吴玉鑫 王卷乐 韩保民
(1.中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室,北京 100101;2.山东理工大学建筑工程学院,淄博 255000;3.江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心,南京 210023)
森林资源是陆地生态系统的主体[1],在生态环境保护中发挥着巨大的作用。中国地大物博,森林资源潜力巨大,但随着社会经济的发展,出现了资源过度耗减、生态系统遭到破坏等现象,这些情况的出现又反过来制约社会的发展。编制森林资源资产负债表可以定量反映森林资源资产变化情况,客观地分析中国自然资源现状,有助于促进地区森林资源合理的开发利用和森林生态环境保护。在“既要绿水青山,又要金山银山”的发展理念和经济新常态的背景下,编制自然资源资产负债表可以服务于中国领导干部的政绩考核体系建设,为领导干部离任审计提供评估报表,反映出对自然资源的管理与利用情况。
挪威、芬兰、荷兰、澳大利亚、墨西哥、美国、日本等发达国家已经对自然资源的核算进行了研究。挪威是第一个完成自然资源资产核算的国家,1978 年就开始进行自然资源资产的核算,主要对水资源、森林资源以及土地资源进行了核算[2-3]。欧盟统计局于2002 年编写了《欧洲森林环境与经济核算框架》,该框架体系以《环境与经济综合核算体系》(SEEA)的理念为基础,初步完成了森林环境经济综合核算的框架设计[4],是第一个具体指导森林资源资产核算的文件,为之后森林资源资产核算的深入研究奠定了基础。2012 年发布的《环境经济综合核算体系》中将森林资源资产的核算分为林地资源资产和森林资源资产两个资产账户,并对其进行了实物量和价值量的核算。
王骁骁[5]以湖南国有林场为研究对象,初步建立了森林资源资产负债表核算体系。柏连玉[6-7]在森林资源资产负债表编制的基础上,探讨了负债表编制的有利条件。张志涛等[8]在SEEA-2012 的基础上,构建了森林资源资产负债表的核算框架。封志明等[9-11]将理论付诸于实践,分别对承德市和湖州市进行了自然资源资产负债表的编制,提出了核算的流程并指出了负债表编制过程的重点和难点。Gundimeda[12]基于SEEA 的方法反映了印度国民账户中森林资源的真实价值,研究讨论了森林资源价值创造的四个组成部分。Goio[13]认为国民经济核算体系(SNA)低估了森林资源的全部价值,只是森林资源的部分消耗或森林质量损失的部分成本,并以意大利东北部的特伦托省森林资源为研究对象,试图纠正会计系统的结果。
综上反映出,自然资源负债表的编制方法已经有很大进展,但是编制森林资源资产负债表所需数据的获取还存在困难,缺少统一的评估方法。森林资源丰富的地区多是高原山区,野外调查困难,难以定量开展森林资源资产核算。Google Earth Engine(GEE)平台通过谷歌强大的计算能力对不同的环境与社会问题进行分析处理,提供了交互式的平台。随着技术的发展,GEE 平台可以通过编程手段获取所需的遥感影像和地形数据,已成为遥感数据处理和结果分析的云端计算平台。本文针对森林遥感分类数据支撑不足的难题,选择森林资源丰富的西藏墨脱县作为研究区,基于GEE 平台获得的森林精细分类数据,完成县级森林资源资产负债表编制,为解决森林资源资产负债表编制中森林分类数据匮乏的问题提供方法参考。
墨脱县为中华人民共和国西藏自治区林芝市下辖县。雅鲁藏布大峡谷主体段在该县境内,是青藏高原海拔最低、最温和、雨量最充沛、生态系统多样性最完好的地方。墨脱县属雅鲁藏布江下游山川河谷地貌,地势北高南低,北、东、西三面高山相环,南面由中山向低山地带过度,形似莲花,藏语墨脱意为“花朵”。北部山地在流水侵蚀和强劲暖湿气流剥蚀下,山势陡峭,河谷深切,相对高差达3000~4000 米。南部中低山坡度较缓,地势渐次开阔,相对高差500~1000米[14]。墨脱县属喜马拉雅山东侧亚热带湿润气候区,四季如春,雨量充沛。墨脱气候与中国华南沿海的气候比较相似。巨大的海拔高差,使墨脱县有中国最完整的山地垂直气候带谱,同时具有热带、亚热带、高山温带、高山寒带等立体气候。墨脱县植物种类繁多、植被结构复杂,垂直带谱明显,在40 公里的水平距离内,从高山寒带植物到热带植物几乎都能生长,原始森林类型众多,有常绿阔叶林、针阔叶混交林、暗针叶林等。墨脱县是雅鲁藏布江进入印度阿萨姆平原前,流经中国境内的最后一个县,境内的居民主要为门巴族和珞巴族。
