吉林省臨江林業(yè)局森林資源的生態(tài)效益價(jià)值分析1)

朱麗華 王海南 李學(xué)友 楊立學(xué)

(吉林省臨江林業(yè)局，臨江，134600) (東北林業(yè)大學(xué)) (吉林省臨江林業(yè)局) (東北林業(yè)大學(xué))

森林生態(tài)效益是森林的重要功能之一［1］，許多學(xué)者［2－4］對森林生態(tài)效益的內(nèi)涵和定義進(jìn)行了探討，然而至今仍沒有統(tǒng)一的定論。國際上目前認(rèn)同的有60 余種生態(tài)服務(wù)功能指標(biāo)，歸納一下，森林生態(tài)效益包括了森林涵養(yǎng)水源、水土保持、防風(fēng)固沙、固碳持氧、凈化大氣、消除噪聲、減輕水旱災(zāi)、保護(hù)野生生物、增加旅游效益等多個方面。為了對森林生態(tài)價(jià)值進(jìn)行定量分析，使其價(jià)值量更加直觀，有必要開展森林生態(tài)效益的評估工作。森林生態(tài)效益評估對于全面認(rèn)識和客觀評價(jià)森林的地位與作用，健全生態(tài)效益補(bǔ)償機(jī)制，客觀反映局部森林對全球碳循環(huán)和減緩全球氣候變化的貢獻(xiàn)具有十分重要的意義。故森林生態(tài)效益價(jià)值評估在20 世紀(jì)90年代一度成為研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)［5］，國內(nèi)有不少相關(guān)的研究［6－14］。但是，到目前為止國內(nèi)對森林生態(tài)效益的評價(jià)與指標(biāo)體系的研究才起步［15］，許多計(jì)算森林生態(tài)功能的模型都具有一定的局限性。本文按照周國逸［16］的方法，對吉林省臨江林業(yè)局森林資源在水源涵養(yǎng)、保持水土、保肥效益、凈化空氣5 個方面的生態(tài)效益進(jìn)行了評估，旨為生態(tài)公益林補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)的制定提供依據(jù)，以利于森林資源的可持續(xù)發(fā)展。

1 研究地概況

臨江林業(yè)局位于吉林省東南部白山市轄區(qū)內(nèi)，北接灣溝林業(yè)局，東鄰松江河林業(yè)局、長白森林經(jīng)營局，西與臨江市林業(yè)局相連，南與朝鮮民主主義共和國隔江相望。地理坐標(biāo)北緯41°37' ～42°12'，東經(jīng)126°54' ～127°51'。南北寬70 km，東西長81 km，呈東南—西北走向。地形地勢為臺地開闊平緩，臺緣谷深坡陡，龍崗山脈貫穿全區(qū)中心。最高海拔1 500 m，最低海拔450 m。境內(nèi)分為鴨綠江、松花江兩大水系。本區(qū)屬于北寒溫帶大陸性季風(fēng)氣候，夏季溫暖多雨、冬季寒冷漫長，年降水量750 ～1 000 mm。土壤以暗棕壤為主，土層厚度40 cm 以上。全區(qū)森林主要為紅松闊葉混交林(海拔500 ～1 100 m)，僅在海拔1 100 m 以上分布有少量云冷杉。轄區(qū)內(nèi)森林資源豐富，有紅松、云杉、落葉松、臭松、水曲柳、胡桃楸、椴樹、柞樹、榆樹、色樹、楓樺、白樺、楊樹等。

臨江林業(yè)局現(xiàn)有經(jīng)營總面積171 549 hm2，均為林業(yè)用地。其中:有林地面積160 828 hm2，占林業(yè)用地的93.8%;疏林地面積66 hm2，占林業(yè)用地的0.03%;灌木林地310 hm2，占林業(yè)用地的0.2%;未成林造林地3 297 hm2，占林業(yè)用地的1.9%;苗圃地面積133hm2，占林業(yè)用地的0.07%;無林地面積1 508 hm2，占林業(yè)用地的0.9%;林業(yè)設(shè)施和其它用地5 407 hm2，占林業(yè)用地的3.1%。全局森林覆蓋率為93.8%;活立木總蓄積21 309 320 m3。其中:有林地蓄積21 263 832 m3，占總蓄積的99.79%;疏林地蓄積0.2 萬m3，占總蓄積的0.01%;散生木蓄積43.6 萬m3，占總蓄積的2.11%。國家天然林保護(hù)工程森林分類區(qū)劃的重點(diǎn)生態(tài)公益林面積49 566.1 hm2，占林業(yè)用地的29.8%;一般生態(tài)公益林面積62 242.3 hm2，占林業(yè)用地的37.42%;商品林經(jīng)營區(qū)面積54 519.5 hm2，占林業(yè)用地的32.78%。

