山东省农田防护林生态系统服务功能价值核算_陈作州.pdf
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1、山东省农田防护林生态系统服务功能价值核算*陈作州1张宇清1吴斌1李志沛1耿相国2冯靖宇3田世艳1雷娜1(1北京林业大学水土保持学院,北京 100083;2中国水电顾问集团昆明勘测设计研究院,昆明 650051;3湖南省水利勘测设计研究总院,长沙 410007)摘要研究农田防护林生态系统服务功能价值对于区域经济的发展和生态环境的保护具有重要意义。运用市场价值法、机会成本法、影子价格法等,对山东省 2001 和 2005 年农田防护林生态服务功能价值进行了核算。结果表明:2001 和 2005 年农田防护林生态服务功能的总价值分别为 95 83 亿元和 124 97 亿元,各项生态服务指标的价值顺
2、序为保育土壤作物增产生物多样性保护固碳供氧净化空气;生态服务的总价值年均增加 7 29 亿元,其中保育土壤的价值增加最大为 3 23 亿元,其余依次是作物增产、生物多样性保护、林产品、固碳供氧、净化空气,增加价值分别为 2 19、1 25、0 56、0 05、0 01 亿元。因此,农田防护林具有的生态服务功能价值是巨大的,应该尽快建立生态服务市场补偿机制和完善生态服务功能价值评估方法,促进农田防护林从生态型向生态经济型转变。关键词农田防护林;生态系统服务;价值核算;山东省中图分类号S727 24文献标识码A文章编号10004890(2012)1005907Evaluation of ecosy
3、stem services function value of farmland shelterbelts in Shandong Prov-ince CHEN Zuo-zhou1,ZHANG Yu-qing1,WU Bin1,LI Zhi-pei1,GENG Xiang-gao2,FENG Jing-yu3,TIAN Shi-yan1,LEI Na1(1College of Water and Soil Conservation,Beijing For-estry University,Beijing 100083,China;2Hydrochina Kunming Engineering
4、Corporation,Kun-ming 650051,China;3Hunan Hydro Power Design Istitute,Changsha 410007,China)Chi-nese Journal of Ecology,2012,31(1):5965Abstract:Evaluation of farmland shelterbelt ecosystem services is of vital importance due to itspractical application in regional economical development and ecologica
5、l environment protectionIn this study,the farmland eco-service function value of Shandong Province in 20012005 wasevaluated by the methods of market price,opportunity cost,and shadow price In 2001 and2005,the total ecological service function value of the farmland ecosystem in the Province was95 831
6、08and 124 97108Yuan,respectively,and the ecological service function index valuewas in the order of soil conservation crop yield increment biodiversity protection CO2fixa-tion and O2release air purification The increment of the total ecological service was 7 29108billion per year,among which,the inc
7、rement value of soil conservation service was the largest(3 23108Yuan),followed by that of soil protection(2 19108Yuan),crop yield increment(1 25 108Yuan),biodiversity protection(5 60 107Yuan),CO2fixation and O2release(5.00106Yuan),and air purification(1 00106Yuan)Due to the tremendous ecologicalser
8、vice function value of formlanl shelterbelt,the ecological service market compensation mecha-nism and the perfect ecological service function evaluation method should be established as earlyas possible,so as to transform farmland from an ecological type into an ecological and economicaltypeKey words
