新疆天山西部國有林管理局灌木林生態(tài)服務功能價值評估

肖中琪，張毓?jié)?，李吉玫，孫雪嬌

(1.新疆維吾爾自治區(qū)林草局天然林保護工程和產(chǎn)業(yè)發(fā)展辦公室，新疆 烏魯木齊 830063；2.新疆林科院森林生態(tài)研究所，新疆 烏魯木齊 830063；3.新疆天山森林生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測研究站，新疆 烏魯木齊 830063)

森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能是指生態(tài)系統(tǒng)在能量流、物質(zhì)流的生態(tài)過程中，對人類生存環(huán)境產(chǎn)生的效用[1]?？陀^評估森林生態(tài)服務功能及其價值，可為科學經(jīng)營與管理森林資源提供參考和支持[2-4]。研究表明，保持與提升森林生態(tài)服務功能是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的基礎，其中如何評估和鞏固森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能的間接價值已變成當前生態(tài)經(jīng)濟學研究的熱門話題[5-10]。Costanza等人分析評估全球 16 類生態(tài)系統(tǒng)的 17 項服務功能價值，核算得到全球生態(tài)系統(tǒng)服務功能的平均價值每年高達33萬億美元[11，12]。侯元兆等人首次從林地、林分和森林環(huán)境資源3方面較全面地評估計算了中國森林資源的價值，雖然存在一些問題，但建立了國內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)服務評估的開端[13]。隨后，《森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能評估規(guī)范》( LY/T1721—2008)[14]發(fā)布，王兵等人依據(jù)該標準和第三到八次森林資源清查數(shù)據(jù)估算了全國的森林生態(tài)服務功能及價值，其價值量分別為717.40 億元、2.14 萬億元、3.64 萬億元、4.12 萬億元、10.01 萬億元和 12.68 萬億元[15，16]。

灌木層是天山森林群落的重要組成部分，其對維持生態(tài)系統(tǒng)功能穩(wěn)定性具有重要意義[17]，具有防風固沙、保持水土和改良鹽堿地等多種生態(tài)功能，對改善自然環(huán)境以及治理沙害有著重要作用[18，19]，并且對群落生物多樣性也會產(chǎn)生一定的影響[20]。新疆天保工程區(qū)灌木樹種主要有黑果小檗 (Berberisheteropoda)、剛毛忍冬 (Lonicerahispida) 、多刺薔薇 (Rosespinosissima) 、黑果栒子 (Cotoneastermelanocarpus) 、天山繡線菊 (Spiraeatianschanica) 、新疆方枝柏(Sabinapseudosabina) 、錦雞兒 (Caraganaspp．) 和其他灌木林。本研究主要探討天山西部國有林管理局9個林場灌木林在2000年(天保一期初期)、2010年(天保一期末期)和2015年(天保二期中期)3個時期涵養(yǎng)水源、固碳釋氧、積累營養(yǎng)物質(zhì)、保育土壤和生物多樣性保護的功能量和價值量，以及不同年份、不同林場和不同灌木樹種間生態(tài)服務功能及價值的差異性，為今后實施天保工程以及天山森林保育提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

1978新疆維吾爾自治區(qū)天山西部國有林管理局(原天山西部林業(yè)局)成立(以下簡稱天西局)，為直屬新疆維吾爾自治區(qū)林業(yè)和草原局(原自治區(qū)林業(yè)廳)管理的二級局，以木材生產(chǎn)為主。自1998年開展天然林保護工程后，職能轉(zhuǎn)變?yōu)橐员Ｗo森林資源、加強生態(tài)環(huán)境建設為主[21]。目前，天西局管理著9個山區(qū)林場，分別為：蒙瑪拉林場、察布查爾林場、特克斯林場、鞏留林場、西天山自然保護區(qū)、昭蘇林場、尼勒克林場、伊寧林場和霍城林場，均位于伊犁哈薩克自治州。伊犁州地處80°9′42″—91°01′45″ E，40°14′16″—49°10′45″ N，位于中國天山山脈西部，屬于溫帶大陸性氣候和高山氣候，年平均氣溫10.4 ℃，年日照2 870 h。年總降水量417.6 mm，山區(qū)高達600 mm，無霜期149 d。

