海坛岛沿海防护林森林生态系统间接经济价值评估

文华英，黄义雄，张巧，钟春柳

（福建师范大学地理科学学院，福建 福州350007）

森林生态系统服务功能是指森林生态系统与生态过程所形成及所维持人类赖以生存的自然环境条件与效用，为人类提供工农业生产必不可少的原料、医药和食品，保障了人类的生活，支撑和维护地球的生命支撑系统，固碳释氧，涵养水源，维持生物的多样性，维持地球生命物质的水文循环和生物地化循环[1]。随着研究的不断深入，人们更加深刻地认识到森林生态系统的服务功能对一个地区、一个国家以及全球的重要作用，是我国建设生态文明城市的保障，科学技术可以影响森林生态服务功能，但却永远无法取代森林生态服务功能。

防护林以发挥森林的各种防护效益为目标，具有防风固沙、保育土壤、净化大气、改善局部小气候、防御或削弱灾害性天气等多种生态功能。特别是沿海防护林对台风、海啸等灾害天气具有明显的削弱作用，以保护农田、村庄，使其免受或减轻气象灾害所造成的影响及损失。海坛岛沿海防护林主要树种为木麻黄（Casuarinaequisetifolia）、台湾相思（Acaciaconfusa）、黑松（Pinusthunbergii）和湿地松（Pinuselliottii）[2]，是平潭县的天然生态屏障，对平潭经济的发展、生态环境的改善、建设生态文明城市具有极其重要的作用，其生态系统的退化和丧失将直接威胁当地民众的安全和健康，海坛岛沿海防护林主要生态服务功能有如下几个方面：涵养水源、固碳释氧、土壤保育、积累营养物质、净化大气环境和森林防护。

将海坛岛沿海防护林森林生态系统服务功能进行定量化研究，以货币的形式更加直观地表现其提供的服务价值，可以提高当地政府和民众保护沿海防护林的意识，进而有利于协调环境保护和经济发展各方面的利益关系，实现当地经济和生态系统可持续发展。

1 研究区域概况

平潭县简称“岚”，是由120多个小岛和702个礁岩组成的岛县，主岛为海坛岛，地理坐标为25°15′—25°45′N，119°32′—120°10′E，南北长达29 km，东西宽约19km，陆域面积324.12km2，相当于四个香港本岛，半个新加坡，两个厦门本岛面积，占平潭县陆域面积的86%，为福建省第一大岛，中国第五大岛。气候上属于亚热带半湿润海洋性季风气候，年平均气温19～19.9℃，多年年平均降水量为900～1 200mm，季节变化大，降水量集中于2—6月，占全年的60%。海坛岛位于我国强风区——台湾海峡的北口西侧，东北风势力强劲。夏秋季节本岛每年平均有6～7次台风，进一步增加了该地的大风日数。海坛岛多年平均风速4.0ms－1，多年平均大风（≥17.2ms－1）日数为98.2d[3]。海坛岛最常见、造成损失最严重的气象灾害是台风，其次还有干旱、大风、暴雨等，夏季大旱出现概率为全省之冠，高达54%。

2 研究内容和方法

2.1 资料收集

相关数据来源于平潭县统计年鉴、福建省统计年鉴、2008年国家林业局颁布的《森林生态系统服务功能评估规范》（LY／T1721－2008）（下文简称《规范》）社会公共数据表、市场调查数据、实地调查采访及野外调查与室内实验分析获得，从而为海坛岛间接经济价值的核算提供了可靠的基础。

2.2 海坛岛沿海防护林森林生态系统的间接价值估算

2.2.1 林木产品评价 海坛岛沿海防护林大多为公益林，严禁砍伐，其木材产品价值主要体现在蓄积价值，为间接经济价值，因此不同于一般森林。因而本文从海坛岛沿海防护林的活立木生长量角度进行评估。采用市场价值法评估海坛岛沿海防护林活立木年生长量的经济价值。市场价值法是根据木麻黄、台湾相思、黑松、湿地松四种木材在市场上的实际交易价格充当其货币价值，间接地估算其林木价格。基于海坛岛沿海防护林四种林分的现有蓄积量、年均生长率和木材产品的市场价格即可得到四种林分的活立木价值即其间接经济价值。涉及公式如下：

