文華英，黃義雄，張巧，鐘春柳

（福建師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，福建 福州350007）

森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)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(hù)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(rèn)識(shí)到森林生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能對(duì)一個(gè)地區(qū)、一個(gè)國家以及全球的重要作用，是我國建設(shè)生態(tài)文明城市的保障，科學(xué)技術(shù)可以影響森林生態(tài)服務(wù)功能，但卻永遠(yuǎn)無法取代森林生態(tài)服務(wù)功能。

防護(hù)林以發(fā)揮森林的各種防護(hù)效益為目標(biāo)，具有防風(fēng)固沙、保育土壤、凈化大氣、改善局部小氣候、防御或削弱災(zāi)害性天氣等多種生態(tài)功能。特別是沿海防護(hù)林對(duì)臺(tái)風(fēng)、海嘯等災(zāi)害天氣具有明顯的削弱作用，以保護(hù)農(nóng)田、村莊，使其免受或減輕氣象災(zāi)害所造成的影響及損失。海壇島沿海防護(hù)林主要樹種為木麻黃（Casuarinaequisetifolia）、臺(tái)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(duì)平潭經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、生態(tài)環(huán)境的改善、建設(shè)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(dāng)?shù)孛癖姷陌踩徒】担瘝u沿海防護(hù)林主要生態(tài)服務(wù)功能有如下幾個(gè)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(hù)。

將海壇島沿海防護(hù)林森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進(jìn)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(wù)價(jià)值，可以提高當(dāng)?shù)卣兔癖姳Ｗo(hù)沿海防護(hù)林的意識(shí)，進(jìn)而有利于協(xié)調(diào)環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展各方面的利益關(guān)系，實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)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(gè)小島和702個(gè)礁巖組成的島縣，主島為海壇島，地理坐標(biāo)為25°15′—25°45′N，119°32′—120°10′E，南北長達(dá)29 km，東西寬約19km，陸域面積324.12km2，相當(dāng)于四個(gè)香港本島，半個(gè)新加坡，兩個(gè)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(fēng)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(qiáng)風(fēng)區(qū)——臺(tái)灣海峽的北口西側(cè)，東北風(fēng)勢力強(qiáng)勁。夏秋季節(jié)本島每年平均有6～7次臺(tái)風(fēng)，進(jìn)一步增加了該地的大風(fēng)日數(shù)。海壇島多年平均風(fēng)速4.0ms－1，多年平均大風(fēng)（≥17.2ms－1）日數(shù)為98.2d[3]。海壇島最常見、造成損失最嚴(yán)重的氣象災(zāi)害是臺(tái)風(fēng)，其次還有干旱、大風(fēng)、暴雨等，夏季大旱出現(xiàn)概率為全省之冠，高達(dá)54%。

2 研究內(nèi)容和方法

2.1 資料收集

相關(guān)數(shù)據(jù)來源于平潭縣統(tǒng)計(jì)年鑒、福建省統(tǒng)計(jì)年鑒、2008年國家林業(yè)局頒布的《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估規(guī)范》（LY／T1721－2008）（下文簡稱《規(guī)范》）社會(huì)公共數(shù)據(jù)表、市場調(diào)查數(shù)據(jù)、實(shí)地調(diào)查采訪及野外調(diào)查與室內(nèi)實(shí)驗(yàn)分析獲得，從而為海壇島間接經(jīng)濟(jì)價(jià)值的核算提供了可靠的基礎(chǔ)。

2.2 海壇島沿海防護(hù)林森林生態(tài)系統(tǒng)的間接價(jià)值估算

2.2.1 林木產(chǎn)品評(píng)價(jià) 海壇島沿海防護(hù)林大多為公益林，嚴(yán)禁砍伐，其木材產(chǎn)品價(jià)值主要體現(xiàn)在蓄積價(jià)值，為間接經(jīng)濟(jì)價(jià)值，因此不同于一般森林。因而本文從海壇島沿海防護(hù)林的活立木生長量角度進(jìn)行評(píng)估。采用市場價(jià)值法評(píng)估海壇島沿海防護(hù)林活立木年生長量的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。市場價(jià)值法是根據(jù)木麻黃、臺(tái)灣相思、黑松、濕地松四種木材在市場上的實(shí)際交易價(jià)格充當(dāng)其貨幣價(jià)值，間接地估算其林木價(jià)格。基于海壇島沿海防護(hù)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(jià)格即可得到四種林分的活立木價(jià)值即其間接經(jīng)濟(jì)價(jià)值。涉及公式如下：

式中：V為4種林分的木材產(chǎn)品價(jià)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(jià)格。

2.2.2 固碳釋氧功能評(píng)價(jià) 森林生態(tài)系統(tǒng)具有通過森林植被、土壤動(dòng)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(zhuǎn)化為能夠儲(chǔ)存的有機(jī)物，同時(shí)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(yīng)”狀況，減輕溫室效應(yīng)。本文僅以海壇島沿海防護(hù)林森林植被作為研究對(duì)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(píng)估公式對(duì)其進(jìn)行價(jià)值評(píng)估。

