上海城市森林生態(tài)系統(tǒng)凈化大氣功能價(jià)值的研究

李英升 李明華 肖舜禎（國(guó)家林業(yè)局華東林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)院 浙江杭州 310019）

上海城市森林生態(tài)系統(tǒng)凈化大氣功能價(jià)值的研究

李英升 李明華 肖舜禎
（國(guó)家林業(yè)局華東林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)院 浙江杭州 310019）

基于2009年森林資源資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查成果，采用市場(chǎng)價(jià)值法、影子工程等方法，估算了上海城市森林凈化大氣服務(wù)功能價(jià)值。研究結(jié)果表明：上海城市森林生態(tài)系統(tǒng)凈化大氣功能的總價(jià)值為27901.3 x104元·a-1，其中森林固定CO2的價(jià)值為44696.1 x104元·a-1，釋放 O2的功能價(jià)值為 112043.2 x104元·a-1，吸收污染物的功能價(jià)值為1010 .0x104元·a-1，滯塵功能價(jià)值為16350.4 x104元·a-1，提供負(fù)離子的功能價(jià)值為97801.6 x104元.a-1。研究結(jié)果可為上海城市森林建設(shè)和管理經(jīng)營(yíng)，核算綠色GDP以及森林資源的生態(tài)價(jià)值量化提供科學(xué)依據(jù)。

城市森林；森林生態(tài)系統(tǒng)；凈化大氣；價(jià)值估算；上海

城市森林作為城市生態(tài)系統(tǒng)的主體，是城市有生命的基礎(chǔ)設(shè)施，為城市居民提供了很多非實(shí)物型的生態(tài)服務(wù)功能，能有效地改善城市發(fā)展所引起的環(huán)境質(zhì)量下降問(wèn)題，有利于維持城市生態(tài)系統(tǒng)的健康和平衡以及城市的可持續(xù)發(fā)展。森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能通?？蓜澐譃樘峁┊a(chǎn)品、調(diào)節(jié)、文化和支持4類功能，就城市森林而言，主要體現(xiàn)在調(diào)節(jié)、文化和支持三個(gè)方面，其中固碳釋氧、凈化空氣、滯塵降噪等這些生態(tài)調(diào)節(jié)服務(wù)功能對(duì)改善城市生態(tài)環(huán)境、維持生態(tài)平衡至關(guān)重要。本文采用目前國(guó)際、國(guó)內(nèi)通用方法，結(jié)合上海市2009年森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查成果，從森林固定 CO2、釋放O2、吸收污染物，滯塵和提供負(fù)離子等凈化大氣功能價(jià)值加以分析，旨在為上海城市林業(yè)建設(shè)及可持續(xù)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境建設(shè)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

上海市（30°40′～31°53′N、120°51′～122°12′E）地處長(zhǎng)江三角洲東緣，屬北亞熱帶季風(fēng)性氣候，境內(nèi)地勢(shì)低平，平均海拔4米左右，江、河、湖、海的水位較高，地下水埋深很淺，陸海岸線長(zhǎng)約172km。全市總面積634050hm2。森林植被屬北亞熱帶常綠闊葉林植被區(qū)，但自然狀態(tài)下的植被僅存于佘山等丘陵和近岸的大金山島、佘山島等島嶼上。

全市林業(yè)用地面積99036.8hm2，占全市土地面積的15.62%，森林覆蓋率12.58%。各主要森林類型和蓄積見(jiàn)表1。

表1 上海市主要森林類型面積、蓄積結(jié)構(gòu)

2 研究方法

1.1 評(píng)估基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及來(lái)源

采用的數(shù)據(jù)及來(lái)源：1）研究區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)功能的參數(shù)源于浙江天童站、杭州灣站、江蘇下蜀站、江西大崗山站等國(guó)家林業(yè)局森林生態(tài)系統(tǒng)定位研究站及上海市林業(yè)工程效益監(jiān)測(cè)點(diǎn)的歷史數(shù)據(jù)和現(xiàn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，同時(shí)參照中國(guó)科學(xué)院江蘇太湖湖泊生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站、江蘇太湖湖泊生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站多年長(zhǎng)期連續(xù)觀測(cè)數(shù)據(jù)；2）上海市2009年森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查成果；3）公開(kāi)發(fā)表的文獻(xiàn)資料；4）國(guó)家權(quán)威部門發(fā)布的社會(huì)公共數(shù)據(jù)[1]。

1.2 評(píng)估方法

基于我國(guó)森林定位研究和國(guó)內(nèi)外已有的研究成果，依據(jù)《林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估規(guī)范》（LY/T1721-2008），綜合運(yùn)用生態(tài)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)理論，定量分析和評(píng)價(jià)了上海市城市森林固定CO2、釋放O2、吸收污染物，滯塵和提供負(fù)離子等等5個(gè)方面的物質(zhì)量及價(jià)值量。

