北川小寨子溝自然保護(hù)區(qū)森林生態(tài)效益評價(jià)

沈綸宇，胡耀俊，王 剛

(1.成都樹德中學(xué)都江堰外國語實(shí)驗(yàn)學(xué)校，四川 成都 610000;2.四川農(nóng)業(yè)大學(xué),四川 都江堰 611830)

我國對森林綜合效益的評價(jià)研究雖然起步較晚，但是發(fā)展速度較快。1995年，侯元兆等人對我國森林資源防風(fēng)固沙、凈化空氣價(jià)值、涵養(yǎng)水源進(jìn)行了評價(jià)研究，拉開了我國生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評價(jià)的帷幕。聶華教授于1994年對森林生態(tài)功能的價(jià)值決定進(jìn)行了研討，于2002年對森林環(huán)境價(jià)值納入國民收入核算中的重復(fù)計(jì)算進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值提供了理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的林業(yè)發(fā)展只注重森林所能提供的木材、果實(shí)、藥品等有形產(chǎn)品的價(jià)值，而水土保持、固碳制氧、凈化環(huán)境等無形的生態(tài)價(jià)值容易被忽略。生態(tài)效益評價(jià)是對森林資源生態(tài)價(jià)值的一種定量而直觀的表達(dá)，對于認(rèn)清森林的無形價(jià)值和森林可持續(xù)利用具有重要意義。

1 研究區(qū)概況

北川小寨子溝國家級自然保區(qū)地處四川省綿陽市北川縣西北部，地理坐標(biāo)31°50′～32°10′N，103°45′～104°05′E.總面積44 384.7 hm2，森林覆蓋率達(dá)82.73%.境內(nèi)大部分地區(qū)為海拔2 500 m～4 000 m的中山和海拔4 000 m以上的高山，最高處插旗山海拔為4 796 m，最低處花橋村海拔為1 160 m，高度落差3 636 m.年平均氣溫7.2 ℃～11.2 ℃，霜期從10月到翌年4月，年均降水量800 mm.區(qū)內(nèi)地形錯(cuò)綜復(fù)雜，高度落差大，氣候垂直分異明顯，生境類型多樣，生物種類豐富，是全球生物多樣性較高的地區(qū)。

2 試驗(yàn)方法

根據(jù)保護(hù)區(qū)森林類型、生長、分布情況共設(shè)置15塊20 m×20 m的有代表性的樣地進(jìn)行植被調(diào)查，記錄海拔、坡向、坡位、坡度、林齡結(jié)構(gòu)、林分郁閉度、干擾狀況、土壤狀況等。對高度>1.3 m的喬木進(jìn)行每木檢尺，記錄其樹種名稱、株數(shù)、樹高、胸徑等。樣地內(nèi)按對角線設(shè)置5個(gè)2 m×2 m的灌木調(diào)查樣方，并在其四角設(shè)置4個(gè)1 m×1 m的草本樣方。分別記錄灌木和草本的種類、株(叢)數(shù)、高度、郁閉度、蓋度等因子。

根據(jù)灌木和草本樣方統(tǒng)計(jì)的個(gè)體數(shù)，計(jì)算得到標(biāo)準(zhǔn)樣地內(nèi)所有灌木和草本的個(gè)體數(shù)量，據(jù)此計(jì)算Gleason多樣性指數(shù)(D)和Margalef豐富度指數(shù)(R)。根據(jù)四川省二元立木材積式(表)得出單株蓄積量，進(jìn)而推算出單位面積蓄積量。各樣地概況見表1.

表1 各樣地指標(biāo)概況

3 結(jié)果與討論

3.1 評價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建與評價(jià)指標(biāo)選擇

森林生態(tài)效益評價(jià)的內(nèi)容主要包括森林水土保持效益、森林涵養(yǎng)水源效益、森林改善大氣效益、森林消除噪聲效益、森林野生生物保護(hù)效益和森林游憩資源效益等。筆者根據(jù)森林生態(tài)指標(biāo)體系建立須遵循的原則，結(jié)合北川小寨子溝自然保護(hù)區(qū)的實(shí)際情況，構(gòu)建了退耕還林工程綜合效益評價(jià)指標(biāo)體系，選擇了8個(gè)評價(jià)北川小寨子溝自然保護(hù)區(qū)森林生態(tài)效益的指標(biāo)層，這些指標(biāo)可全面反映森林涵養(yǎng)水源、水土保持、固碳制氧、凈化環(huán)境4個(gè)方面的生態(tài)效益。生態(tài)效益評價(jià)體系見表2.

