文華英，黃義雄，張巧，鐘春柳

（福建師范大學地理科學學院，福建 福州350007）

森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能是指森林生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)過程所形成及所維持人類賴以生存的自然環(huán)境條件與效用，為人類提供工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)必不可少的原料、醫(yī)藥和食品，保障了人類的生活，支撐和維護地球的生命支撐系統(tǒng)，固碳釋氧，涵養(yǎng)水源，維持生物的多樣性，維持地球生命物質(zhì)的水文循環(huán)和生物地化循環(huán)[1]。隨著研究的不斷深入，人們更加深刻地認識到森林生態(tài)系統(tǒng)的服務功能對一個地區(qū)、一個國家以及全球的重要作用，是我國建設生態(tài)文明城市的保障，科學技術可以影響森林生態(tài)服務功能，但卻永遠無法取代森林生態(tài)服務功能。

防護林以發(fā)揮森林的各種防護效益為目標，具有防風固沙、保育土壤、凈化大氣、改善局部小氣候、防御或削弱災害性天氣等多種生態(tài)功能。特別是沿海防護林對臺風、海嘯等災害天氣具有明顯的削弱作用，以保護農(nóng)田、村莊，使其免受或減輕氣象災害所造成的影響及損失。海壇島沿海防護林主要樹種為木麻黃（Casuarinaequisetifolia）、臺灣相思（Acaciaconfusa）、黑松（Pinusthunbergii）和濕地松（Pinuselliottii）[2]，是平潭縣的天然生態(tài)屏障，對平潭經(jīng)濟的發(fā)展、生態(tài)環(huán)境的改善、建設生態(tài)文明城市具有極其重要的作用，其生態(tài)系統(tǒng)的退化和喪失將直接威脅當?shù)孛癖姷陌踩徒】?，海壇島沿海防護林主要生態(tài)服務功能有如下幾個方面：涵養(yǎng)水源、固碳釋氧、土壤保育、積累營養(yǎng)物質(zhì)、凈化大氣環(huán)境和森林防護。

將海壇島沿海防護林森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能進行定量化研究，以貨幣的形式更加直觀地表現(xiàn)其提供的服務價值，可以提高當?shù)卣兔癖姳Ｗo沿海防護林的意識，進而有利于協(xié)調(diào)環(huán)境保護和經(jīng)濟發(fā)展各方面的利益關系，實現(xiàn)當?shù)亟?jīng)濟和生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展。

1 研究區(qū)域概況

平潭縣簡稱“嵐”，是由120多個小島和702個礁巖組成的島縣，主島為海壇島，地理坐標為25°15′—25°45′N，119°32′—120°10′E，南北長達29 km，東西寬約19km，陸域面積324.12km2，相當于四個香港本島，半個新加坡，兩個廈門本島面積，占平潭縣陸域面積的86%，為福建省第一大島，中國第五大島。氣候上屬于亞熱帶半濕潤海洋性季風氣候，年平均氣溫19～19.9℃，多年年平均降水量為900～1 200mm，季節(jié)變化大，降水量集中于2—6月，占全年的60%。海壇島位于我國強風區(qū)——臺灣海峽的北口西側，東北風勢力強勁。夏秋季節(jié)本島每年平均有6～7次臺風，進一步增加了該地的大風日數(shù)。海壇島多年平均風速4.0ms－1，多年平均大風（≥17.2ms－1）日數(shù)為98.2d[3]。海壇島最常見、造成損失最嚴重的氣象災害是臺風，其次還有干旱、大風、暴雨等，夏季大旱出現(xiàn)概率為全省之冠，高達54%。

2 研究內(nèi)容和方法

2.1 資料收集

相關數(shù)據(jù)來源于平潭縣統(tǒng)計年鑒、福建省統(tǒng)計年鑒、2008年國家林業(yè)局頒布的《森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能評估規(guī)范》（LY／T1721－2008）（下文簡稱《規(guī)范》）社會公共數(shù)據(jù)表、市場調(diào)查數(shù)據(jù)、實地調(diào)查采訪及野外調(diào)查與室內(nèi)實驗分析獲得，從而為海壇島間接經(jīng)濟價值的核算提供了可靠的基礎。

