定西市水保林綜合效益分析

張佰林，邵臻，戚繼陽

（1.甘肅省定西市水土保持科學(xué)研究所，甘肅定西743000；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，甘肅蘭州 730070）

定西市水保林綜合效益分析

張佰林1，邵臻2，戚繼陽2

（1.甘肅省定西市水土保持科學(xué)研究所，甘肅定西743000；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，甘肅蘭州 730070）

水土保持林建設(shè)是控制水土流失的有效手段之一，水保林所發(fā)揮的綜合效益如何是社會各界普遍關(guān)注的問題。本文基于1980～2014年甘肅省多項科研成果，確定了定西市水保林的有效面積、蓄水保土指標(biāo)、措施產(chǎn)投系數(shù)和生態(tài)效益指標(biāo)，采用對比增量法計算了水保林的蓄水保土效益、經(jīng)濟效益和生態(tài)效益。結(jié)果表明，35年間定西市水保林累計調(diào)水22.31億m3，保土1.97億t；累計產(chǎn)值271.43億元，經(jīng)濟凈效益達(dá)177.83億元；大面積水保林的營造，不僅提高了地面植被覆蓋率，還增加了土壤肥力，吸收了大量有害氣體，凈化了空氣，創(chuàng)造了巨大的生態(tài)價值。本研究為定西市水保林建設(shè)項目的經(jīng)濟、生態(tài)可行性評價提供借鑒，同時也對準(zhǔn)確評價水保林于生態(tài)環(huán)境的效益具有重要意義。

水保林；調(diào)水保土；經(jīng)濟效益；生態(tài)效益

1　研究區(qū)概況

定西市位于甘肅省中部，轄安定區(qū)、通渭縣、隴西縣、渭源縣、臨洮縣、漳縣、岷縣等7縣（區(qū)），總面積19 609 km2，人口300萬人。氣候?qū)儆谂瘻貛О霛駶櫋袦貛О敫珊祬^(qū)，海拔高度介于1 640～3 900 m之間，年均氣溫5.7～7.7 ℃，年均降水量350～600 mm，降水主要集中在7～9月，且多以暴雨的形式出現(xiàn)。定西市境內(nèi)群山起伏，溝壑縱橫，山多川少、地形破碎、水土流失嚴(yán)重。水土流失主要類型為水力侵蝕與重力侵蝕，以水蝕為主，水蝕面積達(dá)7 564.81 km2。當(dāng)?shù)刂脖活愋蛯儆诟珊挡菰脖活愋停烊粏棠玖址植驾^少，天然植被多以灌草叢為主，人工植被主要為水土保持林、耕地種草和農(nóng)作物。自1979年以來，定西市林業(yè)用地面積不斷增長，2000年開始開展退耕還林還草試點，2002年安定區(qū)被省上列為全省退耕還林示范縣。同時，天保工程、封山育林、“三北”四期工程全面啟動，有力地推進(jìn)了定西市的林業(yè)建設(shè)。對定西市水保林建設(shè)投入及其所發(fā)揮的綜合效益進(jìn)行系統(tǒng)的分析與研究，對準(zhǔn)確評價水保林社會經(jīng)濟、生態(tài)環(huán)境效益具有重要意義。

2　計算參數(shù)的確定

2.1計算方法

根據(jù)《水土保持綜合治理效益計算方法（GB/ T15774-2008）》規(guī)定，分析確定水保林的調(diào)水保土效益（調(diào)水模數(shù)、保土模數(shù)）、經(jīng)濟效益（基本建設(shè)費用、治理維護費用、產(chǎn)品增加量、增加值、凈增產(chǎn)值等）、生態(tài)效益（提高地面林草覆蓋、吸收有害物質(zhì)及凈化環(huán)境、增加土壤肥力）3大效益的10項效益指標(biāo)參數(shù)，采用國標(biāo)規(guī)定的對比增量法對水保林的綜合效益進(jìn)行計算。由于定西市各縣（區(qū)）所處的地理位置和生態(tài)環(huán)境不同，各指標(biāo)參數(shù)具有較大差異，因此根據(jù)各縣（區(qū)）所處的黃土高原水土流失類型區(qū)，以相關(guān)類型區(qū)的各項效益指數(shù)代表相關(guān)各縣（區(qū)）效益指數(shù)，分別計算出各縣（區(qū)）的各項效益，再將各縣（區(qū)）的各項效益相加，求得定西市水保林的各項效益。

