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城市山岳型生态系统服务价值评估

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一、城市山岳型生态系统与服务价值

生态系统是一个“社会-自然-经济”复合生态系统,各个组成成分相互流通,协调发展。城市山岳型生态系统是以山地、丘陵为主的自然资源为载体,加以城市独特的文化影响而形成的区域综合体。城市山岳型生态系统在固碳释氧、保育水土、涵养水源、净化空气、增加生物多样性和旅游观赏等方面提供了多种服务,为市民的休闲娱乐活动提供了一个良好的环境,缓解了城市经济发展与环境保护之间的矛盾,为构建绿色文明生态城市提供了支持。综观国内外关于生态系统服务价值的研究,其研究区域的类型大多是湿地、森林等自然保护区,而对城市山岳型生态系统服务价值的估算较少。随着城市化进程的不断加快,城市面积不断向周围郊区扩展,城市郊区化进程加速,拥有典型的自然景观与优越的城市区位优势的城市山岳型生态系统开始涌入大众视野。不同生态系统拥有的服务功能并不完全相同,其服务价值的侧重也不一,如同湿地生态系统更加偏重涵养水源服务价值,而农田生态系统会拥有很多生态系统没有的功能。针对不同的生态系统其服务价值的估算方法也各不相同,难以用一个公允的货币衡量标准来估算其价值(刘晓艳、秦格,2016)。本文综合运用生态系统服务价值的水量平衡法、影子工程法、市场价格替代法等估算方法来探究城市山岳型生态系统的服务价值,以期为城市山岳型生态系统价值评价和补偿规划及实施提供参考,推进生态系统服务货币化、资本化的科学研究提供借鉴。

二、城市山岳型生态系统服务价值研究方法及相关数据

城市山岳型生态系统的直接价值主要体现在林产品和经济作物的创收上,其生态服务价值主要体现在间接价值和潜在价值上,很难进行定量化评估,容易被人们忽略。本文在基于环境经济学和国内外研究成果的基础上,将物质量评价方法和价值量评价方法相结合,运用碳税法、工业制氧法、市场价格替代法、支付意愿法等估算方法对城市山岳型生态系统间接价值和潜在价值进行初步探讨。

(一)研究方法

1.固碳释氧价值估算方法。城市山岳型生态系统拥有丰富的植被资源,它们通过光合作用吸收二氧化碳并释放氧气,在维持空气中二氧化碳和氧气的动态平衡和减轻温室效应上有着至关重要的作用。固碳释氧价值的估算分两步进行,一是运用碳税法对生态系统的固碳(C)价值进行估算,二是运用工业制氧法将工业制氧所需成本作为释放氧气的价值进行估算。(1)碳税法:V(C)=S(C)•P(C)•A,式中:V(C)为固碳价值(CNY•a-1),S(C)为植被单位面积固碳量(t•(hm2•a)-1),P(C)为单位固碳价格(CNY•t-1),A为研究区域面积(hm2)。(2)工业制氧法:V(O2)=C(O2)•S(O2)•A,式中:V(O2)为植被释放氧气价值(CNY•a-1),C(O2)为工业制氧成本(CNY•t-1),S(O2)为植被单位面积释氧量(t•(hm2•a)-1),A为研究区域面积(hm2)。

2.保育水土价值估算方法。城市山岳型生态系统保育水土功能主要包括减少土壤侵蚀和减少土地养分流失。保育水土价值的计算首先需要对土壤侵蚀总量进行计算,然后再从这两个方面进行估算。(1)减少土壤侵蚀价值:ES=A•M,式中:ES为生态系统年减少土壤侵蚀总量(m3•a-1),A为研究区域面积(hm2),M为无林地中等程度土壤侵蚀模数(m3•(hm2•a)-1)。=ES/TS,式中:为因土壤侵蚀造成的年废弃地面积(m2),ES为生态系统年减少土壤侵蚀总量(m3•a-1),TS为土壤表土平均厚度(m)。US=C1•,式中:US为减少土壤侵蚀的价值(CNY•a-1),C1为我国南方林业生产的平均收益(CNY•(hm2•a)-1),为年废弃土地面积(hm2)。(2)减少土地养分流失价值:减少土地养分流失价值主要体现在减少土地内部大量含有的N、P、K等养分流失上。UC=BS•ES•(N•P1/RN+P•P1/RP+N•P2/RK),式中:UC为减少土壤养分流失的价值(CNY•a-1),BS为土壤容重(t•m-3),ES为生态系统年减少土壤侵蚀总量(m3•a-1),N、P、K分别为林地土壤平均含氮、磷、钾量(%),RN、RP、RK分别为磷酸二铵化肥含氮量、磷酸二铵化肥含磷量,氯化钾化肥含钾量(%),P1、P2分别为磷酸二铵化肥价格(CNY•t-1)、氯化钾化肥价格(CNY•t-1)。