2.2 海壇島沿海防護林森林生態(tài)系統(tǒng)的間接價值估算

2.2.1 林木產(chǎn)品評價 海壇島沿海防護林大多為公益林，嚴禁砍伐，其木材產(chǎn)品價值主要體現(xiàn)在蓄積價值，為間接經(jīng)濟價值，因此不同于一般森林。因而本文從海壇島沿海防護林的活立木生長量角度進行評估。采用市場價值法評估海壇島沿海防護林活立木年生長量的經(jīng)濟價值。市場價值法是根據(jù)木麻黃、臺灣相思、黑松、濕地松四種木材在市場上的實際交易價格充當其貨幣價值，間接地估算其林木價格。基于海壇島沿海防護林四種林分的現(xiàn)有蓄積量、年均生長率和木材產(chǎn)品的市場價格即可得到四種林分的活立木價值即其間接經(jīng)濟價值。涉及公式如下：

式中：V為4種林分的木材產(chǎn)品價值；Si為林分的活立木蓄積量；Ri為林分的年均生長率；pi為各類木材產(chǎn)品價格。

2.2.2 固碳釋氧功能評價 森林生態(tài)系統(tǒng)具有通過森林植被、土壤動物和微生物具有固定碳素、釋放氧氣的功能。植物利用可見光的照射，通過光合色素，將CO2和H2O轉化為能夠儲存的有機物，同時釋放出O2，有利于平衡大氣中二氧化碳和氧氣的含量，有效的改善城市“熱島效應”狀況，減輕溫室效應。本文僅以海壇島沿海防護林森林植被作為研究對象，根據(jù)胸徑樹高模型得出四種樹種的年凈生產(chǎn)力，采用《規(guī)范》中的固碳釋氧評估公式對其進行價值評估。

2.2.3 涵養(yǎng)水源功能評價 海壇島沿海防護林通過其林冠層、枯枝落葉層以及土壤中發(fā)達的根系分別對大氣降水進行截留、吸收和貯存，實現(xiàn)凈化水質(zhì)、調(diào)節(jié)徑流和增加可利用水資源的功能。研究表明，小流域森林覆蓋率每增加2%，大概削減洪峰1%，極限值為40%～50%。利用《規(guī)范》涵養(yǎng)水源評估公式計算涵養(yǎng)水源總量，本文采用替代工程法，即為達到同等森林涵養(yǎng)水源作用所修建水庫需要的費用，評估其涵養(yǎng)水源價值。

2.2.4 保育土壤功能評價 森林生態(tài)系統(tǒng)通過其濃郁的林冠層、枯枝落葉層降低雨水尤其是特大暴雨對表土的直接沖擊和地表徑流的侵蝕作用，減少土地資源的損失，同時地下盤根錯節(jié)的根系層具有固持土壤，防止土壤崩塌瀉溜，減少泥石流、風沙等災害，減少土壤養(yǎng)分物質(zhì)損失和改善土壤結構的功能。因此，森林的保育土壤的功能主要體現(xiàn)在減少土壤侵蝕和保持土壤肥力兩方面，本研究采用《規(guī)范》中固土保肥公式評估海壇島沿海防護林的保育土壤價值。

2.2.5 森林防護功能評價 海壇島沿海防護林森林防護價值主要體現(xiàn)在以下2個方面：一是防風價值，沿海防護林可以有效地減弱風速，減少風對農(nóng)作物因倒伏等而造成的損失；二是固沙價值，通過減少沙埋農(nóng)田造成的損失。

（1）防風價值

海壇島森林防護價值主要體現(xiàn)在森林對糧食作物、經(jīng)濟作物以及當?shù)厥卟说脑霎a(chǎn)上，海壇島的糧食主要為甘薯，占播種糧食總面積的86.8%，經(jīng)濟作物主要是花生，蔬菜主要為菠菜，占蔬菜總面積的44.9%，因此本文即假設全島糧食作物均為甘薯，經(jīng)濟作物為花生，蔬菜主要為菠菜，三者均采用當年的市場平均價計算在防護林的防風作用下作物的潛在增產(chǎn)價值。公式如下：

式中：U防風為作物增長價值（元a－1）；Pi為第i種作物市場價格（元kg－1）；Ai為第i種作物平均產(chǎn)量（kg hm－2）；Gi為第i種作物增長率（%）。

（2）固沙價值

沿海防護林有效地減少風蝕作用，防止土壤沙化，提高土壤肥力，尤其是在臺風等災害性天氣情況下，林帶的固沙作用表現(xiàn)得更為明顯。本文通過估算沙改農(nóng)田的收益作為沿海防護林固沙價值的“影子價格”來計算其固沙價值。公式：

