山西省公益林涵養(yǎng)水源與保育土壤效益評(píng)價(jià)

蓋 強(qiáng)

(山西省國(guó)有林管理局，山西 太原 030012)

山西省公益林涵養(yǎng)水源與保育土壤效益評(píng)價(jià)

蓋 強(qiáng)

(山西省國(guó)有林管理局，山西 太原 030012)

基于2009年林保數(shù)據(jù)和山西省森林生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的高密度實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，應(yīng)用水量平衡和替代工程等方法對(duì)山西省公益林的生態(tài)效益進(jìn)行評(píng)估。結(jié)果表明，山西省公益林涵養(yǎng)水源、保育土壤的價(jià)值量分別為706.61×108元/a和335.93×108元/a，11個(gè)公益林樹(shù)種對(duì)兩者的貢獻(xiàn)率分別為0.7%～35.9%和1.1%～31.5%.其中，油松、刺槐、遼東櫟、楊樹(shù)、落葉松的總貢獻(xiàn)率分別為81.4%和82.4%，是維持山西省公益林主導(dǎo)功能的主要樹(shù)種。基于高密度實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的評(píng)估結(jié)果高于以模擬數(shù)據(jù)為主的評(píng)估結(jié)果，說(shuō)明以往評(píng)估結(jié)果及評(píng)估模型參數(shù)尚需進(jìn)行進(jìn)一步校正和修訂。

山西?。还媪?；水源涵養(yǎng)；保育土壤；價(jià)值評(píng)估

森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能是指森林生態(tài)系統(tǒng)及其生態(tài)過(guò)程為人類提供的自然環(huán)境條件與效用。正確評(píng)估森林生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能，對(duì)驗(yàn)證相關(guān)科學(xué)假說(shuō)、豐富生態(tài)學(xué)理論、提升森林生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和經(jīng)營(yíng)水平、完善生態(tài)補(bǔ)償措施具有重要意義。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估始于20世紀(jì)50年代。1997年，美國(guó)科學(xué)家Costanza等根據(jù)已發(fā)表的報(bào)告及一些原創(chuàng)性的計(jì)算方法，首次對(duì)全球16個(gè)生物群落的17種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的現(xiàn)行經(jīng)濟(jì)價(jià)值進(jìn)行了系統(tǒng)評(píng)估，受到國(guó)際社會(huì)及學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。中國(guó)森林生態(tài)服務(wù)功能評(píng)估研究始于20世紀(jì)80年代。余新曉等于2005年利用全國(guó)第5次資源清查資料，采用Costanza等的測(cè)算方法，研究了中國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)的8項(xiàng)服務(wù)功能總價(jià)值為3.06×1012元。此后，我國(guó)科研人員利用第7次和第8次全國(guó)森林資源清查數(shù)據(jù)及全國(guó)森林系統(tǒng)定位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，采用分布式算法，研究了全國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的價(jià)值量分別為10.01×1012元/a和12.68×1012元/a.應(yīng)用相同的方法，廣東、河南、云南等多省完成了省域尺度生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估。

上述研究為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及評(píng)價(jià)方法的確立奠定了良好基礎(chǔ)，但因?qū)崪y(cè)數(shù)據(jù)缺乏，評(píng)價(jià)結(jié)果存在很大不確定性，大量結(jié)果需要驗(yàn)證，評(píng)估涉及的模型尚需進(jìn)一步優(yōu)化。在此背景下，基于高密度實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的單項(xiàng)功能評(píng)估成為熱點(diǎn)。筆者基于山西省森林生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)高密度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)山西省公益林的涵養(yǎng)水源及保育土壤功能開(kāi)展評(píng)估，旨在量化山西省公益林主導(dǎo)服務(wù)功能的價(jià)值量，驗(yàn)證以往基于模擬數(shù)據(jù)的評(píng)價(jià)結(jié)果，為現(xiàn)有評(píng)價(jià)模型參數(shù)的修訂提供依據(jù)。

1 研究區(qū)域概況

山西省地處黃土高原，位于黃河和海河上游，總面積15.63×104km2.地理坐標(biāo)34°34.8′～40°43.4′N，110°14.6′～114°33.4′E.山區(qū)和丘陵占總面積的2/3以上，海拔多在1 000 m～2 000 m之間。山西省屬中溫帶和暖溫帶季風(fēng)氣候區(qū)，年平均降水量400 mm～650 mm，年平均氣溫3 ℃～14 ℃.山西省公益林總面積413.83×104hm2，主要類型及其面積和比例見(jiàn)表1.

