泰安小流域生態(tài)修復(fù)效益監(jiān)測與價(jià)值評估

呂 華

（泰安市河道管理局，山東 泰安 271000）

三峪小流域位于山東省泰安市岱岳區(qū)黃前鎮(zhèn)西北部，流域總面積4.34 km2。項(xiàng)目區(qū)巖石種類主要為片麻巖和花崗巖，土壤種類為褐土、棕壤。土壤質(zhì)地松散、透水性強(qiáng)，保水、保肥能力差，水土流失嚴(yán)重，流域內(nèi)荒山、荒斑面積較大。2005—2011年，結(jié)合黃河流域大汶河流域水土保持生態(tài)治理工程的實(shí)踐，先后開展了黃前水庫上游水土保持綜合治理與生態(tài)修復(fù)工程建設(shè)，對改善該區(qū)域生態(tài)環(huán)境起到重要作用。

1 修復(fù)前的生態(tài)環(huán)境問題

1.1 土地利用現(xiàn)狀

流域內(nèi)土地總面積4.34 km2。耕地0.44 km2，占總面積的10.3%；水保林1.69 km2，占總面積的39%，其他為疏幼林；經(jīng)濟(jì)林1.66 km2，占總面積的38%；水庫及河道0.05 km2，占總面積的1.2%；荒山荒坡面積0.29 km2，占總面積的6.6%。流域內(nèi)耕地面積偏少，疏幼林比例較高，水資源較為豐富但得不到充分利用，土地利用結(jié)構(gòu)不合理。

1.2 水土流失現(xiàn)狀

流域內(nèi)土壤類型為砂巖風(fēng)化而成，質(zhì)地粗糙，膠結(jié)力差，抗蝕力低，多年平均土壤侵蝕模數(shù)5 210 t/km2·a，年流失土壤量約14 900 t。該流域土地總面積4.34 km2，其中水土流失面積3.24 km2，占總面積74.7%，水土流失狀況嚴(yán)重。

1.3 水土流失的危害

一是淤積了水庫和河道，降低水利工程設(shè)施效益，降低了抵御洪澇、干旱等自然災(zāi)害的能力，給周圍居民的生產(chǎn)、生活帶來威脅；二是土層變薄，裸巖及荒山荒斑面積增加，土壤流失嚴(yán)重；三是土壤沙化，肥力降低，有機(jī)質(zhì)流失，糧食減產(chǎn)，造成低產(chǎn)貧困的局面。

2 監(jiān)測及研究方法

2.1 植被狀況監(jiān)測

根據(jù)三峪小流域主要植被類型的分布狀況，選擇具有代表性的植物群落類型，按照不同的立地因子，在植被具有代表性的不同地形條件，分別設(shè)置典型觀測樣地。監(jiān)測內(nèi)容包括植物種類、植被類型、林草生長量、植被覆蓋度與郁閉度、植被多樣性等內(nèi)容。植被狀況調(diào)查采用標(biāo)準(zhǔn)地法進(jìn)行，林分因子調(diào)查一般采用每木檢尺法進(jìn)行調(diào)查，林木郁閉度、植被覆蓋度調(diào)查一般采用樹冠投影法進(jìn)行監(jiān)測，林木生長量調(diào)查采用標(biāo)準(zhǔn)木法調(diào)查，生物多樣性的測定是以各樣地物種重要值平均數(shù)為基礎(chǔ)，按生長型計(jì)算各物種豐富度指數(shù)、均勻度指數(shù)和多樣性指數(shù)。

2.2 土壤性狀監(jiān)測

土壤物理性狀包括土壤容重、土壤結(jié)構(gòu)、土壤密度、土壤水分、土壤孔隙度等內(nèi)容。在充分勘察三峪小流域的前提下，選擇三峪小流域內(nèi)的人工林共7種植被群落，選擇20 m×20 m標(biāo)準(zhǔn)地進(jìn)行土壤取樣研究。根據(jù)取土測量結(jié)果，計(jì)算出的土壤顆粒不同粒級的百分比含量，利用分形模型計(jì)算不同粒徑土壤分形維數(shù)。依據(jù)稱量出各粒級之間的土粒重量，繪制出土壤顆粒累積曲線圖，查出土壤顆粒所對應(yīng)的粒徑，計(jì)算土壤顆粒的不均勻系數(shù)和曲率系數(shù)。

2.3 典型植被小氣候空氣負(fù)離子效應(yīng)監(jiān)測

采用空氣離子測量儀測定，并根據(jù)結(jié)果進(jìn)行單級系數(shù)計(jì)算。通過數(shù)據(jù)整合，采用FCI森林空氣離子評價(jià)模型，對生態(tài)修復(fù)區(qū)內(nèi)不同植物類型的空氣負(fù)離子含量進(jìn)行觀測分析和評價(jià)。

2.4 蓄水保土效益監(jiān)測

1）典型植被涵養(yǎng)水源功能研究方法。采用公式G調(diào)=10（P-E）進(jìn)行計(jì)算。式中：G調(diào)為每公頃森林調(diào)節(jié)水量功能，m3/（hm2·a）；P 為林外降水量，mm/a；E 為林分蒸散量，mm/a。