式中：V为4种林分的木材产品价值；Si为林分的活立木蓄积量；Ri为林分的年均生长率；pi为各类木材产品价格。

2.2.2 固碳释氧功能评价 森林生态系统具有通过森林植被、土壤动物和微生物具有固定碳素、释放氧气的功能。植物利用可见光的照射，通过光合色素，将CO2和H2O转化为能够储存的有机物，同时释放出O2，有利于平衡大气中二氧化碳和氧气的含量，有效的改善城市“热岛效应”状况，减轻温室效应。本文仅以海坛岛沿海防护林森林植被作为研究对象，根据胸径树高模型得出四种树种的年净生产力，采用《规范》中的固碳释氧评估公式对其进行价值评估。

2.2.3 涵养水源功能评价 海坛岛沿海防护林通过其林冠层、枯枝落叶层以及土壤中发达的根系分别对大气降水进行截留、吸收和贮存，实现净化水质、调节径流和增加可利用水资源的功能。研究表明，小流域森林覆盖率每增加2%，大概削减洪峰1%，极限值为40%～50%。利用《规范》涵养水源评估公式计算涵养水源总量，本文采用替代工程法，即为达到同等森林涵养水源作用所修建水库需要的费用，评估其涵养水源价值。

2.2.4 保育土壤功能评价 森林生态系统通过其浓郁的林冠层、枯枝落叶层降低雨水尤其是特大暴雨对表土的直接冲击和地表径流的侵蚀作用，减少土地资源的损失，同时地下盘根错节的根系层具有固持土壤，防止土壤崩塌泻溜，减少泥石流、风沙等灾害，减少土壤养分物质损失和改善土壤结构的功能。因此，森林的保育土壤的功能主要体现在减少土壤侵蚀和保持土壤肥力两方面，本研究采用《规范》中固土保肥公式评估海坛岛沿海防护林的保育土壤价值。

2.2.5 森林防护功能评价 海坛岛沿海防护林森林防护价值主要体现在以下2个方面：一是防风价值，沿海防护林可以有效地减弱风速，减少风对农作物因倒伏等而造成的损失；二是固沙价值，通过减少沙埋农田造成的损失。

（1）防风价值

海坛岛森林防护价值主要体现在森林对粮食作物、经济作物以及当地蔬菜的增产上，海坛岛的粮食主要为甘薯，占播种粮食总面积的86.8%，经济作物主要是花生，蔬菜主要为菠菜，占蔬菜总面积的44.9%，因此本文即假设全岛粮食作物均为甘薯，经济作物为花生，蔬菜主要为菠菜，三者均采用当年的市场平均价计算在防护林的防风作用下作物的潜在增产价值。公式如下：

式中：U防风为作物增长价值（元a－1）；Pi为第i种作物市场价格（元kg－1）；Ai为第i种作物平均产量（kg hm－2）；Gi为第i种作物增长率（%）。

（2）固沙价值

沿海防护林有效地减少风蚀作用，防止土壤沙化，提高土壤肥力，尤其是在台风等灾害性天气情况下，林带的固沙作用表现得更为明显。本文通过估算沙改农田的收益作为沿海防护林固沙价值的“影子价格”来计算其固沙价值。公式：

式中：U固沙为沙改农田的货币价值（元a－1）；Ci为第i种作物单位产量（kg hm－2）；Ai为第i种作物受保护面积（hm2）；Pi为第i种受保护农产品价格（元hm－2）。

2.2.6 净化大气环境功能评价 近年来，岛上城市建设速度不断加快，大气质量下降。岛上森林通过其枝叶吸附、积累以及吸收转化大气污染物达到净化大气。森林对大气的环境净化价值主要体现在降解大气中的污染物以及阻滞粉尘，本文采用替代工程法对其二者进行价值核算。SO2的吸收总量计算公式如下：

