浙江省沿海防護林泥質基干林帶服務功能及價值評估

張 駿，沈國存，陳 崇，焦?jié)崫崳吆殒?，?輝，吳初平，朱錦茹，袁位高，江 波*

（1.浙江省林業(yè)科學研究院，浙江 杭州 310023；2.浙江省林業(yè)廳，浙江 杭州 310020；3.浙江省林業(yè)生態(tài)工程管理中心，浙江 杭州 310020）

沿海防護林體系建設是我國生態(tài)建設的重要內容，是沿海地區(qū)防災減災體系建設的重要組成部分。構建沿海防護林體系作為生態(tài)屏障，對于改善和優(yōu)化沿海地區(qū)生態(tài)環(huán)境，抵御自然危害，保障人民生命和財產(chǎn)安全，促進經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的戰(zhàn)略意義。加快沿海防護林體系建設，也是浙江省生態(tài)建設中一項非常必要且十分緊迫的戰(zhàn)略任務，也是生態(tài)省建設的重要內容[1]。

浙江省沿海地區(qū)是我國東部經(jīng)濟發(fā)達、城市化進程快、人口稠密的地區(qū)之一。由于特殊的地理位置和氣候條件，浙江省沿海地區(qū)也是臺風、洪澇、風暴潮等等自然災害發(fā)生頻率最高，受害最嚴重的地區(qū)之一，常常給工農業(yè)生產(chǎn)和人民生命財產(chǎn)安全帶來嚴重危害，1990－2004年因臺風造成的直接經(jīng)濟損失就高達1.0×1011元以上[1]。2013年“菲特”臺風造成全省11個市75個縣707.3萬人受災，因洪澇災害造成的直接經(jīng)濟損失達到了124.05億元。

泥質海岸是我國海岸劃分中的一種特殊性質的類型，占我國海岸線總長的48.5%左右[2]，存在地下水位高、海水易倒灌、土壤鹽漬化和次生鹽漬化程度高、質地粘重、養(yǎng)分貧瘠、宜林條件差、造林成活難度大等問題[3]。因此國家在20世紀80年代末開展了沿海防護林工程建設工作，極大地提高和改善了沿海地區(qū)人民的生活水平和環(huán)境條件[2]。泥質海岸防護林由于其地域性和時間性的特點，其生態(tài)效益在我國乃至世界上仍處于探索性研究階段，沒有形成一套完整、統(tǒng)一、簡捷實用的評價指標體系。國內僅有惠淑榮[3]和王巖等[4]等對泥質海岸防護林的小氣候效益及綜合效益進行評價，以及羅細芳[5]對全國沿海防護林2010年生態(tài)效益進行過估算和評價。這主要因為泥質海岸特殊性質，至今在其研究領域內還沒有出現(xiàn)被廣泛認可、具有可操作性的評價指標體系和評價方法[2]。本研究著重針對泥質海防林基干林帶的服務功能和價值進行監(jiān)測與評價，尤其是在防災減災方面進行林帶的對比調查，擬建成一套標準化的評價體系和方法，通過研究分析存在的問題，為客觀評價沿海防護林工程特別是泥質基干林帶的服務功能提供參考和決策依據(jù)。

1 研究地區(qū)

浙江省地處我國東南沿海，27°06' ～ 31°11' N，118°01' ～ 123°10' E，土地面積10.18萬km2。東濱東海，西鄰江西、安徽，南屏福建，北接上海、江蘇，處于中國經(jīng)濟高速發(fā)展的長三角地區(qū)?！捌呱揭凰痔铩笔钦憬恋貥嫵傻幕咎卣?。

浙江省地勢西南部高，東北部低，自西南向東北傾斜，呈梯級下降；西南部為平均海拔800 m的山區(qū)，1 500 m以上的山峰也大都集中在此，龍泉縣境內的黃茅尖，海拔1 929 m，為本省最高峰；中部以丘陵為主，大小盆地錯落分布于丘陵山地之間，東北部為沖積平原，地勢平坦，土層深厚，河網(wǎng)密布[6～7]。各山脈一直延伸到東海，露出水面的山峰構成半島和島嶼。地貌復雜，山脈多呈西南至東北走向，有山地、丘陵、谷地、平原等多樣變化，從而影響氣溫、降水、風、濕度、日照等氣候因素及土壤的形成。

