北京市經(jīng)濟林生態(tài)系統(tǒng)服務功能評估

李少寧，陶雪瑩，魯紹偉*，趙 娜，徐曉天

(1.北京市林業(yè)果樹科學研究院 北京燕山森林生態(tài)系統(tǒng)定位觀測研究站，北京 100093；2.沈陽農(nóng)業(yè)大學，遼寧 沈陽 110866)

森林生態(tài)系統(tǒng)是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體[1]，對改善和維護生態(tài)環(huán)境起著決定性作用[2]。經(jīng)濟林作為我國5大林種之一[3]，是森林生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分[4]，在兼顧涵養(yǎng)水源、固碳制氧、凈化大氣環(huán)境等生態(tài)服務價值的同時，能夠協(xié)調(diào)區(qū)域經(jīng)濟、環(huán)境和社會的可持續(xù)發(fā)展[5-6]。我國學者在國外研究理論與方法的基礎上，從不同方向開展了森林生態(tài)系統(tǒng)功能及其價值的評估工作[7-10]，但絕大部分研究都僅針對天然林和生態(tài)林，對經(jīng)濟林生態(tài)功能研究鮮有涉及[11-16]?；诒本┦薪?jīng)濟林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)和北京燕山森林生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測研究站長期定位觀測數(shù)據(jù)，定量分析不同經(jīng)濟林樹種生態(tài)功能，旨在全面挖掘經(jīng)濟林的潛在生態(tài)價值，為有效評估經(jīng)濟林的生態(tài)價值提供依據(jù)，從而達到合理布局林業(yè)格局，促進林業(yè)、生態(tài)以及和諧社會的可持續(xù)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 自然地理概況

北京市中心位于39°54′20″N，116°25′29″E。地勢呈西北高，東南低的特點。典型北溫帶半濕潤大陸性季風氣候，夏季高溫多雨，冬季寒冷干燥。年均降水量約483.9 mm，是華北地區(qū)降雨較多的區(qū)域之一。截止到2013年，北京市經(jīng)濟林面積約16 145萬hm2，占森林資源面積的30%左右。主要經(jīng)濟林樹種包括板栗(Castaneamollissima)、桃(Amygdaluspersica)、杏(Armeniacavulgaris)、核桃(Juglansregia)等。

1.2 經(jīng)濟林資源概況

根據(jù)2015年北京市森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)，北京市共有經(jīng)濟林135 889.76 hm2，其中，果樹林133 298.56 hm2，其他經(jīng)濟林面積2 591.2 hm2?？傮w來看鮮果面積(68 815.65 hm2)大于干果面積(64 482.91 hm2)。果樹面積最大的是板栗(29.85%)，板栗、桃與核桃種植面積之和占全市經(jīng)濟林總面積的55.54%。經(jīng)濟林的規(guī)?；?jīng)營極大促進了農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展。

1.3 評估指標及計算公式

本次經(jīng)濟林生態(tài)系統(tǒng)服務功能主要依照中華人民共和國林業(yè)行業(yè)標準(LY/T 1721-2008)[18]，選取7項21類指標進行評估(表1)。指標體系和計算公式見表2[19-22]。

表1 北京市經(jīng)濟林生態(tài)系統(tǒng)服務指標評估體系

表2 經(jīng)濟林生態(tài)系統(tǒng)服務功能評估指標計算及參數(shù)說明

1.4 數(shù)據(jù)源

采用數(shù)據(jù)主要有3個來源：北京燕山森林生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測研究站依照中華人民共和國林業(yè)行業(yè)標準和中華人民共和國國家標準(LY/T 1721-2008)與(GB/T 33027-2016)等[23-24]開展的長期定位觀測，得到北京市經(jīng)濟林生態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)；北京市林業(yè)局發(fā)布的2015年森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)；我國權(quán)威部門發(fā)布的10個社會公共數(shù)據(jù)[1,20,25-26]。

