环洞庭湖防护林生态服务价值评估

陈朝祖， 罗振新， 吴秋莲， 李益辉， 廖小军， 杨 楠

(1. 湖南省林业厅, 湖南 长沙 410007; 2. 湖南省林业科学院, 湖南 长沙 410004)

环洞庭湖防护林生态服务价值评估

陈朝祖1， 罗振新1， 吴秋莲1， 李益辉1， 廖小军1， 杨 楠2

(1. 湖南省林业厅, 湖南 长沙 410007; 2. 湖南省林业科学院, 湖南 长沙 410004)

采用对环洞庭湖防护林体系的野外调查数据和湖南省林业厅项目记录，依据《森林生态系统服务功能评估规范》(LY/T1721 — 2008)，利用市场价值法、费用代替法、替代工程法等方法定量评价了2009年环洞庭湖防护林的生态服务功能总价值。结果表明，环洞庭湖防护林生态系统服务功能价值为129772.18万元，其中涵养水源为48450.44万元，水质净化为7837.3万元，固土价值为24.50万元，保肥价值为6755.98万元，固碳价值为21991.20万元，释氧价值为31810万元，净化大气价值为12902.83万元。

环洞庭湖防护林; 森林生态系统； 生态服务价值； 评估

随着自然服务功能和生态系统服务功能概念的出现，生态系统服务功能(Ecosystem Services)这一术语逐渐为人们所公认和普遍使用[1]，并且随着研究的不断深入，其内涵也不断的丰富和具体。生态系统服务功能是指生态系统与生态过程所形成及维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用[2-3]。森林生态系统服务功能是指森林生态系统及其生态过程为人类提供的自然环境条件与效用[4]。分析与评价生态系统服务功能的间接价值已成为当前生态学与生态经济学研究的前沿课题[5-7]。近年来国内学者从不同角度开展了对不同类型生态系统服务定量化的研究工作[8-17]，为生态环境保护与建设提供了一定的指导作用。

本研究对环洞庭湖防护林的生态服务功能进行了价值评估，以期为类似项目的决策实施提供参考。

1 研究区概况

环洞庭湖区与长江毗邻，地势西高东低，东边属典型的南方红壤丘陵岗地，中间为大面积的平坦肥沃的耕地，西边属低山丘陵区，海拔20～1260m。属中亚热带北部季风湿润气候区，热量丰富，雨量充沛，光照充足，四季分明。年均气温16.5～16.9℃，1月均温4.1～4.3℃，7月均温32.0～32.8℃[18]。年均降雨量1200～1700mm，雨季集中在4—8月，占全年总雨量的50%～70%，为每年洪水泛滥和洪灾多发季节[19]。区内土壤母岩以砂岩、板岩、页岩和第四纪红色粘土为主，兼有少量花岗岩和石灰岩，主要土壤为红壤、黄红壤和河谷冲积土[18]。

环洞庭湖防护林工程于1998年启动，包括营造河湖堤外的防浪林、丘岗地的水源涵养林和水土保持林，部分经济林和庭院林，旨在通过此工程扩大环湖森林面积，完善和强化洞庭湖区生态防护林体系和防护功能。工程涉及湖区周边岳阳、益阳、常德3市9县区。到2006年底止，项目造林总规模为32797.1hm2，总投资10150万元，其中德国政府援助6800万元人民币。

2 研究方法

2.1 涵养水源

森林生态系统调节水量价值根据影子工程法来确定，公式如下：

U调=10C库A(P-E-C)[10]

2.2 净化水质

森林生态系统年净化水质价值根据净化水质工程的成本(替代工程法)，公式如下：

U水质=10KA(P-E-C)[10]

2.3 固土价值

森林减少土壤侵蚀量计算公式为：

Es=∑ai(m0-mi)[3]

根据土壤侵蚀量，以土壤表土平均厚度0.6m来估算森林减少侵蚀造成的减少废弃土壤的面积：

As=Es/(0.6×10 000×Bs)[3]