2.2.1 森林资源资产负债表编制所需数据
本文以《中国林业统计年鉴》《森林生态系统服务功能评估规范》、林芝市林业和草原局官方数据以及实地调查数据作为墨脱县森林资源资产负债表编制的数据基础。具体包括:在土流网(https://www.tuliu.com/)上查询进行林地资源价值量核算时用到的土地价格数据,在林芝市林业和草原局(http://www.lyj.linzhi.gov.cn/)中获取进行林木资源价值量核算时所使用的活立木蓄积量等信息,基于林芝市自然资源局(http://www.linzhi.gov.cn/gtzyj/index.shtml)、墨脱县人民政府(http://www.linzhi.gov.cn/mtx/index.shtml)以及中国化肥网(http://fert.cn/)等机构提供的河流湖泊的含沙量、水量、氮元素的含量、磷元素的含量、氯化钾化肥价格等数据,进行森林资源涵养水源、保育土壤、固碳释氧和净化大气等生态服务功能价值量的核算。
2.2.2 基于GEE获取的森林分类数据
墨脱县有关森林资源的统计数据相对较少,现有的森林分类数据集无法满足森林资源资产负债表编制的数据需求。因此本研究基于GEE 云计算平台,将GEE 中遥感影像与多源数据进行结合,完成对墨脱县森林资源的细分类,将所得的分类数据作为森林资源资产负债表编制的数据基础。
在GEE 平台根据需求完成2015 年和2020 年两期生长季的Landsat-8 遥感影像的筛选,并对少数云层覆盖区进行去预处理。对预处理完的遥感影像进行光谱特征、纹理特征和辅助特征等特征集数据的添加,之后利用随机森林算法(RF)对墨脱县的森林资源进行分类,并对分类结果进行精度评价,得到2015年和2020年墨脱县森林遥感分类数据。
2.2.3 野外考察数据
本人所在研究团队于2021 年4 月前往西藏对墨脱县进行了野外实地考察。考察期间,开展了植被类型的调查记录,并用GPS(Global Positioning System)记录了所测位置点的森林类型、海拔高度以及经纬度坐标等信息。由于墨脱县交通条件及边境地区管理的实际情况,在野外考察期间获得的森林类型实测样本点很难满足覆盖到所要分类的所有森林类型的数量要求,因此在野外实际所测样本点的基础上对其进行了扩展点的选择。即:将所测样本点的空间位置定位到相对应的遥感影像中,结合二调数据和其他森林专题图等辅助数据,参考Google Earth 中的实时遥感影像,增加选取相对应的样本扩展点数据,经上述处理,共获得样本点共939个。
基于所得的墨脱县2015年和2020年森林分类数据,编制该地区的森林资源资产负债表。墨脱县森林资源资产负债表由1张主表、4张辅表共同构成,其中主表为墨脱县森林资源资产负债表总表,用于反映研究区核算期内林木资源资产存量、存量增减变化以及林木资源资产负债情况。辅表包括林地资源资产价值量核算表、林地资源资产价值量核算表、森林资源过度耗减实物量表和林木资源资产生态价值量表。最后结合墨脱县森林资源资产负债表总表对核算期内墨脱县的森林变化进行分析。
2.3.1 林地资产核算方法
现行市场法、林地费用法和年金资本化法是我国常用的林地价值核算方法。SEEA-2012 推荐采用的净现值核算方法和年金资本化法的本质原理是一致的,该方法通过林地租金和投资收益率来进行林地价值核算,操作简单且计算量较少。出于数据可获得性及其他各方面原因的考虑,本文通过林地租金价格对林地进行价值核算,即采用年金资本化方法,具体计算公式为:
公式中:Vn为林地资源价值,i 为林地资源种类,Ai为第i 种林地资源类型的年均租金,P 为投资收益率。
2.3.2 林木资产核算方法
财政部《企业会计准则第5 号——生物资产》规定,林木资产指的是“林场所拥有或控制的可以用货币进行计量的林木类生物资产,是经营生产活动所发生的各种消耗费用而形成的账面价值,是林场资产的重要组成部分”[15]。林木资源资产价值指的是林木资源所产生的直接经济价值,是形成或取得现有的林木资源所产生的各项客观支出。SEEA-2012 中建议采用市场价值核算法进行林木资源资产的价值评估。因此本研究采用该核算法进行林木资源资产的价值核算,具体计算公式为:
