吉林省臨江林業局森林資源的生態效益價值分析1)

朱麗華 王海南 李學友 楊立學

(吉林省臨江林業局，臨江，134600) (東北林業大學) (吉林省臨江林業局) (東北林業大學)

森林生態效益是森林的重要功能之一［1］，許多學者［2－4］對森林生態效益的內涵和定義進行了探討，然而至今仍沒有統一的定論。國際上目前認同的有60 余種生態服務功能指標，歸納一下，森林生態效益包括了森林涵養水源、水土保持、防風固沙、固碳持氧、凈化大氣、消除噪聲、減輕水旱災、保護野生生物、增加旅游效益等多個方面。為了對森林生態價值進行定量分析，使其價值量更加直觀，有必要開展森林生態效益的評估工作。森林生態效益評估對于全面認識和客觀評價森林的地位與作用，健全生態效益補償機制，客觀反映局部森林對全球碳循環和減緩全球氣候變化的貢獻具有十分重要的意義。故森林生態效益價值評估在20 世紀90年代一度成為研究領域的熱點［5］，國內有不少相關的研究［6－14］。但是，到目前為止國內對森林生態效益的評價與指標體系的研究才起步［15］，許多計算森林生態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，對吉林省臨江林業局森林資源在水源涵養、保持水土、保肥效益、凈化空氣5 個方面的生態效益進行了評估，旨為生態公益林補償標準的制定提供依據，以利于森林資源的可持續發展。

1 研究地概況

臨江林業局位于吉林省東南部白山市轄區內，北接灣溝林業局，東鄰松江河林業局、長白森林經營局，西與臨江市林業局相連，南與朝鮮民主主義共和國隔江相望。地理坐標北緯41°37' ～42°12'，東經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，龍崗山脈貫穿全區中心。最高海拔1 500 m，最低海拔450 m。境內分為鴨綠江、松花江兩大水系。本區屬于北寒溫帶大陸性季風氣候，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。轄區內森林資源豐富，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。

臨江林業局現有經營總面積171 549 hm2，均為林業用地。其中:有林地面積160 828 hm2，占林業用地的93.8%;疏林地面積66 hm2，占林業用地的0.03%;灌木林地310 hm2，占林業用地的0.2%;未成林造林地3 297 hm2，占林業用地的1.9%;苗圃地面積133hm2，占林業用地的0.07%;無林地面積1 508 hm2，占林業用地的0.9%;林業設施和其它用地5 407 hm2，占林業用地的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%。國家天然林保護工程森林分類區劃的重點生態公益林面積49 566.1 hm2，占林業用地的29.8%;一般生態公益林面積62 242.3 hm2，占林業用地的37.42%;商品林經營區面積54 519.5 hm2，占林業用地的32.78%。

2 各類生態效益價值的分析與計算

2.1 水源涵養

目前，國內外關于森林的水源涵養價值評估方法歸納起來主要分為兩大類:一是通過河川調節徑流、降低洪枯比等對灌溉、發電等部門增加的效益;二是達到與森林同等涵養水源作用的其它措施(如修建水庫)所需的費用(稱為替代工程法)。

生態公益林在防洪效益上的總價值公式［17］為:

式中:V1為生態公益林防洪效益價值(萬元·a－1);S 為生態公益林總面積(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。

根據公式(1)可得出臨江林業局森林資源的防洪總價值為:

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

森林覆蓋可使林區落葉腐殖質層增加、樹木的根系發育，同時可促進巖層破碎風化，使林區土層有較大的蓄水能力。林區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］。據測定，臨江林業局森林資源在枯水期徑流上產生的價值公式［17］為:

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

臨江林業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－無林地徑流系數)，即850×(0.73－0.48)=221.5 mm=2 215 m3·hm－2·a－1。臨江林業局森林資源在枯水期徑流上產生的價值為:

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現對土壤的緊縛、固持和網絡作用。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，保護了土壤結構的穩定［8］。據相關資料表明，保持水土效益V3的計算式［17］為:

式中:S 為臨江林業局生態公益林的面積(hm2);K1=30(元)，為挖取1 t 泥沙的費用;G=0.75，為坡地侵蝕的泥沙進入河道的比例;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。臨江林業局森林資源在保持水土方面的價值為:

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 類化肥在當地的銷售價格。吉林省N、P、K 類化肥的銷售價格分別為1 500、450、1 180 元·t－1。

臨江林業局森林資源在保肥方面的價值為:

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，據測定，釋放O2的效益計算公式［17］為:

式中:V5為生態公益林釋放O2的經濟效益的總價值(萬元·a－1);S 為臨江林業局生態公益林的面積(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的轉化比率;P=420(元·t－1)，為O2的單位影子價格。臨江林業局森林資源在釋放O2方面的價值［17］為:

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

生態公益林固定CO2的價值計算如下:

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

臨江林業局森林資源在固定CO2方面的價值為:

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，研究中采用條件價值法(CVM法)，利用調查、問卷、投標等方式獲得消費者的支付意愿(WT，P)，并以此作為森林的游憩價值［18］。

根據專家意見，森林的景觀價值為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的降解價值及凈化作用的評估，主要是以削減SO2的工程成本來計量。

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《中國生物多樣性國情研究報告》［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的工業治理成本為600 元/t。在臨江林業局的林分中，闊葉林面積占74.51%，針葉林面積占25.49%，環境保護林面積為49 566.1 hm2。

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

森林滯塵價值按文獻［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《中國生物多樣性國情研究報告》，闊葉林滯塵能力為10.11 t/(hm2·a)，針葉林為33.2 t/(hm2·a)，工業削減粉塵的工程成本為170 元/t。森林凈化空氣效益的經濟價值為SO2降解及滯塵效益之和。

