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摘要：近幾十年來，人們對于森林生態效益的重要性日益重視，并嘗試對森林生態系統中不同的生態服務功能價值進行估算，然而由于生態服務功能的復雜性、難計量性以及實證困難性等特點，使得目前對于生態系統服務價值評價的方法仍然存在爭議。本文首先介紹了森林生態系統的特征，并探討了對于森林生態效益服務功能價值的評價方法。鑒于過去對于生態服務功能計量方法的不統一性以及各效益的關聯性而導致評價過程中容易重復計算，我們認為將森林生態功能的價值量分為基本量、特質量和潛在量三部分。將基本量（森林水源涵養、保育土壤和固碳釋氧等功能）用于測算森林生態效益價值的最低量更為合理，這樣可以避免生態效益的重復計算和天文數字的出現，增強測定結果的科學性、可比性和可接受性。未來的研究可結合空間科學技術進行森林生態效益評價，并探討用森林生態效益的評價結果來指導森林經營。
關鍵詞：森林生態系統；生態效益服務功能；生態效益評價
森林作為面積最大的陸地生態系統，被認為是人類賴以生存和繁衍生息的根本保證，在人類歷史文明發展過程中起著重要的作用[1]。它給我們提供的各類福祉被廣泛的認識，從古到今人類不僅利用著它源源不斷的木材資源價值，而且一直享受著它所帶來的巨大的生態服務價值。由于人口數量膨脹和社會生產力的進步，我們對森林資源過度消耗導致了越來越多的自然災害、環境惡化和生物多樣性急劇下降等生態問題。近幾十年來，人們對于森林所帶來巨大的生態效益福利有了全面深入的認識，從起初定性的描述到用不同的數學模型方法進行定量表達，目的是讓我們能夠深刻認識到森林生態系統對于人類發展和生存的重要性。目前，世界各國科學家都在嘗試用合理的方法量化和估算森林生態服務價值，近幾十年來，這一熱點研究方向已取得了重大進展，現已形成了日益成熟的核算指標體系以及量化方法[2]。大多數研究內容主要集中在應用不同的模型和方法來核算和預估自然生態系統的邊際服務價值，核算的方法主要是基于個人對生態資源的支付意愿進行估算[3]。然而，由于生態服務功能的復雜性、價值的多重認識性、實證困難性等問題，至今對于森林生態效益價值的合理計量仍存在爭議[2,4]。由此引發了作者對森林生態服務功能效益評價未來研究的思考。
1森林生態系統的特征
森林是以喬木為主體的植物群落，在陸地生態系統中是面積最大、功能最重要以及結構特征最復雜的生態系統[5]，占全球陸地總面積的三分之一。森林生態系統由不同的生物群落及其相互結合的棲息環境而組成，生物與環境之間進行有規律的物質和能量的交換和流動，而系統中進行的生態過程為人類以及其他生物提供著賴以生存的環境和物質產品。森林生態系統因為其獨特的功能使得其具有如下主要特征：
1.1具有一定結構和功能的自然綜合體
綠色植物是森林生態系統的主體，正是因為豐富的植物資源作為生產者通過光合作用固定了光能和碳水化合物，為地球上作為消費者的其它生物物種，例如食草動物和食肉動物以及微生物等生存和繁衍提供了必須的棲息環境。因此，森林生態系統在地球上蘊含著最高生物多樣性水平，是最豐富的生物物種基因庫。豐富多樣的生物物種與開放的環境非生物環境，如光、土壤、水分、礦質元素等相互作用、相互聯系形成了龐大、復雜、多層次的森林生態系統。組成森林生態系統的各個要素（生物物種和非生物環境）之間并不是各自分散相獨立的狀態，而是通過某些機制集中在一起表現為整體性[6]。整體性是生態系統中組成要素或成分與系統結構功能的體現，主要表現為以下幾點：①整體的特征大于各部分之和，當各個組成成分在空間中通過某種方式連接在一起時就會形成一個嶄新的整體，其性質與功能的表現也不同于各個組分獨立時的狀態，Odum[7]認為，在系統水平，其主要特性和過程，并不是源于生物群落和非生物環境的總和，而是源于他們之間的綜合和協調進化。②系統分解成單獨的要素后不能獨立存在，分解后的各個元素不再具有整個系統的功能和特征。③系統整體的性質和功能是通過各個要素間的相互作用，相互依賴，相互聯系而體現的，因此當系統失去一些關鍵的組成要素時，也將失去整體的形態和特征以及功能。由于森林生態系統是生物群落與其環境相互作用形成的具有一定結構和功能的整體，因此其關鍵組成成分的完整性以及各要素間的連接組織方式（結構）的合理性保證了生態系統整體的穩定性以及所發揮的功能。
