分面積。因此，吸收SO2量=闊葉林吸收SO2能力×闊葉林面積+針葉林吸收SO2能力×針葉林面積+針闊混交林吸收SO2能力×針闊混交林面積=215.60 kg/hm2×95 214+88.65 kg/hm2× 55 075+103.13 kg/hm2× 71 235=20 528 138.4 kg+4880746.5 kg+7 346 465.55 kg=32 755 350.45 kg=32 755.35 t。

吸收SO2產(chǎn)生的效益=吸收SO2量×消減SO2成本=32 755.35t×600元/t=19 653 210元 =1 965.32萬元。

由于數(shù)據(jù)的獲取困難，本研究只計量吸收SO2產(chǎn)生的效益，其他有毒氣體暫不考慮。

(2)阻滯降塵的效益B42

本研究采用等效替代法來計算阻滯降塵的效益［23］，即:阻滯降塵的效益=單位面積滯塵能力×保護區(qū)群林種面積×阻滯降塵的成本。

根據(jù)《中國生物多樣性國情研究報告》研究成果，闊葉林的滯塵能力為10.11 t/hm2，針葉林為33.20 t/hm2，灌叢為1.5 t/hm2，針闊混交林的滯塵能力為取針葉林和闊葉林的平均值21.66 t/hm2。阻滯降塵的成本為170元/t。

因此，阻滯降塵量=闊葉林滯塵能力×闊葉林面積+針葉林滯塵能力×針葉林面積+針闊混交林滯塵能力×針闊混交林面積 =10.11 t/hm2×95 214+33.20 t/hm2×55 075+21.66 t/hm2× 71 235=962 613.54 t+1 828 490.00 t+1 542 950.1 t=4 334 053.64 t。

阻滯降塵產(chǎn)生的效益=阻滯降塵量×阻滯降塵成本=4 334 053.64 t×170 元/t=736 789 118.8 元 =73 678.91萬元。

綜上所述，秦嶺自然保護區(qū)群凈化空氣的效益(B4)為:

2.4.5 調(diào)節(jié)區(qū)域氣候效益(B5)計量

根據(jù)我國生態(tài)著名學家謝高地、魯春霞等學者研究［31］，認為中國陸地生態(tài)系統(tǒng)中森林單位面積氣候調(diào)節(jié)值為2 389.1元/hm2。因此，調(diào)節(jié)區(qū)域氣候效益本研究欲采用謝高地等學者的研究成果，即秦嶺自然保護區(qū)群調(diào)節(jié)區(qū)域氣候的效益可計量為

2.4.6 生物多樣性保護效益(B6)計量

本研究采用森林物種多樣性保育效益來反映自然保護區(qū)群生物多樣性保護效益，即計算研究區(qū)域不同森林生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)豐富度指數(shù)(Shannon-Wiener指數(shù))，每個級別給予一定賦值后，再乘以林分面積，即可得到自然保護區(qū)群物種保育效益(見表3)。

表3 物種保育Shannon-Wiener指數(shù)分級價值表Tab.3 Shannon-Wiener index classification value in species conservation

根據(jù)全國林分類型的Shannon-Wiener指數(shù)等級及其分布，陜西省所有林分均處在Ⅴ級［31］，即:物種多樣性保育的效益為:10 000元/hm2·a，因此，B6=222 528×10 000=222 528.00 萬元。

根據(jù)謝高地、魯春霞等研究成果［31］，中國陸地生態(tài)系統(tǒng)中森林單位面積生物多樣性保護價值為2 884.6元/hm2。

綜上所述，本研究欲采用謝高地等研究成果，秦嶺自然保護區(qū)群生物多樣性保護效益為

2.4.7 小結(jié)

通過建立自然保護區(qū)群保護生物多樣性的生態(tài)效益計量體系，本研究依據(jù)生態(tài)學者及經(jīng)濟學者們的成果，研究了秦嶺自然保護區(qū)生態(tài)效益的內(nèi)涵、界定了自然保護區(qū)群的定義，在此基礎上計量了各部分生態(tài)效益的貨幣值，計量結(jié)果基本反映了自然保護區(qū)群在生物多樣性保護方面的生態(tài)價值。

