乌兰察布市中心城区建成区绿地生态效益货币化评价初探

廉培勇连冰路璐刘鑫海

(1.乌兰察布市农林科学研究所，内蒙古 乌兰察布 012000；2.乌兰察布市集宁区公共资源交易中心，内蒙古 乌兰察布 012000；3.乌兰察布市园林服务中心，内蒙古 乌兰察布 012000)

乌兰察布市位于内蒙古自治区中部，毗邻河北省和山西省，东距首都北京336km，西距首府呼和浩特约140km。曾经，因为植被稀疏、土壤沙化严重，乌兰察布市被中央确定为京津风沙源重点治理区之一。当地有句俗话叫“一年一场风，从春刮到冬”，当地居民的生产生活深受风沙天气困扰。乌兰察布市中心城区(即集宁区，以下称中心城区)作为市政府驻地、首都后花园，面临着同样的困扰。自2006年以来，乌兰察布市委、市政府组织实施了“三山两河”生态绿化建设暨生态修复工程，并以此为基础，拉开了乌兰察布市特别是中心城区大规模城市绿化建设的帷幕。经过数年艰苦卓绝的努力，截至2022年底，中心城区建成区绿地面积已将近2900hm2，建成区绿地率、绿化覆盖率和人均公园绿地面积分别达到37.23%、40%和26.14m2。其中的白泉山山体生态修复暨公园建设项目获得“中国人居环境奖”，霸王河生态公园被评为自治区AAA级旅游景区和水利风景区，老虎山公园被命名为自治区级重点公园，乌兰察布市于2015年被评为国家园林城市，被考察组赞誉为“建在玄武岩上的美丽园林城市”。

1 材料与方法

城市绿地作为城市生态系统中唯一有生命力的元素，有极好的调节城市环境的作用，是城市的“绿色卫士”。目前，国际上评价城市绿地生态效益时普遍采用将绿地生态效益货币化转换的方法，其方法有多种，其中替代市场法、市场价值法和假想市场法是最常用的，而又以替代市场法应用最为广泛，其原理是当研究对象本身没有直接的市场价格时，可以寻找替代物的市场价格来衡量，如城市绿地的生态效益虽然没有直接的市场可买卖交易，但可以找到这些效益替代品的市场和价格，通过估算替代品的花费来代替市场的生态效益，即以使用技术手段获得与绿地生态功能相同的结果所需的生产费用为依据。

近几年，逐渐有研究人员利用Arcgis软件和CITYgreen软件模块进行绿地生态效益评价研究[1]，效果显著，其中，CITYgreen模型是美国林业署以ARCVIEW软件为基础建立起来的分析绿地生态效益的功能模块。本文的评价目标定位于对生态效益的初步估算而非详细测算，鉴于替代市场法简单易行本文运用替代市场法中的机会成本法、影子工程法和恢复费用法等对乌兰察布市中心城区建成区的绿地生态效益进行货币化初步估算，通过估算掌握整体生态价值，为后续城市绿地的建设养护管理和资金投入提供决策参考。

1.1 固碳制氧价值

固碳制氧价值是城市绿地最直接也最有意义的部分，为广大市民创造了舒适宜人的大气环境。绿色植物进行光合作用时，生产有机物质的同时吸收CO2起到固碳的作用，同时释放出O2。本文根据绿地的净生产力计算出绿地的固碳量，分别用碳税法和造林成本法计算，取平均值即可得到建成区绿地每年的固碳价值。

1.1.1 固碳量计算

植物每吸收1.63gCO2可以生产出1g有机物同时释放1.2gO2，植物的生产力决定了其吸收CO2释放O2的能力，而生产力是生物量乘以生长率所得。

李新利用遥感技术对内蒙古地区的森林净生产力进行了研究[2]，发现落叶阔叶林的净生产力平均可以达到10t·hm-2，常绿针叶林的净生产力在2～6t·hm-2，本文按最低值取其平均数为6t·hm-2。即固定CO2的净生产力和释放O2的净生产力分别为22t·hm-2·a-1和16.3t·hm-2·a-1。

