天臺縣公益林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估

鄒奕巧，蔡人岳，姚任圖，尤譽(yù)杰，仇建習(xí)，婁明華

(1. 臺州市國土空間整治與生態(tài)修復(fù)中心，浙江 臺州 318000；2. 天臺縣林業(yè)技術(shù)推廣站，浙江 臺州 317200；3. 浙江省公益林和國有林場管理總站，浙江 杭州 310020；4.麗水市蓮都區(qū)生態(tài)林業(yè)發(fā)展中心，浙江 麗水 323000；5.寧波市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，浙江 寧波 315040)

森林生態(tài)系統(tǒng)是地球三大生態(tài)系統(tǒng)之一，在涵養(yǎng)水源、固土保肥、固碳釋氧、調(diào)節(jié)氣候、凈化空氣、減少污染、抵御災(zāi)害和保持生物多樣性等方面有著重要作用。如何量化分析森林生態(tài)系統(tǒng)的價值，科學(xué)評價其服務(wù)功能的相關(guān)研究成為國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注焦點(diǎn)。生態(tài)公益林作為主要的森林分類經(jīng)營方式，早在21世紀(jì)初，我國就明確了其概念、界定辦法、認(rèn)定準(zhǔn)則及相關(guān)建設(shè)規(guī)程。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們逐漸意識到公益林對林業(yè)可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境方面的重要意義。天臺縣作為浙江省首批公益林建設(shè)試點(diǎn)縣，現(xiàn)有公益林面積61 566.67 hm，自2004年實(shí)施生態(tài)效益補(bǔ)償制度以來，補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)從75元·hm提高到目前的600元·hm，公益林補(bǔ)償資金的投入能產(chǎn)出了多少生態(tài)價值，需要進(jìn)行定性與定量分析。因此，客觀、準(zhǔn)確地評估天臺縣公益林的生態(tài)服務(wù)功能和價值，可為天臺縣公益林經(jīng)營管理提供指導(dǎo)，為公益林質(zhì)量提升及合理利用提供科學(xué)依據(jù)，促進(jìn)天臺縣生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展。

1 研究區(qū)概況

天臺縣(120°41′—121°15′ E，28°57′—29°20′ N)位于浙東中部，素有“八山半水分半田”之稱。境內(nèi)始豐溪橫貫東西，四面環(huán)山，中部低平以丘陵盆地為主，具有明顯的亞熱帶季風(fēng)氣候特征，年均氣溫16.7 ℃，年均無霜期241 d，年均日照時數(shù)1 861.5 h，年均降雨量1 391.4 mm。土壤以紅壤、黃壤為主，植被分區(qū)屬中亞熱帶常綠闊葉林北部亞地帶，以人工林為主，天然林少且多為次生林，主要建群種有樟科、冬青科、槭樹科、山茶科、山礬科、金縷梅科、木蘭科、殼斗科、杜鵑科、薔薇科等物種。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)主要來自：(1)森林資源數(shù)據(jù)。天臺縣2018年公益林區(qū)劃落界完善成果、二類調(diào)查小班數(shù)據(jù)、森林資源年度監(jiān)測小班數(shù)據(jù)及森林資源連續(xù)清查天臺縣固定樣地數(shù)據(jù)；(2)社會公共數(shù)據(jù)。來自《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估規(guī)范》(LY/T1721─2008)及權(quán)威機(jī)構(gòu)公開發(fā)布的相關(guān)數(shù)據(jù)；(3)其他必要參數(shù)。對沒有進(jìn)行實(shí)測、監(jiān)測的計量參數(shù)，通過查閱國內(nèi)外已發(fā)表的文獻(xiàn)資料、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)獲取。

2.2 評估指標(biāo)體系

本研究參照《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估規(guī)范》(LY/T1721─2008)，按照科學(xué)性、代表性、定量化、可操作的原則，選取水源涵養(yǎng)、固土保肥、固碳釋氧、林木營養(yǎng)物質(zhì)積累、凈化大氣環(huán)境、森林防護(hù)、生物多樣性保護(hù)等7項(xiàng)指標(biāo)，構(gòu)成天臺縣公益林生態(tài)效益評估體系，測算天臺縣公益林生態(tài)服務(wù)功能價值。具體指標(biāo)體系和計算方式見表1。