3.2 生態(tài)效益評價(jià)方法與計(jì)算

3.2.1 涵養(yǎng)水源

1) 蓄水效益。水量平衡法，即根據(jù)研究區(qū)的水量平衡，用降水量和蒸發(fā)量的差值來計(jì)算生態(tài)系統(tǒng)涵養(yǎng)水源量。其公式為：

表2 生態(tài)效益評價(jià)體系

W=(P-E)×S=α×P×S.

式中：W——生態(tài)系統(tǒng)涵養(yǎng)水源量，m3；

P——降水量，mm；

E——蒸發(fā)量，mm；

S——林分面積，hm2；

α——徑流系數(shù)。

蓄水效益的貨幣量計(jì)算公式為：

V=W×A.

式中：V——蓄水效益的貨幣量，元；

W——生態(tài)系統(tǒng)涵養(yǎng)水源量，m3；

A——單位水庫建造成本，元/m3.

單位水庫建造成本為6.256元/m3，計(jì)算得到小寨子溝自然保護(hù)區(qū)森林蓄水效益為96 716 867.07元/a.

2) 凈化水質(zhì)效益。用涵養(yǎng)水源實(shí)物量來表示凈化水質(zhì)實(shí)物量。蓄水量等于凈化水質(zhì)量，凈化水質(zhì)效益的貨幣量V1計(jì)算公式為：

V1=W×B.

式中：V1——凈化水質(zhì)效益的貨幣量，元；

W——生態(tài)系統(tǒng)涵養(yǎng)水源量，m3；

B——單位污水凈化的成本；元/m3.

北川縣污水凈化成本為1.25元/m3，計(jì)算得出凈化水質(zhì)效益為39 305 640元/a.

3.2.2 水土保持效益

1) 固土效益。采用無林地與有林地的土壤侵蝕差異來計(jì)算，固土效益的貨幣量V2計(jì)算公式為：

V2=S×(MO-M1)×C/ρ.

式中：V2——固土效益的貨幣量，元；

S——林分面積，hm2;

MO——無林地的土壤侵蝕模數(shù)，t/(hm2·a)；

M1——有林地的土壤侵蝕模數(shù)，t/(hm2·a)；

C——挖取和運(yùn)輸單位體積土方所需費(fèi)用，元/m3；

ρ——林地土壤容重，t/m3.

MO-M1=10.944 t/(hm2·a)，C=3.5元/m3，ρ=1.28 t/m3，計(jì)算可得該自然保護(hù)區(qū)森林固土效益為294 055.32元/a.

2) 保肥效益。用恢復(fù)費(fèi)用法或市場替代法計(jì)算保持土壤肥力的價(jià)值。保肥效益的貨幣量Vm計(jì)算公式如下：

Vm=S×(MO-M1)×H×Q×F.

式中：Vm——保肥效益的貨幣量，元；

S——林分面積，hm2；

MO——無林地的土壤侵蝕模數(shù)，t/(hm2·a)；

M1——有林地的土壤侵蝕模數(shù)，t/(hm2·a)；

H——土壤中氮、磷、鉀的含量，%；

Q——折算成各種化肥的系數(shù)，%；

F——化肥分別轉(zhuǎn)化成尿素(CH4N2O)、磷酸氫二銨((NH4)2HPO4)和氯化鉀(KCl)的市場價(jià)格，元/t.

(NH4)2HPO4市場價(jià)格約為2 340元/t，KCl市場價(jià)格約為2 556元/t，折算成純氮、磷、鉀化肥的比例分別為：132/14，32/31，75/39.氮、磷同時(shí)包含在(NH4)2HPO4中，因此放在一起計(jì)算，計(jì)算可得該保護(hù)區(qū)森林保肥效益為6 260 402.42元/a.

3.2.3 固碳制氧

光合作用每積累1 g干物質(zhì)，可固定1.63 g CO2，同時(shí)釋放1.19 g O2.固碳效益的貨幣量計(jì)算公式為：

Vc=1.63×Ac×G×S.

