生态产品价值实现的前提是建立生态产品价值的评价机制，以对绿水青山蕴含的生态价值进行精准度量。生态服务价值是生态产品价值的重要组成。天然林具有碳捕存、水源涵养和生物多样性保护等多种生态服务的经济价值。张慧[1]应用生态系统服务和权衡的综合评估（Integrated valuation of ecosystem services and trade-offs，InVEST）模型，定量评估了包括天然林在内的不同土地覆被情景下生态服务系统物质量和价值量。刘康等[2]运用InVEST-Geodector模型对生态系统碳储量时空变化及驱动因素展开分析，结果表明，坡度与降水是影响生态系统碳储量的核心因素。陆晴等[3]借助InVEST模型探究长江中下游生境质量变化，结果表明，该地主要土地利用类型为耕地、林地。本文根据GB/T 38582—2020《森林生态系统服务功能评估规范》（以下简称《规范》），通过费用分析、市场价格、替代工程等评估方法对广西天然林的生物多样性保护、水源涵养等价值进行了评估，为该地开展生态保护、资源管理等工作提供参考。
1 材料与方法
1.1 研究区基本情况
1.1.1 天然林区域分布特点
根据2023年广西森林、草地、湿地调查监测初步成果，全区天然林面积566.08万hm2，占全区林地面积的34.99%，天然林面积占比较大，但分布不均衡。各林分类型总面积由大到小依次为阔叶林（3 137 482.07 hm2）>石山灌木林（1 930 551.6 hm2）>其他灌木林（499 049.82 hm2）>针叶林（65 098.98 hm2）>竹林（28 597.88 hm2）。总体上看，天然林的分布规律与广西岩溶地貌分布区基本一致。
1.1.2 天然林植被分布特点
研究区气候带划分为北热带、南亚热带和中亚热带，代表性森林植被主要为季雨林、季风常绿阔叶林、典型常绿阔叶林[4]。北热带代表性天然林有狭叶坡垒林、望天树林、橄榄林、乌榄林、格木林、紫荆木林等，垂直带谱包括季雨林、季风常绿阔叶林、典型常绿阔叶林、山顶（山脊）矮林。南亚热带代表性天然林有红锥林、公孙锥林、青钩栲林、黄果厚壳桂林、华润楠林，垂直带谱包括季风常绿阔叶林、典型常绿阔叶林、山顶（山脊）矮林、常绿落叶阔叶混交林、针阔混交林。中亚热带代表性天然林有木荷林、银木荷林、罗浮锥林、鹿角锥林、甜锥林、栲树林，垂直带谱包括典型常绿阔叶林、常绿落叶阔叶混交林、针阔混交林、针叶林和山顶（山脊）矮林。
1.2 研究方法
生态服务价值包括生物多样性保护、水源涵养、固碳释氧、净化大气、积累营养物质、土壤保持、森林防护7项二级指标，具体计算方法参照《规范》中的技术方法。
1.2.1 生物多样性保护价值评估
天然林生物多样性保护价值采用机会成本法计算，以系统内物种损失的机会成本衡量其价值。本研究引入Shannon-Wiener多样性指数法计算天然林单位面积年物种损失机会成本，Shannon-Wiener多样性指数H计算如式（1） 。
式中，n为生态系统内物种数量，Pi 为第i种物种个体数量占该生态系统总物种数量的比例[5]。
单位面积物种多样性保护价值量采用《规范》中的分级标准，按照Shannon-Wiener多样性指数高低将单位面积年物种损失机会成本V bi 划分为5个等级，当 <1时，V bi 为3 000元/hm2；当1≤ <2时，V bi 为5 000元/hm2；当2≤ <3时，V bi 为10 000元/hm2；当3≤ <4时，V bi 为20 000元/hm2；当4≤ <5时，V bi 为30 000元/hm2[6]。
1.2.2 水源涵养价值评估
涵养水源量的评估涉及林分面积、年降水量、林分蒸散量、地表径流量等参数。其中，根据研究区2023年降水分布应用地理信息系统（GIS）技术叠加林分类型分布图提取各林分年降水量参数，年蒸散量根据气象数据运用周围林分蒸散量公式计算，地表径流量采用不同林分类型地表径流系数确定。水源涵养价值包含两个指标：调节水量价值和净化水质价值。采用替代工程法计算调节水量价值，以能够调节相等水量的水库造价表示天然林的涵养水源价值，水库库容造价采用《规范》推荐的价格，即8.51元/t[6]。采用费用分析法计算净化水质价值，以净化等量水资源产生的花费表示天然林的净化水质价值，其中，根据《广西壮族自治区城镇供水价格管理办法》的规定，采用网格法计算得出2023年全区14地市城市居民平均水价为2.76元/m3。
1.2.3 固碳释氧价值评估
1.2.4 净化大气价值评估