表1 天臺縣公益林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估指標(biāo)體系及計算公式

2.3 公共價格數(shù)據(jù)源

實(shí)物量轉(zhuǎn)換成價值量用到的參數(shù)主要是社會公共價格數(shù)據(jù)，主要采用天臺縣公布的社會公共數(shù)據(jù)、全國第八次森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評估及中國森林資源核算研究等相關(guān)參數(shù)。主要參數(shù)如下：(1)單位庫容投資參考第八次森林生態(tài)系統(tǒng)評估取值，單位為8.44元·t，凈化水的費(fèi)用，采用天臺縣居民用水價格第一階梯到戶價2.37元·t；(2)磷酸二銨和氯化鉀化肥的含氮、磷、鉀比例分別為：14%、15%、50%，磷酸二銨、氯化鉀和有機(jī)質(zhì)的市場價分別為2 750元·t、2 750元·t、800元·t；(3)固碳、釋氧、吸收SO和滯塵能力價值量計算參考劉勝濤等的研究，固碳價格為1 281元·t，制造氧氣價格為1 299.07元·t，二氧化硫的治理費(fèi)用SO為1.85元·kg，降塵清理費(fèi)用為0.275元·kg；(4)根據(jù)Shannon-Wiener指數(shù)計算物種保育價值，共劃分為7級：當(dāng)′≤1時，為3 000元；當(dāng)1≤′<2時，為5 000元；當(dāng)2≤′<3時，為10 000元；當(dāng)3≤′<4時，為20 000元；當(dāng)4≤′<5時，為30 000元；當(dāng)5≤′<6時，為40 000元；當(dāng)′≥6時，為50 000元。

3 結(jié)果與分析

3.1 天臺縣公益林生態(tài)服務(wù)功能物質(zhì)量

應(yīng)用上述相關(guān)公式可以計算出天臺縣公益林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能物質(zhì)量。

由表2可知，天臺縣公益林生態(tài)系統(tǒng)年涵養(yǎng)水源的總量為31 382.86萬t；年固土的總量為203.23萬m；年固定土壤氮、磷、鉀和有機(jī)質(zhì)的總量分別為2 291.46、710.93、33 064.50和63 895.60 t；植被年固碳的總量為19.66萬t，年釋放氧氣的總量為52.67萬t；林木積累的營養(yǎng)元素物質(zhì)總量為7 418.42 t；年吸收SO的總量為769.59 t，年滯塵的總量為157.11萬t；年制造負(fù)氧離子的總量為1 842.05×10個。可見天臺縣公益林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總物質(zhì)量是相當(dāng)可觀的，尤其是涵養(yǎng)水源調(diào)節(jié)水量較高，相當(dāng)于縣內(nèi)里石門水庫最大庫容量，這是由于天臺縣境內(nèi)水系發(fā)達(dá)，有始豐溪、蒼山溪、三茅溪、小溪坑、崔岙溪、雷馬溪等40余條溪流，公益林在涵養(yǎng)水源、調(diào)節(jié)氣候等方面發(fā)揮著重要的作用。

表2 天臺縣公益林生態(tài)系統(tǒng)不同林分類型生態(tài)服務(wù)功能的物質(zhì)量

3.2 天臺縣公益林生態(tài)服務(wù)功能價值量

從表3可知，天臺縣年公益林生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)服務(wù)功能價值為67.77億元，其中，天臺縣公益林年涵養(yǎng)水源價值為33.92億元，保育土壤價值為4.19億元，植物固碳釋氧價值為9.36億元，林木積累營養(yǎng)物質(zhì)價值0.83億元，凈化大氣環(huán)境價值為4.47億元，生物多樣性保護(hù)價值為14.39億元，森林防護(hù)價值為0.61億元。年涵養(yǎng)水源價值量最大，其次是生物多樣性保護(hù)，最小的是森林防護(hù)。

表3 天臺縣公益林生態(tài)系統(tǒng)不同林分類型生態(tài)服務(wù)功能的價值量 單位：萬元

從圖1可知，天臺縣公益林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值量從大到小排序分別是涵養(yǎng)水源>生物多樣性保護(hù)>固碳釋氧>凈化大氣環(huán)境>保育土壤>積累營養(yǎng)物質(zhì)>森林防護(hù)。其中涵養(yǎng)水源、生物多樣性保護(hù)、固碳釋氧3項(xiàng)服務(wù)功能的價值量分別占天臺縣公益林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總價值的50.05%、21.23%、13.81%，合計占到生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總價值量的85.09%，優(yōu)勢明顯。