公式中:V 为林木资源价值,M 为林木资源蓄积量,i为第i种林木资源,Pi为第i种林木资源的平均市场交易价格。
2.3.3 森林生态系统服务价值核算方法
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维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用,主要包括涵养水源、保育土壤、固碳释氧和净化大气等功能。
(1)涵养水源功能核算
森林的涵养水源功能价值是其诸多的生态系统功能中较为重要的一项。调节水量和净化水质是森林涵养水源功能较为显著的两个方面,因此选取这两个指标作为涵养水源的核算对象,调节水量价值和净化水质价值之和就是森林的涵养水源功能价值。森林的涵养水源功能的计算如表1所示。
表1 涵养水源功能实物量、价值量核算公式Table 1 Calculation formula of material quantity and value quantity of water conservation function
表1 中:G调/净为森林的调节水量/净化水质量,A为林分面积,P 为降水量,E 为林分蒸散量,C 为地表径流量;V调为森林的调节水量价值,C库为水库建设单位成本;V净为森林的净化水质价值,K净为污水处理费用。
(2)保育土壤功能核算
由于森林的树冠、根系以及枯枝落叶可以削减侵蚀性降水的影响,也可过滤地表径流,减少雨水对土壤的侵蚀,起到固定保持土壤的作用;减少土壤中营养物质的流失并参与物质转换,起到改变土壤理化性质的作用。因此,将森林的固土功能价值和保肥功能价值之和作为森林的保育土壤功能价值。森林的保育土壤功能的计算如表2所示:
表2 保育土壤功能实物量、价值量核算公式Table 2 Calculation formula of functional material quantity and value quantity of conservation soil
表2 中:G固为林分年固土量,A 为林分面积,X1为有林地土壤侵蚀模数,X2为无林地土壤侵蚀模数;V 固为年分固土价值,C土为挖取和运输单位体积土方费用,ρ 为土壤容重;G肥为森林土壤保肥实物量,G氮为森林固持土壤而减少的氮元素流失量,G磷为森林固持土壤而减少的磷元素流失量,G钾为森林固持土壤而减少的钾元素流失量,N 为氮元素在土壤中的含量,P为磷元素在土壤中的含量,K为钾元素在土壤中的含量,V肥为森林土壤保肥价值量,V 氮为森林固持土壤而减少的氮元素价值量,V磷为森林固持土壤而减少的磷元素价值量,V钾为森林固持土壤而减少的钾元素价值量,C1为磷酸二铵化肥价格,C2为氯化钾化肥价格,R1为磷酸二铵化肥中氮元素含量,R2为磷酸二铵化肥中磷元素含量,R3为氯化钾化肥中钾元素含量。
(3)固碳释氧功能核算
森林中树木的光合作用和呼吸作用会进行二氧化碳的吸收和氧气的释放,并且森林通过土壤中的动植物以及微生物也可以进行碳元素的固定和氧气的释放,以此来实现森林生态服务功能中的固碳释氧。该功能的计算是参照光合作用和呼吸作用的化学反应方程式进行计算的,根据方程式可得每生产1 吨干物质,就会需要吸收1.63 吨二氧化碳,并同时会释放出1.19 吨氧气。森林的固碳释氧功能的计算如表3所示。
表3 固碳释氧功能实物量、价值量核算公式Table 3 Carbon sequestration and oxygen release function material quantity and value quantity accounting formula
表3 中:G碳为年固碳量,A 为林分面积,R碳为二氧化碳中碳元素的含量27.27,B碳为林分净生产力,F土碳为单位面积林分土壤年固碳量;V碳为年固碳价值量,G碳为年固碳量,C碳为固碳价格;G氧为年释氧量,A 为林分面积,B年为林分净生产力;V氧为年释氧价值量,G氧为年释氧量,C氧为医用氧气价格。
(4)净化大气功能核算
由于森林巨型的树冠可以对粉尘进行吸附和过滤,吸收空气中的有害气体,从而起到净化大气改善空气质量的作用。本研究将森林的净化大气功能细分为提供负离子、吸收污染物(二氧化硫、氟化物、氮氧化物)和滞尘等功能。森林的净化大气功能的计算如表4所示。