计算公式：

固定CO2量=1.62×净生产力×相应的土地面积

(1)

释放O2量=1.2×净生产力×相应的土地面积

(2)

1.1.2 固碳价值

本文采用碳税法(即向大气排放二氧化碳的税费)和造林成本法(生产成本法)计算绿地的固碳价值。碳税法采用国际上通用的瑞典碳税率，即150美元·t-1(C)，将该碳税率换算为固定CO2为40.94美元·t-1，折合人民币281.67元·t-1(本文撰稿时美元兑人民币汇率约1∶6.88)。固定CO2的价值根据造林成本法[3](固定1t CO2成本约为273.3元)。

1.1.3 制氧价值

本文选用工业制氧法和造林成本法分别对建成区绿地释放氧气的价值进行评估。将绿地释氧量分别与我国目前的工业制备氧气成本和造林成本相乘，即可得建成区绿地每年的释氧价值。释放氧气价值取生产成本法[4]进行估算。资料显示，当前我国工业制氧平均成本约400元·t-1，造林成本为392.53元·t-1(O)(1990年不变价)。

1.2 净化环境污染价值

1.2.1 消除有毒有害气体价值

城区绿地净化空气的作用主要体现在降尘和去除有毒有害气体2方面。早在1970年Hader就发现，城区绿地内部的尘埃颗粒物浓度明显低于外部区域[5]，且绿地下风面的尘埃颗粒物浓度明显小于上风面。Bernatzky在1982年的研究中发现[6]，公园绿地可以去除空气中高达80%的尘埃颗粒物，主干道两侧的绿化带降尘效果最高可以达到70%，即使在冬季植被落叶之后，城区绿地的降尘效果依然可以达到60%。

绿地消除有毒有害气体主要体现在O3、SO2、NO2、HF、Cl2、PM10及CO等大气污染物的去除，并产生相应的经济价值。

以吸收SO2、NOX和氟化物价值为例，计算公式：

V=S×L×C

(3)

式中，V为绿地吸收SO2和氟化物价值；S为建成区绿地面积；L为绿地平均吸收SO2和氟化物的能力；C为SO2和氟化物排放征收标准。

《中国生物多样性国情研究报告》中记载，对SO2的吸收能力表现为阔叶林>落叶针叶林>松杉类，依次分别为215.60kg·hm-2·a-1、117.60kg·hm-2·a-1和88.65kg·hm-2·a-1，三者平均吸收能力值为140.62kg·hm-2·a-1。国务院颁布的《排污费征收管理条例》规定，吸收HF的价格为0.6/当量值(氟化物当量值0.87)，工业治理SO2费用以3000元·t-1计算[7]。

吸收NOX价值计算公式：

NOV=S×Qno×Ft

(4)

式中，NOV为吸收NOX的价值；S为城市绿地总面积；Qno为单位面积阔叶树吸收NOX的能力，0.38t·hm-2·a-1；Ft为汽车尾气脱氮治理费用，1.6万元·t-1[7]。

1.2.2 滞尘降尘价值

运用恢复费用法对建成区绿地滞尘降尘价值进行评价。阔叶林滞尘10.2t·hm-2·a-1，针叶林滞尘量33.2t·hm-2·a-1[8]，现取平均数21.7t·hm-2·a-1，除尘的一般价格为170元·t-1[9]。

1.2.3 杀灭病菌价值

很多植物具有抑制杀死散布在空气中各种细菌的功能，从而减少空气的含菌量。

森林平均产生杀菌素3.5kg·hm-2·d-1[10]，2014—2016年主流农用杀菌剂提货价和批发价约为1.25～10.5万元·t-1，本文取杀菌剂平均价格约6万元·t-1[11]。

森林杀菌价值计算公式：

V=J×S×P×365

(5)

