森林涵養水源貨幣價值之研究 - tfri.gov.t 188...
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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
Chin-Shien Wu,1) Yi-Hong Chen,1,4) Meei-Ru Jeng,1)
Jeen-Lian Hwong,2) Kou-Chung Lee3)
【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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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
地區22部門的產業關聯模型，分析供水不足時
國內生產毛額的損失，再由損失值與用水短缺
量的比數，估算出用水的經濟價值每立方公尺
26元。Zheng (1995)亦曾應用生產函數法，採取
六項多用水製造業之工商普查資料，求出各製
造用水的影子價格，平均值為每立方公尺21.56元。Lee (1999)應用水資源使用之社會成本的影
子價格以及條件價值評估法衡量水資源之社會
價值，同時比較此兩種評估方法的貨幣價值。
Kang et al. (2002)亦應用等效益相關代替法，對
杉木人工林採伐後之水源涵養和固土保肥效益
損失進行分析。Huang et al. (2002)就水資源定
價的方法作比較，分析其利弊。本研究目的即
應用工商普查之廠商生產資料，推估出主要用
水的生產函數，進而估算出中部地區製造業用
水的影子價格，再根據蓮華池森林每年涵養之
水量，以評估林業試驗所蓮華池試驗林對水資
源的涵養效益。
材料與方法
一、生產函數及水的影子價格計算
生產函數法是一種非市場財貨的價值衡量
方法，其將環境資源視為生產要素，以其用於
生產產品的市場價值，間接算出此環境資源的
影子價格，此種方法主要適用於評估環境資源
的使用價值。水是一種財貨、資源，多數用水
未必有消費市場存在，故無法用市價估計水源
供水的價格，且自來水是公用事業，自來水價
受到管制，並不能反應水資源對人類所產生的
所有價值。
將水視為生產要素，應用生產函數法評估
水資源價值，係假設生產者追求成本極小或利
潤極大，而導出其他生產要素的引申需求函數
(derived demand function)，然後藉由已知的其
他生產要素價格估算未知的水的影子價格。生
產者成本極小化的條件為各項生產要素的邊際
生產力除以其價格的比值都相等，即使每一元
的邊際投資用於購買不同生產要素所獲得的邊
際生產力都要相等。因此，若從生產函數已知
水和其他生產要素的邊際生產力，且又已知其
他生產要素的價格，則便可導出水的影子價格。
本節有關水的影子價格公式推導，係參考
Zheng (1995)之生產函數法，並做部分修正。
假設廠商的生產函數為Cobb-Douglas:Y=A LαMβEγWδ (1)
Y為產出量，A為常數項，L、M、E、W各分別為勞力、原料、能源和水的使用量，而
α、β、γ、δ各為上述四項生產要數對應之
參數。
生產成本最小化的的成本函數C＊為最小成
本時的最適生產要素需求量(即L＊、M＊、E＊、
W＊)乘以其價格的總和。參照Zheng (1995)的最
小生產成本C＊及最適勞力成本ClL＊之概念，其
計算公式經作者自行推導如下：
由式1之生產函數在對各生產因素成本之最小
化後得知，Cl、Cm、Ce、Cw分別為勞力、原
料、能源和水的價格，
Cl=
Cm=
Ce=
Cw=λ
α(Y/L) β(Y/M) γ(Y/E) δ(Y/W)其中λ為Lagrange乘數(multiplier)。因勞力之邊際生產力為∂Y/∂L=AαLα-1MβEγWδ
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=α(Y/L)，故：
Cl=λ；同理
∂Y/∂LCl
=Cm
=Ce
=Cw
=λ∂Y/∂L ∂Y/∂M ∂Y/∂E ∂Y/∂W上式表示廠商的生產成本最小化時，各生產要
素的價格與其邊際生產力的比值應均相等。由
上式可以求出生產成本最小化時的生產要素需
求函數，要導出勞力的需求函數時先透過上式
分別將原料、能源和水以勞力和生產要素價格
表示，即
M = [ βCl ]，E = [γCl ]，W = [δCl ]，再將αCm αCe αCe
之帶入式(1)而得到廠商生產成本最小化時的勞
力需求函數，如下：
L＊= [ Y (αCm )β(αCe )γ(αCw )δ]1ε
A βCl γCl δCl其中，ε即為規模彈性。
ClL＊=Cl [ Y (αCm )β(αCe )γ(αCw )δ]1
ε
A βCl γCl δCl
= [ Y (α)β(α)γ(α)δClαCmβCeγCwδ]1ε
