千島湖景觀林改造對(duì)生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值的影響

余國信，蔣念亮，余啟國，魯為忠

(浙江省淳安縣林業(yè)局，浙江 淳安 311700)

千島湖景觀林改造對(duì)生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值的影響

余國信，蔣念亮，余啟國，魯為忠

(浙江省淳安縣林業(yè)局，浙江 淳安 311700)

以千島湖景觀林改造為研究對(duì)象，采用影子工程法、費(fèi)用分析法和Shannon-Wiener指數(shù)法評(píng)估景觀林改造的理論生態(tài)價(jià)值。結(jié)果表明：景觀林改造不僅改變馬尾松單色純林的現(xiàn)狀，增強(qiáng)了景區(qū)的觀賞性，其生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值也發(fā)生了變化，其中增值的有7項(xiàng)，分別是多樣性保育、保肥、調(diào)節(jié)水量、凈化水質(zhì)、釋氧、固碳和固土功能價(jià)值；降低的有2項(xiàng)，分別是滯塵和吸收SO2功能。特別是涵養(yǎng)水源量功能增值達(dá)0.52萬元·hm-2·a-1，僅蓄水能力就增加637.45萬t·a-1，相當(dāng)于建造6個(gè)庫容100萬m3的水庫。

景觀林改造；生態(tài)服務(wù)價(jià)值；千島湖

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?？茖W(xué)、量化、客觀地評(píng)價(jià)森林的生態(tài)服務(wù)功能，對(duì)加深人們的環(huán)境意識(shí)，促進(jìn)和加強(qiáng)林業(yè)建設(shè)在國民經(jīng)濟(jì)中的主導(dǎo)地位，提高森林經(jīng)營管理水平等具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[1-2]。20世紀(jì)70年代，日本林野廳首先對(duì)全國7種類型的森林生態(tài)效益進(jìn)行經(jīng)濟(jì)價(jià)值評(píng)估，此后，我國相繼開始森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及其價(jià)值評(píng)估研究，但大多數(shù)研究是借鑒日本的方法。1995年，侯元兆等拉開了我國生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估的帷幕。目前，森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的核算評(píng)估雖然已成為研究的熱點(diǎn)，但相關(guān)研究主要集中在國家尺度[3-5]、省級(jí)尺度[6-7]、地市級(jí)尺度[8]和單項(xiàng)功能方面[1，9-10]。甚少有縣級(jí)森林經(jīng)營措施改變、影響生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值的報(bào)道，筆者根據(jù)2004年淳安縣森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)，結(jié)合《千島湖萬頃景觀林改造》項(xiàng)目，綜合運(yùn)用生態(tài)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)理論對(duì)景觀林改造所引起其生態(tài)服務(wù)功能的改變進(jìn)行評(píng)估，旨在了解森林經(jīng)營給森林生態(tài)效益的發(fā)揮帶來的利與弊，以提高人們對(duì)森林保護(hù)的認(rèn)識(shí)。

1 研究區(qū)域概況

杭州千島湖是全國最大的人工湖，水域面積562.6 hm2，蓄水178億 m3，屬國家5 A級(jí)風(fēng)景旅游區(qū)。千島湖區(qū)域森林面積4.05萬 hm2，其中：馬尾松(PinusmassonianaLamb.)純林2.69萬 hm2，占森林面積的66.45%。大面積的馬尾松純林面臨著2大問題：①松材線蟲病(Bursphelenchusxylophilus(Steiner et Buhrer)Nickle)的危害。松材線蟲病是目前世界上最危險(xiǎn)的林業(yè)有害生物，也是目前我國最具危險(xiǎn)性的森林病害[11]，是松樹的“癌癥”，目前杭州已有多個(gè)縣市發(fā)生松材線蟲病，淳安如不主動(dòng)改造松林，千島湖的森林景觀將面臨重大災(zāi)害。②森林林相結(jié)構(gòu)不合理。樹種單一，缺少季節(jié)變化，無法給人以“步移景換”的感覺，難以滿足人們對(duì)森林資源景觀的觀賞需求[12]。為此，淳安縣政府在高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量完成3546.7 hm2改造試點(diǎn)的基礎(chǔ)上，2011年開始全面實(shí)施《千島湖萬頃景觀林相改造》項(xiàng)目，其目的是通過科學(xué)的改造模式、改造技術(shù)和樹種搭配[13]來改善現(xiàn)有的森林結(jié)構(gòu)和樹種組成，提升森林生態(tài)服務(wù)功能、森林觀賞性和抗御自然災(zāi)害的能力，確保千島湖的生態(tài)安全。

