王 嬌 ，胡 丹 ，李智勇

（1.中國林業(yè)科學(xué)研究院，北京 100091；2.遼寧省生態(tài)公益林管理中心，遼寧 沈陽 110036；3.國際竹藤研究中心，北京 100102）

遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值研究

王 嬌1，2，胡 丹2，李智勇1，3

（1.中國林業(yè)科學(xué)研究院，北京 100091；2.遼寧省生態(tài)公益林管理中心，遼寧 沈陽 110036；3.國際竹藤研究中心，北京 100102）

采用能值分析法，對遼寧省九項(xiàng)具有典型代表性森林生態(tài)功能價值進(jìn)行了核算，結(jié)果表明：遼寧省2010年森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能能值總量為1.872×1026sej，能值價值為7.334×1013元；鑒于多樣性是歷史積累的結(jié)果，去除生物多樣性后的遼寧省2010年森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能能值總量為5.179×1023sej，能值價值為2.031×1011元，約占2010年遼寧省GDP總量1.846×1012元的11%；其中，土壤保育功能價值最大（7.695×1010元），剩余依次為涵養(yǎng)水源價值4.965×1010元、凈化空氣價值3.884×1010元、生物量增長價值1.912×1010元、固碳釋氧價值1.135×1010元、森林防護(hù)價值6.298×109元、生態(tài)游憩價值7.8×108元，文教科研價值最?。?.271×107元）。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能；能值理論；經(jīng)濟(jì)價值；遼寧省

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的評價最早起源于19世紀(jì)中期，20世紀(jì)70年代Holder等提出了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的概念，近十年，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能成為國內(nèi)外熱門研究領(lǐng)域。Daily.G.C等[1]于1997年將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進(jìn)行了全面歸納總結(jié)；Costanza等[2]于1997年在自然雜志上發(fā)表文章“The value of the World's Ecosystem Services and Nature Capital”，明確提出了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值的估算原理及方法，取得了較大進(jìn)展；Andrewhe和Siegel[3]修正了Costanza等人的研究方法，重新計算評價了巴西濕地服務(wù)功能等。近些年來，國內(nèi)生態(tài)環(huán)境變化正日益受到重視，隨之針對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能研究進(jìn)展也迅速發(fā)展起來，李金昌、李文華、孔繁文等[4-6]從生態(tài)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)角度對生態(tài)系統(tǒng)評價進(jìn)行了深入研究；侯元兆、薛達(dá)元等[7-8]對中國或重要區(qū)位森林生態(tài)功能進(jìn)行了全面評價；趙同謙、歐陽志云等[9-10]調(diào)整方法分別從不同角度對生態(tài)系統(tǒng)的價值進(jìn)行了估算。

目前關(guān)于森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值方面的研究，主要是通過將森林所產(chǎn)生的產(chǎn)品商品化，通過一定手段和方法來計算其經(jīng)濟(jì)價值。但由于森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是公共產(chǎn)品，具有經(jīng)濟(jì)的外部性，因此在市場機(jī)制下估算過程難免存在爭議和缺陷，森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值不能真實(shí)體現(xiàn)，這也是使用市場價格進(jìn)行森林資源評估時會產(chǎn)生的根本問題。筆者運(yùn)用Odum H T與Odum E C創(chuàng)立的能值分析理論[11]，按照森林生態(tài)服務(wù)功能類型，綜合考慮供給、調(diào)節(jié)、支撐、文化四大類服務(wù)中的多樣性，從固碳釋氧、涵養(yǎng)水源、生物量增長、保育土壤、森林防護(hù)、凈化大氣、文化教育、生態(tài)旅游九方面，對遼寧省森林生態(tài)功能價值進(jìn)行了客觀綜合的核算，以期將生態(tài)系統(tǒng)的產(chǎn)品和生命支持功能轉(zhuǎn)化為人們具有明顯感知力的能值貨幣價值，幫助人們了解和認(rèn)識生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及其價值，增強(qiáng)對生態(tài)保護(hù)的關(guān)注度，同時為我國森林生態(tài)價值及相關(guān)研究提供一定的參考和借鑒。

1 研究地概況

遼寧位于我國東北地區(qū)南部，介于東經(jīng)118o53′～ 125o46′、 北 緯 38o43′～ 43o26′之 間。東部隔鴨綠江與朝鮮相望，南臨黃海和渤海，西北與內(nèi)蒙古接壤，西南與河北省毗鄰。北部和東北部與吉林省相鄰。南北寬約530 km，東西長約574 km。海岸線東起丹東市，經(jīng)鴨綠江沿黃海岸至大連旅順口區(qū)，再沿渤海岸經(jīng)遼東灣直至西部的葫蘆島市，海岸線總長度為2 920 km。全省轄14個市、100個縣（市、區(qū)）。根據(jù)2011年統(tǒng)計資料，全省總土地面積達(dá)1 480.64萬hm2，其中，林業(yè)用地面積713.61萬 hm2，有林地面積563.61萬hm2，活立木總蓄積量28 500.06萬m3，林分蓄積量27 463.85萬m3，森林覆蓋率38.20%。遼寧省地形多變，景觀多樣，森林資源豐富。

