水土保持生态服务功能价值估算.pdf

水土保持生态服务功能价值估算余新晓1,吴岚1,2,饶良懿1,周健3,李静锐1,杨永强1(1.水土保持与荒漠化防治教育部重点实验室 北京林业大学水土保持学院,100083;2.北京市园林绿化局防沙治沙办公室,100029;3.北京市发展和改革委员会,100031:北京)摘要 以水土保持学、生态学和生态经济学理论为指导,提出水土保持生态服务价值的概念。认为水土保持生态服务价值估算是在特定尺度和区域范围内,将水土保持措施为人类和社会提供的服务进行货币值计量的研究,具体评价内容包括保持和涵养水源价值、保持和改良土壤价值、固碳供氧价值、净化空气价值、防风固沙价值、维持生物多样性价值等6个方面。针对水土保持措施提供生态服务功能的不同表现形式,采用市场价值法、影子工程法、生产成本法、机会成本法等多种价值评估方法,以2004年全国水土流失新增综合治理面积为例,对水土保持生态服务的功能价值量进行估算。初步估算出水土保持措施带来的生态服务价值总量为2 11718亿元,其中,保持与涵养水源价值为40610亿元,保持与改良土壤价值为88919亿元,固碳供氧价值为10619亿元,净化空气价值为18312亿元,防风固沙价值为17210亿元,维持生物多样性价值为35918亿元。在各项价值中,保持与改良土壤和保持与涵养水源的价值最为突出。关键词 生态服务;价值;水土保持;经济评价收稿日期:2007 11 10 修回日期:2007 12 25项目名称:水利部 中国科学院 中国工程院“中国水土流失与生态安全综合科学考察”专题“水土保持生态服务功能价值”(2005SBKK10)第一作者简介:余新晓(1961),男,博士,教授。主要研究方向:水土保持与林业生态工程。E-mail:yuxinxiao Assessment on the ecological services value of soiland water conservationYu Xinxiao1,Wu Lan1,2,Rao Liangyi1,Zhou Jian3,Li Jingrui1,Yang Y ongqiang1(1.Key Laboratory of Soil and Water Conservation and Desertification Combating,Ministry of Education,College of Soil and Water Conservation,Beijing Forestry University,100083;2.Combating Deserti fication Office,Beijing Municipal Bureau of Parks and Forestation,100029;3.Beijing Municipal Commission of Development and Reform,100031:Beijing,China)AbstractHow much the value that the human being getsfrom the soil and water conservation measures?Thisproblem can be solved by estimating their ecological services.It can measure the ecological service by econom2ic ways in given scale or area based on the theories of bio2ecology and ecologic2economics.The ecological ser2vices values included such as conserving water resource,preventing soil losses,sequestrating carbon&con2centrating oxygen,cleaning air,fixation sand land,and protecting biodiversity.Using the market valuemethod,shadow engineering technique,production cost method,and opportunity cost method,the total valuesof ecological services offered by soil and water conservation measures had been put forward.The results showthat,in 2004,the total value of newly added soil and water loss comprehensive control measures is 211178 bil2lion yan,it includes as