杭州西湖風景名勝區山林生態服務功能價值評估

唐宇力，任笑一，范麗琨，史 琰，楊國福，葛 瀅，常 杰

（1.浙江省杭州市園林文物局錢江管理處，浙江 杭州 310008；2.浙江大學生命科學學院，浙江 杭州 310058）

雖然“生態系統服務”已被定義多次[1～3]，但不同的定義往往相互沖突，導致其一直未能形成一個標準的、有約束力和衡量價值的定義[4～5]。本研究采用當前經常使用的2005年千年生態系統服務中的定義。因此，生態系統服務在此定義為“人們從生態系統中所獲得的收益”，并分為4類：供給服務、調節服務、文化服務和配套服務。

在過去的幾十年，經濟學家和生態學家都在試圖評估森林生態服務的價值。MA工作組在2005年開展了全球尺度和 33個區域尺度的《生態系統與人類福利》研究，2005年后更多的研究則關注生態系統服務價值的空間異質性和服務價值與經濟、社會等的聯系，Kozak在2011年使用對數線性和指數衰減的方法研究了美國伊利諾伊州Des Plaines和Cache河的生態系統服務價值，指出地理空間單元對生態服務價值的重要性[6]。20世紀80年代隨著中國國家森林資源進行核算，中國逐漸開始對生態系統服務展開研究，并在Daily和Costanza等人所發表的關于全球生態系統研究工作后有所發展。國內歐陽志云、趙同謙、謝高地、陳仲新等已在國家尺度上對我國陸地、草地、森林生態系統進行了評估[7～8]，但由于數據來源、評估方法和生態系統服務功能的構成上存在差異所致，評價結論相差較大。我國于2008年頒布了《森林生態系統服務功能評估規范》，規范了森林生態系統服務價值評估的指標和方法，但其他生態系統服務功能及價值評估尚無標準可依[9]。已有研究運用生態經濟學的方法對西湖風景區綠地的生態服務功能價值進行了估算，但未見對西湖景區全面的考慮以及對人文旅游價值的估算[10]。

圖1 森林生態服務系統經濟價值Figure1 Economic value of ecosystem service

西湖風景名勝區于2011年被列入世界文化遺產，代表著其存在的文化和自然價值超越了國家界限，對全人類的現在和未來均具有普遍的重要意義。無論是聯合國教科文組織對世界遺產地價值的評價還是我國對各級風景名勝區價值的評價，大多是定性的描述性的評價，缺乏定量的評價。本研究以西湖風景名勝區山林為例采用與陳波等不同的評估方法（圖1）評估其生態服務系統的總經濟價值，并突出探討其旅游資源的經濟價值，試圖通過對西湖風景名勝區經濟價值的定量分析評價，比較西湖風景名勝區作為世界遺產地的實際價值與其現實直接或間接收益之間的關系，以期為西湖景區今后的保護與管理提供科學合理的信息以及建議。

1 研究區既況

西湖風景名勝區位于杭州市西部，30° 15′ N，120° 10′ E，屬亞熱帶海洋性季風氣候，四季分明，光照充足，降水充沛。年平均氣溫16.2℃，7月平均氣溫28.6℃，年平均降水量1 399 mm，年均相對濕度80%左右，無霜期246 d，生長期長達311 d。西湖風景區森林主要以水平地帶型植被，次生林植被及人工植被為主，按照《中國植被》的分類原則及方法，該區植被主要可分為常綠闊葉林，常綠、落葉闊葉混交林，落葉闊葉林，針闊葉混交林，竹林，灌叢6個植被型，是我國亞熱帶常綠闊葉林東部亞區域中、北部的典型植被片之一[11]。

2 研究方法

文章中生態系統服務的估值方法包括以下兩個方面：①分析森林生態系統的功能，并根據森林類型確定其服務能力；②評估來自相應功能的生態服務。

西湖風景名勝區山林根據分布及特征主要分為6類：常綠闊葉林、落葉闊葉林、常綠落葉闊葉混交林、針闊葉混交林、竹闊葉混交林、竹林。為簡要說明問題，下文中提到的數據源自2008年森林生態系統服務功能評估規范中的數據，價格為2011年的市場平均價格或理論價格。

2.1 人文旅游的估價模型

該研究中使用旅游成本法（TCM）來估計西湖風景名勝區森林生態旅游和休閑的經濟價值。旅游成本法基于一個公園每年的游客數量以及譬如消費者收入、支出，以及各種社會經濟特征決定對休閑場所的需求[12]。TCM主要適用于戶外休閑旅游以及某些生態系統服務的估值[13]。其中游客消費支出主要是一些明顯的開銷元素的總和：門票價格、旅途費用、餐飲費、購物花費以及為旅行放棄的時間價值。時間價值的估算采用機會成本法，時間價值等于花費時間與單位時間機會成本之積。即：