式中，V为森林杀菌效益，元·a-1；S为森林面积，hm2；P为杀菌素价格，元·t-1；J为森林每昼夜所分泌的杀菌素量，t·hm-2。

1.3 降温增湿价值

城市绿地通过遮挡阳光和蒸腾吸热的方式起到降温增湿的作用，对缓解城市热岛效应起着非常重要的作用。中心城区与北京市距离较近，环境条件类似。据研究，北京市建成区内绿地平均可以吸收热量8.4×108J·hm-2·d-1，与10台1000W空调的降温作用相当。

1.4 涵养水源价值

1.4.1 涵养水源价值

乌兰察布市中心城区位于干旱半干旱地区，建成区内大部分地面为硬质铺装和建筑物，每年大量降水以地表径流的形式排放，造成水资源的浪费，而增加绿地可以加强对水源的涵养能力。本文采用市场价值法和替代工程法对绿地涵养水源的价值分别进行计算，取其平均值。

用水量平衡法公式计算绿地涵养水源量[8]，公式：

W=(R-E)×A=θ×R×A

(6)

式中，W为涵养水源量；R为平均降水量；A为研究区域面积；E为平均蒸散量；θ为径流系数。由于未查找到该地区绿地径流系数，绿地径流系数取北京地区绿地径流系数0.1[12]；绿地涵养水源量=0.1×2883hm2×340mm·a-1=98022m3。

采用替代工程法进行估算，取水库为替代工程，目前全国水库库容建设成本约为7.61元·m-3[10]。

采用市场价值法进行估算，即计算建成区绿地发挥涵养水源功能所节约的水量如果用在工农生产、商业经营及居民用水等领域收取的费用。计算公式：

Eh=Tw(Hgsj×Rgsj+Hxs×Rxs+Hj×Rj+Hjx×Rjx)

(7)

式中，Eh为涵养水源价值，元；Hgsj为工业商业经营服务用水的比例；Hxs为行政事业单位用水比例；Hj为居民用水比例；Hjx为机械用水比例；Rxs为行政事业单位用水比例；Rgsj为工业商业经营服务用水水价；Rj为居民用水水价；Rxs为行政事业单位用水水价。

据调查，集宁区居民生活用水占到自来水总量的60%，行政事业单位用水、工业商业经营服务用水和机械用水合计占到自来水总供应量的约40%(由于集宁区自来水公司没有提供三者的精确比例，本文假定其所占比例分别为10%、20%和10%)，其中行政事业单位用水价格为3.7元·t-1，工业商业经营服务用水价格为3.5元·t-1，机械用水价格为5.2元·t-1和居民生活用水3.25元·t-1。

1.4.2 净化水质价值

绿地生态系统具备很强的水质净化功能，对各类降水有极好的净化作用，其净化水量的具体计算公式：

Ec=R×O×A×K

(8)

式中，Ec为水质净化价值；R为平均年降水量，mm·a-1；O为径流系数，绿地径流系数取北京地区绿地径流系数0.1[12]；K为单位体积水的净化费，元·t-1。采用集宁区城市污水处理费0.95元·t-1，假设降水量平均分布。

1.5 防洪价值估算

采用影子工程法对绿地的防洪价值进行估算。计算公式：

Ew=Tw×rw

(9)

式中，Ew为防洪价值，元；Tw为截流降水总量，m3；rw为修建单位体积水库造价，元·m-3。水库库容建设成本约为7.61元·m-3[10]。

其中，林草措施下截流降水总量的计算方法公式：

Tw=θ×R×Ag

(10)

式中，θ为截流系数；R为平均降水量，m3；Ag为林草措施面积，hm2。

相关文献显示，2002—2004年平均截流系数为27.5%。

1.6 固持土壤及保持土壤肥力价值

研究表明，减少土壤侵蚀、减少泥沙淤积和保持土壤肥力3方面的生态价值是森林生态系统土壤保持价值的主要组成部分。

1.6.1 固持土壤、减少土壤侵蚀价值

绿地中各种植物的根系有改善土壤结构、固持土壤和防止水土流失的作用，固持土壤价值计算公式：

V=S×(Xi-X)×E/(ρ×h)

