張家口市儲備林生態服務功能價值核算及分析

賈 剛，李大瑞，周志峰

(國家林業和草原局調查規劃設計院，北京 100714)

森林生態服務功能指的是人類從森林中獲得的可用于支持日常生活各方面需求的森林產品，森林生態服務功能評估是指通過提取分析森林資源連續清查數據、森林資源二類調查數據、科研機構長期觀測到的數據以及社會公共部門公布的相關數據對森林生態服務功能進行量化處理，有助于提高對森林建設和環保的關注度，以及為森林生態服務價值研究提供借鑒，將“綠水青山”真正轉化為“金山銀山”。

通過客觀、準確評價張家口市儲備林建設的生態服務功能價值，有利于正確認識其森林響應環境變化的程度及敏感性，充分發揮張家口市生態屏障的基礎功能。同時，對其生態服務功能價值開展評估與分析，清晰地量化反映儲備林建設的重要性，在此基礎上進行科學的森林經營規劃，可為制定相關后續政策措施、提高管理水平、實現森林的可持續開發利用提供參考。

1 研究區域概況

張家口市位于冀西北，東臨首都北京，是內蒙古高原與華北平原的連接地帶，從赤誠崇禮一帶，沿張北野狐嶺一直到尚義紅土梁一線至冀蒙交界，分為壩上、壩下地區。2019年，全市總人口4649658人，總面積3.68萬km2，市轄10縣、6區。張家口市境內洋河、桑干河橫貫全市東西，匯入官廳水庫。四季分明，屬于溫帶大陸性季風氣候，風力、日光資源豐富，晝夜溫差較大。

自2015年7月31日北京聯合張家口申辦2022年冬季奧林匹克運動會獲得成功以來，張家口市以河北省委提出的“2018年林木綠化率達到50%，2022年森林覆蓋率達到50%”為目標，全面科學規劃，落地實施，堅持“宜喬則喬、宜灌則灌、宜草則草、針闊混交、喬灌混交、林草結合、綜合治理”的原則，全面開展林業生態建設，大規模開展國土綠化。同時突出重點，整體推進，用足用活政策，推陳出新、創新模式，通過市場化運作、專業化施工、企業化管理、工程化運行等策略加快加大儲備林建設力度。堅持政府主導、政策引領、全社會參與，多渠道、多層次，多方位籌集資金，構筑多元長效運行機制。根據公布的相關數據，近年來張家口市已完成國家儲備林基地建設項目達到15.8萬hm2。

2 研究方法

圖1 森林生態系統服務功能測算評估指標體系

通過運用替代成本法、機會成本法、支付意愿法、市場價格法等方法對張家口市儲備林森林生態服務功能價值量進行經濟學方法定量分析核算[1]。根據森林生態系統服務功能評估規范[2-4]以及目前相關領域的研究與計量方法，建立張家口市儲備林森林生態服務功能價值量評估指標體系(圖1)。包括支持、調節、供給及文化服務4個服務類別，保育土壤、積累營養物質、涵養水源、固碳釋氧、凈化大氣環境、森林防護、生物多樣性等進行森林生態服務功能價值量進行核算[5]。受收集資料的限制，評價年度界定為2019年。

3 森林生態服務功能價值量核算

3.1 支持服務

3.1.1 保育土壤 通過淺根的加筋作用、深根的錨固作用和森林植被的龐大根系，有效提高了土體的抗剪強度，從而起到固土作用。同時，森林植被的枯枝落葉、根系的分泌物等又可增加土壤肥力，起到改良土壤的作用。固土、保肥價值核算公式為：U固土=AC土(X2-X1)/ρ；U肥=A(X2-X1)(NC1/R1+PC1/R2+KC2/R3+MC3)。公式中各相關因子釋義及單位參見《森林生態系統服務功能評估規范》[2-3](以下簡稱《規范》)。式中：C土為挖取和運輸單位體積土方所需費用(元·m-3)，根據LY/T 2573—2016退耕還林工程生態效益監測與評估規范[4]，取值42元·m-3。

結合劉翊涵等[6]、王茜[7]、阿斯那[8]等的相關研究，張家口市林地土壤侵蝕模數約為4.0 t·hm-2·a-1，無林地土壤侵蝕模數約為60.0 t·hm-2·a-1，林地土壤容重約為1.298 t·m-3。2019年有機質價格取值1680元·t-1，氯化鉀化肥價格取值3000元·t-1，磷酸二銨化肥價格取值5600元·t-1[9]。張家口市非耕地土壤氮、磷、鉀含量分別為0.119%、0.0862%、0.565%，林分土壤有機質含量為1.98%[10]。

3.1.2 積累營養物質 森林植被通過光合作用和根系的吸收達到積累、貯存營養物質的功能，為人類及其它生物提供能源及食物。林木營養積累價值量計算公式為：U營養=AB年(N營養C1/R1+P營養C1/R2+K營養C2/R3)。根據查閱相關資料數據，林木中氮、磷、鉀含量分別為0.33%、0.036%、0.231%[7]。