2.5 計量結(jié)果與分析

本章節(jié)通過大量一手資料及二手數(shù)據(jù)(主要是參考文獻資料及保護區(qū)統(tǒng)計資料)，對七大國家級自然保護區(qū)所構(gòu)成的保護區(qū)群進行了生態(tài)效益計量，最后得出了自然保護區(qū)群生態(tài)效益的相對值，自然保護區(qū)群各種生態(tài)效益構(gòu)成結(jié)果。

2.5.1 生態(tài)效益計量結(jié)果

秦嶺自然保護區(qū)群生態(tài)效益計量結(jié)果見表4。

表4 秦嶺自然保護區(qū)群生態(tài)效益計量結(jié)果(萬元)Tab.4 Results of Measurement of Ecological Benefit in Qinling Nature Reserve Group(104yuan)

2.5.2 生態(tài)效益計量結(jié)果分析

本研究對自然保護區(qū)生態(tài)效益及其計量理論、方法進行了深入分析與探討，探索了一套適合于森林生態(tài)系統(tǒng)類型的自然保護區(qū)生態(tài)效益分析與評價的理論、計量模型，在此基礎上對秦嶺自然保護區(qū)群的生態(tài)效益進行了實證研究，最后得出的如下結(jié)論:

首先，運用等效益替代等計量方法，對秦嶺自然保護區(qū)群生物多樣性保護產(chǎn)生的生態(tài)效益進行科學地分析與計量結(jié)果表明:秦嶺自然保護區(qū)群的生態(tài)效益綜合效益約88.16億元人民幣，此研究結(jié)果可以作為衡量秦嶺自然保護區(qū)群現(xiàn)階段保護事業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一個重要指標。

其次，從各項生態(tài)效益比較來看，B1＞B6＞B2＞B4＞B5＞B3。涵養(yǎng)水源的效益B131.77億元人民幣是單項里面最大的，自然保護區(qū)群內(nèi)森林、植被最主要的生態(tài)功能之一就是涵養(yǎng)水源。這個計量結(jié)果也符合現(xiàn)階段保護區(qū)建設的作用。保護區(qū)群的建設就是為了把破碎的生態(tài)環(huán)境、珍稀動物棲息地規(guī)整，讓保護區(qū)更能發(fā)揮其應有的作用。從計量結(jié)果來看，保育土壤效益B2也顯示了相當大的效益(約17.85億元)，森林生態(tài)系統(tǒng)的自然保護區(qū)為生物多樣性保護，特別是為珍稀物種提供了優(yōu)質(zhì)的棲息地，這和防止水土流失是分不開的。建立自然保護區(qū)的首要日的就是保護生物多樣性及其生存環(huán)境，生物多樣性保護效益B6的計量結(jié)果排在第四位，從計量結(jié)果來看，雖然生物多樣性保護效益沒有涵養(yǎng)水源效益大，但本研究認為自然保護區(qū)群生物多樣性保護效益(22.25億元)還是非常顯著的，從一個側(cè)面說明自然保護區(qū)群不僅起到了保護生物多樣性的目的，也起到了其他相當顯著的生態(tài)效益，這是值的肯定的。需要指出的是，凈化環(huán)境效益(7.56億元)是本研究計量相對來說較小的效益，但這不是絕對的，只是相對的數(shù)值，保護區(qū)群森林覆蓋率在95%以上，森林吸收的SO2等有毒氣體的量是極大的，為區(qū)域環(huán)境改善發(fā)揮了極大地作用，這一點不用質(zhì)疑，數(shù)值的大小只是相對的。

