嶗山森林生態系統服務功能及其價值評估

劉志遠，劉屬靈，邵景安,2

(1.重慶師范大學 地理與旅游學院，重慶 401331；2.重慶師范大學三峽庫區地表過程與環境遙感重慶市重點實驗室，重慶 401331)

1 引言

森林生態系統是以喬木為建群種或者優勢種的生物群落和其所處的空間環境相互作用而形成的具有生態系統功能和作用的自然綜合體，是陸地生態系統的主體，其在為人類提供生產生活所需要的林木產品之外，還具有涵養水源、防風固沙、凈化空氣、美化環境、制氧固碳等多種功能價值[1，2]。在過去時間里人類注重森林生態系統直接提供的物質產品的功能，忽視了其本身所存在的生態服務功能，而無限制地對森林進行掠奪式開發和經營，導致了森林生態系統質量和面積的大幅度下降，致使其生態服務功能大大減弱[3]。

森林生態系統服務功能存在較高的經濟價值，其生物資源主要表現于直接和間接價值上，而生態系統的環境和資源貢獻值是由當前的人類生產和物質消費所構成的，直接價值所指的是人們的生產和消費需要的價值由森林生態系統直接提供，如林木薪材產品、野生動植物草藥、森林旅游和游憩等的生態價值等。然而森林生態系統的生態服務功能的間接經濟價值表現在森林生態系統的生態服務功能上，如保持水土、凈化水質、制氧固碳等功能，這些都是森林生態服務功能價值的體現，又是最容易被人類忽視的價值所在，因此，對這部分價值進行定量評價對確切評價森林生態系統的生態服務功能具有重要意義[4]。

2 研究區概況

嶗山位于山東省東部青島市境內，居于黃海之濱，東、南瀕黃海，西鄰青島市市南區、市北區，西北鄰李滄區，北接青島市城陽區和即墨市。嶗山位于中緯度暖溫帶季風氣候區，光資源充足，熱力資源較豐富，降水量較多，濕潤溫和，四季分明，年平均日照為2503.3 h，年平均氣溫12.1 ℃，月平均相對濕度為72%。嶗山被譽為“海上名山第一”。

嶗山風景區的植被類型屬暖溫帶落葉闊葉林，地帶性落葉闊葉林為麻櫟林，主要建群種有麻櫟、刺槐、楓楊、榆樹等；地帶性針葉林屬溫性常綠針葉林，主要建群種是赤松、油松和側柏。嶗山目前所存在的森林均為次生林和人工林，同時存在著大量的引種樹種，如黑松、油松、落葉松、火炬松等[6]。

3 材料與方法

3.1 數據來源

此次研究使用嶗山區政務網(http://www.laoshan.gov.cn)和前期項目區實地走訪調研和問卷調查形式獲得的統計數據資料。

3.2 研究方法

隨著可繼續發展理念的持續貫徹和落實，森林作為陸地生態系統的主體，其在林木及副產品的生產、保持水土、涵養水源、改良土壤、維持生物多樣性、凈化空氣及旅游自然觀光和文化功能。

本文采用的評估方法包括影子工程法、市場價值法、替代花費等，用以評價嶗山風景區森林生態系統的服務功能和生態價值。客觀科學地評價森林生態系統服務功能，促進將自然資源及環境納入國民經濟核算體系，這對促進人類正確處理社會經濟發展與生態環境保護之間的關系具有重要的現實意義[5]。

第一個是市場價值法，由于沒有普通意義上的市場，便可以將生態林所產生的生態產品與相同的工業產品進行比價，以工業產品的當前市場價格作為參照，通過核算等量的工業產品總價從而等價成森林的某種功能價值。例如固碳釋氧，將森林固定的二氧化碳和釋放的氧氣量乘以市場上吸收二氧化碳和制氧單價，就可以獲得森林固碳釋氧的具體經濟價值。

費用支出法、機會成本法、影子工程法、旅行費用法等均是探索生態系統服務功能來采用較多的評估生態功能價值的方法。其中影子工程法、機會成本法和恢復和保護費用法都是來通過估算一個生態系統遭受外界干擾而遭受破壞時，利用其換算成相對可以表示其經濟價值的方式來計算該生態系統的價值如何。旅行費用法(TCM)和享樂價格法是評價生態系統的游覽價值時所用的方法。實際上，這幾種都是替代市場法的衍生物，用來估算生態系統處于不同情境下或功能中的服務價值。