圖1 天臺縣公益林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值量比例

3.3 天臺縣不同林分類型公益林的生態(tài)服務(wù)功能

從表4中可以看出，不同林分類型公益林生態(tài)服務(wù)功能的物質(zhì)量不同，針葉林、闊葉林和針闊混交林等喬木林的生態(tài)服務(wù)功能明顯大于竹林和灌木林，這是由于喬木林枝繁葉茂、樹體龐大而致。不同林分類型中，針闊混交林單位面積涵養(yǎng)水源、固土保肥等生態(tài)服務(wù)功能較高，平均涵養(yǎng)水源6 385.92 t·hm、固土37.17 m·hm、保肥2.23 t·hm，這與其根系分布、盤根錯節(jié)、枯落物厚度等方面有著密切關(guān)系；闊葉林在固碳釋氧、營養(yǎng)物質(zhì)積累、SO吸收等生態(tài)服務(wù)功能尤為突出，平均每公頃固碳 3.75 t、釋氧 10.04 t、積累營養(yǎng)物質(zhì) 0.21 t、吸收SO0.02 t，主要是與其葉面積指數(shù)大有關(guān)；針葉林的滯塵功能強(qiáng)大，平均35.77 t·hm，這與其葉片形態(tài)特征密切相關(guān)；竹林的制造負(fù)氧離子能力突出，平均每公頃制造負(fù)氧離子0.04×10個，這與竹林本身特性相關(guān)。

表4 不同林分類型公益林單位面積生態(tài)服務(wù)功能物質(zhì)量

從圖2可知，不同林分類型生態(tài)服務(wù)功能價值也不同，其中以針葉林、闊葉林、針闊混交林等喬木林的價值為主，分別為21.09億元、20.07億元、19.80億元，共計60.96億元，占生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總價值量的89.95%，其次是竹林6.01億元，最小的是灌木林0.80億元；不同林分類型單位面積生態(tài)服務(wù)價值量排序?yàn)殚熑~林(12.71萬元·hm)>針闊混交林(12.30萬元·hm)>針葉林(9.91萬元·hm)>竹林(9.03萬元·hm)>灌木林(4.64萬元·hm)，這與不同林分自身的特性及其面積分布有著很大關(guān)系。

圖2 天臺縣不同林分類型生態(tài)服務(wù)功能價值量柱狀圖

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

本文從涵養(yǎng)水源、保育土壤、固碳釋氧、凈化大氣、營養(yǎng)物質(zhì)積累、生物多樣性保護(hù)和森林防護(hù)共7項(xiàng)生態(tài)服務(wù)功能對天臺縣公益林生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)服務(wù)功能進(jìn)行了評估，得出以下主要結(jié)論：

(1)天臺縣公益林生態(tài)系統(tǒng)年涵養(yǎng)水源調(diào)節(jié)水量總量為31 382.86萬t，年固土總量為203.23萬m，年固氮總量為2 291.46 t，年固磷總量為710.93 t，年固鉀總量為33 064.50 t，年有機(jī)質(zhì)固定總量為63 895.60 t，植被年固碳的總量為19.66萬t，年釋放氧氣的總量為52.67萬t，年林木積累的營養(yǎng)物質(zhì)總量為7 418.42 t，年吸收SO的總量為769.59 t，年滯塵的總量為157.11萬t；年制造負(fù)離子的總量為1 842.05×10個。

(2)天臺縣年公益林生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)服務(wù)功能價值為67.77億元，是2018年天臺縣財政一般公共預(yù)算收入64.83億元的1.05倍，是當(dāng)年公益林補(bǔ)償資金投入0.37億元的183倍。說明公益林在保護(hù)生態(tài)環(huán)境、實(shí)現(xiàn)社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展方面發(fā)揮巨大作用。不同生態(tài)服務(wù)功能價值量從大到小順序?yàn)楹B(yǎng)水源(33.92億元)>生物多樣性保護(hù)(14.39億元)>植物固碳釋氧(9.36億元)>凈化大氣環(huán)境(4.47億元)>保育土壤(4.19億元)>林木積累營養(yǎng)物質(zhì)(0.83億元)>森林防護(hù)(0.61億元)，可見天臺縣公益林生態(tài)系統(tǒng)以涵養(yǎng)水源、生物多樣性保護(hù)和植物固碳釋氧為主。