最后，從單個效益來看，保護區(qū)蓄水效益最大，約合15.76億元。有研究認為，在森林涵養(yǎng)水源計量中，可以把涵養(yǎng)水源效益用蓄水效益代替。不過本研究根據(jù)秦嶺實際情況，同時根據(jù)《森林生態(tài)服務功能評估標準》(LY/T 1721－2008，2010)把保護區(qū)凈化水質(zhì)效益也應該列入涵養(yǎng)水源效益之中。這也是秦嶺山系自然保護區(qū)的特點。另外，由于保護區(qū)良好的水源涵養(yǎng)功能，在保護區(qū)周邊社區(qū)，每年雨季時節(jié)，為周邊居民減少了自然災害的發(fā)生，特別是泥石流。研究認為，秦嶺自然保護區(qū)群的生態(tài)環(huán)境有著其他保護區(qū)無法比擬的優(yōu)勢。其他幾個單項效益中，值得一提的是調(diào)節(jié)區(qū)域氣候的效益，這個數(shù)值(5.32億元)相對來說是比較小的，這是由于數(shù)據(jù)的限制所致，本研究采用了學者們的研究成果，這樣既有其優(yōu)點也有其劣勢，優(yōu)點就是省去了繁瑣的計量，劣勢就是不能有針對性的反映秦嶺實際，只是相對情況。

3 討論

本研究嘗試性的計量了秦嶺自然保護區(qū)群保護生物多樣性產(chǎn)生的生態(tài)效益，繼而分析了計量結(jié)果的一些數(shù)值及生態(tài)效益的特點，這些具有嘗試性的計量，并不是唯一結(jié)果，根據(jù)研究實際，本研究對生態(tài)效益中很多無法收集的數(shù)據(jù)回避了計量，這也是本部分生態(tài)效益計量的原則，必須保證數(shù)據(jù)的獲取性及可計量的原則。計量數(shù)值的大小不是保護區(qū)發(fā)揮的生態(tài)效益的大小，只是相對的，本研究深知，自然保護區(qū)森林生態(tài)效益絕對是個極大地數(shù)值，本研究計量里涉及了很多人為因素，比如水定價、資源成本等。但值得肯定的就是本研究設計的計量指標能夠反映出保護區(qū)生態(tài)效益的范疇，適合保護區(qū)基層技術人員評價保護區(qū)群的管理工作以及國家制定保護成本的投入的參考標準。應用最新的研究方法，特別是生物多樣性保護定量化方法(Shannon-Wiener指數(shù))的應用，使定性問題直接轉(zhuǎn)化為定量問題。

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Research on Measurement of Ecological Benefit in Qinling Nature Reserve Group Based on Connotation Analyses

WANG Chang-hai1WEN Ya-li1LI Qiang1GAO Hai-bo2，3
(1.College of Economics and Management，Beijing Forestry University，Beijing 100083，China;2.College of Biological Sciences and Biotechnology，Beijing Forestry University，Beijing 100083，China;3.College of Life Science，Linyi University，Linyi Shandong 276005，China)

Qinling Nature Reserve Group has played an important role in biodiversity conservation in China.Based on defining the concept and analyzing of the meaning of Qinling Nature Reserve Group，the study used methods of expert advice and literature reference，created an index system of eco-efficiency measurement of Qinling Nature Reserve Group，and using market value method，equivalent substitution method and opportunity cost method，conducted，doing economic measurement and analysis on ecological benefits of biological diversity protection in Qinling Nature Reserve Group.The results showed that Qinling Nature Reserve Group has enormous ecological benefits in the conservation of biological diversity，and the total eco-efficiency is about 7.233 billion yuan RMB，of which water conservation is 3.177 billion yuan;soil and Water conservation 1.785 billion yuan;carbon oxygen 0.341 billion yuan;environmental cleaning 0.756 billion yuan;regulation of regional climate 0.532 billion yuan;maintenance of species stability 0.642 billion yuan.The indicators and measurement methods of the study have provided references for the staff in Qinling Nature Reserve Group and other similar groups in the measurement and evaluation of ecological benefits.

Qinling Nature Reserve Group;connotation of ecological benefits;econometrics analysis

F062.2

A

1002－2104(2011)06－0125－10

10.3969/j.issn.1002－2104.2011.06.021

2011－02－10

王昌海，博士生，主要研究方向為資源與環(huán)境經(jīng)濟。

溫亞利，博士，教授，博導，主要研究方向為資源與環(huán)境經(jīng)濟，林業(yè)理論與政策。

*國家自然科學基金項目(編號:70803005);國家林業(yè)局重點立項基金課題(編號:621720)。

(編輯:田 紅)