1.2 自然條件

研究改造區(qū)位于東經(jīng)118°21′—119°20′、北緯29°11′—30°02′，屬中亞熱帶季風(fēng)氣候北緣，年均氣溫17 ℃，1月氣溫最低，月均氣溫5 ℃；7月氣溫最高，月均氣溫28.9 ℃。年均降水量1430 mm，年均相對(duì)濕度76%。山地土壤主要有紅壤、黃壤2大類，海拔在500 m以下。土壤厚度一般為30～120 cm，表土層15～30 cm，pH 5.5～7.5。森林植被主要有：馬尾松、青岡櫟(QuercuscheniiNakai)、苦櫧(Castanopsissclerophylla(Lindl.)Schottky)、木荷(SchimasuperbaGardn.et Champ.)、楓香(LiquidambaformosanaHance)、香樟(Cinnamomumcamphora(L.)presl)、化香(Platycaryastrobilacea)等。林下植被主要有檵木(Loropetalumchinense(R.Br)Oliver)、白櫟(QuercusfabricHance)、烏飯(VacciniumbracteatumThunb.)、杜鵑(RhcdodendronsimsiiPlanch.)、柃木(EuryajaponicaThunb.)[14]等。

1.3 改造范圍

千島湖萬頃景觀林改造范圍涉及湖域周邊的16個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，18個(gè)國有林場(chǎng)，以及千島湖市政園林管理處等35個(gè)單位，148個(gè)行政村(林區(qū))，改造小(細(xì))班1517個(gè)，面積10056.6 hm2。

1.4 植被改造方向

千島湖景觀林改造的目的和方向是改變現(xiàn)有森林植被的林分類型和樹種結(jié)構(gòu)，減少馬毛松樹種的比重，增加闊葉彩葉樹種的比重，其理論基礎(chǔ)：①改造馬尾松純林，調(diào)整林種樹種結(jié)構(gòu)，逐步形成多種樹種混交的復(fù)層異齡林是防范松材線蟲病的最佳途徑之一[15]；②根據(jù)余樹全[16]利用種間聯(lián)結(jié)測(cè)定，主成分分析，最優(yōu)分割法和馬爾可夫預(yù)測(cè)模型對(duì)淳安以馬尾松為代表的天然次生林演替定量研究，馬尾松已是衰退樹種，而苦櫧、木荷、青岡等是進(jìn)展樹種；③《景觀林改造》通過浙江省林業(yè)廳組織的專家審定，認(rèn)為將原有6種植被類型改成3種植被類型，是根據(jù)立地類型、群落組成、目的闊葉樹種豐缺度及區(qū)位景觀所設(shè)計(jì)的改造類型，改造方向體現(xiàn)千島湖的特色和次生林演替規(guī)律，具有較強(qiáng)針對(duì)性和科學(xué)性。原有植被按林分類型分：針葉林3502.0 hm2，占34.8%；闊葉林943.4 hm2，占9.4%；針闊混交林4953.5 hm2，占49.3%；灌叢林530.2 hm2，占5.3%；竹類9.0 hm2，占0.1%；無林地118.5 hm2，占1.2%。改造后植被按林分類型分：闊葉彩葉林(闊葉林)1209.7 hm2，占12.0%；針闊彩葉混交林(針闊混交林)8731.9 hm2，占86.8%；喬灌彩葉復(fù)層林(闊葉林)115.0 hm2，占1.2%。

桑：戰(zhàn)爭一直是文明史的非常態(tài)，除了戰(zhàn)爭本身外，還穿插著復(fù)雜的社會(huì)政治背景和人性關(guān)系，讓我著迷的永遠(yuǎn)不是戰(zhàn)爭本身，而是產(chǎn)生結(jié)果的原因，也就是戰(zhàn)爭背后美國人的“憂隱”。

2 研究方法

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)

研究區(qū)域的森林生態(tài)服務(wù)功能質(zhì)量按LY/T 1721—2008森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估[17]規(guī)范執(zhí)行，主要針對(duì)涵養(yǎng)水源、固土保肥、固碳釋氧、凈化環(huán)境、生物多樣性保育5個(gè)方面(表1)，9個(gè)實(shí)物量指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估。森林游憩功能的評(píng)估，由于受社會(huì)、自然現(xiàn)象影響較大，目前國內(nèi)沒有統(tǒng)一的核算標(biāo)準(zhǔn)，故景觀林改造前后對(duì)其游憩功能的變化本文不作研究。