2.2資料來源

（1）1980～2014年甘肅省水土保持年報資料；

（2）1980～2014年甘肅省農(nóng)村經(jīng)濟年鑒統(tǒng)計資料；

（3）2011年甘肅省第一次全國水利普查（水土保持）資料；

（4）1980年以來黃河水沙基金項目及其祖厲河、渭河支流水沙變化研究等中央、省地科研成果資料。

3　結(jié)果分析

3.1參數(shù)確定

3.1.1水保林有效面積的確定

以黃河水利委員會黃河水沙基金項目[1-4]及甘肅省有關(guān)水保林保存率、效益等的數(shù)據(jù)資料[5-6]為依據(jù)，確定了不同時段水保林的保存率（表1），結(jié)合甘肅省水土保持年報定西市水保林?jǐn)?shù)量，計算得到定西市各縣（區(qū)）水保林的保存面積（表2）。計算結(jié)果表明，截至2014年，全市水保林生效面積達(dá)到32.88萬hm2，其中水保喬木林和灌木林分別為20.42萬hm2、12.47萬hm2。1980～2014年間全市水保林累計生效面積664.96萬hm2，水保喬木林和灌木林分別為408.26萬hm2、256.67萬hm2。

3.1.2調(diào)水保土指標(biāo)

水保林調(diào)水保土效益指標(biāo)主要包括減水效益和減蝕效益。

（1）水保林減水總量：

（2）水保林減蝕總量：

表1　不同時間段定西市各縣（區(qū)）水保林保存率　　　　　　　　　　　　　　　%

表2　不同時間段定西市各縣（區(qū)）水保林有效數(shù)量　　　　　　　　　　萬hm2

根據(jù)黃河水利委員會天水、西峰水土保持試驗站，定西市、平?jīng)鍪兴帘３盅芯克案拭C省水土保持研究所等單位的觀測資料和研究成果[1-4]，以荒坡為對照區(qū)，確定定西市各縣區(qū)的調(diào)水模數(shù)、保土模數(shù)[5-6]（表3）。

表3　定西市各縣（區(qū)）調(diào)水保土模數(shù)

3.1.3經(jīng)濟效益指標(biāo)

根據(jù)國標(biāo)GB/T15774-2008，水土保持林經(jīng)濟效益指標(biāo)主要包括水保林單位面積基本建設(shè)費用、治理維護費用、增加值、凈增產(chǎn)值、凈效益等。

單位面積產(chǎn)投比：

式中：K單位面積產(chǎn)投比；L單項措施單位面積的凈增產(chǎn)值，元/hm2；d單項措施單位面積的基本建設(shè)投資，元/hm2；其它符號含義同前。

根據(jù)《關(guān)川河流域水土保持綜合治理工程經(jīng)濟效益監(jiān)測與評價》等[5-6]相關(guān)科研成果，確定水土保持林的投入產(chǎn)出數(shù)量、產(chǎn)出實物量等投入產(chǎn)出參數(shù)（表4）。研究結(jié)果表明，定西市水保喬木林主要有油松、刺槐、新疆楊等，生效時間為第8年，水保灌木林主要有檸條、沙棘等，生效時間為第3年。通過計算以上樹種的投入產(chǎn)出來反映定西市水保林的經(jīng)濟效益指標(biāo)。

為消除長系列、多品種投入產(chǎn)出項目在價格上的巨大變化，增強可比性，其投入產(chǎn)出項目的折價，以2010年甘肅省農(nóng)產(chǎn)品及農(nóng)業(yè)消耗產(chǎn)品價格為準(zhǔn)，統(tǒng)一采用2010年價格水平。按照2010年的價格，勞工50元/工時，木材860元/m2，薪材0.5元/kg。各縣（區(qū)）由于生態(tài)環(huán)境和社會經(jīng)濟情況的不同，其建設(shè)、維護費用及產(chǎn)值也有所差異。

