平江縣生態服務功能價值評估

左磊穎 葛大兵 王鑫芯 黃子豪 高安國

(湖南農業大學生物科學技術學院/生態科學與工程研究所，湖南 長沙 410128)

生態系統服務功能是指生態系統與生態過程所形成及所維持的人類賴以生存的自然環境條件與效用［1］。人類在利用和改造自然的過程中，往往太過強調和追求生態系統給人類帶來的市場價值或直接使用價值，忽視了其所提供的生態效益及價值，導致現有自然生態系統破壞嚴重。事實的教訓使人們開始重新認識生態生態系統服務功能的價值，并探索其保護和重建的途徑。其中比較有代表性的有Costanza［2］對全球生態系統服務價值的分類及全面評估;謝高地等［3］對青藏高原生態資產的價值評估等。但到目前為止，主要以某種類型的生態服務系統或某塊自然生態區域為研究對象，以縣域為單位來研究生態服務功能價值的研究較少。

科學全面地評估縣域生態系統的服務功能價值的意義在于:第一，能夠實現地區經濟、生態、社會的協調發展，有效地對自然資源進行長期持久的監測，為生態資源保護研究提供數據來源，使其應用于政府和企事業管理單位的決策領域，為政策的制定和實施以及資源的合理配置提供科學依據。第二，生態服務功能的量化能夠有效地幫助公眾提高對生態系統服務的認識程度，進而提高公眾的整體環境意識，使公眾對環境價值有較為客觀的認識。第三，通過對生態系統服務功能的價值評估，促進生態系統的管理，為逐步推行綠色GDP，解決生態環境價值核算方面存在的問題提供支持。因此，本研究對縣域生態系統的服務功能價值的科學研究，為促進平江縣科學合理利用自然資源環境，維護各個鄉鎮生態穩定，保持縣域內生態系統良性循環，促進城鄉社會、經濟協調發展，具有重大意義。

1 研究區域概況

平江縣位于湘、鄂、贛三省交界處，湖南省東北邊陲，地處東經113°11'至114°09'，北緯28°25'33″至29°06'之間。東西長為98.5 公里，南北長為76.1 公里。全縣森林覆蓋率65.6%，森林植被中共有喬木857 種，其中裸子植物科33 科88 種，被子植物87 科769 種。主要品種為松、杉、柏、樟、桐等。其中屬于國家保護的珍稀樹種有20 多種;另有古樹40 種592 株，竹類有30 多種，有藥用植物175 科、615 屬、1301 種。平江縣境屬大陸性季風氣候區，東亞熱帶向北亞熱帶過度氣候帶。主要氣候特征為:春溫多雨、寒流頻繁，降水集中;夏秋多旱;嚴寒期短，無霜期長;風小、霧多、濕度大。全年無霜期263 天。年平均氣溫16.8℃，常年積溫6185.3℃。年平均氣溫5℃以上的 時期為295 天。年均日照時數1731.1 小時，日照率39‰，全年太陽光能輻射總量為108.5 千卡/平方厘米，光合作用有效輻射為54.25 千卡/平方厘米。多年平均降雨量1550.78 毫米，年最大降水量2749.9 毫米、最小降雨量992.8 毫米;春秋雨季降雨量905.65 毫米，占年降雨量的58.4%。年均蒸發量為741.5 毫米，相對濕度為82%，最小相對濕度為9%。多年平均降水日為160 天，降水年際變化大。

2 數據來源及研究方法

本論文結合作者在平江縣國家級生態縣建設工作的經歷，充分利用所取得的農業、林業、水文等相關數據，評估平江縣生態系統服務價值。平江縣生態系統服務價值包括直接經濟價值和間接經濟價值。本次評估主要包括有物質生產、調蓄洪水、涵養水源、固碳釋氧、凈化環境、控制水土流失、生態旅游、文化科研等八個方面的價值。

2.1 市場價值法

市場價值法根據生產率變動情況評價環境質量變動所帶來的影響的方法，建立在充分的信息和明確的因果關系基礎之上，其評價結果較為客觀，爭議較少。采用市場價值法需要足夠的實物量數據以及足夠的市場價格或影子價格數據。

