赤水源镇森林生态系统服务功能价值评估

毛海凌,陈文红,刘永明

(云南省林业调查规划院，云南 昆明 650031)

我国森林生态系统服务评价工作始于20世纪80年代，大多数研究借鉴了国外的方法和评估指标体系[1]，如蒋延玲1999年对我国森林生态系统和生态系统服务总价值进行了评估，当时评估价值为117.401亿美元/a。20世纪末至本世纪初，以美国Constanza团队(1989)等和千年生态系统评估[2]等为代表，在国内外开展了大尺度区域生态系统服务价值评估研究，如2010年赵元藩、温庆忠、艾建林[3]利用云南省森林资源连续清查第五次复查数据，对云南省森林生态系统服务功能进行了研究，评估的总价值为 12 353.81 亿元，其中提供非物质产品的生态服务产值为 12 224.36 亿元，占服务功能总价值的98.9%，物质产品提供价值为129.44亿元，占1.1%，表明云南省森林非物质产品的生态服务功能价值远远高于其森林物质产品价值。近年来，国内州市区域的森林生态系统服务价值评估也大量展开，如：2012年景兆鹏、马友鑫对云南省西双版纳地区生态系统服务价值的评估研究[4]； 2016年唐秀美、潘瑜春、高秉博等对北京市平原造林生态系统服务价值的评估研究[5]等。但以江河源头及流域上下游为范围的森林生态系统综合服务功能的研究则未见报道。

本研究主要采用国家林业局2008年发布实施的林业行业标准LY/T1721—2008《森林生态系统服务功能评价规范》中的评估指标体系和评估公式，结合近年来相关研究成果，依据镇雄县2016年森林资源二类调查成果资料，结合镇雄县赤水源镇自然地理、经济条件，对位于赤水河源头的镇雄县赤水源镇的森林生态系统服务功能进行价值评估，评估内容包括赤水源镇森林生态系统提供的“物质产品”经济价值和森林生态系统提供的“非物质产品”生态效益及价值，而森林生态效益具有典型的外部经济性[6]，这种外部经济性具有数量庞大、时空转移性、持续复杂、不能存储、难以计量等特征，这种外部经济性的结果是其效益会被受益者即时、无偿享用，法律称为“被动利他”。本研究通过科学、客观地估算位于赤水河源头赤水源镇“青山绿水”的生态效益及价值，旨在为下一步建立赤水源镇赤水河源头流域与中下游地区“受益者”间的生态效益补偿机制提供科学依据。

1 研究区域概况

研究范围为镇雄县赤水源镇全域，赤水源镇下辖板桥、岔河、银厂、铁厂、螳螂、洗白、木瓜园、马店、倮倘、及布丈等10个村民委员会、200个村民小组，涉及 16 050 户 69 210 人，土地总面积180.48 km2。研究区域内的赤水河发源于云南省镇雄县赤水源镇银厂村，古称赤虺河，因水赤红色，故名赤水河，是长江干流上游右岸的一级支流，源头海拔 1 760 m。自西南向东北横贯赤水源镇全境，在境内流长约48 km，流经铁厂、木瓜、马店村，从布丈村流出赤水源镇，进入芒部镇。共流经滇、黔、川3省13个县市，在四川省合江县汇入长江，流域面积 20 440 km2。

截至2016年底，镇雄县赤水源镇林地总面积为 8 688.6 hm2，其中有林地 8 127.9 hm2，占林地面积的93.55%，灌木林 3 464.9 hm2，占39.88%，未成林地119.1 hm2，占1.37%，森林覆盖率45%。按林地类别统计，生态公益林 3 731 hm2，占林地总面积的42.94%，商品林 4 163 hm2，占47.91%。活立木总蓄积量 325 420 m3，其中纯林蓄积 303 230 m3，占总蓄积量的93.18%，混交林蓄积 22 190 m3，占6.82%。竹林面积15.8 hm2，占林地面积的0.18%，株数 388 320 株；乔木经济林360.4 hm2，占全域林地面积的3.37%，株数 118 810 株。

