贵广高速公路弃土场复垦生态效益价值评估

贵广高速公路弃土场复垦生态效益价值评估林立;陈晓华;邓卫东;林晓光【摘要】Inordertoreducedamageofspoilgroundsproducedinconstructionofexpresswaystoecologicalenvironment,spoilgroundsneedtobereclaimed.BasedontheoreticalstudyonassessmentforecologicalservicevalueandwithecologicalrecoveryofspoilgroundsonGuiyang-GuangzhouExpresswayasbackground,thispapercarriesoutvalueassessmentforgreeningecologicalbenefitofspoilgroundsasareferenceforecologicalrecoveryinconstructionofexpressways.%为减少因高速公路建设所产生的弃土场对生态环境的破坏,需对弃土场进行复垦.基于生态服务价值评估理论研究，以贵广高速公路弃土场的生态恢复为背景,对弃土场的绿化生态效益进行价值评估，为高速公路建设生态恢复提供参考依据.【期刊名称】《公路交通技术》【年(卷)，期】2011(000)005【总页数】6页(P144-148,152)【关键词】弃土场;生态效益;价值评估【作者】林立;陈晓华;邓卫东;林晓光【作者单位】重庆交通大学，重庆400074;云南省交通厅公路工程造价管理局，昆明650031;招商局重庆交通科研设计院有限公司，重庆400067;招商局重庆交通科研设计院有限公司，重庆400067【正文语种】中文【中图分类】U412.36+6我国山区和丘陵区面积约占国土面积的2/3，水土流失面积约356万km2，占国土面积的37.1%[1]，大面积、高强度、长时间的水土流失制约着经济的发展、人民生活水平的提高和环境质量的改善。随着人们对生态环境认识不断提高，公路建设部门认识到公路建设对环境造成的破坏问题亟需解决，特别是公路建设中因弃土场处置不当所致的水土流失等。因此，应对公路周边环境进行生态恢复，对高速公路的弃土场进行复垦，降低其对生态破坏的不利影响。本文运用生态服务价值评估理论，结合贵广高速公路弃土场的实例，对弃土场复垦后产生的生态环境经济效益进行评估，为高速公路建设的生态恢复提供参考依据。1生态服务功能的内涵及价值评估理论生态系统不仅创造、维持了地球生命支持系统，形成了人类生存所必需的环境条件，还为人类提供了生活与生产所必需的食物、医药、木材及工农业生产的原材料。生态服务功能的内涵可以包括有机质的合成与生产、生物多样性的产生与维持、气候调节、营养物质贮存与循环、土壤肥力的更新与维持、环境净化与有害物质的降解、植物花粉的传播与种子的扩散、有害生物的控制、减轻自然灾害等许多方面。2005年，联合国千年评估对生态系统服务功能进行了定义，认为生态系统服务功能是指人们从生态系统获取的利益。该定义中生态系统服务功能的来源既包括了自然生态系统，也包括人类改造的生态系统;生态系统服务功能包含了生态系统为人类提供的直接的和间接的、有形的和无形的效益，便于进行生态系统评价与管理。如何对生态服务功能价值进行定义呢?长期以来，国内经济学界对商品价值的产生定义，有2种截然对立的观点:劳动价值论和效用价值论。劳动价值论认为商品价值的产生在于其中蕴涵的人类劳动;而效用价值论认为商品价值的产生在于其对人类具有的效用。沿袭经济学价值理论这2种主要观点，在生态系统服务价值的产生问题上也分为劳动价值论和效用价值论2种主要观点。1） 劳动价值论认为生态服务的价值在于生态系统服务中物化的社会必要劳动，价值量的大小取决于其中蕴涵的生活必要劳动的多少。随着社会经济的发展，为了满足人类生存的需求，就需要投入越来越多的人类抽象劳动，来开发和利用生态系统服务，同时也能明确辨明这些服务功能价值是如何通过人类劳动产生的。所以根据劳动价值论，生态系统服务功能是具有价值的，需要投入大量的人类劳动来保护和维持生态系统服务功能，从而保证人类劳动力的再生和人类生存所需的物品。