一种用于对森林生态效益补偿方式计算方法与流程

1.本发明涉及森林生态技术领域，具体为一种用于对森林生态效益补偿方式计算方法。


背景技术：

2.当前，生态补偿(ecological compensation)已成为国内外关注的热点问题。人们习惯于将生态补偿也称为生态效益补偿。广义的生态补偿既包括对提供者的奖励或破坏者的赔偿，也包括对造成环境污染者的收费；狭义的生态补偿则主要是对提供者的奖励或破坏者的赔偿。生态补偿是为了更好地促进生态环境保护。
3.国外对于生态补偿开展的较早，且补偿方式及补偿类型较多，主要有自组织的环境服务付费、公共支付对重要生态功能的补偿、矿区环境恢复补偿、农业生态环境保护补偿等。国内对生态补偿始于20世纪90年代中期，且越发受到社会的重视。国内学者分别从生态学角度、经济学角度及立法原则的角度对生态补偿进了分析研究，但多数补偿还是从经济学的角度出发，多侧重于补偿类型、补偿领域、补偿额度、补偿总量等；现有的补偿是一刀切的补偿形式，并没有考虑森林自身所发挥的生态效益的大小。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于对森林生态效益补偿方式计算方法，解决了现有的补偿是一刀切的补偿形式，并没有考虑森林自身所发挥的生态效益的大小。
5.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种用于对森林生态效益补偿方式计算方法，包括以下步骤：
6.s1.计算森林生态资产的总价值，所述森林生态资产的总价值，包括直接价值和间接价值两部分；
7.s2.计算直接价值，所述直接价值是森林生态系统产生的直接的经济价值,包括现存的林木价值和森林每年提供的林下产品价值净现值的总和；
8.s3.计算间接价值，所述间接价值是森林未来预期每年产生的生态系统调节服务价值净现值的总和,包括水源涵养价值，土壤保持价值、固碳释氧价值、气候调节价值、空气净化价值。
9.优选的，所述步骤s1中森林生态资总产价值是直接价值和间接价值的总和,其计算公式为：
10.fv＝fdv+fiv
11.式中,fv,森林生态资产价值(元)；fdv,森林生态资产直接价值(元)；f iv,森林生态资产间接价值(元)。
12.优选的，所述步骤s2中森林生态资产直接价值包括林木和林下产品的价值，林木价值估算采用简化的净现值法,即只以成熟林木所获得的收益为基础,忽略了中间性间伐
收益和管理成本，假定该收益只在林木达到成熟树龄t时才发生，在此点上所发生的价格和要收获的数量都以下标t表示，为求得净现值,要在直到收获为止的(t-t)期间内采用每一年的贴现率进行折现，林木价值的计算公式为：
[0013][0014]
式中,tv为林木价值(元)；at为森林面积(hm2)；qt为每hm2成熟林木的蓄积量(m3/hm2)；pt为成熟林木每m3平均立木价格(元)；t为树木成熟树龄(年)；t为树木现时树龄(年)；rf为贴现率；
[0015]
林下产品价值(fpv)是将森林未来预期每年产生的林下产品纯收益(fpi)通过净现值法折算成现值,林下产品价值计算公式为：
[0016][0017]
式中,fpv为林下产品价值(元)；fpi为林下产品年收益(元)；rf为贴现率；n为计算期(年)。
[0018]
优选的，所述步骤s3中森林水源涵养价值是指森林对通过林冠层、枯落物层、根系和土壤层对降水进行截留、吸收和储存,从而有效涵养土壤水分、缓和地表径流和补充地下水的作用，水源涵养价值，运用影子工程法,将建设水库成本替代水源涵养价值，计算公式为：
[0019]vs
＝a
×c×
(p-r-et)
[0020]
式中,vs为水源涵养价值(元/a)；c为水库单位库容的工程造价(元/m3)；p为降雨量(mm)；r为暴雨径流量(mm)；et为蒸散发量(mm)；a为森林的面积(hm2)。