2 各類生態(tài)效益價(jià)值的分析與計(jì)算

2.1 水源涵養(yǎng)

目前，國內(nèi)外關(guān)于森林的水源涵養(yǎng)價(jià)值評估方法歸納起來主要分為兩大類:一是通過河川調(diào)節(jié)徑流、降低洪枯比等對灌溉、發(fā)電等部門增加的效益;二是達(dá)到與森林同等涵養(yǎng)水源作用的其它措施(如修建水庫)所需的費(fèi)用(稱為替代工程法)。

生態(tài)公益林在防洪效益上的總價(jià)值公式［17］為:

式中:V1為生態(tài)公益林防洪效益價(jià)值(萬元·a－1);S 為生態(tài)公益林總面積(hm2);B=1.1(元·m－3·a－1)，為攔蓄1 m3體積洪水的水庫和堤壩的平均修建費(fèi)用;C=1.2，為效益/投入的比值;H=1 387(m3·hm－2·a－1)，為各種林地森林類型的平均實(shí)際蓄水能力;H0=690(m3·hm－2·a－1)，為少林地或無林地的蓄水量。

根據(jù)公式(1)可得出臨江林業(yè)局森林資源的防洪總價(jià)值為:

V1=171 549×1.1×1.2×(1 387－690)= 15 783(萬元·a－1)。

森林覆蓋可使林區(qū)落葉腐殖質(zhì)層增加、樹木的根系發(fā)育，同時(shí)可促進(jìn)巖層破碎風(fēng)化，使林區(qū)土層有較大的蓄水能力。林區(qū)徑流成分主要是壤中流及地下徑流，流域蓄水及地下徑流有利于增加和維持枯水期徑流［11］。據(jù)測定，臨江林業(yè)局森林資源在枯水期徑流上產(chǎn)生的價(jià)值公式［17］為:

式中:V2為生態(tài)公益林增加枯水期徑流效益的總價(jià)值(萬元·a－1);A 為臨江林業(yè)局森林資源增加有效水資源量;P1=0.2(元·m－3)，為單位體積的農(nóng)田灌溉水資源價(jià)格;P2=1.8(元·m－3)，為單位體積的社會供水價(jià)格;R1=0.8，為農(nóng)田灌溉水資源利用系數(shù);R2=0.2，為社會供水的水資源利用系數(shù)。

臨江林業(yè)局單位面積森林資源有效水資源量=年平均降雨量×(有林地雨期徑流系數(shù)－無林地徑流系數(shù))，即850×(0.73－0.48)=221.5 mm=2 215 m3·hm－2·a－1。臨江林業(yè)局森林資源在枯水期徑流上產(chǎn)生的價(jià)值為:

V2=171549×2215×(0.2×0.8+1.8×0.2)=18 956(萬元·a－1)。

2.2 保持水土

人們較早就認(rèn)識到了森林具有較好的防止土壤侵蝕的功能，林木龐大的根系能實(shí)現(xiàn)對土壤的緊縛、固持和網(wǎng)絡(luò)作用。林冠層和枯枝落葉層可削減并消除侵蝕性降雨，有攔截、分散、滯緩和過濾地表徑流的作用。這些作用防止了水土流失，保護(hù)了土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定［8］。據(jù)相關(guān)資料表明，保持水土效益V3的計(jì)算式［17］為:

式中:S 為臨江林業(yè)局生態(tài)公益林的面積(hm2);K1=30(元)，為挖取1 t 泥沙的費(fèi)用;G=0.75，為坡地侵蝕的泥沙進(jìn)入河道的比例;d=47. 83(t·hm－2·a－1)，為單位面積無林地比有林地多流失的泥沙量。臨江林業(yè)局森林資源在保持水土方面的價(jià)值為:

V3=171 549×1.0×30×0.75×47.83=18 462(萬元·a－1)。

2.3 保肥效益

保肥效益V4的計(jì)算公式［17］為:

式中:N1、P1、K1為森林土壤中N、P、K 的含量(分別為0.18%、0.19%、0.40%);N2、P2、K2為純N、P、K折算成化肥的比例(分別為60/30、408/60、75/38);N3、P3、K3為N、P、K 類化肥在當(dāng)?shù)氐匿N售價(jià)格。吉林省N、P、K 類化肥的銷售價(jià)格分別為1 500、450、1 180 元·t－1。

臨江林業(yè)局森林資源在保肥方面的價(jià)值為:

V4=171 549 × 47.83×0.18%×60/30×1 500+0.19%×408/60×450+0.4%×75/38×1 180)=16 845(萬元·a－1)。

2.4 碳氮平衡

森林繁茂的枝葉能吸收二氧化碳、制造氧氣，據(jù)測定，釋放O2的效益計(jì)算公式［17］為:

式中:V5為生態(tài)公益林釋放O2的經(jīng)濟(jì)效益的總價(jià)值(萬元·a－1);S 為臨江林業(yè)局生態(tài)公益林的面積(hm2);BO=7.65(t·hm－2·a－1)，為地上部分的凈生物積累量;B=8.95(t·hm－2·a－1)，為土壤呼吸量;R=1.53，為生物量或呼吸量與O2的轉(zhuǎn)化比率;P=420(元·t－1)，為O2的單位影子價(jià)格。臨江林業(yè)局森林資源在釋放O2方面的價(jià)值［17］為:

V5=171 549×(7.65×1.53－8.95)×420=19 846(萬元·a－1)。

生態(tài)公益林固定CO2的價(jià)值計(jì)算如下:

式中:B1=11.49(t·hm－2·a－1)，為土壤呼吸量;S為臨江林業(yè)局森林資源的面積(hm2);R2=2.01，為生物量或呼吸量與CO2的轉(zhuǎn)化比率;P2=250(元)，為綜合治理和回收1 t 工業(yè)排放的CO2所需費(fèi)用。

臨江林業(yè)局森林資源在固定CO2方面的價(jià)值為:

V6=171 549 ×(7.65 × 2.01 － 11.49)× 250=16 668(萬元·a－1)。

2.5 游憩效益

對于游憩效益，研究中采用條件價(jià)值法(CVM法)，利用調(diào)查、問卷、投標(biāo)等方式獲得消費(fèi)者的支付意愿(WT，P)，并以此作為森林的游憩價(jià)值［18］。

根據(jù)專家意見，森林的景觀價(jià)值為18 元/hm2。

2.6 凈化空氣的效益

森林可以吸收大氣中的二氧化硫、氟化氫、氨、氯、汞蒸汽等對人體有害的氣體。森林凈化空氣的效益主要包括對SO2的降解和滯塵效益兩個方面。

森林對SO2的降解價(jià)值及凈化作用的評估，主要是以削減SO2的工程成本來計(jì)量。

式中:P 為削減SO2的單位工程成本(元/t)，Ri為第i 種森林類型降解SO2的量(kg/(hm2·a))，Si為第i 種森林類型的面積(hm2)。

根據(jù)《中國生物多樣性國情研究報(bào)告》［18］，針葉林對SO2的吸收能力為251.6 kg/(hm2·a)，闊葉林為88.65 kg/(hm2·a)，SO2的工業(yè)治理成本為600 元/t。在臨江林業(yè)局的林分中，闊葉林面積占74.51%，針葉林面積占25.49%，環(huán)境保護(hù)林面積為49 566.1 hm2。

V8=600 × 49 566.1 × (74.51% × 0.088 65 +25.49%×0.251 6)=387(萬元)。

森林滯塵價(jià)值按文獻(xiàn)［18］的方法核算:

V9=170×49 566.1 × (74.51× 10.11+25.49×33.2)=13 478(萬元)。

根據(jù)《中國生物多樣性國情研究報(bào)告》，闊葉林滯塵能力為10.11 t/(hm2·a)，針葉林為33.2 t/(hm2·a)，工業(yè)削減粉塵的工程成本為170 元/t。森林凈化空氣效益的經(jīng)濟(jì)價(jià)值為SO2降解及滯塵效益之和。