表4 净化大气功能实物量、价值量核算公式Table 4 Calculation formula of material quantity and value quantity of air purification function
将采用RF 算法得到的森林分类结果导入Arc-GIS 中,经过统计得到墨脱县森林总面积以及各森林类型的面积。表5 为基于GEE 所获得的墨脱县森林资源分类数据,分类数据精度分别为91.99% 和90.66%,能够满足森林资源资产负债表编制的需求。
表5 墨脱县森林资源分类结果 单位:km2Table 5 Forest vegetation in Motuo County Unit:km2
由表5 可见,冷杉和云南松发生了较大面积的减少,可能是高海拔地区的自然条件对森林的生长有一定的限制,而且坡度较高的地区还会发生滑坡泥石流等自然灾害,导致其面积发生了较大变化。阔叶混交林也发生了较大的变化,可能是由于城市乡村基础设施的建设发展使部分林地转为建筑用地等其他非林地,且南部低海拔地区是居民生活的主要区域,人们对于生活的需求也会造成林地的开垦。
利用实物量与价值量相结合的方法对墨脱县进行森林资源资产的核算。实物量的核算作为价值量核算的基础,之后将实物量和价值量用统一的单位进行合并计算,编制出森林资源资产负债表的总表。以国内相关的研究成果为参考,设计了墨脱县森林资源资产负债表的框架体系。其中包括1 张主表和4 张辅表。
(1)墨脱县森林资源资产负债表总表
表6 为墨脱县森林资源资产负债表总表。通过表6 可以反映出墨脱县2015~2020 年核算期内林木资源资产存量、存量的增减变化以及林木资源资产负债情况。
表6 墨脱县森林资源资产负债表总表 单位:亿元Table 6 Total balance sheet of Forest resources of Motuo County Unit:108 yuan
(2)墨脱县林地资源资产价值量表
国内对于土地投资收益率的取值一般在2%~3%。本研究中林地投资收益率取2.5%。根据林地资源价值量核算公式估算出墨脱县2015-2020 年林地资源资产价值量,如表7所示。
表7 墨脱县林地资源资产价值量表 单位:亿元Table 7 Motuo County forest resource asset value scale Unit:108 yuan
2015 年和2020 年墨脱县的林地面积分别为27,007.27 km2和25,596.89 km2,林地价值分别为1341.10 亿元和1690.08 亿元。林地价值增幅大于林地面积增幅的原因主要是林地租金的增幅大于林地面积的增幅。
(3)墨脱县林木资源资产价值量表
按照林木资源资产核算的方法对墨脱县2015-2020 年林木资源资产价值量进行评估,结果如表8所示。
表8 墨脱县林木资源资产价值量表 单位:亿元Table 8 Motuo County forest resource asset value scale Unit:108 yuan
由表8 可知,2015 年和2020 年墨脱县森林林木资源的价值量分别为13391.47亿元和13716.58亿元,在核算期间,森林林木资源的价值呈上升趋势,增加了325.11亿元,即累计上涨2.43%。
(4)墨脱县林木资源资产生态价值量表
本研究将生态功能也纳入到森林资源资产的核算中,对森林生态功能的涵养水源、保育土壤、固碳释氧和净化大气等方面进行实物量和价值量的评估。
墨脱县2015年和2020年林木资源生态服务功能价值量分别为1277.81 亿元和1236.92 亿元。其中保育土壤功能提供的价值量最多,净化大气功能提供的价值量最低,2015 年和2020 年分别为534.81 亿元、101.30 亿元和515.63 亿元、112.51 亿元。各生态服务功能提供的价值量由多到少分别为:保育土壤、涵养水源、固碳释氧、净化大气。2015 年各生态服务功能提供的价值占生态服务功能总价值量的比重最低为7.93%,最高为39.56%;2020 年各生态服务功能所占比重最低为9.10%,最高为41.69%。
