187 台灣林業科學 19(3): 187-97, 2004 研究報告 1) 行政院農業委員會林業試驗所林業經濟組, 100 臺北市南海路53 號 Forestry Economics Division, Taiwan Forestry Research Institute. 53 Nanhai Road., Taipei 100, Taiwan. 2) 行政院農業委員會林業試驗所集水區經營組, 100 臺北市南海路 53 號 Watershed Management Division, Taiwan Forestry Research Institute. 53 Nanhai Road., Taipei 100, Taiwan. 3) 國立台灣大學森林環境暨資源學系, 106 臺北市大安區羅斯福路四段 1 號 School of Forestry and Resource Conservation, National Taiwan University. 1 Roosevelt Rd., Sec.4, Taipei 106, Taiwan. 4) 通訊作者 Corresponding author, e-mail:[email protected]2003 年12 月送審 2004 年5 月通過 Received December 2003, Accepted May 2004. 森林涵養水源貨幣價值之研究 吳俊賢 1) 陳溢宏 1,4) 鄭美如 1) 黃正良 2) 李國忠 3) 摘 要 森林生態系具有多元功能與效益,是一種能永續的自然資源。為探討其永續利用之價值,評價 森林資源是一個重要的手段。水源涵養是台灣森林生態系的主要功能之一,然而其為一種間接利用價 值,推估其價值是相當複雜與困難的。本研究之目的在估計林業試驗所蓮華池研究中心試驗林森林集 水區在涵養水源方面之經濟效益,經選取南投縣、台中縣、台中市、苗栗縣、彰化縣等中部地區5縣市 之製造業的工商普查資料分析,並以蓮華池集水區之年平均貯水量360 mm,估計該地區用水之影子價 格每立方公尺為15.36元,每年涵養水源之經濟效益約為新台幣2,544萬元。 關鍵詞:影子價格、集水區、水源涵養、經濟效益。 吳俊賢、陳溢宏、鄭美如、黃正良、李國忠。2004 。森林涵養水源貨幣價值之研究。台灣林業科學 19(3):187-97。 Research paper Evaluating the Economic Benefit of Water Resource Nourishment by Forests Chin-Shien Wu, 1) Yi-Hong Chen, 1,4) Meei-Ru Jeng, 1) Jeen-Lian Hwong, 2) Kou-Chung Lee 3) 【Summary】 Forest ecosystems provide multiple benefits for human beings and can be considered a sustainable natural resource. Evaluating forest resources is a key step for studying their sustainable use. Water resource nourishment is one of the major functions of Taiwan’s forest ecosystems. Even though this function has environmental use value, estimating its non-market value is intricate and difficult. The purpose of this paper was to estimate the economic value of water
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森林涵養水源貨幣價值之研究 - tfri.gov.t 188 吳俊賢等―森林涵養水源貨幣價值之研究 resource nourishment of the Lienhuachih experimental watersheds. The
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187台灣林業科學 19(3): 187-97, 2004
研究報告
1) 行政院農業委員會林業試驗所林業經濟組,100臺北市南海路53號 Fores t ry Economics D iv i s ion , Taiwan Forestry Research Insti tute. 53 Nanhai Road., Taipei 100, Taiwan.
2) 行政院農業委員會林業試驗所集水區經營組, 1 0 0臺北市南海路 5 3號 Wa t e r s h e d M a n a g e m e n t Division, Taiwan Forestry Research Insti tute. 53 Nanhai Road., Taipei 100, Taiwan.
3) 國立台灣大學森林環境暨資源學系,1 0 6臺北市大安區羅斯福路四段1號 S c h o o l o f F o r e s t r y a n d Resource Conservation, National Taiwan University. 1 Roosevelt Rd., Sec.4, Taipei 106, Taiwan.
4) 通訊作者 Corresponding author, e-mail: [email protected] .gov.tw2003年12月送審 2004年5月通過 Received December 2003, Accepted May 2004.