1.3 生物量計(jì)算方法

1.3.1 林分生物量

生物量的計(jì)算方法可以利用蓄積量與生物量的轉(zhuǎn)換系數(shù)或關(guān)系模型進(jìn)行推算。此方法簡(jiǎn)便易用，只要知道了各類樹(shù)種的生物量與蓄積量的轉(zhuǎn)換系數(shù)，便可以根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)中的蓄積量求得生物量，故被普遍適用國(guó)內(nèi)外的研究。本文的轉(zhuǎn)換系數(shù)采用相關(guān)研究文獻(xiàn)提出的轉(zhuǎn)換系數(shù)模型[2] [3]：

1.3.2 灌木林生物量的計(jì)算

由于上海市森林資源清查數(shù)據(jù)中只提供了各地區(qū)灌木林的面積，因而對(duì)于灌木林生物量的估算，依據(jù)公式：灌木總生物量=單位而積灌木生物量x面積來(lái)計(jì)算。灌木林的生物量利用我國(guó)秦嶺淮河以南的平原地區(qū)灌木林平均生物量值5.096 t.hm-2。

1.3.3 竹林生物量的計(jì)算

竹林的總生物量是由總株數(shù)和平均單株生物量來(lái)推算。在全市森林資源調(diào)查資料中，竹林主要以雜竹為主，但我國(guó)對(duì)雜竹的生物量研究很少，故取毛竹的凈生長(zhǎng)量10.918t.hm-2作為參考。

表2 不同森林類型年凈生產(chǎn)力

3 結(jié)果與分析

3.1 森林固定CO2功能價(jià)值

根據(jù)固定CO2總量計(jì)算公式：G植被固碳=A （1.63*0.2727B年+F土壤）（A為森林面積），估算出上海市森林固定CO2達(dá)46.1x10-4t·a-1。根據(jù)瑞典的碳稅率每噸150美元（2009年折合人民幣970元·t-1），上海市森林固定CO2價(jià)值為44696.1 x10-4元·a-1。各森林類型固定CO2功能價(jià)值見(jiàn)表3。

表3 不同森林類型年固定CO2功能價(jià)值

3.2 森林釋放O2功能價(jià)值

森林中每年綠色植物吸收大量CO2，并釋放大量O2，這是森林凈化大氣和維持大氣平衡所起到的一個(gè)非常重要的作用。對(duì)森林釋放O2進(jìn)行功能計(jì)量評(píng)價(jià)，根據(jù)釋放O2總量公式：G氧氣=1.19AB年，估算出上海市森林年釋放O2達(dá)112.0x10-4t。再據(jù)氧氣工業(yè)生產(chǎn)費(fèi)用及出廠價(jià)格（1000元·t-1），上海市森林釋放O2價(jià)值為112043.2 x10-4元·a-1。各森林類型釋放O2功能價(jià)值見(jiàn)表4。

3.3 森林吸收污染物（SO2、HF、NOx）功能價(jià)值

森林依靠特殊的結(jié)構(gòu)和功能對(duì)SO2、HF、NOx等有毒有害氣體進(jìn)行吸收、過(guò)濾、分解，把有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)或積累在某一器官里，或由根系排除體外，從而達(dá)到凈化環(huán)境的目的。吸收污染物功能價(jià)值估算用單位面積森林每年吸收各種污染物的平均值乘以研究區(qū)域森林面積，得到每年森林吸收各種污染物的總量，再用影子工程法，根據(jù)近年污染治理過(guò)程中消減單位重量各種污染物的投資成本算出森林生態(tài)系統(tǒng)吸收各種污染物的價(jià)值。森林凈化各種污染物的工程費(fèi)用為：二氧化硫?yàn)槊縦g 1.20元；氟化物為每kg 0.69元；氮氧化物為每kg 0.63元。通過(guò)計(jì)算，上海市森林吸收污染物功能為844.4 x10-4kg·a-1，價(jià)值為1010.0 x10-4元·a-1（見(jiàn)表5）。

表5 不同森林類型年吸收污染物功能價(jià)值

3.4 森林滯塵功能價(jià)值

森林對(duì)粉塵也有很強(qiáng)的吸收和過(guò)濾作用，樹(shù)葉樹(shù)枝表面粗糙不平，有絨毛，能分泌粘性油脂，又能吸附黏著一部分粉塵，降低大氣環(huán)境中的含塵量。用單位面積森林每年能截持的粉塵量，再乘以森林面積，得到每年森林截留粉塵的含量，運(yùn)用替代消費(fèi)法以消減粉塵的成本來(lái)估算森林生態(tài)系統(tǒng)滯塵功能的價(jià)值。除塵運(yùn)行成本為150元·t-1，通過(guò)計(jì)算上海市森林滯塵功能為 104.0 x10-4t，價(jià)值為 16350.4 x10-4元·a-1（見(jiàn)表5）。