2 研究方法

運(yùn)用生態(tài)學(xué)原理及能值理論，將全省森林生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)、能量與環(huán)境關(guān)聯(lián)起來，通過科學(xué)轉(zhuǎn)化，可得到生態(tài)系統(tǒng)的具體功能和服務(wù)的太陽能值價值量，經(jīng)過等量貨幣轉(zhuǎn)換后，可以反映森林系統(tǒng)真實(shí)生態(tài)價值總量以及各類別的貢獻(xiàn)。

2.1 基本概念和原理

生態(tài)系統(tǒng)中能量的流動和傳遞是生態(tài)系統(tǒng)本身存在和發(fā)展的基礎(chǔ)，生態(tài)系統(tǒng)中的能量連接了生命體、自然環(huán)境和人類社會。20世紀(jì)50年代起，著名生態(tài)學(xué)家奧多姆對生態(tài)系統(tǒng)中能量流動展開了廣泛而深入的研究，先后總結(jié)提出了能量系統(tǒng)、能量質(zhì)量、能量等級以及能量轉(zhuǎn)換率等具有重要意義的概念和論述，80年代末期，奧多姆創(chuàng)造性的提出了生態(tài)能值理論，并將能值定義為“一種流動或貯存的能量中所包含的另一種類別能量的數(shù)量，稱為該能量的能值”[11]。隨后，奧多姆又進(jìn)一步解釋能值為：“產(chǎn)品或勞務(wù)形成過程中直接和間接投入應(yīng)用的一種有效能量(Available Energy)，就是其所具有的能值”，相關(guān)概念見表1。

表1 有關(guān)能值的基本概念Table 1 Relevant terminology and definitions

2.2 分析步驟

奧多姆建立的能值分析理論與方法以太陽能值為統(tǒng)一衡量單位，根據(jù)生態(tài)學(xué)、能量定律、系統(tǒng)學(xué)等理論，將生態(tài)系統(tǒng)中存在的不同量綱、不同類別的資源、能量或服務(wù)，轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一的度量單位太陽能值，進(jìn)而再進(jìn)行綜合分析研究，基本的步驟[12]如下：

(1)收集資料與數(shù)據(jù)

整理收集或調(diào)查計算有關(guān)研究對象系統(tǒng)的自然、經(jīng)濟(jì)等數(shù)據(jù)，其中系統(tǒng)的物質(zhì)流、能量流及貨幣流是研究的基礎(chǔ)，必須確保數(shù)據(jù)和資料完整準(zhǔn)確。

(2)繪制能量系統(tǒng)圖

根據(jù)奧多姆的能值語言圖例，將系統(tǒng)中的能量、物質(zhì)和貨幣主要關(guān)系流動情況繪制成系統(tǒng)能量圖，厘清系統(tǒng)成分和環(huán)境的相互關(guān)系。繪圖時要先考慮對象系統(tǒng)邊界范圍，再分清主要系統(tǒng)能源，最后按照系統(tǒng)能源太陽能值轉(zhuǎn)換率大小自左向右順序在系統(tǒng)邊界內(nèi)外排列。系統(tǒng)能量圖解由兩部分組成，即外部的環(huán)境流入能值、經(jīng)濟(jì)活動交流能值、系統(tǒng)流出能值和內(nèi)部的系統(tǒng)主要成分間能值流動。

(3)能值分析表的編制

能值分析表一般按照五或六個表頭的格式：一是項(xiàng)目編號，即該項(xiàng)目順序編號；二是項(xiàng)目名稱，即該項(xiàng)目在系統(tǒng)中的名稱（可與一合并）；三是原始數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)單位根據(jù)原始資料來源而定；四是能值轉(zhuǎn)換率，對應(yīng)原始數(shù)據(jù)的太陽能值轉(zhuǎn)換率，單位為seJ/J或seJ/$、seJ/g等；五是太陽能值及項(xiàng)目的太陽能值數(shù)量，可由原始數(shù)據(jù)與能值轉(zhuǎn)換率相乘而得到；六是能值貨幣價值，即該項(xiàng)目能值對應(yīng)貨幣價值。

(4)計算分析

計算能值分析表數(shù)據(jù)，分析系統(tǒng)能值結(jié)構(gòu)，全面客觀反映整個系統(tǒng)現(xiàn)狀和問題，為制定針對性策略提供依據(jù)。

2.3 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

2.3.1 數(shù)據(jù)來源

①森林資源數(shù)據(jù)，來自于遼寧省2010年森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)及掌握的內(nèi)部資料。