表9 墨脱县林木资源资产生态价值量表 单位:亿元Table 9 Scale of ecological value of forest resource assets in Motuo County Unit:108 yuan
开展森林资源资产负债表编制工作是完善森林资源管理体系的重要环节,而对森林资源进行实物量和价值量的核算是森林资源资产负债表编制的必要条件。由于地理条件和社会经济等区域差异,许多地区相关的森林资源分类统计数据匮乏,无法满足森林资源实物量和价值量核算的需求。本文在充分收集各方数据的基础上,利用遥感对地观测大数据,获取墨脱县森林资源资产负债表编制所需的数据,解决了森林资源资产负债表编制所存在的部分前端数据获取问题,为解决县级森林资源资产负债表编制数据匮乏问题提供了方法参考。
分析发现,2015~2020 年期间,墨脱县森林资源实物量呈现减少趋势,面积由27007.27 km2下降到25596.89 km2。造成此结果的原因是多方面的,其中人为因素和自然力可能是主要影响因素。随着社会的发展,城乡基础设施的建设是必不可少的,这些举措会使部分林地转为建筑用地等其他非林地,因此人为因素对森林资源的变化有一定的影响。包括雅鲁藏布江在内的南部低海拔地区是居民生活的主要区域,人们对于生活的需求会造成林地的开垦,使得林地转化为耕地或者建筑用地等,而北部高海拔地区的自然条件对森林的生长有一定的限制,且坡度较高的地区还会发生滑坡泥石流等自然灾害,这些因素均会导致森林资源的实物量发生变化。
林地资源价值量在核算期内出现了一定的减少。林地资源价值量核算受林地资源类型的年均租金价格和林地面积影响,核算期间虽然林地面积减少,但各林种林地租金价格起伏大,使得林地资源价值量不减反增。林木资源蓄积量和各林种林木资源平均市场交易价格决定了墨脱县林木资源价值量。因此虽然森林资源实物量有所减少,但是林木资源的价值量却呈上升趋势。各树种林木资源的总价值排名由高到低分别为:阔叶混交林、其他针叶林、冷杉、云杉、高山松、栎类、桦类、云南松、柏木。
由于各生态功能实物量的单位不一致,无法通过实物量对各生态服务功能进行比较,因此借助各生态服务功能相对应的价值量对其进行评价。结果显示,2015-2020年墨脱县森林生态系统服务价值总价值呈现减少趋势。其中保育土壤功能提供的价值量最高,净化大气功能提供的价值量最低,生态服务功能提供的价值量由多到少分别为:保育土壤、涵养水源、固碳释氧、净化大气。
墨脱县森林资源资产负债表总表中可以看出,森林资源的总价值量是不断增加的,这为墨脱县绿色发展道路奠定了重要的物质基础。林地资源和林木资源的价值量是相对增加的,而生态服务功能的价值量有所减少。林地价值增幅大于林地面积增幅的原因为主要是林地租金的增幅大于林地面积的增幅,而森林资源的生态服务功能价值主要取决于林木资源总面积,因此在核算期内墨脱县森林资源的生态服务功能价值量有一定的减少。
本研究取得了预期的研究成果,但在探索中还存在许多数据获取和分析方面的不足,需要在今后加强。一是,通过更多的大数据技术进行森林资源资产负债表编制所需的林地资源使用量和林木资源消耗量等数据的获取。二是,在多源数据可获得的情况下,预期将森林资源的社会文化价值、林产品价值以及生态保护等纳入到森林资源资产的核算内容之中。
本文结合墨脱县的森林资源分类结果,完成了对墨脱县森林资源资产负债表框架编制,对森林资源资产从实物量和价值量两方面进行了分析研究。墨脱县森林资源资产负债表包括墨脱县森林资源资产负债表主表,林地资源资产价值量表、林木资源资产价值量表、森林资源过度耗减实物量表和林木资源资产生态价值量表四张辅表。结合墨脱县森林资源资产负债表对核算期内墨脱县的森林变化进行了分析,墨脱县2015-2020 年森林资源面积发生了一定的减少,但森林林木资源的价值呈上升趋势。2020 年各树种林木资源的总价值排名由高到低分别为:阔叶混交林、其他针叶林、冷杉、云杉、高山松、栎类、桦类、云南松、柏木。墨脱县林木资源生态服务功能价值中保育土壤功能提供的价值量最多,净化大气功能提供的价值量最低。在2015-2020 年期间,墨脱县的森林资源资产总价值量由2015 年的16,010.38 亿元增加到了2020 年的16,643.58 亿元。总体可见墨脱县在森林资源管理方面投入的绩效得到了相应的提高,且森林资源对经济社会的发展和居民生活的提高起到了积极的促进作用。