表4　定西市各縣（區(qū)）水保林經(jīng)濟效益參數(shù)

3.1.4生態(tài)效益指標(biāo)

3.1.4.1增加土壤肥力指標(biāo)

不同植被類型對土壤性狀和肥力的影響研究較多。據(jù)王凱博等人對黃土丘陵區(qū)天然植被和人工植被下土壤理化性質(zhì)的研究，與農(nóng)田相比，天然灌木林地、天然草地和人工灌木林地土壤有機質(zhì)、全氮都有明顯提高，人工喬木林地和果園土壤有機質(zhì)和全氮提高不明顯[7]。另據(jù)魏義長等人研究，喬木林、灌木林和人工種草的土壤體積質(zhì)量分別較荒坡地降低6.4%，6.4%和9.2%[8]。根據(jù)安韶山等人對寧南山區(qū)不同植被恢復(fù)下的土壤養(yǎng)分研究，通過對10年、30年的檸條林地不同土壤深度下的土壤養(yǎng)分的測定分析，得出了單位公頃（hm2）土壤有機質(zhì)、速效氮、速效鉀的增加量[9]（表5）。本文采用此標(biāo)準(zhǔn)來定量分析定西市水保灌木林的土壤養(yǎng)分增加量。

表5　不同林齡檸條土壤養(yǎng)分增加狀況

3.1.4.2吸收有害物質(zhì)及凈化環(huán)境指標(biāo)

根據(jù)吳嵐等人對水土保持林草措施的氣圈生態(tài)效益研究，結(jié)果表明每公頃林草能夠年吸收SO2量0.59 t/hm2，吸收粉塵量為0.21 t/hm2，固定CO2量3.3 t/hm2，釋放O2量2.6 t/hm2，其中SO2、粉塵、CO2、釋放O2的價格按照600元/t、560元/t、250元/t、600元/t計算[10]。

3.2效益分析

3.2.1調(diào)水保土效益

根據(jù)表2、表3和定西市各縣（區(qū)）1980～2014年累計生效面積，計算得出水保林的調(diào)水保土量（表6）。定西市水保林1980～2014累計調(diào)水22.31億m3，年均調(diào)水0.65億m3。1980～2014累計保土1.97億t，年均保土0.056億t。計算結(jié)果表明，至2014年，定西市水保措施調(diào)水量2.90億m3/a，保土量0.51億t/年，其中，水保林調(diào)水量為1.14億m3/a，保土量為0.09億t/年，占水土保持措施總調(diào)水量和總保土量的39.31%、17.65%。起到了重要的蓄水保土作用，使定西的生態(tài)環(huán)境有了明顯改善，并帶來巨大的間接經(jīng)濟效益。

表6　1980~2014年定西市各縣（區(qū)）累計調(diào)水效益和保土效益

從圖1、圖2中可知，調(diào)水量和保土量均在2000年以后年間增加量加快，這與該時期水保林面積迅速增加有關(guān)。漳縣和岷縣由于調(diào)水模數(shù)遠(yuǎn)大于其它縣（區(qū)），所以調(diào)水量也明顯高于其他縣（區(qū)）。定西市各縣（區(qū)）的保土模數(shù)差異不大，但是因為安定區(qū)的水保林面積較大，這就導(dǎo)致了安定區(qū)的保土量一直大于其它縣（區(qū)）。

與荒坡地相比，水土保持林土壤侵蝕量明顯呈下降趨勢，水土流失面積不斷減少。彰縣、岷縣的水保林減少徑流量效益顯著，平均每公頃減少徑流量1 245 m3；其次是通渭縣和臨洮縣，平均為233 m3；安定區(qū)、渭源縣、隴西縣的水保林減少徑流量效益相對較差，平均為27 m3。各縣（區(qū)）水保林的減少徑流的效益有較大差異，這與區(qū)域內(nèi)降雨量分配不均，尤其是漳縣、地質(zhì)條件（土石山區(qū)）很大關(guān)系。全市水保林平均每公頃減少侵蝕量28 t。說明水保林減沙保土效益顯著。

