江西高天岩自然保护区生态系统服务功能价值评估

缪建群,孙 松,王志强,黄国勤, *

1 江西农业大学生态科学研究中心,作物生理生态与遗传育种教育部重点实验室,南昌 330045 2 江西农业大学理学院, 南昌 330045

江西高天岩自然保护区生态系统服务功能价值评估

缪建群1, 2,孙 松1,王志强1,黄国勤1, *

1 江西农业大学生态科学研究中心,作物生理生态与遗传育种教育部重点实验室,南昌 330045 2 江西农业大学理学院, 南昌 330045

高天岩自然保护区位于江西省莲花县,为当地人提供了多项生态服务功能。根据高天岩自然保护区生态与社会经济系统的特征,构建其生态系统服务功能价值评估指标体系,并以2014年数据为基础,综合运用成本替代、市场价值、影子工程、造林成本、成果参数和旅行费用等定量分析方法,评估其生态系统的经济价值。结果表明：2014年,高天岩自然保护区生态系统服务总经济价值为7.20×108元,其中,土壤保持和固碳释氧的经济价值居前两位,分别为4.39×108元和1.16×108元,各占服务总经济价值的60.89%和16.11%。9项服务指标按评估的经济价值大小排序为：土壤保持>固碳释氧>产品供给>生物多样性保护>环境净化>气候调节>旅游休憩>调洪蓄水>社会保障。直观的经济数字反映了高天岩自然保护区生态系统对人类社会的重要贡献,一方面有利于强化管理者和公众保护高天岩自然保护区的意识,另一方面为政府制定高天岩自然保护区生态系统补偿标准提供数据支撑。

自然保护区；生态系统服务功能；森林生态系统；价值评估；经济价值

自然保护区是一个内部结构非常复杂、特殊的生态系统,具有独特的生态功能和经济价值。它既可源源不断地为人类提供食物和原料,又为人类提供休闲娱乐的场所,同时还是保护生物多样性及生态环境的重要方式[1- 2]。发挥自然保护区的综合示范作用并合理地进行开发,有利于人类社会的可持续发展。然而,自然保护区的这些生态服务功能是以非实物形式间接作用于人类的经济生活,导致人类在开发利用自然保护区资源时忽略其可持续性。从而,破坏了自然保护区的生态环境,改变了自然保护区内部生态系统的结构,使自然保护区生态系统向人类提供的福利减少[3]。

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环境条件与效用[4]。生态系统及其服务是人类社会可持续发展的基础。自1997年,Costanza等[5]《自然》杂志上发表了有关全球生态系统服务价值估算的结果以来,国际社会就掀起了一股深入研究生态系统服务的热潮。归纳起来主要包括两方面：生态系统评估的指标、方法、模式、有效性和必要性等共性理论[6- 11]；稻田[12]、森林[13-15]、草地[16]、湿地[17]和湖泊[18]等典型生态系统服务功能的分析和经济价值评估。对于自然保护区生态系统服务功能机理及经济价值的研究仍处于不断完善阶段。

高天岩自然保护区位于九岭山脉的官山国家级自然保护区和罗霄山脉的井冈山国家级自然保护区之间,是连接两国家级自然保护区的“跳板”及物种交流通道。区内地形地貌结构复杂多变,东南西北区系成分汇集过渡,是构成丰富植被类型的有利基础。保护区位于偏远山区,周边的社区经济欠发达,一部分人为了谋求利益,在保护区内乱砍滥伐珍贵树种和猎取珍稀野生动物,严重破坏了保护区内生态系统结构,使保护区生物多样性明显减少。

高天岩自然保护区的保护与治理近年逐步引起管理部门与社会机构的关注和重视,保护其生态系统结构和功能对保护其生物多样性及维持官山与井冈山两国家级自然保护区生态平衡等具有重要意义。确定适宜的保护区生态系统服务评估指标体系并开展生态系统服务价值评估,有助于人们更好地了解高天岩自然保护区生态系统对人类社会的直接贡献,促进人们加强对保护区生态系统的保护；为保护区纳入到政府的经济效益权衡决策分析中提供详实的数据支撑,使政府作经济效益权衡决策时充分考虑保护高天岩自然保护区生态系统。

1 研究区概况

江西高天岩省级自然保护区始建于1999年,位于赣西莲花县东北部。总面积4780 hm2,其中,林业用地面积4750 hm2,非林业用地面积30 hm2。林地中,乔木林4250 hm2,占89.47%(其中,针叶林613 hm2,占12.91%；阔叶林2350 hm2,占49.47%；针阔混交林1287 hm2,占27.09%)；毛竹林196 hm2,占4.13%；灌木林地260 hm2,占5.47%；无立木林地44 hm2,占0.93%；活立木蓄积18×104m3；森林覆盖率达99.37%。该地区属亚热带季风湿润型气候,年平均气温14.1℃,最高气温37.1℃,最低气温-7℃；年均降水量1673.00 mm；无霜期278 d；日照时数1526.4 h。本研究范围涵盖整个自然保护区,其中,固碳释氧、调洪蓄水和环境净化的估算主要基于其森林生态系统。