[0021]
优选的，所述步骤s3中土壤保持价值是森林通过林冠层、枯落物、根系等各个层次消减雨水的侵蚀能量,增加土壤抗蚀性从而减轻土壤侵蚀,减少土壤流失,保持土壤的作用，土壤保持量是通过森林生态系统减少的土壤侵蚀量,即潜在土壤侵蚀量与实际土壤侵蚀量的差值，其中,实际土壤侵蚀是当前地表覆盖情形下的土壤侵蚀量,潜在土壤侵蚀则是指没有地表覆盖因素情形下可能发生的土壤侵蚀量，选用减少面源污染和减少泥沙淤积两个指标,核算森林生态系统的土壤保持价值，计算公式为：
[0022][0023][0024]at
＝r
×k×
l
×s×
(1-c)
[0025]
式中,a
t
为单位面积土壤保持量(t hm-2
a-1
)；vn为减少泥沙淤积价值(元/a)；λ为泥沙淤积系数；ρ为土壤容重(t/m3)；c为水库清淤工程费用(元/m3)；ci为土壤中氮、磷、钾的纯含量(％)；pi为环境工程降解成本(元/t)；r为降雨侵蚀力因子,用多年平均年降雨侵蚀力指数表示；k为土壤可蚀性因子,表示为标准小区下单位降雨侵蚀力形成的单位面积上的土
壤流失量；l为坡长因子；s为坡度因子；c为植被覆盖因子。
[0026]
优选的，：所述步骤s3中，森林的固碳释氧价值包括固碳价值和释氧价值，计算公式为：
[0027]
nep＝npp-rs[0028]vc
＝nep
×
cm
[0029]vo
＝npp
×c[0030]
式中,nep为固碳量(t)；npp为净生产力(t)；rs为土壤呼吸损失碳量(t)；vc为森林固碳价值(元/a)；nep为森林固碳总量(t/a)；cm为造林成本(元/t)；vo为生态系统释氧价值(元/a)；c为制氧成本(元/t)。
[0031]
优选的，所述步骤s3中气候调节价值是森林生态系统通过蒸腾作用与光合作用,降低气温、减少气温变化范围、增加空气湿度,从而起到气候调节的作用，将森林生态系统降温消耗的用电量作为气候调节价值的评价指标，计算公式为：
[0032][0033]
式中,vq为森林生态系统气候调节的价值(元/a)；a为森林面积(km2)；gpp为森林生态系统单位面积蒸腾消耗热量(kj m-2
d-1
)；d为空调开放天数(天)；p为电价(元/kwh)；r为空调能效比：3.0。
[0034]
优选的，所述步骤s3中空气净化价值为森林能有效吸收有害气体和阻滞粉尘,从而起到净化空气的作用，采用替代成本法,通过工业治理大气污染物的成本评估森林空气净化价值，计算公式为：
[0035][0036]
式中,va为森林生态系统空气净化价值(元/a)；qso2为单位面积森林吸收二氧化硫量(kg hm-2
a-1
)；c
so2
为二氧化硫治理成本(元/kg)；q
nox
为单位面积森林吸收氮氧化物量(kg hm-2
a-1
)；c
nox
为氮氧化物治理成本(元/kg)；q
dusts
为单位面积森林滞尘量(kg hm-2
a-1
)；c
dusts
为工业粉尘治理成本(元/kg)；a为林分面积(hm2)。
[0037]
本发明提供了一种用于对森林生态效益补偿方式计算方法。具备以下有益效果：
[0038]
本发明通过将森林生态资产的价值分成直接价值和间接价值两部分,其中直接价值是森林生态系统产生的直接的经济价值,包括现存的林木价值和森林每年提供的林下产品价值净现值的总和，间接价值是森林未来预期每年产生的生态系统调节服务价值净现值的总和,包括水源涵养价值，土壤保持价值、固碳释氧价值、气候调节价值、空气净化价值，本发明基于中国第八次森林资源清查资料,提供了计算全国森林生态资产的直接和间接价值的方法,这种计算方法比较真实、科学地反映了人类对森林生态系统提供的各种服务的补偿，即受益者对提供者给予的补偿。
附图说明
[0039]
图1为本发明的森林生态资产和单位面生态资产价值分布图；
[0040]