2） 效用价值论认为，生态系统服务具有价值必须满足2个条件，一是生态系统服务对人类具有效用，即人类主观认为生态系统功能具有有用性;二是生态系统服务具有稀缺性，即相对于人类的需求来说，有用的资源供给是相对不足的。这2个条件缺一不可。生态系统服务价值量的大小取决于它的效用大小和稀缺程度。欧阳志云等［2］将生态服务系统功能的价值总结分为4类:1）直接利用价值。主要指生态系统产品所产生的价值，它包括食品、医药及其他工农业生产原料、景观娱乐等带来的直接价值。2）间接利用价值。主要指无法商品化的生态系统服务功能，如维持生命物质的生物地化循环与水文循环、维持生态物种与遗传多样性、保护土壤肥力、净化环境、维持大气化学的平衡与稳定等支撑与维持地球生命支持系统的功能。3）选择价值。指人们为了将来能直接利用与间接利用某种生态系统服务功能的支付意愿。如人们为将来能利用生态系统的涵养水源、净化大气以及游憩娱乐等功能的支付意愿。4）存在价值。指人们为确保生态系统服务功能继续存在的支付意愿，是生态系统本身具有的价值。对生态系统服务的经济价值构成的分析和科学分类是进行生态系统服务经济评估研究的基础。现有评价技术比较容易区分使用价值和非使用价值，但是由于选择价值和存在价值之间存在一定的价值重叠，因此将其分开较为困难。生态系统服务价值评估是一项综合的系统工作，且具有很强的主观性和目的性。在充满不确定性的情况下，采用不同的评估方法得到的结果差别很大。2弃土场林草生态服务功能价值及评估方法2.1林草生态服务功能价值对照Daily［3］的13项生态服务功能和Costanza［4］的17项生态服务功能划分，结合水土保持所具有的功能，本文归纳出水土保持生态服务功能主要包括以下几方面。保持和改良土壤功能。保土作用。林草措施的保土功能，主要体现在3个方面:一是通过截留作用，使得林冠及地表植物可以截留一部分雨水，减弱雨滴对地表的直接冲击和侵蚀，从而减轻土壤侵蚀;二是由于林地土壤富含腐殖质，具有较高的透水性和蓄水性能，地表径流可以最大限度地转变为地下径流，从而减少土壤侵蚀;三是树木根系对土壤有固结作用［5］。改良土壤性质。崔晓伟［6］研究表明，小流域经治理的破灭可增加土壤含水量，改善土壤理化性质，使土壤肥力逐年提高，对过去偏黏、偏砂质的土壤有所改善，腐殖化程度增强。保持和涵养水源功能。水土保持的重要功能就是保持水土。林草措施与水源之间有着非常密切的关系［7-8］,主要表现在林草具有截留降水、增强土壤下渗、抑制蒸发、缓和地表径流及增加降水等功能。这些功能可以延长径流时间，在洪水时可减缓洪水的流量，在枯水位时可补充河流水量，起到调节流动水位的作用;在空间上，森林能够将降雨产生的地表径流转化为土壤径流和地下径流，或通过蒸发蒸腾方式将水分返回大气中，进行大范围的水分循环，对大气降水进行再分配。此外，不同措施的生效时间及有效期限不尽相同，本文根据各种措施的实际情况，研究确定各项水土保持措施的保水保土生效时间及有效期限，见表1。表1水土保持措施的蓄水保土生效时间及有效期限年作用期限梯田坝地乔木林灌木林经济林草地生效时间60602520205114332有效年限3） 固碳供氧功能。此项功能以水土保持林草措施最为突出。植物的生产以二氧化碳为原料，释放出人类和所有动物生存不可缺少的氧气，因此林草措施对维持大气中的二氧化碳稳定具有重要作用［9］。4） 净化空气功能。该项功能也主要是由林草措施带来，表现在吸收污物、阻滞粉尘、杀灭病菌和降低噪声4个方面［10］。2.2林草生态系统服务功能的评价方法根据草地提供的生态服务功能类型的不同，可采用不同方法，对其进行价值评估。下面阐述几种主要方法［11-16］。1）水土保持功能评估方法。水土保持功能的价值计量可选用机会成本法、影子工程法和市场价值法，从林草生态系统减少土地废弃、泥沙淤积和保持土地肥力3个方面来评价其在水土保持方面所带来的经济效益。（1）运用机会成本法估算减少土地废弃的功能。用土壤潜在侵蚀量与现实侵蚀量的差值进行计算。根据所减少的由水土流失所造成的土地废弃所带来的经济效益，用单位面积草地（林地）的平均收益乘以草地（林地）所保持的土地面积估算出生态系统每年在减少土地废弃上所具有的价值。式中，Q1为草地（林地）生态系统所保持的水土量;A为治理前水土流失侵蚀模数，A=2000t/（km2-年）;a为治理后的水土侵蚀模数，根据草地和林地种植后生效时间不同，每年a也不同，a=500~1200t/（km2-年）;S为绿化措施面积;p为土容重，p=1.35t/m3。