2.2 影子工程法

用人工方法建造一項新工程來替代被破壞的功能_然后用建造新工程所需的費用來估算環境破壞或污染造成的經濟損失。

2.3 旅行費用法

用于評價生態系統服務功能的游憩休閑價值，以人們的旅行費用作為替代物來衡量旅游景點或者其他娛樂物品的價值。

2.4 替代成本法

通過考察人們與市場相關的行為，特別是在與環境聯系緊密相關的市場中所支付的價格或他們獲得的利益，間接推斷出人們對環境的偏好，以此來估算環境質量變化的經濟價值。

2.5 碳稅法和造林成本法、工業制氧法

根據光合作用反應方程式，植物每生產1g 干物質可以固定1.63g CO2釋放1.19g O2。根據干物質生產量來換算固定CO2和釋放O2量，用碳稅法和造林成本法二者的平均值確定生態系統固定二氧化碳的價值，用工業制氧法和造林成本法的平均值確定釋放氧氣的價值。

3 生態系統服務功能價值評估

3.1 物質生產功能價值

平江縣生態系統物質生產功能主要體現在為當地居民提供了一些生產生活所必需的產品，主要包括農業、林業、畜牧業、漁業等四個方面。這些產品是靠現實市場價格來消費的，根據平江縣統計年鑒所提供數據，平江縣2012年農業、林業、畜牧業、漁業產值分別為23.7 億元、4.1 億元、20.9 億元、0.9 億元，平江縣生態系統物質生產功能價值即第一產業各產值之和，約為49.6 億元。

3.2 固碳釋氧價值

植物白天進行光合作用時能夠吸收空氣中的二氧化碳，同時生成葡萄糖等碳水化合物以及氧氣，根據反應式可得出每生產1g 干物質需要吸收1.63g 二氧化碳同時釋放1.19g 氧氣。有學者［4］研究以中國陸地植被凈初級生產力為研究對象得出，亞熱帶針葉林凈初級生產力為566g C·m－2·a－1(平江縣針葉林主要品種為黃山松［3］)，常綠－落葉闊葉林凈初級生產力為722g C·m－2·a－1，針闊混交林凈初級生產力為472g C·m－2·a－1，草地凈初級生產力為231g C·m－2·a－1。根據資料顯示，國際通用碳稅率為150 美元/t，工業制氧成本為400 元/t，我國平均造林成本換算成二氧化碳261 元/t，氧氣353 元/t。計算固定二氧化碳價值時選取碳稅率和造林成本法平均值，計算釋放氧氣價值時取工業制氧成本和造林成本法平均值。計算結果如表1。

表1 平江縣生態系統固碳釋氧量

在計算固定二氧化碳量時還應該考慮森林生態系統的凋落物在分解時同時釋放出二氧化碳，有學者以溫帶森林凋落物為研究對象得出分解時釋放的二氧化碳通量為1.85t/hm2·a［5］，由此推算出平江縣森林凋落物每年因分解產生的二氧化碳量為528880t。

由此推算出平江縣每年固碳釋氧價值約為33.1 億元。

3.3 凈化環境價值

生態系統維持運轉的過程中，通過系統內生物的新陳代謝或本身其物理性質對環境中污染物的量的減少，主要包括對SOx、NOx、粉塵等物質的削減。

3.3.1 吸收SO2的價值

根據歐陽志云的研究成果［6］，闊葉林對SO2的吸收能力為88.65kg/hm2，針葉林215.6kg/hm2，混交林取二者平均值152.1kg/hm2。測算出平江縣生態服務系統對SO2的總吸收量為143497.3t。以SO2治理費用每噸3000 元計算［7］，其對SO2凈化價值為4.3 億元。

3.3.2 吸收NOx 的價值

一公頃林地對NOx 的吸收量為380kg/hm2·a，目前對于汽車尾氣排放NOx 的治理費用為1.6 萬元/t。由此計算出對氮氧化物吸收的價值約為17.4 億元。

3.3.3 滯留粉塵的價值

粉塵是空氣污染的重要指標之一，森林、草地對粉塵阻擋吸附過濾作用。研究［7］顯示針葉林的滯塵能力為33.2t/hm2，闊葉林的滯塵能力為10.11t/hm2，平均值為21.65t/hm2，草地滯塵能力為0.12t/hm2。以削減粉塵成本170 元/t 計算，平江縣森林、草地滯塵能力價值約為11.1 億元。

