喀纳斯保护区森林生态系统服务价值动态评估

陈理军，姚 娟

(新疆农业大学经济与贸易学院，新疆 乌鲁木齐市 830052)

喀纳斯保护区森林生态系统服务价值动态评估

陈理军，姚 娟

(新疆农业大学经济与贸易学院，新疆 乌鲁木齐市 830052)

基于生态经济理论，从维护生物多样性、水土保持、净化大气、森林游憩、科研价值、有机物生产、固碳释氧、营养物质循环和涵养水源等服务功能构建了森林生态系统服务价值评估指标体系，对喀纳斯自然保护区森林生态系统服务价值进行动态评估。结果表明：保护区森林生态系统服务总价值从1975年不断下降，但提供的服务质量却不断提高，单项服务价值中维护生物多样价值最大，维护生物多样性价值、森林游憩服务价值和科研价值占比不断提高。为了保护区的可持续发展和森林生态系统为人类提供持续稳定的服务，从发挥监管的机构作用、建立生态定位观测站和加大生态补偿等角度提出对策建议。

森林生态系统；服务价值；动态评估；喀纳斯自然保护区

森林生态系统是陆地生态系统面积最大、组成结构最复杂、生物种类最丰富、适应性最强、稳定性最大、功能最完善、与人类生存发展关系最密切的一种自然生态系统，对改善和维护生态环境起着决定性的作用[1]，不仅为人类提供食品、医药和其他工农业生产的原料，更重要的是支撑与维持地球的生命支持系统，维持生命物质的生物地化循环与水文循环，维持物种与遗传多样性，净化环境，维持大气化学的平衡与稳定[2]。研究自然保护区森林生态系统服务价值的大小，可以明晰自然保护区对当地经济和社会发展的重要性，确定其对社会作出的生态贡献，有助于人类从主观上认识森林生态系统的经济价值，可以为自然保护区的旅游活动、生物资源的管理和保护区的可持续发展提供重要参考，对于自然保护区的可持续发展具有重要意义。新疆处于西北干旱半干旱区域，生态环境十分脆弱。而森林、草地、湖泊等对改善居民生产生活环境，发挥着十分重要的作用。喀纳斯自然保护区位于阿勒泰地区布尔津县境内，是阿勒泰地区唯一的5A级景区，也是阿勒泰地区最富盛名的旅游资源。伴随着喀纳斯自然保护区知名度的提高以及旅游活动的开展，保护区的经济效益和社会效益日益显著，而布尔津县也因此已经打造成为全疆知名的边境旅游县。

国内学者目前对森林生态系统服务价值评估的研究大多是在计算物质量的基础上，利用市场价值法、影子工程法、机会成本法、费用支出法等将其直接转化为价值量的方法[3-11]。该方法的评估存在2方面缺陷：由于森林生态系统服务价值评价的理论依据、计量方法不同导致物质量的量化结果有很大差异；在将物质量转化为价值量的过程中不同学者对森林生态系统单项服务价值采用不同的经济计量方法。这2方面的缺陷都减弱了森林生态系统服务价值大小的可比性，对森林生态系统服务价值的动态研究带来一定困难。

1 研究区概况

喀纳斯自然保护区位于新疆维吾尔自治区阿勒泰地区北部，阿尔泰山脉中段南坡，是中国唯一与3个国家交界的风景区，总面积10030 km2。区内多年降水量在780～1114 mm之间，年均降水量1065 mm，降雨量从南到北逐渐增加。喀纳斯水文地理位置属中国唯一汇入北冰洋的河流—额尔齐斯河水系，区内河溪网布，径流活跃，主要河流有喀纳斯河、禾木河，均发源于友谊峰下的喀纳斯冰川，两河交汇后形成布尔津河，最终汇入额尔齐斯河。高山带受古冰川作用及新构造运动作用，形成数量众多、形状各异的湖泊群，其中海拔较低，面积最大的是喀纳斯湖，最大水深188.5 m，为中国第二高山深水湖泊，面积45.78 km2，容积53.78亿m3，超过中国五大淡水湖泊中的3个。喀纳斯已发现的植物共83科298属798种。