图2为本发明的森林生态资产间接价值量构成图；
[0041]
图3为本发明的森林生态资产间接价值分布图。
具体实施方式
[0042]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0043]
实施例：
[0044]
如图1-3所示，本发明实施例提供一种用于对森林生态效益补偿方式计算方法，包括以下步骤：
[0045]
s1.计算森林生态资产的总价值，所述森林生态资产的总价值，包括直接价值和间接价值两部分；
[0046]
s2.计算直接价值，直接价值是森林生态系统产生的直接的经济价值,包括现存的林木价值和森林每年提供的林下产品价值净现值的总和；
[0047]
s3.计算间接价值，间接价值是森林未来预期每年产生的生态系统调节服务价值净现值的总和,包括水源涵养价值，土壤保持价值、固碳释氧价值、气候调节价值、空气净化价值。
[0048]
本发明基于第八次森林清查数据计算得出,我国森林生态系统服务价值为19.92万亿/a,而国家林业局计算的全国森林生态服务总价值量为12.68万亿/a,主要原因在于核算指标不同,本发明要考虑了森林生态系统最终服务的价值,如水源涵养、土壤保持、固碳释氧、防风固沙、气候调节、空气净化和游憩价值，而国家林业局的核算指标体系中,未对气候调节的价值进行核算,而是增加了生物多样性保护的价值，但我们认为生物多样性维持、有机质生产、土壤及其肥力形成、营养物质循环等属于支持服务,这些功能支撑了产品提供功能与生态调节功能,已经体现在产品功能与调节功能之中,所以,对生物多样性维持价值进行核算可能会造成重复计算问题，此外,森林生态系统光合作用吸收大量的太阳能,而蒸腾作用从周围环境中带走大量的热,所以森林对全球气候起到重要的调节作用,应该对该项服务进行价值核算。
[0049]
步骤s1中森林生态资总产价值是直接价值和间接价值的总和,其计算公式为：
[0050]
fv＝fdv+fiv
[0051]
式中,fv,森林生态资产价值(元)；fdv,森林生态资产直接价值(元)；fiv,森林生态资产间接价值(元)。
[0052]
森林生态资产价值是直接价值和间接价值的总和,根据计算,2010年我国森林生态资产总价值为698.5万亿元,其中直接价值为7.5万亿元,间接价值为691万亿元。表明森林生态系统除了为人类提供木材、林下产品等直接产品价值外,还具有巨大的间接价值。
[0053]
我国森林生态资产价值按空间分布来看,广西壮族自治区、广东省和云南省位于全国前列,分别占全国森林生态资产总价值的10％、9％和9％,而宁夏回族自治区、天津市和上海市森林生态资产价值较低,主要由于其森林面积和蓄积量较小。单位面积森林生态资产价值表现为海南省、浙江省和广东省较高,分别为954万元/hm2,915万元/hm2和888万元/hm2；宁夏回族自治区、青海省和内蒙古自治区较低,仅为114万元/hm2、116万元/hm2和140万元/hm2，总体来看,华东和中南地区较高,西北和东北地区较低,主要原因在于南部和东部地区的森林覆盖度高,年降雨量大,蒸发慢,森林生态系统提供的水源涵养、气候调节
等生态系统服务功能量较高,而西部地区如青海省 、宁夏回族自治区等省区森林覆盖度较低,年降雨量少,蒸发量大,因此,该地区水源涵养、气候调节等生态系统服务功能量较低,造成单位面积森林生态资产价值差距较大。
[0054]
步骤s2中森林生态资产直接价值包括林木和林下产品的价值，林木价值估算采用简化的净现值法,即只以成熟林木所获得的收益为基础,忽略了中间性间伐收益和管理成本，假定该收益只在林木达到成熟树龄t时才发生，在此点上所发生的价格和要收获的数量都以下标t表示，为求得净现值,要在直到收获为止的(t-t)期间内采用每一年的贴现率进行折现，林木价值的计算公式为：
[0055][0056]