然后根据草地（林地）所保持的水土量和土壤耕作层的平均厚度计算出土地保有面积，再用草地（林地）的平均收益（草地年收益为24550元/km2,林地年收益为26360元/km2，均为1990年价），估算出草地（林地）生态系统每年在减少土地废弃上所具有的价值：式中，V11为减少土地废弃的价值;h为土壤耕作层的平均厚度;丫为草地（林地）的平均收益。（2） 运用影子工程法估算减少泥沙淤积的功能。根据泥沙运动规律，土壤中总有一部分泥沙会淤积于水库、江河、湖泊，这部分泥沙会直接造成水库、江河、湖泊蓄水量下降，减少地表有效水的蓄积。因此，可根据草地（林地）每年减少的泥沙相当于多少库容，即用蓄水成本来估算此项功能的价值。式中，V12为减少泥沙淤积的价值;Z为单位库容的工程费用，取0.67元/m3;R为土壤侵蚀流失的泥沙淤积于水库、江河、湖泊的百分比，%，全国一般土壤侵蚀流失的泥沙有24%淤积于水库、江河、湖泊。（3） 运用市场价值法估算保持肥力的价值。式中，V13为林草保持肥力的价值;E为各类化肥的销售价，EN,P,K=2549元/t,E有机质为51.3元/t（1990年价）;J为纯N、P、K折算成化肥的百分比例;Mi为土壤单位面积中N、P、K的含量，有机质为494t/km2,N为28t/km2,P为18t/km2,K为590t/km2;N、P、K分别为氮、磷、钾。林草生态系统保持水土的总价值V1为：2） 水源涵养功能评价方法。水源涵养功能的价值，可选用影子工程法进行估算。计算公式为：式中，Q2为草地（林地）涵养水源量;T为平均降雨量，全国平均降雨量为600mm;Re为拦截地表径流的能力。有研究表明，生长3~8年的林地，拦截地表径流的能力为34%，而生长2年的草地拦截地表径流的能力为54%，高于林地20个百分点。再根据Q2计算水利工程的成本V2,即可估算出此项目服务功能的价值。式中，C为水库工程建设费用。有关研究表明，我国每1m3库容的水库工程费用为0.67元3） 固碳释氧功能的评估方法。用碳税法计算，即用物质量乘以制造单位重量氧气和治理单位重量二氧化碳所需要的费用。（1） 吸收二氧化碳的价值。计算公式为：式中，VC为吸收二氧化碳的总价值;Xc为草地（林地）单位面积吸纳二氧化碳的量，草地为284.9t/（km2-年），林地为329.7t/（km2-年）;Pc为碳税的影子价格（1990年价），固定二氧化碳成本参考碳税法，采用瑞典碳税率0.15美元/t,将其换算成固定二氧化碳率，即固定二氧化碳的成本为250元/t（1990年价）。（2） 释放氧气的价值。计算公式为:式中，Vo为释放氧气的价值;Xo为草地（林地）单位面积释放氧气的量，草地为210.7t/（km2•年），林地为258.9t/（km2-年）;P0为工业生产氧气的价格，为600元/t（1990年价）。4）环境净化功能评估方法。（1） 吸收二氧化硫的价值。计算公式为：式中，Vs为草地（林地）吸收二氧化硫的价值;Qs为草地（林地）单位面积吸收二氧化硫的量，取59t/（km2・年）;W为我国治理二氧化硫排放的平均费用，根据国家发改委制定的《节能减排综合性工作方案》，Ws为1260元/t。（2） 净化粉尘的价值。计算公式为:式中，Vd为草地（林地）净化粉尘的价值;Qd为草地（林地）单位面积吸滞粉尘的量，取210t/（km2・a）;Wd为我国削减每吨粉尘的平均治理成本，根据《中国生物多样性国情研究报告》，每消减1t粉尘的成本价为170元。3采用农业措施的经济效益评估采用复耕方式对弃土场进行利用，主要对其进行经济效益价值估算。旱地主要耕种玉米，水田主要耕种水稻。农作物所产生的经济效益可采用下述公式计算：粮食年产量=单位面积粮食年产量x面积。纯收入=粮食年产量x粮食价格-作业成本。据调查，玉米年产量在750000kg/km2左右，市场收购价为2.13元/kg，玉米生产年投入为771000元/km2;水稻年产量在695850kg/km2左右，收购价为96元/kg，水稻生产年投入为1111620元/km2o4贵广高速公路弃土场利用经济效益评估贵广高速公路弃土场复垦方式主要为植被和复耕，其中复耕又分为水田和旱地。按弃土场的体积规模折算出弃土场面积，根据其不同利用方式估算其产生的效益。弃土场绿化以草地占80%，林地占20%估算;旱地以种植玉米，水田以种植水稻估算。