定量评价塔里木河胡杨林生态系统的服务价值

　　生态系统的服务价值指人类从生态系统中所获得的所有惠益。自 Ehrlich首次提出以来，已逐步引起了生态学界的广泛重视。森林生态系统的服务价值主要是指森林系统及其生态过程为人类活动提供的自然环境条件和经济效用。国际上针对森林生态服务价值的研究较早，主要集中在森林现存的服务价值和森林受损区恢复价值等方面; 国内的相关研究起步较晚，主要是对区域或单个生态系统的服务价值以及系统单项服务价值的评估，而在流域、自然保护区等尺度上的研究较少。

　　胡杨主要分布在中亚、西亚和地中海地区，是世界上古老珍贵的物种之一，也是塔里木河流域唯一的成林树种，对于维护荒漠脆弱的生态平衡具有十分重要的作用。目前，国内有关胡杨林生态服务价值的研究大都集中在和田河流域、无定河上游等地区，对塔里木河流域的胡杨林研究较为少见。基于此，文中研究选取塔里木盆地胡杨林公园为研究区，定量评价胡杨林生态系统的服务价值，有助于深入认识胡杨森林生态系统的重要性，保证其生态服务功能的正常发挥，为森林的合理经营、永续利用提供科学依据。

　　1、 研究区概况

　　塔里木盆地位于中国的西北内陆干旱区，处于天山和昆仑山、阿尔金山之间，面积达 53 ×104km2，是中国面积最大的内陆盆地。盆地内日照时数 2780 ～2980h，太阳年总辐射 5692 ～6360MJ·m－ 2，年降水量仅为 20 ～50mm，年蒸发量高达 2500 ～3000mm，属极为干旱的温带荒漠气候。盆地内塔里木河及其支流的河漫滩和两岸低阶地上发育着由乔木、灌木和草本植物所组成的干旱区河岸稀疏植被。乔木主要是胡杨(Populus euphratica) ，灌木主要有多枝柽柳(Tamarix ramosissima) 、铃铛刺(Halimodendron halodendron)等，草本植物主要有芦苇(Phragmites communis) 、花花柴(Karelinia caspica) 等。

　　2、 研究方法

　　塔里木胡杨保护区主要分布于尉犁和轮台两县境内，总面积为 39． 54 ×104hm2，占塔里木河流域现有天然林地的 60． 83%。在此研究中，运用物质量评价法(PAM) 与价值量评价法(VAM) 相结合的方法，对其生态服务价值进行综合评估。

　　2． 1 固定 CO2价值

　　Q(t) = A(t) － Rd(t) － Rs(t)式中: Q 为固定 CO2的量(t/(hm2·a) ) ; A 为净第一生产力同化的 CO2量(t/(hm2·a) ) ; Rd为凋落物层呼吸释放的 CO2量(t/(hm2·a) ) ; Rs为土壤呼吸释放的 CO2量(t/(hm2·a) ) 。

　　2． 2 涵养水源价值

　　首先利用水量平衡法计算森林涵养的水量，再运用影子工程法对其价值进行评估。

　　W = (R － E) ·A =θR·A式中: W 为涵养水源的量(m3/ a) ，R 为区域内的平均降雨量(mm / a) ; E 为区内的平均蒸发量(mm /a) ; A 为研究区面积(hm2) ;θ为径流系数。

　　2． 3 净化水质价值

　　森林可以去除水中的营养盐和重金属，以净化水质。文中采用工业成本法来评估森林净化水质的价值。

　　Et = Ej × Pj = Max{ Tj / Nj% } × Pj式中: Et 为净化 N、P 的价值(元/a) ; Ej 为森林所净化的水量(t/a) ; Pj 为污水处理厂去除污水的单位费用(元/t) ; Tj 为森林所净化的 N、P 量; Nj%为所净化的水中所含 N、P 比重; Tj/Nj %的最大值为森林所净化的总水量 Ej。

　　2． 4 生态旅游的服务价值

　　由于研究区内的胡杨林已受到了封育保护，难以准确地计算其旅游服务价值，只能对其潜在的旅游价值进行估算:Pa(t) = TV(t) + Pb(t) +∫pm0Y(x) d(x) (t)式中: Pa 为生态旅游价值; TV 为旅行费用支出; Pb 为旅游时间价值; Pm 为增加费用最大值; Y(x) 为旅游费用与旅游人次之间的函数关系; Y 为增加费用; x 为旅游人次; t 为年度。

　　3、 结果与分析

　　塔里木胡杨林自然保护区的生态服务价值可分为间接服务价值和直接服务价值，具体的价值分类(图 1) 。

　　

