核桃种植的生态效益评价
——以云南省大姚县为例

聂 弯，于法稳，和月月

(1.中国社会科学院研究生院，北京 102488；2.中国社会科学院农村发展研究所，北京 100732；3.西南林业大学经济管理学院，云南昆明 650224)



核桃种植的生态效益评价
——以云南省大姚县为例

聂 弯1，于法稳2*，和月月3

(1.中国社会科学院研究生院，北京 102488；2.中国社会科学院农村发展研究所，北京 100732；3.西南林业大学经济管理学院，云南昆明 650224)

核桃是发展山区经济的重要树种，也是一种能改善生态环境的优良树种。在界定核桃种植生态效益的概念及分析其内涵的基础上，运用文献查阅法以及专家咨询法，构建了核桃种植生态效益计量指标体系，采用等效替代法、市场价值法以及机会成本法等方法，对云南省大姚县核桃种植的生态效益进行了计量与分析，结果表明，2014年云南省大姚县核桃种植的生态效益为64.15亿元，是其经济效益的9倍多，其中涵养水源效益9.60亿元、固土保肥效益37.65亿元、固碳释氧效益7.45亿元、净化环境质量效益1.83亿元、调节区域气候效益2.46亿元、生物多样性保护效益5.16亿元。

大姚县；核桃种植；生态效益

目前国内外学者对核桃的研究主要集中在自然科学、产业和经济效益三方面[1]，鲜有的对核桃种植生态效益的研究也只进行了定性描述，缺少定量分析[2]。赵敏等[3]提出核桃生态效益不容忽视；谢伟东等[4]对核桃林下植被多样性进行了研究；周泽胜[5]介绍，1株50年生，树高15 m、冠厚10 m、冠幅30 m2的核桃树1年的生态效益价值量达19万美元，但是他并没有说明数据来源以及计算过程。笔者力图弥补实证研究的不足，通过实地调研、定量分析和定性分析相结合，以云南省大姚县为例计量分析核桃种植的生态效益。

1 核桃种植生态效益指标体系构建与计量方法

1.1 指标体系构建 生态效益是生态环境建设和保护的成果，表现为涵养水源、防风固沙、净化空气等功能[6]。经过与专家学者多次的交流、探讨，在借鉴国内外众多学者研究的基础上，最终确定核桃种植的生态效益计量指标体系包含涵养水源效益、固土保肥效益、固碳释氧效益、净化环境质量效益、调节区域气候效益以及生物多样性保护效益6个大类以及10个计量指标(图1)。

图1 核桃种植生态效益指标体系Fig.1 The system of ecological benefits of walnuts planting

1.1.1 涵养水源效益(B1)。涵养水源就是保持土壤中的水分不流失、不破坏生态环境。核桃树巨大的树冠具有较强的水源涵养功能[7]。该研究中定义的核桃种植涵养水源的生态效益主要包括蓄水效益(B11)和防洪效益(B12)。

1.1.2 固土保肥效益(B2)。核桃树固土保肥效益主要是指网状分布的核桃根系减少了土壤的崩塌，核桃林中核桃树和凋落物层的存在，缓解了水滴对表土的冲击和对地表径流的侵蚀作用，进而减少了土壤侵蚀和土壤肥力损失。该研究中定义的核桃固土保肥效益为同无核桃种植的林地相比的减少土地资源损失的固土效益(B21)与保护土壤肥力效益(B22)。

1.1.3 固碳释氧效益(B3)。核桃树通过光合作用吸收并固定空气中的CO2，并通过掉落的枝叶转化为有机质，将部分CO2存贮在种植核桃树的林地土壤当中[8]。该研究中定义的核桃种植的固碳释氧效益(B3)为核桃每年固定CO2中C的效益(B31)和释放O2效益(B32)。

