森林风景区生态系统服务价值评估

徐来仙，郭秋菊，艾训儒，刘学全，向钦，赵奂敦

(1 湖北民族大学 林学园艺学院，湖北 恩施 445000；
2 湖北省林业科学研究院，湖北 武汉 430075)

生态系统服务是指生态系统结构、过程和功能通过直接或间接途径向人类提供的各种产品和惠益[1]。Constanza等系统评估全球主要生态系统服务价值后，以币值形式评估生态服务价值逐渐成为学术界关注的热点[2-3]。许多专家学者已对湿地、山区、草原、沙漠、城市、林地、海洋等生态系统服务价值进行评估[4-11]。森林作为陆地生态系统中面积最大、群落结构最复杂和生物多样性最丰富的生态系统，被称之为“地球之肺”“绿色水库”和“物种基因库”，不仅为人类生存提供必要的生产和生活资源，还具有调节气候、保持水土、涵养水源、防风固沙、生物多样性保育、森林游憩和森林防护等多项生态服务功能，对维护改善区域生态平衡至关重要[12-16]。对森林生态系统服务进行价值评估，有助于将许多无形的森林产品、服务通过定量和定性指标呈现其重要性，用翔实的数据量化“绿水青山就是金山银山”，使其在公共决策中得到认可[17]。国内外学者对森林生态系统价值评估主要从不同尺度、角度进行研究：国家尺度上，余新晓等根据全国第5次资源清查资料，估算中国森林生态系统8项服务功能的总价[18]；
王兵等对2009年全国森林生态系统服务功能进行价值评估[19]。各省级尺度上也对森林生态价值进行评估，如重庆市、辽宁省、福建省、云南省、甘肃省等[20-24]。区域尺度上，一方面对流域、山区研究，另一方面以各区域的自然保护区为研究对象[5，10,25-28]。

素有“中国最美小地方”的利川苏马荡和幽深秀美的英山桃花冲是湖北省森林生态旅游的典型地区。区域内保存着较完整的生物多样性，具有重要的科教文化价值，对湖北省旅游产业的发展与推动起着重要引领作用，因此，客观量化2个森林风景区的生态服务价值，对区域生态旅游业进一步提升以及实现“两山”转化具有重要现实意义。本研究主要学术贡献是以典型森林风景区为基础，综合对比分析社会、经济、自然等多方面影响因素，从涵养水源、保育土壤、固碳释氧、林木积累营养物质、净化大气环境、生物多样性保育和森林游憩7个方面，核算这2个森林风景区当前森林生态系统服务的物质量和价值量，研究结果将揭示该区森林生态系统服务功能状况和林业生态建设、保护成效，为提升森林经营管理水平，推动湖北省生态、经济、社会3大效益统一的科学发展道路提供依据；
同时为其他典型森林风景区生态系统服务价值评估提供经验依据。

1.1 苏马荡风景区

湖北利川苏马荡风景区(E 108°40′17″～108°43′47″,N 30°26′32″～30°29′40″)，位于湖北省恩施土家族苗族自治州利川市谋道镇，由药材厂、柏杨、光明、大庄4个村组成，面积为29 km2。属亚热带大陆性季风气候，海拔1 500 m，年平均气温11.1 ℃，年降水量1 378 mm，日照时数1 518.9 h，10 ℃以上年积温3 849 ℃。土壤为立黄土、油黄土与砂姜土。森林覆盖率为94%，有维管束植物71科146属186种，植物奇观独具特色，以杜鹃(Rhododendronsimsii)、异叶梁王茶(Metapanaxdavidii)、鹅掌楸(Liriodendronchinense)、红豆杉(Taxuswallichianavar.Chinensis)、珙桐(Davidiainvolucrata)、台湾相思(Acaciaconfusa)、黄杉(Pseudotsugasinensis)等植物为主。区域内第一产业、第二产业、第三产业的结构比为27.39∶27.42∶45.19，第三产业中交通运输、住宿、餐饮、房地产业和其他服务业增加值最显著。