such,conserving water resource value is 4016 billion yan,preventing soil losses valueis 88199 billion yan,sequestrating carbon&concentrating oxygen value is 10169 billion yan,cleaning air valueis 18132 billion yan,combating sand value is 17120 billion yan and protecting biodiversity value is 35198 bil2lion yan.Furthermore,the values of conserving water resource and fixation sand land were very extrusive.Key wordsecological service;value;soil and water conservation;economic evaluation 维护生态系统服务功能是当今世界普遍关注的问题,因为它支撑与维持着地球生命系统的平衡和2008年2月6(1):83 86中 国 水 土 保 持 科 学Science of Soil and Water ConservationVol.6No.1Feb.2008 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.稳定,是实现可持续发展的基础1。过去,由于人类对生态系统的服务功能及其重要性不甚了解,导致生态环境的日益破坏,直接危及到人类社会、经济与生态环境的协调持续发展。当前,人们已经意识到,生态服务功能是人类生存与现代文明的基础,科学技术能影响生态服务功能,但不能替代自然生态系统服务功能2 3。水土保持措施在国土整治中起着重要作用,治理水土流失、保护和建设良好的生态环境是保证国土生态安全的根本大计,因此,客观地评价水土保持措施生态功能显得尤为重要。传统的水土保持效益评价对经济效益有较完善的评价体系,而对生态效益评价则仅局限于定性分析。在生态服务功能理论的指导下,笔者针对水土保持措施为人类和社会提供的各种生态效益的表现形式,采用相应的价值评估方法,定量地研究水土保持措施生态服务价值,以期为制订合理的生态资源价格、规划生态建设提供理论依据。1 生态服务价值理论在水土保持评价中的应用 生态系统服务功能可分为利用价值与非利用价值2部分。利用价值包括直接利用价值(直接实物价值)、间接利用价值(生态功能价值)和选择价值(潜在利用价值),非利用价值则包括遗产价值和存在价值4。在功能类型方面,R.Costanza3将生态系统服务功能归纳为17类,G.C.Daily5将生态系统服务功能归纳为15类。根据生态服务价值理论和前人研究结果,结合水土保持措施的特点,笔者认为,水土保持生态服务价值评估是在特定尺度和区域范围内,对水土保持措施为人类和社会提供的服务和效益进行货币计量的研究,其理论依据除生态学和水土保持学2门基础性学科外,更重要的是生态经济学。本文主要评价内容包括保持和涵养水源价值、保持和改良土壤价值、固碳供氧价值、净化空气价值、防风固沙价值、维持生物多样性价值等方面。2 研究方法根据笔者提出的水土保持生态服务功能评价方法6,结合各种水土保持措施的生态作用进行我国水土保持生态服务功能价值估算。211 保持和涵养水源价值21111防洪价值的估算方法 利用影子工程法估算各项水土保持措施的防洪价值。Ew=Twrw式中:Ew为防洪价值,元;Tw为截留降雨总量,m3;rw为修建单位体积水库造价,元/m3(修建容水量为1 m3的水库费用为0167元7)。在不同的水土保持措施下,截留量有不同的计算方法:在工程措施中,截留量与措施的有效面积以及梯田或淤地坝的减洪模数或减少径流模数成正比;在水土保持农业措施中,由于各种作物的保水定额不同,截留量等于措施面积、径流量以及保水定额三者的乘积;在林草措施中,截留量的计算方法为Tw=RAg式中:为截流系数;R为平均降雨量,m3;Ag为林草措施面积,hm2。据测定,20022004年间平均截流系数为2715%。21112 涵养水源价值估算方法 涵养水源价值的估算采用市场价值法,水土保持措施节约的水量如果用在工农业生产上,需要收取的费用则作为此部分的价值量。计算公式为Eh=Tw(grg+nrn)式中:Eh为涵养水源价值,元;g为工业用水的比例;n为农业用水的比例;rg为工业用水水价,元;rn为农业用水水价,元。经调查7,全国农业用水比例为84%,工业用水比例为16%。212 保持和改良土壤价值21211 保持土壤肥力价值估算方法 根据保持的土壤中的有效养分氮、磷、钾的含量来估算保持土壤肥力的价值。Ef=TgtCiPi式中:Ef为保持土壤肥力价值,元;Tgt为保土量,t;Ci为土壤中有效氮、磷、钾含量,i为氮、磷、钾;Pi为氮、磷、钾的价格,元。