森林涵養水源貨幣價值之研究
吳俊賢1) 陳溢宏1,4) 鄭美如1) 黃正良2) 李國忠3)
摘 要
森林生態系具有多元功能與效益,是一種能永續的自然資源。為探討其永續利用之價值,評價
森林資源是一個重要的手段。水源涵養是台灣森林生態系的主要功能之一,然而其為一種間接利用價
值,推估其價值是相當複雜與困難的。本研究之目的在估計林業試驗所蓮華池研究中心試驗林森林集
水區在涵養水源方面之經濟效益,經選取南投縣、台中縣、台中市、苗栗縣、彰化縣等中部地區5縣市
之製造業的工商普查資料分析,並以蓮華池集水區之年平均貯水量360 mm,估計該地區用水之影子價
格每立方公尺為15.36元,每年涵養水源之經濟效益約為新台幣2,544萬元。
關鍵詞:影子價格、集水區、水源涵養、經濟效益。
吳俊賢、陳溢宏、鄭美如、黃正良、李國忠。2004。森林涵養水源貨幣價值之研究。台灣林業科學
19(3):187-97。
Research paper
Evaluating the Economic Benefit of Water ResourceNourishment by Forests
Forest ecosystems provide multiple benefits for human beings and can be considered a sustainable natural resource. Evaluating forest resources is a key step for studying their sustainable use. Water resource nourishment is one of the major functions of Taiwan’s forest ecosystems. Even though this function has environmental use value, estimating its non-market value is intricate and difficult. The purpose of this paper was to estimate the economic value of water
188 吳俊賢等―森林涵養水源貨幣價值之研究
resource nourishment of the Lienhuachih experimental watersheds. The results show that the average shadow price of water is NT$15.36 per m3, and the total economic value of water resource nourishment of these watersheds of the Lienhuachih Experimental Forest is about NT$25.44 million annually.Key words: shadow price, watershed, water resource nourishment, economic benefit.Wu CS, Chen YH, Jeng MR, Hwong JL, Lee KJ. 2004. Evaluating the economic benefit of water
resource nourishment by forests. Taiwan J For Sci 19(3):187-97.
緒言
水資源不但是人類賴以生存與生活的基
本自然資源,亦可做為衡量生活品質的指標。
世界各國都很重視水源之維護與開發,據新
聞報導甚至為爭奪水源,最近導致尼羅河流域
1 0個國家的緊張與衝突,有可能會動干戈。
臺灣多山(約59%為林地),地形陡峻,河川比
降大,水流入海速度快,因此森林涵養水源對
水資源的供給至為重要。森林涵養水源之功能
是一種生態服務,具有生態價值。生態服務就
是森林對自然生態過程或生態系平衡所做出的
經濟貢獻。所謂涵養水源一般係指增加集水區
之低流量或基流量並調節流量在時間上之分佈
(Lu 1996)。森林為可再生資源,除了可綠化環
境、鞏固土砂、淨化空氣外,由於林地堆積枝
葉腐質層,增加土壤孔隙度,可提高土壤水蓄
存空間。森林涵養水源,供應山地及鄰近村落