1.1.4 净化环境质量效益(B4)。核桃树通过同化作用和异化作用使环境中的污染物数量减少、浓度下降、毒性减轻直至消失。研究表明，林区空气中的SO2比空旷地少15%～50%，核桃冬季无叶时能降尘26.0%，春季展叶后可降尘44.7%[9]。该研究中定义的净化环境质量效益(B4)为吸收SO2等有毒气体效益(B41)和阻滞降尘的效益(B42)。由于数据获取困难，该研究只计量吸收SO2的效益，其他有毒气体暂不考虑。

1.1.5 调节区域气候效益(B5)。核桃树体高、树冠大、枝叶繁茂，具有调节区域小气候(光照、温度、湿度、空气等因子)的功能，使种植区的气候温润。该研究按照单位面积的森林调节气候效益计量核桃种植区调节区域气候效益[10]。

1.1.6 生物多样性保护效益(B6)。生物多样性保护是指为多样性物种提供生存与繁衍的场所，从而起到保护生物多样性的功能[11]。该研究采用定量化的客观评估方法(Shannon-Wiener指数)计量生物多样性保护效益。

1.2 生态效益计量方法

1.2.1 涵养水源效益。核桃种植涵养水源效益采用影子工程法计量。蓄水效益(B11)采用区域平均水价作为衡量标准，即以研究区域当年的农业水利价格为参数进行计算；防洪效益(B12)以水库工程的蓄水成本作为衡量标准。由于核桃林的涵养水源与水库的蓄水本质类似，所以蓄水价格根据研究区域修建水库花费来计算，计算公式为：

B11=10 000(R-E)×A×K1

(Ⅰ)

B12=(D1-D0)×A×K2

(Ⅱ)

式(Ⅰ)(Ⅱ)中，B11为核桃种植蓄水效益(元)；B12为核桃种植防洪效益(元)；R表示核桃种植区年均降水量(mm/a)；E表示核桃种植区年蒸散量(mm/a)；K1为农业水利均价(元/m3)；D1表示阔叶林的防洪能力(m3/hm2)；D0表示裸地的防洪能力(m3/hm2)；K2为单位蓄水费用(元/m3)；A表示核桃种植面积(hm2)。

1.2.2 固土保肥效益。

1.2.2.1 固土效益。按照劳动成本法，采用挖取1 t泥沙的费用来计算核桃种植减少泥沙淤积灾害的固土效益(B21)，计算公式为：

B21=(X2-X1)×A×K3

(Ⅲ)

式(Ⅲ)中，B21表示核桃种植固土效益(元)；X2表示非核桃种植区土壤侵蚀模数[t/(hm2·a)]；X1表示核桃种植区土壤侵蚀模数[t/(hm2·a)]；K3表示从河道或湖泊中挖取1 t泥沙的平均费用(元/t)；A表示核桃挂果面积(hm2)。

1.2.2.2 保肥效益。采用替代市场法，将核桃种植区域内侵蚀土壤中的有机质和主要营养元素N、P、K物质量折合成有机肥、尿素、磷酸二氢钾的量，按照肥料市场价格来计算核桃种植的保肥价值，计算公式为：

B22=有机质含量×C1×5.00%+N含量×C2×46.67%+P含量×C3×22.79%+K含量×C3×28.68%

(Ⅳ)

式(Ⅳ)中，B22表示核桃种植保肥效益(元)；C1表示有机肥价格(元/t)；C2表示尿素价格(元/t)；C3表示磷酸二氢钾价格(元/t)；5.00%表示有机肥中含有机质的量；46.67%表示尿素中N的含量；22.79%和28.68%分别表示磷酸二氢钾中P和K的含量。

其中，有机质含量=挂果面积×土层厚度×表层土有机质含量×表层土有机质容重；

N含量=挂果面积×土层厚度×表层土N含量×表层土N容重；

P含量=挂果面积×土层厚度×表层土P含量×表层土P容重；

K含量=挂果面积×土层厚度×表层土K含量×表层土K容重。

1.2.3 固碳释氧效益。

1.2.3.1 固碳效益。植物每生产162 g干物质可以吸收固定264 g CO2，同时释放193 g O2，也就是每生产1 g干物质需要1.63 g CO2，同时释放1.19 g O2，可以计算出核桃固定C和释放O2的效益物质量，再采用工业制造C的市场替代法计算出核桃固定C的效益价值量，计算公式为：