(11)

式中，V为减少土壤侵蚀效益，元·a-1；S为绿地面积，hm2；Xi为无林地平均土壤侵蚀模数，t·hm-2·a-1；X为有林地平均土壤侵蚀模数，t·hm-2·a-1；ρ为泥沙平均密度，g·cm-3；h为土壤平均厚度，cm；E为单位有林地价值，元·hm-2·a-1，国家统计局资料显示，我国林业生产的平均收益值为282.17元·hm-2·a-1。

按照王冬至的研究成果[13]，无林地平均土壤侵蚀模数为15.73t·hm-2·a-1，有林地平均土壤侵蚀模数为5.97t·hm-2·a-1，泥沙平均密度为2.7t·m-3，土壤平均厚度为0.5m。

1.6.2 减少泥沙淤积价值

绿地减少泥沙淤积价值的计算公式：

V=S×(Xi-X)×C×24%

(12)

式中，V为绿地减少泥沙淤积价值，元·a-1；S为绿地面积，hm2；Xi为无林地平均土壤侵蚀模数，t·hm-2·a-1；X为有林地平均土壤侵蚀模数，t·hm-2·a-1；C为水库单位库容造价，元·m-3。当前，水库的平均库容建设成本为7.61元·m-3[11]。据测算，大约有24%的流失土壤淤积于水库、河湖中[14]。

1.6.3 保持土壤肥力价值

绿地中浓密的林冠层和林下的枯枝落叶层，能有效截留雨水，防止雨水直接冲刷地面，从而保证土壤养分不流失。对绿地保持土壤肥力的价值测算主要是测算土壤中氮磷钾的含量及其价值。计算公式：

V=S×(Xi-X)×Pi×Ci/10000

(13)

式中，S为绿地面积，hm2；Xi为无林地平均土壤侵蚀模数，t·hm-2·a-1；X为有林地平均土壤侵蚀模数，t·hm-2·a-1；Pi为市场上氮肥、磷肥和钾肥的价格；Ci为土壤中氮磷钾的含量，本文中土壤中的氮磷钾含量取呼和浩特市森林土壤氮磷钾含量，分别为0.12%、0.05%和1.05%。另据中国化肥网数据显示，高氮肥出厂价1900元·t-1，磷肥出厂价1890元·t-1，钾肥出厂价2100元·t-1。

1.7 防风固沙价值

据集宁区气象局气象资料记录，2011年以前，集宁地区每年的风沙天气数约为25d，平均风速达到3.7m·s-1，平均每年沙尘暴次数约为15次。近年来随着绿地面积的增加，风沙危害得到了根本遏制，虽然有大风刮过，但扬沙天气几乎绝迹。自2011年以来，集宁地区每年的风沙天气数约为10d，平均风速降低至2.8m·s-1，尽管有大风天气出现，只是有风无尘，给人带来危害的沙尘暴天气基本绝迹。

2 结果与分析

2.1 固碳制氧价值

2.1.1 固碳量计算

将数据代入式(1)、式(2)分别进行计算：固定CO2量=1.62×22t·hm-2·a-1×2900hm2=103356t·a-1；释放O2量=1.2×16.3t·hm-2·a-1×2900hm2=56724t·a-1。

2.1.2 固碳价值

采用碳税法计算固定二氧化碳价值=103356t·a-1×281.67元·t-1=2911.23万元·a-1；采用造林成本法计算固定二氧化碳价值=103356t·a-1×273元·t-1=2821.62万元·a-1；取平均值约为2866.43万元·a-1。

