洮河林区森林生态系统服务功能及价值评估

2018-03-19邱书志杨永林汪淑筠王少明闫毓斌赵亮生

中南林业科技大学学报 2018年2期

邱书志，王伟，丁骞，杨永林，汪淑筠，王少明，闫毓斌，赵亮生

（1.甘肃省白龙江林业管理局，甘肃兰州 730050；2.国家林业局西北林业调查规划设计院，陕西西安 710048）

森林生态系统是陆地生态系统中面积最大、组成机构最复杂、生物种类最丰富、适应性最强、功能最完善的一种自然生态系统，对改善和维护生态环境起着决定性的作用，同时还能提供人类生存所必须的的重要资源[1-4]。森林生态系统服务功能评估旨在通过给环境或其组成部分赋予价格，体现生态系统服务对人类的生产、生活产生的积极影响。评估可以提供生态系统结构和功能的信息，在支持人类福利方面所起的多样性和复杂作用，有助于制定人类福利和可持续发展的指标体系[5-12]。

我国自20世纪80年代开始进行森林生态系统服务功能及价值研究探索，但大多数生态系统服务功能评估没有对生态系统结构、生态过程与服务功能的关系进行深入分析，生态系服务功能及其价值评估缺乏可靠的生态学基础。近年来，甘肃省不同林区森林生态价值评估研究初有成效，但是由于评估体系，计算方法，数据获取，参数选择等不同，评估结果略有差异[13-20]，林业的生态服务价值尚未充分显示出来。文中基于洮河林业局2010年二类调查为基础更新至2015年的资源数据，依据白龙江森林生态站的观测数据，利用已颁布实施《森林生态系统服务功能评估规范（LY/T1721－2008）》[19]（以下简称《规范》），结合对不同区域、不同植被类型生态系统结构、生态过程与服务功能的科研成果，首次对洮河林区森林生态系统服务价值进行了评估。旨在为洮河林区生态环境保护管理以及可持续发展提供决策依据，促进生态补偿机制，尽快实现绿色GDP。

1 研究区概况

1.1 自然地理概况

洮河林区地处青藏高原东北边缘向黄土高原过渡地带洮河流域，属黄河的源头重要水源涵养林区。处于 102°46′02″～ 103°51′25″E，34°10′07″～35°09′25″N。地势西南高，东北低，由西南向东北倾斜，山峦起伏，最高点为迭山主峰，海拔4 911 m，最低处为冶力关下峡，海拔2 100 m，相对高差2 811 m。区内气候为温带大陆性气候，光照充足利用低，年日照时数2 186～2 364 h；寒冷湿润，冬长而寒冷干燥，夏短而温凉湿润，年平均气温-5.8℃～5.1 ℃，年极端最高温度29.5 ℃，年极端最低温度-33.8 ℃，≥10 ℃年积温700.7～1 535 ℃，无霜期110～133 d；降水较丰富，温度、降水垂直变化大，年降水量581～712 mm，年平均降水日数137 d；土壤以棕色灰化土、棕色森林土、褐色森林土为主[20-21]。

1.2 森林资源概况

据洮河林区2010 年二类调查结果更新至2015年档案数据显示，经营总面积470 020.0 hm2，林地面积420 816.2 hm2，占土地总面积的89.53%；森林面积182 945.7 hm2，森林覆盖率38.92%，其中有林地面积150 939.7 hm2，占经营总面积的32.11%，特别规定灌木林面积32 006.0 hm2，占总面积的6.80%；一般性灌木林面积114 874.0 hm2，占总面积的24.44%；疏林地面积1 249.2 hm2，占总面积的0.27%。活立木总蓄积21 422 701 m3。主要森林类型面积为 395 948.5 hm2。其中：云杉60 854.0 hm2，冷杉45 908.9 hm2，针阔混10 359.6 hm2，桦木14 301.8 hm2，柏类 6 954.1 hm2，针阔混 10 359.6 hm2，针叶混6 696.4 hm2，阔叶混2 052.7 hm2，落叶松2 061.8 hm2，杨树山杨林1 112.3 hm2，栎类273.8 hm2，油松 363.6 hm2。

