城市森林生态系统服务功能的价值评估研究

柯哲

【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，其服务功能价值的评估是研究的一个热点。本文阐述了城市森林的概念以及当前城市森林生态系统服务功能及其研究评估的方法，以求为我国可持续发展的政策与生态环境保护提供科学依据。

【关键词】城市；森林生态系统；服务功能；价值；评估

提高城市绿地系统生态服务功能，促进城市生态系统的改善，满足市民接近和回归自然的渴望，已成为城市化建设亟待解决的重大课题。提高绿地生态功能，促进城市绿化的可持续发展则是当今主流的研究方向。

1.城市森林的概念和内涵

城市森林与城市林业的概念主要差异性在于城市林业主要侧重于行业的经营和管理，将城市园林绿化纳入林业经营管理的范畴，是一个多方面的经营管理体系；而城市森林是将城市绿地主要以森林的形式进行构筑和管理，是一个比较狭义的概念[1]。因此，城市森林是建立在改善城市生态环境的基础上，借鉴地带性自然森林群落的种类组成、结构特点和演替规律，以乔木为骨架，以木本植物为主体，艺术地再现地带性群落特征的城市绿地。

2.城市森林生态系统服务功能

2.1生态服务功能的含义

广义上的生态系统服务包括生态系统产品和生态系统服务，生态系统服务是指生态系统与生态系统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[2]。一般而言，生态服务功能（Ecosystem services）是指自然生态系统及其物种共同支撑和维持人类生存的条件和过程；它能够比较清晰地描述人类对生命支持系统的依赖性，为人们评价各种技术和社会经济发展方式的长远影响提供了一种参考，以防止和减少自我毁灭性的经济和社会活动[3]。

2.2城市森林生态系统的生态服务功能

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[4]。从复合生态系统的角度来看，它不仅包括该系统为人类提供食品、医药和其他工农业生产的原料这内部效益，更重要的是支撑与维持地球的生命支持系统，维持生命物质的生物地化循环与水文循环，维持生物物种与遗传多样性，净化环境，维持大气化学的平衡与稳定的外部公益作用。

3.城市森林生态系统服务功能价值评估主要研究方法

客观准确的计量评价城市森林生态系统的服务功能及其价值仍然是一个有待深入研究的理论和技术难题，已成为国内外生态学与生态经济学研究的前沿课题。面对当前极为紧迫的生态环境建设局面，充分认识森林生态系统在预防自然灾害和促进资源经济协调发展中的巨大作用，保护与恢复城市森林生态系统功能，应该成为各级决策部门的共识[7]。

3.1城市森林生态功能评价方法

生态系统服务的评价方法主要有两类，一类是物质量评价法，另一类是价值量评价法。根据城市森林生态功能属性，以择优原则选择适用的评价办法。

3.1.1物质量评价法

3.1.1.1森林固定CO2和释放O2的价值

考虑到森林生态系统是一个复杂生态系统，有植物的光合作用和呼吸作用，凋落物层的呼吸作用和土壤释放CO2的作用[9]，因此：

式中，Q为CO2固定量（1.hm-2.a-1）；S为净第一性生产力所同化的CO2量（1.hm-2.a-1）；Rd为凋落物层呼吸释放的CO2量（1.hm-2.a-1）；Rs为土壤呼吸释放CO2量（1.hm-2.a-1）。根据已有资料报导，我国森林固定CO2和释放O2的成本分别为273.3元t和369.7元t，取碳税法和造林成本法两者的平均值来评价森林生态系统固定CO2的价值。

3.1.1.2净化空气的价值

森林净化空气的主要机能是：吸收气体污染物、阻滞粉尘、杀除细菌、降低噪声、释放负氧离子和萜烯物质。因而对空气的清新和人体健康有利。这里重点对吸收污染气体价值和阻滞粉尘的价值进行评估[2]。