　　3． 1． 1 生产有机质价值

　　保护区胡杨林的年生长总量为 9． 41 ×105t，有机质参数为 2． 339，两者相乘，即得生产有机质价值 22 ×108元/年。

　　3． 1． 2 调节气候价值

　　(1) 固定 CO2和制造 O2的价值。由光合作用和呼吸作用的反应式而得，植物每生产 1kg 干物质，就需要 1． 63kg 的 CO2，所以研究区内天然胡杨林每年固定 CO2的量为 1． 53 ×109kg。根据造林成本法计算得固定 CO2的价值为 1． 39 ×108元; 保护区内胡杨林每年释放氧气 1． 15 ×109kg，其价值为 4． 04 × 108元。

　　(2) 增加降水的价值。研究区内年均降水量 35mm，以森林增加降水的下限值 10%［22］为基础，利用影子工程法［18］，得其增加降水的价值为 0． 0927 ×108元。

　　所以，其气候调节价值平均约为 5． 52 ×108元/年。

　　3． 1． 3 土壤形成与保护价值

　　(1) 养分循环与积累价值。利用中国森林 N、P、K 含量平均参数，研究区内胡杨林每年吸收营养物质的量为:N = 9． 41 × 108kg × 4． 206 × 10－ 3= 3958 × 103kgP = 9． 41 × 108kg × 0． 891 × 10－ 3= 838 × 103kgK = 9． 41 × 108kg × 1． 814 × 10－ 3= 1707 × 103kg三种营养元素总吸收量为 6503t。根据俄罗斯复合肥在中国市场的销售价计，胡杨林吸收养分价值为6503 × 1800 /0． 46 = 0． 2545 × 108元/年。

　　(2) 保护土壤价值。研究区内如果没有胡杨林，土壤侵蚀和肥力流失所引起的经济损失即为胡杨林保护土壤的价值。有林和无林条件下土壤的侵蚀差异比平均为 30mm/年，该值与森林面积的乘积即为土壤的侵蚀量，故区域每年潜在土壤侵蚀量为 1． 186 ×108m3，合 1． 66 ×108t; 研究区实际侵蚀量是 1． 30 ×108t，每年减少的土壤侵蚀量是 0． 36 × 108t。以土壤表土平均厚度 0． 6m 作为森林土层厚度，则每年减少土地损失面积4286hm2。全国林业年均收益为282． 17 元·hm－ 2，所以减少的土壤侵蚀量价值为0． 0121 ×108元。每年减少的土壤中的全 N、全 P 的损失的经济价值是 1． 55 ×108元。

　　保护土壤的价值为两者之和，为 1． 562 ×108元。

　　(3) 防风固沙价值。人工植树造田进行防风固沙的成本为 450 元·hm－ 2，以此为基础，得胡杨林防风固沙价值为 1． 78 ×108元。

　　保护区胡杨林土壤形成和保护的价值为 3． 60 ×108元/年。

　　3． 1． 4 水分调节(涵养水源) 价值

　　在该区内，涵养水源价值主要是指对降水涵养的价值。我国森林年蒸散量的平均值为 56%，径流系数为 0． 44。整个流域年均降水量为 35mm，则胡杨林每年涵养的水源量为 6． 09 ×106m3。根据 1988 －1991 年全国水库建设投资测算，每建设 1m3库容需投入的成本费为 0． 67 元，所以胡杨林涵养水源的价值为 0． 0408 ×108元/年。

　　3． 1． 5 对环境污染的净化价值(1) SO2的降解价值。森林吸收 SO2的能力平均为 215． 6kg·hm－ 2，而每处理 100tSO2所消耗的费用为 5 万元，机器运行的能源投入约为 1 万元·(t·a)－ 1，因而胡杨林吸收 SO2所省去的费用约为 0． 426× 108元。

　　(2) 滞留过滤降尘和飘尘。温带阔叶林的滞尘能力值为 10． 10t·hm－ 2·a－ 1，所以保护区内胡杨林对降尘和飘尘的滞留过滤量为 3． 99 ×106t·a－ 1; 因削减粉尘所需的工业投入为 170 元·t－ 1，故此项服务的价值为 6． 78 ×108元。保护区内胡杨林净化空气的价值为上述两项之和，为 7． 206 ×108元。

　　(3) 净化水质。依据国家二级污水处理厂处理污水的成本 1600 － 3300 元·10－ 4t，Pj 取平均值 2450元·10－ 4t，可得此项服务价值 0． 17 ×108元。

　　胡杨林对环境污染的净化价值，为 7． 376 ×108元。

　　3． 1． 6 生物多样性的维持
　　
　　(1) 保证动物栖息的价值。若将塔里木盆地胡杨林保护区视作一大型的动物园，以 10000 万元作为投资额，按 5%的年利息计算，得此服务的价值为 0． 05 ×108元。

