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- 地表生態系統生態環境效益評估方法
地表生態系統生態環境效益評估方法
6.2.1 地表生態系統總效益評估方法
6.2.1.1 地表生態系統總生態環境效益評估程序
根據前面的研究,地表生態系統總生態環境效益評估程序可用圖6.1表示:
圖6.1 生態系統服務價值評估程序
Fig.6.1 Ecosystem service value evaluation procedures
6.2.1.2 地表生態系統總效益分類與分析
本研究主要針對河南受水區的水土保持林生態系統、城市綠地生態系統和濕地生態系統進行生態環境影響效益評估。其中,水土保持林生態系統的生態環境效益主要包括土壤保持、固碳釋氧、凈化大氣環境等;城市綠地生態系統的生態環境效益主要包括土壤保持、固碳釋氧、凈化大氣環境、水源涵養、調節小氣候和殺菌等方面;濕地生態系統的生態環境效益主要包括水資源調節、水質凈化、大氣調節等方面。
6.2.1.3 地表生態系統生態環境總效益評估方法
根據已有研究,提出南水北調中線一期工程對受水區帶來的生態環境效益及其價值計算公式。本研究區生態環境影響效益總價值可用式(6.1)表示:
南水北調中線工程河南受水區生態環境效益評估
式中:B為區域生態環境影響效益總價值;Bij代表第i類典型生態系統第j項生態環境效益價值;Dij代表第i類典型生態系統第j項生態環境效益的單位價值;Ai代表第i類典型生態系統的面積;Cij為單位面積第i類典型生態系統每年產生的第j種生態環境效益的能力;Sij為在利用市場價值法或非市場價值法等計算第i類典型生態系統產生的第j種生態環境效益時,采用的替代價格或成本。式(6.1)是總體思路,具體到每種生態系統服務價值的計算時,因生態系統服務本身的特點,本書選取了多種具體計算方法。
地表生態系統主要針對受水區的水土保持林生態系統、城市綠地生態系統和濕地生態系統進行生態環境影響效益評估。將水土保持林生態系統、城市綠地生態系統和濕地生態系統生態環境效益分別表示為B1、B2、B3,則有如下公式:
南水北調中線工程河南受水區生態環境效益評估
總的來說,生態環境效益物質量的評估方法比較一致,物質量評價方法在后面具體介紹;生態環境效益價值量的評估方法比較靈活,且結果具有可加、可比性。受水區生態環境效益的貨幣價值一律通過物價指數換算折合為按 年價格標準價計算的價值。“5.1.6”中,對生態系統服務價值評估的方法作了介紹,本書根據這些方法的適用性結合研究區內生態系統特點,提出了對應的價值量評價方法。價值量評價方法主要運用了影子價格法、影子工程法、機會成本法和費用分析法,具體的價值量評價方法如下:
(1)影子價格法
如“5.1.6”所述,經濟學家利用替代市場技術,先尋找“環境商品”的替代市場,再以市場上與其相同的產品價格來估算該“環境商品”的價值,這種相同產品的價格被稱為“環境商品”的“影子價格”。影子價格法的數學表達式為:
南水北調中線工程河南受水區生態環境效益評估
式中:V為生態系統某項服務的價值;Q為該項服務的量;SP為該項服務的影子價格。
例如,評價水土保持林提供氧氣的經濟價值時,先計算出水土保持林每年提供氧氣的總量并假設這些氧氣可用于市場交換,再以氧氣的市場價格作為“影子價格”,計算出水土保持林提供氧氣的經濟價值。碳稅法是將生態系統每年固定CO2的量乘以碳稅的影子價格,從而得出生態系統固定CO2價值的一種方法,也屬于影子價格法。另外,本研究在計算凈化空氣效益時也采用本方法進行評估。
(2)機會成本法
機會成本指的是在其他條件相同時,把一定的資源用于生產某種產品時所放棄生產另一種產品的價值,或利用一定的資源獲得某種收入時所放棄的另一種收入。本研究在林地或綠地固持土壤效益中采用了機會成本法。
(3)費用分析法
用恢復或防護一種資源不受污染所需的費用來作為環境資源破壞帶來的最低經濟損失,即恢復費用法和防護費用法。
本書運用了費用分析法中的恢復費用法來評估林地或綠地保持土壤肥力的能力。林地破壞的直接后果之一就是隨著水土流失,損失了土壤中的養分。為了恢復流失掉的土壤養分,可以通過施用化肥的辦法進行補償,則所施用的化肥的數量乘以化肥的市場價格之積,就可以作為林地或綠地保持土壤肥力的價值。
(4)影子工程法