1.2具有豐富的多樣性和復雜的層級體系
生態系統是由若干有層次的層級所組成。根據生態系統內各要素的結構和功能、尺度和能量變化范圍等不同特點，將生態系統劃分為由生物圈到分子水平等十一個層級[8]。個體以上關注層次可認為是宏觀尺度，而個體以下的研究水平為微觀尺度。從層次關系來看，高層級限制著低層級的系統，而低層級是組成高層級的基礎。不同層級之間由高到低存在著明顯的差別，主要體現在空間尺度、時間尺度、復雜性以及分辨率差異等[6]。不同層次等級間相互聯系，小尺度上的空間異質性為大尺度上的生態過程和格局機制提供了解釋。正是由于所關注和研究的尺度在變化，導致空間異質性的程度不同，森林生態系統在不同的空間中其組成成分、結構和功能也在變化，因此形成了多種多樣的生態系統類型。比如我國植被空間分布由于水熱條件的影響，導致植被沿緯度和經度具有地帶性分布規律，自北而南的熱量遞增，空間水平分布依次更替著下列森林帶：寒溫帶針葉林帶，溫帶針闊葉混交林帶，暖溫帶落葉闊葉林帶，亞熱帶常綠闊葉林帶，熱帶季雨林、雨林帶和赤道雨林帶[9]。由于環境異質性的影響，我國森林植被在垂直分布上也存在具有一定規律性的差異分布，例如我國溫帶（亞熱帶）地區的植被垂直分布從低海拔到高海拔呈現落葉闊葉林——高山針葉林——灌木、草甸——積雪的分布規律[10]。正是由于小尺度低等級水平的組成結構異質性，導致大尺度高等級的生態系統具有豐富的多樣性和異質性，而具有結構和功能多樣性的系統是維持和保護生物多樣性的重要基礎。
1.3具有與環境之間互相深刻影響的能力
森林生態系統與周圍環境之間相互影響，相互作用。由于森林生態系統的目前狀態是長時間適應環境特征的結果，環境的波動和變化會引起森林系統結構的變化。適度的環境改變或環境壓力會造成系統的自我反饋和調節，因此具有一定的穩定性。但是當環境壓力增大時，超出系統穩定性的范疇，森林會失去原有的結構和功能。同樣，森林生態系統的時空變化對環境也有著深遠的影響，因為森林是生物圈能量的基地，也是生產力最高的生態系統，森林結構與功能在空間和時間尺度上的變化，對環境的物質和能量的輸入有著舉足輕重的作用，對于大氣中溫室氣體的存量有著極其顯著的作用和影響，進而改變氣候特征。
1.4具有多種生態服務功能
森林生態系統中生物間以及與環境之間進行有規律的物質和能量的交換和流動，而系統中進行的生態過程為人類和其他生物提供著物質產品和所依賴的生存環境。森林為社會提供兩種產品：一種是有形產品，直接為經營者帶來經濟利益；另一種是無形產品，如水土保持，氣候調節等生態服務，也就是通常講的生態效益。森林所產生的生態服務價值遠遠大于我們可以得到的木材產品及附加產品的經濟利益。森林生態效益作為無形產品，它的價值量取決于森林資源的特征。森林資源的多樣性決定了森林生態效益具有非實物性、公共性、復雜性和難計量性等特點。1997年美國Costanza等[11]將生態服務功能劃分為大氣調節、氣候調節等17類功能，對全球生態系統所產生的生態效益價值進行了核算，得出全球生態效益價值為總GDP的1.8倍，其中森林生態系統帶來的經濟效益價值占總GDP的26.1%。2001年日本“關于農業及其森林與地球環境、人類生活相關的多方面功能評價”會議將森林生態效益服務功能分別從環境、文化、物質利用三個層面劃分為生物多樣性保護、環境保護、文化和物質生產等8個類型。2005年聯合國《千年生態系統評估報告》中將森林生態效益的主要功能分為林產品供給、生態系統支持、生態文化服務和生態保護調節四大類包含20多個指標[12]。
