全 文 ：森林生态系统服务功能及其生态经济价值评估初探 3
———以海南岛尖峰岭热带森林为例
肖　寒 3 3 　欧阳志云　赵景柱　王效科　(中国科学院生态环境研究中心 ,北京 100080)
【摘要】　以尖峰岭地区为研究区域 ,探讨了森林生态系统服务功能的内涵 ,并使用市场价值、影子工程、机会成
本和替代花费等方法评价了海南岛尖峰岭地区热带森林生态系统服务功能的生态经济价值. 结果表明 ,在尖峰
岭地区 ,面积为 44667. 00hm2 的热带森林生态系统服务功能价值平均每年 66438. 49 万元 ,其中林产品价值为
7164. 11 万元 ,涵养水源价值为 39429. 21 万元 ,保持土壤减少侵蚀价值为 247. 26 万元 ,固定 CO2 减轻温室效应
的价值为 1316. 24 万元 ,营养物循环价值为 428. 55 万元 , 净化空气的价值为 17853. 12 万元.
关键词 　生态系统服务功能 　森林生态系统 　生态服务价值 　尖峰岭
Forest ecosystem services and their ecological valuation A case study of tropical forest in Jianfengling of Hainan is2
land. XIAO Han ,OU YAN G Zhiyun ,ZHAO Jingzhu ,WAN G Xiaoke ( Research Center f or Eco2Envi ronmental Sci2
ences , Chinese Academy of Sciences , Beijing 100080) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,2000 ,11 (4) :481～484.
This paper attempts to present forest ecosystem services and their indirect economic value of Jianfengling tropical forest
in Hainan Island. The results show that average annual integrated ecosystem service value of Jianfengling tropical for2
est , which covers 44667. 00hm2 , adds up to 664. 38 million yuan (Chinese RMB) , of which , about 71. 64 million
yuan is of the output of standing trees and other forest products , about 394. 29 million yuan of water2holding , about
2. 47 million yuan of soil conservation against erosion , about 13. 16 million yuan of carbon fixation for reducing green
house effect , about 4. 29 million yuan of nutrient retention for N ,P , K ,Ca and Mg , about 178. 53 million yuan of air
purification.
Key words 　 Ecosystem services , Forest ecosystem , Ecoservice valuation , Jianfengling mountain.
　　3 中国科学院知识创新项目 (RCEES9903) 、国家自然科学基金重点
项目 (79930800)和国家自然科学基金资助项目 (79670089) .
　　3 3 通讯联系人.
　　1999 - 10 - 12 收稿 ,2000 - 05 - 29 接受.
1 　引 　　言
生态系统服务功能是指生态系统与生态过程所形
成与维持的人类赖以生存的自然环境条件与效
用[5 ,12 ] .生态系统为人类提供了食物、医药及其他工
农业生产的原料 ,更重要的是支撑与维持了地球的生
命支持系统 ,维持生命物质的生物地化循环与水文循
环 ,维持生物物种与遗传多样性 ,净化环境 ,维持大气
化学的平衡与稳定. 人们已经认识到 ,生态服务功能是
人类生存与现代文明的基础. 研究发现科学技术能影
响生态服务功能 ,但不能替代自然生态系统服务功
能[6 ] .由于人类对生态系统服务功能及其重要性不了
解 ,导致了生态环境的破坏 ,从而对生态系统服务功能
造成了明显损害 ,威胁人们的安全与健康 ,危及社会经
济的发展. 随着对可持续发展机制研究的深入 ,人们发
现维持与保育生态服务功能是实现可持续发展的基
础.
近年来 ,国际上对生态系统服务功能的研究十分
重视 ,生态学家、生态经济学家及其它相关领域的科学
家共同合作 ,从生态系统过程、生态服务功能及其生态
经济价值等多个方面开展综合研究 ,不断充实与丰富
生态系统服务功能的内涵 ,探索其评价技术及生态经
济价值的评估方法. 美国生态学会组织了以 Gretchen
Daily 负责的研究小组 ,对生态系统服务功能进行了系
统研究 ,并且形成了能反映当前这一课题研究最新进
展的论文集[4 ] ,国际科学联合会环境委员会曾成立
Constanza 负责的专门研究组以研究生物多样性间接
经济价值及其评估方法 ,以及生物多样性与生态系统
服务功能关系. Costanza 等 13 位科学家的研究认为全
球生态系统服务的价值为 16～54 万亿美元·a - 1 ,平均
为 33 万亿美元·a - 1 [3 ] ,Pimentel 等 [15 ]研究报道 ,全球
仅水土流失导致水库淤积所造成的损失约 60 亿美元.
