蘇州城市森林生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)及服務(wù)功能價(jià)值評(píng)估

嚴(yán) 妍，萬福緒*，申 斕，高冬平，王國兵

(1.南京林業(yè)大學(xué)森林資源與環(huán)境學(xué)院，江蘇南京 210037;2.蘇州市林業(yè)站，江蘇蘇州 215128)

森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能是指森林生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)過程所形成及所維持的人類賴以生存的自然環(huán)境條件與效用［1］。它不僅包括各類生態(tài)系統(tǒng)為人類所提供的食物、藥材及其他工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)原料，而且生態(tài)系統(tǒng)支撐與維持了地球生命系統(tǒng)，如涵養(yǎng)水源功能、保育土壤功能、固碳釋氧功能、積累營養(yǎng)物質(zhì)功能、凈化大氣環(huán)境價(jià)值功能、生物多樣性保護(hù)功能以及森林游憩功能。

近年來，國內(nèi)外學(xué)者圍繞森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的相關(guān)概念及其價(jià)值評(píng)估的理論與方法展開了分析與探討，并針對(duì)不同區(qū)域、不同生態(tài)系統(tǒng)類型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的價(jià)值評(píng)估進(jìn)行個(gè)案研究［2－7］。目前，被廣大學(xué)者普遍接受和使用的生態(tài)效益價(jià)值估算方法主要是國家林業(yè)局2008年發(fā)布的國家林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估指標(biāo)體系［8－10］。然而，該體系眾多指標(biāo)中的部分?jǐn)?shù)據(jù)由于年代較久，更新緩慢，與當(dāng)下經(jīng)濟(jì)背景不相符，使得計(jì)算出的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值存在一定不準(zhǔn)確性。因此，將該指標(biāo)體系中年代久遠(yuǎn)的數(shù)據(jù)結(jié)合當(dāng)下經(jīng)濟(jì)背景加以改進(jìn)，可以為生態(tài)環(huán)境保護(hù)與建設(shè)提供決策依據(jù)，同時(shí)為將森林資源核算納入國民經(jīng)濟(jì)核算體系做出貢獻(xiàn)。

目前對(duì)蘇州市城市森林生態(tài)系統(tǒng)各種服務(wù)功能進(jìn)行較為全面的價(jià)值評(píng)估尚少。該研究通過對(duì)蘇州市城市森林生態(tài)服務(wù)功能的計(jì)量和評(píng)價(jià)，探索更為合理的社會(huì)數(shù)據(jù)，以期為森林生態(tài)效益價(jià)值估算方法的進(jìn)一步完善提供參考性意見。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況 蘇州坐落于長江三角洲地區(qū)的地理中心(119°55'～121°20'E、30°47'～32°02'N)，處于江蘇省東南部，全市總面積848 842 hm2。該區(qū)域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)性濕潤氣候區(qū)，四季分明，光照充足，水熱資源豐富，年平均降水量1 218 mm，年平均氣溫為15.7℃。土壤種類主要有棕紅壤、黃棕壤、黃褐土和水稻土。蘇州市城市森林總面積為61 971 hm2。其中，防護(hù)林面積為22 445.39 hm2;特用林面積為21 411.87 hm2;用材林面積為4 494.20 hm2;喬木經(jīng)濟(jì)林面積為 13 619.10 hm2。

1.2 研究方法 基于蘇州市森林定位研究和國內(nèi)外已有研究成果，參照國家林業(yè)局2008年發(fā)布并實(shí)施的《中華人民共和國林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》(簡稱《標(biāo)準(zhǔn)》)中《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估規(guī)范》(LY/T1721 －2008)［11］(簡稱《規(guī)范》)中的評(píng)估方法和評(píng)估公式，根據(jù)當(dāng)下經(jīng)濟(jì)背景對(duì)評(píng)估公式中部分參數(shù)進(jìn)行一定更新，對(duì)蘇州市城市森林涵養(yǎng)水源、保育土壤、固碳釋氧、積累營養(yǎng)物質(zhì)、凈化大氣環(huán)境、生物多樣性保護(hù)和森林游憩等7項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能按不同林種進(jìn)行評(píng)估。

