森林生態(tài)基準(zhǔn)價體系構(gòu)建與案例應(yīng)用研究

孫中元,官 靜,陶 健,徐福祥,武健偉,曲宏輝,姜楠楠

(1.煙臺市自然資源和規(guī)劃局,山東 煙臺 264000；2.山東工商學(xué)院 公共管理學(xué)院,山東 煙臺 264005；3.國家林業(yè)和草原局調(diào)查規(guī)劃設(shè)計院,北京 100714)

森林生態(tài)系統(tǒng)是生態(tài)文明建設(shè)的重要陣地,為經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展提供了基礎(chǔ)支撐和生態(tài)安全屏障[1-2]。在經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展和氣候變化背景下,森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值對人類社會可持續(xù)發(fā)展的重要性日益凸顯。一方面,森林生態(tài)系統(tǒng)為經(jīng)濟(jì)社會的高質(zhì)量發(fā)展提供直接和間接服務(wù)功能[3-4]。通過生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值評估,將生態(tài)效益納入到經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展總體中,才能夠?qū)崿F(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)與經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的協(xié)調(diào)統(tǒng)一[5-6]。另一方面,林火、砍伐、自然災(zāi)害等外來干擾嚴(yán)重?fù)p害了生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量和服務(wù)功能[7-9],這一系列現(xiàn)象在未來還會逐漸增強[10-11]。實現(xiàn)森林生態(tài)系統(tǒng)功能價值,通過生態(tài)系統(tǒng)功能價值內(nèi)部化消除公共生態(tài)環(huán)境的外部不經(jīng)濟(jì)性,是遏制生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量下降、維護(hù)公共生態(tài)環(huán)境利益的有效方式[12]。

森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值評估是研究森林生態(tài)功能價值化的科學(xué)方法[13-14]。自20世紀(jì)80年代以來,國內(nèi)外學(xué)者從不同空間尺度[2,5,15-21]開展生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值評估研究,尋求將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值與經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展評價相融合的途徑。但是,森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值評估是基于自然生態(tài)系統(tǒng)因素進(jìn)行的評估,經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展及管理因素有所欠缺,在應(yīng)對生態(tài)補償或損害賠償?shù)葘嵺`應(yīng)用時,會面臨評估結(jié)果均質(zhì)化、單一化的問題[22]。此外,價格缺失是制約生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值融入經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展評價體系中的重要限制因素[23]。土地基準(zhǔn)地價方法是自然資源領(lǐng)域資產(chǎn)評估、定價的成熟技術(shù)方法,該方法體系以一個具體城市為對象,綜合自然因素和經(jīng)濟(jì)社會因素,將用途相似、地塊相連、地價相近的土地加以圈圍而形成地價區(qū)段進(jìn)行分級定價。本研究以煙臺市公益林資源為研究對象,采用耦合生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值和基準(zhǔn)地價的方法,建立生態(tài)基準(zhǔn)價體系,并以2017年煙臺市A區(qū)B鎮(zhèn)發(fā)生火災(zāi)的林業(yè)小班為研究案例,核算過火小班的生態(tài)損失,以期為森林資源管理提供實用性理論及技術(shù)參考。

1 研究區(qū)域概況

煙臺市位于膠東半島,南鄰黃海、北鄰渤海,市域面積為1.38萬km2,海岸線長909km,屬于低山丘陵區(qū),境內(nèi)丘陵占比39.7%,低山占比36.6%,平原占比23.7%。氣候上屬溫帶季風(fēng)型大陸性氣候,冬暖夏涼。煙臺市森林資源是山東半島地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會高質(zhì)量發(fā)展的重要生態(tài)安全屏障,其生態(tài)公益林及商品林資源數(shù)量均位居山東省首位,森林覆蓋率常年維持在36%以上,公益林面積常年維持在20萬～26.67萬hm2(300萬～400萬畝)之間,主要包括黑松(Pinusthunbergii)、刺槐(Robiniapseudoacacia)、麻櫟(Quercusacutissima)等樹種。煙臺市公益林資源主要分布在煙臺海拔較高的低山區(qū)、丘陵區(qū)以及海防林區(qū)域,昆崳山、長島國家級自然保護(hù)區(qū)、沿海防護(hù)林保護(hù)區(qū)是標(biāo)志性生態(tài)區(qū)位。近年來,由于冬春季干燥、風(fēng)大、人為活動多,火災(zāi)頻發(fā),林火已成為威脅煙臺市森林資源的主要干擾因子。

