环境保护论文我国森林生态系统服务功能的区域差异研究.doc

我国森林生态系统服务功能的区域差异研究 中国森林生态系统服务功能的区域差异研究王兵任晓旭胡文(中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所，国家林业局森林生态环境重点实验室)摘要:森林生态系统在维护环境和提供生态服务方面发挥着重要作用，对森林生态系统服务功能的价值评估是目前的研究热点。采用由国家林业局发布的统一评估体系和计算公式，利用第7次全国森林资源清查数据，对全国各省区的森林生态系统服务功能进行了评估，并在此基础上，采用多边形综合指标法进行综合评价与分级。结果表明:中国森林生态系统服务功能总价值为100 147.61亿元/a;各省区单位面积森林生态系统服务功能价值量主要分布在4.00万5.00万元/(hm2·a)之间;我国各省区的森林生态系统服务功能水平分布不均，各省区间差异较大;低纬度和高纬度省区的综合评价指数较高，中纬度地区的省区综合评价指数较低。关键词:森林生态系统;服务功能;价值评估;多边形综合指标法中图分类号:S718.55文献标志码:A文章编号:1000-1522(2011)02-0043-05 森林生态系统对维持我国自然生态系统格局、功能和过程具有特殊的生态意义1。森林生态系统服务价值是指森林生态系统与生态过程所形成及所维持人类赖以生存的自然环境条件与效用，具有涵养水源、保育土壤、固碳释氧、积累营养物质、净化大气环境、森林防护、生物多样性保护、森林游憩等多种生态功能2。对生态系统服务功能价值进行评价可以提高全社会对保护自然生态系统重要意义的认识，是运用经济手段保护生态系统的需要，也是建立综合的经济与资源环境核算体系的需要，是协调经济发展与自然资源持续利用和环境保护的有力支持3。Costanza等4综合了国际上已经出版的用各种不同方法对生态系统服务价值进行评估的结果，在世界上最先开展了对全球生物圈生态系统服务价值的估算。2001年千年生态系统评估项目宣布启动以来，95个国家的1 300多名科学家参与了生态系统服务功能的评估工作，在流域、国家以及全球等不同尺度上同时开展，对推动生态系统服务功能的评估与应用具有重要意义。国内外学者在借鉴Costanza等的方法的基础上又开展了大量的工作。陈仲新等6参考Costanza等的分类方法与经济参数对中国生态系统功能与效益进行了价值估算，统计出我国生态系统效益为77 834.48亿元/a，其中陆地生态系统效益价值为56 098.46亿元/a，海洋生态系统效益价值为21 736.02亿元/a。靳芳等7利用Costanza等提出的全球生态系统服务功能评价指标，结合我国森林生态系统的特点，针对不同的森林生态系统类型，建立了自己的森林生态系统价值评估指标体系，估算出森林生态系统服务功能的总价值为30 601.20亿元/a。 8对尖峰岭地区的热带森林生态系统进行了评价，得出其森林生态系统服务功能的总价值为66 438.49万元/a。由于目前的森林生态系统服务价值评估尚处在探索阶段9-11，评估指标体系多样，评估方法有别，评估公式不统一，评估结果之间差异较大，无法进行比较12-15。2008年由国家林业局发布并实施的森林生态系统服务功能评估规范为今后的森林生态系统服务功能价值评估确立了统一的指导方法16-17。本次对全国森林生态系统价值评估是以第7次全国森林资源清查资料为基础数据，采用森林生态系统服务功能评估规范中的评估体系和计算公式，计算全国森林生态系统服务功能价值量，并利用多边形综合指标法对全国各省市森林生态系统服务功能进行综合评价与分级，为评价森林在生态环境建设中的作用、绿色GDP核算及生态补偿机制提供理论依据18。 