1.3 數(shù)據(jù)來源

1.3.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。該研究所使用的基礎(chǔ)資源數(shù)據(jù)包括:①研究區(qū)城市森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的參數(shù)來源于蘇州市林業(yè)站和南京林業(yè)大學(xué)對(duì)各野外監(jiān)測(cè)點(diǎn)的現(xiàn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)。②2007年蘇州市森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查資料。

野外監(jiān)測(cè)點(diǎn)分別設(shè)在穹窿山森林公園、環(huán)太湖生態(tài)公益林、滬寧高速公路綠色通道防護(hù)林、蘇州肖甸湖森林公園4處，同時(shí)，選擇水稻田、高速旁空地2個(gè)對(duì)照監(jiān)測(cè)樣地，與綠色通道作數(shù)據(jù)的比對(duì)分析。選擇城市建成區(qū)與其他森林監(jiān)測(cè)點(diǎn)作比對(duì)分析。水稻田和空地監(jiān)測(cè)點(diǎn)均選擇在蘇州市相城區(qū)滬寧高速公路綠色通道附近。城市建成區(qū)監(jiān)測(cè)點(diǎn)選擇在蘇州市觀前街。

1.3.2 社會(huì)數(shù)據(jù)。該研究所采用社會(huì)公共數(shù)據(jù)主要參考《規(guī)范》(LY/T1721－2008)［11］，其中部分?jǐn)?shù)據(jù)經(jīng)過實(shí)踐調(diào)查，根據(jù)當(dāng)下經(jīng)濟(jì)背景進(jìn)行了相應(yīng)改進(jìn)，主要包括以下方面。

(1)水庫庫容造價(jià):《標(biāo)準(zhǔn)》中水庫庫容造價(jià)采用的是1993～1999年的數(shù)據(jù)，距今已有數(shù)年，數(shù)據(jù)已不符合當(dāng)下時(shí)代經(jīng)濟(jì)背景。通過查閱最新發(fā)布的《中國水利年鑒》及2012年的價(jià)格指數(shù)，該研究將單位庫容造價(jià)更新為20.17元/m3。

(2)用水價(jià)格:根據(jù)中國水網(wǎng)公布的各城市居民用水價(jià)格，選取35個(gè)重點(diǎn)城市的平均值，為2.82元/t。

(3)化肥價(jià)格:采用農(nóng)業(yè)部中國農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)2010～2012年3年平均價(jià)格，磷酸二銨價(jià)格為3 218.072元/t;氯化鉀價(jià)格為2 440.91 元/t;有機(jī)質(zhì)價(jià)格53.1 元/t。

(4)氧氣價(jià)格:采用中華人民共和國衛(wèi)生部網(wǎng)站2012年春季氧氣平均價(jià)格，為369.7元/t。

(5)二氧化硫排污費(fèi)收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為1.20元/kg;氟化物排污費(fèi)收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為0.69元/kg;氮氧化物排污費(fèi)收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為0.63元/kg;一般性粉塵排污費(fèi)收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為0.15元/kg。

(6)固碳價(jià)格:采用瑞典的碳稅率150美元/t。

其中(1)、(2)、(3)、(4)均進(jìn)行了參數(shù)更新，(5)、(6)仍依據(jù)《規(guī)范》。

2 結(jié)果與分析

2.1 涵養(yǎng)水源價(jià)值 森林涵養(yǎng)水源功能主要表現(xiàn)為:截留降水、涵蓄土壤水分、補(bǔ)充地下水、抑制蒸發(fā)、調(diào)節(jié)河川流量、緩和地表徑流、改善水質(zhì)和調(diào)節(jié)水溫變化等［12］。