1.2 桃花冲风景区

桃花冲既是林场又是森林公园、自然保护区和旅游风景区，位于湖北省英山县东北隅(E 116°00′02″～116°03′56″，N 30°57′30″～31°00′56″)。面积为28 km2，地势北高南低，海拔为550～1 698 m，以中原山岳地貌为主要特征，全场3条水系汇集一起。属于北亚热带季风气候，四季分明，年平均气温11.7 ℃，年平均无霜期211 d，年降水量1 533.5 mm，相对空气湿度78%，日照时数1 828 h，年蒸发量1 100 mm，10 ℃以上年积温3 996 ℃。土壤为黄棕壤。桃花冲风景区处于江淮分水岭，境内森林茂密，保存600 hm2原始次生林，森林覆盖率为96%，有维管束植物近2 000多种。植被分布具有垂直特征：海拔1 600 m是以黄山松(Pinustaiwanensis)等分布为主的山顶矮林；
海拔1 200 m为天然次生林以及栎类和黄山松组成的针阔混交林；
海拔1 200 m以下时主要为条块状形式分布的人工杉木(Cunninghamialanceolata)、黄山松(Pinustaiwanensis)等纯林或混交林及部分天然栎类次生林。灌木以山胡椒(Linderaglauca)、杜鹃(Rhododendronsimsii)等为主，草本植物有野青茅(Deyeuxiapyramidalis)、白茅(Imperatacylindrica)等。全县共完成工程造林2 400 hm2，封山育林1 333 hm2，以茶、桑、栗、药为主的经济林面积为40 000 hm2，林特产业收入占农村经济总收入的比重达84.7%。

2.1 研究方法

2.1.1 构建评价指标体系 依据2020年发布的国家标准《森林生态系统服务功能评估规范》(GB/T 38582-2020)，遵循可操作性、科学性、可比性和独立性原则，并结合区域森林资源特点对相关指标进行了适当增减和调整，构建2个区域的森林生态系统服务评估指标体系。指标体系由涵养水源、保育土壤、固碳释氧、林木积累营养物质、净化大气环境、生物多样性保育和森林游憩，7个一级指标和24个二级指标构成，见表1。

表1 森林生态服务评估指标体系

2.1.2 评估方法 依托2019年湖北省森林资源二类调查数据，根据分布式测算与2020年发布的国家标准《森林生态系统服务功能评估规范》(GB/T 38582-2020)，并结合区域森林资源特点，将典型区域(苏马荡和桃花冲)依据地理位置划分为2个一级测算单元，每个一级测算单元分别根据森林类型的实际组成划分二级测算单元。苏马荡风景区森林类型划分成针叶林和针阔混交林，其中针叶林包括：杉木(Cunninghamialanceolata)、马尾松(Pinusmassoniana)、日本落叶松(Larixkaempferi)和柳杉(Cryptomeriajaponicavar.sinensis)。而桃花冲风景区森林类型划分为阔叶林、针叶林和针阔混交林，其中阔叶林包括：黄栌(Cotinuscoggygria)、红枫(Acerpalmatum“Atropurpureum”)等；
针叶林包括：杉木、马尾松等；
针阔混交林包括：栎类和针叶树混交。每个二级测算单元按照林龄组划分为幼龄林、中龄林和老龄林3个三级测算单元(图1)。

图1 森林生态系统服务评估测算方法

2.1.3 评价指标计量方法 参照《森林生态系统服务功能评估规范》(GB/T 38582-2020)，对上述各指标进行计算评估。此外，森林游憩价值和森林生态服务总价值(森林生态服务总价值为上述分项价值量总和)则按照以下公式计算：

(1)

(2)

式中：Ut为森林生态系统服务总价值(元/年)；
Ui为森林生态系统服务各分项价值量(元/年)；
n为森林生态系统服务价值的项目数。

2.2 数据来源

本研究中生态系统服务功能评估所需的社会公共数据，主要来源于《中国水利年鉴》《中华人民共和国水利部水利建筑工程预算定额》、中华人民共和国农业农村部(http://www.moa.gov.cn/)、《排污费征收使用管理条例》(中华人民共和国国务院令第369号)、《排污费征收标准管理办法》(国家计委、财政部、环保总局、经贸委第31号令)等法律法规、环保部《关于排污申报与排污费征收有关问题的通知》(环办[2014]80号)、《湖北省排污费征收使用管理暂行办法》(湖北省人民政府令第310号)、恩施土家族苗族自治州发展和改革委员会(http://fgw.enshi.gov.cn/)、恩施州人民政府网(http://www.enshi.gov.cn/)和英山人民政府网(http://www.chinays.gov.cn/)等。此外，本研究所用数据也包括湖北省统计年鉴、2019年湖北省森林资源二调数据、湖北省生态站监测数据和其他定位监测点调查和监测数据(表2)。

