地表生态系统生态环境效益评估方法

6.2.1 地表生态系统总效益评估方法

6.2.1.1 地表生态系统总生态环境效益评估程序

根据前面的研究，地表生态系统总生态环境效益评估程序可用图6.1表示：

图6.1 生态系统服务价值评估程序

Fig.6.1 Ecosystem service value evaluation procedures

6.2.1.2 地表生态系统总效益分类与分析

本研究主要针对河南受水区的水土保持林生态系统、城市绿地生态系统和湿地生态系统进行生态环境影响效益评估。其中，水土保持林生态系统的生态环境效益主要包括土壤保持、固碳释氧、净化大气环境等；城市绿地生态系统的生态环境效益主要包括土壤保持、固碳释氧、净化大气环境、水源涵养、调节小气候和杀菌等方面；湿地生态系统的生态环境效益主要包括水资源调节、水质净化、大气调节等方面。

6.2.1.3 地表生态系统生态环境总效益评估方法

根据已有研究，提出南水北调中线一期工程对受水区带来的生态环境效益及其价值计算公式。本研究区生态环境影响效益总价值可用式（6.1）表示：

南水北调中线工程河南受水区生态环境效益评估

式中：B为区域生态环境影响效益总价值；Bij代表第i类典型生态系统第j项生态环境效益价值；Dij代表第i类典型生态系统第j项生态环境效益的单位价值；Ai代表第i类典型生态系统的面积；Cij为单位面积第i类典型生态系统每年产生的第j种生态环境效益的能力；Sij为在利用市场价值法或非市场价值法等计算第i类典型生态系统产生的第j种生态环境效益时，采用的替代价格或成本。式（6.1）是总体思路，具体到每种生态系统服务价值的计算时，因生态系统服务本身的特点，本书选取了多种具体计算方法。

地表生态系统主要针对受水区的水土保持林生态系统、城市绿地生态系统和湿地生态系统进行生态环境影响效益评估。将水土保持林生态系统、城市绿地生态系统和湿地生态系统生态环境效益分别表示为B1、B2、B3，则有如下公式：

南水北调中线工程河南受水区生态环境效益评估

总的来说，生态环境效益物质量的评估方法比较一致，物质量评价方法在后面具体介绍；生态环境效益价值量的评估方法比较灵活，且结果具有可加、可比性。受水区生态环境效益的货币价值一律通过物价指数换算折合为按 2005年价格标准价计算的价值。“5.1.6”中，对生态系统服务价值评估的方法作了介绍，本书根据这些方法的适用性结合研究区内生态系统特点，提出了对应的价值量评价方法。价值量评价方法主要运用了影子价格法、影子工程法、机会成本法和费用分析法，具体的价值量评价方法如下：

（1）影子价格法

如“5.1.6”所述，经济学家利用替代市场技术，先寻找“环境商品”的替代市场，再以市场上与其相同的产品价格来估算该“环境商品”的价值，这种相同产品的价格被称为“环境商品”的“影子价格”。影子价格法的数学表达式为：

南水北调中线工程河南受水区生态环境效益评估

式中：V为生态系统某项服务的价值；Q为该项服务的量；SP为该项服务的影子价格。

例如，评价水土保持林提供氧气的经济价值时，先计算出水土保持林每年提供氧气的总量并假设这些氧气可用于市场交换，再以氧气的市场价格作为“影子价格”，计算出水土保持林提供氧气的经济价值。碳税法是将生态系统每年固定CO2的量乘以碳税的影子价格，从而得出生态系统固定CO2价值的一种方法，也属于影子价格法。另外，本研究在计算净化空气效益时也采用本方法进行评估。

（2）机会成本法

机会成本指的是在其他条件相同时，把一定的资源用于生产某种产品时所放弃生产另一种产品的价值，或利用一定的资源获得某种收入时所放弃的另一种收入。本研究在林地或绿地固持土壤效益中采用了机会成本法。

