自然保護(hù)區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)固碳釋氧價(jià)值評(píng)估
——以陜西長(zhǎng)青自然保護(hù)區(qū)為例

周勇，楊柳

（陜西長(zhǎng)青國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局，陜西漢中723000）

森林生態(tài)系統(tǒng)的固碳釋氧服務(wù)功能是指，森林生態(tài)系統(tǒng)借助森林植被、土壤動(dòng)物和微生物來實(shí)現(xiàn)固碳、釋氧的功能[1]。森林生態(tài)系統(tǒng)作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，其有機(jī)碳儲(chǔ)量占整個(gè)陸地植被碳儲(chǔ)量的76%～89%[2-3]，而森林生態(tài)系統(tǒng)每年的固碳量約占整個(gè)陸地生物固碳量的2/3[4-5]。因此，森林生態(tài)系統(tǒng)在減緩溫室效應(yīng)、調(diào)節(jié)碳平衡及穩(wěn)定氣候等方面的作用是極其重要的[6]。

固碳釋氧功能對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)服務(wù)功能的價(jià)值貢獻(xiàn)是最大的，量化其價(jià)值對(duì)盡快將環(huán)境、資源因素納入國(guó)民經(jīng)濟(jì)核算體系，最終實(shí)現(xiàn)綠色GDP，并為我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展政策與生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)[7-8]。陜西長(zhǎng)青自然保護(hù)區(qū)，總面積29 906 hm2，森林覆蓋率達(dá)97.4%，是秦嶺林區(qū)重要的自然保護(hù)區(qū)之一，研究其固碳釋氧價(jià)值可以為研究秦嶺林區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)固碳釋氧價(jià)值提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為長(zhǎng)青保護(hù)區(qū)制定生態(tài)旅游、環(huán)保等政策提供依據(jù)，為估算長(zhǎng)青保護(hù)區(qū)的綠色GDP提供數(shù)據(jù)支持。

1 研究地概況

陜西長(zhǎng)青自然保護(hù)區(qū)位于陜西省洋縣，地理位置在 107°19′～107°55′E，33°17′～33°44′N，海拔800～3 071 m，地處秦嶺南坡，年均降雨量814 mm，屬于北亞熱帶季風(fēng)性氣候[9]。據(jù)陜西長(zhǎng)青自然保護(hù)區(qū)森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查報(bào)告，現(xiàn)有林地29 735.5 hm2。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本研究所用數(shù)據(jù)主要來自長(zhǎng)青保護(hù)區(qū)2009年森林資源規(guī)劃調(diào)查資料，同時(shí)參考全國(guó)各地的有關(guān)森林生物量、生產(chǎn)力的相關(guān)文獻(xiàn)。按照森林資源規(guī)劃調(diào)查關(guān)于分類的資料，將長(zhǎng)青保護(hù)區(qū)森林分為林分、竹林、疏林地、灌木林4種類型。通過搜集和分析，形成各類林分的面積和蓄積量，為本研究提供可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)[7]。

2.2 研究方法

本研究依據(jù)國(guó)家林業(yè)局發(fā)布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估規(guī)范》（LY/T 1721-2008）中公布的市場(chǎng)價(jià)值法、替代工程法、費(fèi)用代替法等[10-12]方法，來計(jì)算長(zhǎng)青保護(hù)區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)固碳釋氧服務(wù)功能的價(jià)值量。其中，固碳價(jià)格以瑞典稅率150美元/t，美元對(duì)人民幣比價(jià)按6.5元計(jì)算，折合人民幣975元/t。釋氧價(jià)格使用中國(guó)衛(wèi)生部網(wǎng)站中2007年春季的氧氣平均價(jià)格為1 000元/t[13]。

2.2.1 平均生產(chǎn)力的計(jì)算

在相同的氣候環(huán)境條件下，不同樹種的生產(chǎn)力是有差異的，本文主要采用以下3種方法來確定森林平均生產(chǎn)力：冷杉（Abies fabri）、云杉（Picea asperata）、油松（Pinus tabulaeformis）、華山松（Pinus armandii）、杉木（Cunninghamia lanceolata）、櫟類、疏林地、灌木林通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)的方法獲得其平均生產(chǎn)力[14-16]；落葉松（Larix gmelinii）、竹林采用替代補(bǔ)缺法確定其平均生產(chǎn)力[17-18]；鐵杉（Tsuga chinensis）、樺類、硬闊葉林、軟闊葉林采用材積驅(qū)動(dòng)生物量法確定其平均生產(chǎn)力。