2.2 評(píng)價(jià)方法

1)涵養(yǎng)水源功能。具體包括調(diào)節(jié)水量、凈化水質(zhì)2項(xiàng)，采用影子工程法進(jìn)行評(píng)價(jià)。調(diào)節(jié)水量價(jià)值，相當(dāng)于等容量水庫(核算價(jià)格用水庫積累1 m3水的建造成本)，單位調(diào)節(jié)水價(jià)值參考全國水庫的平均建造成本，凈化水質(zhì)價(jià)值量計(jì)算參考全國居民用水價(jià)格的平均值。①調(diào)節(jié)水量，公式為：U調(diào)=W蓄A(yù)C庫；②凈化水質(zhì)，公式為：U凈=W蓄A(yù)C凈。式中：U調(diào)為調(diào)節(jié)水量價(jià)值(元·a-1)；W蓄為不同林分蓄水能力(t·hm-2·a-1)，不同森林類型服務(wù)價(jià)值評(píng)價(jià)參數(shù)表參考文獻(xiàn)[18]；A為不同林分類型面積(hm2)；U凈為凈化水質(zhì)的價(jià)值(元·a-1)；C庫為水庫建設(shè)單位庫容投資(占地拆遷補(bǔ)償、工程造價(jià)、維護(hù)費(fèi)等，元·m-3)；C凈為水凈化費(fèi)用(元·m-3)。單位庫容投資為6.1107元·m-3，水的凈化費(fèi)用為2.09元·m-3。其中：不同林分蓄水能力等評(píng)價(jià)參數(shù)參考淳安縣生態(tài)服務(wù)功能相關(guān)研究成果[18]，詳見表1。

表1 不同林分類型服務(wù)價(jià)值評(píng)價(jià)參數(shù)[18]

3)固碳釋氧。根據(jù)森林的光合作用轉(zhuǎn)換而成，通過每制造1 t植物生物量所吸收的CO2和釋放O2的實(shí)物量，固碳釋氧功能采用影子價(jià)格法進(jìn)行評(píng)價(jià)。價(jià)值量的估算參照文獻(xiàn)[17]。①固碳功能公式為：U碳=1.63C碳R碳B年；②釋氧功能公式為：U氧=1.19C氧AB年。式中：U碳為森林年固碳價(jià)值(元·a-1)；B年為林分凈生產(chǎn)力(t·hm-2·a-1)；C碳為固碳價(jià)格1200元·t-1；R碳為CO2中碳的含量，為27.27%；U氧為森林年釋氧價(jià)值(元·a-1)；C氧為氧氣價(jià)格1000元·t-1。

4)凈化環(huán)境。僅估算吸收SO2和滯塵能力，森林單位面積吸收的SO2和滯塵能力參考文獻(xiàn)[1]，凈化環(huán)境功能服務(wù)價(jià)值采取費(fèi)用分析法進(jìn)行，以治理SO2的費(fèi)用和降塵清理費(fèi)用來分析，價(jià)格采用全國平均價(jià)進(jìn)行核算。①吸收二氧化硫公式為：U二氧化硫=C二氧化硫Q二氧化硫A；②滯塵功能公式為：U滯塵=C滯塵Q滯塵A。式中：U二氧化硫?yàn)樯帜晡斩趸蚩們r(jià)值(元·a-1)；C二氧化硫?yàn)槎趸蛑卫碣M(fèi)用，取1.2元·kg-1；Q二氧化硫?yàn)閱挝幻娣e不同森林年吸收二氧化硫量(kg·hm-2·a-1)；U滯塵為森林年滯塵總價(jià)值(元·a-1)；C滯塵為降塵清理費(fèi)用，取0.15元·kg-1；Q滯塵為單位面積森林年滯塵量(kg·hm-2·a-1)。

5)生物多樣性保育。根據(jù)研究區(qū)域具體改造對(duì)象，把研究對(duì)象按針葉林、闊葉林、針闊混交林、竹林、灌木林5個(gè)類型，采用Shannon-Wiener指數(shù)法進(jìn)行評(píng)價(jià)。喬灌復(fù)層混交林是南方次生闊葉林群落破壞后再次形成的森林類型，指數(shù)參照闊葉林計(jì)算。生物多樣性保育價(jià)值公式為：U生物=S生×A。式中：U生物為林分年物種多樣性保育價(jià)值(元·a-1)；S生為單位面積年物種多樣性保育價(jià)值(元·hm-2·a-1)。根據(jù)Shannon-Wiener指數(shù)計(jì)算取得的數(shù)值，參照全國不同林分的保育平均單價(jià)，針葉林15805.5(元·hm-2·a-1)，闊葉林25446.4(元·hm-2·a-1)，針闊混交林22465.4(元·hm-2·a-1)，闊葉混交林30678.6(元·hm-2·a-1)，竹林12041.1(元·hm-2·a-1)，灌木林21440.8(元·hm-2·a-1)。