2 喀纳斯自然保护区森林生态系统服务价值评估指标体系及评估方法

本研究在综合分析与比较国内外森林生态系统服务功能评估指标体系的基础上，结合喀纳斯保护区森林生态系统的特点，多次征询有关专家意见，筛选出被公众广泛认可、可以量化的指标，最终提出喀纳斯保护区森林生态系统服务功能评估指标体系，主要包括净化大气、涵养水源、水土保持、固碳释氧、有机物生产、营养物质循环、维护生物多样性、科研价值和森林游憩价值各9项服务13个指标。本次研究的喀纳斯保护区森林生态系统服务价值评估指标的选取需满足3个层面的要求：体现森林生态系统的传统经济层面的服务价值，如林产品价值等，选择有机物生产的指标；体现森林生态系统生态层面的服务价值，选取净化大气、涵养水源、水土保持、固碳释氧、营养物质循环5个指标；体现森林生态系统在生态角度深层次的价值，选取维护生物多样性、科研价值、森林游憩3个指标。在LY/T 1721—2008森林生态系统服务功能评估规范中并没有评估森林林木产品的供给价值，而且在评估森林维护生物多样性价值是通过计算Shanno-Winner指数的大小得到单位面积物种损失的机会成本来衡量，森林维护生物多样性价值的评估误差较大。本文在评估森林生态系统服务价值中评估了森林的直接效益所产出的经济价值(包括林木价值、林产品价值等)，而喀纳斯保护区目前执行严格的保护政策，禁止伐木，因此保护区每年并没有林木产品的供给，但这并不能说明保护区每年的林木产品价值为零。本文以林木每年蓄积的价值衡量林木产品价值，以生物物种的个数来衡量维护生物多样性价值。

为避免在将物质量转换为价值量的过程中所选用的计量方法不同所带来生态系统服务价值的横向和纵向比较的困难，因此采用能值分析方法，先评估出森林生态系统服务所提供的物质量，将各项生态系统服务的物质量(g)或能量(J)通过对应的能值转换率(sej·g-1或sej·J-1)折算成太阳能值，最后通过能值货币比率转换为货币价值，从而实现对森林生态系统服务价值的定量评估，解决服务价值大小的纵向和横向的比较困难，实现对森林生态系统服务价值的动态评估。

2.1 净化大气服务价值评估方法

森林可以吸收空气中的SO2、粉尘、氟化物等污染物，从而具有净化大气环境功能。根据中国统计的《生物多样性研究报告》得到的不同森林类型、单位面积吸收SO2、粉尘、氟化物的能力乘以各森林类型的总面积即得到森林净化大气的实物量评估结果。USO2=∑Ai×qSO2×PSO2，Ud=∑Ai×qd×Pd，UHF=∑Ai×qHF×PH，式中：USO2、Ud、UHF分别为森林每年吸收SO2、粉尘、HF的经济价值(元)；Ai为不同林分的面积(hm2)；qSO2、qd、qHF分别为单位面积森林吸收SO2、粉尘、氟化物的能力(kg·hm-2·a-1)，Pso2、Pd、PHF分别为SO2、粉尘、氟化物的排污费收费标准(元·kg-1)。

2.2 涵养水源服务价值评估方法

喀纳斯自然保护区森林的郁闭度较好，枯枝落叶层平均厚度22～31 cm，使森林具有快速地表径流(即超渗径流)[14]的能力，森林土壤层(包括枯落物层)不会因水分饱和而产生地表径流。一般情况下，林冠截留的水量很快蒸发并不能保留在森林中，大部分蒸发到大气中。G涵养水源=∑10Ai(P-E)，式中：G涵养水源为森林年水源年涵总实物量(m3)；P为年均降水量(mm)；Ai为第i类森林类型的面积(hm2)；E为森林年蒸散量(mm)。水的吉布斯自由能为4.94×106J·m-3；地下水的能值转化率为4.11×104sej·J-1，能值货币比率统一采用甘肃省能值货币比率9.84×1013sej·元-1。

2.3 水土保持服务价值评估方法

森林生态系统水土保持功能主要表现为减少土壤侵蚀、保持土壤肥力、改良土壤、防止自然灾害(滑坡、泥石流等)发生的功能。森林生态系统水土保持的价值可以从减少土地损毁，保持土壤肥力2个方面衡量。

2.3.1 森林固土的价值量评估方法 森林固土是指森林植被的存在减少表土损失，森林减少表土损失价值相当于森林减少水土流失量的经济价值。G固土=106A(X2-X1)。式中：G固土为森林每年固土的实物量(g)；X1为有林地土壤年侵蚀模数(t·hm-2)；X2为无林地土壤年侵蚀模数(t·hm-2)；A为林分面积(hm2)。