分析与评价生态系统服务功能的生态经济价值已成为
当前生态学与生态经济学研究的前沿课题. 在我国 ,生
应 用 生 态 学 报 　2000 年 8 月 　第 11 卷 　第 4 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Aug. 2000 ,11 (4)∶481～484
态系统服务功能研究起步较晚 ,在森林生态系统生态
经济价值方面作了一些探索[7 ,8 ,12 ] ,但对生态系统过
程与结构的深入分析不够 ,使生态服务功能及其生态
经济价值缺乏可靠的生态学基础. 1998 年长江洪涝灾
害使全国人民开始认识到生态系统在预防自然灾害中
的巨大作用 ,保护与恢复生态系统功能 ,促进我国的可
持续发展也开始成为各级决策部门的共识. 因此 ,尽快
开展生态系统服务功能及其生态经济价值的研究 ,为
生态环境保护与建设提供决策依据 ,已成为当前实施
可持续发展战略中所亟待开展研究的重要科学课题.
本文探讨了热带森林生态系统服务功能的内涵 ,
并结合海南岛尖峰岭地区热带森林生态系统特征及其
生态过程 ,定量评价了尖峰岭地区热带森林生态系统
服务功能价值 ,包括林产品生产、水源涵养、水土保持、
CO2 固定、营养物循环、空气净化等服务的生态经济价
值 ,旨在为将自然资源和环境因素纳入国民经济核算
体系而最终实现绿色 GDP 提供基础 ,为我国可持续发
展的政策与生态环境保护提供科学依据.
2 　研究地区与研究方法
211 　研究区域概况
尖峰岭地区位于海南岛的西南部乐东与东方两黎族自治
县的交界处 , 108°46′～ 109°02′E , 18°23′～ 18°52′N ,总面积
47227hm2 .该地区属热带季风气候 ,5～10 月为雨季 ,11～4 月
为旱季[16 ] , 年平均气温 17 ～ 25 ℃, 年平均降水量 1300 ～
3500mm[20 ] ,土壤类型有滨海沙土、燥红壤、砖红壤、砖黄壤、山
地淋溶表潜黄壤等系列 ,全年空气湿度大 ,最低月平均相对湿
度为 83 % ,最高为 91 %[10 ] . 尖峰岭地区独特的气候和地形地
质发育与保存了典型的热带森林生态系统 ,为海南岛乃至全球
提供了多样的生态服务.
212 　研究方法
21211 林产品价值评估方法 　林产品是指木材、果品、药材及
其它工业原材料 ,采用市场价值法来评估其价值.
FP = ∑S i ·V i ·Pi
式中 , FP 为区域森林生态系统木材价值 ; S i 为第 i 类林分类型
的分布面积 ; V i 为第 i 类林分单位面积的净生长量 (m3) ; Pi 为
i 类林分的木材价值 (元·m - 3) [18 ] (1998 年价) .
21212 涵养水源价值评估方法 　用水量平衡法 [7 ]来计算森林
水源涵养量 :
W = ( R - E) ·A = θR ·A
式中 , W 为涵养水源量 (m3·a - 1) ; R 为平均降雨量 (mm·a - 1) ;
A 为研究区域面积 (hm2) ; E 为平均蒸散量 (mm·a - 1) ; θ为径
流系数. 森林涵养水源的价值为年涵养水源量乘以水价 ,水价
可用影子工程价格替代 ,即以 1988～1991 年全国水库建设投
资测算的每建设 1m3 库容需投入成本费为 0. 67 元[19 ] .
21213 土壤保持价值评估方法 　借助 ArcView 地理信息系统
技术 ,运用水土流失方程修改式估算尖峰岭地区森林生态系统
的土壤保持量 ,以潜在土壤侵蚀量与现实土壤侵蚀量 [13 ]的差
值表示生态系统土壤保持量.
A c = R ·K ·L S ·(1 - C ·P)
式中 , A c 为土壤保持量 (t·a - 1) ; R 为降雨侵蚀力指标 ; K 为土
壤可蚀性因子 ; L S 为坡长坡度因子 ; C 为地表植被覆盖因子 ;
P 为土壤保持措施因子 . 运用市场价值法 ,机会成本法和影子
工程法计算因土壤侵蚀而导致的营养物质流失、土地废弃和泥
沙淤积灾害所造成的损失 ,也即土壤保持价值.