3 結(jié)果與分析

林相改造前、后不同林分類型生態(tài)功能服務(wù)價(jià)值見表2、表3，生態(tài)功能服務(wù)價(jià)值對(duì)比見圖1。

表2 林相改造前生態(tài)功能服務(wù)價(jià)值 萬元·a-1

表3 林相改造后生態(tài)功能服務(wù)價(jià)值 萬元·a-1

3.1 涵養(yǎng)水源功能價(jià)值

圖1 林相改造前、后生態(tài)功能服務(wù)價(jià)值對(duì)比

改造前調(diào)節(jié)水量為2758.66萬t·a-1，價(jià)值為16857.37萬元·a-1；凈化水質(zhì)量2758.66萬t·a-1，價(jià)值5765.6萬元·a-1，即改造前涵養(yǎng)水源的功能價(jià)值22622.97萬元·a-1。改造后調(diào)節(jié)水量為3396.11萬t·a-1，價(jià)值20752.63萬元·a-1；凈化水質(zhì)量3396.11萬t·a-1，價(jià)值7097.88萬元·a-1，即改造后涵養(yǎng)水源量功能價(jià)值27850.51萬元·a-1。與改造前比較，改造后涵養(yǎng)水源量增加1274.9萬t·a-1，價(jià)值增加5227.54萬元·a-1。

3.2 固土保肥功能價(jià)值

改造前固土能力33.89萬t·a-1，價(jià)值為67.79萬元·a-1；保肥能力9.91萬t·a-1，價(jià)值22192.94萬元·a-1：即改造前固保肥價(jià)值為22260.73萬元·a-1。改造后固土能力34.63萬t·a-1，價(jià)值69.26萬元·a-1；保肥能力10.13萬t·a-1，價(jià)值22674.53萬元·a-1：即改造后固土保肥總價(jià)值為22743.79萬元·a-1。與改造前比較，改造后減少土壤流失0.74萬t·a-1，減少土壤肥力流失0.22萬t·a-1；固土保肥價(jià)值增加483.06萬元·a-1。

3.3 固碳釋氧功能價(jià)值

改造前固碳功能0.8萬 t·a-1，價(jià)值954.48萬元·a-1；釋氧功能2.13萬 t·a-1，價(jià)值2129.4萬元·a-1：即改造前固碳釋氧價(jià)值3083.88萬元·a-1。改造后固碳功能1.14萬 t·a-1，價(jià)值1370.03萬元·a-1；釋氧功能3.06萬 t·a-1，價(jià)值3056.49萬元·a-1：即改造后固碳釋氧價(jià)值4426.52萬元·a-1。與改造前比較，改造后固碳功能增加0.34萬 t·a-1，釋氧增加0.93萬 t·a-1，固碳釋氧價(jià)值增加1342.64萬元·a-1。

3.4 凈化環(huán)境功能價(jià)值

改造前森林吸收二氧化硫能力0.17萬t·a-1，價(jià)值200.95萬元·a-1；滯塵能力24.50萬t·a-1，價(jià)值3674.88萬元·a-1：即改造前凈化環(huán)境價(jià)值3875.75萬元·a-1。改造后吸收二氧化硫能力0.14萬t·a-1，價(jià)值173.55萬元·a-1；滯塵能力20.29萬t·a-1，價(jià)值3042.93萬元·a-1：即改造后凈化環(huán)境價(jià)值3216.48萬元·a-1。與改造前比較，改造后吸收二氧化硫能力減少0.03萬t·a-1，滯塵量減少4.21萬t·a-1，凈化環(huán)境價(jià)值減少458.32萬元·a-1。

3.5 生物多樣性保育價(jià)值

林相改造前生物多樣性保育價(jià)值為20211.56萬元·a-1；林相改造后生物多樣性保育價(jià)值為23620.38萬元·a-1，比改造前增加3408.82萬元·a-1。