2.3.2 森林保持土壤肥力价值评估方法GN=106A(X2-X1)(N/R1)，GP=106A(X2-X1)(P/R2)，GK=106A(X2-X1)(K/R3)，式中：GN、GP、GK分别为森林每年土壤中保持氮肥、磷肥、钾肥的实物量(g)；A为森林面积(hm2)；N、P、K分别为土壤N、P、K的平均含量；R1为磷酸二铵化肥含N量(%)；R2为磷酸二铵化肥含P量(%)；R3为氯化钾化肥含K量(%)。氮肥的能值转化率3.8×109sej·g-1；磷肥的能值转化率3.9×109sej·g-1；钾肥的能值转化率1.1×109sej·g-1。

2.4 固碳释氧服务价值评估方法

单位时间内，单位面积上的绿色植物通过光合作用所产生的有机物总量减去自养呼吸所消耗的有机物总量即为森林的净初级生产力(NPP)。GCO2=104A×11/3×NPP，GO2=104A×8/3×NPP，式中：GCO2、GO2分别为森林每年净吸收CO2、释放O2的实物量(g)；NPP为不同森林类型年净初级生产力(g·m-2)。森林NPP针叶林为431 g·m-2，阔叶林为875 g·m-2，针阔混交林632 g·m-2；CO2的能值转化率为3.78×107sej·g-1；O2的能值转化率为5.11×107sej·g-1。

2.5 有机物生产价值评估方法

喀纳斯自然保护区作为国家级自然保护区，执行严格的自然保护政策，其中包括禁止伐木等政策，这意味着自然保护区并不像其他森林(如经济林等)一样每年为社会提供原木及果品等原材料，但并不能说明自然保护区每年的森林生态系统的活立木积累价值为零。GC=104A×NPP，式中：GC为研究区森林每年净积累碳素的实物量(g)。木材的燃烧热值为1.2×104J·g-1，原木的能值转化率为3.2×104sej·J-1。

2.6 营养物质循环价值评估方法

森林内林木的营养物质(N、P、K的含量)积累作为评估森林生态系统营养物质循环服务的价值，具体计算方法：以单位面积森林的年净初级生产力为基础，首先计算出总净初级生产力，在乘以林木中N、P、K的含量，得到森林生态系统积累N、P、K的总量，然后将其折算为氮肥、磷肥、钾肥的总量。G营养物质N=104A×NPP×N营养/R1，G营养物质P=104A×NPP×P营养/R2，G营养物质K=104A×NPP×K营养/R3。式中：G营养物质N为森林每年通过林木蓄积积累的N相当于氮肥的实物量(g)；G营养物质P为森林每年通过林木蓄积积累的P相当于氮肥的实物量(g)；G营养物质K为森林每年通过林木蓄积积累的K相当于氮肥的实物量(g)；A为森林总面积(hm2)；NPP为单位面积森林年净初级生产力(g·m-2)；N营养为林木中N的含量(%)；P营养为林木中P的含量(%)；K营养为林木中K的含量(%)。

2.7 维护生物多样性价值评估方法

森林生态系统提供的维护生物多样性的服务价值的评估方法是将研究区森林生态中物种个数乘以研究区单个物种的能值转换率。U多样性=Q物种T物种/TC，式中：U多样性为森林维护生物多样性的栖息地价值(元)；Q物种为森林中物种个数；T物种为单个物种的能值转换率；TC为能值货币转化率。喀纳斯已发现的植物共83科298属798种。兽类39种，鸟类117种，两栖爬行类动物4种，湖中鱼类7种，昆虫类303种。根据Ager的研究评估单个物种方法，可以得出保护区单个物种的能值转换率为2.48×1020sej。

2.8 科研价值评估方法

森林生态系统每年提供的科研价值的能值可以用年发表论文页数乘以每页的能值转化率。U科研=P×TP/TC，式中：U科研为森林每年科研价值(元)；P为发表的论文的页数(页)；TP为每页的能值转化率(sej·页-1)；TC为能值货币转化率。在中国知网按主题检索输入检索词“喀纳斯”共检索到相关文献1975年0篇，1989年6篇，2000年59篇，2009年614篇，2013年288篇，每页的能值转换率3.39×1017sej·页-1[16]。

2.9 森林游憩价值评估方法

喀纳斯自然保护区内生态系统的游憩价值以当年的旅游收入来衡量，自然保护区内森林生态系统服务的游憩价值等于当年的旅游收入乘以森林生态系统服务价值占总生态系统服务价值的比例来计算。

3 结果与分析

喀纳斯保护区森林生态系统从经济层面、生态层面和社会层面构建森林生态系统服务价值评估指标体系：经济层面选择有机物生产的服务价值，生态层面选择净化大气、涵养水源、水土保持、固碳释氧、营养物质循环的服务价值，社会层面选择维护生物多样性、科研价值和森林游憩的服务价值。对喀纳斯保护区森林生态系统服务价值进行动态研究，分析喀纳斯保护区森林生态系统服务价值动态变化趋势的原因。