固土价值采用林业生产的机会成本价格计算。

2.4 保肥价值

保肥价值采用侵蚀土壤中的N、P、K物质折合成磷酸二铵和氯化钾的价值来进行评价。

U肥=A(X2-X1)(NC1/R1+PC1/R2+

KC2/R3+MC3)[10]

2.5 固碳价值

森林植被和土壤固碳价值的计算公式如下：

U碳=AC碳(163R碳B年+F土壤碳)[10]

2.6 释氧价值

森林释氧价值计算公式如下：

U氧=1.19C氧AB年[10]

2.7 净化空气

吸收氟化物计算公式如下：

U污=K污Q污A[10]

空气污染物在本研究中选择吸收二氧化硫、氟化物、氮氧化物、滞尘4个指标。

2.8 数据来源

造林面积数据来源于湖南省林业厅项目办各年度统计数据。由于各造林类型中有多个树种，为便于计算，在本研究中，各类型林分以优势树种作为计算依据。其中防浪林以杨树为代表，水源涵养与水土保持林以湿地松和杉木为代表，补植封山以马尾松为代表，封山育林以马尾松为代表。

3 计算结果

3.1 涵养水源价值

根据《森林生态系统服务功能评估规范》(LY/T1721 — 2008)，单位库容造价为6.111元/t。2009年，环洞庭湖防护林体系涵养水源价值为48450.44万元，其中封山育林18053.73万元、水源涵养与水土保持林13295.70万元、补植封山育林4146.30万元、防浪林12954.71万元(表1)。

3.2 净化水质价值

目前单位体积水净化费用取0.9885元/m3[13]，则洞庭湖区4种主要造林类型每年净化水质的总价值为7837.23万元，其中封山育林2920.33万元、防护林2150.68万元、补植封山育林670.70万元、防浪林2095.52万元(表1)。

3.3 保土价值

我国无林地土壤侵蚀模数的低限192t/(hm2·年)[3]，林地的实际侵蚀模数为阔叶林0.5 t/(hm2·年)、针叶林7.8t/(hm2·年)[3]，森林减少侵蚀量为阔叶林191.5t/(hm2·年)、针叶林184.2t/(hm2·年)。所以，洞庭湖区4种主要造林类型森林减少土壤侵蚀的量为6127949.8t/年，其中，封山育林1915145.8t/年、水源涵养与水土保持林1477284.0t/年、补植封山育林460500.0t/年、防浪林2275020.0t/年。以我国耕作土壤的平均厚度0.6m作为森林的土层厚度，林地土壤容重平均为1.1t/m3。因此，2009年洞庭湖区4种主要造林类型可减少土地面积损失928.5hm2，其中，封山育林290.2hm2、水源涵养与水土保持林223.8hm2、补植封山育林69.8hm2、防浪林344.7hm2。

表1 环洞庭湖区防护林的涵养水源的、净化水质效益评价表Tab.1 EvaluationofwaterconservationandwaterqualitypurificationoftheprotectionforestaroundDongtingLake造林类型Foresttype造林面积(hm2)Forestarea涵养水能力(m3)Waterconservation涵养水的价值(万元)Valueofwaterconservation净化水质的价值(万元)Valueofwaterpurification封山育林10397.1295.43×10518053.732920.33水源涵养与水土保持林8020217.57×10513295.702150.68补植封山育林250067.85×1054146.30670.70防浪林11880211.99×10512954.712095.52总计32797.1792.84×10548450.457837.23

据国家统计局资料，我国林业生产的年平均收益为263.58 元/(hm2·年)(1990年不变价)[15]，本研究采用林业生产的机会成本价格计算，洞庭湖区4种主要的造林类型森林2009年减少土壤侵蚀价值为24.5万元，其中，封山育林7.6万元、水源涵养与水土保持林5.9万元、补植封山育林1.8万元、防浪林9.1万元(表2)。