A β γ δ
= [αε Y (1)α(1)β(1)γ(1)δClαCmβCeγCwδ]1ε
A α β γ δ
=α[Y (1)α(1)β(1)γ(1)δClαCmβCeγCwδ]1ε
A α β γ δ ．
同理：
CmM＊=β[Y (1)α(1)β(1)γ(1)δClαCmβCeγCwδ]1ε
A α β γ δ
CeE＊=γ[Y (1)α(1)β(1)γ(1)δClαCmβCeγCwδ]1ε
A α β γ δ
CwW＊=δ[Y (1)α(1)β(1)γ(1)δClαCmβCeγCwδ]1ε
A α β γ δ
C＊= ClL＊＋CmM＊＋CeE＊＋CwW＊
= (α＋β＋γ＋δ)
[Y (1)α(1)β(1)γ(1)δClαCmβCeγCwδ]1ε
A α β γ δ
=ε[Y (1)α(1)β(1)γ(1)δClαCmβCeγCwδ]1ε
.A α β γ δ
Cl、Cm、Ce以及Cw分別為勞力、原料、能源
以及水的價格。在生產成本最小化時，最適的
勞力成本等於勞力價格乘以最適勞力需求量。
再推算最適勞力成本、原料成本、能源成本和
用水成本佔最小化生產成本的份額(share) Sl、Sm、Se、Sw各分別為：
Sl = ClL＊/ C＊=α/ (α＋β＋γ＋δ)Sm = CmM＊/ C＊=β/ (α＋β＋γ＋δ)Se = CeE＊/ C＊=γ/ (α＋β＋γ＋δ)Sw = CwW＊/ C＊=δ/ (α＋β＋γ＋δ)由以上4式可知，各生產要素之成本份額的總和
等於1，即：
Sl＋Sm＋Se＋Sw=1在實際應用上，各生產要素之成本份額可
以利用Cobb-Douglas生產函數加以測定。若將
式(1)兩邊都取自然對數(以ln表示)，則式(1)可改寫如下：
lnY=lnA＋αlnL＋βlnM＋γlnE＋δlnW
(2)上式便於利用多元迴歸法以其迴歸係數推估
α、β、γ和δ，再進而估算出各生產要素成
本的份額。
最後可推導出水的影子價格：
Cw = (ClL) Sw/W (3)
Sl
二、資料來源
本研究資料取自1986年臺灣地區23縣市
之工商普查報告，此為最近一期有效之資料來
源，因為1986年後之工商普查皆未再調查製造
業的用水量，所以無法引用。又因蓮華池研究
中心位於南投縣境，其蓄水功能影響所及地區
只有中部各縣市，故本研究只選取南投縣、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來作分析。因為
用水量不多之產業，在應用生產函數推估其用
水成本份額時，因份額甚小其迴歸係數易呈統
計上不顯著，而影響水的影子價格評估之有效
性，故本研究只針對南投等地區用水量占該地
區製造業總用水量10%以上的主要用水製造業
加以評估。這些用水量多的製造產業包括造紙
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及紙製品業、化學材料業及食品業，其用水量
佔該地區製造業總用水量的比例分別為26.97、
18.52和13.12%，以上三種主要用水製造業合計
的用水量占該地區製造業總用水量的58.61%。
Table 1為1986年南投縣、台中縣、台中市、苗
栗縣、彰化縣等中部地區製造業用水量的統計。
三、本報告估算蓮華池地區試驗林對水資源的
涵養效益，主要是參考Chen and Her (1996)於
蓮華池4號和5號試驗集水區所測得之土壤貯水
量平均值，再進一步算出集水區森林涵養水源
之經濟效益。
結果與討論
一、製造業用水影子價格之評估
(一)生產函數之推估
Table 2所列係依據式(2)將南投等中部地區
5縣市工商普查報告中造紙及紙製品業等三種
多用水製造業之產出(Y)、工資(L)、原料費用
(M)、電力及燃料能源費用(E)以及用水量(W)等普查資料帶入，應用最小平方法估計之三種
多用水製造業Cobb-Douglas生產函數的迴歸係
數及其統計值。以上普查資料除用水量係以物
Table 1. Water consumption of manufacturing industries in 1986 (Nantou County, Taichung County, Taichung City, Miaoli County, and Changhua County)1)