浙江省海岸線共計4 362 km，其中泥質海岸線1 806 km，占41%。2008－2012年，浙江省沿海防護林體系建設工程完成泥質基干林帶造林2 895 hm2，修復525 hm2；完成紅樹林造林111 hm2。截止2012年底，全省共有泥質基干林帶面積達7 252 hm2，長度1 480 hm2；紅樹林面積總計202 hm2。

2 研究方法

2.1 保護基礎設施

森林保護基礎設施效益是指森林在降低自然災害危害的同時對沿?；A設施的保護，通過市場價值法替代，即用相同長度的海堤造價的影子價格衡量：

式中，V1為基干林帶保護基礎設施價值（元），LB為已達規(guī)定寬度的基干林帶（1 480 km），VB為單位長度海堤建設的投資（600萬元/km）[8]。

2.2 防災減災

防災減災效益指林帶減少災害發(fā)生及其所帶來的直接和間接損失。通過對全省沿海7個典型海防林建設縣：海寧市、蕭山市、上虞市、慈溪市、普陀區(qū)、溫嶺市和蒼南縣進行抽樣調查，獲得2008－2012年有林帶和無林帶防護下農田、經(jīng)濟作物等的年產(chǎn)量和31條典型林帶防護對象面積；然后根據(jù)臺風年和無臺風年對比得基干林帶防護下臺風年產(chǎn)量比無臺風年減少11.04%，無林帶防護下臺風年產(chǎn)量比無臺風年減少34.53%，兩者比較得海防林防災減災效果Kf為23.49%。

式中，V2為基干林帶防災減災價值（元），Af為每年海防林防護對象面積（hm2），通過典型調查得到單位長度林帶防護面積（65 hm2/km）和浙江省基干林帶總長度相乘，Vf為典型調查海防林帶保護對象平均年產(chǎn)值（5.91萬元/hm2）。

2.3 涵養(yǎng)水源

2.3.1 物理量計算 常以林地、無林地的蓄水能力差異評價森林生態(tài)系統(tǒng)的調蓄水功能，森林凈化水的量也以調蓄水量來衡量?；闪謳⒄諏ο蟛捎名}堿地環(huán)境因子。

式中，W為林帶調蓄水量（m3），A為基干林帶面積（7 252 hm2），VS為土壤非毛管蓄水量（m3/hm2），VSy為鹽堿地土壤非毛管蓄水量（17.50 m3/hm2），VL為林地枯落物蓄水量（46 m3/hm2），NCP為土壤非毛管孔隙度（17.09%），H為土層厚度（0.67 m）。

2.3.2 價值量計算 研究中將森林水源涵養(yǎng)的效益分為森林調水效益及森林改良水質的效益。采用《生態(tài)系統(tǒng)服務功能評估規(guī)范》規(guī)定的影子工程法對森林涵養(yǎng)水源的子效益的意義進行了屆定，對單位效益的價值進行了貨幣化。

林帶水源涵養(yǎng)效益：

式中，V3為林帶涵養(yǎng)水源的價值（元），W為林帶調節(jié)水量（m3），P1為森林調水效益影子價格（9.95元/m3）[9]，P2為森林凈水效益影子價格（2.09元/m3，取全國各大中城市的居民用水價格的平均值）。

2.4 保育土壤

森林保育土壤功能可分為固土功能和保肥功能2個方面。

2.4.1 物理量計算

2.4.1.1 固土能力 森林的固土能力以特定面積的森林固土量來表示。森林固土量通過該面積森林減少同等面積鹽堿地的土壤侵蝕量來衡量，計算公式為：

式中，d為固土量（t），A為基干林帶面積（hm2），Xy為鹽堿地土壤侵蝕模數(shù)（18.15 t/hm2），X為土壤侵蝕模數(shù)（0.52 t/hm2）。

2.4.1.2 保肥能力 森林的保肥能力是指森林通過固定土壤而保持土壤養(yǎng)分的能力，是通過該面積森林減少同等面積鹽堿地的土壤養(yǎng)分量來衡量。

2.4.2 價值量計算

計算公式：

式中，V4為林帶保育土壤效益的價值量（元），Ks為挖掘泥沙的費用（21.8元/m3）[10]，ρ為土壤容重（1.15 t/m3），Ns、Ps、Ks分別為森林土壤中氮、磷、鉀含量（g/kg），M為森林土壤中有機質含量（g/kg）；R1為磷酸二銨含氮量（g/kg），R2為磷酸二銨含磷量（g/kg），R3為氯化鉀含鉀量（g/kg），C1為市場上磷酸二銨平均價格（2 400.00元/t），C2為氯化鉀平均價格（2 800.00元/t），C3為有機質平均價格（320元/t）。