1研究方法与数据来源 在对全国各省区森林生态系统服务功能进行价值量计算的基础上，从结构、密度和质量3方面建立了6项评价指标;采用多边形综合指标法对各省区森林生态系统服务功能进行综合评价与分级。 1.1价值量评估方法 利用第7次全国森林资源清查数据、中国森林生态系统定位研究网络(CFERN)所属台站多年长期连续观测数据以及来自森林生态系统服务功能评估规范中推荐使用由国家权威部门发布的社会公共数据，采用森林生态系统服务功能评估规范中的评估指标体系和计算公式，对31个省区的森林生态服务功能中涵养水源、保育土壤、固碳释氧、积累营养物质、净化大气环境以及保护生物多样性6项功能11个指标进行价值量计算(由于缺乏港澳台地区资料，本次评估尚未将港澳台地区计算在内)。 1.2综合评估方法 采用多边形综合指标法19-20，首先对数据进行标准化。标准化方法:用指标计算值除以该项指标的理想参考值。评价方法:1)以6个指标作为6条轴，画出一个正六边形;在每一条轴上标出该项指标标准化后的数值;把每一条轴的数值点连起来就形成一个新的六边形。2)利用新六边形的面积除以边长为1的正六边形的面积，得到各省区森林生态系统服务功能的综合评价指数，数值在01之间，数值越大表示综合服务功能越强。3)将综合评价指数分为4个等级反映服务功能的强弱，得到全国各省区森林生态系统服务功能综合评价等级分布。 1.3数据来源 森林生态系统服务功能价值量评估中的数据来源于森林生态系统定位研究网络(CFERN)所属台站多年长期连续观测的数据、第7次全国森林资源清查数据，以及国家权威部门发布的社会公共数据。 综合评估方法中全国各省区土地面积和人口数据均来自中国统计年鉴2008。 2结果与分析 2.1森林生态系统服务功能价值量用第7次全国森林资源清查数据进行评估得出:中国森林生态系统服务功能总价值为100 147.61亿元/a。其中，6项功能的价值排序为:涵养水源>生物多样性保护>固碳释氧>保育土壤>净化大气环境>积累营养物质;各单项服务功能价值占总价值量的比例分别为:40%、24%、16%、10%、8%和2%。各省区森林生态系统服务功能总价值排前2位的是四川省和云南省，分别为10 590.48亿元/a和10 257.22亿元/a。天津和上海两地最小，分别为26.11和23.09亿元/a。我国森林生态系统服务总价值的空间格局分布存在以下特点:1)北方省区总价值普遍低于南方省区，东部省区普遍高于西部省区;2)森林生态系统服务价值较大的省区分布在我国西南部地区(四川、云南)和东北地区(黑龙江、内蒙古)以及南部省区(广东、广西、福建);3)森林生态系统总价值量较小的省区分布在我国西北地区(青海、宁夏、新疆)以及土地面积较小的北京、天津、上海和重庆4个直辖市(见图1)。影响森林生态系统服务功能总价值分布状况的因素主要是各省区的森林面积及森林质量。我国森林资源分布不均，主要分布在东北和西南。我国东北地区的森林资源主要集中在大兴安岭、小兴安岭和长白山地区，包括黑龙江、吉林、辽宁和内蒙古自治区的东部。西南林区主要处在横断山脉，受太平洋及印度洋的影响，多数山脉和水系为南北走向，海洋湿润气团可以从山谷由南至北深入到较远的地方，西边的山坡上分布着茂密的森林，构成了西南地区林业的主体。该地区的山体大多在3 000 m以上，相对高度也在1 000 m以上。西南地区包括四川、重庆、云南、西藏自治区。在我国的中纬度地区如青海、宁夏两省受气候条件的影响，森林资源匮乏。北京、天津、山东和江苏4省市在地理区划中位于华北平原区，该区主要以农业用地为主，导致森林面积较少，故森林生态系统服务总价值较低。 2.2森林生态系统服务功能单位面积价值量从森林生态系统服务功能单位面积价值量(见图2)来看，排在前2位的是海南和广东，其价值量均为6.25万元/(hm2·a);单位面积价值量最小的是新疆，为3 1.61万元/(hm2·a)。