根據(jù)城市森林涵養(yǎng)水源功能及涵養(yǎng)水源價(jià)值計(jì)算指標(biāo)體系及計(jì)算方法，得出蘇州市城市森林涵養(yǎng)水源價(jià)值為21.01億元/a(表1)，占生態(tài)服務(wù)功能總價(jià)值的55%。這說明蘇州市城市森林涵養(yǎng)水源價(jià)值高于其余6種價(jià)值之和，這與蘇州地區(qū)降水量高、水熱資源豐富等自然條件關(guān)系密切。

表1 蘇州市城市森林水源涵養(yǎng)功能及水源涵養(yǎng)價(jià)值

2.2 保育土壤價(jià)值 森林保育土壤的效能表現(xiàn)為:減少土壤侵蝕、保持土壤肥力、防沙治沙、防災(zāi)減災(zāi)等［12］。

森林保育土壤功能可分為減少土壤流失和減少土壤肥力損失2個(gè)方面［13］。蘇州市城市森林減少土壤肥力損失主要體現(xiàn)在減少土壤氮、磷、鉀和土壤有機(jī)質(zhì)損失4方面。計(jì)算得出，蘇州市城市森林減少土壤流失價(jià)值為0.31億元/a，減少土壤肥力損失的總價(jià)值為2.4億元/a(表2)，因此，蘇州市城市森林合計(jì)保育土壤價(jià)值為2.71億元/a，占生態(tài)服務(wù)功能總價(jià)值的7.1%，這與蘇州水土保持狀況良好［14］的現(xiàn)實(shí)較為吻合。

表2 蘇州市城市森林保育土壤價(jià)值

2.3 固碳釋氧價(jià)值 固碳釋氧功能是指森林生態(tài)系統(tǒng)通過生物量碳庫、土壤有機(jī)碳庫、枯落物碳庫和動(dòng)物碳庫固定碳素，并通過光合作用制造氧氣的功能［15］。森林與大氣的物質(zhì)交換主要是CO2與O2的交換，即森林固定并減少大氣中的CO2和提高并增加大氣中的O2，這對(duì)維持大氣中的CO2和O2動(dòng)態(tài)平衡、減少溫室效應(yīng)以及對(duì)人類提供生存的基礎(chǔ)都有巨大和不可替代的作用［16－17］，因此，計(jì)算蘇州市城市森林固碳釋氧功能及價(jià)值有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

通過計(jì)算得出蘇州市城市森林固碳價(jià)值為2.86億元/a，釋氧價(jià)值為2.01億元/a(表3)。固碳釋氧功能總價(jià)值為4.87億元/a，占生態(tài)服務(wù)功能總價(jià)值的12.7%。

2.4 積累營養(yǎng)物質(zhì)價(jià)值 林木營養(yǎng)積累功能是指森林生態(tài)系統(tǒng)中的植物通過生物化學(xué)反應(yīng)，將營養(yǎng)物質(zhì)貯存在體內(nèi)各器官的功能［15］。通過計(jì)算得出，蘇州市城市森林積累營養(yǎng)物質(zhì)價(jià)值為1.72億元/a，其中防護(hù)林積累營養(yǎng)物質(zhì)價(jià)值為0.62億元/a，特種用途林積累營養(yǎng)物質(zhì)價(jià)值為0.60億元/a，用材林積累營養(yǎng)物質(zhì)價(jià)值為0.13億元/a，經(jīng)濟(jì)林積累營養(yǎng)物質(zhì)價(jià)值為0.38億元/a，薪炭林積累營養(yǎng)物質(zhì)價(jià)值為1 233元/a。

表3 蘇州市城市森林固碳釋氧價(jià)值

表4 蘇州市城市森林積累營養(yǎng)物質(zhì)價(jià)值

2.5 凈化大氣環(huán)境價(jià)值 森林凈化大氣效益包括森林釋放氧氣、森林的滯塵作用、森林吸收有毒物體作用、森林殺菌作用等效益［18］。通過計(jì)算得出，蘇州市城市森林凈化大氣環(huán)境總價(jià)值為1.10億元/a，其中防護(hù)林凈化大氣環(huán)境總價(jià)值為0.40億元/a，特種用途林凈化大氣環(huán)境總價(jià)值為0.38億元/a，用材林凈化大氣環(huán)境總價(jià)值為800萬元/a，經(jīng)濟(jì)林凈化大氣環(huán)境總價(jià)值為0.24億元/a，薪炭林凈化大氣環(huán)境總價(jià)值為789元/a。