（3）费用分析法

用恢复或防护一种资源不受污染所需的费用来作为环境资源破坏带来的最低经济损失，即恢复费用法和防护费用法。

本书运用了费用分析法中的恢复费用法来评估林地或绿地保持土壤肥力的能力。林地破坏的直接后果之一就是随着水土流失，损失了土壤中的养分。为了恢复流失掉的土壤养分，可以通过施用化肥的办法进行补偿，则所施用的化肥的数量乘以化肥的市场价格之积，就可以作为林地或绿地保持土壤肥力的价值。

（4）影子工程法

又称替代工程法，是恢复费用法的一种特殊形式。影子工程法是在生态系统遭受破坏后人工建造一个工程来代替原来的生态系统服务功能，用建造新工程的费用来估计环境污染或生态破坏所造成的经济损失的一种方法。其数学表达式为

南水北调中线工程河南受水区生态环境效益评估

式中：V为生态系统某项服务的价值；G为替代工程的造价；Xi为替代工程中i项目的建设费用。

当生态系统生态效益的价值难以直接估算时，可借助于能够提供类似功能的替代工程或影子工程的费用，来替代该环境的生态价值。如绿地具有涵养水源的功能，这种生态系统服务功能很难直接进行价值量化。于是，可以寻找一个影子工程，如修建一座能储存与绿地涵养水源量同样水量的水库，则修建此水库的费用就是该绿地涵养水源的生态服务价值。另外，在绿地防止泥沙滞留和淤积的效益时也运用了此方法。

地表生态系统生态环境效益具体评估方法如下：

6.2.2 水土保持林生态环境效益评估方法

根据国家林业局颁布的《森林生态系统服务功能评估规范》（LY/T 1721—2008），森林生态系统服务功能主要包括森林在涵养水源、保育土壤、固碳释氧、积累营养物质、净化大气环境、森林防护、生物多样性保护和森林游憩等方面提供的生态服务功能；森林生态系统服务功能评估即对森林服务功能开展的实物量与价值量的评估。

本研究中的水土保持林是指南水北调中线一期工程实施过程中，为保护环境在干渠沿线实施的水土保持措施中增加的水土保持林。由于南水北调中线一期工程的水土保持林是线性分布在供水线路两侧，沿线长度较长，但并未形成大片林地，涵养水源作用对于线形的防护林来说并不突出，故不考虑其涵养水源的效益。另外，根据研究目的，本研究探讨的仅是南水北调中线一期工程实施后，对河南受水区带来的生态环境方面的效益，故不考虑其积累营养物质、森林防护、生物多样性保护和森林游憩等方面的功能。经分析，本研究仅探讨水土保持林的土壤保持、固碳释氧、净化大气环境三方面的生态环境效益，其评估指标如图6.2所示。评估即对水土保持林生态系统的实物量与价值量进行评估，评估方法和单位价值量参考《森林生态系统服务功能评估规范》（LY/T 1721—2008），不足部分结合国内相关区域研究成果进行补充。

图6.2 水土保持林生态环境效益评估指标体系

Fig.6.2 Index system of ecological environment benefit evaluation of soil and water conservation forest

水土保持林生态环境效益（B1）主要包括土壤保持（B11）、固碳释氧（B12）、净化大气环境（B13），用公式可表示为

南水北调中线工程河南受水区生态环境效益评估

具体评估方法如下：

6.2.2.1 土壤保持效益

水土保持林土壤保持效益（B11）主要包括固持土壤效益、保肥效益及防止泥沙滞留和淤积效益，评估方法如下：

（1）固持土壤效益

A.固持土壤实物量

南水北调中线工程河南受水区生态环境效益评估

式中：B11实为林分年固土量，t/a；A1为水土保持林面积，hm2；C11为单位面积林地每年防止土壤侵蚀的能力，取值为11.11t/hm2。

B.固持土壤价值量

南水北调中线工程河南受水区生态环境效益评估

式中：B11价为固持土壤效益值，万元/a；ρ为土壤容重，取1.39t/m3；B11实为林分年固土量，t/a；根据土壤侵蚀量和土壤耕作层的平均厚度来推算土地面积减少面积。以我国耕作土壤的平均厚度h＝0.5m作为林地的土层厚度，则可计算出每年可能保持的土壤面积S，hm2。根据调查，我国林业生产的平均收益取S11＝263.58元 /hm2/a，对林地采用其生产的机会成本，即可估算林地固持土壤的经济价值。