表1 山西省公益林類型及其面積和比例

2 研究方法

2.1 評(píng)估指標(biāo)選擇

2.1.1 水源涵養(yǎng)功能評(píng)價(jià)指標(biāo)

森林涵養(yǎng)水源主要是指森林對(duì)降水的截留、吸收、貯存和凈化，筆者選用調(diào)節(jié)水量和凈化水質(zhì)2個(gè)指標(biāo)對(duì)山西省公益林的水源涵養(yǎng)功能進(jìn)行評(píng)估。

2.1.2 土壤保育功能評(píng)價(jià)指標(biāo)

森林具有龐大的樹(shù)冠、深厚的枯落物層和強(qiáng)大的根系網(wǎng)絡(luò)，可截留大氣降水，減少雨水對(duì)土壤沖擊，降低地表徑流對(duì)土壤沖蝕，發(fā)揮固土保肥效應(yīng)。筆者選用固土和保肥2個(gè)指標(biāo)評(píng)估公益林保育土壤的功能。

2.2 數(shù)據(jù)收集及評(píng)估指標(biāo)測(cè)算

2.2.1 評(píng)估指標(biāo)測(cè)算方法

根據(jù)上述反應(yīng)方程式得到鋁作還原劑,NaOH和H2O全作氧化劑,所以氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比是2∶(2+2)=1∶2。

森林調(diào)節(jié)水量的物質(zhì)量采用水量平衡法測(cè)算，其大小為降雨量和蒸散量及其它消耗量的差值。調(diào)節(jié)水量的價(jià)值量根據(jù)水庫(kù)工程蓄水成本，用影子工程法測(cè)算。森林凈化水質(zhì)的物質(zhì)量與調(diào)節(jié)水量相同，其價(jià)值量根據(jù)凈化水質(zhì)工程成本，使用替代工程法計(jì)算。森林涵養(yǎng)水源價(jià)值量為年調(diào)節(jié)水量及凈化水質(zhì)價(jià)值量之和。

森林固土物質(zhì)量根據(jù)有林地、無(wú)林地土壤侵蝕量的差值確定，其價(jià)值量根據(jù)挖取和運(yùn)輸單位體積土方所需費(fèi)用測(cè)算。森林保肥物質(zhì)量為森林固持土壤而減少的N，P，K流失量，保肥價(jià)值量根據(jù)固持土量中的N，P，K折合的磷酸二銨化肥和氯化鉀化肥的價(jià)值量進(jìn)行計(jì)算。森林保育土壤價(jià)值量為年固土及保肥的價(jià)值量之和。

森林涵養(yǎng)水源及保育土壤的物質(zhì)量和價(jià)值量評(píng)估中涉及的指標(biāo)及其測(cè)定、測(cè)算方法和相關(guān)說(shuō)明見(jiàn)表2，表3和第24頁(yè)表4.

表2 公益林涵養(yǎng)水源和保育土壤效益測(cè)算方法

表3 相關(guān)指標(biāo)測(cè)定方法

2.2.2 數(shù)據(jù)收集

表3所列指標(biāo)的計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)源于山西省2009年林保資料，及2014年、2015年山西省森林生態(tài)系統(tǒng)

表4 價(jià)值評(píng)估的社會(huì)公共數(shù)據(jù)

定位監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)13個(gè)站點(diǎn)的實(shí)測(cè)結(jié)果，各指標(biāo)監(jiān)測(cè)及化驗(yàn)方法參見(jiàn)《森林生態(tài)系統(tǒng)長(zhǎng)期定位觀測(cè)方法》(LY/T1952-2011)。表4所列指標(biāo)的計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)主要源于權(quán)威機(jī)構(gòu)發(fā)布的統(tǒng)計(jì)年鑒等。

2.3 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)尺度擴(kuò)展方法

以各站點(diǎn)的監(jiān)測(cè)輻射范圍作為相關(guān)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)空間尺度擴(kuò)展的邊界，綜合所有站點(diǎn)、不同評(píng)估指標(biāo)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的空間尺度擴(kuò)展結(jié)果，估算全省公益林森林涵養(yǎng)水源及保育土壤的物質(zhì)量，繼而估算其價(jià)值量。

3 結(jié)果與分析

3.1 山西省公益林涵養(yǎng)水源價(jià)值量評(píng)估

山西省公益林涵養(yǎng)水源的功能與價(jià)值量評(píng)估結(jié)果見(jiàn)表5.

由表5可以看出，山西省公益林調(diào)節(jié)水量為86.16×108m3/a，價(jià)值量為526.53×108元/a，凈化水質(zhì)的價(jià)值量為180.08×108元/a，涵養(yǎng)水源總價(jià)值量為706.61×108元/a.其中,調(diào)節(jié)水量、凈化水質(zhì)價(jià)值量分別占總價(jià)值的74.5%和25.5%，前者是后者的2.9倍。

表5 山西省公益林涵養(yǎng)水源功能與價(jià)值量

不同公益林樹(shù)種涵養(yǎng)水源價(jià)值量占總價(jià)值量比例見(jiàn)圖1.