表5 蘇州市城市森林凈化大氣環(huán)境價(jià)值

2.6 生物多樣性保護(hù)價(jià)值 此次評(píng)估按照Shannon－Wiener指數(shù)計(jì)算方法對(duì)蘇州市城市森林生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性保護(hù)價(jià)值進(jìn)行計(jì)算，并根據(jù)前期對(duì)蘇州市森林資源的調(diào)查資料，確定蘇州市城市森林單位面積年物種損失的機(jī)會(huì)成本為1 萬元/(hm2·a)。

計(jì)算得出，蘇州市城市森林生物多樣性保護(hù)價(jià)值為6.20億元/a，其中防護(hù)林生物多樣性保護(hù)價(jià)值為2.24億元/a，特種用途林生物多樣性保護(hù)價(jià)值為2.14億元/a，其余林種保護(hù)價(jià)值均相對(duì)較小。

2.7 森林游憩價(jià)值 森林生態(tài)系統(tǒng)景觀游憩與生態(tài)文化功能主要體現(xiàn)在由于森林存在增加的旅游區(qū)面積和游人數(shù)量。通過統(tǒng)計(jì)蘇州市主要森林公園的森林旅游門票收入以及公園內(nèi)各種商業(yè)活動(dòng)收入，保守估算得出蘇州市城市森林的森林游憩價(jià)值為0.63億元/a。

3 結(jié)論與討論

(1)蘇州市城市森林2011～2012年的生態(tài)服務(wù)功能總價(jià)值為38.24億元/a。其中涵養(yǎng)水源價(jià)值(占總價(jià)值的55.0%)＞生物多樣性保護(hù)價(jià)值(占總價(jià)值的16.2%)＞固碳釋氧價(jià)值(占總價(jià)值的12.7%)＞保育土壤價(jià)值(占總價(jià)值的7.1%)＞積累營養(yǎng)物質(zhì)價(jià)值(占總價(jià)值的4.5%)＞凈化大氣環(huán)境價(jià)值(占總價(jià)值的2.9%)＞森林游憩價(jià)值(占總價(jià)值的1.6%)。根據(jù)不同指標(biāo)生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值所占的比例，可以看出蘇州市城市森林在涵養(yǎng)水源、固碳釋氧和生物多樣性保護(hù)3個(gè)方面發(fā)揮了重要的生態(tài)服務(wù)功能。但同時(shí)也要看到，蘇州市城市森林處于工業(yè)和經(jīng)濟(jì)高度發(fā)達(dá)的長三角地區(qū)，大氣環(huán)境污染嚴(yán)重，雖然蘇州城市森林在凈化大氣環(huán)境功能價(jià)值方面比值較低，但是作用卻是十分關(guān)鍵和不可替代的。

(2)防護(hù)林、特種用途林和經(jīng)濟(jì)林在各項(xiàng)生態(tài)服務(wù)功能中均發(fā)揮了較大的優(yōu)勢(shì)。因此，在造林過程中，應(yīng)當(dāng)加大對(duì)這些林種的重視與保護(hù)力度。

(3)蘇州市單位面積城市森林生態(tài)服務(wù)功能的價(jià)值為6.17萬元/(hm2·a)，表現(xiàn)出較高的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益。這一數(shù)值顯示蘇州城市森林在維護(hù)生態(tài)環(huán)境方面起著舉足輕重的作用。

(4)該研究對(duì)參數(shù)中部分社會(huì)公共數(shù)據(jù)進(jìn)行更新，屬于首次嘗試，可能在資料收集和查閱過程中仍存在一定不足。該研究結(jié)果可以說明蘇州城市森林所提供的生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值十分巨大，在維護(hù)生態(tài)環(huán)境方面起著舉足輕重的作用。