式中：U固沙為沙改農(nóng)田的貨幣價值（元a－1）；Ci為第i種作物單位產(chǎn)量（kg hm－2）；Ai為第i種作物受保護面積（hm2）；Pi為第i種受保護農(nóng)產(chǎn)品價格（元hm－2）。

2.2.6 凈化大氣環(huán)境功能評價 近年來，島上城市建設速度不斷加快，大氣質(zhì)量下降。島上森林通過其枝葉吸附、積累以及吸收轉化大氣污染物達到凈化大氣。森林對大氣的環(huán)境凈化價值主要體現(xiàn)在降解大氣中的污染物以及阻滯粉塵，本文采用替代工程法對其二者進行價值核算。SO2的吸收總量計算公式如下：

式中：ESO2為沿海防護林吸收SO2的總量（元）；Si為不同植被類型單位面積吸收SO2量（kg hm－2a－1）；Ai為不同植被類型的面積（hm2）；i為木麻黃、臺灣相思、濕地松、黑松。

林分滯塵總量的計算公式如下：

式中：U滯塵為沿海防護林的滯塵總量（t a－1）；Qi為不同植被類型單位面積年滯塵量（t hm－2a－1）；Ai為不同植被類型面積（hm2）；i為木麻黃、臺灣相思、濕地松、黑松。

表1 海壇島沿海防護林生態(tài)系統(tǒng)間接價值類型及評估方法

3 研究結果與分析

3.1 林木價值

通過實地測量沿海防護林四種主要防護林樹種典型樣地的胸徑和樹高，通過材積公式計算出木麻黃林總蓄積量為26.53×104m3，濕地松林的總蓄積量0.824 5×104m3，臺灣相思林的總蓄積量13.16×104m3，黑松林的總蓄積量5.412 7×104m3，據(jù)相關研究得到，木麻黃年生長率為5.4%[4]，濕地松年生長率5.9%，臺灣相思年生長率3.8%，黑松年生長率2.7%。根據(jù)全國主要樹種標準序列立木材價，立木價格為300元m－3[5]，通過公式（1）得到海壇島沿海防護林立木價值為638.25×104元。

3.2 固碳釋氧價值

已知木麻黃的年凈生產(chǎn)力23.92thm－2a－1，臺灣相思3.04thm－2a－1，濕地松10.42thm－2a－1，黑松5.99thm－2a－1。采用規(guī)范中所采用的固碳價格和工業(yè)制氧價格，按照《規(guī)范》中固碳釋氧公式得出海壇島沿海防護林森林生態(tài)系統(tǒng)的固碳釋氧功能總價值為17 662.03×104元a－1，其中固碳價值為5 466.49×104元a－1，釋氧價值為12 195.54×104元a－1。

3.3 涵養(yǎng)水源價值

通過采集土壤樣本，經(jīng)實驗測得，木麻黃林的土壤非毛管孔隙度為16.04%，濕地松林為17.48%，黑松林為18.29%，臺灣相思林為13.23%。根據(jù)《規(guī)范》社會公共數(shù)據(jù)表，即得到單位庫容造價為6.1 107元t－1[6]。計算得出海壇島沿海防護林涵養(yǎng)水源總價值為5 263.02×104元a－1。

3.4 保育土壤價值

根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，海壇島無林地上土壤侵蝕模數(shù)約為16.5thm－2，有林地上土壤侵蝕模數(shù)約為4.8 t hm－2。四種防護林的土壤容重根據(jù)實驗分析所得，木麻黃林的土壤容重為1.50tm－3，濕地松林為1.58tm－3，黑松林為0.97tm－3，臺灣相思樹林為1.06tm－3。挖取和運輸單位體積土方所需費用根據(jù)《規(guī)范》為12.6元m－3[6]。根據(jù)《規(guī)范》中保土公式，得出海壇島沿海防護林的保土價值為93 661.79×104元a－1。通過室內(nèi)實驗測得N、P、K的具體含量，本文將侵蝕土壤中N、P、K物質(zhì)折合成氯化鉀和磷酸二銨的化肥價格核算海壇島4種林分的土壤保肥價值為86.54。因而海壇島沿海防護林保育土壤總價值為93 748.33×104元a－1。