3.2 調節服務

3.2.1 涵養水源 森林通過樹冠、樹干及林下植被截留和枯落物貯水等方式對大氣降水進行再分配，可調節坡面徑流、減少徑流泥沙含量，起到水土保持、滯洪、蓄洪的功能[8]。通過土壤離子的交換作用，凈化水質，涵養水源，保持水土，同時還可以起到消減洪峰、防洪減災的作用。

涵養水源量核算公式為：U調=10C庫A(P-E-C)；U水質=10KA(P-E-C)。根據《規范》[2-3]得到2005年水庫建設單位庫容造價為6.1107元·t-1，由2005年、2019年固定資產投資價格指數分別為219.1、308.9(1990年為100)[13]，根據物價指數法進行調整價格，2019年水庫建設單位庫容造價為8.6152元·t-1。2015年水的凈化費用為3.31元·t-1[14]，采用貼現率的方法將2015年價格參數逐年貼現至2019年價格參數以計算該功能價值量的現價，貼現率大小為銀行平均存款利率與平均貸款利率和的平均值，為方便計算取值為3.5%，因此2019年水的凈化費用為3.7983元·t-1。張家口市年均降水量為409.5 mm[14]，喬木林地林分蒸發量為292 mm·a-1[15]，地表徑流量為31.4 mm·a-1[16]。

3.2.2 固碳釋氧 林木生長可以不斷從大氣中吸收二氧化碳，并釋放氧氣，在維持大氣碳氧平衡，減緩全球氣候變暖等方面具有不可替代的作用。張家口市通過儲備林基地建設，能夠提升森林質量，提高森林覆蓋率，增加森林面積，增加碳匯，營造“天然氧吧”。

固碳價值計算公式為：U碳=AC碳(1.63R碳B年+F土壤碳)，釋放氧氣價值計算公式為：U氧=1.19C氧AB年。根據相關數據[17]，我國單位面積林分土壤固碳量為25.50 t·hm-2·a-1，林分凈生產力為8.45 t·hm-2·a-1，固碳價格約為1200元·t-1，人造氧氣成本價格1000元·t-1。2015年固碳價格、制造氧氣價格分別為917.18元·t-1、1392.93元·t-1[4]，貼現至2019年分別為1052.49元·t-1、1598.42元·t-1。

3.2.3 凈化大氣環境

1)提供負離子。在光合作用過程中森林植被會通能光電效應產生大量的空氣負離子，有效增加空氣負離子濃度。相關研究結果表明[17]，當空氣中負離子含量超過600個·cm-3時可有效改善肺功能，增強人體免疫力，有益于人體健康。提供負離子價值量公式為：U負離子=5.256×1015×AHK負離子(Q負離子-600)/L。根據實測結果，負離子平均濃度約為755個·cm-3，采用成本法求得每生產1018個負離子成本為9.50元，負離子壽命約為10 min[12]。張家口市儲備林造林使用小容器苗，平均樹高1 m。

2)吸收污染物。森林具有吸收二氧化硫、氟化物和氮氧化物等有毒有害物質的作用。根據相關數據顯示[18]，我國林分年吸收二氧化硫的能力為153.12 kg·hm-2，年吸收氟化物的能力為2.58 kg·hm-2，年吸收氮氧化物的能力為6.00 kg·hm-2；二氧化硫排污費收費標準為1.20元·kg-1，氟化物排污費收費標準為0.69元·kg-1，氮氧化物排污費收費標準為0.63元·kg-1。吸收污染物價值量公式為：U二氧化硫=K二氧化硫Q二氧化硫A，U氟=K氟化物Q氟化物A，U氮氧化物=K氮氧化物Q氮氧化物A。2015年二氧化硫、氟化物、氮氧化物的治理費用分別為1.99元·kg-1、1.14元·kg-1、1.04元·kg-1[4]，貼現至2019年分別為2.28元·kg-1、1.31元·kg-1、1.19元·kg-1。

3)降低噪音。噪聲是一種物理污染，城市中的噪聲主要來自汽車等交通運輸工具、建筑工地機械的轟鳴聲以及鬧市街頭的人聲喧鬧，綠化帶被認為是自然降噪器。根據《規范》[2-3]中森林降低噪音的計算方法，將森林面積折合成隔音墻長度，林帶寬度取25 m，折合林帶長度為63200 km。按照40萬元·km-1成本計算。降低噪音價值量計算公式為：U噪音=K噪音A噪音。

4)滯塵。城市中空氣的主要污染物為粉塵、霧霾，空氣中的塵埃飄過森林時，約有四分之一被樹葉樹干吸附或者滯留在森林的空間里，最后降落到森林的地面，森林的這一吸塵降塵的作用稱為滯塵。根據相關數據顯示[18]，我國林分滯塵能力為217000 kg·hm-2·a-1，一般性粉塵排污費為0.150元·kg-1。滯塵價值量公式為：U滯塵=K滯塵Q滯塵A。