2.5 固碳釋氧

2.5.1 物理量計算 植物生物量主要成分是纖維素和少量N、P、K、Fe、Ca等灰分元素。根據(jù)植物光合作用機理和植物代謝規(guī)律推算，植物生物量中若按含有1%的灰分元素計，則每制造1 t植物生物量，可放出氧氣1.1852t，同化空氣中二氧化碳1.63 t，相當于固碳0.444 4 t。

2.5.1.1 固定碳量

式中，Wc為森林植物固碳量（t），A為基干林帶面積（hm2），Bi為森林植物年凈生長生物量（t），0.444 4為植物生長光合作用碳平衡系數(shù)，Cs為森林土壤年固碳量（t）。

2.5.1.2 釋放O2量

式中，Wo為森林植物釋氧量（t），1.185 2為植物生長光合作用氧平衡系數(shù)，Bi為森林植物年凈生長生物量（t）。

2.5.2 價值量計算 本研究采用《生態(tài)系統(tǒng)服務功能評估規(guī)范》規(guī)定的工業(yè)生產(chǎn)成本法對公益林固碳、釋氧價值進行核算[11]。

式中，V5為林帶固碳釋氧效益的價值量（元）；Pc為人工固定碳價格為瑞典碳稅率 150美元/t，按 1：6.2折合人民幣930元/t；Po為人工生產(chǎn)O2的價格為2007春季O2平均價格1 000元/t。

2.6 凈化大氣

森林生態(tài)系統(tǒng)對大氣污染物（如二氧化硫、氟化物、氮氧化物、粉塵、重金屬等）的吸收、過濾、阻隔和分解，以及降低噪音、提供負離子和萜烯類（如芬多精）物質等功能。這里僅計算提供負離子、吸收二氧化硫和滯塵價值：

式中，Vf為基干林帶提供負離子價值，Vs為基干林帶吸收二氧化硫價值，Vz為基干林帶滯塵價值。

式中，H為林帶高度（m），Km為負離子的價值5.818 5×10－18/個，Qm為負離子濃度（個/cm3），Lm為負離子壽命（10 min）。

式中，Ks為二氧化硫治理費用（1 200元/t）[11]，Ws為各森林類型的平均凈化S能力（通過各類型葉片平均S含量0.415%、葉片重量比例和生物量獲得）。

式中，Kz為降塵清理費用（150元/t）[11]，Wz為各森林類型的平均滯塵量能力（通過各類型葉片平均滯塵量1.64%、葉片重量比例、生物量以及全省定位站年均降雨次數(shù)獲得）。

2.7 紅樹林生態(tài)價值

紅樹林生態(tài)系統(tǒng)作為一種海岸潮間帶森林生態(tài)系統(tǒng)，其生態(tài)效益可用效果評價法來計量，包括生產(chǎn)有機物、抗風消浪、多樣性保護、降解污染物與防治病蟲害、固碳釋氧以及營養(yǎng)物質循環(huán)、養(yǎng)分積累等方面。

式中，V7為紅樹林生態(tài)價值（元），VR為紅樹林單位面積生態(tài)價值（元·hm－2·a－1），AR為紅樹林面積（hm2）。據(jù)研究，紅樹林單位面積年生態(tài)價值達17.33萬元hm－2·a－1[12]。

3 結果與分析

浙江省沿海防護林體系工程中，2008－2012年泥質基干林帶生態(tài)服務功能效益總計171.23億元，平均每年34.25億元效益，單位面積47.23萬元/hm2，單位長度2 314元/m。

3.1 保護基礎設施效益

2008－2012年，浙江省新增泥質基干林帶長度達到818 km，2012年底達標基干林帶長度為1 480 km。根據(jù)公式測算，基干林帶保護基礎設施效益（V1）價值88.80億元，占總效益51.86%。