B31=1.63ARB×Z1

(Ⅴ)

式(Ⅴ)中，B31表示核桃种植固定C效益(元)；A表示种植面积(hm2)；R表示CO2中C的含量，为27.27%；B表示林分净生产能力，是一个经验值，为12.81 t/(hm2·a)；Z1表示工业制造C的成本(元/t)。

1.2.3.2 释氧效益。释放O2效益计算公式为：

B32=1.19AB×Z2

(Ⅵ)

式(Ⅵ)中，B32表示核桃种植释放O2效益(元)；Z2表示工业制造O2的成本(元/t)；A、B与式(Ⅴ)中的说明相同。

1.2.4 净化环境质量效益。

1.2.4.1 吸收SO2效益。净化环境效益的计量方法主要是面积—吸收能力法，这种方法便于解释和测度[12]，计算公式为：

B41=Q1A×H1

(Ⅶ)

式(Ⅶ)中，B41表示核桃种植吸收SO2效益(元)；Q1表示单位面积核桃林吸收SO2的量[kg/(hm2·a)]；A表示种植面积(hm2)；H1表示每消减1 kg SO2的投资成本(元/kg)。

1.2.4.2 阻滞降尘效益。同样采用面积—吸收能力法来计算，计算公式为：

B42=Q2A×H2

(Ⅷ)

式(Ⅷ)中，B42表示核桃种植阻滞降尘效益价值量(元)；Q2表示单位面积阔叶林滞尘的量(t/hm2)；A表示种植面积(hm2)；H2表示阻滞降尘的成本(元/t)。

1.2.5 调节区域气候效益。借鉴谢高地等[13]的研究成果，核桃种植调节区域气候效益的计算公式为：

B5=MA

(Ⅸ)

式(Ⅸ)中，B5表示核桃种植调节区域气候效益(元)；M表示我国陆地生态系统中森林单位面积气候调节值(元/hm2)；A表示种植面积(hm2)。

1.2.6 生物多样性保护效益。采用Shannon-Wiener指数计算核桃种植生物多样性保护效益物质量，计算公式为：

H′=-∑(ni/N)ln(ni/N)

表1 物种保育Shannon-Wiener指数分级价值

Table 1 Shannon-Wiener index classification value in species conservation

等级GradeShannon-Wiener指数Shannon-Wienerindex单价Priceperunit元/(hm2·a)1指数≥65000025≤指数<64000034≤指数<53000043≤指数<42000052≤指数<31000061≤指数<250007指数<13000

注：数据来源于国家林业评估标准《森林生态服务功能评估规范》(LY/T1721-2008)。

Note：Data are from national forest assessment standardSpecificationforAssessmentofForestEcosystemServices(LY/T1721-2008).

核桃种植生物多样性保护效益计量公式为：

B6=AV

(Ⅹ)

式(Ⅹ)中，B6表示核桃种植生物多样性保护效益(元)；A表示种植面积(hm2)；V表示核桃所处林分的价值[元/(hm2·a)]。

2 研究区概况及数据来源

2.1 研究区概况 大姚县位于云南省楚雄彝族自治州西北部，地理坐标为100°53′18″～101°40′30″E、25°32′43″～26°23′36″N，面积41.46万hm2，总人口28万人，森林覆盖率78%，林业用地面积32.29万hm2，占全县面积的77.50%，相对湿度65%，年均气温15 ℃，年均降雨量800余mm，年日照时数2 400余h，境内土壤主要有燥红土、红壤、黄棕壤、棕壤、暗棕壤，是核桃种植的理想之地。大姚县全县12个乡镇(金碧镇、龙街乡、赵家店乡、新街乡、昙华乡、桂花乡、湾碧乡、铁锁乡、三台乡、三岔河乡、六苴镇、石羊镇)均有核桃栽培。截至2014年底，全县约种植核桃10万hm2，产量1.86万t，产值6.6亿元，农民人均种植核桃收入2 800元。