第二個是條件價值法，簡稱CVM，與替代市場法不同的是，他直接模擬一個市場或一種支付方式，以調查問卷的形式直接獲得經濟價值從而評估生態服務價值。問卷的內容大都與被調查者來消費多少資金來取得該商品，亦或者是采取何種的補償手段讓某人來放棄對該商品的耗費。此方法一般應用于森林休閑游憩和野生動物資源的價值評估等。

4 計算與分析

4.1 涵養水源的生態價值

涵養水源價值采用影子工程法估算。森林的涵養水源量等于降雨量減去蒸散量。森林涵養水源的價值相當于容納了同等水量的水庫的價值，包括水的凈化價值和建造的水庫的價值。由以下公式進行計算：

U調=10C庫A(P-E-R)

(1)

U水質=10K水A(P-E-R)

(2)

式(1)、(2)中U調為調節水的價值(元/a)；P為降水量(mm/a)；E為蒸散量(mm/a)；R為地表徑流量(mm/a)；A為林地面積(hm2)；C庫為水庫建造價值(元/m3)；U水為森林凈水價值(元/a)；K水為居民用水價格[7]。

嶗山風景區多年平均降水量約為900 mm，共有森林面積約4726 hm2，具有水庫24座，嶗山風景區森林各林型按面積加權平均蓄水能力為180.3 mm，水庫庫容造價參照第八次森林生態系統評估，取值為8.44元/t，城市的居民用水價格的取值為3.07元。森林涵養水源的價值約為457.7萬元/a。

4.2 保育土壤的生態價值

保育土壤的價值主要體現在森林的固土和保肥能力。固土能力就是潛在土壤侵蝕量和實際土壤侵蝕量的差值，換句話說就是因植被覆蓋和實施土地管理措施而減少的土壤侵蝕量[8]。保肥就是森林對土壤肥力的維持能力，利用土壤保持量計算氮磷鉀等物質的保持量，通過市場價格法計算出森林保育土壤肥力的經濟價值[9]。

按照國家水利部門統計數據,坡地侵蝕的泥沙進入河道的比例為63%，計算得到嶗山風景區森林防止水土流失的經濟價值為241.8萬元/a，嶗山森林地表層土壤全氮、全鉀、全磷含量平均為0.12%、0.02%、0.94%,根據近年國產化肥的平均價格，以磷酸二銨價格為3300元/t，氯化鉀化肥價格為2800 元/t；有機質平均價格為800元/t[10]。嶗山風景區森林生態系統保肥的經濟價值為576.8萬元/a。

4.3 制氧固碳的功能

4.3.1 釋放O2價值估算

研究表明[11，12]，森林釋放氧氣的效益計量評價采用生產成本法，森林釋放的氧氣量根據氧氣工業生產成本費用計算效益。森林通過光合作用可以生產有機物質和氧氣，通過光合作用化學反應式中有機物增量—氧氣的質量關系，可以計算得出生產單位物質的制氧量，進而可以求得整個森林系統的制氧量[17～19]。那么制氧價值可以由以下公式得出：

U氧=MSKP

(3)

式(3)中，U氧為森林制氧價值；M為單位面積森林生長的生物量(枝、葉、干、皮、根)；S為森林面積；K為森林通過光合作用生產1 t物質釋放的氧氣量；P為工業每生產1t氧氣的生產成本費用。

年制氧的物質量為3.02 t/a，氧氣價格采用中華人民共和國衛生部網站的平均價格，1299.07元/t。那么釋氧價值約為3923.2萬元/a。

4.3.2 固定CO2價值估算

植樹造林可以有效的防止大氣變暖，因此森林對CO2的吸收作用十分顯著。林木吸收二氧化碳轉化為有機物質，利用植物的呼吸作用化學反應方程，建立森林的凈生產力和吸收二氧化碳的系數關系，就可以用凈生產算出得到CO2吸收量。固定二氧化碳的價值用生產成本法估算，年固碳量乘以固碳的影子價格就是固碳價值。

據方精云等結論[13],嶗山地區森林平均生物生產力約為 11.05 t/(hm2·a),計算得到嶗山地區森林生態系統每年對大氣中CO2固定量為3.93 t/hm2,固碳價格參照第八次森林生態評估取值為1281元/t,采用生產成本法估算固定CO2的價值為630.6萬元/a。