VT為旅游時間價值，T為西湖旅游時間（h），A為計時工資（元）。

消費者的剩余與需求曲線暫且考慮為可以為一個休閑場所的價值估計因素。因此，來自森林生態旅游和休閑的經濟價值Ve可以由下列公式估計：

其中Cs為游客總的消費者剩余（元）；Tc為游客消費支出總和（元）。

2.2 氣體調節的估價模型

文章從固碳和釋氧二個方面著手研究西湖風景名勝區山林對氣體調節產生的經濟價值。有3種方法評估一個陸地生態系統固碳釋氧的能力：①光合作用及呼吸作用的公式；②測試與調查；③數學模型。本研究采用第一種方法。

用光合作用公式，基于年生物量凈增量（統計年鑒），每產生1 t干物質就能吸收1.63 t碳和釋放1.19 t的氧氣。這樣可以通過碳稅估算固碳的經濟價值，通過其理論價格估算釋氧的經濟價值。固碳釋氧的經濟價值可由下列公式估計：

式中，Vgc表示每年固定CO2的總經濟價值；Aci表示第i個森林類型的年固碳量；Ct表示碳稅；Vgx表示每年釋放O2的總經濟價值；Axi表示第i個類型森林的年釋氧量，Pgx表示供氧的理論價格。

2.3 水源涵養的估價模型

在這項研究中節約用水主要是指水流量調節（如水電站的水供應）和水流的固滯存儲（如小流域的水源供應）。森林節約用水的經濟價值以這兩方面為基礎。估值模型如下：

式中，Vwr、Vws、Vwc分別指節約用水、水流量調節和水流固滯存儲的年經濟價值，Si表示第i個森林類型的面積，Pwr、Pws分別為水流量調節和水流固滯存儲的理論價值，n表示森林類型的數量，WRi表示第i個森林類型的地表徑流量，WSi表示第i個森林類型的水資源供給量。

通常有6種方法來獲得水的理論價值：水庫儲水的成本、供水價格、電力生產成本、馬克思主義經濟學的微分租金、區域水資源運輸成本、海水淡化的成本。在該項研究中，2011年杭州市蓄水水庫（2.23元/m3，根據1993－1999年《中國水利年鑒》平均水庫庫容造價為2.17元/t，2011年價格指數為1.028 4，即得到單位庫容造價為2.23元/t）和原水供應的成本價格（2.30元/m3）被作為水流量調節和水流固滯存儲的理論價格。

2.4 固土保肥的估價模型

該項研究中的固土保肥包括水土保持和土壤改良。森林一旦被破壞，其固土的功能將削弱或完全消失，一系列嚴重的后果將隨之而來，如水土流失、土壤養分流失、生活率下降、泥沙淤積、侵蝕土壤沉積、灌溉時效短、增加荒漠化[14～15]。利用市場價格和理論價格，森林土壤涵養的價值主要包括土壤固定和保肥兩個方面[16]。

可以采用以下3種方法計算森林生態系統固土保肥的價格：林地與非林地水土流失的差異；土壤侵蝕量；潛在的土壤流失與真實的土壤流失之間的差異。根據實際試驗數據采用第一種方法。

式中，di表示每年1 hm2的公益林減少的土壤侵蝕量，Wn及Wf表示林地與非林地水土流失的模量，Vse表示每年降低土壤侵蝕的經濟價值，Si表示第i個森林類型的面積，Pse表示挖掘土壤和淤泥的成本，Gse表示進入水庫、河流、湖泊的侵蝕土壤的百分比（該研究中大致是85%）。

水土流失導致大量的營養損失，特別是氮、磷、鉀，因此不同的土壤類型差異很大，這項研究采取了各種土壤類型氮、磷、鉀的平均值。森林不僅能夠防止土壤侵蝕和養分流失，并能通過土壤中的人為垃圾、動物和微生物的養分循環過程提高土壤質量。森林生態系統保護土壤肥力，改善土壤質量的估價模型如下：

Vsf（元/a）表示每年土壤保肥的經濟價值；Q1ij（j= 1, 2, 3）分別表示第i個森林類型的枯枝落葉或土壤中的氮、磷、鉀的平均百分比；Q2ij（j= 1, 2, 3）表示第i個森林類型從純的土壤中的氮、磷、鉀轉化為磷酸二胺、氯化鉀的轉換因子；Q3ij（j= 1, 2, 3）表示2011年區域市場磷酸二胺、氯化鉀的價格；Vsp表示每年土壤改良的經濟價值；Li表示第i個森林類型凋落物的年平均金額。

2.5 廢棄物生產生物能源潛力的估值模型

景區管理單位由于美觀和安全（防止枯枝砸傷游客，冬季森林防火）等因素，對景區內特別是游覽區域植物進行修剪管理以及枯枝落葉清理，因此產生大量的園林廢棄物。資源化利用園林有機廢棄物既能回收潛在的能源又可避免產生溫室氣體，對節能減排具有重要貢獻。園林廢棄物生產生物能源估值模型如下：