②《遼寧年鑒2011》、《2011年遼寧省統(tǒng)計年鑒》、《中國林業(yè)統(tǒng)計年鑒2010》、《遼寧省2010年林業(yè)統(tǒng)計手冊》及《中國環(huán)境年鑒》等。

③采用政府權(quán)威部門公布的數(shù)據(jù)。

④公開出版發(fā)行的相關(guān)研究文獻(xiàn)和書籍。

2.3.2 數(shù)據(jù)邊界

①時間邊界：考慮到森林生態(tài)系統(tǒng)能值研究對數(shù)據(jù)的完整性和全面性要求，本研究從當(dāng)前數(shù)據(jù)可及性出發(fā)，選擇以2010年遼寧省各項(xiàng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)。存在該年數(shù)據(jù)缺失情況，以其他年度數(shù)據(jù)推算而得，并進(jìn)行標(biāo)注；本部分研究重在方法的創(chuàng)新運(yùn)用和科學(xué)分析，一定程度上來看，往期數(shù)據(jù)更具總結(jié)和對照意義。

②空間邊界：森林范圍和含于其內(nèi)的經(jīng)濟(jì)資產(chǎn)（道路、建筑、機(jī)械）和自然資產(chǎn)（礦物資源、林木生物量、其他自然資源），與林業(yè)有關(guān)的外部經(jīng)濟(jì)資產(chǎn)。系統(tǒng)的垂直范圍為地面最高海拔以上1 000 m至地表以下1 000 m深度。

2.4 研究采用的能值轉(zhuǎn)換率及能值貨幣比率

2.4.1 太陽能值轉(zhuǎn)換率

單位能量或物質(zhì)所含有的太陽能值量即為太陽能值轉(zhuǎn)換率，它是能值分析整體中至關(guān)重要的因素，不同物質(zhì)或能量的太陽能值轉(zhuǎn)換率也不同，而處于較高等級的物種、服務(wù)或產(chǎn)品能值轉(zhuǎn)換率較大。精確的太陽能值轉(zhuǎn)換率需要依靠正確的理解和反映系統(tǒng)的能量等級。

奧多姆和各國學(xué)者、研究人員對太陽能值轉(zhuǎn)換率進(jìn)行了大量研究實(shí)踐，計算得到了現(xiàn)存主要物質(zhì)或能量類型的太陽能值轉(zhuǎn)換率。按照藍(lán)盛芳等人的研究，這些主要物質(zhì)或能量類型的太陽能值轉(zhuǎn)換率可用于國家尺度、地區(qū)尺度以及用于如森林、濕地等特定類型的生態(tài)系統(tǒng)等尺度的能值分析[12]。參照Brown and Ulgiati提出的“并不需要在每次計算資源和商品中的能值時都需要計算其能值轉(zhuǎn)換率，而可以使用以前的能值轉(zhuǎn)換率”建議[13]，本研究過程當(dāng)中使用能值轉(zhuǎn)換率參照藍(lán)盛芳等文獻(xiàn)資料，具體見表2。

2.4.2 能值貨幣比率

能值貨幣率（emergy dollar ratio）表示單位貨幣（美元）代表的能值量，通常以某國某年能值投入總量除當(dāng)年國民生產(chǎn)總值（GNP）得到該國該年能值貨幣率，投入能值包括不可更新資源（礦藏、石油等）能值量、可更新資源（陽光、風(fēng)等）能值量和進(jìn)口資源的能值量。通常，發(fā)展中國家由于資源利用率低，產(chǎn)業(yè)能耗大，資源消耗多，同時很少進(jìn)口他國資源，而GNP還相對較低，能值貨幣率較高；相反，發(fā)達(dá)國家由于資源利用率高，產(chǎn)業(yè)能耗小，資源消耗少，同時大量進(jìn)口他國資源，而GNP還相對較大，因此能值貨幣率遠(yuǎn)高于發(fā)展中國家。

本研究所采用的能值貨幣率為2.55×1012sej/$[14]，本研究所采用的2010年人民幣與美元的換算比率為：l美元=6.77元人民幣，主要能值轉(zhuǎn)化率見表2[12,15-22]。

3 結(jié)果與分析

根據(jù)前文對遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能分類，本節(jié)主要研究將其功能能值價值進(jìn)行分析計算。

3.1 生物多樣性價值

地球生命進(jìn)化經(jīng)歷了數(shù)10億年，進(jìn)入地球生物系統(tǒng)的太陽能轉(zhuǎn)化為地質(zhì)能量。根據(jù)能值理論，生物遺傳信息是地質(zhì)進(jìn)化的產(chǎn)物，即形成了物種多樣性。級別愈高的生物，進(jìn)化時間愈長，分布面積較廣。據(jù)研究，在地球2×109年地質(zhì)進(jìn)化史中，形成了約1.5×109個物種[23]，平均每個物種的太陽能值用地球年能值總量9.40×1024sej/a[24]計算，為：(9.40×1024)(2×109)/(1.5×109)= 1.25×1025sej/種。