圖1　定西市各縣（區(qū)）1980～2014各年代間累計調(diào)水量

圖2　定西市各縣區(qū)1980～2014年間累計保土量

3.2.2經(jīng)濟效益

根據(jù)表4和定西市各縣（區(qū)）1980～2014年累計生效面積，計算得出1980～2014年之間水保林投資、增量運行費和經(jīng)濟效益等的累計值及其產(chǎn)投比。計算結(jié)果表明，1980～2014年間定西市水保林基本建設(shè)投資達(dá)43.35億元，生產(chǎn)維護費用達(dá)162.82億元，總產(chǎn)值達(dá)271.43億元，經(jīng)濟凈效益達(dá)177.83億元，平均產(chǎn)投比為0.32（表7）。水保喬木林的單位面積投資回收年限一般在12～14年之間，水保灌木林的單位面積投資回收年限6年左右，這主要是因為水保林的生效年限較長所致。

表7　1980~2014年定西市各縣（區(qū)）水保林累計經(jīng)濟效益　　　　　　億元

3.2.3生態(tài)效益

3.2.3.1 提高地面林草覆蓋

定西市1980年營造水保林3.65萬hm2，到2014年已經(jīng)達(dá)到了32.88萬hm2，35年間，水保林面積增加了9倍。治理期間，共增長了29.23萬hm2，平均每年增長0.84萬hm2，水保林覆蓋度由1980年的1.29%增長到2014年的16.77%，增長15.47百分點。

3.2.3.2增加土壤肥力

水保林地面積的增加，使得水土流失不斷減少，土層厚度不斷增加，加之有機物質(zhì)返田，枯枝落葉層形成腐殖質(zhì)等作用，最終使得土壤養(yǎng)分流失減少，土壤肥力大大提高。根據(jù)前文提到的標(biāo)準(zhǔn)，以10年檸條單位面積土層養(yǎng)分含量為此次計算標(biāo)準(zhǔn)，即1 hm2水保灌木林地增加780.39 kg有機質(zhì)、20.07 kg速效N、52.20 kg速效K。得到定西市1980～2014年土壤養(yǎng)分增加量（表8）。

表8　1980～2014年定西市各縣（區(qū)）水保灌木林累計增加土壤養(yǎng)分量　　　　　kg

另外根據(jù)近年來對安家溝典型小流域的調(diào)查研究，結(jié)果表明水保林地具有很好的蓄水作用，林地的水分含量達(dá)到了15%～18%，相當(dāng)于40 mm的降水量，相對于荒地增加7～8百分點；全N、速效P、全K含量分別為0.87 g/kg、0.01 g/kg、75.4 g/kg，較荒地增加0.0210、0.0004、1.4300百分點；有機質(zhì)含量達(dá)到了14.5～16.4 g/kg。

3.2.3.3吸收有害物質(zhì)及凈化環(huán)境

森林不僅能夠吸收CO2，促進(jìn)碳循環(huán)，釋放O2，而且能夠吸收SO2、FH、Cl2和其它有害氣體，同時對灰塵有滯留、吸附、過濾等作用。因此森林對減少大氣有害氣體，降低空氣中浮塵的效果非常顯著。定西市1980～2014年間水保林累計吸收SO2391.68萬t，產(chǎn)生效益20.38億元；累計吸收粉塵139.41萬t，產(chǎn)生效益7.81億元；累計吸收CO22 190.77萬t，產(chǎn)生效益54.76億元；累計釋放O21 726.06萬t，產(chǎn)生效益103.56億元（表9）。

