轿子山自然保护区森林生态系统服务功能价值评估(中国农.pdf
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1、第一作者简介:张治军,男,1979年出生,河北井陉人,博士,主要从事森林碳循环及森林生态系统服务功能价值评估等方面的研究工作。通信地址:650216 云南省昆明市盘龙区昙华路399号,国家林业局昆明勘察设计院,E-mail:。通讯作者:唐芳林,男,1965年出生,云南永胜人,教授级高级工程师,主要从事森林生态,自然保护区、湿地、国家公园规划等方面的研究工作。通信地址:650216 云南省昆明市盘龙区昙华路399号,国家林业局昆明勘察设计院,Tel:0871-5637116,E-mail:。收稿日期:2010-01-14,修回日期:2010-02-11。轿子山自然保护区森林生态系统服务功能价值评
2、估张治军,唐芳林,朱丽艳,李百航(国家林业局昆明勘察设计院,昆明 650216)摘 要:森林作为陆地生态系统的主体,在全球生态系统中发挥举足轻重的作用,其服务功能价值越来越受到人们的重视。以轿子山自然保护区的森林生态系统为研究对象,从物质量与价值量的角度,采用影子工程法、机会成本法、市场价值法等研究方法,对其生态系统服务功能的直接价值和间接价值进行了评估。结果表明,轿子山自然保护区森林生态系统服务功能价值达3.67108元/年,其单位面积的经济价值为22 274.65元/(hm2 年),其中直接价值为895.17104元/年,仅占到服务功能总价值的2.44%,而间接价值高达3.58108元/年
3、,两者之比1:39.95,间接价值中大小顺序依次为:土壤保持涵养水源维持生物多样性净化空气固碳释氧科研文化。轿子山自然保护区面积仅占到东川区和禄劝县总面积的3.09%,但贡献的生态服务价值可相当于两区县2008年GDP之和的6.60%,从人均来看,当地每人每年可获得其生态服务价值达470.69元。研究结果表明,轿子山自然保护区对维持当地可持续发展具有举足轻重的作用。关键词:森林生态系统服务功能;价值;轿子山;自然保护区中图分类号:Q16;X176文献标志码:A论文编号:2010-0132Value of Forest Ecosystem Services of Jiaozi Mountain
4、Natural ReserveZhang Zhijun,Tang Fanglin,Zhu Liyan,Li Baihang(Kunming Survey&Design Institute of State Forestry Administration,Kunming 650216)Abstract:Forest plays an important role as the main body of land ecosystem in global ecosystem.The researchon forest ecosystem services evaluation has been th
5、e focus of discussion.In this paper,it was assessed thedirect and indirect ecological service values,a case study of forest ecosystem in Jiaozi Mountain NaturalReserve,using shadow engineering method,opportunity cost method,market value method and other methods.The results prove that the ecosystem s
6、ervices value of the natural reserve is 3.67108yuan/a,economic value ofper unit area is 22 274.65 yuan/(hm2a),direct value is 895.17104yuan/a,accounting for only 2.44%of thetotal,indirect value is over 3.58108yuan/a,the ratio of direct value to indirect value is 1:39.95,the order ofindirect value of
7、 ecosystem service is:erosion control water conservation provisioning of habit air qualitypurifying C fixation and O2release scientific and culture.Despite the Jiaozi Mountain Natural Reservetakes only 3.09%in total area of the Dongchuan District and Luquan County,the ecosystem services valueaccount
