江西高天巖自然保護區生態系統服務功能價值評估

繆建群,孫 松,王志強,黃國勤, *

1 江西農業大學生態科學研究中心,作物生理生態與遺傳育種教育部重點實驗室,南昌 330045 2 江西農業大學理學院, 南昌 330045

江西高天巖自然保護區生態系統服務功能價值評估

繆建群1, 2,孫 松1,王志強1,黃國勤1, *

1 江西農業大學生態科學研究中心,作物生理生態與遺傳育種教育部重點實驗室,南昌 330045 2 江西農業大學理學院, 南昌 330045

高天巖自然保護區位于江西省蓮花縣,為當地人提供了多項生態服務功能。根據高天巖自然保護區生態與社會經濟系統的特征,構建其生態系統服務功能價值評估指標體系,并以2014年數據為基礎,綜合運用成本替代、市場價值、影子工程、造林成本、成果參數和旅行費用等定量分析方法,評估其生態系統的經濟價值。結果表明：2014年,高天巖自然保護區生態系統服務總經濟價值為7.20×108元,其中,土壤保持和固碳釋氧的經濟價值居前兩位,分別為4.39×108元和1.16×108元,各占服務總經濟價值的60.89%和16.11%。9項服務指標按評估的經濟價值大小排序為：土壤保持>固碳釋氧>產品供給>生物多樣性保護>環境凈化>氣候調節>旅游休憩>調洪蓄水>社會保障。直觀的經濟數字反映了高天巖自然保護區生態系統對人類社會的重要貢獻,一方面有利于強化管理者和公眾保護高天巖自然保護區的意識,另一方面為政府制定高天巖自然保護區生態系統補償標準提供數據支撐。

自然保護區；生態系統服務功能；森林生態系統；價值評估；經濟價值

自然保護區是一個內部結構非常復雜、特殊的生態系統,具有獨特的生態功能和經濟價值。它既可源源不斷地為人類提供食物和原料,又為人類提供休閑娛樂的場所,同時還是保護生物多樣性及生態環境的重要方式[1- 2]。發揮自然保護區的綜合示范作用并合理地進行開發,有利于人類社會的可持續發展。然而,自然保護區的這些生態服務功能是以非實物形式間接作用于人類的經濟生活,導致人類在開發利用自然保護區資源時忽略其可持續性。從而,破壞了自然保護區的生態環境,改變了自然保護區內部生態系統的結構,使自然保護區生態系統向人類提供的福利減少[3]。

生態系統服務功能是指生態系統與生態過程所形成及所維持的人類賴以生存的環境條件與效用[4]。生態系統及其服務是人類社會可持續發展的基礎。自1997年,Costanza等[5]《自然》雜志上發表了有關全球生態系統服務價值估算的結果以來,國際社會就掀起了一股深入研究生態系統服務的熱潮。歸納起來主要包括兩方面：生態系統評估的指標、方法、模式、有效性和必要性等共性理論[6- 11]；稻田[12]、森林[13-15]、草地[16]、濕地[17]和湖泊[18]等典型生態系統服務功能的分析和經濟價值評估。對于自然保護區生態系統服務功能機理及經濟價值的研究仍處于不斷完善階段。

高天巖自然保護區位于九嶺山脈的官山國家級自然保護區和羅霄山脈的井岡山國家級自然保護區之間,是連接兩國家級自然保護區的“跳板”及物種交流通道。區內地形地貌結構復雜多變,東南西北區系成分匯集過渡,是構成豐富植被類型的有利基礎。保護區位于偏遠山區,周邊的社區經濟欠發達,一部分人為了謀求利益,在保護區內亂砍濫伐珍貴樹種和獵取珍稀野生動物,嚴重破壞了保護區內生態系統結構,使保護區生物多樣性明顯減少。