2 研究方法

2.1 数据来源

采用森林生态系统服务功能评估标准中的评估体系和评估公式，开展洮河林区森林生态系统服务功能及其价值评估。主要包括资料收集、价值估算和相关分析3个方面。

（1）洮河林区2010 年森林资源二类调查数据与以此为基数更新到2015年的森林资源数据，国家权威机构公布的社会公共数据。

（2）白龙江森林生态站监测数据和 2010—2013 年完成的调查研究结果，包括主要森林类型的土壤容重、土壤营养元素（有机质、N、P、K）、空气负离子浓度、林分年吸收二氧化硫、氟化物、氮氧化物量、林分年滞尘量以及林木各器官养分含量。

2.2 评估指标及计算公式

本研究以国家林业局发布实施的《森林生态系统服务功能评估规范》( LY/T1721—2008) 标准为依据，从涵养水源、保育土壤、固碳释氧、林木积累营养物质、净化大气环境、生物多样性保护、森林游憩 7 个方面 12个指标来评价洮河林区11个主要森林类型的生态服务功能价值。

3 结果与分析

3.1 生态系统服务功能物质量

依据洮河林区2015年底森林资源数据计算得出其生态系统服务功能物质量，详见表1。

3.1.1 不同地类物质量的分布格局

对洮河林区乔木林、疏林、灌木林3个主要地类的生态服务功能总物质量进行评估。在涵养水源、保育土壤、固碳释氧、积累营养物质、净化大气环境5个方面的功能9大指标的物质量均存在乔木林最大，灌木林次之，疏林地最小的规律（表1）。

3.1.2 不同林分类型物质量的分布格局

洮河林区森林分为冷杉林、云杉林、落叶松林、油松林、铁杉柏木林、栎类林、桦木林、杨树山杨林、针叶混交林、针阔混交林、阔叶混交林11类林分类型。在以上5方面功能9个指标中均存在云杉林最大，栎类林最小，其排序为：云杉林＞冷杉林＞桦木林＞针阔混交林＞针叶混交林＞铁杉柏木类林＞阔叶混交林＞落叶松林＞杨树山杨类林＞油松林＞栎类林（表2）。

从以上结果进行比较分析，洮河林区森林生态系统服务功能总物质量与其森林面积密切相关，单位面积物质量是次要因素，此结果与《中国森林生态系统服务功能价值评估》[24]结果一致。

表 1 洮河林区森林生态系统生态服务物质量、价值量Table 1 Water quality and value scale of forest ecosystem in Taohe forest area万m3·a-1，万t·a-1，t·a-1，×1021个

3.2 生态系统服务功能价值量

3.2.1 不同地类生态服务功能价值的分布格局

洮河林区乔木林、疏林、灌木林3个主要地类的生态服务功能总价值分别为1 094 160.73万元·a-1、5 503.58 万元·a-1、654 793.13 万元·a-1（表 1）。乔木林最大，灌木林次之，疏林最小。从此得出，不同地类的生态服务功能总价值量与各地类的面积、物质量成正相关关系。洮河林区乔木林面积最大，灌木林次之，疏林最小，随之其物质量也是如此。所以，以上3个主要地类的生态服务功能总价值排序为：乔木林＞疏林＞灌木林。

3.2.2 不同林分类型生态系统服务功能价值量

11类主要林分的生态服务功能总价值为150 939.70万元·a-1。冷杉林和云杉林的生态服务功能价值较大，分别占林分生态服务功能价值的34.1%和28.9%，栎类林的生态服务功能价值最小，仅为273.80万元·a-1，占0.18%（表2）。其排序为：云杉林＞冷杉林＞桦木林＞针阔混交林＞针叶混交林＞铁杉柏木类林＞阔叶混交林＞落叶松林＞杨树山杨类林＞油松林＞栎类林（表2）。

表 2 优势树种组生态系统服务物质量、价值量、单位面积价值Table 2 Various types of dominant tree species ecosystem services quality, value, unit area value tablehm2, m3·a-1, t·a-1, 个·a-1, 万元·hm2a-1

续表2Continuation of table 2

3.2.3 不同林分类型单位面积价值量

森林生态系统单位面积生态服务功能价值为5.16 万元·hm-2a-1。油松林最大，其次为针叶混交林，第三为冷杉林，这三者均大于6.00万元·hm-2a-1；小于 5.00万元·hm-2a-1的有落叶松林，铁杉柏木林，栎类林，桦木林；大于或等于5.00万元·hm-2a-1而小于6.00万元hm-2a-1的有云杉林、杨树山杨林、针阔混交林、阔叶混交林（表2）。单位面积价值量排序为：油松林＞针叶混交林＞冷杉林＞云杉林＞针阔混交林＞杨树山杨林＞阔叶混交林＞落叶松林＞桦木林＞栎类林＞铁杉柏木林。