2 研究過程

2.1 森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值評估

2.1.1評估指標(biāo)體系

指標(biāo)體系依據(jù)《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估規(guī)范》(LY/T 1721—2008),根據(jù)煙臺市實際情況對指標(biāo)因子作調(diào)整,如:凈化大氣環(huán)境指標(biāo)因調(diào)查條件限制及文獻(xiàn)較少,故不做降低噪音評估；森林防護(hù)功能,采用海防林帶防災(zāi)減災(zāi)效益評估,通過海防林帶促進(jìn)果樹增產(chǎn)來衡量；森林游憩指標(biāo),選用年均森林公園旅游收入作為評估值。煙臺市森林生態(tài)服務(wù)功能價值評價具體指標(biāo)如表1所示。

表1 煙臺市森林生態(tài)服務(wù)功能價值評價指標(biāo)體系Tab.1 Assessment index system of forest ecosystem services value in Yantai City

2.1.2評估基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源

1)森林資源數(shù)據(jù):包括煙臺市2017年林地“一張圖”數(shù)據(jù)中的公益林資源面積、地形、樹種、林齡、起源等數(shù)據(jù),以及煙臺市第七至第九次森林資源固定樣地數(shù)據(jù)、煙臺市一元立木材積表以及補償實測數(shù)據(jù)。

2)林業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù):包括各樹種出材數(shù)據(jù)、經(jīng)濟(jì)樹種產(chǎn)量數(shù)據(jù)、施肥數(shù)據(jù)、生產(chǎn)成本數(shù)據(jù)等,主要用于樹種生產(chǎn)力調(diào)查、樹種增產(chǎn)情況調(diào)查。

3)野外調(diào)查數(shù)據(jù):根據(jù)前期篩選到的主要樣地類型,進(jìn)行野外數(shù)據(jù)采集,指標(biāo)針對固碳釋氧、積累營養(yǎng)物質(zhì)、保育土壤、涵養(yǎng)水源、森林防護(hù)等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的具體因子。

4)煙臺市生態(tài)定位站(CFERN)及其它縣市區(qū)相關(guān)大氣監(jiān)測站點數(shù)據(jù),野外數(shù)據(jù)采集均嚴(yán)格依據(jù)國家相關(guān)行業(yè)技術(shù)規(guī)程開展。

5)文獻(xiàn)數(shù)據(jù):涉及煙臺地區(qū)、魯東地區(qū)、山東省森林的文獻(xiàn)資料,查找分析土壤侵蝕、物種保育數(shù)據(jù)等,用于保育土壤、生物多樣性評估。

6)統(tǒng)計數(shù)據(jù):包括2017—2018年社會消費指數(shù)、價格指數(shù)、生態(tài)旅游、森林游憩、物質(zhì)原料成本指標(biāo)等數(shù)據(jù)。

2.1.3樣地單元篩選

針對森林蓄積量、生物量、生產(chǎn)力,需要補充設(shè)置樣地進(jìn)行調(diào)查。綜合考慮樹種、地形、齡組因素,確定基本生態(tài)單元類型,計算各調(diào)查樣地單元類型的蓄積加權(quán)平均值。依據(jù)樹種、地形、齡組、蓄積、起源相近原則,在每種樣地單元類型中篩選3～4個小班作為實地調(diào)查樣地。單個小班面積不小于0.667hm2,每個小班內(nèi)設(shè)置667m2標(biāo)準(zhǔn)地進(jìn)行土樣、林木器官、枯落物采集,灌木林生物量采用收獲法調(diào)查。

2.1.4評估公式及計算

評估公式主要依據(jù)《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估規(guī)范》(LY/T 1721-2008),遵循從物質(zhì)量到價值量的分布式計算過程。

2.2 評估結(jié)果內(nèi)部修正

2.2.1生態(tài)功能修正系數(shù)

生態(tài)系統(tǒng)涵養(yǎng)水源、保育土壤、固碳釋氧、積累營養(yǎng)物質(zhì)等服務(wù)功能與生物量、蓄積量有密切關(guān)系,這4種服務(wù)功能需要結(jié)合生物量、覆蓋度指標(biāo)進(jìn)行修正[24-25]。按喬木林、疏林地和灌木林地等3種地類進(jìn)行修正[24],喬木林、疏林采用蓄積量-生物量進(jìn)行調(diào)整,生物量測算采用IPCC推薦使用的生物量轉(zhuǎn)換方法及因子[26-28]；灌木林修正系數(shù)為小班實際覆蓋度除以灌木林樣地平均覆蓋度[29-31]。具體公式為:

E1=BEF×V/B0

(1)