2 数据资料来源及解释

数据资料主要来源于2015年5月莲花县实地调研,以及《莲花县统计提要2014》、《高天岩保护区总体规划》、《莲花县志》等,同时参考借鉴部分他人的研究结果。为体现时效性,各种服务功能指标的评估单价采用当期(2014年)市场价格。其中,各种肥料价格使用江西省统一报价；社会保障标准采用萍乡市最低生活保障；毛竹价格采用2014年莲花县平均售价；对于像气体调节和调洪蓄水等当前缺乏市场统一报价的服务功能指标,本研究在参考已有成果参数的基础上,考虑到不同时期居民家庭购买消费商品及服务价格水平的变动情况,应用当期(2014年)居民消费价格定基指数和基期(原始数据出版年份,若原始数据出版年份不明确则采用最早引用该数据的参考文献出版年份)居民消费价格定基指数之比进行修正。

3 研究方法

生态系统最终服务是生态系统对人类效益的直接贡献[19]。本文基于高天岩自然保护区生态系统的内涵及其所处区域的社会经济特征,将其最终服务价值评估指标体系确定为表1所列9项功能指标,并采用不同的评价方法对它们进行综合经济评价。研究过程中,结合高天岩自然保护区的实际情况,对相关模型的参数进行修正。

4 结果分析

4.1 社会保障价值

高天岩自然保护区为社会劳力提供就业机会,具有一定的社会保障功能。如果没有研究区的建立,国家必须为这些社会劳力提供维持生存的最低生活保障费用。运用(1)式(表1),可估算出研究区社会保障的经济价值为115.44×104元。

4.2 产品供给价值

由公式(2)(表1)算得高天岩自然保护区产品供给的总经济价值为7691.39×104元。

4.3 固碳释氧价值

根据模型(3)、(4)(表1)算得高天岩自然保护区各类型森林生态系统初级净生产力及固定CO2和释放O2的物质与经济价值量(表2)。

4.4 气候调节价值

气候调节功能的经济价值主要指研究区森林蒸腾量和地面水汽蒸发量的总经济价值。由式(6)(表1)算得水汽蒸腾量为4314.46×104m3/a；亚热带森林地面水汽蒸发量与降水量之比多在40%—80%[44],取其中间值60%,算出地面水汽蒸发量为4768.05×104m3/a。再通过(5)式(表1)得到高天岩自然保护区气体调节功能的经济价值为1171.64×104元/a。

4.5 调洪蓄水价值

森林生态系统对调洪蓄水具有显著作用。运用公式(7)—(9)(表1),估算出高天岩自然保护区生态系统年均调洪蓄水的物质量,再运用影子工程法(式(10))(表1)评估研究区生态系统调洪蓄水的经济价值(表2)。

4.6 环境净化价值

森林具有吸收SO2、NOx、HF和消减粉尘等功能,对改善空气质量具有非常重要的作用。由于森林生态系统吸收氟化物和氮氧化物的能力远远低于吸收SO2与消减粉尘的能力[45],故本文只考察高天岩自然保护区森林生态系统吸收SO2和消减粉尘的功能。根据模型(11)(表1),得到研究区生态系统环境净化的经济价值(表2)。

表2各森林生态系统的固碳释氧、调洪蓄水和环境净化物质量和经济价值量

Table2Thequalitiesandeconomicvaluesofcarbonfixationandoxygenrelease,floodcontrolandwaterstorageandenvironmentpurifiesofforestecosystem

服务内容Servicecontent森林类型Foresttypes针叶林Coniferous阔叶林Broad-leaved针阔混交林Conifer-broadleaf毛竹林Phyllostachys灌木林Shrubwood合计TotalNPPi/(t/a)6050.3140584.504774.775560.521042.6058012.70固碳量/(t/a)Carbonfixation9862.0166152.747782.889063.651699.4494560.72固碳价值/(×104元/a)Valueofcarbonfixation374.622512.94295.65344.3064.563592.07释氧量/(t/a)Oxygenrelease7199.8748295.565681.986617.021240.6969035.12释氧价值/(×104元/a)Valueofoxygenrelease835.695605.67659.51768.04144.018012.92蓄水量/(×104m3/a)Waterconservation23.8398.9847.264.663.93178.66蓄水价值/(×104元/a)Valueofwaterconservation21.9291.0643.484.293.62164.37吸收SO2/(×104kg/a)Sulfurdioxidepurification13.2220.8319.581.922.3957.94价值量/(×104元/a)Valueofsulfurdioxidepurifica-tion10.9717.2916.251.591.9848.08消减粉尘/(×104kg/a)Dustabatement2035.162375.852787.64405.72296.407900.77价值量/(×104元/a)Valueofdustabatement468.09546.45641.1693.3268.171817.19