（1）森林吸收污染气体的价值

以SO2为例，常用有吸收能力法。根据单位面积森林吸收SO2的平均值乘以森林的面积，计算出吸收的SO2量，再根据防治污染工程中削减单位重量SO2的投资额度，算出森林吸收SO2的经济价值“阈值法”对吸收能力的推算以SO2在林木体内达到阈值时的吸收量来计算“叶干重法”树木吸收：

SO2量=叶片积累+代谢转移+表面吸附。通过实验测定某树种叶在一定期间含硫量变化作为吸收量，再根据叶干重占植物的比例计算出转移的流量和叶面表面蒙尘量。

根据《中国生物多样性国情研究报告》，阔叶林对SO2的吸收能力为88.65kg/hm-2/a-1，针叶林平均吸收能力为215.60kg/hm-2/a-1，减少SO2的成本为600元/t-1。

（2）森林阻滞粉尘的价值

森林的滞尘功能价值评估方法运用替代花费法， 通常以森林的平均滞尘能力乘以森林面积计算滞尘量，再按削减粉尘的成本计算经济价值，从而估算城市森林生态系统滞尘功能的价值。

式中，Vd为滞尘价值（万元/a-1）；Qd为滞尘能力（1。hm-2.a-1）；S为面积（hm2）；Cd为削减粉尘成本（元/t-1）。

3.1.1.3休闲游憩功能评估

旅行费用法（TCM法）是当前世界上最流行、也是应用最广泛的森林游憩价值评价方法。由森林旅游产品的消费逆向流动，游客必须支付一定的交通费用以到达林地从事旅游活动，通过对这些费用的统计分析可得出旅游需求与旅行费用之间的关系，求出旅游需求曲线。将旅游者的旅行费用包括旅行时间价值作为“影子价格”求出游客的消费者剩余，一个风景区的旅游价值就是该风景区全体游客的消费者剩余之和。

3.1.2价值量评价法

3.1.2.1 直接利用价值

森林生态服务功能的直接经济价值是由于环境资源对目前的生产或消费的直接贡献决定的。也就是指环境资源直接满足人们的生产和消费需要的价值。如木材、野生药物、森林游憩等，都是森林的直接经济价值。直接利用价值可用产品的市场价格来估计，其主要表现为林产品价值和游憩价值。

3.1.2.2间接利用价值

间接利用价值是由环境所提供，可用来支持目前的生产和消费活动的功能中检索截获的价值。间接利用价值不直接进入生产和消费过程，但为生产和消费提供了支持和保障，没有它们，生产和消费就不能正常进行或不能存续。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，如保持水土、净化水质、固碳制氧等、营养物质循环等，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。间接利用价值的评估常常需要根据生态系统功能的类型来确定。目前多运用市场价值法、替代市场法等方法评估其经济价[5]。

（1）涵养水源价值计算

采用水量平衡法来计算水源涵养量， 水的价值采用替代工程法（或影子工程法）来计算：

W=（R-E）A=θ.RA

式中W为涵养水源量（m3/a）；R为平均降雨量（mm/a）；E为平均蒸发散（mm/a）；A为研究区面积（hm2）；H为径流系统。

森林增加地表有效水量的价值可用下式计算：

式中，V为森林增加地表有效水量价值；Si为第i树种的面积；H0、Hi分别为对照地和第i树种单位面积的拦蓄降水能力，m3.hm2；P为当前生活用水价格，取2.0元m3。

（2）净化水质价格计算 采用替代工程法来计算。

（3）保持土壤价值计算

森林植被的存在可以极大的减少土壤侵蚀量、保护和提高土壤肥力水平。因此，森林保持土壤的价值可从减少土地损失、减少土壤肥力损失和减免泥沙淤积和滞留3个方面加以考虑。其中，森林减少土壤肥力损失的价值可按下式计算：

式中，Vf为森林保肥效益经济价值计算；d为单位面积水土流失量；s为森林面积；P1i为森林土壤中氮磷钾等含量；P2i纯氮磷钾等折算成化肥的比例；P3i各类化肥的销售价。

