城市森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能的價值評估研究

柯哲

【摘 要】森林作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，在全球生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮舉足輕重的作用，其服務功能價值的評估是研究的一個熱點。本文闡述了城市森林的概念以及當前城市森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能及其研究評估的方法，以求為我國可持續(xù)發(fā)展的政策與生態(tài)環(huán)境保護提供科學依據(jù)。

【關鍵詞】城市；森林生態(tài)系統(tǒng)；服務功能；價值；評估

提高城市綠地系統(tǒng)生態(tài)服務功能，促進城市生態(tài)系統(tǒng)的改善，滿足市民接近和回歸自然的渴望，已成為城市化建設亟待解決的重大課題。提高綠地生態(tài)功能，促進城市綠化的可持續(xù)發(fā)展則是當今主流的研究方向。

1.城市森林的概念和內涵

城市森林與城市林業(yè)的概念主要差異性在于城市林業(yè)主要側重于行業(yè)的經(jīng)營和管理，將城市園林綠化納入林業(yè)經(jīng)營管理的范疇，是一個多方面的經(jīng)營管理體系；而城市森林是將城市綠地主要以森林的形式進行構筑和管理，是一個比較狹義的概念[1]。因此，城市森林是建立在改善城市生態(tài)環(huán)境的基礎上，借鑒地帶性自然森林群落的種類組成、結構特點和演替規(guī)律，以喬木為骨架，以木本植物為主體，藝術地再現(xiàn)地帶性群落特征的城市綠地。

2.城市森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能

2.1生態(tài)服務功能的含義

廣義上的生態(tài)系統(tǒng)服務包括生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品和生態(tài)系統(tǒng)服務，生態(tài)系統(tǒng)服務是指生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)系統(tǒng)過程所形成及所維持的人類賴以生存的自然環(huán)境條件與效用[2]。一般而言，生態(tài)服務功能（Ecosystem services）是指自然生態(tài)系統(tǒng)及其物種共同支撐和維持人類生存的條件和過程；它能夠比較清晰地描述人類對生命支持系統(tǒng)的依賴性，為人們評價各種技術和社會經(jīng)濟發(fā)展方式的長遠影響提供了一種參考，以防止和減少自我毀滅性的經(jīng)濟和社會活動[3]。

2.2城市森林生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)服務功能

森林生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)服務功能是指森林生態(tài)系統(tǒng)及其生態(tài)過程為人類提供的自然環(huán)境條件與效用[4]。從復合生態(tài)系統(tǒng)的角度來看，它不僅包括該系統(tǒng)為人類提供食品、醫(yī)藥和其他工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的原料這內部效益，更重要的是支撐與維持地球的生命支持系統(tǒng)，維持生命物質的生物地化循環(huán)與水文循環(huán)，維持生物物種與遺傳多樣性，凈化環(huán)境，維持大氣化學的平衡與穩(wěn)定的外部公益作用。

3.城市森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值評估主要研究方法

客觀準確的計量評價城市森林生態(tài)系統(tǒng)的服務功能及其價值仍然是一個有待深入研究的理論和技術難題，已成為國內外生態(tài)學與生態(tài)經(jīng)濟學研究的前沿課題。面對當前極為緊迫的生態(tài)環(huán)境建設局面，充分認識森林生態(tài)系統(tǒng)在預防自然災害和促進資源經(jīng)濟協(xié)調發(fā)展中的巨大作用，保護與恢復城市森林生態(tài)系統(tǒng)功能，應該成為各級決策部門的共識[7]。

3.1城市森林生態(tài)功能評價方法

生態(tài)系統(tǒng)服務的評價方法主要有兩類，一類是物質量評價法，另一類是價值量評價法。根據(jù)城市森林生態(tài)功能屬性，以擇優(yōu)原則選擇適用的評價辦法。

3.1.1物質量評價法

3.1.1.1森林固定CO2和釋放O2的價值

考慮到森林生態(tài)系統(tǒng)是一個復雜生態(tài)系統(tǒng)，有植物的光合作用和呼吸作用，凋落物層的呼吸作用和土壤釋放CO2的作用[9]，因此：

式中，Q為CO2固定量（1.hm-2.a-1）；S為凈第一性生產(chǎn)力所同化的CO2量（1.hm-2.a-1）；Rd為凋落物層呼吸釋放的CO2量（1.hm-2.a-1）；Rs為土壤呼吸釋放CO2量（1.hm-2.a-1）。根據(jù)已有資料報導，我國森林固定CO2和釋放O2的成本分別為273.3元t和369.7元t，取碳稅法和造林成本法兩者的平均值來評價森林生態(tài)系統(tǒng)固定CO2的價值。