生活用水,並可調節水庫的水源供給,亦間接
影響都會區之用水。同時,森林又具有過濾與
淨化水之功能,對上游地區降雨或墾殖所產生
的過量雜質、農藥與肥料等有機質能予於過濾
與淨化,因而能提供清澈的水源。國內在森林
涵養水源方面的研究亦多為探討集水區植被、
坡度、土壤型態、土地利用或森林作業方式對
於水質和水量的影響,進而分析集水區經營在
改善水質及增加儲水的實質效益 (Chen 1984, 1993)。健全發育之森林土壤,其滲透力非常
大。進入土壤中的水,更往母岩中之孔隙緩慢
移動,其中水分之流動較之於樹冠層及地表水
之流動為慢。河川流量大小隨降雨強度與累積
降雨量而變化,河川流量之逕流來源因降雨強
度增加而擴張,因降雨強度減少而收縮(Hewlett 1975)。
森林涵養水源的價值是一種生態價值,
也是一種非消耗性利用價值,主要包括增加
有效水量價值、改善水質價值、及調節逕流價
值(Hou 1995)。在評估森林涵養水源的價值方
面,過去對於改善水質和增加水量效益的評價
研究不多,若依Gregersen氏的分類,大抵上因
評價方法之不同可分為市場價格法、替代市場
價格法以及使用者調查法三大類(Zheng 1995)。市場價格法係以市場價格 (如自來水或水
庫開發成本 )作為評價增加水量效益的基礎。
例如,Jen et al. (1988)曾以68至76年度完工的
10座水庫每立公尺水量的平均開發工程費來評
價森林資源的水源涵養效益,平均費用為每立
方公尺50.3元,估計台灣森林對水資源涵養之
經濟效益每年7,000億元。以水庫開發成本做為
效益的評價,須事先假設此一成本等於效益,
否則其效益評價有高估或低估的可能 (Zheng 1995)。Lee and Lu (1995, 1998)以生長率法與
生長蓄積法估計森林涵養之水量,在政策定價
下,以Stone-Geary效用函數衡量消費者福利變
動及用水效率,也對集水區坡地經營改變之水
質污染作出效益評估。
使用者調查法一般係以假設條件評估法
(contingent valuation method; CVM)應用面談或
問卷向受訪者詢問其願意支付價值(willingness to pay; WTP)或願意接受補償金額(willingness t o accep t ; WTA),以獲取財貨之價值。Liu (1990)利用封閉式假設市場評估法以大臺北地
區居民為調查對象,評估淡水河水質改善的經
濟效益。Wu and Tsai (1993)以假設市場評估法
之封閉式回答評估水質受補償需求函數。Cheng
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( 1 9 9 5 )以條件評估法,對台灣各區域的農業
用水者進行水權願付價格之評估。Lin and Liu (1998)以條件評估法評估台西地區地下水資源價
值,結果顯示地下水用於灌溉每噸水的總價值為
0.392元,用於養殖每噸水的總價值為0.145元。
替代市場價格法係以用水來生產的產品之
市場價格間接算出水的影子價格或願付價格。
台灣自來水價受到管制並不能反映其實際價
值,且長期被扭曲(Lee 1999)。在缺乏適當的市
場價格時,社會成本效益分析一般都以影子價
格代替市價(Gittinger 1982, Gregesen 1987)。
Huang (1990)應用生產函數評估臺灣養蝦業使
用地下水的影子價格,估計地下水的影子價格
為每立方公尺0.018~65.89元,土地下陷的影子
價格為每公尺400,000~140,892,000元。以影子
價格理論計算地下水價值的方法,須使用大量
市場價格資料從事估計,就理論而言,此法如
欲精確估計價值,相關的影響變數均應包括在
內,否則易產生高估或低估的情形(Lin & Liu 1998)。Zheng (1994)應用線性規劃法配合臺灣
adj. R2 0.9996 0.9968 0.99991) Numbers in parentheses denote standard errors. [ ], Hypothesis test:ε=1 of t-test.2) ***, **, and * represent the significance of the 1%, 5%, and 10% significance levels, respectively.