21214 固定 CO2 的价值评估方法 　考虑到森林生态系统是一
个复杂生态系统 ,有植物的光合作用和呼吸作用 ,凋落物层的
呼吸作用和土壤释放 CO2 的作用[9 ] ,因此 :
Q = S - R d - Rs
式中 , Q 为 CO2 固定量 (t·hm - 2·a - 1) ; S 为净第一性生产力所
同化的 CO2 量 (t·hm - 2·a - 1) ; R d 为凋落物层呼吸释放的 CO2
量 (t·hm - 2·a - 1) ; Rs 为土壤呼吸释放 CO2 量 (t·hm - 2·a - 1) . 取
碳税法和造林成本法两者的平均值来评价森林生态系统固定
CO2 的价值.
21215 营养循环价值评估方法 　用森林对养分的持留来评估
森林生态系统在营养元素循环的服务价值 ,主要考虑森林持留
N、P、K、Ca、Mg 的价值 ,养分持留量计算式如下.
N = Ni - No
式中 , N 为养分持留量 (kg·hm - 2·a - 1) ; Ni 为大气输入养分量
(kg·hm - 2·a - 1) ; No 为径流输出养分量 ( kg·hm - 2·a - 1 ) . 运用
市场价值法 ,以养分持留量与平均化肥价格的乘积表示营养循
环价值.
21216 滞尘功能价值评估方法 　运用替代花费法 ,以削减粉尘
的成本来估算尖峰岭地区森林生态系统滞尘功能的价值.
V d = Qd ·S ·Cd
式中 , V d 为滞尘价值 (万元·a - 1 ) ; Qd 为滞尘能力 ( t·hm - 2·
a
- 1) ; S 为面积 (hm2) ; Cd 为削减粉尘成本 (元·t - 1) .
3 　结果与讨论
311 　森林生态系统的生态服务功能
森林生态系统的生态服务功能是指森林生态系统
及其生态过程为人类提供的自然环境条件与效用. 从
复合生态系统的角度 ,森林生态系统不仅为人类提供
林产品和生物资源 ,更重要的是它在维持生物多样性 ,
调节水文 ,净化环境 ,维持土壤肥力等方面的功能 ,森
林生态系统创造了适合于人类及其它生物生存繁衍的
条件 (图 1) .
312 　林产品价值
林产品价值主要计算森林生产活立木的价值. 根
据全国主要树种标准序列活立木林价[19 ]和海南省森
林 2 类调查所取得的林分净生长量 ,计算出尖峰岭地
区热带森林生态系统平均每年生产活立木29 . 18 ×
104 m3 ,生态经济价值为7164 . 11万元 . 若完全按幼龄
284 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　11 卷
图 1 　森林生态系统服务功能内涵
Fig. 1 Forest ecosystem services content .
林计算或完全按成熟林计算 ,则该研究区域森林生态
系统每年生产活立木 11. 76 ×104m3 或 33. 04 ×
104m3 ,相应的生态经济价值为 2808. 78 万元或
9171. 98万元.
313 　涵养水源价值计算
　　根据陈步峰等[2 ]的定位研究 ,尖峰岭地区年降水
量为 1698. 0～3502. 6mm ,多年平均降水量为2668. 3
mm ,年径流为 227. 4～1663. 9mm ,森林生态系统平均
蒸散量占多年平均降水量的 53. 3 % ,径流系数为
0. 467. 研究得到尖峰岭地区森林生态系统多年平均涵
养水源能力为 1246. 1mm·hm - 2·a - 1 ,涵养水源总量
为 58849. 56 ×104m3 ·a - 1 , 其生态经济价值为
39429. 21万元·a - 1 . 该研究区域森林生态系统涵养水
源价值范围为 7195. 41～52649. 28 万元·a - 1 .
314 　保持土壤价值计算
尖峰岭地区热带森林生态系统年土壤保持量为
37. 94 ×104t ,其生态经济价值为 247. 26 万元 ,其中森
林生态系统减少废弃地的价值为 1. 20 万元 ,减轻泥沙
淤积价值为 4. 12 万元 ,减少养分流失价值为 241. 94
万元.
315 　固定 CO2 的价值计算
根据李意德等[9 ]的研究 ,尖峰岭地区热带森林每
年用于生态系统总第一性生产力所同化的 CO2 总量
为 74. 28t·hm - 2用于呼吸消耗的量为 42. 69t·hm - 2 ,
净第一性生产力所同化的 CO2 为 31. 59t·hm - 2 ,另一
方面 ,森林凋落物层每年通过呼吸而释放的 CO2 量为
3. 27t·hm - 2 ,土壤呼吸的释放 (不包括根系的呼吸) 量
为 26. 96t·hm - 2 . 研究得到尖峰岭地区热带森林生态
系统每年对大气中 CO2 的固定量为 1. 366t·hm - 2 ,折
合 C 为 0. 3725t·hm - 2·a - 1 .