3.2 防災減災效益

據(jù)浙江全省31條典型林帶抽樣調查，測算得在海防林防護下臺風年產(chǎn)量比正常年減少11.04%，無林帶防護下臺風年產(chǎn)量比正常年減少34.53%。

2012年底，浙江省泥質基干林帶長度達到1 480 km，防護農田等面積達9.62萬hm2。根據(jù)公式測算，5 a間基干林帶防災減災效益（V2）累計66.76億元，占總效益38.99%。

3.3 涵養(yǎng)水源效益

浙江省沿海防護林體系工程區(qū)中，2008－2012年泥質基干林帶累計調節(jié)水量4 255.22萬t，年均調節(jié)水量851.04 萬 t。

2008－2012年累計涵養(yǎng)水源價值（V3）5.12億元，其中調節(jié)水量價值4.23億元，凈化水質價值0.89億元。

3.4 保育土壤效益

浙江省沿海防護林體系工程區(qū)年泥質基干林帶總固土量63.93萬t，年均固土12.79萬t；總保肥量9.21萬t，年均保肥1.84萬t。累計保育土壤價值（V4）0.80億元，其中固土價值0.12億元，保肥價值0.68億元。

3.5 固碳釋氧效益

通過典型林帶調查得，平均林帶高度6.2 m，平均胸徑12.7 cm，平均密度1 650株/hm2，計算得喬木生物量88.81 t/hm2。因此2012年底，泥質基干林帶喬木生物總量為64.54萬t。

2008－2012年，浙江省沿海防護林體系工程區(qū)泥質基干林帶總固碳量14.50萬t，總釋氧量34.51萬t。累計固碳釋氧價值（V5）4.80億元，其中固碳價值1.35億元，釋氧價值3.45億元。

3.6 凈化大氣環(huán)境效益

2012年底，浙江省沿海防護林體系工程區(qū)泥質基干林帶5 a間累計吸收二氧化硫0.19萬t，累計滯塵量23.03萬t。2008－2012年累計凈化大氣環(huán)境價值（V6）3.20億元，其中提供負離子價值2.83億元，吸收二氧化硫價值0.023億元，滯塵價值0.34億元。

3.7 紅樹林生態(tài)價值

紅樹林是森林的一種獨特類型，是森林資源重要組成部分，在維護海岸生態(tài)平衡、強塘固堤、防災減災、國土保安等方面發(fā)揮著多方面的重要作用。

2008－2012年，浙江省沿海防護林體系工程區(qū)5年新增紅樹林面積111 hm2，2012年底紅樹林總面積達202 hm2，累計生態(tài)價值（V7）1.75億元。

4 結論與討論

海岸基干林帶是沿海防護林體系的第一道防線，主要表現(xiàn)在對臺風、風暴潮等自然災害的剛性抵御，海岸基干林帶已成為浙江“千里海塘”的最佳保護衛(wèi)士。臺州溫嶺[13]、杭州蕭山[14]，紹興上虞[15]和嘉興市[16]在地方曾做過海防林的部分初步研究。隨著沿海地區(qū)城市化進程的加快，建設用地需求量越來越大，在國家嚴格保護基本農田后，很多地方把目光轉向了林地和濕地，給沿海防護林的保護和發(fā)展帶來了嚴峻挑戰(zhàn)。

2008－2012年浙江省泥質基干林帶生態(tài)服務功能效益總計171.23億元，平均每年34.25億元效益，接近2012年全省林業(yè)產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值3 576億元的百分之一，單位面積效益47.23萬元/hm2，遠遠高于仙居生態(tài)公益林2004－2008年的效益（3.72萬元/hm2）[17]，其中保護基礎設施效益88.80億元、防災減災66.76億元、涵養(yǎng)水源5.12億元、固碳釋氧4.80億元、凈化大氣3.20億元、紅樹林生態(tài)價值1.75億元、保育土壤價值0.80億元。

沿海防護林基干林帶由于撫育和后期修復更新脫節(jié)，有些地區(qū)曾經(jīng)合攏的林帶出現(xiàn)斷裂，有些地區(qū)林分質量不高，導致森林防災減災和保護設施等功能難以得到最大發(fā)揮。這些問題隨著海防林工程建設的不斷推進，工程區(qū)內幼林撫育和管護的任務越來越重，工程建設的實際需要與投入不足的矛盾越來越突出，鞏固現(xiàn)有服務功能也越來越難。

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