9、:farmland shelterbelt;ecosystem services;evaluation;Shandong Province*国家林业局林业公益性行业科研专项项目(200804008)资助。通讯作者 E-mail:zhangyq bjfu edu cn收稿日期:2011-07-04接受日期:2011-10-17生态学杂志 Chinese Journal of Ecology2012,31(1):5965生态系统服务功能是指生态系统与生态过程所形成及所维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用(Daily,1997;James!Spencer,2007),包括对人类生存及生活质量有贡献
10、的生态系统产品和生态系统功能(阎水玉和王祥荣,2002),它与人类的福祉密切相关(Fisher et al,2009)。生态系统服务功能是目前国内外生态学界关注的热点问题之一(Fang etal,2008)。学者们主要利用生态经济学理论(Cost-anza et al,1997)和环境经济学理论(Pearce,1998)提出了生态系统服务功能的价值计量方法。但是,双方对生态系统服务功能价值的可计量性、计量方法和计量中的技术处理等问题存在不同的观点。此外,还有学者从政策制定的角度对全球生态系统进行了定义和分类(Fisher et al,2009)。对于森林生态系统服务功能的价值研究,Gram(2
11、001)给出了一种综合的计算方法,用于计算被人们利用的森林产品和服务的经济价值。日本林野厅对其境内的森林公益机能价值进行了评价,得出总额约 7500 万日元(约 500 万元人民币)的生态服务价值(和爱军和箕输光博,2001)。可见森林生态系统服务功能所具有的价值是巨大的。20 世纪 80 年代,中国开始森林资源价值核算研究,生态系统服务功能及其价值评价工作也随之开始。侯元兆等(1995)第一次比较全面地评估了中国森林资源价值,明确了森林生态服务的价值的计算内容。欧阳志云等(1999)、李金昌(1999)系统阐述了生态系统服务功能的概念和内涵,并全面总结了森林生态服务价值计量的理论和方法。国内
12、学者主要采用 Costanza 等(1997)、谢高地和鲁春霞(2003)的生态系统服务价值系数和计算方法对生态系统服务价值进行评估,分别对长白山(薛达元等,1999)、北京市(李忠魁和周冰,2001)、神农架兴山县(郭中伟和甘雅玲,2003)、长江流域(张旭东等,2003)、深圳市(彭建等,2005)、崂山风景区(孙龙等,2006)等地区进行了相关的森林生态系统服务功能价值的研究。近期森林生态系统服务功能的研究工作主要集中在生态系统服务功能的动态过程及其变化方面(杜加强等,2008;林清山等,2010;杨晓菲等,2011)。由于森林生态系统的种类繁多和计算方法不同,以及指标测定困难等原因,导
13、致对森林生态系统服务价值的研究仅处于宏观粗略估算的状态,对一些具体的生态系统服务重要性的综合评价研究还处于起步阶段。农田防护林是由树木组成的具有多种功能的人工廊带网络系统(邓荣鑫等,2009),在增强农田生态系统的抗干扰能力、改善农田小气候、净化空气、增加生物多样性、碳汇和保障作物稳产高产等方面起到重要作用(Williams-Guilln et al,2008;Nair etal,2009)。它作为农业景观生态系统的组成部分对其产生的生态服务功能有重要影响(Yang et al,2010)。农田防护林具有巨大的生态和经济价值,但是现阶段国内外关于农田防护林的研究主要集中在林带配置(范志平等,2
14、002;姜凤岐,2003)、防风固沙(Wanvestraut et al,2004;Robert!Speijers,2007)、农作物增产(Nair,2008;Wajia-Musukwe etal,2008)等方面,而对其生态服务功能价值计量研究较少,忽视了间接的经济价值。鉴于此,本研究对山东省农田防护林的生态服务价值进行核算,使其价值得到量化。有利于人们更加准确的认识农田防护林生态系统的生产潜力和巨大的经济价值,为政府部门相关政策的制定提供依据。1研究地区与研究方法1.1研究区概况山东省(3422.9N3824.0N,11447.5E12242.3E)位于中国东部沿海,黄河的下游,土地总面积
15、 15.78 万 km2。其中西部、北部是黄河冲积而成的鲁西北平原区,是华北大平原重要组成部分,占全省总土地面积的 55%。山东的农业历史悠久,粮食作物以种植小麦、玉米为主。2002 年底全省耕地总面积为 707 万 hm2,粮食作物播种面积 691.30万 hm2,居全国第二位,关系到我国粮食安全。而农田防护林在农业生态系统中发挥着相当重要的作用,为山东省平原地区农业可持续发展提供保障。山东省农田防护林树种以阔叶树种 杨树占据绝对优势,品种主要有中林 46(Populuseuramericanacv.Zhonglin 46)、中林 23(Populuseuramericanacv.Zhong
16、lin 23 )、I 69(Populus deltoides cv.Lux(I-69/55)、I 107(Populuseuramericana cv.I-107)、L 35(Populuseuramericana cv.L35)、卡帕茨杨(Populuseuramericana cv.Carppaccio)等,其中以中林 46 的栽植面积最大。1.2评价方法介绍一般来说,生态系统服务功能的评价方法主要有 2 种:即物质量评价法和价值量评价法。物质量评价法在对生态系统提供的服务进行评价时,一般06生态学杂志第 31 卷第 1 期从物质量的角度出发,它注重生态系统的生态过程和生态系统服务的可持
17、续性。价值量评价法在对生态系统提供的服务进行评价时,一般从物质量的角度出发,它更多地关注生态系统服务总体的稀缺性(赵景柱等,2000),二者互相促进和互为补充。因此,本研究对农田防护林生态系统服务功能从物质量和价值量 2 方面进行评价。评价方法具体有市场价值法、造林成本法、机会成本法、影子工程法、影子价格法和生产成本法等:1)市场价值法是目前应用最广泛的生态系统服务功能价值评价的方法,适合于没有费用支出但有市场价格的服务功能评价。使用该方法时,首先对某种服务功能的大小进行定量化评价,再根据其市场价格来评价其经济价值;2)造林成本法以森林生态系统净初级生产力为基础,根据光合作用方程式估算森林资源