式中：ESO2为沿海防护林吸收SO2的总量（元）；Si为不同植被类型单位面积吸收SO2量（kg hm－2a－1）；Ai为不同植被类型的面积（hm2）；i为木麻黄、台湾相思、湿地松、黑松。

林分滞尘总量的计算公式如下：

式中：U滞尘为沿海防护林的滞尘总量（t a－1）；Qi为不同植被类型单位面积年滞尘量（t hm－2a－1）；Ai为不同植被类型面积（hm2）；i为木麻黄、台湾相思、湿地松、黑松。

表1 海坛岛沿海防护林生态系统间接价值类型及评估方法

3 研究结果与分析

3.1 林木价值

通过实地测量沿海防护林四种主要防护林树种典型样地的胸径和树高，通过材积公式计算出木麻黄林总蓄积量为26.53×104m3，湿地松林的总蓄积量0.824 5×104m3，台湾相思林的总蓄积量13.16×104m3，黑松林的总蓄积量5.412 7×104m3，据相关研究得到，木麻黄年生长率为5.4%[4]，湿地松年生长率5.9%，台湾相思年生长率3.8%，黑松年生长率2.7%。根据全国主要树种标准序列立木材价，立木价格为300元m－3[5]，通过公式（1）得到海坛岛沿海防护林立木价值为638.25×104元。

3.2 固碳释氧价值

已知木麻黄的年净生产力23.92thm－2a－1，台湾相思3.04thm－2a－1，湿地松10.42thm－2a－1，黑松5.99thm－2a－1。采用规范中所采用的固碳价格和工业制氧价格，按照《规范》中固碳释氧公式得出海坛岛沿海防护林森林生态系统的固碳释氧功能总价值为17 662.03×104元a－1，其中固碳价值为5 466.49×104元a－1，释氧价值为12 195.54×104元a－1。

3.3 涵养水源价值

通过采集土壤样本，经实验测得，木麻黄林的土壤非毛管孔隙度为16.04%，湿地松林为17.48%，黑松林为18.29%，台湾相思林为13.23%。根据《规范》社会公共数据表，即得到单位库容造价为6.1 107元t－1[6]。计算得出海坛岛沿海防护林涵养水源总价值为5 263.02×104元a－1。

3.4 保育土壤价值

根据经验数据，海坛岛无林地上土壤侵蚀模数约为16.5thm－2，有林地上土壤侵蚀模数约为4.8 t hm－2。四种防护林的土壤容重根据实验分析所得，木麻黄林的土壤容重为1.50tm－3，湿地松林为1.58tm－3，黑松林为0.97tm－3，台湾相思树林为1.06tm－3。挖取和运输单位体积土方所需费用根据《规范》为12.6元m－3[6]。根据《规范》中保土公式，得出海坛岛沿海防护林的保土价值为93 661.79×104元a－1。通过室内实验测得N、P、K的具体含量，本文将侵蚀土壤中N、P、K物质折合成氯化钾和磷酸二铵的化肥价格核算海坛岛4种林分的土壤保肥价值为86.54。因而海坛岛沿海防护林保育土壤总价值为93 748.33×104元a－1。

3.5 森林防护价值

据研究，在林带有效防护范围林带内，在灾害性的天气条件下，防护林对作物具有明显的保护和增产作用，增产值为2成[7]。通过公式（2）得出森林防护增产效益总产值为11 327.2×104元a－1。据国家林业局2008年数据统计，目前，海坛岛沙改田地面积5 047.87hm2，通过公式（3）得出森林的固沙价值为3 297.52×104元，因此海坛岛沿海防护林的防风固沙价值为14 624.72×104元a－1。

3.6 净化大气环境价值

根据《中国生物多样性国情研究报告》，湿地松和黑松吸收SO2的能力为117.6kg hm－2a－1，滞尘能力34.45thm－2a－1。木麻黄和台湾相思吸收SO2的能力为88.65kg hm－2a－1，滞尘能力10.11 t hm－2a－1，SO2的治理费用为600元t－1，滞尘的治理成本为170元t－1。因此可以计算出沿海防护林净化大气的价值总量约为2 438.63×104元a－1，其中吸收SO2总价值为51.25×104元a－1，滞尘总价值为2 387.38×104元a－1。