2.2 数据来源 向大姚县统计局、林业局、农业局、环保局、气象局等部门收集该县历年有关核桃种植生态效益的统计数据，如核桃种植区年均降水量、核桃种植区年均蒸散量、种植面积、非核桃种植区土壤侵蚀模数、核桃种植区土壤侵蚀模数、核桃种植区表层土有机质含量、核桃种植区表层土有机质容量、核桃种植区土层厚度、核桃种植区表层土N含量、核桃种植区表层土N容量、核桃种植区表层土P含量、核桃种植区表层土P容量、核桃种植区表层土K含量、核桃种植区表层土K容量等，并通过座谈会、实地访谈等方式，对该县核桃种植生态效益存量及其变化做详细的了解。

2.3 数据计算 生态效益货币化常用的方法有等效益替代法、机会成本法、意愿支付法以及能值分析法(Energy Analysis)。考虑到数据的可获得性，该研究采用等效替代法计算大姚县核桃种植生态效益，等效替代法就是用生产等量生态效益的工程费用替代计算核桃种植产生的生态效益。具体是，首先确定核桃种植在涵养水源、固土保肥、固碳释氧等生态功能方面物质量的大小，然后假设种植区生态系统受到破坏，生态功能受到损害，使得种植区的生态功能丧失，改由其他方法如建造水库、人工挖沙、施肥、工业制碳、制氧等生产同样物品所花的费用来等效替代种植区生态效益的大小。

3 评价结果及分析

3.1 涵养水源效益

3.1.1 核桃种植蓄水效益。大姚县2014年年均降水量为708.60 mm，没有针对核桃种植蒸散量进行测量，该研究采用云南省2000—2009年森林蒸发量均值(421.22 mm)来代替。根据大姚县水利局提供的资料，该县农业水利均价0.055元/m3，蓄水均价31.79元/m3，2014年核桃种植面积为103 170.80 hm2。调研中科技人员反映，未到盛果期的核桃树树冠小、根系不发达，不能产生强大的生态功能，该研究取大姚县挂果的核桃种植面积32 500 hm2，计量大姚县核桃种植产生的涵养水源生态效益，代入公式得：

B11=10 000(R-E)×A×K1=10 000 ×(0.708 6-0.421 2)×32 500×0.055=513.73万元。

3.1.2 核桃种植防洪效益。根据《中国生物多样性国情研究报告》的研究结果显示，我国阔叶林及林下植被的防洪能力均值为1 773.7 m3/hm2，裸地的防洪能力均值为850.0 m3/hm2。结合该县管理局提供的统计资料，计算出大姚县核桃种植的防洪效益：

B12=(D1-D0)×A×K2=(1 773.7-850.0)×32 500×31.79=95 434.37万元。

涵养水源效益B1=蓄水效益B11+防洪效益B12=513.73万元+95 434.37万元=95 948.10万元。

3.2 固土保肥效益

3.2.1 固土效益。采用王珠娜[14]测定的三峡库区秭归县板栗、柑橘、茶叶等10种退耕还林地的土壤侵蚀模数均值207.95 t/(km2·a)作为大姚县核桃种植林地的土壤侵蚀模数，取西安中煤航测遥感局张光超等[15]研究的秦岭自然保护区群所属的县域侵蚀模数1 500.00 t/(km2·a)作为大姚县裸地土壤侵蚀模数。大姚县没有统计从河道或湖泊中挖取1 t泥沙的费用，采用云南省的平均价格3.5元，挂果的核桃种植面积仍取32 500 hm2。大姚县核桃种植的固土效益为：