8、s for 6.60%of total GDP in Dongchuan District and Luquan County in 2008.For each local individual,the available ecosystem services value can reach 470.69 yuan/a.In conclusion,the Jiaozi Mountain NaturalReserve plays a decisive role in maintaining the sustainable development for the local society.Key
9、 words:forest ecosystem services;value;Jiaozi Mountain;natural reserve中国农学通报2010,26(11):107-112ChineseAgricultural Science Bulletin中国农学通报http:/0 引言生态系统服务功能是自然生态系统及其所属物种支撑和维持人类生存的条件和过程1-2。森林生态系统的生态服务功能是指森林生态系统及其生态过程为人类提供的自然环境条件与效用2-3。森林是地球生物圈的重要组成部分,是可再生资源,也是维持生态平衡的重要调节器。但是,由于长期以来人类在经济活动决策过程中对森林生态系统服
10、务功能及其重要性缺乏认识及林业经营上的决策失误,导致森林资源的过度消耗和生态系统的严重破坏4。随着对资源环境可持续发展机制研究的不断深入,森林生态系统服务功能的价值逐渐被人们所认识,特别是在Costanza等1以货币形式对全球生态系统服务功能价值进行了评估,使得生态价值评估进入一个新阶段,生态系统服务功能的价值评估正成为当前生态学研究的前沿课题,许多学者从不同角度对生态系统服务功能及其价值进行了研究5-7。目前,国内大尺度区域生态系统服务价值评估在现阶段占据主导地位,而基于重点流域、自然保护区等自然区域尺度的价值评估研究较少8。大尺度评估往往容易使某些局部格局特征或特异现象消失,对于具有阈值和
11、非线性特征的生态过程,这个问题尤为突出9。积极开展具有典型植被特征自然保护区尺度的森林生态系统服务功能价值评估就显得尤为重要。基于此,该研究在云南省轿子山自然保护区森林生态系统结构、过程及服务功能关系的基础上,对以具备典型植被代表的轿子山自然保护区森林生态服务价值进行评估。该保护区地处中国西南旅游资源最丰富的云南省省会昆明市,是构成昆明“四季如春”气候的决定性因素,同时也是金沙江流域生态安全的重要生态屏障。研究其生态服务功能,有助于更好的理解在中国云南省森林型自然保护区生态系统服务功能的价值重要性,也为正确保护轿子山森林资源提供有力支撑。正确认识轿子山自然保护区森林生态服务功能,为开展云南省生
12、态补偿机制研究提供科学的理论依据和可行的数据支持。1 研究区概况轿子山自然保护区位于云南省昆明市北部,属乌蒙山系拱王山脉余脉,海拔4 223 m,峰山体型似轿子而得名,被誉为“滇中第一山”,距省会昆明168 km,素有“距昆明市最近的原始森林”之称。保护区范围包括轿子山片和普渡河片,总面积为16 456.0 hm2,其中轿子山片位于禄劝彝族自治县的雪山、乌蒙、转龙三乡(镇)与东川区的舍块、红土地乡(镇)交界处,地理坐标为东经 10248211025843,北纬 260025261153,面积16 193.0 hm2;普渡河片位于禄劝县中屏乡和乌蒙乡交界处,地理坐标为东经102424310244
13、10,北纬255630255759,面积263.0 hm2。保护区气候垂直分异明显,随海拔升高逐渐由南亚热带干热河谷到亚热带最后演变至寒温带气候,干、湿季节分明,年均降雨量 1 100mm。土壤以棕壤为主,平均厚度60 cm,质地多为砂壤质,结构松散,层次分明,腐殖质层厚度变化较大,有机质及养分含量较高,pH集中分布在5.36.3之间,呈酸性或微酸性,盐基饱和度较高,淀积层明显,土壤容重平均为1.4 g/cm3。轿子山1994年建立省级自然保护区,2009年正积极申报国家级自然保护区。根据云南轿子山自然保护区“总体规划”统计资料,区内有林地面积11 428.2 hm2,森林面积3 797.8
14、hm2,灌木林地7 630.4 hm2,森林覆盖率为69.4%,活立木总蓄积量287 050.0 m3,其中纯林230 780.0 m3,混交林 56 270.0 m3,平均年增长量为3.46 m3/hm2。主 要 森 林 植 被 有 华 山 松(Pinusarmandi)、急尖长苞冷杉(Abies georgeivar.smithii)、高山松(Pinus densata)、高山柏(Juniperus squamata)、攀枝花苏铁(Cycas panzhihuaensis)、栎类(Quercussp.)、野八角(Illicium simonsii)等。2 研究方法对生态系统服务评价的方法主