运用瑞典碳税率[1 ,14 ] ,估计尖峰岭地区热带森林
生态系统每年固定 CO2 价值为 2190. 21 万元 ;使用中
国造林成本 251. 40 元·t - 1C[19 ] ,估计尖峰岭地区热带
森林生态系统每年固定 CO2 价值为 442. 26 万元 ,取
两种方法的平均值得到尖峰岭地区热带森林生态系统
每年固定 CO2 的经济价值为 1316. 24 万元.
316 　营养循环价值
该项服务功能价值主要计算森林持留 N、P、K、
Ca、Mg 养分的价值 ,根据陈步峰等[20 ]的研究 ,尖峰岭
地区热带森林 N、P、K、Ca、Mg 的年均降雨输入量为
78. 4kg·hm - 2 ·a - 1 ,更新林总径流输出为 56. 7kg·
hm - 2·a - 1 ,原始林总径流输出为28. 8 kg·hm - 2·a - 1 .
研究得到该区域更新林养分持留量 21. 6kg·hm - 2·
a - 1 ,原始林养分持留量为49. 6kg·hm - 2·a - 1 ,则尖峰
岭地区热带森林生态系统每年营养循环价值为260. 02
～597. 08 万元 ,平均 428. 55 万元.
317 　净化空气价值
根据《中国生物多样性国情研究报告》,阔叶林对
SO2 的吸收能力值为 88. 65kg·hm - 2·a - 1 ,针叶林平均
吸收能力值为 215. 60kg·hm - 2·a - 1 ,每削减 1t SO2 的
投资成本为 600 元 ,则尖峰岭地区热带森林每年吸收
SO2 的价值为 251. 20～610. 93 万元 ,平均为 431. 07
万元. 据研究 ,针叶材的滞尘能力为 33. 20t·hm - 2 ·
a
- 1
,阔叶林的滞尘能力为 10. 2t·hm - 2·a - 1 ,削减粉尘
成本为 170 元·t - 1 [11 ] . 研究得到尖峰岭地区热带森林
每年滞尘的价值为 8189. 16～26654. 92 万元 ,平均为
17422. 04 万元 ,因此尖峰岭地区热带森林每年净化空
气的总价值为 8440. 36 ～ 27265. 85 万元 , 平均为
17853. 12 万元.
318 　尖峰岭地区热带森林生态系统服务功能
海南岛尖峰岭地区热带森林生态系统服务功能价
值平均每年为 66438. 49 万元 ,其中直接使用价值为
7164. 11 万元 ,间接使用价值为 59274. 38 万元 ,间接
使用价值是直接使用价值的 8. 27 倍 ,表明森林生态系
统的间接使用价值远大于其直接使用价值. 研究中 ,我
们对每个项目尽可能给出估计值的范围 ,如果所有值
都采用最低值 ,则尖峰岭地区热带森林每年的生态系
3844 期 　　　　　　　　　　　　肖 　寒等 :森林生态系统服务功能及其生态经济价值评估初探 　　　　　　　　　
统服务价值为 19394. 09 万元 ,相反 ,如果所有值都采
用最高值 ,则其每年的生态系统服务价值为 92121. 66
万元. 因此 ,尖峰岭地区热带森林每年的生态系统服务
价值为 19394. 09～92121. 66 万元. 这一结果清楚地说
明了森林生态系统服务是地球贡献于人类福利的一个
重要部分. 人类必须开始在决策过程中对这些生态系
统服务的森林存量予以足够的权重 ,否则人类目前及
未来将会受到严重的伤害.
森林生态系统服务功能价值的计算误差主要来自
项目遗漏误差和单位资源功能价值误差 ,本研究仅计
算森林生态系统服务功能的直接经济价值和部分间接
经济价值 ,而忽略了其它生态服务功能价值 ,如生态旅
游价值、生物多样性维持价值等 ,这是受当前研究方法
和基础数据局限所致 ,这对总计算结果的影响是负性
的. 由于缺乏整个研究区域的生态系统响应函数 ,本文
在选用基础数据时首先选用尖峰岭地区典型区域研究
成果 ,其次选用全国研究的相应数据 ,这必然会导致误
差 ,表明我们在生态系统服务功能价值计算方法和生
态系统响应函数方面尚需进一步研究.
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作者简介 　肖 　寒 ,男 ,1972 年生 ,在读博士 ,主要从事区域生
态服务功能研究 , GIS 与遥感应用研究 ,保护区规划及管理研
究. 发表论文 5 篇. E2mail : xh222 @yahoo. com
484 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　11 卷