3.3.4 降解污染的價值

濕地通過生物新陳代謝起到降解污染物的作用，平江縣濕地包括汨羅江、昌江等水系沿岸濕地、河洲灘涂等，共3830hm2。根據Costanza 等［2］的研究結果，濕地生態系統降解水體中污染物的價值為4177USD/hm2·a，則平江縣濕地降解污染物的價值約為1 億元。

根據上述測算，平江縣生態系統凈化環境價值約為33.8 億元。

3.4 保持水土價值

3.4.1 固土價值

森林、草地對土壤侵蝕有良好的抑制作用，植被發達的根系有改良，固定和網絡土壤的作用，樹冠層和落葉層可削減降雨的侵蝕作用，因此對保持水土具有重大意義。

根據多年的測定結果:湖南省闊葉林年土地侵蝕量為0.73t/hm2·a，針葉林年土地侵蝕量為1.85t/hm2·a，闊葉－針葉混交林為1.29t/hm2·a，草地為2.91t/hm2·a，無林裸地為37.58t/hm2·a［8］。

植被固土價值根據其防止泥沙流失來測算，如大量泥沙流入河道、水庫將產生疏通河道費用，根據湖南省水利廳資料:挖取或攔截1t 泥沙的平均費用為50.5 元/t。又根據舒爾茨的研究，進入河道中的固體物質約為泥沙流失量的50%。

由此測算出平江縣植被所減少的泥沙量為576.5 萬噸，平江縣植被的固土價值為29113 萬元。

3.4.2 保肥價值

植被所保持的土壤含有大量養分，折算成碳酸氫銨、過磷酸鈣和硫酸鉀等化肥量，再根據肥料市場價格計算保肥價值。多次土壤的分析結果表明湖南省各類林地土壤的養分含量為:有機質3.027%～4.859%，N 0.136%～0.203%，P 0.048%～0.065%，K 1.365%～2.127%［8］。

根據計算，平江縣植被保持的養分為N 19700t、P 6550t、K 218555t、有機質442493t，將其按比例折算成化肥碳酸氫銨136493t，過磷酸鈣53456t，硫酸鉀487546t。在湖南省，碳酸氫銨、過磷酸鈣、硫酸鉀、有機肥售價分別為3000 元/t、10000 元/t、4600 元/t、7000 元/t。可得出平江縣保肥價值:N 40950 萬元、P 53455 萬元、K 224277 萬元、有機質309680 萬元，總計628362 萬元。

平江縣生態系統保持水土價值等于固土價值+保肥價值=657475 萬元。

3.5 涵養水源價值

3.5.1 森林涵養水源價值

森林生態系統通過凋落物和根系的作用下，土壤的容重、非毛管孔隙度、總孔隙度等土壤性質發生改變，提升土壤的蓄水功能，增加在枯水期的徑流量，使河流的供水更為穩定，為農業、工業發展提供便利。根據研究，湖南省裸地深土層平均含水量為1795t/hm2·a［9］。

通過使用影子工程法，測算建造相同庫容水庫所需資金。根據資料，我國修建攔蓄1m3的水庫平均費用為1.0～6.9 元，平均3.3 元/m3，其使用壽命為50～100a，取平均75a 計算，另有資料指出水利工程的效益與總投入比值約為13.1。

通過計算可得出平江縣森林和草地生態系統涵養水源的價值每年約為3 億元。

表2 平江縣森林生態系統蓄水量 (t/hm2·a)

3.5.2 濕地涵養水源價值

濕地生態系統具有蓄水和補水功能，在洪水期可以積蓄洪水緩解損失，在枯水期控制旱情，補充生產、生活所需要用水。根據《岳陽市水資源公報》所提供數據，采用影子工程法測算濕地涵養水源價值如表3。