Manufacturing Consumption of water Percentage Cumulative by industry(1000 m3) (%) percentage (%)Paper and Paper products 54,333 26.97 26.97Chemical materials 37,308 18.52 45.49Food manufacturing 26,427 13.12 58.61Textile industries 13,515 6.71 65.32Beverage and Tobacco 12,531 6.22 71.54Fabricated metal products 10,416 5.17 76.71Basic metal industries 8846 4.39 81.11Non-metallic mineral products 8679 4.31 85.42Rubber products 7487 3.72 89.14Plastic products 7111 3.53 92.67Transport equipment 2008 1 93.67Wood, bamboo products and non-metallic furniture 1715 0.85 94.52Leather, fur and products 1524 0.76 95.28Machinery and equipment 1488 0.74 96.02Electrical and electronic machinery and equipment 1423 0.71 96.73Chemical products 1411 0.70 97.43Precision instruments 725 0.36 97.79Wearing apparel accessories 607 0.30 98.09Printing, publishing, and allied industries 133 0.07 98.16Petroleum and coal products 82 0.04 98.20Misc. industrial products 3,655 1.80 100.00Total 201,474 100.00 100.001) From a report on 1986 industrial and commercial census of the Taiwan-Fukien area, the Republic
of China. Published By Directorate-General of Budget, Accounting and Statistics, Executive Yuan, R.O.C.
192 吳俊賢等―森林涵養水源貨幣價值之研究
理量計算以外，其他之產出、勞力、原料以及
能源皆以貨幣單位計算，故可視這些產出和生
產要素的價格為單位元(unit price)。其結果顯
示三種製造業的F值在95%水準之t-測驗下呈顯
著，表示此三種產業之生產函數類型屬Cobb-Douglas型，且其判定係數R2值都超過0.99，顯
示Cobb-Douglas生產函數模型具有99%以上的
解釋能力。
三種製造業Cobb-Douglas生產函數的推估
係數α、β、γ和δ除了食品業的γ值外都大
於零，此與理論預期值相符合；雖食品業的電
力及燃料能源費用係數推定值為負，然其 t -檢定呈不顯著，遂不予考慮，可能因本研究所取
之資料尚不夠多所致。三種製造業其規模彈性
係數ε，在以 t-檢定ε=1的假說時都被接受，
故設定其ε=1，表示這三種製造業為固定規模
報酬，故其生產函數之α、β、γ和δ即為勞
力、原料、能源和用水的成本份額。此三種製
造業的用水成本份額都在5%以下，與其他生產
要素成本比較而論，這是合理的成本範圍。因
為此三種製造業都屬民生輕工業，其勞力及原
料之成本份額都很高。造紙及紙製品業勞力之
成本份額23.206%，原料之成本份額61.408%，
二者合計之成本份額占8 4 . 6 1 4%。化學材料
業勞力之成本份額19.302%，原料之成本份額
67.499%，二者合計之成本份額占86.801%。食
品業勞力之成本份額15.023%，原料之成本份額
85.653%，二者合計之成本份額占90.676%。由
以上之討論，此三種製造業的Cobb-Douglas生產函數的估計結果應屬合理。
(二)水的影子價格之估算
以Table 2之生產函數係數，可依據式(3)，求出三種製造業每立方公尺用水的影子價格如
Table 3。各種製造業之工資及用水量係取南投
縣等中部地區5縣市該產業的平均值，各產業之
勞力成本份額和用水成本份額，皆取自Table 2所列各產業生產函數之α、δ迴歸係數推估值。
各產業之水的影子價格視各產業的生產技術條
件而異，每立方公尺介於2.41至24.06元之間，
此三種製造業用水的影子價格平均值為10.76元。原始資料為1986年幣值，本研究以消費者
物價指數調整成2000年幣值，經調整後之影子
價格平均值為15.36元。
Zheng (1995)以生產函數法估算六項製造
業用水的影子價格，平均值為21.56元，比本研
Table 2. Estimation of Cobb-Douglas production functions for 3 water-intensive industries1)