則得到世界物種的平均能值轉(zhuǎn)換率為1.25×1025sej/種。

遼寧省是長白、華北、蒙古三大植物區(qū)系和東北、華北、蒙新三大動物區(qū)系的交匯地帶，生境復(fù)雜，生物多樣性豐富。全省有植物10 200種，其中高等植物2 200種，低等植物8 000種；全省有動物5 550種，其中脊椎動物850多種，浮游和底棲動物700余種，無脊椎動物4 000種[25]。

表2 本研究使用的能值轉(zhuǎn)換率Table 2 The solar transformity used in this Paper

根據(jù)具體生態(tài)系統(tǒng)中某物種的能值是這個系統(tǒng)對該物種的支持率的計算原則，則遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)物種的平均能值轉(zhuǎn)換率為其支持率與1.25×1025J的乘積。按以下公式計算：

式中：U遼為遼寧省物種的能值轉(zhuǎn)換率；U為世界物種平均能值轉(zhuǎn)換率(1.25×1025sej/種)；S遼為遼寧省森林面積71 361 km2；S為全球面積5.100 6×108km2[26]，代入數(shù)據(jù)可得：

則生物多樣性能值可依據(jù)物種數(shù)與物種能值轉(zhuǎn)化率計算如下：

式中：R為多樣性能值(sej)；m為物種數(shù)。代入數(shù)據(jù)：R=15 750×1.749×1021=2.755×1025sej。

由上述數(shù)據(jù)編制能值分析表（見表3）。

表3 遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)多樣性能值價值Table 3 Emergy evaluation of biodiversity in Liaoning forest ecosystem

根據(jù)能值分析表的計算結(jié)果，考慮到遼寧省物種數(shù)與全省森林生態(tài)系統(tǒng)物種數(shù)差別較小，以目前發(fā)現(xiàn)的物種數(shù)15 750種計算生物多樣性價值是可行的。遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)提供的生物多樣性能值為2.755×1025sej，相應(yīng)的能值貨幣價值為7.314×1013元。

3.2 固碳釋氧價值

根據(jù)植物光合作用方程可以計算得到：植物每利用太陽能6 772 J、吸收水108 g和二氧化碳264 g，就能產(chǎn)出氧氣193 g、葡萄糖180 g，之后可將葡萄糖180 g轉(zhuǎn)化成162 g多糖，因此可以將此過程轉(zhuǎn)換為植物每吸收1.63 g二氧化碳、釋放1.19 g氧氣，就會產(chǎn)生1 g干物質(zhì)。在此基礎(chǔ)上，依據(jù)按照高香玲的監(jiān)測數(shù)據(jù)[27]，遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)每年二氧化碳的固定量(WCO2)和氧氣釋放量(WO2)分別為：WCO2=6 091.16萬t（植被固碳5 286.84萬t，土壤固碳804.32萬t）。WCO2=3 859.72 萬 t。

根據(jù)所得到固碳釋氧量，編制相應(yīng)能值分析表（如表4所示）。通過計算，得到遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)每年固定二氧化碳的太陽能值為2.302×1021sej，年能值貨幣價值為6.112×109元；釋放O2的太陽能值為1.972×1021sej，年能值貨幣價值為5.235×109元。固碳釋氧的能值貨幣價值總量為1.1347×1010元。

表4 遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)固碳釋氧能值價值Table 4 Emergyevaluationof CO2 absorption and O2 release in Liaoning forest ecosystem

3.3 涵養(yǎng)水源價值

森林涵養(yǎng)水源是通過林冠、地被物及土壤截留降水、緩和地表徑流、增強(qiáng)下滲、削減洪峰等調(diào)整森林水量的“時空”分布格局，使其更加合理等。從水量平衡角度，森林調(diào)節(jié)水量的總量為降水量與森林蒸散量（蒸騰和蒸發(fā)）及其他消耗量的差值。依據(jù)高香玲等[27]的監(jiān)測數(shù)據(jù)，2010年遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)涵養(yǎng)水源水量為198.18億m3，則涵養(yǎng)水源能值原始數(shù)據(jù)為：

式中：N為年涵養(yǎng)水源總能量；W為2010年遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)涵養(yǎng)水源水量（198.18億m3）；ρ為雨水密度（l×106g/m3）；j為雨水的吉布斯自由能（4.94 J/g)，代入數(shù)據(jù)可得：

本項(xiàng)計算的水的能值轉(zhuǎn)換率的可參照值較多[28-29]，選用當(dāng)前國際較認(rèn)可的Brown測算地下水轉(zhuǎn)換率值(1.91×105sej/J)進(jìn)行計算[19]。