3.1.1.2凈化空氣的價值

森林凈化空氣的主要機能是：吸收氣體污染物、阻滯粉塵、殺除細菌、降低噪聲、釋放負氧離子和萜烯物質。因而對空氣的清新和人體健康有利。這里重點對吸收污染氣體價值和阻滯粉塵的價值進行評估[2]。

（1）森林吸收污染氣體的價值

以SO2為例，常用有吸收能力法。根據(jù)單位面積森林吸收SO2的平均值乘以森林的面積，計算出吸收的SO2量，再根據(jù)防治污染工程中削減單位重量SO2的投資額度，算出森林吸收SO2的經(jīng)濟價值“閾值法”對吸收能力的推算以SO2在林木體內達到閾值時的吸收量來計算“葉干重法”樹木吸收：

SO2量=葉片積累+代謝轉移+表面吸附。通過實驗測定某樹種葉在一定期間含硫量變化作為吸收量，再根據(jù)葉干重占植物的比例計算出轉移的流量和葉面表面蒙塵量。

根據(jù)《中國生物多樣性國情研究報告》，闊葉林對SO2的吸收能力為88.65kg/hm-2/a-1，針葉林平均吸收能力為215.60kg/hm-2/a-1，減少SO2的成本為600元/t-1。

（2）森林阻滯粉塵的價值

森林的滯塵功能價值評估方法運用替代花費法， 通常以森林的平均滯塵能力乘以森林面積計算滯塵量，再按削減粉塵的成本計算經(jīng)濟價值，從而估算城市森林生態(tài)系統(tǒng)滯塵功能的價值。

式中，Vd為滯塵價值（萬元/a-1）；Qd為滯塵能力（1。hm-2.a-1）；S為面積（hm2）；Cd為削減粉塵成本（元/t-1）。

3.1.1.3休閑游憩功能評估

旅行費用法（TCM法）是當前世界上最流行、也是應用最廣泛的森林游憩價值評價方法。由森林旅游產(chǎn)品的消費逆向流動，游客必須支付一定的交通費用以到達林地從事旅游活動，通過對這些費用的統(tǒng)計分析可得出旅游需求與旅行費用之間的關系，求出旅游需求曲線。將旅游者的旅行費用包括旅行時間價值作為“影子價格”求出游客的消費者剩余，一個風景區(qū)的旅游價值就是該風景區(qū)全體游客的消費者剩余之和。

3.1.2價值量評價法

3.1.2.1 直接利用價值

森林生態(tài)服務功能的直接經(jīng)濟價值是由于環(huán)境資源對目前的生產(chǎn)或消費的直接貢獻決定的。也就是指環(huán)境資源直接滿足人們的生產(chǎn)和消費需要的價值。如木材、野生藥物、森林游憩等，都是森林的直接經(jīng)濟價值。直接利用價值可用產(chǎn)品的市場價格來估計，其主要表現(xiàn)為林產(chǎn)品價值和游憩價值。

3.1.2.2間接利用價值

間接利用價值是由環(huán)境所提供，可用來支持目前的生產(chǎn)和消費活動的功能中檢索截獲的價值。間接利用價值不直接進入生產(chǎn)和消費過程，但為生產(chǎn)和消費提供了支持和保障，沒有它們，生產(chǎn)和消費就不能正常進行或不能存續(xù)。森林生態(tài)服務功能的間接經(jīng)濟價值主要表現(xiàn)為森林生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境功能，如保持水土、凈化水質、固碳制氧等、營養(yǎng)物質循環(huán)等，是其生態(tài)服務功能價值的主體，是最難以進行評價而又最容易被人們忽視的價值。因此，對這部分價值進行定量評價對確切評價森林的生態(tài)服務功能具有重要意義。間接利用價值的評估常常需要根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)功能的類型來確定。目前多運用市場價值法、替代市場法等方法評估其經(jīng)濟價[5]。

（1）涵養(yǎng)水源價值計算

采用水量平衡法來計算水源涵養(yǎng)量， 水的價值采用替代工程法（或影子工程法）來計算：

W=（R-E）A=θ.RA

式中W為涵養(yǎng)水源量（m3/a）；R為平均降雨量（mm/a）；E為平均蒸發(fā)散（mm/a）；A為研究區(qū)面積（hm2）；H為徑流系統(tǒng)。

森林增加地表有效水量的價值可用下式計算：

式中，V為森林增加地表有效水量價值；Si為第i樹種的面積；H0、Hi分別為對照地和第i樹種單位面積的攔蓄降水能力，m3.hm2；P為當前生活用水價格，取2.0元m3。