3.涵养水源价值估算方法。涵养水源主要是利用树木根部的蓄水功能来达到调节径流、净化水质等目的。运用水量平衡法以及影子工程法等方法来估算由于保护树木而产生的地表水和地下水的价值,即涵养水源价值。W=(R-E)•A式中:W为年涵养水源量(m3•a-1),R为年平均降雨量(mm•a-1),E为年平均蒸发量(mm•a-1),A为研究区域面积(hm2)。应用影子工程法估算涵养水源的价值是指将树木的蓄水功能比作一个蓄水工程,计算蓄水工程的建造成本。U=W•C式中:U为蓄水价值(CNY•a-1),W为年涵养水源量(m3•a-1),C为水库建设单位库容投资成本(CNY•m-3)。山岳地区多产生泉水,结合当地实际情况,估算当地饮用泉水人数与每人每日取泉水量,计算其泉水价值。K=RE•CE•DE•PE式中:K为每年泉水价值(CNY•a-1),RE为饮用泉水人数(个),CE为每人每日取泉水量(m3•(个•d)-1),DE为每人每年取泉水天数(d),PE为泉水价格(CNY•m-3)。WS=U+K式中:WS为涵养水源总价值(CNY•a-1),U为蓄水价值(CNY•a-1),K为泉水价值(CNY•a-1)。

4.净化空气价值估算方法。城市山岳型生态系统能够有效地吸收有害物质,释放负离子,减轻雾霾。净化空气主要是体现在凝聚粉尘和植物吸收SO2两项指标上。(1)凝聚粉尘价值:F=S1•C2•A,式中:F为生态系统凝聚粉尘价值(CNY•a-1),S1为植被单位面积凝聚粉尘量(kg•(hm2•a)-1),C2为凝聚粉尘所需费用(CNY•kg-1),A为研究区域面积(hm2)。(2)吸收SO2价值:L=S2•C3•A,式中:L为生态系统吸收SO2价值(CNY•a-1),S2为单位面积吸收SO2的含量(kg•(hm2•a)-1),C3为吸收SO2单位投资成本(CNY•kg-1),A为研究区域面积(hm2)。

5.增加生物多样性价值估算方法。生态系统复杂性增强,增加生物多样性的可能性就越大。增加生物多样性利于构建更加稳健的生态系统。采用支付意愿法对增加生物多样性价值进行估算:U生=(D+Y)•A式中:U生为生态系统增加生物多样性价值(CNY•a-1),D为砍伐树木导致每年生物多样性以及游憩的损失价值(CNY•(hm2•a)-1),Y为全球社会性对我国保护森林资源的支付意愿(CNY•(hm2•a)-1),A为研究区域面积(hm2)。

6.旅游观赏价值估算方法。城市山岳型生态系统具有丰富的动植物资源,每年会吸引大量游客旅游观赏。游客的消费价值体现了城市山岳型生态系统的旅游观赏价值。I=UP•H,式中:I为旅游费用(CNY•a-1),UP为游客进行一次旅游所需花费(CNY•人次-1),H为每年景区旅游人数(人次•a-1)。

三、岳麓山生态系统服务价值估算

岳麓山生态系统作为城市山岳型生态系统提供了固碳释氧、保育水土、涵养水源、净化空气、增加生物多样性和旅游观赏等多种服务,但其服务价值未实现货币化、资本化。本文运用生态经济学研究成果结合岳麓山当地实际情况对岳麓山生态系统服务价值进行估算,为岳麓山生态系统提供定量化分析的依据。

(一)岳麓山概况

岳麓山位于湖南省长沙市西城区,是典型的城市山岳型风景区。最高海拔300.8米,面积528hm2,年平均温度17℃,年平均降水量1200至1400mm,属于典型的亚热带季风气候(王凯、李志苗、肖燕,2016)。森林资源丰富,植被主要以亚热带常绿阔叶林和亚热带暖性针叶林为主,共有植物种类174科,977种,其中野生植物占555种,动物资源也极其丰富。自2009年以来,岳麓山风景区实行了免费开放的旅游政策,吸引了更多的人前往旅游观赏。

(二)估算过程及结果

1.固碳释氧价值。岳麓山生态系统固碳(C)价值:2.55×107CNY•a-1;释氧价值:2.63×107CNY•a-1,则岳麓山生态系统固碳释氧价值为5.18×107CNY•a-1。

2.保育水土价值。减少土壤侵蚀价值。岳麓山生态系统每年减少土壤的侵蚀总量为1.06×105m3•a-1,废弃土地面积为1.77×105m2,由此可得岳麓山生态系统减少土壤侵蚀的价值为7.08×103CNY•a-1。将林地中N0.15%、P0.1%、K1%的含量计算,可得岳麓山生态系统减少土壤养分流失的价值为1.07×107CNY•a-1。岳麓山生态系统保育水土价值为1.07×107CNY•a-1。