4　結(jié)論

截至2014年底，定西市水土保持林面積已達(dá)到32.88萬hm2，水保林覆蓋度達(dá)到16.77%，與1980年相比增長了15.47百分點。35年來，水保林累計調(diào)水22.31億m3、保土1.97億t，起到了重要的蓄水保土作用。水保林累計產(chǎn)值271.43億元，經(jīng)濟凈效益達(dá)177.83億元，平均產(chǎn)投比0.32，產(chǎn)生了十分可觀的經(jīng)濟收益。由于大面積營造水保林，提高了定西市地面林草覆蓋度，增加了土壤肥力，吸收了SO2等有害氣體，降低了大氣中粉塵含量，釋放了大量O2，凈化了空氣，創(chuàng)造了巨大的生態(tài)價值。同時，水保林減少了洪水流量，大大減輕了自然災(zāi)害。這些效益明顯改善了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，為定西市的生態(tài)安全做出了貢獻(xiàn)，也證明了水保林對防治水土流失的明顯著效果和產(chǎn)生的巨大效益。

表9　1980~2014年定西市各縣（區(qū)）水保林氣圈生態(tài)效益統(tǒng)計

[1] 甘肅省水利廳水土保持局. 祖歷河流域水利水保措施對入黃水沙變化的影響及發(fā)展趨勢研究[R]. 定西市水土保持研究所，1995.

[2] 甘肅省水土保持研究所. 渭河流域水利水保措施減水減沙效益分析研究和預(yù)測[R]. 1995.

[3] 黃河水利委員會西峰試驗站. 涇河、北洛河、渭河流域水土保持措施減水減沙作用分析[R]. 黃河水利委員會西峰試驗站，2004.

[4] 甘肅省水土保持研究所. 涇河流域水利水保措施減水減沙效益及水沙變化趨勢的預(yù)測研究[R]. 1995.

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[6] 張富，姚進(jìn)忠，雷升文，王守俊. 甘肅省水土保持綜合治理效益研究[M]. 鄭州：黃河水利出版社，2014.

[7] 王凱博，時偉宇，上官周平. 黃土丘陵區(qū)天然和人工植被類型對土壤理化性質(zhì)的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2012，28（15）：80-86.

[8] 魏義長，康玲玲，王云璋，王延嶺，?，|，王曉星，賈西安，黃治江. 水土保持措施對土壤物理性狀的影響——以黃土高原水土保持世界銀行貸款項目區(qū)為例[J]. 水土保持學(xué)報，2003，17（05）：114-116.

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[10] 吳嵐，秦富倉，余新曉，饒良懿. 水土保持林草措施生態(tài)服務(wù)功能價值化研究[J]. 干旱區(qū)資源與環(huán)境，2007，21（9）：20-24.

Comprehensive Benefits of soil and water conservation forest in Dingxi City

ZHANG Bai-lin1, SHAO Zhen2, QI Ji-yang2

(1.Dingxi Institute of Soil and Water Conservation, Dingxi, Gansu 743000, China; 2.Forestry College, Gansu Agriculture University, Lanzhou 730070, China)

The construction of soil and water conservation forest is one of effective means to control soil erosion, the comprehensive benefits of it construction costs and the social issues of common concern. This paper is based on a number of scientific research achievements of Gansu Province in 1980～2014, the study quantified the effective areas of Dingxi City of effective areas of the forest for soil and water conservation, the runoff reduction coefficients, the sediment reduction coefficients, the production-devotion coefficients and Eco-efficiency indicators. We calculated the soil and water conservation benefits, the economic benefits and the ecological benefits by comparing the incremental method. The results show that the period of 35 years, soil and water conservation forests has the accumulative benefits in terms of runoff reduction reached 2.231 billion cubic meters, sediment reduction reached 197 million tons, yet economic benefit reached 17.783 billion yuan, not only improved the coverage of ground vegetation, but also increased soil fertility, absorbed a lot of harmful gas, purified the air, and also created a huge ecological benefits. The study provide reference in economic and ecological feasibility evaluation of soil and water conservation forest in Dingxi City, but also has importantsignificance to evaluate the benefits of the ecological environment of it accurately.

soil and water conservation forest; water and soil conservation; the economic benefit; cological benefits

S157

A

10.3969/j.issn. 1006-0960.2016.01.010

1006-0960（2016）01-0029-07

2016-01-07

張佰林（1975—），男，甘肅定西人，工程師，主要研究方向水土保持綜合治理研究。