表2 生态系统服务功能评估所需的社会公共数据

根据表1的森林生态服务评估指标体系，以及《森林生态系统服务功能评估规范》中的评价计算方法对苏马荡、桃花冲风景区森林生态系统服务价值分别进行评估量化。

3.1 苏马荡、桃花冲风景区生态系统服务的物质量

苏马荡风景区生态系统服务物质量，见表3。

表3 苏马荡风景区生态系统服务物质量

如表3所示，在苏马荡风景区内，涵养水源、保育土壤、固碳释氧和林木积累营养的物质量均以针阔混交林最高，分别比针叶林高了17.44%、20.33%、429.51%、68.90%。涵养水源物质量达1 235.93 万m3/年。保育土壤物质量中固土量占比最高，其次是固有机质量、固钾量、固氮量，固磷量最少(41.12 t/年)。固碳释氧物质量中针叶林和针阔混交林的释氧量(10 982.49、60 198.91 t/年)均大于固碳物质量(4 748.35、23 097.53 t/年)。林木积累营养物质量为244.40 t/年，其中植物固磷量为19.91 t/年，比植物固氮量、植物固钾量减少82.04%、82.49%。净化大气环境的物质量表现为提供负离子总量为3.13×1021个。不同树种组成的针叶林表现出各项生态系统服务的物质量的差异，其中马尾松林的生态服务总价值量最高，其次是柳杉林、日本落叶松林和杉木林。

桃花冲风景区生态系统服务物质量，见表4。

表4 桃花冲风景区生态系统服务物质量

如表4所示，针叶林的涵养水源、保育土壤、固碳释氧、林木积累营养物质量和可提供负离子总量均最高，针阔混交林次之，阔叶林最少。该区域森林涵养水源物质量达2 908.24 万m3/年，保育土壤物质量为46 431.56 t/年，其中以固土量占比最大(44 728.46 t/年)，其次由高到低为固有机质量、固钾量、固氮量、固磷量。针阔混交林、针叶林和阔叶林的固碳释氧物质量达31 450.39 t/年，且固碳物质量比释氧量少了53.44%。林木积累营养物质量以植物固氮量最高(85.48 t/年)，且植物固氮量比植物固钾量和植物固磷量分别高29.73%、730.41%。桃花冲的森林类型为该区提供负离子总量为2.90×1022个，其中针叶林净化大气环境能力最强，负离子数量为2.40×1022个，其次是针阔混交林、阔叶林。

3.2 苏马荡、桃花冲风景区生态系统服务的价值量

苏马荡风景区不同森林类型的各项生态服务价值，见图2。

图2 苏马荡风景区不同森林类型的各项生态服务价值

如图2所示，生态系统价值量评价更多地是反映生态系统服务的总体稀缺性，直观展示生态系统服务的价值，以引起人们高度重视生态系统的服务，进而实现可持续利用。2019年苏马荡风景区生态系统服务的总价值为3.94亿元/年，其中涵养水源价值和固碳释氧价值为该区生态系统服务价值主要贡献部分，累计达1.71亿元/年。各森林类型产生的生态服务价值中，针阔混交林的涵养水源、固碳释氧、树木积累营养物质和生物多样性保育价值明显高于针叶林。涵养水源价值中调节水量价值量(12 099.71 m3/年)是净化水量价值的2.75倍。固碳释氧价值中固碳价值量(4 135.11 万元/年)比释氧价值量少了61.43%。生物多样性保育价值为3 662.98万元/年，其中针叶林比针阔混交林减少18.75%。森林游憩价值达3 490.10 万元/年。林木积累营养物质价值累计为235.05万元/年，其中针叶林的氮年增加价值、磷年增加价值、钾年增加价值比针阔混交林减少47.28%、27.91%、29.11%。氮年增加价值为最高(135.57 万元/年)，钾年增加价值最低(45.13 万元/年)。保育土壤价值达643.04 万元/年，其中保肥价值量比固土价值量高了8.83%，与其他生态系统服务价值所不同的是针叶林(350.60 万元/年)比针阔混交林高19.48%。净化大气环境价值仅为25.38 万元/年。针叶林中，马尾松林的生态服务价值量最高，其次是柳杉林、日本落叶松林、杉木林。