(3)不同林分類型公益林生態(tài)服務(wù)功能不同。闊葉林、針闊混交林和針葉林等喬木林的生態(tài)服務(wù)功能物質(zhì)量明顯大于竹林和灌木林，其中針闊混交林單位面積涵養(yǎng)水源、固土保肥等生態(tài)服務(wù)功能較高，闊葉林在固碳釋氧、營養(yǎng)物質(zhì)積累、吸收污染物等生態(tài)服務(wù)功能較為突出，針葉林的滯塵功能強(qiáng)大；不同類型林分公益林生態(tài)服務(wù)功能價值也以針葉林、闊葉林和針闊混交林等喬木林的價值為主，其中以針葉林的生態(tài)服務(wù)價值最大，為21.09億元；灌木林的最小，為0.80億元。不同林分類型單位面積生態(tài)服務(wù)價值量排序?yàn)殚熑~林(12.71萬元·hm)>針闊混交林(12.30萬元·hm)>針葉林(9.91萬元·hm)>竹林(9.03萬元·hm)>灌木林(4.64萬元·hm)。可見公益林生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)服務(wù)價值大小取決于面積及林分自身特性。

4.2 討論

(1)本研究所估算的天臺縣公益林生態(tài)系統(tǒng)7項(xiàng)生態(tài)服務(wù)價值中，以涵養(yǎng)水源、生物多樣性保護(hù)和植物固碳釋氧為主，森林防護(hù)的價值最低，這與羅佳等在湖南省公益林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估中得出的主要服務(wù)功能價值是涵養(yǎng)水源、生物多樣性保育，以及龍維等在慈利縣的公益林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估中得出的其主要服務(wù)功能價值是涵養(yǎng)水源、生物多樣性保育和固碳釋氧價值的結(jié)果相一致。這可能是因?yàn)樘炫_縣森林植被茂密，森林覆蓋率較高，林下枯落物層較厚，可以調(diào)節(jié)更多的水量，同時15年的封山育林，減少了人為干擾，帶來了更適合動植物生長的環(huán)境，使得生物多樣性保護(hù)服務(wù)功能顯著，其價值也相對較高。

(2)天臺縣公益林生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)服務(wù)功能價值主要集中在針葉林、闊葉林和針闊混交林等喬木林中，其原因一方面是喬木樹種葉面積指數(shù)大，固碳釋氧、凈化大氣、積累營養(yǎng)物質(zhì)等生態(tài)功能突出，這與張谷等在江蘇省重點(diǎn)公益林生態(tài)服務(wù)功能及價值評估研究中的觀點(diǎn)相一致；另一方面是在公益林區(qū)劃界定時人為主觀將喬木林優(yōu)先區(qū)劃為公益林有著密切關(guān)系。

(3)在不同林分類型中，以闊葉林和針闊混交林單位面積生態(tài)服務(wù)功能物質(zhì)量突出，這與王兵等的研究結(jié)果一致，究其原因是天臺縣屬于亞熱帶常綠闊葉林北部亞地帶，根據(jù)適地適樹的原則，天臺縣適合發(fā)展闊葉林。按生態(tài)服務(wù)功能價值量來分，針葉林最大；按單位面積價值量來分，闊葉林、針闊混交林要大于針葉林。這是跟林分類型自身的特性和面積有關(guān)，因此在對天臺縣公益林經(jīng)營管理中，應(yīng)按照不同林分類型，采取不同的經(jīng)營管理措施，使其發(fā)揮出最大的生態(tài)服務(wù)價值，這與牛香等的研究觀點(diǎn)一致。同時，優(yōu)先考慮發(fā)展闊葉林，尤其是天臺縣目前正面臨松材線蟲病除治的嚴(yán)峻考驗(yàn)，應(yīng)主動將公益林區(qū)松林改造成闊葉林或者針闊混交林。

(4)天臺縣公益林建設(shè)取得了顯著成效。一方面，天臺縣公益林的投入產(chǎn)出比為1∶183，公益林生態(tài)服務(wù)功能價值巨大；另一方面，公益林生態(tài)效益非常廣泛，受筆者研究水平、計量方法和監(jiān)測參數(shù)獲取等限制，本研究未對森林游憩等其他生態(tài)服務(wù)功能進(jìn)行估算，評價也是不完全的，但本研究結(jié)果依然可以說明公益林在維系和促進(jìn)當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展和改善保護(hù)生態(tài)環(huán)境中的巨大作用。本研究的目的在于提高社會各界對公益林保護(hù)重要性的認(rèn)識，推動公益林生態(tài)效益補(bǔ)償機(jī)制的完善，為天臺縣林業(yè)可持續(xù)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。