张家口市储备林生态服务功能价值核算及分析

贾 刚，李大瑞，周志峰

(国家林业和草原局调查规划设计院，北京 100714)

森林生态服务功能指的是人类从森林中获得的可用于支持日常生活各方面需求的森林产品，森林生态服务功能评估是指通过提取分析森林资源连续清查数据、森林资源二类调查数据、科研机构长期观测到的数据以及社会公共部门公布的相关数据对森林生态服务功能进行量化处理，有助于提高对森林建设和环保的关注度，以及为森林生态服务价值研究提供借鉴，将“绿水青山”真正转化为“金山银山”。

通过客观、准确评价张家口市储备林建设的生态服务功能价值，有利于正确认识其森林响应环境变化的程度及敏感性，充分发挥张家口市生态屏障的基础功能。同时，对其生态服务功能价值开展评估与分析，清晰地量化反映储备林建设的重要性，在此基础上进行科学的森林经营规划，可为制定相关后续政策措施、提高管理水平、实现森林的可持续开发利用提供参考。

1 研究区域概况

张家口市位于冀西北，东临首都北京，是内蒙古高原与华北平原的连接地带，从赤诚崇礼一带，沿张北野狐岭一直到尚义红土梁一线至冀蒙交界，分为坝上、坝下地区。2019年，全市总人口4649658人，总面积3.68万km2，市辖10县、6区。张家口市境内洋河、桑干河横贯全市东西，汇入官厅水库。四季分明，属于温带大陆性季风气候，风力、日光资源丰富，昼夜温差较大。

自2015年7月31日北京联合张家口申办2022年冬季奥林匹克运动会获得成功以来，张家口市以河北省委提出的“2018年林木绿化率达到50%，2022年森林覆盖率达到50%”为目标，全面科学规划，落地实施，坚持“宜乔则乔、宜灌则灌、宜草则草、针阔混交、乔灌混交、林草结合、综合治理”的原则，全面开展林业生态建设，大规模开展国土绿化。同时突出重点，整体推进，用足用活政策，推陈出新、创新模式，通过市场化运作、专业化施工、企业化管理、工程化运行等策略加快加大储备林建设力度。坚持政府主导、政策引领、全社会参与，多渠道、多层次，多方位筹集资金，构筑多元长效运行机制。根据公布的相关数据，近年来张家口市已完成国家储备林基地建设项目达到15.8万hm2。

2 研究方法

图1 森林生态系统服务功能测算评估指标体系

通过运用替代成本法、机会成本法、支付意愿法、市场价格法等方法对张家口市储备林森林生态服务功能价值量进行经济学方法定量分析核算[1]。根据森林生态系统服务功能评估规范[2-4]以及目前相关领域的研究与计量方法，建立张家口市储备林森林生态服务功能价值量评估指标体系(图1)。包括支持、调节、供给及文化服务4个服务类别，保育土壤、积累营养物质、涵养水源、固碳释氧、净化大气环境、森林防护、生物多样性等进行森林生态服务功能价值量进行核算[5]。受收集资料的限制，评价年度界定为2019年。

3 森林生态服务功能价值量核算

3.1 支持服务

3.1.1 保育土壤 通过浅根的加筋作用、深根的锚固作用和森林植被的庞大根系，有效提高了土体的抗剪强度，从而起到固土作用。同时，森林植被的枯枝落叶、根系的分泌物等又可增加土壤肥力，起到改良土壤的作用。固土、保肥价值核算公式为：U固土=AC土(X2-X1)/ρ；U肥=A(X2-X1)(NC1/R1+PC1/R2+KC2/R3+MC3)。公式中各相关因子释义及单位参见《森林生态系统服务功能评估规范》[2-3](以下简称《规范》)。式中：C土为挖取和运输单位体积土方所需费用(元·m-3)，根据LY/T 2573—2016退耕还林工程生态效益监测与评估规范[4]，取值42元·m-3。

结合刘翊涵等[6]、王茜[7]、阿斯那[8]等的相关研究，张家口市林地土壤侵蚀模数约为4.0 t·hm-2·a-1，无林地土壤侵蚀模数约为60.0 t·hm-2·a-1，林地土壤容重约为1.298 t·m-3。2019年有机质价格取值1680元·t-1，氯化钾化肥价格取值3000元·t-1，磷酸二铵化肥价格取值5600元·t-1[9]。张家口市非耕地土壤氮、磷、钾含量分别为0.119%、0.0862%、0.565%，林分土壤有机质含量为1.98%[10]。

3.1.2 积累营养物质 森林植被通过光合作用和根系的吸收达到积累、贮存营养物质的功能，为人类及其它生物提供能源及食物。林木营养积累价值量计算公式为：U营养=AB年(N营养C1/R1+P营养C1/R2+K营养C2/R3)。根据查阅相关资料数据，林木中氮、磷、钾含量分别为0.33%、0.036%、0.231%[7]。