根據(jù)計算結(jié)果，編制能值分析表（見表5）。

表5 遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)涵養(yǎng)水源服務(wù)能值價值Table 5 Emergy evaluation of water conservation in Liaoning forest ecosystem

根據(jù)計算結(jié)果，遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)提供的涵養(yǎng)水源服務(wù)的年能值總量為1.87×1022sej，年能值貨幣價值為4.965×1010元。

3.4 保育土壤價值

目前森林保持土壤價值核算主要集中在固土價值、森林保肥價值、防止泥沙淤積價值等方面，本研究從固土價值和保肥價值兩方面計算。

(l)固土價值

森林生態(tài)系統(tǒng)固持土壤是通過整體結(jié)構(gòu)降低由土地侵蝕而減少經(jīng)濟(jì)價值損失而實(shí)現(xiàn)的，根據(jù)已知數(shù)據(jù)[27]，2010年遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)固土量為22 452.42萬t，按照藍(lán)盛芳[12]的植物表土層能量折算比率為6.78×102J/g，計算得到遼寧省森林2010年固定的土壤總能量為1.522×1017 J。

根據(jù)結(jié)果，編制能值分析表（表如6所示）。

表6 遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)固土服務(wù)能值價值Table 6 Emergy evaluation of soil maintaining in Liaoning forest ecosystem

根據(jù)計算結(jié)果，遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)提供的固持土壤服務(wù)的年能值總量為1.126×1022sej，年能值貨幣價值為2.989×1010元。

(2)保肥價值

森林維持土壤肥力價值是通過降低森林土壤侵蝕過程減少了養(yǎng)分流失來實(shí)現(xiàn)，本部分研究主要考慮森林保持N、P、K共3種元素和有機(jī)質(zhì)價值。根據(jù)高香玲等[27]的測算，遼寧省森林2010年減少N元素?fù)p失52.58萬t，P元素29.1萬t，K元素364.56萬t，有機(jī)質(zhì)1 226.63萬t。其中有機(jī)質(zhì)能量折算比例為1.73×104J/g[30]，全省森林2010年減少有機(jī)質(zhì)損失能量為2.122×1017J，N、P、K、有機(jī)質(zhì)的能值轉(zhuǎn)換率見前文，編制能值分析表（見表7）。

表7 遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)保肥服務(wù)能值價值Table 7 Emergy evaluation of soil nutrients maintaining in Liaoning forest ecosystem

本研究對遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)保育土壤服務(wù)能值價分為固持土壤和保肥的兩方面進(jìn)行評估，年能值貨幣價值為2.989×1010元；在土壤保肥方面的年能值總量為1.773×1022sej，相應(yīng)年能值貨幣價值為4.706×1010元?？偟谋３滞寥滥昴苤地泿艃r值為7.695×1010元。

3.5 生物量增長價值

森林通過光合作用將太陽能轉(zhuǎn)化為生物能量，是生物鏈中的第一性生產(chǎn)者。森林生態(tài)系統(tǒng)通過第一性生產(chǎn)與次級生產(chǎn)，生產(chǎn)了人類所需的有機(jī)質(zhì)及其產(chǎn)品，這對人類社會生存和發(fā)展具有重要貢獻(xiàn)。依據(jù)森林植物體生產(chǎn)生物量與氧氣釋放量和二氧化碳的固定量之間的關(guān)系為1∶1.19∶1.63，由此可根據(jù)森林年釋放氧氣量計算出森林年生產(chǎn)生物量，前文已知遼寧省2010年釋放氧氣量MO2為3.859 72×1013g，則年產(chǎn)生物量M生（g）為：

已知木材的能量折算比率為1.67×104J/g，結(jié)合上述數(shù)據(jù)可得年產(chǎn)生物量的能量為5.416×1017J。

依據(jù)木材能值轉(zhuǎn)換率1.33×104sej/J，可編制能值分析（見表8）。

表8 遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)生物量生產(chǎn)服務(wù)能值價值Table 8 Emergy evaluation of production of biomass in Liaoning forest ecosystem

根據(jù)計算結(jié)果，遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)的年生物量生產(chǎn)服務(wù)太陽能值為7.203×1021sej，相應(yīng)的年能值貨幣價值為1.912×1010元。

3.6 凈化大氣價值

本研究將凈化大氣價值分為4個方面進(jìn)行考量，具體為：吸收二氧化硫、吸收氟化物、吸收氮氧化物、滯塵。根據(jù)根據(jù)高香玲等[27]的測算，2010年年遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)年吸收二氧化氯量為69 742.01萬kg，吸收氟化物2 029.02萬kg，吸收氮氧化物3 417.94萬kg，滯塵972.32億kg，再根據(jù)前文的能值轉(zhuǎn)換率，可編制能值分析表（見表9）。

