中國平原林業(yè)工程涵養(yǎng)水源生態(tài)服務(wù)功能價值估算

李志沛，張宇清，朱清科，鄭 慧，陳作州，馮靖宇

（北京林業(yè)大學(xué) 水土保持學(xué)院，北京林業(yè)大學(xué)教育部水土保持重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083）

水資源短缺和水污染問題使得森林涵養(yǎng)水源的生態(tài)服務(wù)功能引起了高度關(guān)注。森林涵養(yǎng)水源，通常指森林生態(tài)系統(tǒng)對降水的攔截和儲藏。涵養(yǎng)水源的服務(wù)功能是森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的重要組成部分，研究其價值具有重要的理論和實(shí)踐意義。森林涵養(yǎng)水源功能主要表現(xiàn)在以下幾個方面:蓄水功能、調(diào)節(jié)徑流功能、凈化水質(zhì)、削洪抗旱等［1］。

平原林業(yè)是我國林業(yè)建設(shè)事業(yè)的一個重要組成部分。它在改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境、調(diào)整農(nóng)村經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、保證農(nóng)業(yè)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)、增加森林資源和林副產(chǎn)品、促進(jìn)農(nóng)業(yè)全面發(fā)展、提高群眾生活水平方面有著重要的作用［2］。本文以平原林業(yè)為例，探討其涵養(yǎng)水源生態(tài)服務(wù)功能的經(jīng)濟(jì)價值，以便豐富森林生態(tài)系統(tǒng)功能的價值量化研究，客觀評價我國平原地區(qū)林業(yè)建設(shè)所取得的成就。

1 研究區(qū)概況

我國平原地域遼闊，主要分布在東北、華北、長江中下游、珠江三角洲等地區(qū)，包括26個省（市、自治區(qū)），186個市，共958個平原縣、半平原縣和部分平原縣。國土總面積227.67萬km2，研究區(qū)內(nèi)耕地面積4937 .2萬hm2，總?cè)丝?0709 萬人，全區(qū)林業(yè)總產(chǎn)值3324 .2億元，農(nóng)民人均純收入3687 元。平原地區(qū)的水肥等自然條件相對較好，是全國重要的糧、棉、油生產(chǎn)基地，同時也是我國重要的木材生產(chǎn)基地。

經(jīng)過幾十年的努力，平原地區(qū)森林覆蓋率由1987年的7.3%提高到現(xiàn)在的15.7%［3］，各地平原林業(yè)發(fā)展迅速。特別是以林業(yè)重點(diǎn)工程為帶動，以農(nóng)田防護(hù)林體系為主體，以村鎮(zhèn)綠化（含城鎮(zhèn)）為基礎(chǔ)，結(jié)合通道綠化、河流干渠綠化，使廣大平原地區(qū)造林面積迅速增加，造林質(zhì)量明顯提高，生態(tài)環(huán)境明顯改善。截至2005年，全國平原地區(qū)林業(yè)用地折合面積達(dá)到2508 .85萬hm2，占全國林業(yè)用地面積的8.88%；活立木蓄積量達(dá)到10.03億m3，平原地區(qū)木材產(chǎn)量達(dá)到2429 .15萬m3，占全國木材產(chǎn)量的比例達(dá)到了43.7%；平原地區(qū)林業(yè)總產(chǎn)值3324 .16億元，占全國林業(yè)總產(chǎn)值的39.29%；平原區(qū)農(nóng)田林網(wǎng)的林網(wǎng)化控制率達(dá)到78.11%，林帶折合面積206.59萬hm2；農(nóng)林間作折合面積32.50萬hm2；村鎮(zhèn)（包括城鎮(zhèn)）綠化總面積335.49萬hm2，村鎮(zhèn)平均綠化率28.43%；綠色通道綠化總面積達(dá)230.625萬hm2，平均綠化率74.46%；片林總面積1703 .63萬hm2，其中用材林面積593.88萬hm2，防護(hù)林總面積645.35萬hm2，經(jīng)濟(jì)林總面積366.48萬hm2。