4 結(jié)論與討論

千島湖景觀林改造，不僅改變了馬尾松純林多的不利結(jié)構(gòu)，增加了彩葉樹種，提高了森林的觀賞性和抗御自然災(zāi)害的能力，也大大增加了各種生態(tài)功能的服務(wù)價(jià)值，平均增效約1萬元·hm-2·a-1。特別是涵養(yǎng)水源量功能價(jià)值增值達(dá)0.52萬元·hm-2·a-1，僅蓄水能力就增加637.45萬t·a-1，相當(dāng)于建造6個(gè)庫容100萬 m3的水庫，這對(duì)“秀水千島湖”具有積極作用。

1)千島湖景觀林改造的主要目的是改變目前不合理的林分結(jié)構(gòu)，減少馬尾松樹種的比重，從表2、表3可知，改造結(jié)果由原來的6種林分和無林地改造成3種彩葉林分，對(duì)純馬尾松林、竹林、灌木林及無林地進(jìn)行徹底改造，變純林為混交林、變單色林為多色林，大大提高森林的觀賞性。由于森林游憩功能評(píng)價(jià)的復(fù)雜性，目前還缺乏可評(píng)依據(jù)，故本文未作評(píng)價(jià)。但隨著時(shí)間的推移，彩葉林的形成必將推動(dòng)森林游憩功能價(jià)值的提升。

2)從圖1可知，改造后其生態(tài)服務(wù)功能明顯發(fā)生變化的是調(diào)節(jié)釋氧功能、涵養(yǎng)水源功能和多樣性保育功能，分別提高43.13%、23.11%、16.87%。生態(tài)服務(wù)價(jià)值從大到小依次為：多樣性保育>保肥>調(diào)節(jié)水量>凈化水質(zhì)>釋氧>滯塵>固碳>吸收SO2>固土。由此可見，通過林相改造固土功能基本沒改變；其中，多樣性保育、保肥、調(diào)節(jié)水量位居前3位，分別占總價(jià)值的28.86%、27.70%、25.35%，而固碳、吸收SO2、固土價(jià)值位于后3位，分別只占總價(jià)值的1.67%、0.21%、0.08%。

3)從生態(tài)服務(wù)功能單項(xiàng)價(jià)值看，改造后服務(wù)價(jià)值提高的有7項(xiàng)，分別是多樣性保育、保肥、調(diào)節(jié)水量、凈化水質(zhì)、釋氧、固碳和固土功能價(jià)值；服務(wù)功能價(jià)值降低的有2項(xiàng)，分別是滯塵和吸收SO2功能。這主要是針葉樹種的滯塵能力和吸收SO2的能力遠(yuǎn)大于針闊混交林和闊葉林，改造后減少了針葉樹種的比例，故降低了滯塵和吸收SO2能力。但這種功能的降低對(duì)大面積森林、水域和限制污染工業(yè)發(fā)展的千島湖，其影響可忽略不計(jì)。

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The Effects of the Scenic Forest Transformation on the Ecological Service Function Value in Qiandao Lake

YU Guo-xin，JIANG Nian-liang，YU Qi-guo，LU Wei-zhong

(Chun′anCountyForestryBureau,Chun′an311700，Zhejiang，China)

Taking the scenic forest transformation of Qiandao Lake as the study object，the theoretical ecological value of the Scenic Shannon-Wiener Index.The results showed that the scenic forest transformation not only changed the monocolor and pure forest for Pinus massoniana，but also enhanced the scenic ornamental value, as well as changed the ecological service value，seven of which increased，they were the diversity nursing，conserving manure，regulating water flow，water purification, oxygen release，carbon sequestration and soil fixation function value；two of which decreased，they were the holding dust，absorbing SO2function.The water conservation quantity function incresead 5200 RMB·hm-2·a-1.The water-holding capacity increased 6374500 t·a-1，equivalently to be 6 reservoirs with the capacity of 1 million m3water.

scenic forest transformation；ecological service function value；Qiandao Lake

10.13428/j.cnki.fjlk.2014.03.033

2013-11-05；

2013-12-15

浙江省林業(yè)科技支撐項(xiàng)目(2008C32021)；杭州市科技發(fā)展項(xiàng)目(20052432B19)

余國信(1962—)，男，浙江淳安人，浙江省淳安縣林業(yè)局高級(jí)工程師，從事林業(yè)技術(shù)推廣與森林生態(tài)保護(hù)研究。E-mail：caygx@163.com。

S718.56

A

1002-7351(2014)03-0145-06