4 结论与讨论

（1）本次评估为洮河林区首次开展森林生态系统生态服务功能及价值研究评估，评估结果与中国森林生态服务功能评估结果基本一致[24]。总生态服务价值为1 754 457.44万元·a-1，其中涵养水源价值最大774 765.57万元·a-1，占44.16%；固碳释氧价值次之358 174.00万元·a-1，占20.42%；保育土壤价值再次之279 893.66万元·a-1，占15.95%；森林游憩价值最小17 850.00万元·a-1，占1.02%。这一结果和规律与国家给洮河林区定性为水源涵养林区的定位一致。本评估理论科学，方法正确，社会可以接受，比较符合洮河林区实际，能够比较全面准确的反映生态保护与建设成果的工作。

（2）洮河林区不同林分类型生态服务功能总物质量云杉林最大，冷杉林次之，栎类为最小。云、冷杉林在洮河林区的生态系统服务功能中占有重要位置，也是洮河林区主要林分类型。各林分类型的单位面积价值位于4.7～6.39万元·hm-2a-1之间，11种主要林分类型单位面积价值大小依次为：油松林＞针叶混交林＞冷杉林＞云杉林＞针阔混交林＞杨树山杨林＞阔叶混交林＞落叶松林＞桦木林＞栎类林＞铁杉柏木林。云杉林价值60 985.40万元·a-1，占各类林分总价值的40.40%，冷杉林价值45 938.10万元·a-1，占各类林分总价值的30.44%，二者之和占各林分总价值的70.84%，具有绝对优势。所以应充分认识云冷、杉林在生态系统中的地位和作用，采取适当措施进行经营和保护管理。

（3）在认真分析研究洮河林区森林资源现状、特点、规律和动态变化的基础上，深入探究、分析其森林生态系统各主要林分、主要地类功能以及在水源涵养、保育土壤等7个方面的价值。但是森林生态系统所提供的功能非常多，评价指标体系复杂，参数也很多，受科技水平、计量方法、监测手段等因素的限制，同时由于洮河林区地处偏远、交通不便的山区，有很大一部分还是原始林区，远离城镇，人口稀少，基本没有工业，农业少水平低，故没有将森林降低噪音、吸收重金属和森林防护功能纳入评价范围。因此，价值体现不完全，尚需深入研究。但本研究结果依然可以清楚地说明洮河林区在维系和促进当地社会经济持续发展和环境保护中的巨大作用[19]。

[1]方精云, 刘国华, 徐嵩龄. 我国森林植被的生物量和净生产量[J]. 生态学报, 1996, 16(5): 497-508.

[2]王兵, 李少宁, 郭浩. 江西省森林生态系统服务功能及其价值评估研究[J]. 江西科学, 2007, 25(5): 553-559.

[3]赵同谦. 中国陆地生态系统服务功能及其价值评估研究[D].北京: 中国科学院研究生院, 2004.

[4]欧阳志云, 王效科, 苗鸿. 中国陆地生态系统服务功能及其生态经济价值的初步研究[J]. 生态学报,1999,19(5):607-613.

[5]靳芳,余新晓, 鲁绍伟, 等. 中国森林生态系统生态服务功能及其评价[M]. 北京: 中国林业出版社, 2007.

[6]欧阳志云, 赵同谦, 赵景柱, 等. 海南岛生态系统生态调节功能及其生态经济价值研究[J]. 应用生态学报, 2004, 15(8):1395-1402.

[7]余新晓, 秦永胜, 陈丽华, 等. 北京山地森林生态系统服务功能及其价值初步研究[J]. 生态学报, 2002, 22(5): 783-786.

[8]靳芳, 鲁绍伟, 余新晓, 等. 中国森林生态系统服务功能及其价值评价[J]. 应用生态学报, 2005, 16(8): 1531-1536.

[9]张永利, 杨峰伟, 鲁绍伟. 青海省森林生态系统服务功能价值评估[J]. 东北林业大学学报, 2007, 35(11): 74-76.

[10]任志远, 李晶. 陕南秦巴山区植被生态功能的价值测评[J].地理学报, 2003, 58(4): 503-511.

[11]鲁绍伟. 中国森林生态服务功能动态分析与仿真预测[D]. 北京: 北京林业大学, 2006.

[12]陈仲新, 张新时. 中国生态系统效益的价值[J]. 科学通报,2000, 45(1): 17-22.