高天巖自然保護區的保護與治理近年逐步引起管理部門與社會機構的關注和重視,保護其生態系統結構和功能對保護其生物多樣性及維持官山與井岡山兩國家級自然保護區生態平衡等具有重要意義。確定適宜的保護區生態系統服務評估指標體系并開展生態系統服務價值評估,有助于人們更好地了解高天巖自然保護區生態系統對人類社會的直接貢獻,促進人們加強對保護區生態系統的保護；為保護區納入到政府的經濟效益權衡決策分析中提供詳實的數據支撐,使政府作經濟效益權衡決策時充分考慮保護高天巖自然保護區生態系統。

1 研究區概況

江西高天巖省級自然保護區始建于1999年,位于贛西蓮花縣東北部。總面積4780 hm2,其中,林業用地面積4750 hm2,非林業用地面積30 hm2。林地中,喬木林4250 hm2,占89.47%(其中,針葉林613 hm2,占12.91%；闊葉林2350 hm2,占49.47%；針闊混交林1287 hm2,占27.09%)；毛竹林196 hm2,占4.13%；灌木林地260 hm2,占5.47%；無立木林地44 hm2,占0.93%；活立木蓄積18×104m3；森林覆蓋率達99.37%。該地區屬亞熱帶季風濕潤型氣候,年平均氣溫14.1℃,最高氣溫37.1℃,最低氣溫-7℃；年均降水量1673.00 mm；無霜期278 d；日照時數1526.4 h。本研究范圍涵蓋整個自然保護區,其中,固碳釋氧、調洪蓄水和環境凈化的估算主要基于其森林生態系統。

2 數據資料來源及解釋

數據資料主要來源于2015年5月蓮花縣實地調研,以及《蓮花縣統計提要2014》、《高天巖保護區總體規劃》、《蓮花縣志》等,同時參考借鑒部分他人的研究結果。為體現時效性,各種服務功能指標的評估單價采用當期(2014年)市場價格。其中,各種肥料價格使用江西省統一報價；社會保障標準采用萍鄉市最低生活保障；毛竹價格采用2014年蓮花縣平均售價；對于像氣體調節和調洪蓄水等當前缺乏市場統一報價的服務功能指標,本研究在參考已有成果參數的基礎上,考慮到不同時期居民家庭購買消費商品及服務價格水平的變動情況,應用當期(2014年)居民消費價格定基指數和基期(原始數據出版年份,若原始數據出版年份不明確則采用最早引用該數據的參考文獻出版年份)居民消費價格定基指數之比進行修正。

3 研究方法

生態系統最終服務是生態系統對人類效益的直接貢獻[19]。本文基于高天巖自然保護區生態系統的內涵及其所處區域的社會經濟特征,將其最終服務價值評估指標體系確定為表1所列9項功能指標,并采用不同的評價方法對它們進行綜合經濟評價。研究過程中,結合高天巖自然保護區的實際情況,對相關模型的參數進行修正。

4 結果分析

4.1 社會保障價值

高天巖自然保護區為社會勞力提供就業機會,具有一定的社會保障功能。如果沒有研究區的建立,國家必須為這些社會勞力提供維持生存的最低生活保障費用。運用(1)式(表1),可估算出研究區社會保障的經濟價值為115.44×104元。

4.2 產品供給價值

由公式(2)(表1)算得高天巖自然保護區產品供給的總經濟價值為7691.39×104元。

4.3 固碳釋氧價值

根據模型(3)、(4)(表1)算得高天巖自然保護區各類型森林生態系統初級凈生產力及固定CO2和釋放O2的物質與經濟價值量(表2)。

4.4 氣候調節價值

氣候調節功能的經濟價值主要指研究區森林蒸騰量和地面水汽蒸發量的總經濟價值。由式(6)(表1)算得水汽蒸騰量為4314.46×104m3/a；亞熱帶森林地面水汽蒸發量與降水量之比多在40%—80%[44],取其中間值60%,算出地面水汽蒸發量為4768.05×104m3/a。再通過(5)式(表1)得到高天巖自然保護區氣體調節功能的經濟價值為1171.64×104元/a。