B=BEF×V=aV+b

(2)

式中:E1為喬木林、疏林生態(tài)功能修正系數(shù)；BEF為蓄積量與生物量的轉(zhuǎn)換因子；V為小班數(shù)據(jù)庫中小班單位面積蓄積量(m3/hm2)；B0為實測樣地單元單位面積生物量(t/hm2)；B為小班數(shù)據(jù)庫中小班單位面積生物量(m3/hm2)；a和b為常數(shù)。樣地單元單位面積蓄積量V0和單位面積生物量B0通過實際測量獲得(表2)。

表2 樣地單元的蓄積量 生物量結(jié)果表Tab.2 Results of timber reserve and biomass derived from field survey

2.2.2生態(tài)功能修正系數(shù)異常值處理

采用z-score方法查找修正系數(shù)異常值:

Z=(X-Xi)/STD

(3)

式中:Z為標(biāo)準(zhǔn)化后數(shù)值；X為實際生態(tài)功能修正系數(shù)；Xi為平均值；STD為標(biāo)準(zhǔn)偏差。

標(biāo)準(zhǔn)化后數(shù)值絕對值如果大于2,則認(rèn)定為異常值,該部分?jǐn)?shù)據(jù)剔除后,取修正系數(shù)平均值,其他修正系數(shù)不變。

2.2.3評估內(nèi)部修正

生態(tài)功能系數(shù)異常值進(jìn)行剔除后,針對涵養(yǎng)水源、保育土壤、固碳釋氧、積累營養(yǎng)物質(zhì)功能等4個指標(biāo)進(jìn)行修正,修正后價值=小班原始平均值×修正系數(shù)。

2.3 生態(tài)基準(zhǔn)價片區(qū)劃分

借鑒基準(zhǔn)地價方法劃分生態(tài)基準(zhǔn)價區(qū)片,即根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值平均值和標(biāo)準(zhǔn)差,使用與標(biāo)準(zhǔn)差成比例的等值范圍劃分為6級區(qū)片,每個區(qū)片內(nèi)的數(shù)值與平均值的偏差超過3倍標(biāo)準(zhǔn)差，則認(rèn)定為異常值,要進(jìn)行剔除。然后,以該級別區(qū)片內(nèi)值域的最大值為上限,最小值為下限,平均值作為森林生態(tài)基準(zhǔn)價,按(4)—(5)式計算各級別區(qū)片上調(diào)或下調(diào)幅度。

上調(diào)幅度公式:

E上=[(Inh-Ilb)/Ilb]×100%

(4)

下調(diào)幅度公式:

E下=[(Ilb-Inl)/Ilb]×100%

(5)

以上各式中:E上為該級別區(qū)片上調(diào)最大幅度；E下為該級別區(qū)片下調(diào)最大幅度；Ilb為該級別區(qū)片生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值平均值(森林生態(tài)基準(zhǔn)價)；Inh為該級別區(qū)片值域最高值,Inl為最低值。

2.4 生態(tài)基準(zhǔn)價修正

2.4.1外部因素修正體系

借鑒前人研究和基準(zhǔn)地價評估相關(guān)文獻(xiàn)[30,32-39](1)國家環(huán)境保護(hù)總局.生態(tài)功能區(qū)劃技術(shù)暫行規(guī)程.2003. 國家林業(yè)局,財政部.國家級公益林管理辦法.2017.,采取頻度分析法,選擇使用頻度較高的指標(biāo)；同時,結(jié)合煙臺市森林生態(tài)系統(tǒng)特征,并征詢專家意見,對指標(biāo)進(jìn)行篩選及調(diào)整,得到外部修正指標(biāo)體系。采用德爾斐法、層次分析法確定二級指標(biāo)權(quán)重(表3)。

表3 外部因素修正指標(biāo)體系Tab.3 External amending index system of forest ecological benchmark price

2.4.2修正公式

具體待估森林小班生態(tài)價值計算公式為:

F=E×Kt×(1+∑Ki)

(6)

式中:F為待估森林小班生態(tài)價值；E為生態(tài)基準(zhǔn)價；Ki為影響生態(tài)價值的因素修正系數(shù)；Kt為期日修正系數(shù)。

采用基準(zhǔn)期日和評估期日的居民消費價格指數(shù)(CPI)計算得到(7)式。

Kt=CPIn/CPIm

(7)