B21=(X2-X1)×A×K3=(1 500.00-207.95)×32 500×3.5=14 697.06万元。

3.2.2 保肥效益。根据《大姚土壤》的研究结果，该县境内表土层一般为8.0～15.0 cm，该研究取其均值11.5 cm；大姚县内，所有类型土壤表层土有机质、N、P、K含量均值分别为45、2、14、21 mg/g。没有对该县核桃种植区域的土壤容重进行测量，此值取全国均值1.33 t/m3。根据大姚县兆丰农资经营部反映的情况，该县市场销售的有机肥、尿素、磷酸二氢钾的价格分别为22 500、2 000、3 200元/t，代入公式得：

B22=有机质含量×C1×5.00%+N含量×C2×46.67%+P含量×C3×22.79%+K含量×C3×28.68% =2 236 893.75×22 500×5.00%+99 417.5×2 000×46.67%+69 592.25×3 200×22.79%+1 043 883.75×3 200×28.68%=251 650.55万+9 279.63万+5 075.22万+95 803.48万=361 808.88万元。

固土保肥效益B2=固土效益B21+保肥效益B22=14 697.06万元+361 808.88万元=376 505.94万元。

3.3 固碳释氧效益

3.3.1 固定C效益。按照林分净生产能力计算，大姚县核桃种植区固定C效益为：

B31=1.63ARB×Z1=1.63×103 170.80×27.27%×12.81×260.17=15 283.96万元。

3.3.2 释放O2效益。大姚县核桃种植区释放O2效益为：

B32=1.19AB×Z2=1.19×103 170.80×12.81×376.47=59 208.40万元。

固碳释氧效益B3=固定C效益B31+释放O2效益B32=15 283.96万元+59 208.40万元=74 492.36万元。

3.4 净化环境质量效益

3.4.1 吸收SO2等有毒气体效益。《中国生物多样性国情研究报告》中的标准是阔叶林吸收SO2的平均能力为88.65 kg/hm2，大姚县核桃种植区吸收SO2的效益为：

B41=Q1A×H1=88.65×103 170.80×0.60

=548.77万元。

3.4.2 阻滞降尘效益。《中国生物多样性国情研究报告》研究认为，阔叶林的滞尘能力为10.11 t/hm2，大姚县核桃种植区阻滞降尘效益为：

B42=Q2A×H2=10.11×103 170.80×170

=17 731.97万元。

净化环境质量效益B4=吸收SO2效益B41+阻滞降尘效益B42=548.77万元+17 731.97万元=18 280.74万元。

3.5 调节区域气候效益 谢高地等[13]认为我国陆地生态系统中森林单位面积气候调节值为2 389.10元/hm2，大姚县核桃种植调节区域气候效益为：

B5=MA=2 389.10×103 170.80=24 648.54万元。

3.6 生物多样性保护效益 根据全国林分类型的Shannon-Wiener指数等级及其分布，核桃林下植被多样性均处在6级，可以认为大姚县核桃种植的Shannon-Wiener指数也处在6级。2014年大姚县的核桃种植面积为103 170.80 hm2，生物多样性保护效益为：

B6=AV=103 170.80×5 000=51 585.40万元。

云南省大姚县核桃种植的生态效益计量结果见表2。

4 结论与讨论

该研究对核桃种植生态效益及其计量理论和方法进行了分析与探讨，构建了一套适合核桃生态效益分析与计量的模型，在此基础上，对云南省大姚县核桃种植的生态效益进行了实证研究，最后得出如下结论。

表2 云南省大姚县核桃种植生态效益计量结果

Table 2 Results of evaluation of ecological benefit of walnut planting in Dayao County，Yunnan Province

万元

(1)运用等效替代等计量方法，对云南省大姚县核桃种植的生态效益进行科学分析与计量，得出云南省大姚县核桃种植的生态效益约为64.15亿元，是其经济效益的9倍有余。此研究结果可以作为云南省指导核桃种植事业可持续发展的一个重要指标。