(5)蘇州市平均森林覆蓋率為10.9%，現(xiàn)有森林資源多以人工林或次生人工林為主，其中中幼林占了78%的比例。這些中幼林林分年齡結(jié)構(gòu)、空間結(jié)構(gòu)及物種組成結(jié)構(gòu)較為簡單，物種的豐富度和均勻度偏低，林分凈生產(chǎn)力較低，林分的健康度和穩(wěn)定性較差，對(duì)外來種入侵和病蟲害的抵御能力也十分低下。因此，蘇州市應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)有生態(tài)公益林的科學(xué)經(jīng)營管理，以促進(jìn)蘇州市生態(tài)公益林這一優(yōu)質(zhì)城市森林資源的健康、優(yōu)質(zhì)和穩(wěn)定發(fā)展，并更好地發(fā)揮其多種生態(tài)服務(wù)功能，為蘇州市社會(huì)經(jīng)濟(jì)的又好又快發(fā)展奠定良好的生態(tài)環(huán)境基礎(chǔ)。

［1］余新曉，魯紹偉，靳芳，等.中國森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值評(píng)估［J］.生態(tài)學(xué)報(bào)，2005，25(8):2096 －2102.

［2］歐陽志云，王如松，趙景柱.生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及其生態(tài)經(jīng)濟(jì)價(jià)值評(píng)價(jià)［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，1999，10(5):635 －640.

［3］肖玉，謝高地，安凱.莽措湖流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能經(jīng)濟(jì)價(jià)值變化研究［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2003，14(5):676 －680.

［4］王宗明，張柏，張樹清.吉林省生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化研究［J］.自然資源學(xué)報(bào)，2004，19(1):55－61.

［5］趙榮欽，黃愛民，秦明周，等.農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及其評(píng)價(jià)方法研究［J］.農(nóng)業(yè)系統(tǒng)科學(xué)與綜合研究，2003，19(4):267 －270.

［6］謝高地，張釓鋰，魯春霞，等.中國自然草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值［J］.自然資源學(xué)報(bào)，2001，16(1):47 －53.

［7］COSTANZA R，D＇ARGE R，DE GROOT R，et al.The value of the world＇s ecosystem services and natural capital［J］.Nature，1997，387(6630):253 －260.

［8］王堅(jiān)婭，應(yīng)寶根，張駿，等.仙居縣公益林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及價(jià)值評(píng)估［J］.浙江林業(yè)科技，2010，30(3):46 －51.

［9］李亞，張曉琴，滿多清.武威市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值初探［J］.草業(yè)科學(xué)，2006，23(11):11 －14.

［10］王兵，任曉旭，胡文.中國森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及其價(jià)值評(píng)估［J］.林業(yè)科學(xué)，2011，47(2):145 －153.

［11］國家林業(yè)局.LY/T1721－2008.森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估規(guī)范［S］.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

［12］李少寧，王兵，趙廣東，等.森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能研究進(jìn)展——理論與方法［J］.世界林業(yè)研究，2004，17(4):14 －18.

［13］羅傳秀，潘安定，夏麗華.鼎湖山森林與旅游生態(tài)服務(wù)功能的初步評(píng)估［J］.西北林學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，20(4):161 －164.

［14］馮育青，陳月琴，陶雋超.蘇州森林生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值評(píng)估［J］.華東森林經(jīng)理，2009，23(1):37 －43.

［15］李少寧，王兵，郭浩，等.大崗山森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及其價(jià)值評(píng)估［J］.中國水土保持科學(xué)，2007，5(6):58 －64.

［16］靳芳.中國森林生態(tài)系統(tǒng)價(jià)值評(píng)估研究［D］.北京:北京林業(yè)大學(xué)，2005.

［17］趙同謙.中國陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及其價(jià)值評(píng)估研究［D］.北京:中國科學(xué)院研究生院，2004.

［18］周毅，甘先華，王明懷，等.廣東省生態(tài)公益林生態(tài)環(huán)境價(jià)值計(jì)量及評(píng)估［J］.中南林學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，25(1):9 －14.