2 材料和方法

2.1 數(shù)據(jù)收集

本研究數(shù)據(jù)主要來自《全國平原林業(yè)功效調(diào)查》項目，實(shí)際統(tǒng)計數(shù)據(jù)為全國26個省，177個市，868個縣；降雨資料來自2005年《中國水資源公報》［4］；以及一些前人總結(jié)的數(shù)據(jù)資料。按照《全國平原綠化工程建設(shè)規(guī)劃》，將26個?。ㄖ陛犑?、自治區(qū)）分為6個大區(qū)，詳見表1。

表1 平原地區(qū)降雨和林業(yè)建設(shè)概況

2.2 涵養(yǎng)水源物質(zhì)量計算方法

森林生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)量，是指森林土壤的攔截、滲透與儲藏雨水的數(shù)量。從整個降雨過程來看，雨水降落到林地以后，由于重力的作用，會不停地通過土壤滲入地下，在林地根系和枯落物的作用下，土壤結(jié)構(gòu)和孔隙狀況有所改善，有利于水分的貯存和入滲。通常情況下，森林土壤不會因水分飽和而產(chǎn)生地表徑流，到達(dá)地面的雨水，都會貯存在林地土壤層中，轉(zhuǎn)變?yōu)檎羯l(fā)和徑流；因此，水源涵養(yǎng)量可通過降雨量、蒸散發(fā)量及林地土壤涵養(yǎng)能力等關(guān)系來推算［5］。對涵養(yǎng)水源的物質(zhì)量計算方式主要有:水量平衡法，年徑流量法［6］，截留法［6－7］。本研究運(yùn)用水量平衡法來計算。公式如下:

式中:W——涵養(yǎng)水源量（m3／a）；Ri——第i省份平均降雨量（mm／a）；Ai——第i省份的林業(yè)用地面積（hm2）；Ei——第i省份林地平均蒸散量（mm／a）；θi——第i省份徑流系數(shù)。

2.3 涵養(yǎng)水源價值量計算方法

涵養(yǎng)水源價值評估，就是采用各種方法對森林涵養(yǎng)水源價值進(jìn)行估算。直接計算森林涵養(yǎng)水源的價值有困難，因此人們應(yīng)用一種替代技術(shù)，即替代工程法，也叫影子工程法。為實(shí)現(xiàn)與森林涵養(yǎng)水源量相同的蓄水功能，假設(shè)存在一個工程，而且該工程的價值是可以計算的，那么該工程的修建費(fèi)用或者說造價，就可以替代那個森林的涵養(yǎng)水源價值。這樣，森林涵養(yǎng)水源價值的計量就轉(zhuǎn)化為尋找恰當(dāng)?shù)墓こ淘靸r的計量。

目前，國內(nèi)外關(guān)于森林涵養(yǎng)水源量的定價標(biāo)準(zhǔn)存有爭議。其中代表性的方法有6種［8］:①根據(jù)水庫工程的蓄水成本來確定。②根據(jù)供用水的價格來確定。③根據(jù)電能生產(chǎn)成本來確定。④根據(jù)級差地租來確定。⑤根據(jù)區(qū)域間的水源運(yùn)輸費(fèi)來確定。⑥根據(jù)海水淡化費(fèi)用來確定。

在上述6種方法中，第①和第②種方法比較常用。本文采用①，因?yàn)樯趾B(yǎng)水源與水庫蓄水的本質(zhì)類似，其蓄水價值應(yīng)根據(jù)蓄積1t水的建水庫花費(fèi)為標(biāo)準(zhǔn)；采用②是因?yàn)楣┧畠r格是水的商品價格，森林涵養(yǎng)水源的價值應(yīng)該根據(jù)水的商品價格來確定。