（2）保肥效益

A.减少养分流失量

南水北调中线工程河南受水区生态环境效益评估

式中：

为减少养分流失量，t/a；A1为水土保持林面积，hm2；

为单位面积林地每年防止养分流失的能力，取447.23kg/hm2。

B.保肥效益价值量

南水北调中线工程河南受水区生态环境效益评估

式中：

为保肥效益值，万元/a；

为土壤养分的影子价格，以当年农业部中国农业信息网公布的春季化肥平均价格计取，取值为2300元/t。

（3）防止泥沙滞留和淤积的效益

A.防止滞留和淤积的泥沙量

据统计，全国土壤侵蚀流失的泥沙有24%淤积于水库、河湖，则水土保持林防止滞留和淤积的泥沙量可用式（6.10）表示：

南水北调中线工程河南受水区生态环境效益评估

式中：

为防止滞留和淤积的泥沙量，t/a。

B.防止泥沙滞留和淤积的价值量

南水北调中线工程河南受水区生态环境效益评估

式中：

为防止泥沙滞留和淤积的效益值，万元/a；

为防止滞留和淤积的泥沙量，t/a；

为防止滞留和淤积的单位重量泥沙的效益，元/t，按照工程替代法，

以单位库容造价计算，根据1993～1999年《中国水利年鉴》平均水库库容造价为2.17元/t，计算当年价格指数为2.816，则单位库容造价为6.11元/t。

6.2.2.2 固碳释氧效益

固碳释氧效益（B12）指水土保持林固定CO2和供给O2的经济价值。

（1）固碳释氧实物量

根据植物光合作用方程式，植物形成1t干物质需要1.63t CO2，放出1.2t O2。据测定，中国北方森林的CO2吸收率为l12＝13.6t/hm2。用公式表示为

南水北调中线工程河南受水区生态环境效益评估

式中：B12实为固碳释氧实物量，t/a；A1为增加的水土保持林面积，hm2。

（2）固碳释氧价值量

南水北调中线工程河南受水区生态环境效益评估

式中：B12价为固碳释氧效益值，万元/a；S12为固碳价格，采用瑞典碳税率，即S12＝1200元/t；

为生产氧气的价格，采用中华人民共和国卫生部网站中计算当年春季氧气平均价格，即

＝1000元/t。

6.2.2.3 净化大气环境效益

（1）吸收污染物和滞尘效益（

）

吸收污染物和滞尘效益主要包括吸收有害气体SO2的效益（B131）、吸收氟化物的效益（B132）、吸收氮氧化物的效益（B133）和吸收粉尘的效益（B134）。

A.吸收污染物和滞尘的实物量（

）

南水北调中线工程河南受水区生态环境效益评估

式中：B13实′为吸收污染物和滞尘的实物量，kg/a；A1为增加的水土保持林面积，hm2；C131为单位面积林地吸收SO2 的能力，据《中国生物多样性经济价值评估》中的数据，阔叶林吸收SO2平均值为88.65kg/hm2，针叶林吸收SO2 平均值为215.60 kg/hm2，本书取其较小值88.65 kg/hm2；C132为单位面积林地吸收氟化物的能力，据北京市环境保护科学研究所测定，阔叶林和常绿树吸收氟化物平均值分别为4.65kg/hm2、0.50 kg/hm2，本书取其较小值0.50 kg/hm2；C133为单位面积林地吸收氮氧化物的能力，据测定，当氮氧化物的发生量为1067000t时，森林的吸收量为6.0 kg/hm2；C134 为单位面积林地吸收粉尘的能力，据《中国生物多样性经济价值评估》中的数据，针叶林的滞尘能力为33.2t/hm2，阔叶林的滞尘能力为10.11t/hm2，本书取其较小值10.11t/hm2。