式中，kE為能源轉化率，1PJ能源可產生電力2.78 kW·h；HLHV為園林廢棄物熱值，本文按照植物平均熱值18.5 MJ/kg計算[17]；B為園林廢棄物生物量（dry weight），P為電力價格。西湖風景名勝區近年來每年平均可產生3 402 t·a-1干重的生物質（本研究組未發表數據）。電價按照景區現行電價0.91元/（kW·h）計算。

3 結果與討論

3.1 西湖景區山林生態服務的經濟價值

根據上述估值模型，計算了2011年西湖景區山林生態服務系統的各項經濟價值（見表1）。在常見的生態服務類型中，固碳、釋氧、蓄水保水、水源涵養、固土、保土、提高土壤肥力的經濟價值分別為0.425億、0.277億、0.184億、0.455億、0.091億、0.004億、0.101億元。生態旅游和休閑的經濟價值0.119億元，這是唯一一個從文化服務角度評估的服務價值。廢棄物轉換成能源的經濟價值為0.034億元。因此2011年西湖景區山林生態服務總經濟價值主要為1.64億元。

表1 西湖景區森林生態服務系統的經濟價值Table1 Economic value of ecosystem service forest(ESF) in the West Lake Scenic Area

在所有類別中，水源涵養的經濟價值最高（0.455億元），占總體經濟價值的27.7%，固碳服務其次（0.425億元），占總體經濟價值的 25.9%。在一般服務類型中，氣體調節表現出最高的貢獻，2011年經濟價值 0.702億元，占總調節服務價值的 42.8%。根據研究結果，從生態經濟的角度出發，保護西湖山林是十分必要的，因為調節服務的經濟價值（1.537億元）占總體經濟價值的93.7%，供應性服務價值（0.34億元）占總體經濟價值的0.53%（表1）。

3.2 結果分析

在該項研究中，2011年西湖景區山林的經濟總價值為1.64億元人民幣，每年平均約為50 722元/hm2。這樣的結果與政府將保護風景林地、退茶還林放在首位的原則是一致的，也表明人類應該將注意力集中在保護森林生態系統和獲取生態收益而不是直接的經濟價值上。然而，由于缺乏充足的數據和有效的方法，并不是森林生態服務系統的每一項的經濟價值都能進行評估，如遺傳資源，調節小氣候，疾病控制，授粉，文化多樣性，審美的價值等。

3.3 存在的問題與建議

西湖森林的公共利益特點已得到共識。按照市場需求規律，有必要向受益者征收費用并向那些從事公共生態服務的工作人員提供適當的補償，讓這些服務以貨幣價值的形式出現，以保證在可持續發展的市場經濟下的人類需求[18]。必須承認的是，因為公眾近期內并不需要支付大多數的公共生態服務，因此，他們也沒有給予足夠的重視，故總體上講公共生態服務的價值是被低估的。因此，像景區森林此類能提供公共生態服務的生態系統迫切需要政府主導的補償政策。

下列措施有助于西湖風景名勝區形成一個長期有效的補償機制：①加強通過不同的行政級別分開制定林業管理的決策和財政政策；②增加補償并轉移當地人民田地稅收的標準或者指導他們去尋找替代毀林種茶的其他增收途徑；③征收生態稅或環境稅，并繼續確定不同利益相關者的角色（施予者和受益者），同時加強各利益相關者之間的相互作用[19]；④推進環境評估技術，完善反饋機制，加強監督權力的透明度；⑤加強市民的環保意識和對自然資源的知識普及教育；⑥加強生態學、社會經濟學、行政學以及心理學等角度的綜合研究。

4 結論

該案例研究清楚表明西湖風景名勝區山林對建設城市綠肺是很有益的，能夠持續造福人類，2011年其生態系統服務的總經濟價值為1.64億元，平均約50 722元/（hm2·a）。

我們建議今后的研究重點應集中于以下4個方面：①重視西湖風景名勝區森林生態系統的服務功能，建立有效的標準化生態系統服務單位并完善現有的估值方法以獲得更準確科學的數據；②通過確定城市居民福利與西湖風景名勝區的聯系在不同時間和空間尺度特征上來整合空間因素；③繼續填補對西湖風景名勝區生態服務評估的差距，如災害、疾病控制、氣候調節、宗教信仰價值的估值等；④建立一個適合于西湖山林生態系統服務的長期有效的補償機制；雖然中國近期的森林補償政策會在短期內促進森林資源的保護，但根據中國經濟、社會和科學的發展要想取得長期的效益，可能需要更加適宜的政策。并且如何更好地促進生態學家、林業工作者、社會學家、經濟學家和決策者之間的溝通和互動顯得尤為重要。

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