4.5 調洪蓄水價值

森林生態系統對調洪蓄水具有顯著作用。運用公式(7)—(9)(表1),估算出高天巖自然保護區生態系統年均調洪蓄水的物質量,再運用影子工程法(式(10))(表1)評估研究區生態系統調洪蓄水的經濟價值(表2)。

4.6 環境凈化價值

森林具有吸收SO2、NOx、HF和消減粉塵等功能,對改善空氣質量具有非常重要的作用。由于森林生態系統吸收氟化物和氮氧化物的能力遠遠低于吸收SO2與消減粉塵的能力[45],故本文只考察高天巖自然保護區森林生態系統吸收SO2和消減粉塵的功能。根據模型(11)(表1),得到研究區生態系統環境凈化的經濟價值(表2)。

表2各森林生態系統的固碳釋氧、調洪蓄水和環境凈化物質量和經濟價值量

Table2Thequalitiesandeconomicvaluesofcarbonfixationandoxygenrelease,floodcontrolandwaterstorageandenvironmentpurifiesofforestecosystem

服務內容Servicecontent森林類型Foresttypes針葉林Coniferous闊葉林Broad-leaved針闊混交林Conifer-broadleaf毛竹林Phyllostachys灌木林Shrubwood合計TotalNPPi/(t/a)6050.3140584.504774.775560.521042.6058012.70固碳量/(t/a)Carbonfixation9862.0166152.747782.889063.651699.4494560.72固碳價值/(×104元/a)Valueofcarbonfixation374.622512.94295.65344.3064.563592.07釋氧量/(t/a)Oxygenrelease7199.8748295.565681.986617.021240.6969035.12釋氧價值/(×104元/a)Valueofoxygenrelease835.695605.67659.51768.04144.018012.92蓄水量/(×104m3/a)Waterconservation23.8398.9847.264.663.93178.66蓄水價值/(×104元/a)Valueofwaterconservation21.9291.0643.484.293.62164.37吸收SO2/(×104kg/a)Sulfurdioxidepurification13.2220.8319.581.922.3957.94價值量/(×104元/a)Valueofsulfurdioxidepurifica-tion10.9717.2916.251.591.9848.08消減粉塵/(×104kg/a)Dustabatement2035.162375.852787.64405.72296.407900.77價值量/(×104元/a)Valueofdustabatement468.09546.45641.1693.3268.171817.19

4.7 土壤保持價值

由(14)式(表1)算得高天巖自然保護區生態系統土壤保持的物質量為2985.40 t hm-2a-1,再用模型(12)、(13)(表1),得高天巖自然保護區生態系統保土固沙和肥力保持的經濟價值(表3)。

表3 土壤保持的物質量和經濟價值量

4.8 生物多樣性價值

高天巖自然保護區保護區野生動植物資源豐富,生物多樣性價值較高。運用公式(15)、(16)(表1),估算出研究區生態系統生物多樣性保護的經濟價值為5417.84×104元。

4.9 旅游休憩價值

高天巖自然保護區連接官山國家自然保護區和井岡山國家自然保護區,地理位置獨特；保護區內山幽、林秀、水清、野生動植物資源豐富,具有較好的旅游休憩功能。運用公式(17)(表1),可算得研究區生態系統旅游休憩功能的經濟價值為187×104元。

4.10 生態系統服務功能總價值

高天巖自然保護區生態系統服務功能總價值是所評估的9個主要服務功能指標的價值綜合(表4)。

表4 高天巖自然保護區生態系統服務功能總價值

—由于缺乏適宜的度量方法和統一的量綱等原因,暫時無法估算該項指標的物質量

5 討論

本研究中,社會保障價值僅占服務總價值的0.16%,排在所評價指標的最后一位。高天巖自然保護區的社會保障功能主要表現為森林經營管理和林副產品開發提供的就業機會,因此,合理開發自然保護區資源,提供更多的就業機會是提高其社會保障價值的有效途徑。