3.1 森林生态系统服务价值的生态经济分析

由表1可知，喀纳斯旅游区森林生态系统服务具有巨大的经济价值，生态经济效益明显。以2013年为例，喀纳斯旅游区森林生态系统服务总价值为6.22×109元，而旅游区当年的旅游收入为11.2×108元，旅游区所在地布尔津县当年的GDP为16.67×108元，森林生态系统服务价值是旅游收入的5.55倍，是布尔津县GDP的3.73倍，表明保护区内森林生态系统的生态经济价值巨大。

3.2 森林生态系统服务总价值变化趋势分析

由图1可知，喀纳斯旅游区森林生态系统服务总价值变化趋势分为2个阶段，1975—2000年间服务总价值呈下降趋势，2000年以后服务总价值呈上升趋势，2013年总服务价值为6.22×109元。1975—2000年间服务总价值下降的主要原因是当地为了发展经济而忽视环境保护，对森林进行大面积的砍伐，造成森林面积大幅下降。2000年以后服务总价值呈现上升趋势主要是因为人们的生态保护意识增强，同时2006年喀纳斯景区管委会成立，并制定了一系列严格的保护政策，森林有一定程度的恢复。

3.3 森林生态系统服务总价值构成分析

由图2可知，喀纳斯旅游区森林生态系统服务价值构成中排名在前三位的始终是维护生物多样性，水土保持和净化大气服务价值；维护生物多样性价值、森林游憩服务价值和科研价值占比不断提高。喀纳斯旅游区森林生态系统服务价值构成中维护生物多样性价值占比最大，达到53.09%，说明喀纳斯国家级自然保护区设立的初衷是维护生物多样性，保证生物基因库完整。2013年森林生态系统服务总价值为6.22×109元，单项服务价值从大到小依次为维护生物多样性、水土保持、净化大气、森林游憩、科研价值、有机物生产、固碳释氧、营养物质循环和涵养水源。喀纳斯旅游区森林生态系统服务的单项服务价值中维护生物多样性价值基本保持不变，且占总价值比重最大，这与自然保护区设立的初衷相吻合；森林游憩价值和科研价值不断提升，主要是因为喀纳斯旅游区有偿的经营管理模式和知名度不断提高，旅游收入快速增长，2000年旅游收入0.35亿元，2009年旅游收入8.7亿元，2013年旅游收入11.2亿元；而水土保持、净化大气、涵养水源的服务价值不断减少，这主要是因为喀纳斯旅游区森林的面积一直在不断减少；而森林生态系统服务价值构成中排名在前三位的始终是维护生物多样性、水土保持、净化大气的服务价值，森林游憩价值和科研价值不高但占总价值的比重却在不断提升。

3.4 森林生态系统服务质量分析

由表2可知，尽管喀纳斯旅游区森林的面积不断减少，森林生态系统的服务价值呈现先大幅减少再略微增高的趋势，但很明显森林面积年均变化率高于森林生态系统服务价值变化率，森林面积的减少并没有导致森林生态系统服务价值相应的下降。由表3可知，喀纳斯旅游区森林生态系统的单位面积服务价值在不断增加，1975年喀纳斯旅游区森林生态系统单位面积服务价值为13798元·hm-2，而2013年单位面积森林生态系统服务价值高达22305元·hm-2，说明喀纳斯旅游区森林生态系统提供的服务质量在不断提高，森林生态系统的整体状况也在不断改善。

表2 喀纳斯自然保护区森林面积及森林生态系统服务价值年均变化率

表3 喀纳斯自然保护区单位面积服务价值表

4 对策与建议

尽管保护区森林生态系统服务总价值在不断下降，但森林生态系统的服务质量却在不断提高，这主要是维护生物多样性的价值基本保持不变，森林游憩和科研价值不断提高。喀纳斯自然保护区的森林生态系统服务的生态价值巨大，为了保证喀纳斯自然保护区的经济带动作用和自然保护区森林生态系统为当地居民提供稳定的生态系统服务，促进喀纳斯自然保护区的可持续发展，提出如下对策建议。

