森林多功能效益評(píng)價(jià)方法與理論的探討

王霓虹　 高萌　李丹等

摘要 對(duì)與黑龍江省環(huán)境現(xiàn)狀緊密相關(guān)的水源涵養(yǎng)、凈化空氣、固碳釋氧和木材收獲的綜合效益計(jì)量與評(píng)價(jià)方法進(jìn)行探討，為開(kāi)展針對(duì)性的評(píng)價(jià)工作提供指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞 森林多功能評(píng)價(jià)；木材收獲；森林碳匯；水源涵養(yǎng)；凈化空氣

中圖分類號(hào) S757.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

A 文章編號(hào) 0517-6611（2014）08-02371-03

Method and Theory of Forest Multifunctional Benefit Evaluation

WANG Nihong， GAO Meng et al （Information and Computer Engineering College， Northeast Forestry University， Harbin， Heilongjiang 150040）

Abstract This paper discussed the comprehensive benefit measurement and evaluation method of water conservation， air purification， carbon sequence， oxygen release and timber harvest related to the present situation of Heilongjiang Province environment， which can provide guidance for carrying out further evaluation work.

Key words Forest multifunction evaluation； Timber harvest； Forest carbon storage； Water conservation； Air purification

林業(yè)是促進(jìn)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要保障，也是維系生態(tài)平衡及改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)與保障，在全球氣候變化形勢(shì)較為嚴(yán)峻的態(tài)勢(shì)下發(fā)揮著重要的作用[1]。一般來(lái)說(shuō)，森林產(chǎn)生的多功能效益可分為經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會(huì)效益3種。其中，經(jīng)濟(jì)效益是木材、薪材及相關(guān)林副產(chǎn)品等森林直接為人類社會(huì)提供物質(zhì)產(chǎn)品帶來(lái)的效益。生態(tài)效益是在調(diào)節(jié)森林生態(tài)如固碳釋氧、水土保持、生物多樣性方面帶來(lái)的間接效益。社會(huì)效益是森林生態(tài)系統(tǒng)為人類生活環(huán)境的營(yíng)造與改善方面帶來(lái)的間接效益[2-3]。但是，我國(guó)目前森林經(jīng)營(yíng)管理多數(shù)仍停留在以木材生產(chǎn)為主的單功能經(jīng)營(yíng)階段[4]，忽略了森林在其他方面的作用，因此，對(duì)森林在不同方面產(chǎn)生的效益進(jìn)行綜合計(jì)量與評(píng)價(jià)，掌握區(qū)域或整體水平的森林發(fā)展?jié)摿哂兄匾难芯恳饬x，可為制定可持續(xù)的經(jīng)營(yíng)方案提供參考。

2012年底至2013年初，我國(guó)多數(shù)地區(qū)出現(xiàn)了嚴(yán)重的霧霾天氣，北京、河北、黑龍江、河南、湖北多地持續(xù)多天PM2.5指數(shù)處于較高水平，空氣中SO2、NO2、NO、CO等氣體含量超標(biāo)，給人類生存環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重威脅。2013年5～7月，全國(guó)各地降雨量超出正常水平，東北地區(qū)尤為明顯，黑龍江省多地受災(zāi)較為嚴(yán)重，給人類生命財(cái)產(chǎn)及日常生產(chǎn)帶來(lái)巨大損失。隨著1997年《京都議定書(shū)》的簽署，碳匯市場(chǎng)的計(jì)量與交易已逐步形成體系，森林碳匯成為目前的一個(gè)研究熱點(diǎn)。筆者選擇森林水源涵養(yǎng)、凈化空氣、固碳釋氧、木材收獲4個(gè)森林多功能指標(biāo)，對(duì)其計(jì)量和效益評(píng)價(jià)方法與理論進(jìn)行討論。

1 林分生長(zhǎng)與收獲的估測(cè)與評(píng)價(jià)

由于森林生長(zhǎng)與收獲周期較長(zhǎng)，不可能在進(jìn)行效益評(píng)價(jià)時(shí)使用所見(jiàn)即所得的方法，而且為了實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)，需要掌握不同生長(zhǎng)階段林分的蓄積量。較為普遍的方法是采用林分生長(zhǎng)和收獲預(yù)估模型進(jìn)行森林資源的連續(xù)預(yù)估與動(dòng)態(tài)更新，通過(guò)建立林分待估測(cè)變量與林分因子間的函數(shù)關(guān)系，間接利用較易獲得的因子估計(jì)其他待測(cè)因子[5]。因此，建立林分生長(zhǎng)與收獲預(yù)測(cè)模型是進(jìn)行木材收益計(jì)量與評(píng)價(jià)的核心。

1.1 模型的選擇 林分生長(zhǎng)情況往往是多種因素相互作用和影響的結(jié)果，總體來(lái)說(shuō)可將這些因素歸納為林分生長(zhǎng)發(fā)育階段、林分對(duì)林地的利用程度及林分生長(zhǎng)潛力三大方面，為此，可將林分生長(zhǎng)量或收獲量的數(shù)學(xué)模型表達(dá)為[6]：

Y=f（SI，A，SD） （1）

式（1）中，Y為林分的公頃生長(zhǎng)量或收獲量；SI為地位指數(shù)或其他立地質(zhì)量指標(biāo)；A為林分年齡；SD為林分密度指標(biāo)。

進(jìn)行林分生長(zhǎng)量或收獲量的模擬，選擇合適的模型，通過(guò)對(duì)大量學(xué)者的研究工作進(jìn)行分析，常用的模型方程形式如下[7-9]：

1.2 林分密度指標(biāo)的確定 在影響林分生長(zhǎng)量與收獲量的眾多因素中，林分密度指標(biāo)是一個(gè)關(guān)鍵因素，尤其在建立可變密度收獲模型時(shí)，該指標(biāo)更是不可或缺。

在實(shí)際應(yīng)用中，常用公頃株數(shù)、郁閉度、疏密度、公頃斷面積、林分密度指數(shù)等來(lái)反映林分密度。其中，林分密度指數(shù)是被廣泛使用的一個(gè)密度指標(biāo)，其能綜合反映林分平均胸徑和林分株數(shù)的綜合密度，同時(shí)考慮株數(shù)密度及郁閉度2指標(biāo)的優(yōu)勢(shì)，既表示株數(shù)，又體現(xiàn)了林木的大小，能增強(qiáng)不同立地、不同林齡林分之間的可比性[8]。林分密度指數(shù)的意義是標(biāo)準(zhǔn)胸徑時(shí)單位面積上的株數(shù)，可定義如下：

SDI=N（DD0）β（7）

式（7）中，SDI為林分密度指數(shù)；N為公頃株數(shù)；D為林分平均胸徑；D0為標(biāo)準(zhǔn)胸徑；β為待定參數(shù)。

1.3 立地指數(shù)函數(shù)及林分密度函數(shù)的確定 從式（1）中可看出，確定各參數(shù)同林分密度指標(biāo)或地位指數(shù)的函數(shù)關(guān)系是建立生長(zhǎng)方程的關(guān)鍵步驟，較為常用的函數(shù)方程形式如下[7-9]：