2森林生態系統服務功能評價
森林生態效益評價不僅反映了森林生態循環過程，又是對森林生態系統在不同的社會生產力水平和經濟結構下人們獲得補償和支付意愿的選擇概率和效用程度的真實反映，同時也是為生態保護和建設提供有力的支撐。從不同方面對森林生態服務效益的核算能夠引起人們以及社會對于森林生態系統服務功能和價值重要性的認識，有助于把森林資源的保護作為公益事業促進為社會共識，從經濟學的角度直觀表達和明確量化森林生態效益服務功能以及價值，將會根本有效地解決林業建設的動力和機制問題。對于生態服務效益的評價方式一般從兩個方面表達：第一是探索如何從技術角度量化森林所發揮的各方面的生態功能，主要是從應用生態學以及水文學等學科知識來揭示生態過程和生態效益之間的原理（物質量評估）；其次在基于物質量評估量化的基礎上，從經濟學的角度出發，討論如何將森林生態系統所發揮的各類生態功能以貨幣量的形式直觀表達出來，將各項生態效益轉化為貨幣量從而引起人們對于生態保護的關注（價值量評估）[13]。
2.1物質量評估
物質量評價方法通過對生態系統中不同生態過程所產生的生物量或物質量計量，定量地測算生態系統提供各項生態效益功能的大小，而評價方法以生態過程為基礎，從而體現了生態系統的可持續性[14]。物質量評估方法的優點是，對于區域生態效益服務功能而言，評價結果較為直觀，不受市場價格波動以及人為主觀定價因素的影響，主要決定于生態資源的結構特征以及生態服務功能的能力。生態系統的生態過程機制是物質量評價的基礎，因此基礎數據的可靠和準確性決定了評價結果的合理性。獲取基礎數據的途徑主要包括森林資源實地調查結合3S技術以及建立生態定位站進行長期觀測研究。因此物質量評價方法需要耗費大量的人力、物力和資金。
2.2價值量評估
價值量評估是指從貨幣價值量的角度對生態[15]。價值量評價過程主要表達的是人們對于生態服務功能的支付意愿[16]。其評價結果統一以貨幣量表達。因此我們可以將計算出來的不同方面的生態效益價值進行疊加，這可以計算出總的生態效益價值，也可以對不同時間、空間以及不同類型的生態服務功能直接進行比較。運用價值量評估方法雖然能為環境核算提供方法和理論依據，但是價值量評估方法也有其局限性。由于生態效益的特殊性和復雜性以及貨幣量轉化過程中核算方法的主觀性，對于合理的價值量評估方法一直存在爭議并在以后的研究中需要進一步探討。
2.3物質量與價值量評估方法的比較
由于評價目的的不同以及兩類方法的計算途徑不同，對于同一生態系統類型的生態效益評價結果可能會得出不一致結論。物質量評價依賴于生態過程機制，反映的是物質量的多少，而價值量評價是根據生態效益的市場稀缺性或人們的支付意愿進行貨幣量換算。因此判斷兩種評價方法的優缺點，主要依賴于評價生態效益的目的。若以反映生態效益服務功能的大小、生態系統結構功能和生態過程為目的，適合于物質量方法進行評價。如果評估的目的是以一些工程建設的決策提供判斷依據，由于價值量評價是根據支付意愿計算得到生態效益市場總體稀缺性，因此價值量評價更能合理的體現工程立項的成本和效益間的關系，從經濟價值的角度可判斷某些工程建設的必要性、貢獻或者利弊等[17]。另外，所研究的空間尺度不同，適用的評價方法也有差別?？臻g上較小的生態系統可用于某種目的的交換，用價值量作為評價方法。而較大或關鍵的區域生態系統，生態效益功能并不以交換為目的，用物質量評價比價值量方法更有意義[17]。
3關于森林生態系統服務功能評價的建議
3.1森林生態功能的價值量可分為基本量、特質量和潛在量