圖1 不同公益林樹(shù)種涵養(yǎng)水源價(jià)值量占總價(jià)值量比例

由圖1可知，不同公益林涵養(yǎng)水源價(jià)值量由大到小的順序依次為油松、刺槐、遼東櫟、楊樹(shù)、落葉松、側(cè)柏、檸條、栓皮櫟、橿子櫟、白樺和云杉，分別占總價(jià)值量的35.9%，16.9%，12.6%，8.7%，7.4%，6.7%，3.8%，3.2%，2.1%，2.0%和0.7%.前5個(gè)公益林樹(shù)種的價(jià)值量累積占總價(jià)值量的81.4%，為山西省公益林水源涵養(yǎng)功能的主要貢獻(xiàn)者。

3.2 山西省公益林保育土壤價(jià)值量評(píng)估

山西省公益林保育土壤的功能與價(jià)值評(píng)估結(jié)果見(jiàn)第25頁(yè)表6.

由表6可以看出，山西省公益林固土量為1.78×1011kg/a，固土價(jià)值量為19.14×108元/a.公益林固持土壤減少的N，P，K流失量分別為2 257.19 ×107kg/a，509.04×107kg/a和2.28×107kg/a，保肥價(jià)值量為316.81×108元/a.

不同公益林樹(shù)種保育土壤價(jià)值量占總價(jià)值量比例見(jiàn)第25頁(yè)圖2.

由圖2可知，不同公益林保育土壤價(jià)值量由大到小的次序和涵養(yǎng)水源的相同，油松、刺槐、遼東櫟、楊樹(shù)、落葉松、側(cè)柏、檸條、栓皮櫟、橿子櫟、白樺和云杉保育土壤價(jià)值量分別占總價(jià)值量的31.5%，21.7%，10.7%，9.3%，9.2%，7.1%，3.0%，2.3%，2.2%，1.9%和1.1%.前5類公益林價(jià)值量累積占總價(jià)值量的82.4%，為山西省公益林保育土壤功能的主要貢獻(xiàn)者。

表6 山西省公益林保育土壤功能與價(jià)值量

圖2 不同公益林樹(shù)種保育土壤價(jià)值量占總價(jià)值量比例

4 結(jié)論

評(píng)估結(jié)果表明，山西省公益林具有巨大的涵養(yǎng)水源和保育土壤價(jià)值，其每年的總價(jià)值量分別為706.61×108元、335.93×108元，11個(gè)公益林樹(shù)種對(duì)前者和后者的貢獻(xiàn)率分別為0.7%～35.9%和1.1%～31.5%.其中，油松、刺槐、遼東櫟、楊樹(shù)、落葉松5個(gè)樹(shù)種的總貢獻(xiàn)率分別為81.4%和82.4%，是山西省公益林主導(dǎo)功能的主要維護(hù)者和重點(diǎn)經(jīng)營(yíng)對(duì)象。

筆者采用高密度實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)估算的山西省公益林涵養(yǎng)水源和保育土壤的價(jià)值量高于以模擬數(shù)據(jù)為主的評(píng)估結(jié)果，說(shuō)明以往評(píng)估結(jié)果及評(píng)估模型參數(shù)尚需進(jìn)行進(jìn)一步校正和修訂。

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Benefit Evaluation of Water and Soil Conservation of Ecological Forests in Shanxi Province

Gai Qiang

(NationalForestAdministrationBureauofShanxiProvince,Taiyuan030012,China)

The water and soil conservation benefit of ecological forests in Shanxi province was evaluated by using water balance and shadow project method based on ecological forest investigation data in 2009 and high spatial density measured data from Shanxi province forest ecosystem monitoring network. The results showed that water conservation and soil conservation value of ecological forests in Shanxi province were 706.61×108yuan and 335.93×108yuan respectively, the value contribution rates of 11 ecological tree species were 0.7%～35.9% and 1.1%～31.5% respectively. The total value contribution rates ofPinustabulaeformis,Robiniapseudoacacia,Quercusliaotungensis,populousandBetulaplatyphyllawere 81.4% and 82.4% respectively, which were the main tree species in dominant function of Shanxi province ecological forest. The evaluation results based on the high spatial density measured data were higher than those mainly based on simulation data, which indicated that the previous evaluation results and evaluation model parameters needed to be further revised.

Shanxi Province；Ecological forest；Water conservation；Soil conservation；Benefit evaluation

2017-01-03

蓋 強(qiáng)(1961— )，男，山西浮山人，1982年畢業(yè)于山西農(nóng)業(yè)大學(xué)，高級(jí)工程師。

S718.56

A

1007-726X(2017)02- 0022- 05