1.2 數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)來源包括：(1) 由新疆天然林保護辦公室提供的2000年(天保一期初期)、2010年(天保一期末期)和2015年(天保二期中期)9個林場的資源數(shù)據(jù)；新疆2001、2006和2011年一類森林資源清查數(shù)據(jù)；2009年和2015年林場二類森林資源連清數(shù)據(jù)；(2)國家權威機構公布的社會公共數(shù)據(jù)，包括水的凈化費用和固碳價格等；(3)森林生態(tài)服務功能參數(shù)：以天西局昭蘇林場和尼勒克林場為調(diào)查采樣區(qū)，測量采樣區(qū)內(nèi)指標包括：年地表徑流量、年蒸散量、林分年凈生產(chǎn)力、土壤容重、有無林地土壤侵蝕模數(shù)、土壤營養(yǎng)元素、空氣負離子濃度、氮氧化物量、林分年滯塵量以及林木各器官養(yǎng)分含量和生物多樣性指數(shù)等指標。依據(jù)《森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能評估規(guī)范》( LY/T1721—2008)[14]對各項生態(tài)系統(tǒng)服務功能進行計算。

2 結果與分析

2.1 生態(tài)服務功能總價值量動態(tài)評估

可以看到在天保工程實施期間，天山西部國有林管理局9個林場的灌木林生態(tài)系統(tǒng)服務功能總價值量呈上升趨勢(表1)。在2000年(天保一期工程初期)，天西局灌木林生態(tài)系統(tǒng)服務功能總價值量為4.17×108元；截至2010年，天保一期工程結束，天西局灌木林生態(tài)系統(tǒng)服務功能總價值量為37.2×108元，其中涵養(yǎng)水源功能的價值量增加了18.80×108元，保育土壤功能的價值量增加了3.49×108元，固碳釋氧功能的價值量增加了3.53×108元，積累營養(yǎng)物質(zhì)功能的價值量增加了0.13×108元，生物多樣性保護價值量增長了7.07×108元，各項指標價值量年漲幅處于61.22%～80.5%之間，總價值量較2000年增加了8.91倍，平均年增長率高達79.11%。

至2015年(天保二期工程中期)，天西局灌木林生態(tài)系統(tǒng)服務功能的總價值量達到54.05×108元，其中價值量最大的是涵養(yǎng)水源功能價值量，為30.24×108元，占總價值量的55.94%；其次是生物多樣性保護價值量，為11.54×108元，占總價值量的21.35%；最小的是積累營養(yǎng)物質(zhì)功能價值量，為35.55×108元，僅占總價值的0.48%；與2000年和2010年相比，總價值量分別增長49.88×108元和16.86×108元。2000年、2010年和2015年天西局灌木林各項生態(tài)服務功能價值所占比例關系為：涵養(yǎng)水源功能>生物多樣性保護>固碳釋氧功能>保育土壤功能>積累營養(yǎng)物質(zhì)功能。

表1 新疆天山西部國有林管理局不同年份灌木林生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值 ×108元

2.2不同優(yōu)勢灌木樹種生態(tài)服務功能總價值量動態(tài)評估

由圖1可以看出，8種優(yōu)勢灌木林分類型生態(tài)服務功能總價值在不同年份的關系如下：

圖1 新疆天山西部國有林管理局不同樹種服務功能價值

2000年：其他灌木林(2.55×108元)>天山繡線菊(4.31×107元)>新疆方枝柏(4.05×107元)>多刺薔薇(3.73×107元)>錦雞兒(3.34×107元)>剛毛忍冬(7.47×106元)>黑果小檗(7.73×105元)>黑果栒子(2.85×105元)；2010年：新疆方枝柏(12.53×108元)>多刺薔薇(6.53×108元)>其他灌木林(6.03×108元)>錦雞兒(5.79×108元)>天山繡線菊(4.25×108元)>剛毛忍冬(1.60×108元)>黑果小檗(2.68×107元)>黑果栒子(1.92×107元)；2015年：其他灌木林(30.89×108元)>錦雞兒(5.93×108元)>多刺薔薇(5.82×108元)>新疆方枝柏(5.51×108元)>天山繡線菊(4.64×108元)>剛毛忍冬(1.06×108元)>黑果小檗(1.76×108元)>黑果栒子(2.15×106元)。其中，其他灌木林、天山繡線菊和新疆方枝柏在3期天保工程中占比都較靠前，黑果小檗和黑果栒子在3期工程所占比例最小(圖1)。