3.涵养水源价值。岳麓山年平均降水量为1200至1400mm,取1300mm,年平均蒸发量取1200mm,可得涵养水源量为5.28×105m3•a-1,则蓄水价值为3.54×105CNY•a-1。岳麓山周边约有上万住户,取1000人为每日取泉水人数,每人每日约取15m3泉水,按1CNY•m-3计算,因刮风下雨等特殊因素,取泉水日一年按300天计算,则泉水价值为4.5×106CNY•a-1。则岳麓山生态系统涵养水源总价值为4.85×106CNY•a-1。

4.净化空气价值。岳麓山森林种类主要为亚热带常绿阔叶林和亚热带暖性针叶林,凝聚粉尘含量取两种林分平均值21655kg•(hm2•a)-1。可得岳麓山生态系统凝聚粉尘价值为1.94×106CNY•a-1。根据上述表格数据,吸收SO2含量取二者平均值,即152.125kg•(hm2•a)-1。则岳麓山生态系统吸收SO2价值为4.82×104CNYa-1。由上文可得:岳麓山生态系统净化空气价值为1.99×106CNY•a-1。

5.增加生物多样性价值。保护森林即为保护生物多样性的增加而付出行动,社会对我国森林资源保护的支付意愿为112USD•(hm2•a)-1,折合人民币770.56CNY•(hm2•a)-1,砍伐森林会导致生态系统的循环修复能力下降,易造成生物多样性锐减,每年因此造成生物多样性损失价值达400USD•hm-2,即2752CNY•(hm2•a)-1(韩秋萍、张修玉、许振成,等,2014)。则岳麓山生态系统增加生物多样性价值为1.86×106CNY•a-1。6.旅游观赏价值。根据笔者的实地调查,前往岳麓山进行旅游观赏活动的游客支付意愿情况(包含交通费用和其他费用)如下:0元—10元(56.5%),11元—20元(15.2%),21元—50元(13.1%),51元—100元(13.1%),101元—200元(2.1%)。消费情况按5元、15元、35元、75元、150元分别与百分比相乘再加和可得加权平均消费为22.67CNY/人次。在长沙市岳麓山风景名胜区管理局查询得知2015年岳麓山风景区游客人数为5×106人次。则旅游观赏价值为1.13×108CNY•a-1。由于生态系统服务价值中旅游观赏价值的计算一般不考虑游客的时间机会成本,若加入游客的时间机会成本则旅游观赏价值将会更高。

(三)综合价值与分析

通过以上计算可以得到岳麓山生态系统服务总价值为1.84×108CNY•a-1。其中固碳释氧价值为5.18×107CNY•a-1,保育水土价值为1.07×107CNY•a-1,涵养水源价值为4.85×106CNY•a-1,净化空气价值1.99×106CNY•a-1,增加生物多样性价值1.86×106CNY•a-1,旅游观赏价值1.13×108CNY•a-1,各项贡献大小依次为旅游观赏>固碳释氧>保育水土>涵养水源>净化空气>增加生物多样性。其中旅游观赏价值所占比例最大,约占总价值的61.34%,这说明旅游业已成为岳麓山的支柱产业。旅游业是一个资源依托型产业,旅游观赏价值依托于生态系统其他的服务功能而存在,生态系统的其他服务功能能为旅游业的发展创造良好的资源环境,是促进旅游业的发展的根本前提。因此,在大力发展旅游业的同时,应加大对自然环境的保护力度,确保生态系统服务功能的完整性得以维系,为岳麓山的可持续发展提供保障条件。

四、结论

本文通过影子工程法、市场价格替代法等评估方法对典型的城市山岳型生态系统———岳麓山生态系统的固碳释氧、保育水土、涵养水源、净化空气、增加生物多样性和旅游观赏六项服务价值进行估算,得到总价值为1.84×108CNY•a-1,凸显了城市山岳型风景区岳麓山生态系统的生态效用。然而,由于对科研文化、气温调节等价值未进行估算导致所做估算并不全面,在计算过程中对个别数据采用了相似地区研究成果,计算结果可能仍有偏颇,有待进一步完善。不同风景区有其不同的地域景观特色,其生态系统服务功能的偏重性也有所不同。城市山岳型生态系统服务价值估算为了解当地生态效益,制定生态补偿政策和自然资源的可持续利用提供理论支持,可对其他城市山岳型风景区生态服务价值估算提供借鉴。

作者:邓爽;曾雄旺(副教授)单位:湖南农业大学

城市山岳型生态系统服务价值评估责任编辑:张雨    阅读:人次