表9 遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)凈化大氣服務(wù)能值價值Table 9 Emergy evaluation of air purification in Liaoning forest ecosystem

經(jīng)計算可得，遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)2010年吸收二氧化硫能值為4.645×1019sej，價值1.233×108元；吸收氟化物能值1.351×1018sej，價值3.588×106元；吸收氮氧化物能值2.276×1018sej， 價 值 6.044×106元； 滯 塵 能值 1.458×1022sej，價值 3.872×1010元?？傮w來看，遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)2010年在凈化大氣方面的能值達(dá)到1.463×1022sej，能值貨幣價值為3.884×1010元。

3.7 森林防護(hù)價值

森林通過降低林緣農(nóng)田風(fēng)速、降低地表蒸發(fā)、調(diào)節(jié)空氣濕度、抵御和防范自然災(zāi)害等作用創(chuàng)造良好生長條件，促進(jìn)農(nóng)作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。據(jù)森林生態(tài)定位站長期觀測數(shù)據(jù)研究，糧食作物在森林植被防護(hù)下平均增產(chǎn)約10%，油料平均增產(chǎn)6.5%，棉花平均增產(chǎn)10.0%，蔬菜平均增產(chǎn)10%。以遼寧年鑒2011和2010年遼寧省國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展公報數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，得到2010年遼寧省森林防護(hù)使農(nóng)業(yè)增產(chǎn)為：糧食160.49萬t，油料6.079萬t，棉花0.009萬t，蔬菜242.56萬t。糧食、油料、棉花的能量折算標(biāo)準(zhǔn)分別為1.256×107、2.553×107、1.884×107J/kg，蔬菜的能量這算標(biāo)準(zhǔn)以甜菜標(biāo)準(zhǔn)0.279×107J/kg計[21]，可得到森林防護(hù)增產(chǎn)糧食、油料、棉花、蔬菜的能量分別為2.016×1016、1.552×1015、1.696×1012、6.767×1015J。

根據(jù)前文的相應(yīng)能值轉(zhuǎn)換率，可編制能值分析表（見表10）。

表10 遼寧省森林生態(tài)系森林防護(hù)服務(wù)能值價值Table 10 Emergy evaluation of protective effect in Liaoning forest ecosystem

經(jīng)計算可得，遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)2010森林防護(hù)增產(chǎn)糧食能值為7.237×1020sej，價值1.921×109元；增產(chǎn)油料能值1.071×1021sej，價值2.843×109元；增產(chǎn)棉花能值3.222×1018sej，價值8.555×106元；增產(chǎn)蔬菜能值5.745×1020sej，價值1.525×109元。總體來看，遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)2010森林防護(hù)增加能值達(dá)到2.372×1021sej，能值貨幣價值為6.298×109元。

3.8 文教科研服務(wù)價值

森林生態(tài)系統(tǒng)的文教科研服務(wù)功能雖包含許多方面，但通常將文教科研服務(wù)價值分解為青少年科普教育和科學(xué)研究兩方面價值。而由于相關(guān)研究數(shù)據(jù)的可及性因素，本部分研究只計算森林生態(tài)系統(tǒng)的科學(xué)研究價值，計算方法參照 Meillaud.F等人的方法[31]，在中國知網(wǎng)期刊文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫中，檢索2006年到2014年9年期間發(fā)表的以“遼寧的森林”為關(guān)鍵字的學(xué)術(shù)論文，共計得到論文52篇、930頁（含博碩論文），平均每年103頁。以這些學(xué)術(shù)論文的能值貨幣價值作為遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)2010年的科學(xué)研究服務(wù)價值，即：

科學(xué)研究(sej)=每年論文頁數(shù)(頁)×論文能值轉(zhuǎn)換率(sej/頁)。

由此數(shù)據(jù)編制能值分析結(jié)果見表11。

表11 遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)文教科研服務(wù)能值價值Table 11 Emergy evaluation of culture and education in Liaoning forest ecosystem

經(jīng)計算可知，遼寧省2010年森林生態(tài)系統(tǒng)文教科研服務(wù)的能值量為3.492×1019sej，相應(yīng)的年能值貨幣價值為9.271×107元。

3.9 生態(tài)游憩價值

遼寧省森林生態(tài)游憩服務(wù)主要體現(xiàn)為人們提供以恢復(fù)體力和獲得愉悅感受為主要目的所有活動的森林環(huán)境，他的價值體現(xiàn)在人們?yōu)橄硎艽讼残蓍e活動而支付的資金量。按照遼寧省國有林場管理局發(fā)布的數(shù)據(jù)，2010年遼寧省森林旅游收入7.8億元（按照當(dāng)年匯率折合1.152億美元），通過2010年遼寧省森林旅游收入乘以能值貨幣率，即可計算得到2010年遼寧省生態(tài)旅游所具有的太陽能值總量，由此編制相應(yīng)的能值分析表（見表12）。