產品供給是生態系統提供給人類的重要福祉,是人類文明延續的基石。本研究中,高天巖自然保護區生態系統產品生產的經濟價值為15.07×104元/hm2。然而,在采用統一統計口徑計算的情況下,南昆山自然保護區生態系統產品供給的經濟價值為1.66×104元/hm2,喀納斯自然保護區生態系統產品供給的經濟價值為983.52 元/hm2,廬山自然保護區生態系統產品供給的經濟價值為1.32×104元/hm2[46]。這在一定程度上說明了高天巖自然保護區生態系統的產品供給功能較強。進一步分析研究認為,高天巖自然保護區森林覆蓋率高,單位面積木材蓄積量多,使得高天巖自然保護區比上述同類型自然保護區的產品供給功能強,進而直接增加了產品供給功能的經濟效益。

從提供的各種服務功能經濟價值來看,2014年,高天巖自然保護區生態系統以土壤保持、固碳釋氧的價值為主,分別占總價值的60.89%、16.11%。以土壤保持和固碳釋氧為主要服務功能類型,說明森林生態系統不僅提供各種林產品和林副產品,而且在土壤保持和固碳釋氧等間接服務方面具有更重要的經濟價值,因此,在資源開發和管理過程中要注意合理的利用自然保護區資源。

2014年,蓮花縣全縣生產總值為51.91×108元,面積為全縣總面積4.46%的高天巖自然保護區生態系統,2014年服務價值量卻多達全縣國民生產總值的13.87%,這表明高天巖自然保護區生態系統對蓮花縣國民經濟的發展具有重要的物質、環境和生態支撐作用。因此,今后在高天巖自然保護區的規劃、管理和保護過程中,要建立基于生態系統服務價值的生態補償機制,貫徹“加強保護,積極發展,合理利用”的方針,在現有基礎上,改善保護區的設施,提高保護、管理、宣教及合理開發的綜合水平,以更好地促進野生動植物資源的保護和發展。同時,合理挖掘開發高天巖自然保護區生態系統潛藏的生態功能,以使高天巖自然保護區生態系統充分發揮它的經濟、社會和生態效益,從而實現保護區生態系統的可持續發展。

本文在確定高天巖自然保護區生態系統服務評估指標體系時,充分考慮了自然保護區生態系統的社會、經濟和生態效益,比較全面地評估了高天巖自然保護區生態系統的社會貢獻；評估模型基于已有的研究結果并結合區域特點,參數選取充分考慮了時效性,因此,價值評估方法較已有研究具有一定的改進。從指標的選擇和評估方法的選取來看,本研究結果具備一定的時效性和合理性,可為合理估算生態系統服務的經濟價值提供借鑒。

由于數據資料的缺乏,本文只研究了高天巖自然保護區生態系統9項功能指標的價值,其他如教學科研、物種保存、提供負離子等[26]功能的價值未加考慮,因此,高天巖自然保護區生態系統的實際服務總價值應該更大。本研究以2014年的數據為基礎,對高天巖自然保護區生態系統服務功能價值進行最終評估,缺乏對高天巖自然保護區生態系統服務功能價值的動態了解,未能反映高天巖自然保護區生態系統服務功能未來變化趨勢。建立生態系統服務功能價值評估的動態模型,對監控和管理高天巖自然保護區具有現實意義。由于缺乏適宜的度量方法和統一的量綱等原因,社會保障、生物多樣性保護和文化功能的物質量無法估算。建立合理的換算機制,把各服務功能的物質量統一度量標準對于識別服務功能指標的重要性有著重要的意義。目前,由于生態系統服務功能價值評估的各種模型和方法都存在選取者的偏好和主觀性,因此,在對生態系統作評價時所得結果和真實值會存在一定的偏差。確定評估模型的估算精度,選擇最優評估模型值得進一步探討。