天然林吸收大气污染物、滞尘参数采用《中国生物多样性国情研究报告（1998）》《广西森林生态系统服务功能及其价值评估（2020）》数据。净化大气价值包含两个指标：吸收大气污染物价值和提供负离子价值。采用费用分析法计算吸收大气污染物价值，以治理等量大气污染物的成本费用表示天然林吸收对应污染物产生的价值，其中，研究区大气污染物环境保护税适用税额为每污染当量1.8元[6]；采用影子价格法计算提供负离子价值，利用高机能经济型空气离子测定仪（COM-3600F）测定不同林分类型空气负离子含量，提供负离子价值按照负离子发生器以20 W的功率运转可产生 1.36×1013个负离子/h，电费为0.45元/（kW·h）计算，为6.6×10-16元/个负离子[7]。
1.2.5 积累营养物质价值评估
天然林积累营养物质功能是指森林植物通过生化反应，在大气、土壤和降水中吸收氮（N）、磷（P）、钾（K）等营养物质并贮存在体内各器官的功能[9]。采用影子价格法计算该价值，分析公益林监测点的采样土壤，土壤中的全氮含量采用全自动凯氏定氮仪直接测定，全磷含量采用NaOH熔融—钼锑抗比色法测定，全钾含量采用NaOH熔融—火焰光度法测定，土壤N、P、K及有机质含量采用重铬酸钾滴定法测定，将林木每年从土壤或空气中吸收的对应元素折合成磷酸二铵量[7]，磷酸二铵化肥价格按照中国化肥网（http://www.fert.cn）2023年平均价格2 800元/t计。
1.2.6 土壤保持价值评估
1.2.7 森林防护价值评估
2 结果与分析
2.1 生物多样性保护价值
由表1可知，2023年研究区天然林生物多样性保护价值为2 298.93亿元。各林分类型的Shannon-Wiener多样性指数由高到低依次为阔叶林>石山灌木林>竹林>针叶林>其他灌木林。结果显示，阔叶林中生物多样性较高，对该林分类型进行采伐等行为对于生物多样性的影响较大，进行生物多样性保护时应重点关注该林分。
表1 研究区天然林生物多样性保护价值评估 |
| 林分类型 | Shannon-Wiener 多样性指数 | 单位面积物种 年保护价值/ （元/hm2） | 年物种保护 总价值/亿元 |
|---|---|---|---|
| 合计 | 17.18 | 164 471.28 | 2 298.93 |
| 针叶林 | 3.25 | 32 891.79 | 24.11 |
| 阔叶林 | 4.30 | 49 350.01 | 1 548.35 |
| 竹林 | 3.27 | 32 891.79 | 9.41 |
| 石山灌木林 | 3.40 | 32 891.79 | 634.99 |
| 其他灌木林 | 2.96 | 16 445.90 | 82.07 |
2.2 水源涵养价值
由表2可知，2023年研究区天然林年调节水量为160.66×108 t，年调节水量总价值1 367.32亿元，天然林涵养水源总价值1 811.42亿元。各林分类型年调节水量、涵养水源总价值由高到低依次为阔叶林>石山灌木林>其他灌木林>竹林>针叶林，与净化水质价值相比，天然林的调节水量价值较高；阔叶林的调节水量价值、涵养水源总价值明显高于其他林分类型。表明通过加大对天然林，尤其是阔叶林的保护、恢复等活动可有效预防洪涝灾害，但是对于水体污染问题不能仅依赖于生态系统的调节功能。
表2 研究区天然林年森林涵养水源价值评估 |
| 林分类型 | 年调节水量/×108 t | 年调节水量价值/亿元 | 净化水质 价值/亿元 | 涵养水源总价值/亿元 |
|---|---|---|---|---|
| 合计 | 160.66 | 1 367.32 | 444.10 | 1 811.42 |
| 针叶林 | 1.39 | 11.82 | 3.84 | 15.66 |
| 阔叶林 | 144.93 | 1 233.44 | 400.62 | 1 634.06 |
| 竹林 | 1.54 | 13.12 | 4.26 | 17.38 |
| 石山灌木林 | 9.96 | 84.73 | 27.52 | 112.25 |
| 其他灌木林 | 2.84 | 24.21 | 7.86 | 32.07 |
2.3 固碳释氧价值
由表3可知，2023年研究区天然林植被和土壤固碳量1 598.83×104 t，年释氧量3 628.15×104 t，年固碳释氧总价值1 330.97亿元。各林分类型植被和土壤年固碳量、年释氧量由高到低依次为阔叶林>石山灌木林>其他灌木林>针叶林>竹林。该结果与各林分类型总面积大小排序一致，表明天然林的固碳释氧价值与天然林面积呈正相关，保护天然林有助于缓解温室效应，维持空气中的碳氧平衡。
表3 研究区天然林年固碳释氧价值评估 |
| 林分类型 | 植被和土壤年固碳量/ ×104 t | 植被和土壤年固碳价值/亿元 | 年释氧量/ ×104 t | 年释氧价值/亿元 | 年固碳释氧总价值/亿元 |
|---|---|---|---|---|---|
| 合计 | 1 598.83 | 17.58 | 3 628.15 | 1 313.39 | 1 330.97 |