3.2 调节服务

3.2.1 涵养水源 森林通过树冠、树干及林下植被截留和枯落物贮水等方式对大气降水进行再分配，可调节坡面径流、减少径流泥沙含量，起到水土保持、滞洪、蓄洪的功能[8]。通过土壤离子的交换作用，净化水质，涵养水源，保持水土，同时还可以起到消减洪峰、防洪减灾的作用。

涵养水源量核算公式为：U调=10C库A(P-E-C)；U水质=10KA(P-E-C)。根据《规范》[2-3]得到2005年水库建设单位库容造价为6.1107元·t-1，由2005年、2019年固定资产投资价格指数分别为219.1、308.9(1990年为100)[13]，根据物价指数法进行调整价格，2019年水库建设单位库容造价为8.6152元·t-1。2015年水的净化费用为3.31元·t-1[14]，采用贴现率的方法将2015年价格参数逐年贴现至2019年价格参数以计算该功能价值量的现价，贴现率大小为银行平均存款利率与平均贷款利率和的平均值，为方便计算取值为3.5%，因此2019年水的净化费用为3.7983元·t-1。张家口市年均降水量为409.5 mm[14]，乔木林地林分蒸发量为292 mm·a-1[15]，地表径流量为31.4 mm·a-1[16]。

3.2.2 固碳释氧 林木生长可以不断从大气中吸收二氧化碳，并释放氧气，在维持大气碳氧平衡，减缓全球气候变暖等方面具有不可替代的作用。张家口市通过储备林基地建设，能够提升森林质量，提高森林覆盖率，增加森林面积，增加碳汇，营造“天然氧吧”。

固碳价值计算公式为：U碳=AC碳(1.63R碳B年+F土壤碳)，释放氧气价值计算公式为：U氧=1.19C氧AB年。根据相关数据[17]，我国单位面积林分土壤固碳量为25.50 t·hm-2·a-1，林分净生产力为8.45 t·hm-2·a-1，固碳价格约为1200元·t-1，人造氧气成本价格1000元·t-1。2015年固碳价格、制造氧气价格分别为917.18元·t-1、1392.93元·t-1[4]，贴现至2019年分别为1052.49元·t-1、1598.42元·t-1。

3.2.3 净化大气环境

1)提供负离子。在光合作用过程中森林植被会通能光电效应产生大量的空气负离子，有效增加空气负离子浓度。相关研究结果表明[17]，当空气中负离子含量超过600个·cm-3时可有效改善肺功能，增强人体免疫力，有益于人体健康。提供负离子价值量公式为：U负离子=5.256×1015×AHK负离子(Q负离子-600)/L。根据实测结果，负离子平均浓度约为755个·cm-3，采用成本法求得每生产1018个负离子成本为9.50元，负离子寿命约为10 min[12]。张家口市储备林造林使用小容器苗，平均树高1 m。

2)吸收污染物。森林具有吸收二氧化硫、氟化物和氮氧化物等有毒有害物质的作用。根据相关数据显示[18]，我国林分年吸收二氧化硫的能力为153.12 kg·hm-2，年吸收氟化物的能力为2.58 kg·hm-2，年吸收氮氧化物的能力为6.00 kg·hm-2；二氧化硫排污费收费标准为1.20元·kg-1，氟化物排污费收费标准为0.69元·kg-1，氮氧化物排污费收费标准为0.63元·kg-1。吸收污染物价值量公式为：U二氧化硫=K二氧化硫Q二氧化硫A，U氟=K氟化物Q氟化物A，U氮氧化物=K氮氧化物Q氮氧化物A。2015年二氧化硫、氟化物、氮氧化物的治理费用分别为1.99元·kg-1、1.14元·kg-1、1.04元·kg-1[4]，贴现至2019年分别为2.28元·kg-1、1.31元·kg-1、1.19元·kg-1。

3)降低噪音。噪声是一种物理污染，城市中的噪声主要来自汽车等交通运输工具、建筑工地机械的轰鸣声以及闹市街头的人声喧闹，绿化带被认为是自然降噪器。根据《规范》[2-3]中森林降低噪音的计算方法，将森林面积折合成隔音墙长度，林带宽度取25 m，折合林带长度为63200 km。按照40万元·km-1成本计算。降低噪音价值量计算公式为：U噪音=K噪音A噪音。

4)滞尘。城市中空气的主要污染物为粉尘、雾霾，空气中的尘埃飘过森林时，约有四分之一被树叶树干吸附或者滞留在森林的空间里，最后降落到森林的地面，森林的这一吸尘降尘的作用称为滞尘。根据相关数据显示[18]，我国林分滞尘能力为217000 kg·hm-2·a-1，一般性粉尘排污费为0.150元·kg-1。滞尘价值量公式为：U滞尘=K滞尘Q滞尘A。