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究估算之影子價格平均15.36元高達40%。主要
是因為Zheng之研究產業有六項,屬全國性資
料,且包括用水價值較高的紡織業(35.24元)及金屬基本工業(37.61元),以致整體平均值比本
研究高。
二、森林集水區土壤
森林是天然大海綿,也是天然綠色大水
庫,具有很大的滲透能力與蓄水能力。覆蓋
良好的森林具有水資源保育之功能,層層的樹
冠遮蔽森林土壤可減少地表逕流的發生;林地
地表因枯枝落葉等含有大量的有機質,可促進
土壤的團粒構造,有助於水分的滲透;林木根
系死亡,腐爛後往往會形成土壤中之大孔管,
能促使雨水迅速地滲透至深層土壤中。一般而
言,森林土壤之滲透性非常良好,降水時森林
在短時間內便可吸收和滲透雨水,減少奔流入
海的無效水,增加地表有效水蓄存,以供人類
生產與生活利用。不同植被的產流量和水土流
失狀況存在著很大差異,地表植被覆蓋60~75%
時,地表逕流僅占降雨的2%,土壤侵蝕為0.12 t /h .m 2;當地表植被覆蓋降至37%時,地表逕
流占降雨的14%,土壤侵蝕為1.23 t/h.m2;一
旦地表植被覆蓋降至10%時,地表逕流占降雨
的73%,土壤侵蝕高達13.70 t/h.m2 (Lu and Li 2002)。降水滲入土壤後,水分存量之多寡則
與土壤孔隙結構有密切的關係。覆蓋良好的
森林,可減緩暴雨時期的溪流量,在無降雨時
期,一部份水分則滲漏成為中間逕流或地下水
而緩慢流出。森林對於水資源涵養功能即為存在
於土壤水帶及中間水帶的水分緩慢流出之部分。
依據森林土壤的非毛管孔隙度可以得出森
林土壤的蓄水能力。森林土壤的非毛管孔隙度
很大,其範圍為5~25%。日本6類森林土壤的非
毛管孔隙度為第三紀堆積岩14.2%,中古生層堆
積岩17.1%,變質岩19.3%,花崗岩20.3%,火
山岩16.8%,火山炭20.9%,平均值為17.76%。
中國大陸森林土壤 (0~50cm)的非毛管孔隙度
範圍一般為8~22% (Hou 1995)。Zhou et al . (2000)研究森林涵養水源之價值,在北京密雲
水庫上游,各樹種林地涵養水源之能力由大
到小排序為:山楊林、樺樹林、闊葉混交雜木
林、蒙古櫟林、刺槐林、油松林、落葉松林、
側柏林。林地土壤蓄水量的增加是由於改善
土壤孔隙狀況之結果,實測林內土壤總孔隙度
47.5~63.2%,比荒草坡增加6.4~22.1%。非毛管
孔隙度5.4~14.6%,比荒草坡增加1.3~10.5%。
森林土壤非毛管孔隙度隨土壤深度變化逐漸減
小,如山楊林0~40厘米土壤深非毛管孔隙度由
25%下降至6.8%,而荒草坡0~25厘米土壤深僅
下降1.5%。根據日本林野廳之調查研究報告指
出(Wei 1983),評估森林涵養水資源的功能,是
以土壤粗孔隙率之多寡為評定的基礎,土壤之
粗孔隙是包括中孔隙及小孔隙,其PF值介於0.6
Table 3. Shadow prices of water for water-intensive industries1)
10.76price of water1) Wage and consumptive water of industry are the average of 5 administrative areas, including
Nantou County, Taichung County, Taichung City, Miaoli County and Changhua County. Shadow prices of water were calculated using equation(3). Data of labor costs are expressed by wage.
194 吳俊賢等―森林涵養水源貨幣價值之研究
〜3.0之間,其孔徑介於0.006〜0.6 mm之間。
土壤中的孔隙率受土壤結構、母岩以及有機質
含量等主要因子的影響而有所差異。母岩是基
本不變的自然因子,而土壤結構與土壤中有機
質的含量則會受到森林存在狀態的影響,事實
上森林的存在狀態才是主要影響土壤孔隙組成
之因素。土壤結構中土壤水帶和中間水帶的保
水能力,受大小孔隙組成及分佈所左右,依據
土壤水分吸力與孔隙大小的關係,可將土壤孔
隙分為大孔隙、中孔隙、小孔隙和細孔隙等。
大孔隙中的水分因重力而流動快速,細孔隙中
的水分因毛管吸力或擴散作用而移動,速度相
當緩慢,此兩者和水資源涵養功能均無直接關
係。而中、小孔隙(兩者的和即為粗孔隙率)中土
壤水分的特性介於其間,和水資源涵養有直接
關係(Chen and Her 1996)。根據Hou (1995)之研究比較中國、日本及
台灣的森林年涵養水源量,每公頃森林年涵養
水源總量中國大陸2,821 t (相當於降雨量282.1 mm),日本9,357 t (相當於降雨量935.7 mm),台灣8,917 t (相當於降雨量891.7 mm)。每公頃
Table 4. Soil coarse porosities ( ) of different forest types in Lienhua Chih Experimental Forest (Chen 1993)
Forest type Soil depth (cm)
Average 0~20 20~40 40~60Natural hardwood and stand improvement site 23.9 11.7 10.8 15.4Cunninghamia lanceolata Hook. var konishi plantation 18.4 8.8 6.3 11.2Aleurites Montana plantation 18.9 13.7 10.3 14.3Cunninghamia lanceolata plantation 16.1 10.6 8.3 11.7Calocedrus formosana plantation 23.5 11.9 7.9 14.4Cunninghamia lanceolata Hook.var. konishi and hardwood plantation
24.4 17.6 13.8 18.6
Average 14.3
195台灣林業科學 19(3): 187-97, 2004
水量會隨當年降雨的不同而有所變動。Lee et al. (1998)曾對森林淨化水質之效益進行分析,
但因時間及成本之關係,本研究對此部份所增
加之邊際效益暫不列入,其可為今後研究之要
項。Keng et al. (2002)對森林固土保肥效益、改
良土壤效益及水資源有效利用之經濟損失做過
分析,然Lu (2001)曾指出養分流失的現象,通
