平江县生态服务功能价值评估

左磊颖 葛大兵 王鑫芯 黄子豪 高安国

(湖南农业大学生物科学技术学院/生态科学与工程研究所，湖南 长沙 410128)

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［1］。人类在利用和改造自然的过程中，往往太过强调和追求生态系统给人类带来的市场价值或直接使用价值，忽视了其所提供的生态效益及价值，导致现有自然生态系统破坏严重。事实的教训使人们开始重新认识生态生态系统服务功能的价值，并探索其保护和重建的途径。其中比较有代表性的有Costanza［2］对全球生态系统服务价值的分类及全面评估;谢高地等［3］对青藏高原生态资产的价值评估等。但到目前为止，主要以某种类型的生态服务系统或某块自然生态区域为研究对象，以县域为单位来研究生态服务功能价值的研究较少。

科学全面地评估县域生态系统的服务功能价值的意义在于:第一，能够实现地区经济、生态、社会的协调发展，有效地对自然资源进行长期持久的监测，为生态资源保护研究提供数据来源，使其应用于政府和企事业管理单位的决策领域，为政策的制定和实施以及资源的合理配置提供科学依据。第二，生态服务功能的量化能够有效地帮助公众提高对生态系统服务的认识程度，进而提高公众的整体环境意识，使公众对环境价值有较为客观的认识。第三，通过对生态系统服务功能的价值评估，促进生态系统的管理，为逐步推行绿色GDP，解决生态环境价值核算方面存在的问题提供支持。因此，本研究对县域生态系统的服务功能价值的科学研究，为促进平江县科学合理利用自然资源环境，维护各个乡镇生态稳定，保持县域内生态系统良性循环，促进城乡社会、经济协调发展，具有重大意义。

1 研究区域概况

平江县位于湘、鄂、赣三省交界处，湖南省东北边陲，地处东经113°11'至114°09'，北纬28°25'33″至29°06'之间。东西长为98.5 公里，南北长为76.1 公里。全县森林覆盖率65.6%，森林植被中共有乔木857 种，其中裸子植物科33 科88 种，被子植物87 科769 种。主要品种为松、杉、柏、樟、桐等。其中属于国家保护的珍稀树种有20 多种;另有古树40 种592 株，竹类有30 多种，有药用植物175 科、615 属、1301 种。平江县境属大陆性季风气候区，东亚热带向北亚热带过度气候带。主要气候特征为:春温多雨、寒流频繁，降水集中;夏秋多旱;严寒期短，无霜期长;风小、雾多、湿度大。全年无霜期263 天。年平均气温16.8℃，常年积温6185.3℃。年平均气温5℃以上的 时期为295 天。年均日照时数1731.1 小时，日照率39‰，全年太阳光能辐射总量为108.5 千卡/平方厘米，光合作用有效辐射为54.25 千卡/平方厘米。多年平均降雨量1550.78 毫米，年最大降水量2749.9 毫米、最小降雨量992.8 毫米;春秋雨季降雨量905.65 毫米，占年降雨量的58.4%。年均蒸发量为741.5 毫米，相对湿度为82%，最小相对湿度为9%。多年平均降水日为160 天，降水年际变化大。

2 数据来源及研究方法

本论文结合作者在平江县国家级生态县建设工作的经历，充分利用所取得的农业、林业、水文等相关数据，评估平江县生态系统服务价值。平江县生态系统服务价值包括直接经济价值和间接经济价值。本次评估主要包括有物质生产、调蓄洪水、涵养水源、固碳释氧、净化环境、控制水土流失、生态旅游、文化科研等八个方面的价值。

2.1 市场价值法

市场价值法根据生产率变动情况评价环境质量变动所带来的影响的方法，建立在充分的信息和明确的因果关系基础之上，其评价结果较为客观，争议较少。采用市场价值法需要足够的实物量数据以及足够的市场价格或影子价格数据。

2.2 影子工程法

用人工方法建造一项新工程来替代被破坏的功能_然后用建造新工程所需的费用来估算环境破坏或污染造成的经济损失。

2.3 旅行费用法

用于评价生态系统服务功能的游憩休闲价值，以人们的旅行费用作为替代物来衡量旅游景点或者其他娱乐物品的价值。

2.4 替代成本法

通过考察人们与市场相关的行为，特别是在与环境联系紧密相关的市场中所支付的价格或他们获得的利益，间接推断出人们对环境的偏好，以此来估算环境质量变化的经济价值。

2.5 碳税法和造林成本法、工业制氧法

根据光合作用反应方程式，植物每生产1g 干物质可以固定1.63g CO2释放1.19g O2。根据干物质生产量来换算固定CO2和释放O2量，用碳税法和造林成本法二者的平均值确定生态系统固定二氧化碳的价值，用工业制氧法和造林成本法的平均值确定释放氧气的价值。