式中,tv为林木价值(元)；at为森林面积(hm2)；qt为每hm2成熟林木的蓄积量(m3/hm2)；pt为成熟林木每m3平均立木价格(元)；t为树木成熟树龄(年)；t为树木现时树龄(年)；rf为贴现率；
[0057]
林下产品价值(fpv)是将森林未来预期每年产生的林下产品纯收益(fpi)通过净现值法折算成现值,林下产品价值计算公式为：
[0058][0059]
式中,fpv为林下产品价值(元)；fpi为林下产品年收益(元)；rf为贴现率；n为计算期(年)。
[0060]
从我国森林生态资产间接价值空间分布来看(图3),南部地区高于北部地区,其中广西壮族自治区、广东省和云南省生态资产间接价值较高,分别占我国森林生态资产间接价值的9.5％、8.7％和8.7％；而华北和西北地区较低,如天津市和宁夏回族自治区仅占总价值的不到1％
[0061]
步骤s3中森林水源涵养价值是指森林对通过林冠层、枯落物层、根系和土壤层对降水进行截留、吸收和储存,从而有效涵养土壤水分、缓和地表径流和补充地下水的作用，水源涵养价值，运用影子工程法,将建设水库成本替代水源涵养价值，计算公式为：
[0062]vs
＝a
×c×
(p-r-et)
[0063]
式中,vs为水源涵养价值(元/a)；c为水库单位库容的工程造价(元/m3)；p为降雨量(mm)；r为暴雨径流量(mm)；et为蒸散发量(mm)；a为森林的面积(hm2)。
[0064]
步骤s3中土壤保持价值是森林通过林冠层、枯落物、根系等各个层次消减雨水的侵蚀能量,增加土壤抗蚀性从而减轻土壤侵蚀,减少土壤流失,保持土壤的作用，土壤保持量是通过森林生态系统减少的土壤侵蚀量,即潜在土壤侵蚀量与实际土壤侵蚀量的差值，其中,实际土壤侵蚀是当前地表覆盖情形下的土壤侵蚀量,潜在土壤侵蚀则是指没有地表覆盖因素情形下可能发生的土壤侵蚀量，选用减少面源污染和减少泥沙淤积两个指标,核算森林生态系统的土壤保持价值，计算公式为：
[0065]
[0066][0067]at
＝r
×k×
l
×s×
(1-c)
[0068]
式中,a
t
为单位面积土壤保持量(t hm-2
a-1
)；vn为减少泥沙淤积价值(元/a)；λ为泥沙淤积系数；ρ为土壤容重(t/m3)；c为水库清淤工程费用(元/m3)；ci为土壤中氮、磷、钾的纯含量(％)；pi为环境工程降解成本(元/t)；r为降雨侵蚀力因子,用多年平均年降雨侵蚀力指数表示；k为土壤可蚀性因子,表示为标准小区下单位降雨侵蚀力形成的单位面积上的土壤流失量；l为坡长因子；s为坡度因子；c为植被覆盖因子。
[0069]
步骤s3中，森林的固碳释氧价值包括固碳价值和释氧价值，计算公式为：
[0070]
nep＝npp-rs[0071]vc
＝nep
×
cm
[0072]vo
＝npp
×c[0073]
式中,nep为固碳量(t)；npp为净生产力(t)；rs为土壤呼吸损失碳量(t)；vc为森林固碳价值(元/a)；nep为森林固碳总量(t/a)；cm为造林成本(元/t)；vo为生态系统释氧价值(元/a)；c为制氧成本(元/t)。
[0074]
步骤s3中气候调节价值是森林生态系统通过蒸腾作用与光合作用,降低气温、减少气温变化范围、增加空气湿度,从而起到气候调节的作用，将森林生态系统降温消耗的用电量作为气候调节价值的评价指标，计算公式为：
[0075][0076]
式中,vq为森林生态系统气候调节的价值(元/a)；a为森林面积(km2)；gpp为森林生态系统单位面积蒸腾消耗热量(kj m-2
d-1
)；d为空调开放天数(天)；p为电价(元/kwh)；r为空调能效比：3.0。
[0077]
步骤s3中空气净化价值为森林能有效吸收有害气体和阻滞粉尘,从而起到净化空气的作用，采用替代成本法,通过工业治理大气污染物的成本评估森林空气净化价值，计算公式为：