桃花冲风景区不同森林类型的各项生态服务价值，见图3。

图3 桃花冲风景区不同森林类型的各项生态服务价值

如图3所示，桃花冲风景区内涵养水源、保育土壤、固碳释氧、树木积累营养物质、净化大气环境和生物多样性的价值均在针叶林类型下达最大值，分别为31 083.3、502.46、3 876.93、114.92、15.15、2 848.96 万元/年，阔叶林则均为最小值。涵养水源总价值为38 825.03 万元/年，其中调节水量价值量比净化水质价值量高了175.00%。保育土壤价值中保肥价值量高达382.55 万元/年，而固土价值量仅为240.92 万元/年。固碳释氧价值中的释氧价值量是固碳价值量的2.18倍，且针叶林是阔叶林的13.47倍。针叶林的生物多样性保育价值(2 848.96 万元/年)比针阔混交林和阔叶林分别高了550.05%、976.54%。森林游憩价值为6 817.00 万元/年。林木积累营养物质价值为162.35万元/年，其中氮年增加价值、磷年增加价值、钾年增加价值分别为104.47、31.51、26.36万元/年，针阔混交林各项价值分别比针叶林少了75.22%、66.21%、66.21%，而比阔叶林分别高11.72、2.45、2.05万元/年。净化大气环境价值为18.24万元/年，其中针叶林净化大气环境价值占83.07%。生态服务总价值累计达5.47 亿元/年，且各项生态系统服务价值均表现为：针叶林>针阔混交林>阔叶林。

3.3 苏马荡、桃花冲风景区生态系统服务价值的比较

苏马荡风景区各项生态系统服务价值构成比例，见图4。

图4 苏马荡风景区各项生态系统服务价值构成比例

如图4所示，各项生态服务价值在苏马荡风景区的森林生态服务总价值中(3.94亿元/年)涵养水源价值占比最高，其次为固碳释氧价值、生物多样性保育价值、森林游憩价值、保育土壤价值，而林木积累营养物质和净化大气环境价值都小于1.00%。可见，苏马荡风景区森林生态系统贡献的主要服务价值为涵养水源和固碳释氧，二者服务价值比例之和达到79.56%。总体来看，各项服务价值统计显示该地区生态服务贡献最大的是针阔混交林，接下来依次为马尾松林、柳杉林、日本落叶松林和杉木林。

桃花冲风景区各项生态系统服务价值构成比例，见图5。

图5 桃花冲风景区各项生态系统服务价值构成比例

如图5所示，桃花冲风景区的森林生态服务总价值为5.47亿元/年，其中针叶林的森林生态服务价值最高，其次是针阔混交林，最低的是阔叶林。涵养水源价值在整个生态系统服务价值中所占比例最高，达70.96%，森林游憩价值次之，为12.46%，生物多样性保育价值、固碳释氧价值、保育土壤价值、林木积累营养物质和净化大气环境价值累计达16.58%，其中又以净化大气环境价值最低。

综上所述，桃花冲风景区的森林生态服务总价值高于苏马荡地区。涵养水源、固碳释氧、森林游憩和生物多样性保育在苏马荡和桃花冲风景区森林生态服务价值中均占有重要比例。同时，2个风景区均表现为释氧价值大于固碳价值、调水量价值大于净水量价值、保肥价值大于固土价值，且植物和土壤的固氮价值大于固磷价值大于固钾价值。此外，苏马荡风景区内针阔混交林的涵养水源、保育土壤、林木积累营养和生物多样性保育价值均高于针叶林，可能由于针阔混交林的林分组成成分和垂直空间较单一的针叶林更丰富、充分，更有利于发挥其森林生态服务功能价值，生态承载力更高。然而，桃花冲风景区不同森林类型对森林生态服务贡献与苏马荡风景区有一定差异，可能是这2个风景区的地理位置、海拔、地形等环境因子以及林分面积不同造成。相对于针阔混交林和阔叶林，桃花冲风景区针叶林的贡献更大。