B.吸收污染物和滞尘的价值量（

）

南水北调中线工程河南受水区生态环境效益评估

式中：

为吸收污染物和滞尘效益值，万元/a；根据《排污征收标准及计算方法》中相应的排污收费标准，S131为SO2排污费收费标准，为1.2元/kg；S132为氟化物排污费收费标准，为0.69元/kg；S133氮氧化物排污费收费标准，为0.63元/kg；S134为一般性粉尘排污费收费标准，为0.15元/kg。

（2）降低噪音效益（

）

目前对森林生态系统降低噪声价值的估算方法是以造林成本的15%计，本研究也以此作为估算减弱噪声效益的标准。用公式表示为

南水北调中线工程河南受水区生态环境效益评估

式中：

为减弱噪声效益值，万元/a；A1为增加的水土保持林面积，hm2；

为成熟林单位面积蓄积量，综合国内研究和统计数据，取80m3/hm2；

为单位价值量，以平均造林成本240.03元/m3计。

6.2.3 城市绿地生态环境效益评估方法

城市绿地生态系统的生态环境效益（B2）主要包括土壤保持（B21）、固碳释氧（B22）、净化大气环境效益（B23）、水源涵养（B24）、调节小气候（B25）、杀菌（B26）等方面。前3种生态环境效益评估方法与水土保持林生态系统类似，下面仅介绍后3种生态环境效益评估方法。

（1）水源涵养效益（B24）

A.水源涵养实物量

涵养水源的物质量可以由受水区城市绿地面积和单位林地的水源涵养能力得出：

南水北调中线工程河南受水区生态环境效益评估

式中：B24实为受水区城市绿地生态系统水源涵养量，m3/a；Ai为引江水可保育的某一城市的绿地面积，hm2；C24为单位面积城市绿地每年的水源涵养能力，据调查可以取值为1105m3/hm2。

B.水源涵养价值量

南水北调中线工程河南受水区生态环境效益评估

式中：B24价为受水区城市绿地生态系统水源涵养效益值，万元/a；S24为影子工程成本，采用目前的单位库容造价，根据 1993～1999年《中国水利年鉴》平均水库库容造价为 2.17 元/t，计算当年价格指数为 2.816，则单位库容造价为6.11 元/t。

（2）调节小气候效益（B25）

城市植被改善小气候效应最明显表现在降温和增湿两方面。综合国内外研究情况，绿化能使局地气温降低3～5℃，最大可降低12℃，增加相对湿度3%～12%，最大可增加33%。用公式表示为

南水北调中线工程河南受水区生态环境效益评估

式中：B25为调节小气候效益值，万元/a；Ai 为引江水可保育的某一城市的绿地面积，hm2；CS25为城市绿地生态系统每年调节气温的影子价格，取78019元/hm2。

（3）杀菌效益（B26）

杀菌效益的评估方法采用《北京市森林资源价值》一书中的估算方法，即北京市森林资源杀菌效益占总环境效益的1%。用公式表示为

南水北调中线工程河南受水区生态环境效益评估

6.2.4 湿地生态环境效益评估方法

湿地生态系统的生态环境效益主要包括水资源调节、水质净化、大气调节等功能。用公式表示为

南水北调中线工程河南受水区生态环境效益评估

式中：B3为湿地生态系统效益值，万元/a；A3为北调水可保育的湿地面积，hm2；CS3 为湿地每年能产生的公益价值。根据Costanza的研究并结合国内关于湿地生态服务功能的研究成果，同时考虑到研究区湿地生态系统的具体特征，CS3 为122715.5元/hm2，这里以此作为研究区湿地生态系统的单位价值。

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