式中:CPIm為森林生態(tài)價值區(qū)片價基準(zhǔn)期日的CPI(本研究采用2017年度數(shù)據(jù))；CPIn為評估期日的CPI。

2.4.3各因素修正幅度的確定

根據(jù)前述確定的修正因素權(quán)重和級別生態(tài)基準(zhǔn)價上調(diào)或下調(diào)的最大幅度值,參照城鎮(zhèn)土地估價規(guī)程[39],按照(8)—(9)式計算各影響因素的最高、最低修正幅度。

最高修正幅度公式:

F1i=F1×Wi

(8)

最低修正幅度公式:

F2i=F2×Wi

(9)

以上各式中:F1i為第i個因素的最高修正幅度,F2i為第i個因素的最低修正幅度,Wi為第i個影響因素的權(quán)重值；F1為等級森林生態(tài)基準(zhǔn)價上調(diào)最大幅度,F2為等級森林生態(tài)基準(zhǔn)價下調(diào)最大幅度。

2.4.4森林生態(tài)基準(zhǔn)價修正系數(shù)表的編制

采用5個不同層次來確定每個影響因素的修正幅度:以生態(tài)基準(zhǔn)價為一般水平,其修正幅度為0;在一般水平與上限價格之間,內(nèi)插條件較優(yōu)的修正幅度,一般為F1i/2;在一般水平與下限價格之間內(nèi)插較劣的修正幅度,一般為F2i/2。以影響生態(tài)價格各因素修正幅度作為各因素影響地價的修正系數(shù),并編制Ⅰ—Ⅵ級生態(tài)基準(zhǔn)價區(qū)修正系數(shù)表。

3 結(jié)果分析

3.1 煙臺市公益林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值

經(jīng)過生態(tài)功能內(nèi)部修正后,煙臺市公益林資源生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值總量為196.61億元/a。由表4可知:涵養(yǎng)水源功能最強,價值量為50.85億元/a,其次為固碳釋氧功能,價值量為43.55億元/a,兩者單位面積價值均在2萬元/(hm2/a)以上；凈化大氣環(huán)境和生物多樣性保護(hù)的價值量分別為39.04億元/a和34.87億元/a,兩者單位面積價值均在1萬元/(hm2/a)以上；保育土壤、森林游憩和林木養(yǎng)分固持的價值量分別為12.66億元/a,9.00億元/a和0.94億元/a。

表4 煙臺市公益林生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)功能價值評估結(jié)果Tab.4 Assessment results of forest ecosystem services value in Yantai City

3.2 基準(zhǔn)價區(qū)片劃分

由表5可知,Ⅰ—Ⅵ級生態(tài)基準(zhǔn)價分別為203 583,158 522,122 476,85 805,55 128,31 395元/(hm2/a),煙臺市公益林小班生態(tài)基準(zhǔn)價區(qū)片主要分布在III—V級范圍內(nèi),小班數(shù)量占比89.79%。其中,Ⅲ級區(qū)片小班數(shù)量占比15.22%,Ⅳ級區(qū)片小班數(shù)量占比43.60%,Ⅴ級區(qū)片小班數(shù)量占比30.98%。Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅵ級區(qū)片小班數(shù)量占比分別為2.42%,6.61%,1.17%。案例研究對象過火森林小班位于Ⅳ、Ⅴ級區(qū)片范圍內(nèi)(表7),其中1—2號小班為Ⅳ級,3—7號小班為Ⅴ級。

表5 生態(tài)基準(zhǔn)價區(qū)片分級表Tab.5 Classification of ecological benchmark price zone

3.3 森林生態(tài)基準(zhǔn)價修正系數(shù)表的編制

結(jié)合公式(4)—(5)式和(8)—(9)式及“2.4.4”方法所述,得到煙臺市公益林資源 I—VI級生態(tài)基準(zhǔn)價區(qū)片外部因素1—5檔修正系數(shù)表,具體內(nèi)容如表6所示。

表6 I—VI級生態(tài)基準(zhǔn)價區(qū)片外部因素1—5檔修正系數(shù)表Table 6 Coefficient of each grade in external amending index system

(續(xù)表)

3.4 案例評估

3.4.1案例背景

2017年春季,煙臺市A區(qū)B鎮(zhèn)1—7號森林小班(圖1)發(fā)生人為山林火災(zāi)。過火面積82.09 hm2,燒毀赤松(Pinusdensiflora)112 497株,損失蓄積523.19 m3。造成巨大直接經(jīng)濟(jì)損失,同時,給地方森林生態(tài)系統(tǒng)造成了嚴(yán)重破壞。