Paper and paper products Chemical materials Food manufacturingIntercept (lnA) 1.24733 1.16978 0.74530 (0.12776)*4) (0.94928) (0.11665)*4)
Labor 0.23206 0.19302 0.15023(α) (0.02699)*4) (0.42117) (0.01373)*4)
Material 0.61408 0.67499 0.85653(β) (0.03581)*4) (0.37759) (0.03491)**3)
Energy 0.13284 0.12634 -0.04483(γ) (0.02851) (0.14398) (0.03649)Water 0.02102 0.00565 0.03806(δ) (0.03021) (0.09476) (0.02088)Elasticity of 1.00 1.00 1.00Scale (ε) [-1.41] [1.38] [1.40]F-Value 2965.33**3) 417.24**3) 15462.0***2)
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)
Wage Labor share
Consumptive Water share
Shadow priceManufacturing
(x 103 NT$) (％) water of industry
(％) of water
(x106m3) (NT$/m3)Paper and paper
696,532 0.23206 10.8666 0.02102 5.81productsChemical materials 613,630 0.19302 7.4616 0.00565 2.41Food manufacturing 501,868 0.15023 5.2854 0.03806 24.06Average shadow
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
森林年涵養水源總量中國大陸為日本的30%、
為台灣的32%。
依Chen (1993)之調查，蓮華池不同林相之
土壤粗孔隙率值如Table 4所示。天然闊葉樹林
和針闊混合人工林之土壤粗孔隙率較其他單純
人工林高；隨著土壤深度分層(0〜20, 20〜40, 40〜6 cm)增加而土壤粗孔隙率急速減少；不同
林相之土壤粗孔隙率平均值為14.3%。Chen and Her (1996)在蓮華池4、5號集水區，分層(0〜20, 20〜40, 40〜60, 60〜80及80〜100 cm)測定
其土壤深度之體積含水率，計算出各測定深度
之貯水量，求出4號集水區1 m深範圍土壤全年
的貯水量約為350 mm，5號集水區試區約為370 mm (對照1993年之降雨資料)。
此外，由Chen (1993), Hsieh and Hsieh ( 1 9 8 5 )等，於蓮地區調查不同土地利用型態
下，其土壤之粗孔隙率值有明顯之差異，若將
森林地區與油茶園、檳榔園及裸露地來做比較
(Tables 4, 5)，則森林之粗孔隙率比農業型土地
高出3%，比裸露地高出7.7%。
三、蓮華池地區森林涵養水源之經濟效益
1993年之降雨量(2,165 mm)未超過37年降
雨平均值(2,229 mm)，故以蓮華池4號與5號集
水區之平均貯水量360 mm(粗孔隙率的貯水量，
即每公頃為3,600 m3)來計算，乘上蓮華池地區
製造業用水之影子價格每立方公尺15.36元及總
森林面積462 ha，則蓮華池研究中心之森林涵
養水源之每年經濟價值為：
15.36元/m3×3,600 m3/ha×462 ha = 25,446,960元
四、未來研究展望
土壤粗孔隙率可視為林地土壤貯水量的
潛能(potential)，而實際的貯水量尚受到降雨
的大小及降雨時間分配的影響，因此每年的貯
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。
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Table 5. Soil coarse porosities ( ) under different land use types (Hsieh and Hsieh 1985, Chen 1993)
Land use type Soil depth (cm)
Sub-average Average 0~20 20~40 40~60Oil tea 15.1 12.0 9.4 12.2 11.3Betel nut 13.2 9.7 8.2 10.4Bared － － － － 6.6
196 吳俊賢等―森林涵養水源貨幣價值之研究
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