1.4.1 水庫庫容投資 參照1993-1999年《中國水利年鑒》，再依據(jù)2012年國家統(tǒng)計局公布價格指數(shù)，單位庫容造價為8.44元·t-1。

1.4.2 居民生活用水價格 根據(jù)貼現(xiàn)率將2012年全國各大中城市居民用水價格平均值貼現(xiàn)得到2015年居民用水3.29元·t-1。

1.4.3 挖取單位面積土方費用 由2002年黃河水利出版社出版的《中華人民共和國水利部水利建筑工程預算定額》，貼現(xiàn)到2015年挖取單位土方費用為67.55元·m-3。

1.4.4 保肥價格 磷酸二銨含N、P量分別為14%和15.01%；氯化鉀含K量為50%。二者價格參照文獻[27-28]，分別取值3 538.34元·t-1和3 002.22元·t-1；有機質(zhì)價格參照文獻[29]取值為857.78元·t-1。

1.4.5 固碳價格 采用歐盟2006年CO2市場價31歐元·t-1，根據(jù)貼現(xiàn)率得到2015年價格為1 373.51元·t-1。

1.4.6 制造氧氣價格 將文獻[30]的春季氧氣平均價格貼現(xiàn)至2015年為1 392.89元·t-1。

1.4.7 負離子價格 根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)的KLD-2000型負離子發(fā)生器推斷獲得負離子產(chǎn)生費用為9.46元/1018個，貼現(xiàn)得到2015年的費用為10.14元/1018個。

1.4.8 清除氣體污染物價格 SO2、氟化物、氮氧化物、一般性粉塵排污費收費標準均參照《排污費征收標準及計算方法》，再貼現(xiàn)至2015年分別為1.99、1.13、1.04、0.20元·kg-1。

1.4.9 清除顆粒物價格 PM2.5、PM10所造成健康危害經(jīng)濟損失，經(jīng)貼現(xiàn)至2015年，分別取值4 350.89元·kg-1和28.30元·kg-1[31]。

1.4.10 生物多樣性保護價值 依據(jù)Shannon-Wiener指數(shù)方法計算。

2 結(jié)果與分析

2.1 經(jīng)濟林生態(tài)系統(tǒng)服務功能物質(zhì)量評估結(jié)果

根據(jù)評估公式測算出北京市經(jīng)濟林生態(tài)系統(tǒng)服務功能的物質(zhì)量見表3。可知全市經(jīng)濟林生態(tài)服務功能物質(zhì)量主要體現(xiàn)在5個方面：年涵養(yǎng)水源量為2.28億m3；在保育土壤方面：年固土量為232.36萬t，年固定N、P、K和有機質(zhì)的量分別為0.20萬、0.06萬、1.32萬t和9.99萬t；在固碳釋氧方面：年固碳量為19.54萬t，年釋氧量為43.16萬t；在積累營養(yǎng)物質(zhì)方面：每年積累N、P和K的量分別為0.39萬、0.02萬t和0.24萬t；在凈化大氣方面：年提供負離子223.98×1021個，吸收污染物總量21 775.61 t，年滯塵總量3 210.31 t(滯納TSP 1 743.38 t，滯納PM10226.81 t，滯納PM2.5240.12 t)。

表3 北京市各區(qū)經(jīng)濟林生態(tài)系統(tǒng)服務功能物質(zhì)量評估結(jié)果

2.2 經(jīng)濟林生態(tài)系統(tǒng)服務功能物質(zhì)量空間分布特征

北京市各項生態(tài)系統(tǒng)服務功能物質(zhì)量在各區(qū)間的空間分布格局呈現(xiàn)明顯的規(guī)律性由大到小基本為：東北部、西北部、西南部、東南部、中部的特征。其中密云區(qū)、平谷區(qū)、懷柔區(qū)的各項經(jīng)濟林生態(tài)系統(tǒng)服務功能物質(zhì)量排序均位列前3名，而石景山區(qū)始終位于各項服務功能的最后一位。