表12 遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)游憩服務(wù)能值價值Table 12 Emergy evaluation of ecological tourism in Liaoning forest ecosystem

根據(jù)計算結(jié)果，2010年遼寧省森林生態(tài)游憩能值量為2.938×1020sej，森林生態(tài)系統(tǒng)游憩服務(wù)價值為7.8×108元。

4 結(jié) 論

按照森林生態(tài)系統(tǒng)中的9種主要服務(wù)功能，運(yùn)用生態(tài)能量學(xué)的能值分析理論，分別對其進(jìn)行了價值核算，得到遼寧省2010年森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能能值總量為1.872×1026sej，能值價值為7.334×1013元。然而，大自然中的豐富物種是地球在經(jīng)歷了數(shù)10億年大量的能值積累，通過地質(zhì)進(jìn)化演變形成，是地質(zhì)進(jìn)化的產(chǎn)物，生物多樣性也是歷史積累的結(jié)果，它是森林生態(tài)系統(tǒng)的存量價值，所以，對生物多樣性能值價值估算所得到的值不宜作為當(dāng)前年度森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)一部分價值來參與計算，但作為可開發(fā)利用的存量價值，遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)多樣性價值是異常巨大的，達(dá)到7.314×1013元，充分體現(xiàn)了保護(hù)森林和生物多樣性的重要意義。

去除生物多樣性后的遼寧省2010年森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能能值總量為5.179×1023sej，能值價值為2.031×1011元，約占2010年遼寧省GDP總量1.846×1012元的11%。其中，土壤保育功能價值最大，為7.695×1010元；剩余依次為涵養(yǎng)水源價值4.965×1010元、凈化空氣價值3.884×1010元、生物量增長價值1.912×1010元、固碳釋氧價值1.135×1010元、森林防護(hù)價值6.298×109元、生態(tài)游憩價值7.8×108元；文教科研價值較小，為9.271×107元。

盡管針對本研究先期進(jìn)行過周詳?shù)恼{(diào)研和數(shù)據(jù)分析，核算出大眾熟知的森林服務(wù)功能效益價值，但受時間及能力等因素制約，研究仍然存在局限性，部分服務(wù)功能價值或有未盡羅列，更為科學(xué)、準(zhǔn)確全省森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)效益價值有待后續(xù)研究深入。

[1]Daily G C. Nature’s Services: Societal Dependence On Natural Ecosystems [M]. San Francisco:Island Press, 1997.

[2]R Costanza R d’Arge, R de Groot, S Farber,et al.The value of the world’s ecosystem services and natural capital[J]. Nature,1997, 387: 253-260.

[3]Andrew F Siegel. Practical Business Statistics[M]. New York:McGraw Hill Companies Academic Press, 2011.

[4]李金昌. 價值核算是環(huán)境核算的關(guān)鍵[J].中國人口·資源與環(huán)境,2002(3):11-17.

[5]李文華. 以森林為例看生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與生態(tài)補(bǔ)償[N].中國環(huán)境報,2007-07-30002.

[6]孔繁文, 戴廣翠. 瑞典、芬蘭森林資源與環(huán)境核算考察報告[J].林業(yè)經(jīng)濟(jì),1995(1):76-80.

[7]侯元兆, 吳水榮. 森林生態(tài)服務(wù)價值評價與補(bǔ)償研究綜述[J].世界林業(yè)研究,2005,18(3):1-5.

[8]薛達(dá)元, 包浩生, 李文華. 長白山自然保護(hù)區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)間接經(jīng)濟(jì)價值評估[J]. 中國環(huán)境科學(xué),1999,19(3):247-252.

[9]趙同謙,歐陽志云,鄭 華,等.中國森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及其價值評價[J].自然資源學(xué)報,2004,19(4):480-491.

[10]歐陽志云,王如松,趙景柱.生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及其生態(tài)經(jīng)濟(jì)價值評價[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報,1999,10(5):635-640.

[11]Odum H T, Odum E C. Ecology and Economy: “Emergy”Analysis and Public in Texas[M]. Texas: The Of fi ce of Natural Resourse and Texas Department of Agriculture, 1987: 63-171.

[12]藍(lán)盛芳,欽 佩,陸宏芳.生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)能值分析[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002.

[13]Brown M T, Ulgiati S. Emergy Evaluation of the Biosphere and Natural Capital[J]. Ambio., 1999, 28(6): 486-493.

[14]孫 玥,程全國,李 曄,等.基于能值分析的遼寧省生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展評價[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報, 2014,25(1):188-194.

[15]李雙成,傅小鋒,鄭 度.中國經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展水平的能值分析[J].自然資源學(xué)報, 2001, 16(4): 297-304.