18、的固碳量,其生态服务价值采用中国造林成本进行评价;3)机会成本法在计算具有稀缺性的自然资源和生态资源时使用,考虑使用者本人开发资源所付出的代价、资源开发对他人的影响以及后代人由于不能使用该种资源所需付出的代价;4)影子工程法又称替代工程法,是指当环境受到污染或破坏后,人工设计建造一个工程来代替原来被污染或破坏的环境功能,设计建造新工程的费用就相当于环境污染或破坏所造成的经济损失。这些经济损失就是生态服务功能的价值;5)影子价格法即以使用技术手段获得与某种生态系统服务功能相同的效益所需的生产费用为依据,间接的估算该种生态系统服务的价值;6)生产成本法是根据生产某种生态服务功能的产品所需成本进行定
19、价的方法和对某些森林可再生资源进行定价的方法。本研究参照生态系统服务功能价值的计算方法,考虑农田防护林自身的特点,确定其生态服务的核算方法。林产品、作物增产和生物多样性保护的价值计算使用市场价值法,保育土壤的价值采用机会成本法和影子价格法,固碳供氧的价值和净化空气的价值采用影子价格法计算。2结果与分析2.1山东省 2001 和 2005 年农田防护林面积和蓄积量根据国家林业局和北京林业大学对中国平原林业的调查结果得到 2001 和 2005 年山东省农田防护林的资产情况(表1)。农田防护林面积和蓄积量表 1山东省 2001 和 2005 年农田防护林资产统计Table 1Calculation
20、 of farmland shelterbelt assets of Shan-dong Province in 2001 and 2005面积(hm2)蓄积量(m3)2001 年199815.3913078768.722005 年249962.7317743549.35变化量50147.354664780.632005 年都要比 2001 有所增加,分 别 年 均 增 加12536.84 hm2和 1166195.16 m3。2.2直接经济价值核算农田防护林提供林产品的价值。林产品价值主要计算农田防护林生产活立木的价值。根据对中国平原地区林业的调查统计结果和山东省木材价格计算得到 2001
21、和 2005 年杨树原木的价格分别为 450和 690 元m3(段晓峰和许学工,2006)。因此,山东省 2001 和 2005 年农田防护林提供林产品总收入分别为 4.20 和 6.44 亿元。2.3间接经济价值核算1)作物增产的价值。农田防护林的防护价值是指其保护农田免受自然灾害的影响,使作物增产的价值。国家统计局对农业生产资料价格总指数统计得到 1981 年、2001 年和 2005 年的农业生产资料总指数分别为 103.10、353.00 和 430.90,同时陈太山等(1985)研究得到,在 1981 年农田防护林的年防护价值是 2430.00 元hm2,因此把农田防护林的年防护效益
22、调整到 2001 年、2005 年的价值分别为 8319.98、10156.03 元hm2。山东省 2001 和2005 年作物增产的价值分别为 16.62 和 25.39亿元。2)净化空气的价值。农田防护林净化空气的价值主要有吸收空气中的 SO2、氟化物、氮化物、阻滞降尘等。国家环保总局南京科研所编写的中国生物多样性经济价值评估 的研究数据显示,阔叶林吸收 SO2能力为 88.65 kghm2(薛达元,1997),同时根据中国生物多样性国情研究报告 的研究得到 SO2的治理费用 0.6 元kg1(中国生物多样性国情研究报告编写组,1997);北京市环境保护科学研究所通过对以氟化物为主的搪瓷厂
23、附近树木的测定,得到杨树等阔叶树吸收氟化物的能力为 4.65 kghm2,处理氟化物的价格采用煤窑大气污染物排污收费标准的平均值 0.16 元kg1;树木吸收氮化物的能力为 6.0 kghm2,处理氮化物的价格按照1.34 元kg1计算;杨树等阔叶树阻滞降尘的能力16陈作州等:山东省农田防护林生态系统服务功能价值核算为 0.11 kghm2,阻滞降尘的价格采用煤窑大气污染物排污收费标准的平均值 0.56 元kg1。由此得到农田防护林吸收 SO2、氟化物、氮化物、阻滞降尘的计算公式如下(张颖,2010):农田防护林吸收 SO2的价值=0.6088.65农田防护林面积农田防护林吸收氟化物的价值=0
24、.164.65农田防护林面积农田防护林吸收氮化物的价值=6.001.34农田防护林面积农田防护林阻滞降尘的价值=0.560.11农田防护林面积综上所述,山东省 2001 和 2005 年农田防护林净化空气的价值分别为 0.11 和 0.13 亿元。3)固碳供氧的价值。以 CO2为主的温室气体的增加,导致全球气候变暖、降水分布不均、生物多样性丧失等现象的发生,已威胁到人类的生存和发展,引起了国际社会的普遍关注(Oreskes,2004)。林木资源固持 CO2,释放 O2是生态系统服务的重要功能之一,在全球温室效应加剧的情况下显得更为重要(刘璨,2003)。大气中 CO2和 O2的动态平衡是森林生
25、态系统通过植物的光合作用和呼吸作用来维持的,根据光合作用和呼吸作用公式可知,形成 1 g 干物质可以固定 0.44 g CO2,释放 1.408 g O2(薛达元等,1999;余新晓等,2005)。干物质量是林木净生长量和木材比重的乘积。王桂岩等(2001)研究认为杨树木材比重为 0.286 0.379 tm3,取平均值0.33 tm3。固碳价格采用造林成本法,中国造林成本为 260.9 元t1,释放 O2的价格采用影子价格法,工业制氧的成本为 600 元 t1(赵同谦等,2004)。因此,农田防护林固碳供氧的价值计算公式(周晓峰和张洪军,2002)为:固碳释氧价值=0.44DC1+1.408
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