表3 平江縣濕地涵養水源價值

平江縣生態服務系統每年提供的涵養水源價值=森林+草地+濕地約為50809 萬元。

3.6 調蓄洪水價值

森林、濕地生態系統具有維護地區間的水量平衡，調控流量等功能，極大減少了水災、旱災等情況的發生。如果沒有這些生態系統，勢必要修建大量的防洪工程。平江縣生態系統調蓄洪水價值如表4。

表4 平江縣生態系統調蓄洪水價值

根據測算結果可知，平江縣生態系統調蓄洪水功能價值約為14230 萬元。

3.7 旅游娛樂價值

平江縣歷史悠久，山川秀美，旅游資源豐富。境內有國家級幕阜山森林公園、國家級福壽山風景名勝區等，另有大量文物古跡，如杜甫墓、艾穆墓、甕江戰國遺址、平江起義遺址、新石器時代的石箭鏃、石刀、紡輪等，還有宋代的青瓷碟，商代的青銅質編鐘和明代王守仁的五星端硯。

平江縣2012年全年共接待游客126 萬人次，同比增長19.5%，旅游總收入4.8 億元。按照通用的旅游投資收益15%估算，平江縣生態系統旅游娛樂價值約為7200 萬元。隨著知名度的提高，該項價值收益遞增收益將較快。

3.8 文化科研價值

文化科研價值難以量化，本文采用謝高地研究得到的我國單位面積生態系統平均文化科研功能價值計算:濕地4375.6t/hm2·a、森林1132.6t/hm2·a、草地76.35t/hm2·a、農田390.72t/hm2·a，具體結果見表5。

表5 平江縣各類型生態系統文化科研價值

根據上述計算，平江縣生態系統文化科研價值約為7139 萬元。由于平江縣是以農業為主的地區，并且有汨羅江的水系流經，所以農田和濕地具有較高的科研文化價值。

4 平江縣服務功能價值與討論

根據平江縣自然環境和社會經濟條件，運用生態經濟學方法初步得出平江縣生態系統服務功能總價值為190.2 億元，高于平江縣2012年GDP 的164.4 億元。

圖1 平江縣生態服務功能價值

圖2 平江縣生態服務功能價值分布情況

其中保持水土價值高達65.7 億元，為各項價值中最高，達到了35%。結合平江縣實際情況，在南疆等幾個鎮由于長石開采致使生態系統破壞，從而引發嚴重的水土流失問題，充分證明了生態系統對水土保持的重要性。物質生產價值排在第二位，共計49.6 億元，占總價值的26%:凈化環境為33.8 億元，占總價值的18%:固碳釋氧為33.1 億元，占到總價值的17%。這前四項價值占到了總價值的96%，這也是目前公眾對自然生態系統服務功能接受程度較高的四項。涵養水源價值為5.1 億元，占總價值3%，隨著水資源短缺的情況日益加重，涵養水源的功能也會越來越受到人們的重視，此方面是本文研究所不能展現的。調蓄洪水的價值為1.4 億元，僅占到總價值的1%，但是一旦失去這1%，其余的99%都可能遭到完全破壞，這樣的風險性也是數據所不能展現出的。旅游娛樂和科研文化價值分別為7200 和7139 萬元，跟隨著平江縣的知名度提升，旅游業的快速發展，越來越多的學者也會將目光聚焦在這樣一塊原生態的自然區域，這兩項價值也會隨之快速提升。在倡導生態文明的大環境背景下，對平江縣生態系統的保護以及合理開發利用是值得政府、學者和廣大人民群眾所重視的。

［1］Daily G C，eds．Nature's Servies:Societal Dependence on Natural Ecosystems，Island Press，Washington D．Cl997．

［2］Costanza R;D＇Arge R;De Groot R The Value of the World＇s Ecosystem Services and Natural Capital［外文期刊］1997．

［3］高地，魯春霞，肖玉，等．青藏高原高寒草地生態系統服務價值評估［J］．山地學報，2003，2l(1):50－5．

［4］朱文泉，潘耀忠，張錦水等．中國陸地植被凈初級生產力遙感估算［J］．植物生態學報，2007，31(3):413－424．

［5］吳鋼，邵國凡．長白山森林生態系統服務功能［J］．中國科學:C 輯，2001，3l(5):71－80．

［6］歐陽志云，王效科．中國陸地生態系統服務功能及其生態經濟價值的初步研究［J］．生態學報，1999，19(5):7－13．

［7］彭建，王仰麟，陳燕飛等．城市生態系統服務功能價值評估初探－－以深圳市為例［J］．北京大學學報(自然科學版)，2005，41(4):594－604．DOI:10．3321/j．issn:0479－8023．2005．04．013．