2 研究方法

2.1 评估范围、指标及数据来源

本评估以镇雄县赤水源镇辖区范围自然生态系统为研究单元，对其产生的物质量及其经济价值进行研究，包括森林生态系统提供的木材、林果等“物质产品”和涵养水源、土壤保持、释氧、固碳或碳汇等“非物质产品”生态系统服务功能及其价值。基础数据来源为镇雄县2016年森林资源规划设计调查成果资料以及近年来的相关研究成果等。

2.2 计算逻辑和方法

2.2.1“物质产品”价值评估

“物质产品”即镇雄县赤水源镇森林生态系统提供的实物产品。本研究采取产量和市场价值法进行价值评估，考虑产品市场化程度和社会支付意愿，本研究在“理论价值L(t)”的基础上采用“市场逼近理论”[6]，用“市场逼近系数Ri”对“理论价值L(t)”进行“市场逼近”修正；在此基础上，考虑到社会对产品的支付意愿，本研究在“市场逼近价值Q(t)”的基础上引入森林生态效益“补偿特征系数P(t)”[6]，计算出“森林生态补偿值Z(t)”,可将Z(t)值视为现阶段社会可承受、并愿意支付的“物质产品”价值。

2.2.2“非物质产品”价值评估

对“非物质产品”生态系统服务功能价值评估，本研究主要采用原国家林业局发布的LY/T 1721—2008《森林生态系统服务功能评估规范》中的方法，结合近年来相关研究成果，用替代市场法计算出森林生态系统服务功能“理论价值L(t)”。考虑到目前国内生态效益纯“公共产品”的属性，市场化程度极低(等于或接近零)，在“理论价值L(t)”的基础上采用“市场逼近理论”，用“市场逼近系数Ri”对“理论价值L(t)”进行“市场逼近”，计算出“市场逼近价值Q(t)”。在此基础上，考虑到现阶段(T时刻)森林中下游社会(受益群体)的森林生态效益支付意愿，在“市场逼近价值Q(t)”的基础上引入森林生态效益“补偿特征系数P(t)”，计算出“森林生态补偿值Z(t)”,可将Z(t)值视为现阶段流域中下游社会(受益群体)承受的森林生态补偿费(表1)。

表1 森林生态系统服务功能价值计算逻辑和方法

3 理论价值计算方法及结果

3.1 森林生态系统提供的“物质产品”服务功能

森林生态系统所提供的“物质产品”服务功能包括提供木材、食品、药材及其他工业原材料的功能。本研究采用市场价值法来评估其价值。根据镇域范围内森林提供林产品的实际情况，选择用材林地和经济林地作为评估对象。

3.1.1森林提供木材产品经济功能价值计算

计算公式为:U1=Q1×P1×·R1/S1

(1)

式中：U1为森林生态系统提供木材产品功能价值(元/a)；Q1为森林木材生产量(t/a),赤水源镇域内乔木净生长量为 6 641 m3/a；P1为木材平均价格(元/m3),综合2015—2017年全国主要城市一般木材价格行情数据，取 1 150 元/m3；R1为森林综合出材率(%)，取值50%；S1为木材平均比重(t/m3)，取值0.48 t/m3。

计算结果：U1=381万元/a。

3.1.2森林提供竹材产品经济功能价值计算

计算公式为:U2=A×P×R

(2)

式中：U2为竹林提供竹材价值(元/a)；A为竹林面积( hm2)，镇域内人工竹林面积15.8 hm2；R为单位面积竹材产值，2017年当地平均产值或价格价值为 10 500 元/hm2。

计算结果：U2=17万元/a

3.1.3森林提供林果产品经济功能价值计算

计算公式为：Un=R×P

(3)

式中：Un为森林生产核桃、板栗、梨、李子等林果的价值(元/a)；R为核桃、板栗、梨、李子等林果年平均产量(t/a)；P为核桃、板栗、梨、李子等林果市场价格。

1)核桃价值：镇域内有初产或产前期核桃林面积203.9 hm2、盛产期面积32.3 hm2；核桃林盛产期单产 1 500 kg/ hm2,初产或产前期单产900 kg/ hm2，市场价格为20元/kg。