4.1 提高旅游区的科学管理水平，充分发挥林业监管机构的作用

从喀纳斯保护区森林生态系统服务总价值的变化原因可以得出：喀纳斯保护区森林面积的减少退化是生态系统服务总价值下降的主要原因，而森林面积的减少退化一方面是由于火灾等自然因素造成的，另一方面是由于当地居民过度放牧引起的。目前喀纳斯景区已成立了景区林业局和公安局林业派出所等2个与林业相关的管理机构，并建立多处森林防火站。林业监管机构的工作重点在于：一是禁止当地居民在森林里过度放牧等行为，同时每年从旅游收入中拿出一部分专项资金对当地的农牧民进行补偿，最大程度的刺激农牧民配合景区的林业管理工作；同时林业派出所要做好火灾预防工作，尽量减少自然灾害对森林造成的毁损，可以通过定期举行护林防火扑火演练，提高护林员护林防火专业技能，也可以向景区农牧民、游客普及护林防火知识。从而更好地保护喀纳斯的森林生态资源。

4.2 建立生态定位观测站

喀纳斯保护区森林生态系统服务价值构成中维护生物多样性价值占比最大。而与维护生物多样性价值相关的最主要因素是保护区内物种数量及种类，因此需要建立相应的生态定位观测站。在喀纳斯保护区建立覆盖全部森林的生态定位观测站，可以监测人类活动对森林生态系统的影响，建立森林生态环境评价和预警体系，有利于开展动植物资源和遗传资源的研究；确定珍稀动植物的分布范围，也有利于人们建立环境因子、生物种类等基础资料的数据库，从而实现对保护区的实时动态监控。通过定期汇总和整理森林生态定位观测站的观测数据，基本可以满足森林生态系统服务价值评估所需的数据资料，在真正意义上实现对森林生态系统服务价值的动态评估。

4.3 加大生态补偿力度

森林生态系统服务价值的“公共物品”特性决定了市场在配置资源时是无效的，尽管已经通过明晰产权的方式提高了资源配置的效率，但主观上并没有解决市场失灵问题，具体表现在偶尔会有农牧民在限制的区域内放牧、乱采滥挖野生药用植物资源等行为。要确保形成一套长效的生态补偿机制，确保每年的生态补偿资金稳中有升并且生态补偿资金要专款专用。生态补偿的对象应该包括：限制村民放牧行为对村民造成直接经济损失补偿，旅游活动对村民生活环境造成的影响给予补贴。下一步喀纳斯景区管委会关于生态补偿建设的重点应放在对补偿标准的制定上，而补偿资金的来源主要放在争取国家和自治区财政资金补贴和景区旅游收入。一方面，景区管委会应最大程度争取国家公益林的补偿资金，以提高森林生态功能和质量为目标，重点地区采取围栏封育措施，将一部分牧民身份转换为护林员，实行退牧管护、搬迁转移；另一方面每年应从旅游门票收入中拿出一部分资金用于补偿当地的农牧民，要确保资金专款专用。通过生态补偿制度的实施，可以使当地农牧民能够共享旅游经营成果，提高当地的农牧民保护森林生态的主观意愿，实现保护区的可持续发展。

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The Research of Forest Ecosystem Service Value Dynamic Evaluation in Kanas Nature Reserve

CHEN Li-jun，YAO Juan

(CollegeofEconomicsandBusiness，XinjiangAgriculturalUniversity，Urumqi830052，Xinjiang，China)

Based on ecological economic theory building the evaluation index system of forest ecosystem services value，include the maintenance of biological diversity，soil and water conservation，purify the air，forest recreation，the value of scientific research，production of organic compounds，the carbon fixation and oxygen release valuation，nutrient cycling and water storage service functions,achieve forest ecosystem service value of the dynamic evaluation.The results showed that the conservation forest ecosystem services value has fallen from 1975，but provide quality of service is constantly improve，maintain biodiversity value is the biggest in single service value；the maintenance of biological diversity，forest recreation service andthe value of scientific research proportion enhances unceasingly.In order to the reserve of sustainable development and the forest ecosystem services can provide a steady service for human，the countermeasures are put forward that supervision should play the role of institutions，establish the ecological observatory and strengthen the perspective of ecological.

forest ecosystem；service value；dynamic evaluation；Kanas nature reserve

10.13428/j.cnki.fjlk.2016.02.010

2015-05-15；

2015-06-26

国家自然科学基金地区科学基金项目(欠发达地区自然保护区生态系统服务价值增值机制研究——以新疆喀纳斯为例，41361109)

陈理军(1989—)，男，山西临猗人，新疆农业大学经济与贸易学院硕士研究生，从事旅游产业发展与政策研究。E-mail：451467460@qq.com。

姚娟(1970—)，女，新疆乌鲁木齐人，新疆农业大学经济与贸易学院教授，从事生态旅游与林业经济管理。E-mail：yaojuan1004@sina.com。

S718.56

A

1002-7351(2016)02-0055-07