2.2.2 固碳釋氧功能計(jì)算

根據(jù)國(guó)家林業(yè)局發(fā)布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，固碳釋氧服務(wù)功能采用公式（1）、（2）進(jìn)行計(jì)算：

（1）固碳服務(wù)功能

式中，G固碳為年固碳量（t·a-1），1.63 為計(jì)算常數(shù)，R碳為CO2中碳的含量，為27.27%，B年為林分凈生產(chǎn)力（t·hm-2·a-1），A 為林分面積（hm2）[7]。

（2）釋氧服務(wù)功能

式中，G釋氧為年釋氧量 (t·a-1)，1.19為計(jì)算常數(shù)，B年為林分凈生產(chǎn)力 (t·hm-2·a-1)，A 為林分面積（hm2）[7]。

2.2.3 固碳釋氧價(jià)值的計(jì)算

根據(jù)國(guó)家林業(yè)局發(fā)布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，固碳釋氧價(jià)值量采用公式（3）、（4）進(jìn)行計(jì)算：

（3）固碳價(jià)值的計(jì)算

式中，U固碳為年固碳價(jià)值 (元·a-1)，C碳為固碳價(jià)格（元·t-1），1.63為計(jì)算常數(shù)，R碳為CO2中碳的含量，為 27.27%，B年為林分凈生產(chǎn)力（·hm-2·a-1），A為林分面積（hm2）[7]。

（4）釋氧價(jià)值的計(jì)算

式中，U釋氧為年釋氧價(jià)值（t·a），1.19 為計(jì)算常數(shù)，C氧為氧氣價(jià)格（元·t-1），B年為林分凈生產(chǎn)力（t·hm-2·a-1），A 為林分面積（hm2）[7]。

3 研究結(jié)果

3.1 長(zhǎng)青保護(hù)區(qū)森林生產(chǎn)力的基本特性

長(zhǎng)青保護(hù)區(qū)森林總面積為29 735.5 hm2，其中竹林面積為905.2 hm2，灌木林為24.9 hm2，疏林地為654.4 hm2，喬木林為 28 151 hm2；在喬木林中，櫟類林面積最大，為13 665.9 hm2，杉木林面積最小，為39.1 hm2。森林總蓄積量為3 033 784 m3，其中疏林地蓄積量為35 218 m3，喬木林蓄積量為2 998 566 m3；在喬木林中，櫟類林森林蓄積量最大，為1 496 424 m3，杉木林蓄積量最小，為4 525 m3。長(zhǎng)青保護(hù)區(qū)闊葉林森林生產(chǎn)力大多在 7～10 t·hm-2·a-1，油松、冷杉、落葉松等針葉林森林生產(chǎn)力多在 3～11 t·hm-2·a-1，森林平均生產(chǎn)力為8.756 t·hm-2·a-1，其中油松的森林平均生產(chǎn)力最低，為 3.597 t·hm-2·a-1，落葉松的森林平均生產(chǎn)力最高，為11.980 t·hm-2·a-1，見表1。

3.2 長(zhǎng)青保護(hù)區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)固碳量和釋氧量分析

表1 長(zhǎng)青自然保護(hù)區(qū)各類森林的生物生產(chǎn)力

長(zhǎng)青保護(hù)區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)年固碳量為108 082.347 t，其中櫟類林的年固碳量最大，為44 234.550 t，占總森林固碳量的40.93%；單位面積森林年固碳量為 3.892 t·hm-2·a-1，其中落葉松林的單位面積森林年固碳量最大，為5.325 t·hm-2·a-1，比單位面積森林平均年固碳量高36.81%；年釋氧量為289 353.733 t，其中櫟類林的年釋氧量最大，為118 423.000 t，占總森林釋氧量的40.93%；單位面積森林年釋氧量為10.420 t·hm-2·a-1，其中落葉松林的年釋氧量最大，為 14.256 t·hm-2·a-1，比單位面積森林平均年釋氧量高36.81%，見表2。

3.3 長(zhǎng)青保護(hù)區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)固碳價(jià)值量和釋氧價(jià)值量分析