| 针叶林 | 33.51 | 0.37 | 81.34 | 29.45 | 29.81 |
| 阔叶林 | 1 258.62 | 13.84 | 2 983.15 | 1 079.90 | 1 093.74 |
| 竹林 | 8.28 | 0.09 | 18.41 | 6.66 | 6.76 |
| 石山灌木林 | 240.14 | 2.64 | 441.32 | 159.76 | 162.40 |
| 其他灌木林 | 58.28 | 0.64 | 103.93 | 37.62 | 38.26 |
2.4 净化大气价值
据净化大气价值评估方法估算，2023年研究区天然林年提供负氧离子数为4.60×1025个，价值3.05亿元；年吸收二氧化硫51.24×104 t，价值9.71亿元；年吸收氟化物1.02×104 t，价值0.21亿元；年吸收氮氧化物3.35×104 t，价值0.63亿元；年滞尘量6 218.07×104 t，价值279.81亿元。2023年研究区天然林净化大气效益总价值为293.41亿元。表明天然林的滞尘价值在净化大气服务价值中最为显著，能有效减少大气中的PM2.5，从而减少雾霾天气的发生频率。
2.5 积累营养物质价值
由表4可知，2023年全区天然林林分年保持氮量为31.98×104 t、年保持磷量为7.75×104 t、年保持钾量为317.73×104 t，年保持有机质量1 036.76×104 t，保肥价值475.79亿元。2023年研究区天然林增加氮量12.38×104 t，增加磷量1.93×104 t，增加钾量13.74×104 t，积累营养物质总价值55.38亿元。各林分类型年保肥价值由高到低依次为阔叶林>石山灌木林>其他灌木林>针叶林>竹林，阔叶林对于有机质含量的保持作用较为明显。表明天然林能够积累腐殖质、保育土壤，在一定程度上能促进农业、种植业的发展。
表4 研究区天然林积累营养物质价值评估 |
| 林分类型 | 林分年保持氮量/ ×104 t | 林分年保持磷量/ ×104 t | 林分年保持钾量/ ×104 t | 林分年保持有机质量/ ×104 t | 林分年保肥价值/亿元 |
|---|---|---|---|---|---|
| 合计 | 31.98 | 7.75 | 317.73 | 1 036.76 | 475.79 |
| 针叶林 | 0.28 | 0.06 | 3.82 | 4.87 | 4.47 |
| 阔叶林 | 20.51 | 4.56 | 217.59 | 707.46 | 318.92 |
| 竹林 | 0.22 | 0.07 | 1.27 | 4.19 | 2.31 |
| 石山灌木林 | 8.62 | 2.41 | 73.66 | 252.13 | 117.22 |
| 其他灌木林 | 2.35 | 0.65 | 21.39 | 68.11 | 32.87 |
2.6 土壤保持价值
由表5可知，2023年研究区天然林固土量为16 648.82×104 t，据土壤保持价值评估方法计算，固土价值6.39亿元。各林分类型年固土量由高到低依次为阔叶林>石山灌木林>其他灌木林>针叶林>竹林，其中阔叶林的固土量较高，占总固土量的68.4%。说明研究区天然林能在一定程度上缓解水土流失，阔叶林的土壤保持生态价值较高。
表5 研究区天然林年土壤保持价值评估 |
| 林分类型 | 林分年固土量/×104 t | 林分年固土价值/亿元 |
|---|---|---|
| 合计 | 16 648.82 | 6.39 |
| 针叶林 | 187.49 | 0.06 |
| 阔叶林 | 11 392.20 | 4.59 |
| 竹林 | 93.31 | 0.03 |
| 石山灌木林 | 3 953.77 | 1.38 |
| 其他灌木林 | 1 022.05 | 0.33 |
2.7 森林防护价值
据研究区初步统计，2023年天然林防护下粮食产量1 393.15×104 t，平均收购价格3.60万元/t[14]。据森林防护价值评估方法计算，2023年研究区森林生态系统农田防护价值为50.15亿元，该数值为同年研究区种植业GDP的1.12%，表明研究区天然林的森林防护作用不明显。
3 结语
研究区天然林覆盖率较高，本文根据《规范》对研究区天然林的生物多样性保护、涵养水源、固碳释氧、净化大气、积累营养物质、土壤保持、森林防护等各项生态服务价值进行了评估，研究区境内的天然林每年可提供的生态系统服务总价值是以上7项生态服务价值的总和，为5 846.65亿元，各林分类型提供的生态服务总价值排序为阔叶林>石山灌木林>其他灌木林>针叶林>竹林。研究区存在天然林保护起步较晚，保护制度有待健全，天然林管护基础较薄弱，基层管护水平有待提高，需依据研究区生态服务价值评估结果加强生态林保护，以加快完善健全生态产品价值实现机制。