3 結(jié)果與分析

3.1 平原林業(yè)水源涵養(yǎng)的物質(zhì)量

我國平原地域遼闊，分布于26個不同的省份，由于地域自然條件的差異性，尤其是降雨量和蒸散量的不同，導(dǎo)致各地的水源涵養(yǎng)功能的作用大小、影響程度明顯不同。

本研究運(yùn)用水量平衡法計算平原林業(yè)的涵養(yǎng)水源服務(wù)功能的物質(zhì)量，但全國各地蒸散量不易確定，因此根據(jù)已有的我國學(xué)者對森林蒸散量的研究，我國森林區(qū)域的年蒸散量占年總降水量的30%～80%［8］，最后取年降雨量的55%作為蒸散消耗量。因此我國平原區(qū)的年降雨量55%被林地消耗后，余下的就是平原林業(yè)年涵養(yǎng)水源量。2005年全國平原林業(yè)水源涵養(yǎng)總量是1019 .4億m3，其中華東地區(qū)最大，是453.5億 m3；中南地區(qū)其次，為304.9億 m3，其他地區(qū)詳見圖1。

圖1 我國不同地區(qū)水源涵養(yǎng)物質(zhì)量

3.2 平原林業(yè)水源涵養(yǎng)的價值

計算出水源涵養(yǎng)的物質(zhì)量后，再運(yùn)用影子工程法，評價森林對水源涵養(yǎng)的經(jīng)濟(jì)價值。本文水的影子價格由水庫的蓄水成本確定，取5.714元［9］，用水的影子價格乘以涵養(yǎng)水源總量，即可算出平原林業(yè)生態(tài)系統(tǒng)涵養(yǎng)水源的價值。

從表2中看出，我國平原林業(yè)系統(tǒng)涵養(yǎng)水源的總價值是5810 .56億元，相當(dāng)于2005年全國林業(yè)產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值的68.69%。其中華東地區(qū)和中南地區(qū)的涵養(yǎng)水源價值最多，分別達(dá)到2584 .72億元和1738 .00億元，占全國平原地區(qū)的44.48%和29.91%。全國平原地區(qū)單位面積平均涵養(yǎng)水源的價值是23154 .7元／hm2，其中中南地區(qū)和華東地區(qū)單位面積涵養(yǎng)水源的價值最高，分別是34005 .8元／hm2和30334 .2元／hm2。

表2 我國平原林業(yè)工程涵養(yǎng)水源的價值

4 結(jié)論

我國平原地區(qū)地域遼闊，自然地理條件復(fù)雜，氣候、土壤、植被、地質(zhì)地貌等因素直接影響水源涵養(yǎng)功能的作用大小、影響程度。

從計算涵養(yǎng)水源量的水量平衡法中可知，涵養(yǎng)水源量受林地面積、降水量及蒸散量三個指標(biāo)影響。我國降水量北少南多和西少東多的地理分布，導(dǎo)致我國平原林業(yè)工程單位面積涵養(yǎng)水源量呈現(xiàn)從北向南、從西向東逐漸增大的特征，同時也導(dǎo)致了其單位面積水源涵養(yǎng)經(jīng)濟(jì)價值出現(xiàn)相似的分布規(guī)律。由表2可知，我國平原區(qū)單位面積涵養(yǎng)水源服務(wù)功能的價值變化規(guī)律，由北向南變化區(qū)間為10448 .0～34005 .8元／hm2，由西向東變化范圍為8805 .8～30334 .2元／hm2。

在我國平原地區(qū)，林業(yè)的快速發(fā)展不僅為社會提供直接產(chǎn)品，其間接的價值也不可忽視，而且這種價值對人類的貢獻(xiàn)比林產(chǎn)品提供的價值更顯著。本文只是對我國平原區(qū)林業(yè)的涵養(yǎng)水源服務(wù)功能進(jìn)行初步的、不完全的估算，隨著人們對森林生態(tài)功能認(rèn)識的不斷深入，估算方法的不斷創(chuàng)新，其水源涵養(yǎng)功能的價值估算將會更加明顯和精確。

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