15、要有2种,一是物质量评价法,另一类是价值量评价法10。赵景柱等3曾对这2种方法进行过客观的比较分析。物质量评价法主要是从物质量的角度对生态系统提供的服务进行整体评价,而价值量评价法主要是从价值量的角度对生态系统提供的服务进行整体评价11。该文结合这2种方法对轿子山自然保护区森林生态系统服务功能价值进行评估。2.1 直接经济价值森林生态服务功能的直接经济价值主要表现为林产品价值和生态旅游价值12。2.1.1 林产品价值 轿子山自然保护区林产品主要指活立木生产,采用市场价格法来评估其价值。计算公式如下。式中,FP为区域森林生态系统木材价值;Si为各类林分类型的分布面积;Vi为各类林分单位面积产量;
16、Pi为各类林分木材价值。2.1.2 生态旅游价值 根据轿子山自然保护区生态旅游 108收益计算。2.2 间接经济价值森林生态服务功能的间接经济价值主要表现为森林生态系统的环境功能,如涵养水源、净化空气、固碳释氧等,是其生态服务功能价值的主体,是最难以进行评价而又最容易被人们忽视的价值。因此,对这部分价值进行定量评价对确切评价森林的生态服务功能具有重要意义12。2.2.1 涵养水源价值 森林水源涵养量的计算方法主要有2种:水量平衡法和分类统计法,考虑到资料的可获得性,此研究采用分类统计法,计算各林分3方面的水源涵养量:林冠截留量、枯落物持水量和土壤贮水量。涵养水源主要通过林冠层截留、枯枝落叶层和
17、土壤层持水3个方面来实现。计算公式如下。式中,FW为森林水源涵养量;Pi为各类林分单位面积持水量;Pi为单价。利用影子工程法按照中国近年水库工程库容造价 5.714 元/m312计算涵养水源价值。2.2.2 土壤保持价值 在评价中,首先对轿子山自然保护区生态系统土壤保持物质量进行计量,然后利用影子价格法、机会成本法和替代工程法,将其价值化。(1)生态系统土壤保持量估算方法如下。式中,Ac为土壤保持量(t/年);Ap为潜在土壤侵蚀量(t/年);Ar为实际土壤侵蚀量(t/年);D为区域面积(hm2);M1为荒地侵蚀模数(t/(hm2 年);M0为当前植被覆盖下的实际侵蚀模数(t/(hm2 年)。(
18、2)生态系统土壤保持价值评估方法:从保护土壤肥力,减少土地废弃和减轻泥沙淤积灾害3个方面来评价生态系统土壤保持经济效益。土壤肥力保持价值估算:由于森林的作用,不仅使林区的土壤侵蚀减少,也保留了土壤中大量的营养物质。这些营养成分主要包括N、P、K等。按照价值补偿法,其相当于提供了相量的化肥。计算公式为:式中,Sn为土壤营养物质价值;i为第i类土壤营养物质含量;Pi为第i类营养物质单价。减少土地废弃价值计算:森林砍伐后,如不合理利用,这些土地将很快退化乃至废弃,但土壤退化是一个逐渐的过程,难以计算每年土地废弃量。该文以土壤平均厚度0.6 m作为森林减少废弃土地的土层厚度来推算因土壤侵蚀而造成的废弃
19、土地面积,再用机会成本法计算得因土地废弃而失去的年经济价值。计算公式为:式中,Es为减少土地废弃的经济效益(元/年),B为林业年均收益(元/hm2),为土壤容重(t/m3)。此研究采用中国林业生产的年均收益为282.17元/hm2(以1990年为不变价)计算减少土地废弃价值。减轻泥沙淤积灾害:按照中国主要流域的泥沙运动规律,全国土壤侵蚀流失的泥沙有24%淤积于水库、江河、湖泊13,利用替代工程法计算森林生态系统减轻泥沙淤积灾害的生态服务功能价值,该研究用泥沙淤积导致水库蓄水量减少而造成的损失来估计。计算公式为:其中,En为减轻泥沙淤积经济效益(元/年);C为水库工程库容造价(元/m3)。2.2
20、.3 固碳释氧价值 森林通过光合作用,吸收CO2,释放O2,通过这一过程,森林能有效控制大气中CO2的浓度,减轻温室效应,增加森林的生物生长量。森林增加每立方米蓄积可固定CO2850 kg,同时向大气释放O2618.2 kg8。由于每年枯枝落叶分解所消耗的O2和产生的CO2与其生长过程中所产生的O2和消耗CO2基本相当,故对枝叶的固碳释氧价值不予计算。研究区森林年蓄积增长量13 122.5 m3,根据CO2分子式和原子量,换算成纯碳量。CO2固定量的价值计算:目前,国际上计算固定CO2价值的方法主要有碳税法和造林成本法。碳税法通常采用瑞典的碳税率150美元/t C(汇率按1:6.8)计算,对于
21、中国来说无疑是偏高的,所以此研究采用中国造林成本273.3元/t C和国际碳税标准的平均值646.7元/t C进行固碳价值评估。释放O2量及其价值计算:通过森林年净生长量,计算释放O2量,再通过中国森林生产O2的成本369.7元/t来估算森林释氧功能的价值。2.2.4 净化空气价值(1)SO2的净化:采用SO2的平均治理费用评价轿子山森林净化SO2的价值。其依据是14森林对SO2的吸收能力:阔叶林 q1=88.65 kg/(hm2年);针叶林 q2=215.6 kg/(hm2 年),森林年吸收SO2的总量:式中,Q 为森林年吸收 SO2的总量:Q1Q2、分别为阔、针叶林年吸收SO2的总量;S1
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