式中：Vc——固碳效益的貨幣量，元；

Ac——固定CO2的成本，元/t；

G——林分凈生產(chǎn)力，t/(hm2·a)；

S——各植被類型的面積，hm2.

經(jīng)計(jì)算，小寨子溝自然保護(hù)區(qū)固定CO2的效益為38 417 851.37元/a.

釋放O2的單位價(jià)值成本使用工業(yè)制氧成本法和造林成本法的算術(shù)平均值來計(jì)算(二者皆屬物品替代法)。釋放O2的效益計(jì)算公式如下：

Vo=1.19×Ao×G×S.

式中：Vo——釋放O2的效益，元；

Ao——工業(yè)制O2的成本，元/t；

G——林分凈生產(chǎn)力，t/(hm2·a)；

S——各植被類型的面積，hm2.

研究采用瑞典的碳稅率50美元/t(折合人民幣304元/t)與O2的平均價(jià)格(420元/t)，來估算固碳和釋氧價(jià)值,林分凈生產(chǎn)力取7.89 t/(hm2·a).計(jì)算得釋放O2的效益為38 749 681.38元/a.

3.2.4 凈化環(huán)境

SO2凈化價(jià)值計(jì)算公式如下：

Vs=D×S×Ps.

式中：Vs——森林吸收SO2的價(jià)值量，元/a；

D——不同類型林分各自吸收SO2的能力，kg/(hm2·a)；

S——各植被類型的面積，hm2;

Ps——消減單位SO2的費(fèi)用，元/kg.

確定小寨子溝保護(hù)區(qū)吸收SO2的量為54.591 kg/(hm2·a)，SO2消減費(fèi)用為0.6元/kg，計(jì)算出該保護(hù)區(qū)吸收SO2價(jià)值為321 860.13元/a.

阻滯粉塵價(jià)值的計(jì)算方法與凈化SO2價(jià)值量的計(jì)算方法基本一致。計(jì)算公式為：

Vd=N×S×Pd.

式中：Vd——森林滯塵的價(jià)值量，元/a；

N——森林阻滯粉塵的能力，t/(hm2·a)；

S——各植被類型的面積，hm2;

Pd——消減單位粉塵的費(fèi)用，元/kg.

計(jì)算得北川小寨子溝保護(hù)區(qū)阻滯粉塵價(jià)值為41 261.10元/a.

據(jù)此計(jì)算方法計(jì)算出小寨子溝自然保護(hù)區(qū)各指標(biāo)的效益分別是蓄水效益96 716 867.07元/a，凈化水質(zhì)效益39 305 640元/a；固土效益294 055.32元/a，保肥效益6 260 402.42元/a；固定CO2的效益38 417 851.37元/a，釋放O2的效益38 749 681.38元/a；吸收SO2價(jià)值321 860.13元/a，阻滯粉塵價(jià)值41 261.10元/a，生態(tài)效益顯著。

4 結(jié)論

筆者通過對北川小寨子溝自然保護(hù)區(qū)生態(tài)效益進(jìn)行評估，分析其在經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)效益方面的變化。構(gòu)建了包括總體層、系統(tǒng)層、指標(biāo)層的北川小寨子溝自然保護(hù)區(qū)生態(tài)效益評價(jià)指標(biāo)體系，總體層是指生態(tài)效益評價(jià)指標(biāo)體系，系統(tǒng)層包含涵養(yǎng)水源、水土保持、固碳制氧、凈化環(huán)境4項(xiàng)，指標(biāo)層包含蓄水效益、凈化水質(zhì)效益、固土效益、保肥效益、固定CO2的效益、釋放O2的效益、吸收SO2價(jià)值、阻滯粉塵價(jià)值8個(gè)指標(biāo)。計(jì)算結(jié)果表明,北川小寨子溝自然保護(hù)區(qū)生態(tài)效益顯著，對當(dāng)?shù)丨h(huán)境具有重大的貢獻(xiàn)。研究結(jié)果可為當(dāng)?shù)亟窈笾贫ㄉ鐣c生態(tài)環(huán)境保護(hù)方案提供理論依據(jù)。

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