据测定8,全国范围内土壤中有机质含量为1%,氮含量为0137%,磷含量为01108%,钾含量为21239%。水土保持各项措施均具有保土作用,因此,保土量Tgt的计算方法也因措施而异。淤地坝的拦泥量计算公式为Tgt=Afsjk1k2式中:Af为计算年淤地坝的面积,hm2;sj为计算年内流域的侵蚀模数,t/(km2a);k1为沟谷侵蚀量与流域平均侵蚀量之比;k2为坝地以上沟谷侵蚀的影响系数。农业措施的保土量与措施面积、保土定额以及侵蚀模数成正比。林草措施保土量计算公式为48中国水土保持科学2008年 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.Tgt=gAg/(h)式中:g为土壤侵蚀模数,t/(km2a);为土壤密度,kg/m3;h为土层厚度,m。经统计9141,全国平均土壤耕作层按015 m计算,平均土壤密度为11185 t/m3。21212 固持土壤价值估算方法 此方面价值是从农业收益方面估算固持下来的土壤带来的价值,计算公式为Egt=Tgtrgt式中:Egt为固持土壤价值,元;rgt为农业平均收益,元。21213 减轻泥沙淤积价值估算方法 采用劳力成本法,即假设未采取任何水土保持措施时,淤积在河道中的泥沙采用人工清淤,其所需的费用表示采取该措施后所带来的价值,计算公式为En=Tnrn式中:En为减轻泥沙淤积价值,元;Tn为减小泥沙淤积量,t;rn为人工清淤费用,元。Tn与措施的有效面积、河道泥沙淤积百分比以及侵蚀模数成正比。213 固碳供氧价值此项功能以水土保持林草措施最为突出。植物的第一性生产以CO2为生产原料,同时释放人类和所有动物生存不可缺少的物质O2,因此,林草措施对维护大气中的CO2的稳定具有重要作用,并成为O2的“天然制造厂”。固碳供氧价值的计算公式为Ec(o)=Tc(o)rc(o)式中:Ec(o)为森林固碳(制氧)价值,元;Tc(o)为森林固碳(制氧)量,t;rc(o)为工业生产CO2(O2)的费用,元。据测算8,水土保持林年CO2固定量为31297t/hm2,年O2释放量为21589 t/hm2。214 净化空气价值树木形体高大,枝叶茂盛,可以吸附、滞留黏着一部分粉尘,同时绿色植物就像一座净化空气的工厂,可吸收空气中的有害气体,释放出新鲜的O2。据测定8:水土保持林年吸收SO2量为0159 t/hm2,年吸收粉尘量为211 t/hm2,阔叶树年吸收氟化物量为4165 t/hm2,针叶树年吸收氟化物量为015 t/hm2。净化空气价值的计算公式为Ei=Tirj;式中:Ei为净化空气价值,元,i为不同树种;Ti为i树种吸收有害气体量,t;rj为人工削减有害气体成本,元,j为不同有害气体。215 防风固沙价值当风经过树林时,由于树干和枝叶的阻挡以及气流本身的冲撞摩擦,风力会削弱,风速会大减,另外,林冠起伏不平,激起许多旋涡,成为乱流,会消耗部分能量;此外,植被的根系均能固沙紧土、改良土壤结构,从而大大削弱风的携沙能力,有效地阻截、固定、控制流沙:因此,在防沙治沙方面,水土保持措施会起到重要的作用10 11。据测算9147,农田防护林、防风固沙林和牧场防护林,3种防护价值均值为3 824155元/hm2。216 维持生物多样性价值由于水土保持林大部分为人工林,栽植年限晚,林种单一,因此,若直接套用天然林的生物多样性价值计算方法,会夸大结果;所以,本项价值采用投资费用法,即将各年的水土保持林草建设投入作为保持生物多样性的价值。其理论依据为,若不栽植这些水土保持林,则生物多样性的保护与维持就无从谈起。3 结果与分析3112004年全国水土流失综合治理工程完成情况根据2004年 中国水土保持公报12资料,2004年各级水利水土保持部门共完成水土流失综合治理面积444万hm2,其中,新修基本农田4619万hm2,营造水土保持林、经果林21513万hm2,种草4014万hm2,其他坡面工程8915万hm2,封禁治理5214万hm2。当年竣工综合治理小流域2 453条,建设淤地坝1 577座,新修小型蓄水保土工程2714万座(处),共完成土石方量20187亿m3。新修建基本农田减少土壤流失量3883万t,增加降水有效利用量5亿338万m3,新建淤地坝工程新增拦泥库容2亿3 961万m3,新增滞洪库容1亿1 208万m3,新修小型蓄水保土工程增加保土能力28亿3 604万m3,增加蓄水能力2亿4 026万m3。3122004年全国水土保持生态服务价值总体评价据测算,2004年全国平均土壤侵蚀模数为415194 t/(km2a),平均降水量为601 mm,平均径流系数为2715%13;就全国范围而言,灌溉用水比例为84%,工业用水比例为16%7。根据以上统计调查资料及估算方法,可以得出2004年全国水土流失综合治理工程生态服务的价值总量为2 11718亿元,其中,保持与涵养水源价值为40610亿元,保持与改良土壤价值为88919亿元,固碳供氧价值为10619亿元,净化空气价值为18312亿元,防风固沙价值为58 第1期余新晓等:水土保持生态服务功能价值估算 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.17210亿元,维持生物多样性价值为35918亿元。