又稱替代工程法,是恢復費用法的一種特殊形式。影子工程法是在生態系統遭受破壞后人工建造一個工程來代替原來的生態系統服務功能,用建造新工程的費用來估計環境污染或生態破壞所造成的經濟損失的一種方法。其數學表達式為
南水北調中線工程河南受水區生態環境效益評估
式中:V為生態系統某項服務的價值;G為替代工程的造價;Xi為替代工程中i項目的建設費用。
當生態系統生態效益的價值難以直接估算時,可借助于能夠提供類似功能的替代工程或影子工程的費用,來替代該環境的生態價值。如綠地具有涵養水源的功能,這種生態系統服務功能很難直接進行價值量化。于是,可以尋找一個影子工程,如修建一座能儲存與綠地涵養水源量同樣水量的水庫,則修建此水庫的費用就是該綠地涵養水源的生態服務價值。另外,在綠地防止泥沙滯留和淤積的效益時也運用了此方法。
地表生態系統生態環境效益具體評估方法如下:
6.2.2 水土保持林生態環境效益評估方法
根據國家林業局頒布的《森林生態系統服務功能評估規范》(LY/T —),森林生態系統服務功能主要包括森林在涵養水源、保育土壤、固碳釋氧、積累營養物質、凈化大氣環境、森林防護、生物多樣性保護和森林游憩等方面提供的生態服務功能;森林生態系統服務功能評估即對森林服務功能開展的實物量與價值量的評估。
本研究中的水土保持林是指南水北調中線一期工程實施過程中,為保護環境在干渠沿線實施的水土保持措施中增加的水土保持林。由于南水北調中線一期工程的水土保持林是線性分布在供水線路兩側,沿線長度較長,但并未形成大片林地,涵養水源作用對于線形的防護林來說并不突出,故不考慮其涵養水源的效益。另外,根據研究目的,本研究探討的僅是南水北調中線一期工程實施后,對河南受水區帶來的生態環境方面的效益,故不考慮其積累營養物質、森林防護、生物多樣性保護和森林游憩等方面的功能。經分析,本研究僅探討水土保持林的土壤保持、固碳釋氧、凈化大氣環境三方面的生態環境效益,其評估指標如圖6.2所示。評估即對水土保持林生態系統的實物量與價值量進行評估,評估方法和單位價值量參考《森林生態系統服務功能評估規范》(LY/T —),不足部分結合國內相關區域研究成果進行補充。
圖6.2 水土保持林生態環境效益評估指標體系
Fig.6.2 Index system of ecological environment benefit evaluation of soil and water conservation forest
水土保持林生態環境效益(B1)主要包括土壤保持(B)、固碳釋氧(B)、凈化大氣環境(B),用公式可表示為
南水北調中線工程河南受水區生態環境效益評估
具體評估方法如下:
6.2.2.1 土壤保持效益
水土保持林土壤保持效益(B)主要包括固持土壤效益、保肥效益及防止泥沙滯留和淤積效益,評估方法如下:
(1)固持土壤效益
A.固持土壤實物量
南水北調中線工程河南受水區生態環境效益評估
式中:B實為林分年固土量,t/a;A1為水土保持林面積,hm2;C為單位面積林地每年防止土壤侵蝕的能力,取值為.t/hm2。
B.固持土壤價值量
南水北調中線工程河南受水區生態環境效益評估
式中:B價為固持土壤效益值,萬元/a;ρ為土壤容重,取1.t/m3;B實為林分年固土量,t/a;根據土壤侵蝕量和土壤耕作層的平均厚度來推算土地面積減少面積。以我國耕作土壤的平均厚度h=0.5m作為林地的土層厚度,則可計算出每年可能保持的土壤面積S,hm2。根據調查,我國林業生產的平均收益取S=.元 /hm2/a,對林地采用其生產的機會成本,即可估算林地固持土壤的經濟價值。
(2)保肥效益
A.減少養分流失量
南水北調中線工程河南受水區生態環境效益評估
式中:
B.保肥效益價值量
南水北調中線工程河南受水區生態環境效益評估
式中:
(3)防止泥沙滯留和淤積的效益
A.防止滯留和淤積的泥沙量
據統計,全國土壤侵蝕流失的泥沙有%淤積于水庫、河湖,則水土保持林防止滯留和淤積的泥沙量可用式(6.)表示:
南水北調中線工程河南受水區生態環境效益評估
式中:
B.防止泥沙滯留和淤積的價值量
南水北調中線工程河南受水區生態環境效益評估
式中:
6.2.2.2 固碳釋氧效益
固碳釋氧效益(B)指水土保持林固定CO2和供給O2的經濟價值。
(1)固碳釋氧實物量
根據植物光合作用方程式,植物形成1t干物質需要1.t CO2,放出1.2t O2。據測定,中國北方森林的CO2吸收率為l=.6t/hm2。用公式表示為