计算结果：U核=464万元/a

2)板栗价值：镇域有盛产期板栗林面积78.4 hm2，板栗产值 6 000 kg/hm2，市场价格为13.5元/kg。

计算结果：U板=635万元/a

3)梨价值：全镇有盛产期梨园面积30 hm2,产值 15 000 kg/hm2,市场价格为10元/kg。

计算结果：U梨=450万元/a

4)李子价值：全镇有盛产期李子15.3 hm2，产值 22 500 kg/hm2，市场价格为8元/kg。

计算结果：U李=275万元/a

3.2 森林生态系统提供的“非物质产品”服务功能

“非物质产品”服务功能指森林涵养水源、土壤保持、释氧、固碳或碳汇等的生态系统服务功能，“非物质产品”不能储存，不能调配，是纯“公共产品”，被受益者即时、无偿消费。本研究采用替代市场法计算其理论价值，目的是为其市场化提供依据，尽管这种替代只具有相似性、不等价。

3.2.1森林生态系统涵养水源功能价值计算

森林对降水具有截留、吸收和贮存、地表水转为地表径流或地下水的作用[7]，主要功能表现在增加可利用水资源、调节径流和净化水质3个方面。由于森林生态效益本身具有的特殊性和量化困难性，计算方法多种多样，估计的数值相差悬殊，争议较大，本研究选取“降水林分蒸散量法”和“降水储存量法”两种方法对赤水源镇森林生态系统涵养水源功能进行价值估算。

1)降水林分蒸散量法

(1)调节水量价值公式为：

U7—1*=10CvA(P-E-C)

(4)

式中：U7—1*为林分年调节水量价值(元/a)；Cv为水库建设单位库容投资价格(元/m3);A为林分面积( hm2)，赤水源镇有林地 8 654.8 hm2；P为降水量(mm/a)，赤水源镇年均总降雨量为950 mm；E为林分蒸散量(mm/a),长江上游森林的相对蒸散率较低，为30%～40%[12],我国亚热带森林蒸散率为0.481～0.660[13]，计算取值0.440；C为地表径流量(mm/a)。有林地流量很小，如灌木林地产生的年径流量最小达54.08 mm[8],地表径流取值50。

计算结果：U7—1*=47569万元

(2)净化水质价值公式为：

U7—2*=10KA(P-E-C)

(5)

式中：U7—2*为林分年净化水质价值(元/a);K为水的净化费用(元/t)，计算取当前平均水价3元/t。

计算结果：U7—2*=23357万元/a

2)降水储存量法

(1)调节水量价值公式：

U7—1=A×J0×K×R×C库

(6)

(2)净化水质价值公式：

U7—2=A×J0×M×R×C库

(7)

式中：U7—1为林分调节水量价值(万元/a)；C库为水库库容造价(元/m3)，根据《森林生态系统服务功能评估规范》，单位库容造价为6.11元/t;A为林分面积( hm2)，赤水源镇有林地面积 8 654.8 hm2;J0为降水量(mm/a)，取值950 mm/a；K为产流降雨量占降水总量比例，取值0.6；R为与裸地相比森林生态系统减少径流的效益系数，根据现地林分情况效益系数取值0.30；U7—2为净化水质价值；M为水的净化费用(元/t)，取当前平均净化费用3元/t。

计算结果：U7—1=9034万元/a

U7—2=4435万元/a

3.2.2森林生态系统保育土壤功能价值计算

森林中的活地被物和凋落物能截留降水，降低水滴对表土的冲击和地表径流的侵蚀作用；同时林木根系具固持土壤，防止土壤崩塌泄流，减少土壤肥力损失及改善土壤结构的功能[9]。保育土壤分为固土价值和保肥价值两个指标，本研究只对固土价值指标进行计算。

固土价值：利用有林地与无林地的土壤侵蚀模数差值和泥沙输移比值计算土壤流失量，再通过清淤工程费用计算固土减淤功能价值。

计算公式为：U8=ACs(X2-X1)/p

(8)