贵广高速公路弃土场绿化面积为1.69km2，其中草地面积为1.35km2，林地面积为0.34km2;弃土场恢复为耕种的旱地面积为0.76km2，水田面积为0.55km2。根据前述林草生态服务功能评价方法和农业措施的经济效益价值评估方法，对贵广高速公路弃土场进行经济效益评估，得到表2和图1的结果。表2贵广高速弃土场复垦价值评价结果万元复垦方式功能评价因素第1年第2年第3年第4年草地水土保持水源涵养固碳供氧净化空气（林草）减少土地废弃58.9773.7173.7173.71减少泥沙淤积0.030.030.030.03保持肥力222.46222.46222.46222.46水源涵养29.3329.3329.3329.33固碳12.3212.3212.3212.32供氧11.3911.3911.3911.39吸收二氧化硫12.5612.5612.5612.56减消粉尘6.036.036.036.03林地水土保持水源涵养固碳供氧减少土地废弃10.5513.1915.8319.78减少泥沙淤积0.010.010.010.01保持肥力55.6255.6255.6255.62水源涵养4.624.624.624.62固碳3.563.563.563.56供氧3.503.503.503.50复耕旱地玉米62.7662.7662.7662.76水田水稻11.515111.5111.51合计505.20522.59525.23529.19表3绿化生态服务系统效益（第1年）功能评价因素效益/万元比重/%水土保持减少土地废弃69.5216.13减少泥沙淤积0.030.01保持肥力278.0864.53水源涵养水源涵养33.957.88固碳供氧固碳15.883.69供氧14.893.45净化空气（林草）吸收二氧化硫12.562.91减消粉尘6.031.40表4绿化生态服务系统费用效益对比万元工程造价效益累计第1年第5年第10年第20年2873.21505.202611.405257.3410589.80图1弃土场绿化复耕生态服务效益由表2和图1可以看出:弃土场植被和复耕的生态服务效益逐年增加，第1年产生的经济效益为505.20万元，第2年为522.59万元，第3年为525.23万元，第4年为529.19万元。不同措施的生效时间及有效期限也不尽相同，其产生的经济效益亦不同。相关研究表明，生长3~8年的林地，拦截地表径流的能力34%，而生长2年的草地拦截地表径流能力为54%，高于林地20个百分点。草地生效年限为2年，林地生效年限为3~4年，在前1、2年内水土保持方面的效益增长较大，随后3、4年在水土保持方面的效益增长较小。对弃土场进行复耕可以产生一定的经济效益，增加农业产值。水土保持功能（包括减少土地废弃、减少泥沙淤积和保持肥力）在整个绿化生态服务功能效益中占主要部分，如表3所示。如果按传统的绿化方法对弃土场进行生态植被恢复，撒播草种和种植林木，则其绿化工程造价估算约为2873.21万元（约17万元/hm2）。虽然初期投入的工程费用较大，但是生态效益却逐年增加，其产生的收益远远高于投入，时间越长，带来的生态效益越大，如表4所示。5结论本文基于对水土保持生态系统服务功能价值评估方法的资料收集和研究，结合贵广高速公路弃土场的绿化和复耕，进行了绿化生态服务效益评价。从评价结果可估算出，对贵广高速公路弃土场进行生态恢复和农业生产恢复后，第1年产生的经济效益为505.20万元，第2年为522.59万元，第3年为525.23万元，第4年为529.19万元。结合水土保持功能、涵养水源、净化空气等方面的评价因素，对绿化措施中林地与草地产生的功能效益进行了分析，得出以下结论：山区高速公路弃土场生态服务价值由水土保持功能价值、水源涵养功能价值、固碳释氧功能价值、环境净化功能价值构成。林草措施的水土保持功能价值在整个生态服务功能价值中占主要部分，其中草地的水土保持价值比林地高。贵广高速公路弃土场生态恢复和复耕所产生的价值约为500万元/年。对弃土场实施绿化生态恢复，虽然绿化工程造价比较大，但其带来的生态效益收益却远远高于投入，时间越长，生态效益越大。参考文献【相关文献】水利部，中国科学院，中国工程院.中国水土流失防治与生态安全-水土流失影响评价卷[Z].北京:科学出版社，2010.欧阳志云，李文华，赵景柱.生态服务功能研究[