3 生态系统服务功能价值评估

3.1 物质生产功能价值

平江县生态系统物质生产功能主要体现在为当地居民提供了一些生产生活所必需的产品，主要包括农业、林业、畜牧业、渔业等四个方面。这些产品是靠现实市场价格来消费的，根据平江县统计年鉴所提供数据，平江县2012年农业、林业、畜牧业、渔业产值分别为23.7 亿元、4.1 亿元、20.9 亿元、0.9 亿元，平江县生态系统物质生产功能价值即第一产业各产值之和，约为49.6 亿元。

3.2 固碳释氧价值

植物白天进行光合作用时能够吸收空气中的二氧化碳，同时生成葡萄糖等碳水化合物以及氧气，根据反应式可得出每生产1g 干物质需要吸收1.63g 二氧化碳同时释放1.19g 氧气。有学者［4］研究以中国陆地植被净初级生产力为研究对象得出，亚热带针叶林净初级生产力为566g C·m－2·a－1(平江县针叶林主要品种为黄山松［3］)，常绿－落叶阔叶林净初级生产力为722g C·m－2·a－1，针阔混交林净初级生产力为472g C·m－2·a－1，草地净初级生产力为231g C·m－2·a－1。根据资料显示，国际通用碳税率为150 美元/t，工业制氧成本为400 元/t，我国平均造林成本换算成二氧化碳261 元/t，氧气353 元/t。计算固定二氧化碳价值时选取碳税率和造林成本法平均值，计算释放氧气价值时取工业制氧成本和造林成本法平均值。计算结果如表1。

表1 平江县生态系统固碳释氧量

在计算固定二氧化碳量时还应该考虑森林生态系统的凋落物在分解时同时释放出二氧化碳，有学者以温带森林凋落物为研究对象得出分解时释放的二氧化碳通量为1.85t/hm2·a［5］，由此推算出平江县森林凋落物每年因分解产生的二氧化碳量为528880t。

由此推算出平江县每年固碳释氧价值约为33.1 亿元。

3.3 净化环境价值

生态系统维持运转的过程中，通过系统内生物的新陈代谢或本身其物理性质对环境中污染物的量的减少，主要包括对SOx、NOx、粉尘等物质的削减。

3.3.1 吸收SO2的价值

根据欧阳志云的研究成果［6］，阔叶林对SO2的吸收能力为88.65kg/hm2，针叶林215.6kg/hm2，混交林取二者平均值152.1kg/hm2。测算出平江县生态服务系统对SO2的总吸收量为143497.3t。以SO2治理费用每吨3000 元计算［7］，其对SO2净化价值为4.3 亿元。

3.3.2 吸收NOx 的价值

一公顷林地对NOx 的吸收量为380kg/hm2·a，目前对于汽车尾气排放NOx 的治理费用为1.6 万元/t。由此计算出对氮氧化物吸收的价值约为17.4 亿元。

3.3.3 滞留粉尘的价值

粉尘是空气污染的重要指标之一，森林、草地对粉尘阻挡吸附过滤作用。研究［7］显示针叶林的滞尘能力为33.2t/hm2，阔叶林的滞尘能力为10.11t/hm2，平均值为21.65t/hm2，草地滞尘能力为0.12t/hm2。以削减粉尘成本170 元/t 计算，平江县森林、草地滞尘能力价值约为11.1 亿元。

3.3.4 降解污染的价值

湿地通过生物新陈代谢起到降解污染物的作用，平江县湿地包括汨罗江、昌江等水系沿岸湿地、河洲滩涂等，共3830hm2。根据Costanza 等［2］的研究结果，湿地生态系统降解水体中污染物的价值为4177USD/hm2·a，则平江县湿地降解污染物的价值约为1 亿元。

根据上述测算，平江县生态系统净化环境价值约为33.8 亿元。

3.4 保持水土价值

3.4.1 固土价值

森林、草地对土壤侵蚀有良好的抑制作用，植被发达的根系有改良，固定和网络土壤的作用，树冠层和落叶层可削减降雨的侵蚀作用，因此对保持水土具有重大意义。

根据多年的测定结果:湖南省阔叶林年土地侵蚀量为0.73t/hm2·a，针叶林年土地侵蚀量为1.85t/hm2·a，阔叶－针叶混交林为1.29t/hm2·a，草地为2.91t/hm2·a，无林裸地为37.58t/hm2·a［8］。

植被固土价值根据其防止泥沙流失来测算，如大量泥沙流入河道、水库将产生疏通河道费用，根据湖南省水利厅资料:挖取或拦截1t 泥沙的平均费用为50.5 元/t。又根据舒尔茨的研究，进入河道中的固体物质约为泥沙流失量的50%。

由此测算出平江县植被所减少的泥沙量为576.5 万吨，平江县植被的固土价值为29113 万元。

3.4.2 保肥价值

植被所保持的土壤含有大量养分，折算成碳酸氢铵、过磷酸钙和硫酸钾等化肥量，再根据肥料市场价格计算保肥价值。多次土壤的分析结果表明湖南省各类林地土壤的养分含量为:有机质3.027%～4.859%，N 0.136%～0.203%，P 0.048%～0.065%，K 1.365%～2.127%［8］。