將研究區(qū)域內(nèi)森林各項(xiàng)生態(tài)效益的價(jià)值加總，就可得到該區(qū)域內(nèi)森林生態(tài)效益總價(jià)值的初始值。由表1知，臨江林業(yè)局森林資源的生態(tài)效益構(gòu)成中，碳氮平衡效益最高(其中，制造O2的價(jià)值為19 846萬元，吸收CO2的價(jià)值為16 668 萬元)，比例分別達(dá)到16.46%、13.83%。增加枯水期徑流效益所占比例其次，為15.72%;水土保持效益價(jià)值為18 462 萬元，占15.31%;保肥效益為16 845 萬元，占13.97%;滯塵效益13 478 萬元，占11.18%;SO2降解的效益為387 萬元，占0. 32%;游憩效益為133 萬元，占0.11%。臨江林業(yè)局森林資源的生態(tài)總效益=防洪效益價(jià)值+增加枯水期徑流價(jià)值+保持水土價(jià)值+保肥效益價(jià)值+放O2價(jià)值+吸收CO2價(jià)值+游憩效益+SO2降解效益+滯塵效益=15 783+18 956+18 462+16 845+19 846+16 668+133+387+13 478=120 558(萬元·a－1)。

表1 2010年臨江林業(yè)局森林資源生態(tài)效益的價(jià)值構(gòu)成

3 計(jì)量結(jié)果的修正

生態(tài)價(jià)值是一個動態(tài)的和發(fā)展的概念，與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平密切相關(guān)。結(jié)合臨江市社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，利用皮爾生長曲線模型［19－20］對森林生態(tài)效益初始評價(jià)值進(jìn)行修正。2010年，臨江市城市居民家庭月人均消費(fèi)支出533 元，其中食品支出208 元，城市居民的恩格爾系數(shù)為39%;農(nóng)村居民月人均生活消費(fèi)支出284 元，其中食品支出119 元，農(nóng)村居民的恩格爾系數(shù)為48%。全市總?cè)藬?shù)17.4 萬人，城鎮(zhèn)人口11 萬人，占總?cè)丝诘?3.2%;農(nóng)村人口6.4 萬人，占總?cè)丝诘?6.8%。以人口比例為權(quán)重計(jì)算出全縣恩格爾系數(shù)的平均值為42.31%。按照李清的方法［18］，臨江林業(yè)局年森林生態(tài)效益總價(jià)值的修正值為:

V'=0.70×120 558=84 390.6 萬元≈8.44 億元。

4 結(jié)論與討論

吉林省臨江林業(yè)局森林資源生態(tài)效益價(jià)值為120 558 萬元·a－1，根據(jù)2010年臨江經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的修正價(jià)值為84 390.6 萬元。各種價(jià)值依大小順序?yàn)?制造O2價(jià)值為19 846 萬元，占16.46%;增加枯水期徑流效益為18 956 萬元，為15.72%;水土保持效益價(jià)值為18 462 萬元，占15.31%;保肥效益為16 845 萬元，占13.97%;吸收CO2的價(jià)值為16 668萬 元，占1 3. 8 3% ;防 洪 效 益1 5 7 8 3 萬 元，占13.09%;滯塵效益13 478 萬元，占11. 18%。SO2降解的效益為387 萬元，占0.32%;游憩效益為133萬元，占0.11%。臨江林業(yè)局森林資源單位面積生態(tài)效益值為7 027.61 元·hm－2·a－1，其中制造O2的效益為1 156.87 元·hm－2·a－1，增加枯水期徑流效益為1 104.99 元·hm－2·a－1。

以往研究考察的森林生態(tài)效益指標(biāo)不完全一致，方法也各有差異。如曾鋒等［17］人考察了珠江三角洲生態(tài)公益林木材生產(chǎn)、薪柴生產(chǎn)、防洪、產(chǎn)生徑流、保持水土、保肥效益、釋放O2、吸收CO2等生態(tài)價(jià)值指標(biāo)，面積為92.4 萬hm2的珠江三角洲生態(tài)公益林總價(jià)值為657 949 萬元;陳光清等［20］人對河北省承德縣五道河林場的森林生態(tài)價(jià)值進(jìn)行了評估，主要集中于該林場森林的水源涵養(yǎng)、水土保持和凈化空氣3 種生態(tài)功能上，該場4 956.3 hm2的森林總生態(tài)價(jià)值為18 420 萬元;八達(dá)嶺林場面積為2 940 hm2，生態(tài)價(jià)值為161 200 萬元［1］;墨江縣公益林面積為61 694. 2 hm2，生態(tài)效益價(jià)值為51 100 萬元［18］。由于森林生態(tài)效益難以定性、定量，考察的功能不盡相同，而計(jì)算森林生態(tài)功能的模型都有一定的局限性，較難實(shí)施嚴(yán)格的驗(yàn)證，筆者對生態(tài)效益的計(jì)算只是初步的探討。

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