6 結論

通過對物質量和經濟價值量進行估算,高天巖自然保護區提供了約7.20×108元的生態系統服務功能總價值和每公頃約342.18×104kg/hm2的物質量。評估結果用直觀的經濟數據揭示了高天巖自然保護區生態系統對人類社會的直接貢獻,保護自然保護區生態系統就是保護人類福祉。在所計算的9項功能指標最終服務中,土壤保持無論是在物質量方面,還是在經濟價值量方面,都居首位,分別占總量的87.26%和60.89%。說明土壤保持是高天巖自然保護區提供給人類的核心服務。9項服務指標的生態經濟價值按其大小排序依次為：土壤保持>固碳釋氧>產品供給>生物多樣性保護>環境凈化>氣候調節>旅游休憩>調洪蓄水>社會保障。由于缺乏適宜的度量方法和合理的換算標準,物質量的比較僅對環境凈化、土壤保持、調洪蓄水、固碳釋氧和氣候調節,大小排序依次為：土壤保持>調洪蓄水>固碳釋氧>環境凈化>氣候調節。

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EvaluatingtheecosystemservicesofGaotianyanNatureReserveinLianhuaCounty,JiangxiProvince

MIAO Jianqun1,2, SUN Song1, WANG Zhiqiang1, HUANG Guoqin1,*

1ResearchCenteronEcologicalScience,JiangxiAgricultureUniversity,KeyLaboratoryofCropPhysiology,EcologyandGeneticBreeding,MinistryofEducation,Nanchang330045,China2CollegeofScience,JiangxiAgricultureUniversity,Nanchang330045,China

Gaotianyan Nature Reserve, a provincial natural conservation area, located in Lianhua County, Jiangxi Province, provides many ecosystem services for the local people. Economic valuation of the main ecosystem services of Gaotianyan Nature Reserve can help us to better understand the direct contribution of the Natural Reservation system to Lianhua County, and ensures that the government comprehensively considers the importance of protecting the Nature Reserve ecosystem when planning a strategy for economic development. In the present study, we established a system of evaluation indexes for the ecosystem service function of Gaotianyan Nature Reserve, according to its ecological and social economic characteristics. We then evaluated the eco-economic values provided by the ecosystem of Gaotianyan Nature Reserve in 2014, using factors such as replacement cost, market value, shadow engineering, cost of afforestation, reference results, and travel expenses. The following results were obtained. Firstly, the total economic value of the ecosystem services provided by Gaotianyan Nature Reserve was estimated to be 7.16 × 108Yuan in 2014, and the values of soil conservation and carbon fixation and oxygen released were 4.39 × 108Yuan and 1.16 × 108Yuan, which accounted for 60.89% and 16.11% of the total value, respectively. Secondly, primary production was a major direct economic source; however, the value of the primary production in Gaotianyan Nature Reserve only accounted for 10.75% of the total value of the ecosystem services. This means that using only the value of primary production to measure the value of total ecosystem services would seriously underestimate the ecosystem service value of Gaotianyan Nature Reserve. Finally, the economic values of nine ecosystem service indexes were sorted as soil conservation, carbon fixation and oxygen release, primary production, biodiversity protection, environmental purification, climate regulation, tourism and recreation, flood control and water storage, and social security, according to the value of the evaluation. In conclusion, the direct economic data revealed that Gaotianyan Nature Reserve makes a considerable contribution to our society. It not only helps to improve the consciousness of the administrators and the people involved in protecting the traditional agricultural culture but also provides data support for the government to formulate a compensation standard for Gaotianyan Nature Reserve.

nature reserve; ecosystem service function; forest ecosystem; evaluation; economic value

江西生態文明示范省建設對策研究(20133BBA10005)

2016- 07- 09; < class="emphasis_bold">網絡出版日期

日期:2017- 05- 27

*通訊作者Corresponding author.E-mail: hgqjxauhgq@sina.com

10.5846/stxb201607091410

繆建群,孫松,王志強,黃國勤.江西高天巖自然保護區生態系統服務功能價值評估.生態學報,2017,37(19):6422- 6430.

Miao J Q, Sun S, Wang Z Q, Huang G Q.Evaluating the ecosystem services of Gaotianyan Nature Reserve in Lianhua County, Jiangxi Province.Acta Ecologica Sinica,2017,37(19):6422- 6430.