根据计算，平江县植被保持的养分为N 19700t、P 6550t、K 218555t、有机质442493t，将其按比例折算成化肥碳酸氢铵136493t，过磷酸钙53456t，硫酸钾487546t。在湖南省，碳酸氢铵、过磷酸钙、硫酸钾、有机肥售价分别为3000 元/t、10000 元/t、4600 元/t、7000 元/t。可得出平江县保肥价值:N 40950 万元、P 53455 万元、K 224277 万元、有机质309680 万元，总计628362 万元。

平江县生态系统保持水土价值等于固土价值+保肥价值=657475 万元。

3.5 涵养水源价值

3.5.1 森林涵养水源价值

森林生态系统通过凋落物和根系的作用下，土壤的容重、非毛管孔隙度、总孔隙度等土壤性质发生改变，提升土壤的蓄水功能，增加在枯水期的径流量，使河流的供水更为稳定，为农业、工业发展提供便利。根据研究，湖南省裸地深土层平均含水量为1795t/hm2·a［9］。

通过使用影子工程法，测算建造相同库容水库所需资金。根据资料，我国修建拦蓄1m3的水库平均费用为1.0～6.9 元，平均3.3 元/m3，其使用寿命为50～100a，取平均75a 计算，另有资料指出水利工程的效益与总投入比值约为13.1。

通过计算可得出平江县森林和草地生态系统涵养水源的价值每年约为3 亿元。

表2 平江县森林生态系统蓄水量 (t/hm2·a)

3.5.2 湿地涵养水源价值

湿地生态系统具有蓄水和补水功能，在洪水期可以积蓄洪水缓解损失，在枯水期控制旱情，补充生产、生活所需要用水。根据《岳阳市水资源公报》所提供数据，采用影子工程法测算湿地涵养水源价值如表3。

表3 平江县湿地涵养水源价值

平江县生态服务系统每年提供的涵养水源价值=森林+草地+湿地约为50809 万元。

3.6 调蓄洪水价值

森林、湿地生态系统具有维护地区间的水量平衡，调控流量等功能，极大减少了水灾、旱灾等情况的发生。如果没有这些生态系统，势必要修建大量的防洪工程。平江县生态系统调蓄洪水价值如表4。

表4 平江县生态系统调蓄洪水价值

根据测算结果可知，平江县生态系统调蓄洪水功能价值约为14230 万元。

3.7 旅游娱乐价值

平江县历史悠久，山川秀美，旅游资源丰富。境内有国家级幕阜山森林公园、国家级福寿山风景名胜区等，另有大量文物古迹，如杜甫墓、艾穆墓、瓮江战国遗址、平江起义遗址、新石器时代的石箭镞、石刀、纺轮等，还有宋代的青瓷碟，商代的青铜质编钟和明代王守仁的五星端砚。

平江县2012年全年共接待游客126 万人次，同比增长19.5%，旅游总收入4.8 亿元。按照通用的旅游投资收益15%估算，平江县生态系统旅游娱乐价值约为7200 万元。随着知名度的提高，该项价值收益递增收益将较快。

3.8 文化科研价值

文化科研价值难以量化，本文采用谢高地研究得到的我国单位面积生态系统平均文化科研功能价值计算:湿地4375.6t/hm2·a、森林1132.6t/hm2·a、草地76.35t/hm2·a、农田390.72t/hm2·a，具体结果见表5。

表5 平江县各类型生态系统文化科研价值

根据上述计算，平江县生态系统文化科研价值约为7139 万元。由于平江县是以农业为主的地区，并且有汨罗江的水系流经，所以农田和湿地具有较高的科研文化价值。

4 平江县服务功能价值与讨论

根据平江县自然环境和社会经济条件，运用生态经济学方法初步得出平江县生态系统服务功能总价值为190.2 亿元，高于平江县2012年GDP 的164.4 亿元。

图1 平江县生态服务功能价值

图2 平江县生态服务功能价值分布情况

其中保持水土价值高达65.7 亿元，为各项价值中最高，达到了35%。结合平江县实际情况，在南疆等几个镇由于长石开采致使生态系统破坏，从而引发严重的水土流失问题，充分证明了生态系统对水土保持的重要性。物质生产价值排在第二位，共计49.6 亿元，占总价值的26%:净化环境为33.8 亿元，占总价值的18%:固碳释氧为33.1 亿元，占到总价值的17%。这前四项价值占到了总价值的96%，这也是目前公众对自然生态系统服务功能接受程度较高的四项。涵养水源价值为5.1 亿元，占总价值3%，随着水资源短缺的情况日益加重，涵养水源的功能也会越来越受到人们的重视，此方面是本文研究所不能展现的。调蓄洪水的价值为1.4 亿元，仅占到总价值的1%，但是一旦失去这1%，其余的99%都可能遭到完全破坏，这样的风险性也是数据所不能展现出的。旅游娱乐和科研文化价值分别为7200 和7139 万元，跟随着平江县的知名度提升，旅游业的快速发展，越来越多的学者也会将目光聚焦在这样一块原生态的自然区域，这两项价值也会随之快速提升。在倡导生态文明的大环境背景下，对平江县生态系统的保护以及合理开发利用是值得政府、学者和广大人民群众所重视的。

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