3.7 间接价值计算结果与分析

海坛岛沿海防护林森林生态系统间接经济价值即为上述各项服务价值的总和，即134 375.25×104元a－1。服务功能价值最大的是土壤保育功能，其价值达到93 748.33×104元a－1，为总间接服务价值的69.77%；其次是固碳释氧，价值为17 662.03×104元a－1，所占比例为13.14%；然后依次为森林防护、涵养水源、净化大气和林木产品，占总价值的比例分别为10.88%、3.92%、1.81%、0.47%。据王珍[4]对福建木麻黄防护林生态系统服务功能评估结果，土壤保育所占比例62.52%，固碳释氧为30.68%，涵养水源为0.10%，森林防护为5.10%。二者相比，结果具有极大的相似度，比例最大的均为土壤保育，其次为固碳释氧。这是因为，两者均为沿海防护林，海坛岛沿海防护林属于其中的一部分。同时海坛岛四面环海，面积较小，处于我国强风区，夏秋多台风，因此森林生态系统的森林防护价值高于福建沿海木麻黄。岛上降水集中且多暴雨，防护林能够有效减轻雨水对土壤侵蚀，保持土壤肥力，因此海坛岛的最主要生态服务功能是土壤保育且所占比重超过了福建沿海木麻黄沿海防护林中土壤保育功能所占比例（62.52%）。

表2 沿海防护林森林生态系统间接经济价值评估结果×104元a－1

4 结论

海坛岛沿海防护林森林生态系统间接经济价值为134 375.25×104元a－1，各项服务功能价值大小顺序依次为：保育土壤＞固碳释氧＞森林防护＞涵养水源＞净化大气＞林木产品。沿海防护林的保育土壤功能对生态系统价值的贡献最大，占海坛岛沿海防护林生态系统总价值的69.77%。本文采用大量实地访谈、市场调查、野外调查及实验分析，对传统估算中的经验参数进行准确计量，数据真实可靠，因而结果能真实体现沿海防护林森林生态系统的间接价值。但由于受到研究时间、条件限制，对海坛岛沿海防护林森林生态系统缺乏一个动态变化和空间分布差异性的分析。

由木麻黄林、台湾相思林、湿地松林、黑松林构成的海坛岛沿海防护林森林生态系统是平潭县的天然屏障，在改善当地生态环境、保护农田等方面发挥着不可替代的作用。本文旨在定量地评价海坛岛沿海防护林森林生态系统服务功能的价值量，充分体现出沿海防护林森林生态系统的作用，提高公众的生态保护意识，重视沿海防护林建设，最大可能的争取政府、企业、个人等各界力量的支持和资金投入，为今后沿海防护林生态系统的管理、保护和生态补偿提供科学的依据。

[1]余新晓，鲁绍伟，靳芳，等.中国森林生态系统服务功能价值评估[J].生态学报，2005，25（8）：2096－2102

[2]刘娇.福建海坛岛主要防护林树种的生物生产力研究和土壤养分特征分析[D].福州：福建师范大学，2011：63

[3]郑达贤，方祖光，沙济琴，等.滨海木麻黄林带生态系统[M].福州：福建科学技术出版社，1994

[4]王珍.福建省沿海木麻黄防护林生态系统服务功能及其评价[D].福州：福建农林大学，2010：62

[5]Robert Costanza，Ralph d′Arge，Rudolf de Groot，et al.The value of the world’s ecosystem services and natural capital[J].Nature，1987，387：253－260

[6]王兵，杨锋伟，郭浩，等.《森林生态系统服务功能评估规范》（LY／T 1721－2008）[S].北京：中国标准出版社，2008

[7]赵昭炳.平潭县防护林的综合效益[J].福建水土保持，1994（2）：12－15