2）典型植被類型固土效益研究方法。采用公式 G固土=0.002 4（X2-X1）進(jìn)行計(jì)算。 式中：G固土為森林年固土能力，t/（km2·a）；X1為森林林地土壤侵蝕模數(shù)，t/（km2·a）；X2為無林地土壤侵蝕模數(shù)，t/（km2·a）。

3）典型植被類型保肥效益研究方法。采用公式 G磷酸二銨=（X2-X1）N/（100R1）進(jìn)行計(jì)算。 式中：G磷酸二銨為折合為磷酸二銨噸數(shù)，t/（hm2·a）；X1為有林地土壤侵蝕模數(shù)，t/（km2·a）；X2為無林地土壤侵蝕模數(shù)，t/（km2·a）；N 為土壤的平均含氮量，%；R1為磷酸二銨含氮量，%。

4）典型植被類型蓄水保土價(jià)值評估研究方法。調(diào)節(jié)水量價(jià)值根據(jù)水庫工程的蓄水成本（影子工程法）來確定森林生態(tài)系統(tǒng)調(diào)節(jié)水量的價(jià)值；凈化水質(zhì)價(jià)值采用水質(zhì)凈化成本來計(jì)算森林生態(tài)系統(tǒng)凈化水質(zhì)價(jià)值；森林固土功能價(jià)值根據(jù)蓄水成本來計(jì)算森林固土功能的經(jīng)濟(jì)效益。

3 監(jiān)測結(jié)果及價(jià)值評估

3.1 典型植被結(jié)構(gòu)變化明顯

項(xiàng)目區(qū)內(nèi)實(shí)施生態(tài)修復(fù)后形成了以水土保持林和經(jīng)濟(jì)林組成的綜合防護(hù)體系，林木覆蓋率由治理前的20%提高到了38.7%，林草覆蓋度由修復(fù)前的47.7%增長到修復(fù)后的66.8%。其中封山育林型的闊葉林喬灌草覆蓋度最大為0.88，明顯高于針葉林喬灌草覆蓋度0.81；疏林補(bǔ)植型的植物群落植被覆蓋度提高幅度最大為0.79，荒坡封禁型最小為0.71，表明疏林補(bǔ)植的修復(fù)措施比荒坡封禁更能提高植被覆蓋度；人工造林型植物群落覆蓋度由0.6提高到0.83，表明人工造林的修復(fù)措施能有效提高植被覆蓋度。植被生長狀況明顯改善，植物生長量顯著提高。

3.2 典型植被土壤改良功能顯著

1）從土壤顆粒的機(jī)械組成看，三峪小流域土壤的黏粒含量、粗細(xì)礫含量較高，粉粒和砂粒含量較低，植被固土效益較好。2）從土壤的主要物理性質(zhì)指標(biāo)看，土壤的容重由上向下呈逐層增加的趨勢，林木枯枝落葉增加了土壤持水性能，提高了土壤腐殖質(zhì)含量；枯落物的分解增加了土壤有機(jī)質(zhì)，改善了土壤結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)，增強(qiáng)了土壤的蓄水性和抗侵蝕能力。3）從土壤層持水性上看，荒地的貯水量小于有林地，表明森林植被能有效提高林地土壤持水能力、增加土壤貯水量和含水量，起到涵養(yǎng)水源的作用。4）從土壤有機(jī)質(zhì)含量上看，闊葉林明顯高于針葉林。這是因?yàn)?，闊葉林的枝葉分解速率更快，針葉林枯枝落葉分解慢。枝葉中含酸量大，使土壤酸化，對土壤改良不利。

3.3 典型植被FCI含量顯著增加

生態(tài)林封禁型的空氣負(fù)離子含量FCI平均值為0.785，其中側(cè)柏單純林的FCI指數(shù)最大為1.1，最小的為雜木林0.49?；钠略炝智昂蠛谒闪諪CI平均值增加了129%；板栗林比修復(fù)前增加了308%，說明闊葉林更容易增加負(fù)離子含量。

3.4 典型植被蓄水保土價(jià)值顯著

1）應(yīng)用水量平衡法測定三峪小流域典型植被水源涵養(yǎng)功能，得出三峪小流域典型植被每年總調(diào)節(jié)水量為10 751 085 m3，總凈化水量為10 751 085 m3，涵養(yǎng)水源總量為21 502 170 m3，單位面積涵養(yǎng)水量是7 579.2 m3/hm2。三峪小流域典型植被每年總固土量為9 195.284 t，總保肥量為40 861.476 t。

2）應(yīng)用影子工程法研究典型植被涵養(yǎng)水源價(jià)值評估，得出典型植被每年調(diào)節(jié)水量價(jià)值為6 143.17萬元，凈化水質(zhì)價(jià)值為2 246.98萬元，總涵養(yǎng)水源價(jià)值為8 390.15萬元。小流域典型植被年固土價(jià)值為44 196.97元，減少土壤肥力損失價(jià)值為25 832.72萬元?？偙Ｍ羶r(jià)值為25 837.13萬元。