（4）净化空气价值计算 主要采用影子价格法来计算。

（5）净化环境价值计算 一般是根据森林面积及森林对有害物质、噪声、辐射等的减除能力及影子价格计算[10]。

4.关于城市森林生态功能评价的建议

就我国目前的研究现状来看，森林生态系统服务功能的研究还处于初级阶段，多数研究尚处在对于其理论方面的探讨，研究的对象比较单一，功能范畴方面的考虑也不够全面；在估算方法上，大多直接引用国外的研究方法或者直接套用国外的标准。由此可见，在我国尽快开展生态系统服务功能及其生态经济价值的研究，是为生态环境保护与建设提供决策依据，以实现可持续发展所亟待解决的重要课题之一[5]。为此建议：

4.1 城市森林生态系统服务形成机制研究

城市森林生态系统服务是人类从生态系统维持自身的生境、生物、生态系统的特征或过程中直接或间接获得的利益，而城市森林生态系统的结构与过程是相互作用、相互影响的，研究这两方面的相互作用关系是弄清生态系统服务形成机制的基础，也可为生态系统服务功能的维持与保育提供方法与对策。

4.2 不同城市森林生态类型的各种服务价值研究

城市森林生态系统功能评价是区域规划的基础和重要依据。通过城市森林生态系统服务功能的评价，可以明确区域内生态系统重要性差异及其空间分布特征，确定城市森林生态系统不同类型服务功能重要地区及其分布，确定区域优先保护生态系统和优先保护地区，从而科学合理地进行区域生态区划和生态规划，在时间和空间尺度上实现资源的合理利用和区域可持续发展。

4.3多学科有机结合和集成创新

城市森林生态系统服务价值的研究依赖于生态学的基础研究，应着眼于对地球生命维持系统具有特殊意义的生态系统的生态过程，加强自然研究与经济学、社会学等学科的交融。城市森林生态系统服务价值的实现与补偿不仅依赖于价值估算的技术发展，而且也有待于现有市场价格体系和人们价值观的改革。

4.4对服务功能价值评估的方法和手段有待进一步加强

目前国外已开始采用SWAT， UFORE以及C ITYGrccn等相关软件，并在地理信息系统支持下对森林服务功能进行了监测与评估，其精度与便捷性都得到了提高[38]，然而目前国内对森林生态效益评价研究的技术支持手段还较为落后，遥感、地理信息系统技术等高新技术的应用还不多，其结果不仅速度慢，费工费时，而且不能很好地分析、管理和应用评估所需的数据信息，更难以做到动态管理和评估。为此，在今后的研究过程中关于生态系统服务功能评估的手段与方法有待进一步提高。

5.结语

由于城市森林生态系统服务的多样性、生态过程与经济过程之间联系的复杂性以及自然过程的不确定性，对生态系统服务进行核算难度极大，无法作到准确无误。但在这方面的任何尝试都是有益的，不仅给出城市森林生态系统服务相对量的近似值，使城市森林生态系统服务的潜在价值范围明朗化，而且为进一步研究建立了基础。

参考文献：

[1]张庆费，徐绒娣.城市森林建设的意义和途径探讨[J].大自然探索， 1999，18（68）：82～86

[2]关文彬，王自力，陈建成，张秋岩，汪西林.贡嘎山地区森林生态系统服务功能价值评估[J].北京林业大学学报，2002，2（4）：80～84

[3]石培礼，李文华，何维明，谢高地.川西天然林生态服务功能的经济价值[J].山地学报，2002，20（1）：75～79

[4]侯长谋，张倩媚，任海叶，万辉平，弛黄张.广东省森林生态系统服务功能[J].生态科学，2002，21（2）：160～163

[5]靳芳，鲁绍伟，余新晓，饶良懿，牛建植，谢媛媛.森林生态系统服务功能价值评估问题[J]， 西北林学院学报，2005，20（3）：18～22