將以上兩部分加和即為固碳釋氧的功能總價值，約為4553.8萬元/a。

4.4 凈化環境的功能

森林的凈化空氣的功能主要表現在對周圍環境中SO2和粉塵的吸收作用。根據“中國生物多樣性國情研究報告”,闊葉林吸收SO2的能力值為88.65 kg/(hm2·a)；針葉林吸收SO2的能力值為215.6 kg/(hm2·a)[14]。

吸收SO2價值估算是用單位面積森林每年吸收SO2的平均值乘以森林總面積，得到每年森林吸收SO2的總量。采用費用分析法，根據近年污染治理過程中消減單位重量SO2的投資成本算出森林生態系統吸收SO2的價值。滯塵功能價值估算同樣用單位面積森林每年能截持的粉塵量乘以森林總面積，得到每年森林截留粉塵的含量。以費用分析法估算森林對一般性粉塵的滯留能力[15,16]。

嶗山風景區針葉林的降塵能力為33.2 t/(hm2·a)，闊葉林的降塵能力10.11 t/(hm2·a)，凈化大氣環境的價值為2358.8萬元/a。

4.5 提供林木產品的功能

嶗山風景區森林生態系統服務功能的直接經濟價值，主要是木材經濟價值和薪碳材經濟價值。采用市場價值法，利用如下公式進行估算:

V1=∑SiGiPi

(4)

(5)

嶗山風景區森林面積約為4726 hm2，經統計其出材率約為60%，而近年來木材市場價格變化普遍較大，楊樹木約為300～320元/m3，松樹木約為450～650元/m3，其他闊葉林木在250元/m3左右，通過進行加權平均計算得出平均價格在370元/m3，所以嶗山風景區森林木材總價值在174.9萬元/a。

在另外40%未出材的林木中，當地居民會將一部分作為薪碳材使用，主要有干枯樹枝及一部分枯樹等。根據薪材市場價格150元/m3計算，嶗山風景區目前所有薪碳材的總價格約為55萬元/a。

將兩部分核算相加得到嶗山風景區提供林木產品的經濟價值總量為229.9萬元/a。

4.6 森林休閑觀光及游憩的功能

森林公園的修建吸引了很多熱愛自然的旅游者，這其中的資金流轉為森林保護行了方便，也讓更多的人參與到了森林保護中。并且客流量的增加也進一步提升了森林的文化價值。通過設計問卷調查發現，在被調查人群中，88%的人在森林公園的消費低于300元；40%的人平均每年去森林公園1～2次，13%的人去3次以上。經數據統計得到嶗山風景區接待游客數量約為1680萬人次，2017年旅游收入在120億元。而其現有的森林休閑觀光經濟價值約為4480萬元/a。

4.7 通過條件價值法評價森林生態系統功能

通過與森林生態系統保護調查問卷的調查結果分析，在114名被調查者中，88%的人平均在森林公園消費300以下，12%會在300以上；97%的民眾愿意為森林生態保護貢獻力量，其中絕大部分的被調查者愿意出錢或出力，僅出錢的占比20%，僅出力的占25%，出錢又出力的占42%。可以出錢的被調查者有51%每年每人出100元人民幣，30%愿意支付100以上。極少數人不愿支付錢的原因是個人經濟問題。

通過該調查分析發現，如若青島市有81%的人每人每年支付100元作為修復森林生態系統的資金，每年森林生態系統可以從民眾中獲得至少92040萬元人民幣的資金支持。

5 結論與討論

(1)嶗山風景區森林生態系統具有巨大的生態服務功能價值,其現有森林經濟價值每年大約為16580.2萬元，嶗山風景區經濟水平的提升為環境生態價值的完善提供保障。

(2)根據表1可得，嶗山森林生態系統對制氧固碳、休憩功能有著十分重要的作用。其對制氧固碳、休憩功能作用占整個生態系統服務功能價值的70%。

表1 森林生態系統服務價值功能

(3)嶗山風景區在涵養水源、保育土壤、凈化環境等方面具有重要的作用。但從總體來看其占比相對較小，因此相關部門應加大對其支持力度加強管理，使其森林本身功能充分展現，更有利于維持好當地的生物多樣性和生態系統的平衡穩定。