2.3天西局不同林場灌木林生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值的動態(tài)變化分析

2000年天保工程一期施行初期，天西局9個林場中灌木林生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值量最大的是昭蘇林場，為0.832×108元，占總價量的19.13%；霍城林場次之，為0.643×108元，占總價值量的15.41%；最小的是蒙瑪拉林場，為0.172×108元，僅占總價值量的4.12%。

在2010年，天保一期工程實施末期，天西局9個林場中灌木林生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值量最大的是尼勒克林場，為9.395×108元；昭蘇林場次之，為8.284×108元；而價值量最小的為西天山自然保護區(qū)的0.199×108元。從2000年到2010年，天西局9個林場灌木林的生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值量均逐漸增大，平均年增長率為5.50%～137.52%。

2015年天保工程二期施行中期，天西局9個林場灌木林生態(tài)系統(tǒng)服務功能總價值量為54.05×108元，其中，最大的是尼勒克林場，為11.189×108元；昭蘇林場次之，為10.081×108元，最小的是西天山自然保護區(qū)，為0.254×108元。從2010年至2015年，9個林場灌木林價值量均呈逐漸上升趨勢，平均年增長率為3.82%～35.78%，從2000年到2015年，天西局灌木林各項生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值量年平均漲幅為22.16%～123.90%。

表2 新疆天山西部國有林管理局不同林場灌木林生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值

從單位面積價值量來看，9個林場灌木林的單位面積服務功能價值量相差較小，2000年灌木林的單位面積價值量范圍為1.281～1.345×104元·hm-2；2010年灌木林單位面積價值量范圍為1.888～2.023×104元·hm-2；2015年灌木林單位面積價值量范圍為2.281～2.414×104元·hm-2。從平均單位面積價值量來看，2000年為1.307×104元·hm-2，2010年為1.946×104元·hm-2，2015年為2.339×104元·hm-2(表2)。

3 結論與討論

3.1 2000—2015年，新疆天山西部國有林管理局的灌木林資源面積、覆蓋率和服務功能價值量均呈現(xiàn)增長趨勢。其灌木林生態(tài)服務功能價值在2000、2010、2015年分別為4.17×108元、37.20×108元和54.05×108元，且2000—2015年天西局灌木林的各項生態(tài)服務功能價值所占比例關系均為涵養(yǎng)水源功能>生物多樣性保護>固碳釋氧功能>保育土壤功能>積累營養(yǎng)物質(zhì)功能。

3.2 在2000—2010、2010—2015年全疆天保工程實施期間，新疆天山西部國有林管理局各林場灌木林生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值量逐漸增大。其中，2000—2010、2010—2015和2000—2015年期間的各林場年平均漲幅分別為5.50%～137.52%、3.82%～35.78%和22.16%～123.90%。

3.3 2000年、2010年、2015年平均單位面積價值量分別為1.307×104、1.946×104和2.339×104元·hm-2，且9個林場灌木林單位面積價值量也呈增長趨勢。主要是由于近年來封山育林、飛播造林等措施的實施，使森林面積持續(xù)增長，生態(tài)環(huán)境逐漸好轉(zhuǎn)；另外由于當今社會快速發(fā)展，各項人工費、排污處理費以及商品的價格指數(shù)變化引起。

3.4 在天保工程實施不同階段，天西局8種優(yōu)勢灌木林分類型生態(tài)服務功能總價值中，其他灌木林、天山繡線菊和新疆方枝柏在3期天保工程中占比都較高，黑果小檗和黑果栒子在3期工程所占比例最小。綜合來看，各林場單位面積價值量差別不大，但樹種有較大差別，主要是因為這9個林場所處區(qū)域環(huán)境較為相同，但不同樹種的習性不同，故造成了該變化。因為在同一區(qū)域，各林場單位面積價值差別不大，但不同樹種差距較大。

3.5 在2000、2010和2015年期間內(nèi)，9個林場中昭蘇林場和尼勒克林場的服務功能價值量均最大，原因可能是雨水較充足，促進其生長；蒙瑪拉林場和西天山自然保護區(qū)價值量最小，是因為其主要以喬木林為主，灌木林面積較小。