4.7 土壤保持价值

由(14)式(表1)算得高天岩自然保护区生态系统土壤保持的物质量为2985.40 t hm-2a-1,再用模型(12)、(13)(表1),得高天岩自然保护区生态系统保土固沙和肥力保持的经济价值(表3)。

表3 土壤保持的物质量和经济价值量

4.8 生物多样性价值

高天岩自然保护区保护区野生动植物资源丰富,生物多样性价值较高。运用公式(15)、(16)(表1),估算出研究区生态系统生物多样性保护的经济价值为5417.84×104元。

4.9 旅游休憩价值

高天岩自然保护区连接官山国家自然保护区和井冈山国家自然保护区,地理位置独特；保护区内山幽、林秀、水清、野生动植物资源丰富,具有较好的旅游休憩功能。运用公式(17)(表1),可算得研究区生态系统旅游休憩功能的经济价值为187×104元。

4.10 生态系统服务功能总价值

高天岩自然保护区生态系统服务功能总价值是所评估的9个主要服务功能指标的价值综合(表4)。

表4 高天岩自然保护区生态系统服务功能总价值

—由于缺乏适宜的度量方法和统一的量纲等原因,暂时无法估算该项指标的物质量

5 讨论

本研究中,社会保障价值仅占服务总价值的0.16%,排在所评价指标的最后一位。高天岩自然保护区的社会保障功能主要表现为森林经营管理和林副产品开发提供的就业机会,因此,合理开发自然保护区资源,提供更多的就业机会是提高其社会保障价值的有效途径。

产品供给是生态系统提供给人类的重要福祉,是人类文明延续的基石。本研究中,高天岩自然保护区生态系统产品生产的经济价值为15.07×104元/hm2。然而,在采用统一统计口径计算的情况下,南昆山自然保护区生态系统产品供给的经济价值为1.66×104元/hm2,喀纳斯自然保护区生态系统产品供给的经济价值为983.52 元/hm2,庐山自然保护区生态系统产品供给的经济价值为1.32×104元/hm2[46]。这在一定程度上说明了高天岩自然保护区生态系统的产品供给功能较强。进一步分析研究认为,高天岩自然保护区森林覆盖率高,单位面积木材蓄积量多,使得高天岩自然保护区比上述同类型自然保护区的产品供给功能强,进而直接增加了产品供给功能的经济效益。

从提供的各种服务功能经济价值来看,2014年,高天岩自然保护区生态系统以土壤保持、固碳释氧的价值为主,分别占总价值的60.89%、16.11%。以土壤保持和固碳释氧为主要服务功能类型,说明森林生态系统不仅提供各种林产品和林副产品,而且在土壤保持和固碳释氧等间接服务方面具有更重要的经济价值,因此,在资源开发和管理过程中要注意合理的利用自然保护区资源。

2014年,莲花县全县生产总值为51.91×108元,面积为全县总面积4.46%的高天岩自然保护区生态系统,2014年服务价值量却多达全县国民生产总值的13.87%,这表明高天岩自然保护区生态系统对莲花县国民经济的发展具有重要的物质、环境和生态支撑作用。因此,今后在高天岩自然保护区的规划、管理和保护过程中,要建立基于生态系统服务价值的生态补偿机制,贯彻“加强保护,积极发展,合理利用”的方针,在现有基础上,改善保护区的设施,提高保护、管理、宣教及合理开发的综合水平,以更好地促进野生动植物资源的保护和发展。同时,合理挖掘开发高天岩自然保护区生态系统潜藏的生态功能,以使高天岩自然保护区生态系统充分发挥它的经济、社会和生态效益,从而实现保护区生态系统的可持续发展。

本文在确定高天岩自然保护区生态系统服务评估指标体系时,充分考虑了自然保护区生态系统的社会、经济和生态效益,比较全面地评估了高天岩自然保护区生态系统的社会贡献；评估模型基于已有的研究结果并结合区域特点,参数选取充分考虑了时效性,因此,价值评估方法较已有研究具有一定的改进。从指标的选择和评估方法的选取来看,本研究结果具备一定的时效性和合理性,可为合理估算生态系统服务的经济价值提供借鉴。