表2 長(zhǎng)青自然保護(hù)區(qū)各類森林的固碳釋氧量

長(zhǎng)青保護(hù)區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)年固碳價(jià)值量為1 053.80×105元，其中櫟類林年固碳價(jià)值量最大，為431.29×105元，占總森林年固碳價(jià)值量的40.93%；單位面積森林年固碳價(jià)值量為3.79×103元，其中落葉松林單位面積年固碳價(jià)值量最大，為5.19×103元，比單位面積森林平均年固碳價(jià)值量高36.82%。年釋氧價(jià)值量為2 893.54×105元，其中櫟類林年釋氧價(jià)值量最大，為1 184.23×105元，占總森林年釋氧價(jià)值量的40.93%；單位面積森林年釋氧價(jià)值量為10.42×103元，其中落葉松林單位面積年釋氧價(jià)值量最大，為14.26×103元，比單位面積森林平均年釋氧價(jià)值量高36.82%，見表3。

3.4 長(zhǎng)青保護(hù)區(qū)固碳釋氧總量與平均值

長(zhǎng)青保護(hù)區(qū)森林年固碳量108 082.347 t，單位面積森林年固碳量3.892 t·hm-2·a-1；森林年釋氧量289 353.733 t，單位面積森林年釋氧量 10.420 t·hm-2·a-1。森林年固碳價(jià)值為1 053.80×105元，單位面積森林年固碳價(jià)值為3.80×103元·hm-2·a-1；森林年釋氧價(jià)值為2 893.54×105元，單位面積森林年釋氧價(jià)值為 10.42×103元·hm-2·a-1，單位面積森林的固碳釋氧經(jīng)濟(jì)價(jià)值為14.21×103元·hm-2·a-1。長(zhǎng)青保護(hù)區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)固碳釋氧總量為397 436.080 t，森林生態(tài)系統(tǒng)年固碳釋氧總經(jīng)濟(jì)價(jià)值為3 947.34×105元。

長(zhǎng)青保護(hù)區(qū)各林分單位面積固碳釋氧價(jià)值量大小順序依次為：灌木林＞林分＞竹林＞疏林地（林分包含冷杉、油松、軟闊等喬木林）。其中，灌木林單位面積固碳釋氧價(jià)值量最大，為4.16×103元；疏林地最小，為2.14×103元。說明林分凈生產(chǎn)力對(duì)森林的生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值的影響是顯著的（圖1）。

表4 長(zhǎng)青自然保護(hù)區(qū)各類森林的固碳釋氧服務(wù)功能

圖1 長(zhǎng)青自然保護(hù)區(qū)各類森林單位價(jià)值量比較

4 結(jié)論與討論

（1）從森林生態(tài)系統(tǒng)固碳釋氧經(jīng)濟(jì)價(jià)值與GDP的比較，可以看出，森林生態(tài)系統(tǒng)不僅可以為人類提供直接經(jīng)濟(jì)價(jià)值（木材、藥品等），還擁有很大的潛在使用價(jià)值，而這種潛在使用價(jià)值對(duì)社會(huì)的作用比提供林產(chǎn)品的價(jià)值更重要，對(duì)人類社會(huì)的貢獻(xiàn)更大[10]。本研究結(jié)果表明，長(zhǎng)青保護(hù)區(qū)2009年森林生態(tài)系統(tǒng)年固碳釋氧總經(jīng)濟(jì)價(jià)值為3 947.34×105元，相當(dāng)于洋縣2009年GDP（生產(chǎn)總值）的9.84%。表明長(zhǎng)青保護(hù)區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)在維系洋縣區(qū)域乃致陜西省生態(tài)穩(wěn)定、保持經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)中有極其顯著的作用。