3.2.4 森林防護 森林可以有效降低風速和改變風向。根據相關專家研究，一條疏透結構的防護林帶，迎風面防風范圍可達林帶高度的3～5倍，背風面可達林帶高度的25倍，在防風范圍內，風速可減低20%～50%。防風固沙服務功能價值量計算公式為：U防風固沙=K防風固沙G防風固沙。根據相關文獻，K防風固沙=14.0元·a-1；G防風固沙=防護體系總長度×柵欄的單位長度阻沙量=347600 t·a-1[19-20]。

3.3 供給服務

通過打造儲備林建設基地，使張家口市生態系統之間的物質循環、能量流動和信息傳遞更為順暢；同時為各種生物提供更多良好的生存環境，達到有效保護生物多樣性的目的。物種資源保育價值量計算公式為：U生物=S生A。S生賦值根據Shannon-Wiener指數等級劃分取值。

4 價值核算結果及分析

根據上述方法，從支持服務、調節服務、供給服務3個方面展開張家口市儲備林建設的森林生態服務功能價值核算，核算結果見表1。

表1 森林生態服務功能價值核算

由表1可知，張家口市儲備林建設的森林生態服務功能價值量核算總價值為4295538.2萬元·a-1，其中支持服務價值為179735.8萬元·a-1，占總價值的4.2%；調節服務價值為3957802.4萬元·a-1，占總價值的92.1%；供給服務價值為158000萬元·a-1，占總價值的3.7%。可以看出，調節服務價值較為突出。調節服務中，凈化大氣環境服務價值較高，占總價值的71.1%。本研究由于基礎數據的限制，還有一些服務功能無法量化，未能如付立華等[15]以塞罕壩機械林場為例對林產品價值、森林游憩等指標進行進一步的核算。但是經本核算方法計算得張家口市儲備林生態服務功能平均價值為27.2萬元·hm-2·a-1，高于塞罕壩機械林場森林生態系統單位面積的生態服務價值18.16萬元·hm-2·a-1[21]，除去物價上漲等相關因素，評估方法、指標選取也不盡相同。

張家口市森林生態系統各服務功能的各價值量差異較大，按照價值量數值來看：①張家口市儲備林生態服務功能價值量最大的是凈化大氣環境功能，《規范》[2-3]中的計算公式考慮了部分具有代表性的因素，如提供負離子、吸收二氧化硫、吸收氟化物、吸收氮氧化物、降低噪音、滯塵等，還有一些其他的生物，如PM10、PM2.5等并未納入計算范圍，該項計算的實際值可能比計算值更高一些。②滯塵價值和固碳釋氧價值。張家口是內蒙古高原風沙入侵北京的主要通道之一，因此儲備林基地的建設將有效的起到滯塵作用。根據《規范》[2-3]中的計算公式，固碳價值是落葉及植被回歸土壤產生的，提升了土壤肥力，而釋氧價值的計算中，參考了人工制氧的價格。實際上，人工制氧大多是將空氣中的氧氣分離所得，并未考慮空氣中的氧氣來源成本，而空氣中的氧氣主要來源恰恰就是植物的光合作用，因此儲備林固碳釋氧功能的實際價值，是遠遠高于該計算量的。③涵養水源及保育土壤價值量。張家口市屬于半干旱地區，降水量不高，儲備林的涵養水源功能大大彌補了降水量不足的缺憾，闊葉林的涵養水源功能較針葉林更強一些，若能據此調整林分結構，儲備林的涵養水源功能可以得到進一步提升。根據《規范》[2-3]，森林保育土壤價值是根據建設儲備林基地中土壤氮磷鉀元素的含量，結合氮磷鉀肥的價格來進行計算的。儲備林建設提升了土壤肥力，改善了張家口市的土壤質量，同時可以優化土壤結構，有助于天然落種萌芽及天然次生林的形成。④其它各服務功能價值量差別不大且占比較小，但是依然重要，如森林防護功能和凈化大氣環境功能。張家口市是風沙進入首都北京的主要通道之一，在張家口市大規模建設儲備林，對控制風沙進京和改善首都空氣質量有很大幫助。通過大規模的建設儲備林基地，可以有效凈化大氣環境，為2022年冬奧會的成功舉辦奠定堅實的生態基礎。

由于森林的生態服務功能價值無法為經濟生活帶來直接效益，加之缺乏公認的評估體系，因此人們經常忽視其在社會經濟發展過程中的作用。目前，生態服務功能價值核算通過評價森林環境，把生態功能與經濟因子相關聯，將有助于提高人們對于森林的重視，量化的公式也有利于指導未來優化林分結構和森林質量。但是《規范》[2-3]中的計算公式只參考了部分指標，由于數據資源和客觀因素等限制，《規范》[2-3]納入的指標并不全面，在儲備林規劃和建設工作中，仍然需要結合實際來考慮。