特点为:1)各省区森林生态系统服务功能单位面积价值量主要分布在4.00万5.00万元/(hm2·a)之间;2)单位面积价值量较高的省区主要分布在南部沿海地区(海南、广东、广西)，较低的省区主要分布在西北地区(甘肃、青海、宁夏、新疆)和中部地区(天津、北京、河南)。各省区单位面积价值量分布状况和我国降水分布趋势基本一致，随着年降水量的减少单位面积价值量减少。我国干旱和半干旱区基本位于35°N以北地区，东北以120°E为界，东部是半湿润区，西部是半干旱区，西北西部基本处于干旱和极端干旱区21。由此可见，气候因素中的降水量是各省区森林生态系统服务功能单位面积价值量的主要决定因素。 2.3综合评价结果 对于森林生态系统服务功能的评估，仅从价值量一项上并不能全面地反映出森林生态系统在人类社会中的状况和作用。本文从结构、密度、质量3方面对全国各省区森林生态系统服务进行综合评价20。其中，相对均匀度指标反映森林生态服务功能结构的整体性，偏重或者缺失某一项会导致其结构的合理性与功能的全面性受到影响。密度与总价值量相比更能有效地体现各省区生态服务功能的大小。质量指标体现各种生态服务功能的生产效率，数值的高低直接反映各项生态服务功能的强弱(表1)。综合评价比单一的价值量比较更能从多角度体现出森林生态系统服务功能的现状和区域间的差异。本文把经过计算得出的综合指数按一定范围进行分级。 由于多边形综合指标评价方法要体现各省区森林生态系统服务功能的综合效益，所以各省区只有各项指标均达到最大值，综合评价结果才能为1。 按照实际计算得出的综合指数范围为0.040.28，其中最小的省是江苏，最大的为西藏。按照这个范围，把我国森林生态系统服务功能综合评价分为4级:等级为综合指数>0.20;等级为综合指数在0.100.20之间;等级为综合指数在0.050.10之间;等级为综合指数<0.05。 由图3可知，我国各省区的森林生态系统服务功能综合评价中，处于等级的省区数目占30%左右。从全国尺度上来看，森林生态系统服务功能存在由北向南逐渐增强，由西向东逐渐增强的趋势。等级的省区按综合指数由大到小排序为:西藏、广西、广东、福建、浙江、云南。以上省市在全国各省区中的森林生态系统服务功能综合评价中位于前列，这些地方气候条件适宜，在森林面积、森林生态系统服务功能总价值和单位面积价值、人均价值量、地均价值量等多方面指标上均处于国内各省区水平的前列。等级的省区按综合指数由大到小排序为:吉林、黑龙江、江西、四川、海南、重庆、湖南、安徽、青海、辽宁、贵州、湖北、北京、内蒙古、陕西。该等级中的各省区所占数目最多，说明虽然由于各省区森林状况水平、国土面积、人口数量等因素的影响，使得这些省区森林生态系统服务功能的水平差异较大，但森林生态系统服务综合评价水平处于一个等级。要提高该等级的森林生态系统服务功能，就要根据各省区的实际情况而定，采取有针对性的方法。等级的省区按综合指数由大到小排序为:山西、宁夏、新疆、河南、河北、甘肃。该等级中的各省区由于森林面积、气候条件和各省区国土面积等限制因子，造成了森林生态系统服务功能较低的状况。等级的省区按综合指数由大到小排序为:山东、上海、天津、江苏。该等级中各省区的森林生态系统服务功能综合指数最小，说明森林生态系统服务功能在这些省区发挥的有效作用最小。造成这一结果的主要原因是这些省区的人口密度大，森林生态系统服务功能的人均值低。利用综合评价等级法可以从人口、社会经济等多方面、多角度来认识和了解各省区的森林生态系统服务功能的状况，为森林生态系统功能在各省区发挥的作用提出新的见解，也为实现林业的可持续发展和森林生态效益补偿制度的完善提供理论支持。