式中：U8为林分年固土价值(元/a)；Cs为挖取和运输单位体积土方所需费用(元/m3)根据《森林生态系统服务功能评估规范》，人工挖土方I和Ⅱ土类每100 m3需42个工日，按平均每工日80元计算，挖取的单位体积土方费用为33.6元/m3；X2为无林地土壤侵蚀模数(t/(hm2·a))；取值37.58 t/(hm2·a)；X1为林地土壤侵蚀模数( t/(hm2·a))[10]，取值3.3 t/(hm2·a)；P为林地土壤密度[11](t/m3)，取值1.2 t/m3。

计算结果：U8=831万元/a

3.2.3森林生态系统释氧功能价值计算

森林释氧功能价值评估要先采用光合作用方程式来计算释氧量，然后再计算其价值量。释氧价值量计算方法采用工业制氧法。

计算公式为U9=1.19CoABa

(9)

式中：U9为林分年释氧价值(元/a)；Co为氧气价格(元/t)；采用2017年全国氧气平均价格 1 600 元/t；Ba为林分净生产力(t/(hm2·a))，取值 4.772 5 t/(hm2·a)[12]；A为有林地面积，赤水源镇有林地 8 654.8 hm2。

计算结果：U9=7864万元/a

3.2.4森林全部碳储量计算

1)森林全部碳储量

计算公式为:CF=树木生物量固碳量+林下植被固碳量+林地固碳量

=∑(Sij×Cij)+α∑(Sij×Cij)+β∑(Sij×Cij)

(10)

式中：Cij=Vij×δ×p×r；CF为森林全部碳储量；Sij为第i类地区第j类森林类型面积，赤水源镇森林小班面积 16 751 hm2；Cij为第i地区第j类森林类型生物量碳密度，取值9.23 t/hm2；Vij为第i类地区第j类森林类型单位面积蓄积量，取值19.43m3/hm2；δ为生物量扩大系数，IPCC的默认值为1.90；α为林下植被碳转换系数，IPCC的默认值为0.195；β为林地碳转换系数，IPCC的默认值为1.24；p为容积系数，IPCC的默认值为0.5；为r为含碳率，IPCC的默认值为0.5。

计算结果：CF=377098 t/a

2)森林资源碳汇价值

森林资源碳汇价值等于森林碳储量与森林碳汇单价之乘积。

计算公式：U11=CF×P

(11)

式中：U11为森林资源碳汇价值；CF为森林碳储量；P为森林碳汇价格(元/t碳)，目前欧盟碳汇市场价格约29欧元/t[13]。

计算结果：U11=8560万元/a

4 计算结果

4.1 森林“物质产品”实物量及其价值量

根据上述理论价值L(t)，考虑市场规律客观性，本研究用“物质产品”市场逼近系数按Ri=0.7对其森林生态服务功能实物量和市场逼近价值进行计算，赤水源镇全域森林“物质产品”市场逼近值Q(t)为 2 222 万元/a。由于提供的是生态产品，社会支付愿意极高，补偿特征系数按P(t)=1.0，计算出赤水源镇全域森林“物质产品”的“理论价值L(t)”、“市场逼近价值Q(t)”和“森林生态补偿值Z(t)”分别为 2 222 万元/a、1 557 万元/a和1 557万元/a(表2)。

4.2 森林“非物质产品”实物量及其价值量

根据上述理论价值L(t)，本研究按“非物质产品”价值计算逻辑和方法，计算出赤水源镇全域森林“非物质产品”的“理论价值L(t)”，在此基础上采用市场逼近系数Ri和补偿特征系数P(t)，计算出“市场逼近价值Q(t)”和“森林生态补偿值Z(t)”分别为 30 724 万元/a、10 139 万元/a和1 864 万元/a(表3)。

5 结果分析

5.1 生态系统生态服务功能价值

根据以上评估结果，赤水源镇全域森林生态系统生态服务功能 “理论价值L(t)”为 32 946 万元/a，其中“物质产品”价值为 2 222 万元/a，“非物质产品”价值为 30 724 万元/a，后者为前者的13.83倍。考虑到目前国内生态效益产品市场化程度和现阶段受益群体的生态效益支付意愿，在计算出“理论价值L(t)”的基础上采用“市场逼近系数Ri”对“理论价值L(t)”进行“市场逼近”，再在此基础上引入森林生态效益“补偿特征系数P(t)”，计算出“森林生态补偿值Z(t)”。