(2)各项生态效益从大到小依次为B2、 B1、B3、B6、B5、B4。固土保肥效益最大，这个结果符合当下国家进一步加强林业生态工程建设力度，将核桃纳入天然林保护、退耕还林、防护林建设、造林补贴等重点工程主要造林树种的国情。从计量结果来看，涵养水源效益也显示了相当大的效益，约为9.60亿元，这与林木的主要生态功能之一涵养水源相符。固碳释氧效益排在第3位，与经济林的经济效益相符。经济林的另一个重要作用就是保护生物多样性及其生存环境，该类别的生态效益排第4位，约为5.16亿元，还是非常显著的。调节区域气候效益以及净化环境质量效益都较低，这从侧面反映出云南省偏远山区的环境质量本身较高。

(3)就单个效益而言，核桃种植固土保肥效益最大，约为37.65亿元，涵养水源效益次之，约为9.60亿元。大姚县核桃种植区多为45°以上的陡坡，而核桃强大的固土保肥效益对于防治当地水土流失具有重要的意义。此外，有研究将净化水质也纳入涵养水源效益进行计量，通过咨询专家认为，云南省大姚县核桃种植区域水质已经符合居民饮用水标准，且当地居民确实直接饮用当地的地下水，因此没有将净化水质纳入涵养水源效益计量当中。在其他几个单项中，生物多样性保护效益值得一提，这个数据的计量结果排第4位，说明核桃种植为当地珍稀物种提供了优质的栖息地，这和防治水土流失是分不开的。

该研究尝试性地计量了云南省大姚县核桃种植产生的生态效益，继而分析了计量结果的一些数值及相应的生态效益特点，需要指出的是，这些计量结果并不是唯一的。该研究在计量过程中使用了较多的替代变量，并且回避了一些无法收集到数据的计量指标，但这是符合生态效益计量原则的，即必须保证数据的可计量、可获得性原则，最终计量结果的大小是相对的，核桃种植的生态效益必然是个极大的数值，在计量过程中考虑到了社会的可接受性、人为因素等。该研究构建的核桃种植生态效益计量指标体系能够反映出核桃种植生态效益的特性，可以为基层技术人员评估核桃种植的生态效益提供参考标准。

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Evaluation of Ecological Benefit of Walnut Planting—A Case of Dayao County of Yunnan Province

NIE Wan1, YU Fa-wen2*, HE Yue-yue3

(1. Graduate School of Chinese Academy of Social Sciences, Beijing 102488; 2. Rural Development Institute, Chinese Academy of Social Sciences, Beijing 100732; 3. College of Economics and Management, Southwest Forestry University, Kunming, Yunnan 650224)

Walnut is an important tree in developing the economy in remote areas and is also a good tree species to improve the ecological environment. Based on the definition of walnut planting ecological benefits, by using the method of literature review and expert consultation as well as the equivalent substitution method, market value method and opportunity cost method and other methods, this paper established the measurement index system of walnut planting ecological benefits and analyzed the walnut ecological benefit of Dayao County of Yunnan Province. The results showed that the ecological benefits of walnut planting in Dayao County is 6.415 billion yuan in the year of 2014, 9 times more than the economic benefit. The water conservation benefit for protecting fertilizer is 960 million yuan, solid soil benefit is 3.765 billion yuan, carbon sequestration and oxygen release benefit is 745 million yuan, purifying environment benefit is 183 million yuan, regulating regional climate benefit is 246 million yuan and biodiversity conservation benefit is 246 million yuan.

Dayao County; Walnut planting; Ecological benefits

中国社会科学院资助项目(JD2014YB15)。

聂弯(1991-)，女，江西樟树人，博士研究生，研究方向：生态经济。*通讯作者，研究员，博士生导师，从事生态经济领域的研究。

2016-08-24

S 7-9

A

0517-6611(2016)29-0156-05