2.1.3 制氧价值

采用工业制氧法计算得绿地释放氧气价值=400元·t-1×56724t=2268.96万元，采用造林成本法计算得352.93元·t-1×56724t=2001.96万元；2种方法计算得到的建成区绿地释法氧气价值平均值为2135.46万元·a-1。因此，建成区绿地的固碳释氧价值合计约5001.89万元·a-1。

2.2 净化环境污染价值

2.2.1 消除有毒有害气体价值

将数据带入式(3)，吸收SO2价值=2900hm2×140.62kg·hm-2·a-1×3元·kg-1=122.34万元·a-1；吸收氟化物价值=2900hm2×0.6/0.87×2.575kg·hm-2=6496.73万元·a-1。

将数据代入式(4)，吸收NOX价值=2900hm2×0.38t·hm-2·a-1×1.6万元·t-1=1763.2万元。

综合上述计算结果，吸收SO2价值约122.34万元·a-1，吸收氟化物价值约5150元·a-1，吸收NOX价值约1763.2万元·a-1，合计约1886.06万元。

以吸收SO2、氟化物和NOX价值推算，绿地消除有毒有害气体的价值应不低于2000万元。

2.2.2 滞尘降尘价值

滞尘降尘价值=21.7t·hm-2·a-1×2900hm2×170元·t-1，得出滞尘价值约1069.8万元。

2.2.3 杀灭病菌价值

将数据代入式(5)，杀菌效益=3.5kg·hm-2·d-1×2900hm2×60000元·t-1×365÷1000，经计算，杀菌价值为22228.5万元·a-1。

因此净化空气价值合计可达到25298.3万元·a-1。

2.3 降温增湿价值

按照热当量换算公式，1kJ=2.778×10-4kW·h-1，热量换算为耗电量为8.4×108J·d-1=233352kW·h-1·d-1，当地居民用电价格约为0.5元·kW-1·h-1，计算可得建成区绿地每天的降温价值约为0.5元·kW-1·h-1×233352kW·h-1·d-1=116676元。中心城区夏季炎热天气基本为7—9月，约100d，按空调工作100d计算，则绿地本身的年降温价值约为100d×116676元·d-1=1166.76万元。如将购买空调的成本计算在内，总价值应不低于1200万元。

2.4 涵养水源价值

2.4.1 涵养水源价值

将数据代入式(6)，绿地涵养水源量=0.1×2900hm2×340mm·a-1=98600m3。

可计算出涵养水源价值为98600m3×7.61元·m-3=750346元。

将涵养水源水量和自来水价格等数据代入式(6)，得到涵养水源价值=98600m3×(3.25×0.6+3.7×0.1+3.5×0.2+5.2×0.1)，以此计算，涵养水源价值可达到34.9万元·a-1。

2种方法取平均数得到建成区绿地涵养水源价值约为54.97万元·a-1。

2.4.2 净化水质价值

利用式(8)计算水质净化价值=344mm·a-1×0.1×2900hm2×0.95元·t-1=94772元·a-1。则建成区绿地的涵养水源价值合计约64.44万元。

2.5 防洪价值估算

将数据代入式(9)，防洪价值=0.275×340mm·m-2·a-1×1m2×2900hm2×7.61元·m-3，经计算，建成区绿地雨水截留量可以达到26.96万m3，防洪价值达到约206.3万元。

2.6 固持土壤及保持土壤肥力价值

2.6.1 固持土壤、减少土壤侵蚀价值

将数据代入式(11)，固持土壤价值=2900hm2×(15.73t·hm-2·a-1-5.97t·hm-2·a-1)×282.17元·hm-2·a-1/(2.7t·m-3×0.5m)，据此计算，绿地减少土壤侵蚀价值约为591.6万元。

2.6.2 减少泥沙淤积价值

将数据代入式(12)，减少泥沙淤积价值=2900hm2×(15.73t·hm-2·a-1-5.97t·hm-2·a-1)×7.61元·m-3×0.24，经计算，得到减少泥沙淤积价值约为5.17万元。