（2）凈化水質價格計算 采用替代工程法來計算。

（3）保持土壤價值計算

森林植被的存在可以極大的減少土壤侵蝕量、保護和提高土壤肥力水平。因此，森林保持土壤的價值可從減少土地損失、減少土壤肥力損失和減免泥沙淤積和滯留3個方面加以考慮。其中，森林減少土壤肥力損失的價值可按下式計算：

式中，Vf為森林保肥效益經(jīng)濟價值計算；d為單位面積水土流失量；s為森林面積；P1i為森林土壤中氮磷鉀等含量；P2i純氮磷鉀等折算成化肥的比例；P3i各類化肥的銷售價。

（4）凈化空氣價值計算 主要采用影子價格法來計算。

（5）凈化環(huán)境價值計算 一般是根據(jù)森林面積及森林對有害物質、噪聲、輻射等的減除能力及影子價格計算[10]。

4.關于城市森林生態(tài)功能評價的建議

就我國目前的研究現(xiàn)狀來看，森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能的研究還處于初級階段，多數(shù)研究尚處在對于其理論方面的探討，研究的對象比較單一，功能范疇方面的考慮也不夠全面；在估算方法上，大多直接引用國外的研究方法或者直接套用國外的標準。由此可見，在我國盡快開展生態(tài)系統(tǒng)服務功能及其生態(tài)經(jīng)濟價值的研究，是為生態(tài)環(huán)境保護與建設提供決策依據(jù)，以實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展所亟待解決的重要課題之一[5]。為此建議：

4.1 城市森林生態(tài)系統(tǒng)服務形成機制研究

城市森林生態(tài)系統(tǒng)服務是人類從生態(tài)系統(tǒng)維持自身的生境、生物、生態(tài)系統(tǒng)的特征或過程中直接或間接獲得的利益，而城市森林生態(tài)系統(tǒng)的結構與過程是相互作用、相互影響的，研究這兩方面的相互作用關系是弄清生態(tài)系統(tǒng)服務形成機制的基礎，也可為生態(tài)系統(tǒng)服務功能的維持與保育提供方法與對策。

4.2 不同城市森林生態(tài)類型的各種服務價值研究

城市森林生態(tài)系統(tǒng)功能評價是區(qū)域規(guī)劃的基礎和重要依據(jù)。通過城市森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能的評價，可以明確區(qū)域內生態(tài)系統(tǒng)重要性差異及其空間分布特征，確定城市森林生態(tài)系統(tǒng)不同類型服務功能重要地區(qū)及其分布，確定區(qū)域優(yōu)先保護生態(tài)系統(tǒng)和優(yōu)先保護地區(qū)，從而科學合理地進行區(qū)域生態(tài)區(qū)劃和生態(tài)規(guī)劃，在時間和空間尺度上實現(xiàn)資源的合理利用和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展。

4.3多學科有機結合和集成創(chuàng)新

城市森林生態(tài)系統(tǒng)服務價值的研究依賴于生態(tài)學的基礎研究，應著眼于對地球生命維持系統(tǒng)具有特殊意義的生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)過程，加強自然研究與經(jīng)濟學、社會學等學科的交融。城市森林生態(tài)系統(tǒng)服務價值的實現(xiàn)與補償不僅依賴于價值估算的技術發(fā)展，而且也有待于現(xiàn)有市場價格體系和人們價值觀的改革。

4.4對服務功能價值評估的方法和手段有待進一步加強

目前國外已開始采用SWAT， UFORE以及C ITYGrccn等相關軟件，并在地理信息系統(tǒng)支持下對森林服務功能進行了監(jiān)測與評估，其精度與便捷性都得到了提高[38]，然而目前國內對森林生態(tài)效益評價研究的技術支持手段還較為落后，遙感、地理信息系統(tǒng)技術等高新技術的應用還不多，其結果不僅速度慢，費工費時，而且不能很好地分析、管理和應用評估所需的數(shù)據(jù)信息，更難以做到動態(tài)管理和評估。為此，在今后的研究過程中關于生態(tài)系統(tǒng)服務功能評估的手段與方法有待進一步提高。

5.結語

由于城市森林生態(tài)系統(tǒng)服務的多樣性、生態(tài)過程與經(jīng)濟過程之間聯(lián)系的復雜性以及自然過程的不確定性，對生態(tài)系統(tǒng)服務進行核算難度極大，無法作到準確無誤。但在這方面的任何嘗試都是有益的，不僅給出城市森林生態(tài)系統(tǒng)服務相對量的近似值，使城市森林生態(tài)系統(tǒng)服務的潛在價值范圍明朗化，而且為進一步研究建立了基礎。

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