3.4 保肥价值

根据调查结果洞庭湖区生态造林森林地表层土壤全氮含量平均为0.169%，全磷含量为0.047%，全钾含量为0.0144%，有机质含量平均为2.72%。根据各造林类型的林地面积以及森林减少的土壤侵蚀量，可得洞庭湖区4种主要的造林类型森林土壤2009年可减少N、P、K 和有机质的损失量分别为10356.24t、2880.14t、882.42t和166680.2t。以我国市场价尿素1800元/t，过磷酸钙550元/t，氯化钾2200元/t估算其经济价值，洞庭湖区4种主要造林类型减少土地肥力损失的总价值共6755.98万元，其中，封山育林2111.42万元、水源涵养与水土保持林1628.68万元、补植封山育林507.70万元、防浪林2508.18万元(表2)。

表2 环洞庭湖区防护林的固土保肥效益评价表Tab.2 EvaluationofsoilconservationandsoilfertilityconservationoftheprotectionforestaroundDongtingLake造林类型Foresttype造林面积(hm2)Forestarea森林生态系统减少土壤侵蚀量(t)Soilconservation固土价值(万元)Valueofsoilconservation保肥价值(万元)Valueofsoilfertilityconservation封山育林10397.11915145.87.62111.42水源涵养与水土保持林8020.01477284.05.91628.68补植封山育林2500.0460500.01.8507.70防浪林11880.02275020.09.12508.18总计32797.16127949.824.56755.98

3.5 固碳价值

固碳价值采用碳税法来计算，即借用国际通用的瑞典政府提议的碳税计量法： 每排放1t碳交纳碳税150美元[17]，折合人民币1020元/t进行计算(以美元汇率6.8计算)。

根据对洞庭湖区森林资源调查，2009年洞庭湖区4种主要造林类型的森林生态系统固定碳量21.56×104t，其中，封山育林4.35×104t、水源涵养与水土保持林3.83×104t、补植封山育林1.07×104t、防浪林12.31×104t。4种主要造林类型固碳的总价值共21991.2万元，其中，封山育林4437万元、水源涵养与水土保持林3906.6万元、补植封山育林1091.4万元、防浪林12556.2万元(表3)。

3.6 释氧价值

释氧价值采用替代工程法(影子价格法)来计算，采用氧气价格为1000元/t进行计算[15-16]。4种主要造林类型2009年释放氧量31.81×104t，其中，封山育林3.56×104t、水源涵养与水土保持林4.00×104t、补植封山育林0.92×104t、防浪林23.34×104t。释氧的总价值共31810万元，其中，封山育林3560万元、水源涵养与水土保持林4000万元、补植封山育林920万元、防浪林23340万元(表3)。

表3 环洞庭湖区防护林的固碳释氧效益评价表Tab.3 EvaluationofcarbonfixationandoxygenreleasingoftheprotectionforestaroundDongtingLake造林类型Foresttype造林面积(hm2)Forestarea碳固定量(t)Carbonfixation氧释放量(t)Oxygenreleasing固碳价值(万元)Valueofcarbonfixation释氧价值(万元)Valueofoxygenreleasing固碳释氧总价值(万元)Valueofcarbonfixationandoxygenreleasing封山育林10397.14.35×1043.56×104443735607997水源涵养与水土保持林8020.03.83×1044.00×1043906.640007906.6补植封山育林2500.01.07×1040.92×1041091.49202011.4防浪林11880.012.31×10423.34×10412556.22334035896.2总计32797.121.56×10431.81×10421991.23181053801.2

3.7 净化空气价值

我国阔叶林对SO2的吸收能力为88.65kg/(hm2·年)，针叶林为215.6kg/(hm2·年)[20]，阻滞降尘的能力分别为10110kg/(hm2·年)、33 200kg/(hm2·年)[20]，吸氟化物降解能力分别为4.65kg/(hm2·年)和0.5kg/(hm2·年)[21]，森林吸收氮氧化物量为6.000kg/(hm2·年)[21]。根据《森林生态系统服务功能评估规范》(LY/T1721 — 2008)，SO2排污收费标准为1.200元/kg，氟化物排污费收费标准为0.690元/kg，一般性粉尘排污费收费标准为0.150元/kg，氮氧化物排污费收费标准为0.630元/kg。