（2）自2001年我國(guó)先后啟動(dòng)實(shí)施天保工程、退耕還林還草工程、野生動(dòng)植物保護(hù)及自然保護(hù)區(qū)建設(shè)等林業(yè)重點(diǎn)工程。隨著林業(yè)重點(diǎn)工程的逐步實(shí)施，森林的林分組成和林齡結(jié)構(gòu)發(fā)生了較大改變，森林生產(chǎn)力穩(wěn)步提升，森林固碳量也在不斷增加[7]。方精云等[14]1996年估算的陜西省1984～1988年的年森林固碳量均值為 183.14 g·m-2·a-1；馬長(zhǎng)欣等[7]估算的陜西省1993～2003年的森林年固碳量均值為267.2 g·m-2·a-1。長(zhǎng)青保護(hù)區(qū)森林年固碳量108 082.350 t·a-1，單位面積森林年固碳量 389.21 g·m-2·a-1，均高于馬長(zhǎng)欣等[7]和方精云等[14]估算結(jié)果中的陜西省平均值，說明長(zhǎng)青保護(hù)區(qū)森林的年固碳量位于陜西省的平均水平之上，進(jìn)一步說明林業(yè)重點(diǎn)工程對(duì)保證森林的可持續(xù)發(fā)展，尤其是提高森林生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)服務(wù)功能具有重要意義。

（3）森林生態(tài)系統(tǒng)的固碳釋氧服務(wù)功能與森林類型、林分樹種組成、林齡結(jié)構(gòu)等因素息息相關(guān)，因?yàn)檫@些自然因素的區(qū)域差異和相互作用，以致我國(guó)不同區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)固碳量和釋氧量都會(huì)存在較大差別[7]。長(zhǎng)青保護(hù)區(qū)與峨眉山風(fēng)景區(qū)區(qū)域尺度相似，只是在林分類型、森林結(jié)構(gòu)和林齡上存在一些差異，其固碳釋氧總量為397 436.080 t，年固碳釋氧總經(jīng)濟(jì)價(jià)值為39 473.40萬元，其中森林年固碳量 108 082.347 t，森林年釋氧量289 353.733 t，均高于譙萬智[19]估算的峨眉山風(fēng)景區(qū)森林植被年固碳量（69 287.61 t）和年釋氧量（89 713.24 t）；森林年固碳價(jià)值量為10 538.03萬元，森林年釋氧價(jià)值量為28 935.37萬元，均高于譙萬智[19]估算的峨眉山風(fēng)景區(qū)森林植被年固碳價(jià)值量（8 314.52萬元）和年釋氧量（8 971.31萬元）。長(zhǎng)青保護(hù)區(qū)的森林結(jié)構(gòu)主要為寒溫性針葉林、溫性針葉林、暖性針葉林、落葉闊葉林、常綠落葉闊葉林等，這些林分類型與周玉榮等[6]研究的我國(guó)森林的主要碳庫林分類型高度吻合，這可能是導(dǎo)致長(zhǎng)青保護(hù)區(qū)森林碳密度高于峨眉山風(fēng)景區(qū)的原因之一。

（4）長(zhǎng)青保護(hù)區(qū)各林分類型中灌木林單位面積年固碳量和單位面積年釋氧價(jià)值均為最大。長(zhǎng)青保護(hù)區(qū)的喬木林主要由云杉、冷杉、櫟類、樺類、落葉松、華山松等樹種組成，多為成熟林，林型主要為針闊混交林、針葉林、云冷杉林等，這些林分的地下生物量較高，地上生物量較低，而長(zhǎng)青保護(hù)區(qū)的灌木林樹種主要為秀雅杜鵑（Rhododendron concinnum）、頭花杜鵑（Rhododendron capitatum）、香柏（Sabina squamata）等，這些灌木樹種耐干旱、耐貧瘠，有更好的惡劣自然環(huán)境適應(yīng)能力，且天然更新快、萌發(fā)能力強(qiáng)、生長(zhǎng)速率高，因此其枝和葉的生物量較高，而葉和枝是生物固碳釋氧的主要器官，因此灌木林的單位面積的固碳量和釋氧量較大。而長(zhǎng)青保護(hù)區(qū)灌木林的生物量結(jié)構(gòu)和喬木林生物量結(jié)構(gòu)的關(guān)系與陳遐林等[20]對(duì)山西太岳山灌木林生物量及生產(chǎn)力的研究結(jié)果基本一致。從群落演替的角度來看，長(zhǎng)青自然保護(hù)區(qū)的喬木林多為成過熟林，其群落演替已達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，喬木林的生產(chǎn)勢(shì)趨緩，因此喬木林的年生產(chǎn)力和年生物量較小，而灌木林易遭受人為干擾，其群落一直處于增長(zhǎng)期，因此灌木林的年生產(chǎn)力和年生物量較高，這也是灌木林單位面積年固碳量和年釋氧量均最大的原因之一。

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