森林生态系统服务是人类赖以生存的物质基础，也是区域社会经济与环境可持续发展的基本要素[29]。对森林生态系统服务价值的评估，可用直观的数字反映出其为人类提供的巨大福祉，为协调经济发展与生态保护提供一定参考依据，同时保护森林资源时又持续高效地发挥更大的森林生态系统服务功能[30]。研究发现，苏马荡风景区(3.94 亿元/年)和桃花冲风景区(5.47 亿元/年)的森林生态系统服务总价值存在一定差异。苏马荡风景区的森林覆盖率为94.00%，有维管束植物71科146属186种，森林类型主要为针叶林和针阔混交林；
而桃花冲风景区森林覆盖率为96.00%，有维管束植物近2 000多种，这进一步证实林分的组成与结构是森林生态服务价值主要影响因素[22,27]。根据各项生态服务价值在苏马荡和桃花冲风景区森林生态系统服务总价值中贡献排序，涵养水源是湖北省这2个典型风景区森林生态系统的关键服务功能，对全区水源生态环境调节具有突出贡献。这与李左玉等研究表明涵养水源是浙江乌岩岭国家级自然保护区森林生态系统主要服务之一的结果相同[10]。森林植被可以通过自身蒸腾、蒸发影响该区降水量，同时经过森林植被层截留及发生各种物理化学过程，如净化水质、调节径流等，保证区域水资源安全，降低地质灾害发生，促进区域生态-经济-社会协调健康发展，并且此研究区域森林覆盖率高于湖北省平均水平，因此可以作为森林可持续经营发展的范例[31]。

森林游憩价值对桃花冲森林生态系统总服务价值的贡献为12.46%，对苏马荡森林生态系统总服务价值的贡献为8.86%，这均比戚阳艳等研究扬州市长江沿岸森林生态系统服务价值中森林游憩价值占比高[32]。说明森林游憩价值在这2个森林风景区生态系统价值中发挥重要作用，体现这2个典型区域生物多样性较丰富、森林覆盖率高等特点，也表明森林生态系统保护取得显著成效，成为人们休闲游乐的重要场所，同时也存在很大的提升潜力。今后应在加大自然森林植被保护的前提下，有关政府部门积极完善生态补偿制度和政策，充分体现森林生态价值，促进森林生态旅游业发展以及环境保护与经济协调发展。

森林对全球碳循环贡献最大，本研究结果显示固碳释氧价值在苏马荡、桃花冲森林生态系统服务总价值中排名前三[33-34]。因此，固碳释氧服务价值在本研究的森林风景区生态服务功能中所占比重也较大。可能因为在苏马荡、桃花冲风景区的森林面积较大，且林分以中龄林为主，植被类型以固碳释氧能力较强的针阔混交林占主导[35]。然而，由于固碳释氧受到多种自然因素的综合作用，各森林类型冠层光合固定二氧化碳释放氧气的能力不同，所以导致本研究中2个典型区域不同优势树种之间的森林生态系统固碳量也存在较大差异。

保育土壤价值、林木积累营养物质价值在苏马荡和桃花冲生态系统服务价值中相对占比很低。这在一定程度上反映湖北省部分地区由于坡度限制，存在水土流失、植物生长势差等问题。因此，应加大森林等资源保护、水土流失治理，积极调整林分结构、改善森林质量，同时根据不同地区的需要，配置适应环境且生态功能强的树种，并建立长效保护机制和动态监测体系。另外，净化大气环境价值在核算时主要以该区域森林负氧离子释放物质量为主，未考虑滞尘等功能和作用，所以导致这2个地区的净化大气价值均偏低。