2.2.3 涵養(yǎng)水源功能評(píng)價(jià) 海壇島沿海防護(hù)林通過其林冠層、枯枝落葉層以及土壤中發(fā)達(dá)的根系分別對(duì)大氣降水進(jìn)行截留、吸收和貯存，實(shí)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(píng)估公式計(jì)算涵養(yǎng)水源總量，本文采用替代工程法，即為達(dá)到同等森林涵養(yǎng)水源作用所修建水庫需要的費(fèi)用，評(píng)估其涵養(yǎng)水源價(jià)值。

2.2.4 保育土壤功能評(píng)價(jià) 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(duì)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(shí)地下盤根錯(cuò)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(fēng)沙等災(zāi)害，減少土壤養(yǎng)分物質(zhì)損失和改善土壤結(jié)構(gòu)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(píng)估海壇島沿海防護(hù)林的保育土壤價(jià)值。

2.2.5 森林防護(hù)功能評(píng)價(jià) 海壇島沿海防護(hù)林森林防護(hù)價(jià)值主要體現(xiàn)在以下2個(gè)方面：一是防風(fēng)價(jià)值，沿海防護(hù)林可以有效地減弱風(fēng)速，減少風(fēng)對(duì)農(nóng)作物因倒伏等而造成的損失；二是固沙價(jià)值，通過減少沙埋農(nóng)田造成的損失。

（1）防風(fēng)價(jià)值

海壇島森林防護(hù)價(jià)值主要體現(xiàn)在森林對(duì)糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物以及當(dāng)?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(jì)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(shè)全島糧食作物均為甘薯，經(jīng)濟(jì)作物為花生，蔬菜主要為菠菜，三者均采用當(dāng)年的市場平均價(jià)計(jì)算在防護(hù)林的防風(fēng)作用下作物的潛在增產(chǎn)價(jià)值。公式如下：

式中：U防風(fēng)為作物增長價(jià)值（元a－1）；Pi為第i種作物市場價(jià)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(jià)值

沿海防護(hù)林有效地減少風(fēng)蝕作用，防止土壤沙化，提高土壤肥力，尤其是在臺(tái)風(fēng)等災(zāi)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(hù)林固沙價(jià)值的“影子價(jià)格”來計(jì)算其固沙價(jià)值。公式：

式中：U固沙為沙改農(nóng)田的貨幣價(jià)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(hù)面積（hm2）；Pi為第i種受保護(hù)農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格（元hm－2）。

2.2.6 凈化大氣環(huán)境功能評(píng)價(jià) 近年來，島上城市建設(shè)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(zhuǎn)化大氣污染物達(dá)到凈化大氣。森林對(duì)大氣的環(huán)境凈化價(jià)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(duì)其二者進(jìn)行價(jià)值核算。SO2的吸收總量計(jì)算公式如下：

式中：ESO2為沿海防護(hù)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(tái)灣相思、濕地松、黑松。

林分滯塵總量的計(jì)算公式如下：

式中：U滯塵為沿海防護(hù)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(tái)灣相思、濕地松、黑松。

表1 海壇島沿海防護(hù)林生態(tài)系統(tǒng)間接價(jià)值類型及評(píng)估方法

3 研究結(jié)果與分析

3.1 林木價(jià)值

通過實(shí)地測量沿海防護(hù)林四種主要防護(hù)林樹種典型樣地的胸徑和樹高，通過材積公式計(jì)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(tái)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(guān)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(tái)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(biāo)準(zhǔn)序列立木材價(jià)，立木價(jià)格為300元m－3[5]，通過公式（1）得到海壇島沿海防護(hù)林立木價(jià)值為638.25×104元。

3.2 固碳釋氧價(jià)值

已知木麻黃的年凈生產(chǎn)力23.92thm－2a－1，臺(tái)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(jià)格和工業(yè)制氧價(jià)格，按照《規(guī)范》中固碳釋氧公式得出海壇島沿海防護(hù)林森林生態(tài)系統(tǒng)的固碳釋氧功能總價(jià)值為17 662.03×104元a－1，其中固碳價(jià)值為5 466.49×104元a－1，釋氧價(jià)值為12 195.54×104元a－1。

3.3 涵養(yǎng)水源價(jià)值

通過采集土壤樣本，經(jīng)實(shí)驗(yàn)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(tái)灣相思林為13.23%。根據(jù)《規(guī)范》社會(huì)公共數(shù)據(jù)表，即得到單位庫容造價(jià)為6.1 107元t－1[6]。計(jì)算得出海壇島沿海防護(hù)林涵養(yǎng)水源總價(jià)值為5 263.02×104元a－1。