［8］康文星，田大倫．湖南省森林公益效能的經濟評價Ⅱ森林的固土保肥、改良土壤和凈化大氣效益［J］．中南林學院學報，2001，21(4):1－4．DOI:10．3969/j．issn．1673－923X．2001．04．001．

［9］康文星;田大倫湖南省森林公益效能的經濟評價Ⅰ森林的木材生產效益與水源涵養效益［期刊論文］－中南林學院學報，2001(03)

［10］謝高地，甄霖，魯春霞，等．一個基于專家知識的生態系統服務價值化方法［J］．JOURNAL OF NATURAL RESOURCES，2008．

［11］徐華清，楊水平，陳玉碧等．城市綠地生態服務功能價值評估——以北京林業大學為例［J］．寧夏農林科技，2014，55(2):48－51．DOI:10．3969/j．issn．1002－204X．2014．02．019．

［12］嚴妍，萬福緒，申斕等．蘇州城市森林生態環境監測及服務功能價值評估［J］．安徽農業科學，2014，(18):5847－5849，5854．DOI:10．3969/j．issn．0517－6611．2014．18．049．

［13］常斌，張麗娟，宋建軍等．平頂山市生態服務功能重要性評價研究［J］．環境科學與管理，2014，39(6):173－176．DOI:10．3969/j．issn．1673－1212．2014．06．046．

［14］教勇．長沙市重點公益林規劃及生態服務功能價值評價［D］．中南林業科技大學，2013．

［15］王艷萍，何峰，王力等．隴南市武都區土地生態服務功能價值評估及其變化分析［J］．甘肅農業大學學報，2012，47(4):110－117．DOI:10．3969/j．issn．1003－4315．2012．04．022．

［16］徐劍波，劉振華，宋立生等．基于遙感的廣州市城市綠地生態服務功能評價［J］．生態學雜志，2012，31(2):440－445．

［17］趙旭陽，劉征，趙晴等．區域土地利用變化及其生態服務功能響應研究［C］．//中國地理學會2013年(華北地區)學術年會論文集．2013:300－311．

［18］徐明華，馮樹丹，孟祥楠等．三江平原濕地生態服務功能重要性［J］．國土與自 然 資 源 研 究，2012，(1):59－60．DOI:10．3969/j．issn．1003－7853．2012．01．023．

［19］張誠，郝彩蓮，秦天玲等．水的生態服務功能內涵與評價方法初探［J］．水利水電技術，2013，44(10):23－26．DOI:10．3969/j．issn．1000－0860．2013．10．005．

［20］羅光杰，王世杰，李陽兵等．巖溶地區坡耕地時空動態變化及其生態服務功能評估［J］．農業工程學報，2014，(11):233－243．DOI:10．3969/j．issn．1002－6819．2014．11．029．

［21］姚鴻文，陶吉興，杜群等．浙江省森林生態服務功能評估與分析［J］．南京林業大學學報(自然科學版)，2012，36(4):13－17．DOI:10．3969/j．issn．1000－2006．2012．04．003．

［22］焦燕，鞠永梅．水土保持生態服務功能評價方法［J］．水利科技2014，20(7):78－79．DOI:10．3969/j．issn．1006－7175．2014．07．031．

［23］段汀龍．城市濕地生態服務功能探析［J］．地域研究與開發，2014，33(1):117－121．DOI:10．3969/j．issn．1003－2363．2014．01．023．

［24］劉瓊閣，彭道黎，施鵬程，等．三峽庫區森林生態系統服務功能評估1［J］．東北林業大學學報，2014，(11):62－66．

［25］孫璐，張友靜，張滔等．黃河源區土地利用/覆蓋生態服務功能價值評價及時空預測［J］．地理與地理信息科學，2014，30(5):99－104．DOI:10．3969/j．issn．1672－0504．2014．05．020．