[0078][0079]
式中,va为森林生态系统空气净化价值(元/a)；qso2为单位面积森林吸收二氧化硫量(kg hm-2
a-1
)；c
so2
为二氧化硫治理成本(元/kg)；q
nox
为单位面积森林吸收氮氧化物量(kg hm-2
a-1
)；c
nox
为氮氧化物治理成本(元/kg)；q
dusts
为单位面积森林滞尘量(kg hm-2
a-1
)；c
dusts
为工业粉尘治理成本(元/kg)；a为林分面积(hm2)。
[0080]
本发明计算森林生态资产价值的假设是在土地利用方式保持不变的情况下,每年森林提供的生态系统服务功能量保持不变,但未来的研究应该聚焦于不同林分类型和龄级的森林,在不同情境模式下,以及气候变化背景下,森林生态系统服务以及生态资产价值的变化,找出经济和生态效益最优化的管理方式,为管理层决策提供依据。
[0081]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种用于对森林生态效益补偿方式计算方法，其特征在于：包括以下步骤：s1.计算森林生态资产的总价值，所述森林生态资产的总价值，包括直接价值和间接价值两部分；s2.计算直接价值，所述直接价值是森林生态系统产生的直接的经济价值,包括现存的林木价值和森林每年提供的林下产品价值净现值的总和；s3.计算间接价值，所述间接价值是森林未来预期每年产生的生态系统调节服务价值净现值的总和,包括水源涵养价值，土壤保持价值、固碳释氧价值、气候调节价值、空气净化价值。2.根据权利要求1所述的一种用于对森林生态效益补偿方式计算方法，其特征在于：所述步骤s1中森林生态资总产价值是直接价值和间接价值的总和,其计算公式为：fv＝fdv+fiv式中,fv,森林生态资产价值(元)；fdv,森林生态资产直接价值(元)；fiv,森林生态资产间接价值(元)。3.根据权利要求1所述的一种用于对森林生态效益补偿方式计算方法，其特征在于：所述步骤s2中森林生态资产直接价值包括林木和林下产品的价值，林木价值估算采用简化的净现值法,即只以成熟林木所获得的收益为基础,忽略了中间性间伐收益和管理成本，假定该收益只在林木达到成熟树龄t时才发生，在此点上所发生的价格和要收获的数量都以下标t表示，为求得净现值,要在直到收获为止的(t-t)期间内采用每一年的贴现率进行折现，林木价值的计算公式为：式中,tv为林木价值(元)；at为森林面积(hm2)；qt为每hm2成熟林木的蓄积量(m3/hm2)；pt为成熟林木每m3平均立木价格(元)；t为树木成熟树龄(年)；t为树木现时树龄(年)；r
f
为贴现率；林下产品价值(fpv)是将森林未来预期每年产生的林下产品纯收益(fpi)通过净现值法折算成现值,林下产品价值计算公式为：式中,fpv为林下产品价值(元)；fpi为林下产品年收益(元)；r
f
为贴现率；n为计算期(年)。4.根据权利要求1所述的一种用于对森林生态效益补偿方式计算方法，其特征在于：所述步骤s3中森林水源涵养价值是指森林对通过林冠层、枯落物层、根系和土壤层对降水进行截留、吸收和储存,从而有效涵养土壤水分、缓和地表径流和补充地下水的作用，水源涵养价值，运用影子工程法,将建设水库成本替代水源涵养价值，计算公式为：v
s
＝a
×
c
×
(p-r-et)式中,v
s
为水源涵养价值(元/a)；c为水库单位库容的工程造价(元/m3)；p为降雨量
(mm)；r为暴雨径流量(mm)；et为蒸散发量(mm)；a为森林的面积(hm2)。5.根据权利要求1所述的一种用于对森林生态效益补偿方式计算方法，其特征在于：所述步骤s3中土壤保持价值是森林通过林冠层、枯落物、根系等各个层次消减雨水的侵蚀能量,增加土壤抗蚀性从而减轻土壤侵蚀,减少土壤流失,保持土壤的作用，土壤保持量是通过森林生态系统减少的土壤侵蚀量,即潜在土壤侵蚀量与实际土壤侵蚀量的差值，其中,实际土壤侵蚀是当前地表覆盖情形下的土壤侵蚀量,潜在土壤侵蚀则是指没有地表覆盖因素情形下可能发生的土壤侵蚀量，选用减少面源污染和减少泥沙淤积两个指标,核算森林生态系统的土壤保持价值，计算公式为：态系统的土壤保持价值，计算公式为：a