2.6.3 保持土壤肥力价值

将数据代入式(13)，V氮=2900hm2×(15.73t·hm-2·a-1-5.97t·hm-2·a-1)×1900元·t-1×0.12%/10000=6.45万元；V磷=2900hm2×(15.73t·hm-2·a-1-5.97t·hm-2·a-1)×1890元·t-1×0.05%/10000=2.67万元；V钾=2900hm2×(15.73t·hm-2·a-1-5.97t·hm-2·a-1)×2100元·t-1×1.05%/10000=62.41万元。因此，保持土壤肥力价值=V氮+V磷+V钾=71.53万元。综上所述，建成区绿地的土壤保持价值合计约668.3万元。

2.7 防风固沙价值

据测算[15]，农田防护林、防风固沙林和牧场防护林防护价值的平均值为3824.55元·hm-2，经粗略计算得出建成区绿地的防风固沙价值=3824.55元·hm-2×2900hm2=1109.12万元·a-1。

乌兰察布市中心城区绿地7类生态价值明细汇总见表1。

表1 中心城区绿地7类生态价值明细

3 结论与讨论

根据上文估算，本文中列举的绿地生态效益货币价值合计约34200.09万元·a-1，按照价值量的大小排序，依次为净化空气价值>固碳制氧价值>降温增湿价值>防风固沙价值>固持土壤价值>防洪价值>涵养水源价值，各类生态效益所占比例见图1。

图1 乌兰察布市中心城区7类生态效益比例示意图

由图1可知，绿地具有巨大的生态效益，其中，绿地对环境特别是空气的净化价值排在首位，而涵养水源价值排在最末位。采用替代市场法对城镇绿地生态价值进行初步估算，其意义在于可以快速简便的计算绿地生态效益的大致数据，以本文为例，乌兰察布市中心城区作为京津风沙源重点治理区域之一，更应在加强防风固沙植物的培育、选用和设计造景上下功夫，增加绿地的防风固沙价值；而作为西北干旱半干旱地区，该地区在今后的绿化建设过程中还应当重点突出植物的保水蓄水和涵养水源作用，增强绿地涵养水源的功能，更多地执行节水城市和海绵城市建设标准。本文只统计了主要的7种生态效益，生态效益总价值的估算也只是对以上几个价值的简单累加，也没有查阅到关于各类功能价值的权威的比例权重的研究成果，这些方面应进一步得到研究。

目前，对森林和城市绿地生态效益的计算方法有多种，业界的学者从各自的研究领域进行了大量的推算与测算，但至今没有统一的多方一致认可的计算方法，因此更应该根据不同城市的规模、环境等特点探索最适宜的绿地生态效益货币化评价办法，采用确定经多方研讨认定的最佳计算方法，为今后的深入研究提供很好的技术支持。从目前的研究进展来看，采用替代市场法不仅简便易用，还可以很好地解决绿地生态效益无法直观统计和计算的问题，辅以适当方法对计算结果进行修正，评价值将会更加精确，可以更好地服务于城镇绿化建设的决策工作。

乌兰察布市作为欠发达地区，在城镇绿地建设方面和后续的养护管理方面所面对的资金压力非常巨大，但应注意的是，其绿地所创造的生态效益转化为货币价值后远远超过了建设和养护方面的投入，同时城市绿地在康复疗养等方面也有很好的作用。

乌兰察布市中心城区作为距离首都较近的夏季避暑胜地，其在加强城镇绿化建设方面的意义已远非单纯的绿化美化当地城市环境，其对保护首都生态环境方面的重要意义同样重要。因此，从贯彻落实党的二十大精神，到落实总书记“把北方重要生态安全屏障构筑的更加牢固”的嘱托，到建设美丽中国的战略部署而言，乌兰察布市应进一步顺应海绵城市和生态节约型园林城镇建设、养护和管理任务和标准要求，继续巩固和加强城镇绿化建设，在节约型绿地和垂直绿化方面给予更多的投入，并在品味和品质方面有更大的提升。