3.4.2基準(zhǔn)價確定

應(yīng)用GIS軟件,把7個小班的矢量邊界疊加到森林生態(tài)服務(wù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫上,得到7個小班的基準(zhǔn)價(表7),得知1—2號小班為Ⅳ級基準(zhǔn)價,森林生態(tài)基準(zhǔn)價為85 805元/hm2；3—7號小班為Ⅴ級基準(zhǔn)價,森林生態(tài)基準(zhǔn)價為55 128元/ hm2。

3.4.3外部因素修正

基于過火森林小班空間位置內(nèi)9個外部因素的具體情況,結(jié)合資料搜集、現(xiàn)場勘察,按照外部因素修正指標(biāo)體系計算外部因素修正系數(shù),7個過火小班外部因素修正系數(shù)結(jié)果如表7所示。通過保護(hù)區(qū)和公益林區(qū)劃圖疊加可知,待估區(qū)域小班屬于保護(hù)區(qū)外省級公益林；結(jié)合表3和表6可知,重要程度均屬3 檔,屬于中間檔,修正系數(shù)為0。

表7 過火小班外部因素修正系數(shù)匯總表Tab.7 Coefficients of external amending factors in burned subcompartment

3.4.4過火小班生態(tài)價值評估

如前述計算公式((6)—(7)式),待估森林小班生態(tài)功能價值=基準(zhǔn)價×Kt×(1+∑Ki),Kt為期日修正系數(shù),∑Ki為外部修正系數(shù)之和,Kt=CPIn/CPIm=1.0517。2017年煙臺市A區(qū)B鎮(zhèn)1—7號過火小班的生態(tài)價值損失如表8所示,綜合生態(tài)價值損失為538.08萬元/a。

表8 過火小班生態(tài)價值評估匯總表Tab.8 Summary table of ecological value assessment in burned subcompartment

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

本研究在于探索森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值實現(xiàn)的一種途徑,以探究從價值評估到實踐應(yīng)用為目標(biāo),耦合生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值和土地基準(zhǔn)價評估方法建立森林生態(tài)基準(zhǔn)價體系。主要結(jié)論如下:

1)森林生態(tài)基準(zhǔn)價體系包括生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值評估、內(nèi)部修正、生態(tài)基準(zhǔn)價區(qū)片劃分、修正體系。煙臺市公益林資源森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值總量為196.61億元/a,涵養(yǎng)水源功能最強,大小依次為固碳釋氧功能、凈化大氣環(huán)境、生物多樣性保護(hù)、保育土壤、森林游憩和林木養(yǎng)分固持功能。

2)煙臺市森林生態(tài)基準(zhǔn)價區(qū)片主要分布在III—V級范圍內(nèi),森林小班數(shù)量占比89.79%。其中,Ⅲ級區(qū)片小班數(shù)量占比15.22%；Ⅳ級區(qū)片小班數(shù)量占比43.60%,Ⅴ級區(qū)片小班數(shù)量占比30.98%。研究對象1—2號小班為Ⅳ級,3—7號小班為Ⅴ級。

3)綜合統(tǒng)計,7個小班過火面積82.09 hm2,損失蓄積523.19 m3,造成生態(tài)損失為538.08萬元/a。其中,3號小班生態(tài)損失最大,為123.39萬元,然后依次為5號小班、1號小班、2號小班、4號小班、7號小班、6號小班。

4.2 討論

1)本研究的重點和目標(biāo)側(cè)重于量化森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能,因此參照生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能相關(guān)研究和《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估規(guī)范》(LY/T 1721—2008),沒有參考生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)總值(GEP)、生態(tài)環(huán)境損害鑒定評估相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。未來研究需要針對生態(tài)產(chǎn)品價值實現(xiàn)機制、生態(tài)環(huán)境損害鑒定賠償?shù)炔煌较蜻M(jìn)行聚焦,建立相應(yīng)的基準(zhǔn)價體系,以服務(wù)相關(guān)實踐應(yīng)用。

2)本研究聚焦森林生態(tài)系統(tǒng)單一主體,但未來的生態(tài)保護(hù)相關(guān)實踐工作的大部分對象為生態(tài)-經(jīng)濟(jì)-社會復(fù)合生態(tài)系統(tǒng),在實踐應(yīng)用中如何量化、辨識生態(tài)系統(tǒng)整體價值,是未來研究必須要深入解決的重要問題。

3)本研究中,集成多源數(shù)據(jù)開展研究,數(shù)據(jù)分屬不同部門管理,打破信息壁壘,建立生態(tài)-經(jīng)濟(jì)-社會復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)信息平臺,是未來開展相關(guān)研究或?qū)嵺`應(yīng)用的基礎(chǔ)前提。