3.4 保育土壤價(jià)值

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)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(hù)林的土壤容重根據(jù)實(shí)驗(yàn)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(tái)灣相思樹林為1.06tm－3。挖取和運(yùn)輸單位體積土方所需費(fèi)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(hù)林的保土價(jià)值為93 661.79×104元a－1。通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)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(jià)格核算海壇島4種林分的土壤保肥價(jià)值為86.54。因而海壇島沿海防護(hù)林保育土壤總價(jià)值為93 748.33×104元a－1。

3.5 森林防護(hù)價(jià)值

據(jù)研究，在林帶有效防護(hù)范圍林帶內(nèi)，在災(zāi)害性的天氣條件下，防護(hù)林對(duì)作物具有明顯的保護(hù)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(hù)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(jì)，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(jià)值為3 297.52×104元，因此海壇島沿海防護(hù)林的防風(fēng)固沙價(jià)值為14 624.72×104元a－1。

3.6 凈化大氣環(huán)境價(jià)值

根據(jù)《中國生物多樣性國情研究報(bào)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(tái)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(fèi)用為600元t－1，滯塵的治理成本為170元t－1。因此可以計(jì)算出沿海防護(hù)林凈化大氣的價(jià)值總量約為2 438.63×104元a－1，其中吸收SO2總價(jià)值為51.25×104元a－1，滯塵總價(jià)值為2 387.38×104元a－1。

3.7 間接價(jià)值計(jì)算結(jié)果與分析

海壇島沿海防護(hù)林森林生態(tài)系統(tǒng)間接經(jīng)濟(jì)價(jià)值即為上述各項(xiàng)服務(wù)價(jià)值的總和，即134 375.25×104元a－1。服務(wù)功能價(jià)值最大的是土壤保育功能，其價(jià)值達(dá)到93 748.33×104元a－1，為總間接服務(wù)價(jià)值的69.77%；其次是固碳釋氧，價(jià)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(hù)、涵養(yǎng)水源、凈化大氣和林木產(chǎn)品，占總價(jià)值的比例分別為10.88%、3.92%、1.81%、0.47%。據(jù)王珍[4]對(duì)福建木麻黃防護(hù)林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估結(jié)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(hù)為5.10%。二者相比，結(jié)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?yàn)?，兩者均為沿海防護(hù)林，海壇島沿海防護(hù)林屬于其中的一部分。同時(shí)海壇島四面環(huán)海，面積較小，處于我國強(qiáng)風(fēng)區(qū)，夏秋多臺(tái)風(fēng)，因此森林生態(tài)系統(tǒng)的森林防護(hù)價(jià)值高于福建沿海木麻黃。島上降水集中且多暴雨，防護(hù)林能夠有效減輕雨水對(duì)土壤侵蝕，保持土壤肥力，因此海壇島的最主要生態(tài)服務(wù)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(hù)林中土壤保育功能所占比例（62.52%）。

表2 沿海防護(hù)林森林生態(tài)系統(tǒng)間接經(jīng)濟(jì)價(jià)值評(píng)估結(jié)果×104元a－1

4 結(jié)論

海壇島沿海防護(hù)林森林生態(tài)系統(tǒng)間接經(jīng)濟(jì)價(jià)值為134 375.25×104元a－1，各項(xiàng)服務(wù)功能價(jià)值大小順序依次為：保育土壤＞固碳釋氧＞森林防護(hù)＞涵養(yǎng)水源＞凈化大氣＞林木產(chǎn)品。沿海防護(hù)林的保育土壤功能對(duì)生態(tài)系統(tǒng)價(jià)值的貢獻(xiàn)最大，占海壇島沿海防護(hù)林生態(tài)系統(tǒng)總價(jià)值的69.77%。本文采用大量實(shí)地訪談、市場調(diào)查、野外調(diào)查及實(shí)驗(yàn)分析，對(duì)傳統(tǒng)估算中的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)量，數(shù)據(jù)真實(shí)可靠，因而結(jié)果能真實(shí)體現(xiàn)沿海防護(hù)林森林生態(tài)系統(tǒng)的間接價(jià)值。但由于受到研究時(shí)間、條件限制，對(duì)海壇島沿海防護(hù)林森林生態(tài)系統(tǒng)缺乏一個(gè)動(dòng)態(tài)變化和空間分布差異性的分析。

由木麻黃林、臺(tái)灣相思林、濕地松林、黑松林構(gòu)成的海壇島沿海防護(hù)林森林生態(tài)系統(tǒng)是平潭縣的天然屏障，在改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境、保護(hù)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(píng)價(jià)海壇島沿海防護(hù)林森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的價(jià)值量，充分體現(xiàn)出沿海防護(hù)林森林生態(tài)系統(tǒng)的作用，提高公眾的生態(tài)保護(hù)意識(shí)，重視沿海防護(hù)林建設(shè)，最大可能的爭取政府、企業(yè)、個(gè)人等各界力量的支持和資金投入，為今后沿海防護(hù)林生態(tài)系統(tǒng)的管理、保護(hù)和生態(tài)補(bǔ)償提供科學(xué)的依據(jù)。

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