3结论通过利用第7次全国森林资源清查数据，采用森林生态系统服务功能评价规范中的评价体系和计算公式，对全国各省区森林生态系统服务功能进行了价值评估，然后采用多边形综合指标法对全国各省市森林生态系统服务功能进行综合评价与分级，不仅能对我国的森林保护、林业的可持续发展、生态效益的补偿提供理论基础，还能为全国性的生态地理区划研究提供参考依据22-23。 中国森林生态系统服务功能总价值为100 147.61亿元/a。涵养水源价值占总价值量的40%，生物多样性保护价值占总价值量的24%，固碳释氧价值占总价值量的16%，保育土壤价值占总价值量的10%，净化大气环境价值占总价值量的8%，积累营养物质价值占总价值量的2%。全国各省区森林生态系统服务功能在总价值量方面具有以下特征:南方省区总价值普遍高于北方省区，东部省区普遍高于西部省区;森林生态系统服务价值较大的省区分布在我国西南部地区和东北地区以及南部省区;森林生态系统总价值量较小的省区分布在我国西北地区。全国各省区森林生态系统服务功能在单位面积价值量上具有以下特征:各省区单位面积森林生态系统服务功能的价值量主要分布在4.00万5.00万元/(hm2·a)之间;单位面积价值量较高的省区主要分布在南部沿海地区，单位面积价值量较低的省区主要分布在西北地区和中部地区。各省区单位面积价值量分布规律和我国降水分布状况基本一致，随着年降水量的减少单位面积价值量减少。 按照多边形综合指标法评估得出，我国各省区的森林生态系统服务功能水平分布不均，各省区间差异较大，处于同一等级各省区的森林生态系统服务功能的影响因素也不一致。主要规律是，我国低纬度和高纬度省区的综合评价指数较高，中纬度地区的省区综合评价指数较低。其中，西南地区和南部沿海地区的省区综合评价结果最高，华中东部省区的综合评价指数较低。说明西南地区和南部沿海地区的森林生态系统的综合生态功能在全国水平上处于一个比较理想的水平，应在现有森林的基础上，合理开发森林资源的游憩功能，提高森林生态系统服务功能的质量。中纬度地区的各省区由于人口密度大，森林面积占国土面积的比重小，森林生态系统服务功能较低，应采取增加森林面积的措施，从根本上提高森林生态系统的服务功能。 通过对森林生态系统服务功能进行价值评估和利用多边形综合指标法评估我国各省区的森林生态系统服务功能状况，将森林的生态效益在价格体系中用经济效益表达出来，是绿色GDP计算方式的一个明显思路，可以促使人们自觉地保护环境，理性地进行经济规划。长期以来我们在核算经济活动的时候，一般只核算经济增长或经济收入，而在经济发展过程中，很可能会出现经济收入增加了，但生态资源和环境被破坏了等现象。通过对森林生态系统服务功能进行价值评估是衡量人类活动对环境影响的一个量化途径。生态补偿机制是调整损害与保护生态环境的主体间利益关系的一种制度安排，它是保护生态环境的有效激励机制24。研究和建立完善的森林生态补偿机制，要以各省区的森林质量和森林生态系统服务功能存在差异为前提，构建合理的森林补偿体系，确定生态资源存量的合理值，为由政策性补偿向科学性补偿转化提供依据。 参考文献 1赵同谦，欧阳志云，郑华，等.中国森林生态系统服务功能及其价值评价J.自然资源学报，2004，19(4):480-490. 2王兵，马向前，郭浩，等.中国杉木林的生态系统服务价值评估J.林业科学，2009，45(4):124-130. 3武立磊.生态系统服务功能经济价值评价研究综述J.林业经济，2007(3):42-46. 4COSTANZA R，DARGE R，DE RUDOLF G，et al.The value ofthe worlds ecosystem services advices and natural capitalJ. 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