在6项生态服务价值中,水土保持措施的保持与改良土壤价值最突出,占总生态服务功能价值量的42%,保持与涵养水源的价值次之,占总价值量的19%,居第3位和第4位的是维持生物多样性价值和净化空气价值,分别占总价值的17%和9%,防风固沙和固碳供氧的价值量在总价值量中所占比例较小,分别为8%和5%。由此可见,水土保持措施真正起到了保持土壤、涵养水源、减少侵蚀、增加土壤肥力的作用。在总价值量中,防风固沙的价值量虽然只占8%,但其作用也不可低估,因为防风固沙价值不是以全国水土保持林面积为基数,而是仅以“三北”地区水土保持林为计算依据的,这样小的面积能产生如此大的价值,可见水土保持林的防风固沙价值不容忽视。3132004年全国水土流失综合治理工程水土保持价值量与投入量比较分析据2004年水利统计公报13,我国2004年水土流失综合治理及生态工程共投资5817亿元,水土流失综合治理带来的生态服务价值总量为2 11718亿元,水土流失治理工程水土保持价值量是其总投入资金的36倍,而这仅为2004年1年新增的水土流失综合治理工程带来的生态服务价值总量。截至2004年底,全国累计完成水土流失综合治理的面积已经达到92万km2。据统计14,由于实施各项水土流失综合治理措施,全国每年可减少土壤侵蚀量约15亿t,增加蓄水能力超过250亿m3,增产粮食180亿kg,全国有1 200多万人通过水土流失综合治理解决了温饱问题,摆脱了贫困。可以看出,水土流失综合治理措施的生态服务价值量是十分可观的,进行水土流失综合治理不仅可以产生巨大的生态效益,而且会带来可观的经济效益和良好的社会效益。4 结论与讨论初步估算,2004年全国水土流失综合治理重点工程生态服务的价值总量为2 11718亿元,其中,保持与涵养水源价值为40610亿元,保持与改良土壤价值为88919亿元,固碳供氧价值为10619亿元,净化空气价值为18312亿元,防风固沙价值为17210亿元,维持生物多样性价值为35918亿元。其中,水土保持措施的保持与涵养水源的价值最为突出。生态服务功能不但具有地域性而且与当地的经济发展水平有关,因此,生态服务功能的分析既要与国际上的同类研究相衔接,又要具有鲜明的区域特色。水土保持措施为人类提供了巨大的生态效益,在改善水土流失方面产生了显著的影响。能够反映水土保持服务价值的指标有很多,但功能指标的选取要符合客观实际,如果照搬照抄则会失去评价分析的意义。笔者选用保持和改良土壤价值、保持和涵养水源价值、固碳供氧价值、净化空气价值、防风固沙价值、维持生物多样性价值等6个方面的指标对水土保持生态服务功能价值量进行了初步估算,但水土保持措施生态服务功能价值量的估算还应该考虑生态系统的种类、结构、功能的发挥机制等多种因素;因此,对具体的评价指标还应该在科学性、独立性和可操作性的原则指导下进行进一步的细划,以达到更客观、合理地评价水土保持生态服务功能价值的目的,为制定生态资源价格、规划生态建设提供理论依据。5 参考文献1 陈仲新,张新时.中国生态系统效益的价值.科学通报,2000,45(1):17 222 孙刚,盛连喜,周道.生态系统服务及其保护策略.应用生态学报,1999,10(3):365 3683Costanza R.The value of Ecosystem Service and Nature Capi2tal in the world.Nature,1997(5):387 3414 张志强,徐仲民,程国栋.生态系统服务与自然资本价值评估.生态学报,2001,21(11):1919 19205Daily GC.Natures services:social dependence on naturalecosystems.Washington:Island Press,19976 余新晓,吴岚,饶良懿,等.水土保持生态服务功能评价方法.中国水土保持科学,2007,5(2):110 1137 沈大军,梁瑞驹.水价值理论与实践.北京:科学出版社,19998 侯元兆,王琦.中国森林资源核算研究.北京:中国林业出版社,19959 周晓峰.森林生态功能与经营途径.北京:中国林业出版社,199910黎家作,周虹.从2003年淮河大水看水土保持的防洪减灾效益.中国水土保持,2004(7):7 811康玲玲,李进敏.伊克昭盟项目区水土保持的生态效益.生态学杂志,2003,22(5):142 14512中华人民共和国水利部.水土保持公报:2004年 EB/OL.2007 11 08.http:scm.org/jcgg13中华人民共和国水利部.水利统计公报:2004年 EB/OL.2007 11 08.http: 27(责任编辑:宋如华)68中国水土保持科学2008年 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.