常以砍伐後第2年為最高,但不會持續太久,待
植生部份恢復後(北美洲約2至3 yr),即無法量
測。適當的伐木作業以及採伐後迅速造林恢復
植生,則伐木跡地的養分流失多屬不顯著,且
不影響溪流的水質。Zheng (1999)曾指出臺灣
夏秋期間所發生總降雨量大,強度高的連續豪
雨,是引起大洪水的主因,森林覆蓋僅是影響
集水區水文與洪水大小的幾項重要因素之一,
其減輕洪患的功能是有限的,故本研究亦不對
減輕洪患作經濟效益之評估。
結論
森林之水源涵養效益是一種非市場價值,
難以普通市場價格評估。本研究以水的影子價
格及土壤粗孔隙率貯水量來評估蓮華池研究中
心森林涵養水源之效益,是一種初步大膽的嘗
試。森林涵養水源之功能隨樹種、林齡、及林
分發育階段等因素而異,故欲準確估計其功能
效益應就不同林分與樹種來測計,而非僅算其
平均值,更精確的經濟效益估算研究工作尚待
日後加強。生產函數法應用於水的影子價格評
估,係將水視為生產活動中的生產要素,所以
僅適合用於估計水資源提供做農業、工業等實
際使用之價值,而對水所提供之景觀、防洪、
生態保育等非消費性或非使用價值,本方法則
無法評估其價值。本研究結果期能拋磚引玉,
爾後對於森林之多元化效益能有更深入之研究。
謝誌
本研究承蒙行政院農業委員會,計劃編號
91農科-2.3.4.-森-G4經費補助,謹此致謝。
引用文獻
Chen HH. 1984. Studies on the estimation of water resources conservation efficiency by forests. Exp For Nat Taiwan Univ 151. [in Chinese with English summary].Chen HH. 1993. Study on the water resource conservation in different landuse areas. Q J Chinese For 26(3): 41-61. [in Chinese with English summary].Chen MJ, Hwong JL. 1986. Studies on in-filtration function of forest land at Lien-Hua-Chi area. Q J Chinese For 19(2):89-99. [in Chinese with English summary].Chen MJ. 1993. Study on the pore size distribution of different soil in Lien-Hua-Chi area. Q J Chinese For 26(2):63-77. [in Chinese with English summary].Chen MJ, Her JP. 1996. Study on the variation of soil moisture storage of forest land in Lien-Hua-Chi area. Q J Exp For Nat Taiwan Univ 10(1):67-85. [in Chinese with English summary].Cheng KL. 1995. The willingness to pay for water rights of the agricultural water users in Taiwan—an application of the contingent
Table 5. Soil coarse porosities ( ) under different land use types (Hsieh and Hsieh 1985, Chen 1993)
valuation method [M S thesis]. Taipei, Taiwan: National Taiwan University. [in Chinese with English summary].Cheng JD. 1999. Influences of water resource on forest management. Taipei, Taiwan: Taiwan Forestry Bureau.Cheng JD, Yan CS, Yeh JL. 2001. Baseflow and storage relationships for small forest watersheds. Taiwan J For Sci 16(3):161-73. [in Chinese with English summary].Gee GW, Bauder JW. 1986. Particle-size analysis. In: A Klute, editor. Methods of soil analysis. Part 1. Physical and mineralogical methods. 2nd ed. Agronomy 9:383-411.Gregersen HM, Brooks KN, Dixon JA, Hamilton LS. 1987. Guidelines for economic appraisal of watershed management projects. Rome: FAO. Conservation Guide No. 16.Gittinger JP. 1982. Economic analysis of agricultural projects. Baltimore ML. Johns Hopkins Univ Press.Hewlett JD. 1975. Non-point and diffused water source: variable source area problem. Watershed management proceedings of a symposium conducted by the Irrigation and Drainge Division of the American Society of Civil Engineers. Logan UT. p: 21-46.Hou YZ. 1995. Research of forest resource evaluation in China. Beijing, China: China Forestry Publisher.Hsia TC. 1994. Evaluation of integrative economic value of forests. For Econ (3):64-7. [in Chinese].Hsieh HJ, Hsieh CT. 1985. A study of water storage capacity of forest soil in Lien-Hua-Chi experimental watersheds. J of Chinese Soil Water Conserv 16(1):78-86. [in Chinese].Huang CH. 1990. Economic valuation of underground water and man-induced land subsidence in aquaculture. Appl Econ 22:31-43.Huang ZH, Gu SZ. 2002. Comparative analysis on water pricing theories. Resources