南水北調中線工程河南受水區生態環境效益評估
式中:B實為固碳釋氧實物量,t/a;A1為增加的水土保持林面積,hm2。
(2)固碳釋氧價值量
南水北調中線工程河南受水區生態環境效益評估
式中:B價為固碳釋氧效益值,萬元/a;S為固碳價格,采用瑞典碳稅率,即S=元/t;
6.2.2.3 凈化大氣環境效益
(1)吸收污染物和滯塵效益(
吸收污染物和滯塵效益主要包括吸收有害氣體SO2的效益(B)、吸收氟化物的效益(B)、吸收氮氧化物的效益(B)和吸收粉塵的效益(B)。
A.吸收污染物和滯塵的實物量(
南水北調中線工程河南受水區生態環境效益評估
式中:B實′為吸收污染物和滯塵的實物量,kg/a;A1為增加的水土保持林面積,hm2;C1為單位面積林地吸收SO2的能力,據《中國生物多樣性經濟價值評估》中的數據,闊葉林吸收SO2平均值為.kg/hm2,針葉林吸收SO2平均值為. kg/hm2,本書取其較小值. kg/hm2;C2為單位面積林地吸收氟化物的能力,據北京市環境保護科學研究所測定,闊葉林和常綠樹吸收氟化物平均值分別為4.kg/hm2、0. kg/hm2,本書取其較小值0. kg/hm2;C3為單位面積林地吸收氮氧化物的能力,據測定,當氮氧化物的發生量為t時,森林的吸收量為6.0 kg/hm2;C134為單位面積林地吸收粉塵的能力,據《中國生物多樣性經濟價值評估》中的數據,針葉林的滯塵能力為.2t/hm2,闊葉林的滯塵能力為.t/hm2,本書取其較小值.t/hm2。
B.吸收污染物和滯塵的價值量(
南水北調中線工程河南受水區生態環境效益評估
式中:
(2)降低噪音效益(
目前對森林生態系統降低噪聲價值的估算方法是以造林成本的%計,本研究也以此作為估算減弱噪聲效益的標準。用公式表示為
南水北調中線工程河南受水區生態環境效益評估
式中:
6.2.3 城市綠地生態環境效益評估方法
城市綠地生態系統的生態環境效益(B2)主要包括土壤保持(B)、固碳釋氧(B)、凈化大氣環境效益(B)、水源涵養(B)、調節小氣候(B)、殺菌(B)等方面。前3種生態環境效益評估方法與水土保持林生態系統類似,下面僅介紹后3種生態環境效益評估方法。
(1)水源涵養效益(B)
A.水源涵養實物量
涵養水源的物質量可以由受水區城市綠地面積和單位林地的水源涵養能力得出:
南水北調中線工程河南受水區生態環境效益評估
式中:B實為受水區城市綠地生態系統水源涵養量,m3/a;Ai為引江水可保育的某一城市的綠地面積,hm2;C為單位面積城市綠地每年的水源涵養能力,據調查可以取值為m3/hm2。
B.水源涵養價值量
南水北調中線工程河南受水區生態環境效益評估
式中:B價為受水區城市綠地生態系統水源涵養效益值,萬元/a;S為影子工程成本,采用目前的單位庫容造價,根據 ~年《中國水利年鑒》平均水庫庫容造價為 2. 元/t,計算當年價格指數為 2.,則單位庫容造價為6. 元/t。
(2)調節小氣候效益(B)
城市植被改善小氣候效應最明顯表現在降溫和增濕兩方面。綜合國內外研究情況,綠化能使局地氣溫降低3~5℃,最大可降低℃,增加相對濕度3%~%,最大可增加%。用公式表示為
南水北調中線工程河南受水區生態環境效益評估
式中:B為調節小氣候效益值,萬元/a;Ai為引江水可保育的某一城市的綠地面積,hm2;CS為城市綠地生態系統每年調節氣溫的影子價格,取元/hm2。
(3)殺菌效益(B)
殺菌效益的評估方法采用《北京市森林資源價值》一書中的估算方法,即北京市森林資源殺菌效益占總環境效益的1%。用公式表示為
南水北調中線工程河南受水區生態環境效益評估
6.2.4 濕地生態環境效益評估方法
濕地生態系統的生態環境效益主要包括水資源調節、水質凈化、大氣調節等功能。用公式表示為
南水北調中線工程河南受水區生態環境效益評估
式中:B3為濕地生態系統效益值,萬元/a;A3為北調水可保育的濕地面積,hm2;CS3為濕地每年能產生的公益價值。根據Costanza的研究并結合國內關于濕地生態服務功能的研究成果,同時考慮到研究區濕地生態系統的具體特征,CS3為.5元/hm2,這里以此作為研究區濕地生態系統的單位價值。
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