過去對于森林生態效益總價值量的表達是將各部分的生態效益相加，體現森林總體的生態價值。然而，森林生態系統是開放的復雜巨系統，具有非線性特征。對于非線性系統來說，整體不等于部分之和。森林生態系統的整體生態效益（value）應大于各部分生態效益（vi）之和。由于生態效益指標數量n的大小與人們的認識水平和人們擁有的數據有關，從而導致不同的評價結論，有些結果甚至達量級差異。例如，有關我國森林生態效益價值評估，張穎[20]評估結論為70308.42×108；趙同謙等[21]評估結果為14060.05×108；余新曉等[22]的評估結果為30601.20×108。同時，量級過大會出現很多天文數字，從人們的認識來講，這些大量級的天文數字并不能增加社會對森林保護與建設的關注程度。鑒于n的無窮性和各效益的關聯性，不妨將森林生態功能的價值量分為基本量、特質量和潛在量三部分。將最早定義的森林水源涵養、保育土壤和固碳釋氧等功能視為衡量森林生態效益的基本量；把與地域有關的防風固沙、生物多樣性保護、旅游休憩等視為衡量森林生態效益的特質量；而把新發現的或正在被發現的生態功能如醫療保健、陶冶情操、空氣維生素等作為潛在量。將基本量用于測算森林生態效益價值的最低量，更具可比性、合理性和說服力。因為森林提供的水源涵養、保育土壤和固碳釋氧等主要生態服務作為“最公平的公共產品”和“最普惠的民生福祉”，在改善生態環境、防災減災、提升人居生活質量方面獲得了顯著的正效益[23]。據此，森林生態效益貨幣量估算通式可以寫成value≥基本量=（水源涵養+保育土壤+固碳釋氧）。這樣做的優點，至少可以避免生態效益的重復計算和天文數字的出現，增強測定結果的科學性、可比性和可接受性。
3.2結合空間科學技術成果進行森林生態效益評價
森林生態效益具有空間異質性。由于在效益測算中涉及到森林類型及其面積等，所以采用現代空間技術如衛星影像、地理信息等顯得非常重要。合理運用空間科學技術具有的綜合分析和管理各種空間數據的能力，并將其直接用于規劃設計、預測及決策等重要工作之中，可以清晰明了地了解研究區域的各種情況，還可以分析各種森林類型的立地條件，這就為森林生態效益價值評估打下了基礎?？臻g科學技術的運用克服了傳統生態環境監測技術方法范圍小和信息不足等缺點，能夠對各要素進行綜合、動態、實時監測，獲取更全面的信息，它可以將資源分布的空間差異等人文、自然的差異比較真實直觀地反映出來，同時還可以比較精確地分析相關資源的空間分布特征。利用空間科學技術對森林生態效益進行數據處理和空間分析，可以克服原有分析方法的不足，提高生態效益分析與評價的精度。
3.3用森林生態效益的評價結果來指導森林經營
基于生態優先的經營策略是解決我國森林經營問題的關鍵所在。國內外已對生態效益做了廣泛研究。在上世紀70年代，來自前蘇聯專家研究表明，在森林提供的整體效益中，森林生態效益與木材效益的比值為3:1。國內研究表明，森林的直接經濟效益（木材效益）與公益效能之比為1:7[24]。而生態效益具有一定的規律性，以涵養水源而言，森林覆蓋率越大，森林削洪和補枯的功能越大；森林結構越理想，削洪及補枯量越大。天然林＞人工林；針闊復層異齡混交林＞闊葉單層林＞針葉單層林＞人工林；近成過熟林＞中齡林＞幼齡林；高郁閉林分＞中郁閉林分＞疏林；枯枝落葉層厚的林分＞薄的林分；土層厚薄亦然。森林涵養水源、保持水土、改良土壤、防風固沙、保護生物多樣性功能，以針闊復層異齡混交林、郁閉度≥0.7的效益最高[25]。森林生態效益的評價結果要符合生態效益規律，森林經營也應該依據生態效益規律、針對生態系統的結構與功能而展開。合理的森林覆蓋率以及理想的林種組成結構是保持可持續的森林生態效益的基礎。而合理的森林結構以及維持較高的森林生長量是提高森林生態效益的根本途徑。
作者:惠剛盈 王宏翔 單位:中國林業科學研究院林業研究所 國家林業局林木培育重點實驗室