表5 不同森林類型年吸收污染物功能價(jià)值

3.5 森林提供負(fù)離子功能價(jià)值

空氣負(fù)離子被譽(yù)為“空氣維生素和生長(zhǎng)素”[6]，具有很強(qiáng)的殺菌、降塵、清潔空氣的作用，對(duì)人體健康十分有益。根據(jù)對(duì)城市森林小氣候有關(guān)研究成果綜合分析[7] [8] [9]，不同森林類型提供負(fù)離子能力如下（表6）：

表6 不同森林類型提供負(fù)離子能力

依據(jù)計(jì)算公式：

式中：G負(fù)離子、U負(fù)離子為森林年提供負(fù)離子個(gè)數(shù)和價(jià)值；Q負(fù)離子為森林負(fù)離子濃度（個(gè).cm-3）； H為森林高度（m）；L為負(fù)離子壽命（10分鐘）； K負(fù)離子為負(fù)離子生產(chǎn)費(fèi)用5.。

得出：上海市森林提供負(fù)離子276.6 x1023個(gè).a-1，產(chǎn)生價(jià)值97801.6x104元.a-1（見(jiàn)表7）。

表7 不同森林類型提供負(fù)離子功能價(jià)值

3.6 上海城市森林凈化大氣功能價(jià)值

根據(jù)表1－7的計(jì)算結(jié)果，可以得出2009年上海城市森林凈化大氣功能價(jià)值如表8。

表8 上海城市森林凈化大氣功能價(jià)值表單位：x10-4元·a-1

從表8可以看出，當(dāng)年上海城市森林凈化大氣功能價(jià)值27901.3 x104元.a-1，各功能價(jià)值結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖。

4 結(jié)論與討論

（1）經(jīng)過(guò)初步估算，上海城市森林凈化大氣功能的總價(jià)值為27901.3 x104元.a-1，按大小順序依次是：釋放 O2＞提供負(fù)離子＞固定CO2＞ 滯塵功能＞吸收污染物，森林生態(tài)系統(tǒng)凈化大氣功能價(jià)值以釋放O2的價(jià)值最高，占總價(jià)值的41.2%；吸收污染物的價(jià)值最低，占總價(jià)值的0.4%。

（2）本項(xiàng)目所選用的只是較常用的方法，對(duì)森林生態(tài)功能的動(dòng)態(tài)過(guò)程未作考慮，目前估算的凈化大氣價(jià)值總量可能比實(shí)際值偏小，部分生態(tài)服務(wù)功能由于受計(jì)量方法和手段以及研究數(shù)據(jù)難以獲得等因素影響，如凈化大氣中降低噪音、降溫等指標(biāo)還未列入，內(nèi)容還不夠全面。但隨著計(jì)量測(cè)試手段的不斷改進(jìn)和提高，森林生態(tài)服務(wù)功能的認(rèn)識(shí)不斷加深，其經(jīng)濟(jì)價(jià)值評(píng)估必定更加準(zhǔn)確和完善。

（3）森林生態(tài)服務(wù)價(jià)值是由各種森林面積及其生態(tài)服務(wù)單價(jià)決定的，生態(tài)價(jià)值單價(jià)是由森林結(jié)構(gòu)和質(zhì)量決定的。提高森林生態(tài)價(jià)值單價(jià)的主要措施有：一是提高林分郁閉度。郁閉度是群落樹(shù)種組成、群落密度、樹(shù)木年齡、單株冠幅等結(jié)構(gòu)因子的綜合體現(xiàn)。二是改善群落類型與層次結(jié)構(gòu)。研究表明，混交林的生態(tài)功能顯著高于純林，且二者間的差值隨平均胸徑的增大而增大。基于此，在林分改造和新建城市森林時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮多樹(shù)種混合使用，混交林地上樹(shù)冠部分和地下根系部分都具有成層性。三是調(diào)整林齡結(jié)構(gòu)。林木有幼齡林、中齡林、近熟林、成熟林、過(guò)熟林之分，對(duì)于近熟林、成熟林、過(guò)熟林而言，在林分一定的情況下，其生態(tài)功能是較為穩(wěn)定的，波動(dòng)很小，而對(duì)于幼齡林、中齡林來(lái)說(shuō)，其生態(tài)功能將逐年增加，直至成長(zhǎng)為成熟林。

[1] 《林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估規(guī)范》（LY/T1721-2008）.

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1004-7743（2011）04-0033-04

2011-09-18