洞庭湖区4种主要造林类型森林2009年吸收SO2的价值为667.56万元，吸收氟化物的价值为4.54万元，阻滞降尘的价值为12218.32万元，吸收氮氧化物的价值为12.41万元，洞庭湖区4种主要造林类型森林净化大气的总价值为12902.83万元，其中，封山育林5451.05万元、水源涵养与水土保持林4204.77万元、补植封山育林1310.72万元、防浪林1936.29万元(表4)。

4 结论与讨论

环洞庭湖防护林生态系统生态服务功能2009年总价值为129772.18万元，提供了巨大的生态效益，极大的改善了洞庭湖区的生态环境条件。环洞庭湖防护林体系建设的总投入资金为10150万元，仅以2009年的生态服务价值来考虑投入产出比就为12.8，以上分析表明，环洞庭湖防护林体系产生的生态系统服务价值远远高于实施保护工程的投入。从经济学和资产管理的角度出发，环洞庭湖防护林建设是一项低投入高效益的工程。

表4 环洞庭湖区防护林的净化空气效益评价表Tab.4 EvaluationofatmosphereenvironmentalpurificationoftheprotectionforestaroundDongtingLake造林类型Foresttype造林面积(hm2)Forestarea年吸收SO2AnnualSO2absorption年吸收氟化物Annualfluoridabsorption总量(t)Totals价值(万元)Value总量(t)Totals价值(万元)Value封山育林(马尾松)10397.12241.62269.005.200.36水源涵养与水土保持林(湿地松)8020.01729.11207.504.010.28补植封山育林(马尾松)2500.0539.0064.681.250.09防浪林(杨树)11880.01053.16126.3855.243.81总计32797.15562.89667.5665.704.54

续表4 环洞庭湖区防护林的净化空气效益评价表ContinuedTab.4 EvaluationofatmosphereenvironmentalpurificationoftheprotectionforestaroundDongtingLake年吸收氮氧化物Annualnitrogenoxidesabsorption年阻滞的降尘Annualdustholding净化大气的总价值(万元)Valueofatmosphereenvironmentalpurification总量(t)Totals价值(万元)Value总量(t)Totals价值(万元)Value62.383.93345183.75177.765451.0548.123.03266264.03993.964204.7715.000.9583000.01245.001310.7271.284.50120106.81801.601936.29196.7812.41814554.512218.3212902.83

由于监测、计量手段及人为因素的影响，要精确地计算环洞庭湖防护林生态系统的生态服务功能是比较困难的。另外，本研究中没有对生物多样性保护、旅游价值、吸附重金属等功能进行计算，因此有待于进一步完善与细化。

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(责任编辑：谭著明)

EvaluationofecosystemservicesvalueoftheprotectionforestaroundDongtingLake

CHEN Chaozu1, LUO Zhenxin1, WU Qiulian1, LI Yihui1, LIAO Xiaojun1, YANG Nan2

(1. Forestry Department of Hunan Province, Changsha 410007, China;2.Hunan Forestry Academy, Changsha 410004, China)

The values of ecosystem services of the protection forest around Dongting Lake in 2009 were evaluated by applying the law of market value, the method of substitution of expenses, and the law of the shadow project, based on the “Forest Ecosystem Services Assessment Standards” (LY/T1721 — 2008) issued by the State Administration of Forestry, and on the field investigation data of the protection forest around Dongting Lake and data from the paged record. The results showed that in 2009, the total value of ecosystem services of the protection forest around Dongting Lake was 1297.7218 million yuan (RMB), of which, 484.5044 million yuan for water conservation, 78.373 million yuan for water purification, 0.245 million yuan for soil conservation, 67.5598 million yuan for soil fertility conservation, 219.912 million yuan for carbon fixation, 318.1 million yuan for oxygen released, and 129.0283 million yuan for atmosphere environmental purification.

the protection forest around Dongting Lake; forest ecosystem; ecosystem services; evaluation

2010 — 11 — 25

2010 — 12 — 08

湖南省林业厅重点项目“环洞庭湖防护林体系建设技术”，国家林业局推广项目“长江中游洞庭湖水系防护林营建技术示范”。

S 718.55+7

A

1003 — 5710(2010)06 — 0010 — 05

10. 3969/j. issn. 1003 — 5710. 2010. 06. 003