t
＝r
×
k
×
l
×
s
×
(1-c)式中,a
t
为单位面积土壤保持量(t hm-2
a-1
)；vn为减少泥沙淤积价值(元/a)；λ为泥沙淤积系数；ρ为土壤容重(t/m3)；c为水库清淤工程费用(元/m3)；c
i
为土壤中氮、磷、钾的纯含量(％)；p
i
为环境工程降解成本(元/t)；r为降雨侵蚀力因子,用多年平均年降雨侵蚀力指数表示；k为土壤可蚀性因子,表示为标准小区下单位降雨侵蚀力形成的单位面积上的土壤流失量；l为坡长因子；s为坡度因子；c为植被覆盖因子。6.根据权利要求1所述的一种用于对森林生态效益补偿方式计算方法，其特征在于：所述步骤s3中，森林的固碳释氧价值包括固碳价值和释氧价值，计算公式为：nep＝npp-r
svc
＝nep
×
cmv
o
＝npp
×
c式中,nep为固碳量(t)；npp为净生产力(t)；r
s
为土壤呼吸损失碳量(t)；v
c
为森林固碳价值(元/a)；nep为森林固碳总量(t/a)；cm为造林成本(元/t)；v
o
为生态系统释氧价值(元/a)；c为制氧成本(元/t)。7.根据权利要求1所述的一种用于对森林生态效益补偿方式计算方法，其特征在于：所述步骤s3中气候调节价值是森林生态系统通过蒸腾作用与光合作用,降低气温、减少气温变化范围、增加空气湿度,从而起到气候调节的作用，将森林生态系统降温消耗的用电量作为气候调节价值的评价指标，计算公式为：式中,v
q
为森林生态系统气候调节的价值(元/a)；a为森林面积(km2)；gpp为森林生态系统单位面积蒸腾消耗热量(kj m-2
d-1
)；d为空调开放天数(天)；p为电价(元/kwh)；r为空调能效比：3.0。8.根据权利要求1所述的一种用于对森林生态效益补偿方式计算方法，其特征在于：所述步骤s3中空气净化价值为森林能有效吸收有害气体和阻滞粉尘,从而起到净化空气的作用，采用替代成本法,通过工业治理大气污染物的成本评估森林空气净化价值，计算公式
为：式中,v
a
为森林生态系统空气净化价值(元/a)；qso2为单位面积森林吸收二氧化硫量(kg hm-2
a-1
)；c
so2
为二氧化硫治理成本(元/kg)；q
nox
为单位面积森林吸收氮氧化物量(kg hm-2
a-1
)；c
nox
为氮氧化物治理成本(元/kg)；q
dusts
为单位面积森林滞尘量(kg hm-2
a-1
)；c
dusts
为工业粉尘治理成本(元/kg)；a为林分面积(hm2)。

技术总结
本发明提供一种用于对森林生态效益补偿方式计算方法，涉及森林生态技术领域。一种用于对森林生态效益补偿方式计算方法，包括以下步骤：计算森林生态资产的总价值，所述森林生态资产的总价值，包括直接价值和间接价值两部分，计算直接价值，所述直接价值是森林生态系统产生的直接的经济价值,包括现存的林木价值和森林每年提供的林下产品价值净现值的总和，计算间接价值，所述间接价值是森林未来预期每年产生的生态系统调节服务价值净现值的总和。通过计算全国森林生态资产的直接和间接价值的方法,这种计算方法比较真实、科学地反映了人类对森林生态系统提供的各种服务的补偿，即受益者对提供者给予的补偿。受益者对提供者给予的补偿。受益者对提供者给予的补偿。


技术研发人员：牛香 王兵
受保护的技术使用者：中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所（国家林业和草原局世界自然遗产保护研究中心）
技术研发日：2023.03.31
技术公布日：2023/8/14