　　(2) 增加生物多样性。采伐森林造成了生物多样性的降低。有研究资料表明，生物多样性的价值量损失为 400 美元·hm－ 2。为保护我国的森林资源，社会的支付意愿为 112 美元·hm－ 2，因而胡杨林增加生物多样性价值为 7． 083 ×108元。

　　(3) 病虫害防治。文中采用 1995 年全国林地防治平均费用的略高值 5 元·hm－ 2·a－ 1，得胡杨林的此项价值为 0． 01977 ×108元/年。胡杨林的生物多样性的维系价值为 7． 153 ×108元。

　　3． 1． 7 娱乐文化价值

　　(1) 科研文化价值。Costanza 等人指出全球温带森林生态系统的科研文化功能价值的平均值为 199元·hm－ 2，得胡杨林的科研文化价值为 0． 787 ×108元。

　　(2) 生态旅游价值。根据所取得的相关资料，得出研究区域天然胡杨林的生态旅游服务价值为 0．15073 × 108元/年。

　　所以其娱乐文化价值为 0． 938 ×108元/年。

　　3． 2 直接价值计算

　　3． 2． 1 木材价值的评估

　　目前，胡杨林群落的生产力平均为 2． 38t·hm－ 2·a－ 1，所以，保护区内胡杨林每年的木材蓄积量为 9． 41 ×105t，目前市场上胡杨木材的平均价格是 600 元·m－ 3，所以胡杨林生产木材的价值为 9． 41 ×105/0． 6 × 600 = 9． 41× 108元。

　　3． 2． 2 原料价值的评估胡杨在其生长的过程中可以产出胡杨碱，运用市场价值法，算得此项服务的价值为 0． 0286 ×108元。

　　所以胡杨林的直接价值为 9． 44 ×108元。

　　3． 3 胡杨林生态服务价值评估

　　由 3． 1 与 3． 2 的内容与结果，得研究区内胡杨林的生态服务价值(表 1) 。

　　

　　从表 1 中可以得出，塔里木盆地天然胡杨林保护区生态服务功能的总价值为 56． 07 ×108元/年，其中间接价值为 46． 63 ×108元/年，直接价值为 9． 44 ×108元/年，胡杨林的间接服务价值远高于其直接服务价值，对人类的生存与发展至关重要。因此，胡杨林保护区的建立对塔里木盆地生态系统的恢复以及塔里木河流域生态环境的改善具有重要的意义。

　　4、 讨论

　　(1) 在塔里木河流域，胡杨是唯一可以成林的树种，具有生产有机质、涵养水源、生物多样性维持、调节气候、净化环境等重要的功能，在抑制流域内荒漠化扩大、维持区域内的生态平衡等方面都具有重要的作用。塔里木盆地胡杨林保护区生态服务总价值为 56． 07 ×108元/年。文中将胡杨林的生态服务价值货币化，更加直观地表明胡杨林生态系统的服务价值对于人类活动与社会发展的重要性，以便为胡杨林保护与该地区经济建设之间的协调发展提供依据。

　　(2) 生态服务价值的评估与生态学、生态系统生态学、生态经济学等多个学科相联系。全面认识系统服务价值、科学构建评价指标体系以及如何选取评价方法是本研究的重点与难点。现今已在塔里木盆地建立了世界胡杨林公园保护区，区内有效的森林管理模式和管理制度保证了胡杨林保护区的完整性。

　　同时又经过了考察与调研，数据真实，指标体系科学，结果与前人的研究成果相符合，并且更具有针对性和代表性。

　　(3) 文中计算的几种生态功能价值即为中国当前状况下胡杨生态系统主要的服务价值。这些数值清楚地说明了胡杨林在维系和促进流域社会经济可持续发展中的巨大作用。由于塔里木盆地特殊的地理位置以及今后经济的发展需要，必须加强对塔里木胡杨林生态系统功能的保护，特别重视对受损生态系统服务功能的恢复。

　　5、 结论

　　(1) 塔里木河胡杨林保护区的总面积为 39． 54 ×104hm2，其生态服务价值的平均值为 56． 07 ×108元/年，森林的生态服务价值十分巨大。保护并发展森林资源，使其充分发挥服务价值，对当地经济的发展具有重要的意义。

　　(2) 在塔里木胡杨林生态服务的总价值中，生产有机质价值为22 ×108元，生产木材价值为9． 41 ×108元，分别占 39． 24%、16． 78%，这两种价值与人们的生活最为密切; 但是其他服务价值仍然占到 44% 左右，也不可忽视。

　　(3) 研究区内胡杨林生态系统的间接服务价值为 46． 63 × 108元，远高于直接服务价值的 9． 44 × 108元，这与人们固有的观念显著不同。可见，在进行林业经营时，应重点关注森林生态系统间接服务功能的开发与保护，为制定可持续发展的决策提供理论依据。

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