1)赤水源镇全域森林“物质产品”的“理论价值L(t)”、“市场逼近价值Q(t)”和“森林生态补偿值Z(t)”分别为 2 222 万元/a、1 557 万元/a和 1 557 万元/a。

2)赤水源镇全域“非物质产品”的“理论价值L(t)”、“市场逼近价值Q(t)”和“森林生态补偿值Z(t)”分别为 30 724 万元/a、10 139 万元/a和 1 864 万元/a(表4)。

表4 赤水源镇全域森林生态系统生态服务功能价值

5.2 生态系统生态服务功能价值分析

5.2.1森林“非物质产品”功能价值巨大

综合上述计算结果，赤水源镇全域森林生态系统生态服务功能总“理论价值L(t)”为 32 946 万元/a，其中“非物质产品”价值为 30 724 万元/a，占总“理论价值L(t)”的86%。考虑到目前国内生态效益产品市场化程度和现阶段社会受益群体的生态效益支付愿意，本研究采用“市场逼近系数Ri”和“补偿特征系数P(t)”，计算出“非物质产品”的“森林生态补偿值Z(t)”为 1 864 万元/a，该值仅为该产品“理论价值L(t)”的6%，约为 2 160 元/hm2。

5.2.2森林“非物质产品”功能中涵养水源、固土价值最为显著

森林生态补偿值中，涵养水源、固土价值最为显著，占“非物质产品价值”的91%。

5.2.3森林“物质产品”发展潜力巨大

赤水源镇森林“物质产品”评估最终价值为 1 557 万元/a，高于2018年统计数据(当年全镇林业收入 1 419 万元)。按全域 4 147 hm2商品林地换算，赤水源镇单位商品林地“物质产品”价值为 4 267 元/(hm2·a)(2 460元/(hm2·a))，远低于全省 20 802 元/(hm2·a)平均水平。

6 建议

6.1 抓住机遇，力推生态效益补偿走向现实

以赤水河流域的知名酿酒企业对镇雄赤水河源头地区的脱贫帮扶行动为契机，在国家生态保护补偿机制逐步健全的形势下，建议以赤水源镇政府为实施主体，主动对接中下游产业特别是白酒产业，以科学测算并形成共识的“上游地区为水质水量达标所付出的直接投入+间接投入+延伸投入”为补偿额依据，建立赤水源镇以镇政府与中下游白酒企业“环境责任协议”制度，并建议采用“赤水源源头流域水质水量协议”模式，力推生态效益补偿在赤水源走向现实，形成中下游白酒企业对口支援和经济协作赤水源镇的共赢长效机制。

6.2 有效增强森林生态系统服务功能

6.2.1科学经营，促进森林质量精准提升

坚持保护优先、自然修复为主，坚持数量和质量并重、质量优先的原则。以现代森林经营理念为指导，通过科学经营提升森林质量，充分发挥森林生态系统多产品、多功能、多效益的特点，创造更多的物质财富和精神财富，以满足人民日益增长的美好生活需要。

6.2.2强化森林保护，改善森林健康状况

1)对重点公益林实施全面管护、严格保护，对退化林和低效林实施逐步改造，提高林分的生态效益。

2)加强森林防护体系建设，进一步建立健全森林防火管理组织体系，积极推进依法治火，大力加强林业有害生物监测预警体系和检验防灾体系建设，实现林业有害生物防治规范化、科学化、信息化，提高御灾抗灾能力。

6.2.3分类施策，实现森林多功能经营目标

1)科学开展以涵养水源为主导的森林结构调整。以乡土树种为主，选用生态适宜树种营造混交林，增强生态系统的稳定性。实现森林保护生物多样性、保持水土、涵养水源、改善水质、调节气侯的生态服务目标[14]。

2)在不影响森林生态系统发挥生态服务功能的前提下，充分利用森林的生物资源开发景观价值，满足当地人民群众对森林的自然教育、游憩、森林康养等社会服务需求，实现森林社会服务的功能目标。

3)在不影响森林生态系统发挥涵养水源主导功能的前提下，也能为社会提供木材、林果及其它林副产品，满足社会的物质需要[14]，实现其经济效益目标。