Sci. 24(3):14-8. [in Chinese with English summary].Jen IA, Wang HJ, Lei LI. 1988. Evaluationof economic benefit of water conservationfrom forests in Taiwan. Q J Chinese For 21(3):17-25. [in Chinese with English summary].Kang WX, Tian DL. 2002. Evaluation of losing benefits to water resource contain-ment, soil-fixation and fertility preservation after cutting Chinese fir plantation. Sci Silvae Sinicae 38(1):111-5. [in Chinese With English Summary].Lee CM. 1999. Study on green national in-come account, estimation on economic value of water resource, and the principle of water policy. Q J Land Bank Taiwan 36(2):25-45. [in Chinese].Lee KJ, Lu YH. 1995. The target costs of forest for water resources conservation and the efficiency of urban water use. Q J Chinese For 28(1):81-117. [in Chinese with English summary].Lee KJ, Lu YH. 1998. An economic benefit evaluation of water pollution on shifting management of watershed hillslope. Q J Chinese For 31(1):65-77. [in Chinese with English summary].Lin EY, Liu WP. 1998. The valuation of ground water resource: An application ofthe contingent valuation method. Q J Land Bank Taiwan 35(3):33-67. [in Chinese with English summary].Liu GT. 1990. Efficiency evaluation on water quality improvement of Tamsui river—application of closed ended contingent valuation. Taiwan Econ Rev 18(2):99-128. [in Chinese with English summary].Lu Q, Li Q. 2002. Forest service and water supply in the United States. World For Res 15(3):54-60.Lu SY. 1996. The role of forests in soil and water conservation. Taiwan J For Sci 11(3):333-47. [in Chinese with English summary].
197台灣林業科學 19(3): 187-97, 2004
Lu SY. 2001. Forests and water. Taipei, Taiwan: TFRI Extension Series. no. 133. p 102.Wu PI, Tsai HW. 1993. The demand analysis of raw water quality—the application of contingent valuation method. Q J Land Bank Taiwan 30(4):65-87. [in Chinese].Wei YT. 1983. Studying the evaluation approach for forest benefit function by Forest Bureau of Japan. Taiwan For J 9(5):10-4. [in Chinese].Zheng CL. 1994. An evaluation of the
economic value of water—an application of the Linear Programming Model. Q J Exp For Nat Taiwan Univ 8(1): 49-60. [in Chinese with English summary].Zheng CL. 1995. Valuing the benefit of watershed management—an application of production function approach. Q J Chinese For 28(4):63-75. [in Chinese with English summary].Zhou BB, Li ZK. 2000. Value of forest resources in Beijing. Beijing, China: China Forestry Publishing House. [in Chinese].