將研究區域內森林各項生態效益的價值加總，就可得到該區域內森林生態效益總價值的初始值。由表1知，臨江林業局森林資源的生態效益構成中，碳氮平衡效益最高(其中，制造O2的價值為19 846萬元，吸收CO2的價值為16 668 萬元)，比例分別達到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%。臨江林業局森林資源的生態總效益=防洪效益價值+增加枯水期徑流價值+保持水土價值+保肥效益價值+放O2價值+吸收CO2價值+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年臨江林業局森林資源生態效益的價值構成

3 計量結果的修正

生態價值是一個動態的和發展的概念，與社會經濟發展水平密切相關。結合臨江市社會經濟發展水平，利用皮爾生長曲線模型［19－20］對森林生態效益初始評價值進行修正。2010年，臨江市城市居民家庭月人均消費支出533 元，其中食品支出208 元，城市居民的恩格爾系數為39%;農村居民月人均生活消費支出284 元，其中食品支出119 元，農村居民的恩格爾系數為48%。全市總人數17.4 萬人，城鎮人口11 萬人，占總人口的63.2%;農村人口6.4 萬人，占總人口的36.8%。以人口比例為權重計算出全縣恩格爾系數的平均值為42.31%。按照李清的方法［18］，臨江林業局年森林生態效益總價值的修正值為:

V'=0.70×120 558=84 390.6 萬元≈8.44 億元。

4 結論與討論

吉林省臨江林業局森林資源生態效益價值為120 558 萬元·a－1，根據2010年臨江經濟發展水平的修正價值為84 390.6 萬元。各種價值依大小順序為:制造O2價值為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%。臨江林業局森林資源單位面積生態效益值為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效益指標不完全一致，方法也各有差異。如曾鋒等［17］人考察了珠江三角洲生態公益林木材生產、薪柴生產、防洪、產生徑流、保持水土、保肥效益、釋放O2、吸收CO2等生態價值指標，面積為92.4 萬hm2的珠江三角洲生態公益林總價值為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價值進行了評估，主要集中于該林場森林的水源涵養、水土保持和凈化空氣3 種生態功能上，該場4 956.3 hm2的森林總生態價值為18 420 萬元;八達嶺林場面積為2 940 hm2，生態價值為161 200 萬元［1］;墨江縣公益林面積為61 694. 2 hm2，生態效益價值為51 100 萬元［18］。由于森林生態效益難以定性、定量，考察的功能不盡相同，而計算森林生態功能的模型都有一定的局限性，較難實施嚴格的驗證，筆者對生態效益的計算只是初步的探討。

［1］ 朱紹文，張立，孫春林.八達嶺林場森林資源價值評估及生態效益經濟補償的初步探討［J］. 北京林業大學學報，2003，25(增刊):71－74.

［2］ 張建國，余建輝.生態林業的效益觀:林業綜合效益初步［J］.林業經濟問題，1991(3):1－8.

［3］ 郎奎建，李長勝.林業生態工程10 種森林生態效益計量理論和方法［J］.東北林業大學學報，2000，28(1):1－7.

［4］ 米鋒，李吉躍，楊家偉.森林生態效益評價的研究進展［J］. 北京林業大學學報，2003，25(6):77－83.

［5］ Costanza R. The value of the world ecosystem services and natural capital［J］. Nature，1997，389:253－260.

［6］ 王永安，黃金玲，蘇英吾，等. 柘溪水庫庫區公益林涵養水源、保持水土能力計量及補償［J］. 中南林業調查規劃，2000，19(1):46－51.

［7］ 吳欽孝，趙鴻雁，韓冰.黃土高原森林枯枝落葉層保持水土的有效性［J］. 西北農林科技大學學報:自然科學版，2001，29(5):95－98.

［8］ 康文星，田大倫.湖南省森林公益效能的經濟評價:Ⅱ森林的固土保肥、改良土壤和凈化大氣效益［J］. 中南林學院學報，2001，21(4):95－98.

［9］ 康文星，田大倫.湖南省森林公益效能經濟評價:Ⅲ森林的凈化空氣效益［J］.中南林學院學報，2002，22(1):7－10.

［10］ Ashton E C，Macintosh D J. Preliminary assessment of the plant diversity and community ecology of the Sematan mangrove forest，Sarawak，Malaysia［J］. Forest Ecology and Management，2002，166(1/3):111－129.

［11］ 王斌，孫居文，顏振元，等. 庫區森林覆蓋對枯水期徑流影響［J］.山東林業科技，2004(6):44－45.

［12］ Diekmann M. Species indicator values as an important tool in applied plant ecology-a review［J］. Basic and Applied Ecology，2003，4(6):493－506.

［13］ Sayer J，Chokkalingam U，Poulsen J. The restoration of forest biodiversity and ecological values［J］. Forest Ecology and Management，2004，201(1):3－11.

［14］ 李傳文.森林保持水土涵養水源的效應及評價［J］.山西水土保持科技，2006(2):1－3.

［15］ 周冰冰.北京市森林資源價值［M］. 北京:中國林業出版社，2000:85－100.

［16］ 周國逸，閆俊華.生態公益林補償理論與實踐［M］. 北京:氣象出版社，2000:198－226.

［17］ 曾鋒，薛立，彭耀強，等. 珠江三角洲公益林生態效益的價值分析［J］.中南林業科技大學學報，2011，31(6):102－106.

［18］ 李清，李燕.墨江縣森林生態效益評價研究［J］.林業調查規劃，2009，34(1):89－94.

［19］ 王禮先.林業生態工程學［M］.北京:中國林業出版社，2002:86－98.

［20］ 陳光清，亢新剛. 五道河林場森林生態效益價值評估及調整［J］.北京林業大學學報，2001，23(3):56－59.