由于数据资料的缺乏,本文只研究了高天岩自然保护区生态系统9项功能指标的价值,其他如教学科研、物种保存、提供负离子等[26]功能的价值未加考虑,因此,高天岩自然保护区生态系统的实际服务总价值应该更大。本研究以2014年的数据为基础,对高天岩自然保护区生态系统服务功能价值进行最终评估,缺乏对高天岩自然保护区生态系统服务功能价值的动态了解,未能反映高天岩自然保护区生态系统服务功能未来变化趋势。建立生态系统服务功能价值评估的动态模型,对监控和管理高天岩自然保护区具有现实意义。由于缺乏适宜的度量方法和统一的量纲等原因,社会保障、生物多样性保护和文化功能的物质量无法估算。建立合理的换算机制,把各服务功能的物质量统一度量标准对于识别服务功能指标的重要性有着重要的意义。目前,由于生态系统服务功能价值评估的各种模型和方法都存在选取者的偏好和主观性,因此,在对生态系统作评价时所得结果和真实值会存在一定的偏差。确定评估模型的估算精度,选择最优评估模型值得进一步探讨。

6 结论

通过对物质量和经济价值量进行估算,高天岩自然保护区提供了约7.20×108元的生态系统服务功能总价值和每公顷约342.18×104kg/hm2的物质量。评估结果用直观的经济数据揭示了高天岩自然保护区生态系统对人类社会的直接贡献,保护自然保护区生态系统就是保护人类福祉。在所计算的9项功能指标最终服务中,土壤保持无论是在物质量方面,还是在经济价值量方面,都居首位,分别占总量的87.26%和60.89%。说明土壤保持是高天岩自然保护区提供给人类的核心服务。9项服务指标的生态经济价值按其大小排序依次为：土壤保持>固碳释氧>产品供给>生物多样性保护>环境净化>气候调节>旅游休憩>调洪蓄水>社会保障。由于缺乏适宜的度量方法和合理的换算标准,物质量的比较仅对环境净化、土壤保持、调洪蓄水、固碳释氧和气候调节,大小排序依次为：土壤保持>调洪蓄水>固碳释氧>环境净化>气候调节。

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EvaluatingtheecosystemservicesofGaotianyanNatureReserveinLianhuaCounty,JiangxiProvince

MIAO Jianqun1,2, SUN Song1, WANG Zhiqiang1, HUANG Guoqin1,*

1ResearchCenteronEcologicalScience,JiangxiAgricultureUniversity,KeyLaboratoryofCropPhysiology,EcologyandGeneticBreeding,MinistryofEducation,Nanchang330045,China2CollegeofScience,JiangxiAgricultureUniversity,Nanchang330045,China

Gaotianyan Nature Reserve, a provincial natural conservation area, located in Lianhua County, Jiangxi Province, provides many ecosystem services for the local people. Economic valuation of the main ecosystem services of Gaotianyan Nature Reserve can help us to better understand the direct contribution of the Natural Reservation system to Lianhua County, and ensures that the government comprehensively considers the importance of protecting the Nature Reserve ecosystem when planning a strategy for economic development. In the present study, we established a system of evaluation indexes for the ecosystem service function of Gaotianyan Nature Reserve, according to its ecological and social economic characteristics. We then evaluated the eco-economic values provided by the ecosystem of Gaotianyan Nature Reserve in 2014, using factors such as replacement cost, market value, shadow engineering, cost of afforestation, reference results, and travel expenses. The following results were obtained. Firstly, the total economic value of the ecosystem services provided by Gaotianyan Nature Reserve was estimated to be 7.16 × 108Yuan in 2014, and the values of soil conservation and carbon fixation and oxygen released were 4.39 × 108Yuan and 1.16 × 108Yuan, which accounted for 60.89% and 16.11% of the total value, respectively. Secondly, primary production was a major direct economic source; however, the value of the primary production in Gaotianyan Nature Reserve only accounted for 10.75% of the total value of the ecosystem services. This means that using only the value of primary production to measure the value of total ecosystem services would seriously underestimate the ecosystem service value of Gaotianyan Nature Reserve. Finally, the economic values of nine ecosystem service indexes were sorted as soil conservation, carbon fixation and oxygen release, primary production, biodiversity protection, environmental purification, climate regulation, tourism and recreation, flood control and water storage, and social security, according to the value of the evaluation. In conclusion, the direct economic data revealed that Gaotianyan Nature Reserve makes a considerable contribution to our society. It not only helps to improve the consciousness of the administrators and the people involved in protecting the traditional agricultural culture but also provides data support for the government to formulate a compensation standard for Gaotianyan Nature Reserve.

nature reserve; ecosystem service function; forest ecosystem; evaluation; economic value

江西生态文明示范省建设对策研究(20133BBA10005)

2016- 07- 09; < class="emphasis_bold">网络出版日期

日期:2017- 05- 27

*通讯作者Corresponding author.E-mail: hgqjxauhgq@sina.com

10.5846/stxb201607091410

缪建群,孙松,王志强,黄国勤.江西高天岩自然保护区生态系统服务功能价值评估.生态学报,2017,37(19):6422- 6430.

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