[16]Odum H T. Environmental Accounting: Emergy and Environmental Decision Making[M]. New York: John Wiley,1996.

[17]陸宏芳,藍(lán)盛芳,俞新華,等.城市復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)能值整合分析研究方法論[J].城市環(huán)境與城市生態(tài), 2005,18(4):34-37.

[18]田 龍.基于能值分析的工業(yè)園生態(tài)效率評價研究[D].大連:大連理工大學(xué),2005.

[19]Brown M T, Protano G, Ulgiati S. Assessing geobiosphere work of generating global reserves of coal, crude oil, and natural gas[J]. Ecological Modeling, 2010, 222(3): 879–887.

[20]Odum H T, Brown M T, Brandt-Williams S L. Handbook of Emergy Evaluation folio 1: Introduction and Global Budget[M]. Florida:Center for Environmental Poliey, University of Florida, 2000.

[21]嚴(yán)茂超,李海濤,程 鴻,等.中國農(nóng)林牧漁業(yè)主要產(chǎn)品的能值分析與評估[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報,2001(6):66-69.

[22]Brown M T, Ulgiati S. Handbook of emergy evaluation folio #6:The global emergy budget and the emergy of global processes revisited[M]. Florida: Center for Environmental Policy,University of Florida, 2011.

[23]Brookshire D S, D'Arge R C. Valuing Public Goods: A Comparison of Survey and Hedonic Approaches[J]. American Economic Review, 1982, 72(1): 165-77.

[24]NEAD. National emergy accounting database. Center for Environmental Policy, University of Florida. Gainesville. http://sahel.ees.ufl.edu/frame_database_resources_test.php? search_type=basic.Accessed 4 November 2014.

[25]邱英杰.遼寧省的生物多樣性保護(hù)與持續(xù)利用[C ].生物多樣性與人類未來—第二屆全國生物多樣性保護(hù)與持續(xù)利用研討會論文集. 1996.5.

[26]楊學(xué)祥.地球表面積的計算[J].長春地質(zhì)學(xué)院學(xué)報,1987(3):346-352.

[27]高香玲,初艷波,張士利.遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能動態(tài)變化分析[J].遼寧林業(yè)科技, 2012(1):30-32.

[28]陳 丹,陳 菁,羅朝暉.天然水資源價值評估的能值方法及應(yīng)用[J].水利學(xué)報, 2006,37(10):1188-1192.

[29]謝忠?guī)r.圖們江流域水環(huán)境價值的能值研究[J].吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2002,24(3):68-72.

[30]藍(lán)盛芳,欽 佩.生態(tài)系統(tǒng)的能值分析[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報,2001,12( 1):129-131.

[31]Meillaud F, Gay J B, Brown M T. Evaluation of a building using the emergy method[J]. Solar Energy, 2005,79: 204-212.

Study on forest ecosystem service functions value in Liaoning province

WANG Jiao1,2, HU Dan2, LI Zhi-yong1,3
(1. Chinese Academy of Forestry, Beijing 100091, China; 2.Non-commercial Forest Administration Center of Liaoning Province,Shengyang 110036, Liaoning, China; 3. International Centre for Bamboo and Rattan, Beijing 100102, China)

With the employment of emergy synthesis，this paper evaluates forest ecosystem service functions value in Liaoning province. The result shows that，the emergy of forest ecosystem service functions in Liaoning province 2010 is 1.872×1026sej, and the emergy value is 7.334×1013yuan. In view of the fact that diversity is a result of the accumulation of natural history, after the removal of biodiversity value, the emergy of forest ecosystem service functions in Liaoning province 2010 is to a total of 5.179×1023sej, and the emergy value is 2.031×1011yuan, accounts for 11% of the total GDP in 2010. Among them, the soil conservation function value is the largest, 7.695×1010yuan, followed by the remaining water conservation value of 4.965×1010yuan, 3.884×1010yuan of air puri fi cation value, biomass growth value of 1.912×1010yuan, carbon fi xation and oxygen release value of 1.135×1010yuan, 6.298×109yuan of forest protection, ecological recreation value 7.8×108yuan, educational and scienti fi c research value is the minimum, about 9.271×107yuan.

ecosystem service functions; emergy synthesis; economic value; Liaoning province

S718.56

A

1673-923X(2016)09-0096-08

10.14067/j.cnki.1673-923x.2016.09.018

2015-01-13

國家林業(yè)局林業(yè)軟科學(xué)項(xiàng)目“中國森林資源核算及綠色經(jīng)濟(jì)評價體系研究”（2014-R20）

王 嬌，高級工程師，博士研究生；E-mail：164645052@qq.com

王 嬌 ，胡 丹，李智勇. 遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值研究[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報，2016, 36(9): 96-103.

[本文編校：謝榮秀]