本研究创新之处在于：目前针对森林风景区的服务价值评估主要以单个区域为主，未有学者开展多个相似典型森林风景区的对比研究，以探讨森林经营与生态体系建设、经济社会发展的适应性。因此，本研究综合对比分析社会、经济、自然等多方面影响因素，开展多个相似典型森林风景区的生态系统服务价值评估对比，可明确局部典型地区林业建设的成果以及对当地经济和社会发展的贡献成效对比，为管理部门制定旅游、社会经济发展规划，合理开发区域生态旅游资源提供理论依据和数据支撑，也可增强人们对区域森林资源保护的自觉性和主动性。同时，在生态服务价值评估中考虑了森林游憩价值，科学地评价和计量了湖北省典型森林风景区的游憩价值，这不仅可以衡量出森林旅游资源带给游客的福利价值，也为风景区从粗放型管理方式到集约型管理方式的转变提供决策依据，丰富了现有研究成果。

研究不足之处在于对湖北省典型风景区生态系统服务价值评估时，在评价指标体系、评价标准的选取、数据的可获得性等方面还不详尽，而且缺乏时间变化规律的分析，只是静态评价，今后需要引入新技术、新计量方法，对湖北省典型森林风景区生态系统服务价值开展更全面、合理的动态评价。

(1)苏马荡风景区的各项生态服务物质量均以针阔混交林为最高值，针叶林为最低值。在针叶林的生态服务物质量中，马尾松林最高，其次是柳杉林、日本落叶松林、杉木林。桃花冲风景区内，针叶林的涵养水源、保育土壤、固碳释氧、林木积累营养物质量和可提供负离子总量均最高，针阔混交林次之，阔叶林最少。同时，苏马荡和桃花冲风景区内的保育土壤物质量中以固土量最大，其次由高到低为固有机质量、固钾量、固氮量、固磷量；
固碳释氧物质量中释氧量均大于固碳物质量；
林木积累营养物质量中表现为：植物固磷量>植物固氮量>植物固钾量。

(2)苏马荡风景区的森林生态服务总价值为3.94亿元/年，其中以涵养水源和固碳释氧价值对森林生态服务总价值的贡献为主(共占79.56%)，而林木积累营养物质和净化大气环境价值均小于1.00%。桃花冲风景区比苏马荡风景区的森林生态服务总价值高38.83%，达5.47亿元/年，其中涵养水源价值占比例最高(70.96%)，森林游憩价值次之，其余价值累积达16.58 %。同时，这2个风景区均表现为释氧价值大于固碳价值，调水量价值大于净水量价值，保肥价值大于固土价值，植物和土壤的固氮价值大于固磷价值大于固钾价值。

(3)森林生态服务价值在不同森林类型间存在差异。苏马荡风景区中生态服务贡献最大的是针阔混交林，接下来依次为马尾松林、柳杉林、日本落叶松林和杉木林。桃花冲风景区森林生态服务价值以针叶林的森林生态服务价值最高，其次是针阔混交林、阔叶林。

生态系统服务价值评估是生态保护、实现“两山”转化、自然资产核算和生态补偿决策的重要依据和基础。结合该典型区域经济、社会等因素，提出如下对策建议：

(1)结合该区域森林生态系统生态服务中的涵养水源和固碳释氧能力的优势，可以引进投资，开发碳汇储备林基地建设，助力乡村振兴，保护水源涵养林，巩固和发展区域造林绿化成果。

(2)加强水土保持力度，并建立长效动态监测体系，以减少泥沙流失、提高森林风景区的保育土壤价值。在山坡、丘顶、河岸等边缘，选择乡土树种、生态功能强和造型优美的树种营造水保林和护岸林等。

(3)健全宣传保护政策，制定完善的奖惩机制。在森林风景区内增加标牌提示或科普视频等宣传森林保护的重要性与意义。完善生态补偿机制，增加林业生态效益，加快生态文明建设。

(4)结合人文资源进行森林风景区进行合理开发利用，林旅结合，提升对游客旅游体验，利用“旅游+”、“生态+”等模式，打造“森林康养基地”和“森林小镇”等，打造多样化生态旅游项目，不断推动林业产业升级。

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