3.5 森林防護價值

據(jù)研究，在林帶有效防護范圍林帶內(nèi)，在災害性的天氣條件下，防護林對作物具有明顯的保護和增產(chǎn)作用，增產(chǎn)值為2成[7]。通過公式（2）得出森林防護增產(chǎn)效益總產(chǎn)值為11 327.2×104元a－1。據(jù)國家林業(yè)局2008年數(shù)據(jù)統(tǒng)計，目前，海壇島沙改田地面積5 047.87hm2，通過公式（3）得出森林的固沙價值為3 297.52×104元，因此海壇島沿海防護林的防風固沙價值為14 624.72×104元a－1。

3.6 凈化大氣環(huán)境價值

根據(jù)《中國生物多樣性國情研究報告》，濕地松和黑松吸收SO2的能力為117.6kg hm－2a－1，滯塵能力34.45thm－2a－1。木麻黃和臺灣相思吸收SO2的能力為88.65kg hm－2a－1，滯塵能力10.11 t hm－2a－1，SO2的治理費用為600元t－1，滯塵的治理成本為170元t－1。因此可以計算出沿海防護林凈化大氣的價值總量約為2 438.63×104元a－1，其中吸收SO2總價值為51.25×104元a－1，滯塵總價值為2 387.38×104元a－1。

3.7 間接價值計算結果與分析

海壇島沿海防護林森林生態(tài)系統(tǒng)間接經(jīng)濟價值即為上述各項服務價值的總和，即134 375.25×104元a－1。服務功能價值最大的是土壤保育功能，其價值達到93 748.33×104元a－1，為總間接服務價值的69.77%；其次是固碳釋氧，價值為17 662.03×104元a－1，所占比例為13.14%；然后依次為森林防護、涵養(yǎng)水源、凈化大氣和林木產(chǎn)品，占總價值的比例分別為10.88%、3.92%、1.81%、0.47%。據(jù)王珍[4]對福建木麻黃防護林生態(tài)系統(tǒng)服務功能評估結果，土壤保育所占比例62.52%，固碳釋氧為30.68%，涵養(yǎng)水源為0.10%，森林防護為5.10%。二者相比，結果具有極大的相似度，比例最大的均為土壤保育，其次為固碳釋氧。這是因為，兩者均為沿海防護林，海壇島沿海防護林屬于其中的一部分。同時海壇島四面環(huán)海，面積較小，處于我國強風區(qū)，夏秋多臺風，因此森林生態(tài)系統(tǒng)的森林防護價值高于福建沿海木麻黃。島上降水集中且多暴雨，防護林能夠有效減輕雨水對土壤侵蝕，保持土壤肥力，因此海壇島的最主要生態(tài)服務功能是土壤保育且所占比重超過了福建沿海木麻黃沿海防護林中土壤保育功能所占比例（62.52%）。

表2 沿海防護林森林生態(tài)系統(tǒng)間接經(jīng)濟價值評估結果×104元a－1

4 結論

海壇島沿海防護林森林生態(tài)系統(tǒng)間接經(jīng)濟價值為134 375.25×104元a－1，各項服務功能價值大小順序依次為：保育土壤＞固碳釋氧＞森林防護＞涵養(yǎng)水源＞凈化大氣＞林木產(chǎn)品。沿海防護林的保育土壤功能對生態(tài)系統(tǒng)價值的貢獻最大，占海壇島沿海防護林生態(tài)系統(tǒng)總價值的69.77%。本文采用大量實地訪談、市場調(diào)查、野外調(diào)查及實驗分析，對傳統(tǒng)估算中的經(jīng)驗參數(shù)進行準確計量，數(shù)據(jù)真實可靠，因而結果能真實體現(xiàn)沿海防護林森林生態(tài)系統(tǒng)的間接價值。但由于受到研究時間、條件限制，對海壇島沿海防護林森林生態(tài)系統(tǒng)缺乏一個動態(tài)變化和空間分布差異性的分析。

由木麻黃林、臺灣相思林、濕地松林、黑松林構成的海壇島沿海防護林森林生態(tài)系統(tǒng)是平潭縣的天然屏障，在改善當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境、保護農(nóng)田等方面發(fā)揮著不可替代的作用。本文旨在定量地評價海壇島沿海防護林森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能的價值量，充分體現(xiàn)出沿海防護林森林生態(tài)系統(tǒng)的作用，提高公眾的生態(tài)保護意識，重視沿海防護林建設，最大可能的爭取政府、企業(yè)、個人等各界力量的支持和資金投入，為今后沿海防護林生態(tài)系統(tǒng)的管理、保護和生態(tài)補償提供科學的依據(jù)。

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