2.3 經(jīng)濟林生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值量評估

北京市經(jīng)濟林生態(tài)系統(tǒng)服務功能的涵養(yǎng)水源、固碳釋氧、凈化大氣環(huán)境、游憩4項價值量分別占總價值量的38.45%、22.22%、14.78%、10.84%，合計占到總生態(tài)系統(tǒng)服務價值量的86.29%，具有極大的比重(圖1)。各項生態(tài)系統(tǒng)服務價值量由小自大依次為：林木營養(yǎng)物質(zhì)積累<保育土壤<生物多樣性<游憩<凈化大氣環(huán)境<固碳釋氧<涵養(yǎng)水源。

2.4 經(jīng)濟林生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值量空間分布特征

北京市下轄16區(qū)，由于東城區(qū)、西城區(qū)和朝陽區(qū)無經(jīng)濟林種植，故本研究僅統(tǒng)計其他13個區(qū)的經(jīng)濟林資源數(shù)據(jù)。由圖2可見，北京市13個區(qū)經(jīng)濟林各項生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值量中，密云區(qū)價值量最大，達17.52億元·a-1，占全市經(jīng)濟林生態(tài)系統(tǒng)服務功能總價值量的22.35%；其次是平谷區(qū)和懷柔區(qū)，分別為15.51億元·a-1和11.99億元·a-1，占相應總價值量的19.79%和15.29%；最小的是石景山區(qū)，為0.06億元·a-1，僅占總價值量的0.07%。北京市13個區(qū)經(jīng)濟林生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值量由大到小排序為：密云區(qū)、平谷區(qū)、懷柔區(qū)、昌平區(qū)、房山區(qū)、延慶區(qū)、大興區(qū)、門頭溝區(qū)、順義區(qū)、通州區(qū)、海淀區(qū)、豐臺區(qū)、石景山區(qū)。

北京市各項生態(tài)服務功能價值量在全市13個區(qū)的空間分布格局由大到小基本呈現(xiàn)為：東北部、西北部、西南部、東南部、中部。

2.5 不同經(jīng)濟林樹種生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值量評估

北京市不同經(jīng)濟林樹種各項生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值量評估結(jié)果及所占比例見表4。從各樹種所占全市經(jīng)濟林生態(tài)服務功能價值量比例可以看出，排在前3位的板栗、桃和杏價值量占全市總價值量的57.99%，而后2位的李子和其他干果價值量僅占總價值量的1.34%。

表4 北京市不同經(jīng)濟林樹種生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值量評估結(jié)果

3 結(jié)論與討論

北京市經(jīng)濟林生態(tài)服務價值量78.41億元·a-1，生態(tài)服務功能以涵養(yǎng)水源、固碳釋氧、凈化大氣環(huán)境和游憩4項服務功能為主。

經(jīng)濟林分布的地理區(qū)域?qū)τ谄渖鷳B(tài)系統(tǒng)服務功能有顯著影響。北京市各項生態(tài)服務功能在全市北京市經(jīng)濟林生態(tài)系統(tǒng)服務的各項功能及分布格局，與經(jīng)濟林資源自身屬性和人為干擾有直接關(guān)系。未來北京市經(jīng)濟林生態(tài)系統(tǒng)服務功能的進一步增強，將會在生態(tài)環(huán)境等方面發(fā)揮正面效益。

13個區(qū)的空間分布格局由大到小基本呈現(xiàn)為：東北部、西北部、西南部、東南部、中部。這與經(jīng)濟林面積高度有關(guān)，北京北部、南部和中部的經(jīng)濟林面積所占比例分別為77.80%、13.09%和9.11%，密云區(qū)、平谷區(qū)、延慶區(qū)和懷柔區(qū)集中分布在北京北部山區(qū)和東部平原；生態(tài)服務價值量前3位的板栗、桃和杏，其65%以上的資源面積分布在北京北部山區(qū)。由于地理位置的特殊性，經(jīng)濟林生態(tài)系統(tǒng)服務功能分布格局同時產(chǎn)生了異質(zhì)性。