3.2.4 森林防护 森林可以有效降低风速和改变风向。根据相关专家研究，一条疏透结构的防护林带，迎风面防风范围可达林带高度的3～5倍，背风面可达林带高度的25倍，在防风范围内，风速可减低20%～50%。防风固沙服务功能价值量计算公式为：U防风固沙=K防风固沙G防风固沙。根据相关文献，K防风固沙=14.0元·a-1；G防风固沙=防护体系总长度×栅栏的单位长度阻沙量=347600 t·a-1[19-20]。

3.3 供给服务

通过打造储备林建设基地，使张家口市生态系统之间的物质循环、能量流动和信息传递更为顺畅；同时为各种生物提供更多良好的生存环境，达到有效保护生物多样性的目的。物种资源保育价值量计算公式为：U生物=S生A。S生赋值根据Shannon-Wiener指数等级划分取值。

4 价值核算结果及分析

根据上述方法，从支持服务、调节服务、供给服务3个方面展开张家口市储备林建设的森林生态服务功能价值核算，核算结果见表1。

表1 森林生态服务功能价值核算

由表1可知，张家口市储备林建设的森林生态服务功能价值量核算总价值为4295538.2万元·a-1，其中支持服务价值为179735.8万元·a-1，占总价值的4.2%；调节服务价值为3957802.4万元·a-1，占总价值的92.1%；供给服务价值为158000万元·a-1，占总价值的3.7%。可以看出，调节服务价值较为突出。调节服务中，净化大气环境服务价值较高，占总价值的71.1%。本研究由于基础数据的限制，还有一些服务功能无法量化，未能如付立华等[15]以塞罕坝机械林场为例对林产品价值、森林游憩等指标进行进一步的核算。但是经本核算方法计算得张家口市储备林生态服务功能平均价值为27.2万元·hm-2·a-1，高于塞罕坝机械林场森林生态系统单位面积的生态服务价值18.16万元·hm-2·a-1[21]，除去物价上涨等相关因素，评估方法、指标选取也不尽相同。

张家口市森林生态系统各服务功能的各价值量差异较大，按照价值量数值来看：①张家口市储备林生态服务功能价值量最大的是净化大气环境功能，《规范》[2-3]中的计算公式考虑了部分具有代表性的因素，如提供负离子、吸收二氧化硫、吸收氟化物、吸收氮氧化物、降低噪音、滞尘等，还有一些其他的生物，如PM10、PM2.5等并未纳入计算范围，该项计算的实际值可能比计算值更高一些。②滞尘价值和固碳释氧价值。张家口是内蒙古高原风沙入侵北京的主要通道之一，因此储备林基地的建设将有效的起到滞尘作用。根据《规范》[2-3]中的计算公式，固碳价值是落叶及植被回归土壤产生的，提升了土壤肥力，而释氧价值的计算中，参考了人工制氧的价格。实际上，人工制氧大多是将空气中的氧气分离所得，并未考虑空气中的氧气来源成本，而空气中的氧气主要来源恰恰就是植物的光合作用，因此储备林固碳释氧功能的实际价值，是远远高于该计算量的。③涵养水源及保育土壤价值量。张家口市属于半干旱地区，降水量不高，储备林的涵养水源功能大大弥补了降水量不足的缺憾，阔叶林的涵养水源功能较针叶林更强一些，若能据此调整林分结构，储备林的涵养水源功能可以得到进一步提升。根据《规范》[2-3]，森林保育土壤价值是根据建设储备林基地中土壤氮磷钾元素的含量，结合氮磷钾肥的价格来进行计算的。储备林建设提升了土壤肥力，改善了张家口市的土壤质量，同时可以优化土壤结构，有助于天然落种萌芽及天然次生林的形成。④其它各服务功能价值量差别不大且占比较小，但是依然重要，如森林防护功能和净化大气环境功能。张家口市是风沙进入首都北京的主要通道之一，在张家口市大规模建设储备林，对控制风沙进京和改善首都空气质量有很大帮助。通过大规模的建设储备林基地，可以有效净化大气环境，为2022年冬奥会的成功举办奠定坚实的生态基础。

由于森林的生态服务功能价值无法为经济生活带来直接效益，加之缺乏公认的评估体系，因此人们经常忽视其在社会经济发展过程中的作用。目前，生态服务功能价值核算通过评价森林环境，把生态功能与经济因子相关联，将有助于提高人们对于森林的重视，量化的公式也有利于指导未来优化林分结构和森林质量。但是《规范》[2-3]中的计算公式只参考了部分指标，由于数据资源和客观因素等限制，《规范》[2-3]纳入的指标并不全面，在储备林规划和建设工作中，仍然需要结合实际来考虑。