山西省關(guān)帝山國有林區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值估算研究

王曉康

（山西省關(guān)帝山國有林管理局，山西 文水 032100）

0 引言

森林生態(tài)系統(tǒng)是全球生態(tài)系統(tǒng)的主要組成部分，森林資源是綠色發(fā)展的重要保障，不僅能夠為人們提供各類生產(chǎn)生活物資，更能發(fā)揮涵養(yǎng)水源、保持水土、調(diào)節(jié)氣候、凈化大氣、維護(hù)生物多樣性等多種生態(tài)功能[1-3]。面對“十四五”林草發(fā)展目標(biāo)，對森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值進(jìn)行量化估算是當(dāng)前的熱點研究內(nèi)容，定量評估森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值既能夠科學(xué)地指導(dǎo)森林經(jīng)營實踐，更能夠在加強(qiáng)森林資源保護(hù)修復(fù)，構(gòu)建健康穩(wěn)定的森林生態(tài)系統(tǒng)，推動生態(tài)產(chǎn)品價值實現(xiàn)等方面發(fā)揮積極作用[4-5]。

20世紀(jì)80年代以來，中國就開始進(jìn)行森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值評估研究。針對不同森林類型，蔣延玲等[6]對中國38種主要森林生態(tài)系統(tǒng)的公益價值進(jìn)行評估。針對不同立地類型，王兵等[7]對森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值進(jìn)行了評估核算，姜立鵬等[8]對中國草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值進(jìn)行了估算，張翼然等[9]對湖泊濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值進(jìn)行了核算，肖生春等[10]對沙漠生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值進(jìn)行了評估。針對不同尺度和地域單元，近年來，中國大部分省、市或保護(hù)區(qū)、不同群落地貌單元都開展了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的評價研究。2019年，崔亞琴等[11]以地市為空間結(jié)構(gòu)，對山西省11個地市和主要優(yōu)勢樹種的森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值進(jìn)行了估算研究。由于山西省林業(yè)管理制度的特殊性，山西省林草局垂直管理9個國有林區(qū)，這9個國有林區(qū)管護(hù)著山西省最精華的森林，是塑造山西表里山河、生態(tài)美好和壯麗形象的重要本底。關(guān)帝山國有林區(qū)作為9個國有林區(qū)之一，被譽(yù)為“黃土高原的綠色明珠”，華北地區(qū)的“天然植物園”，是汾河走廊和山西省會的重要生態(tài)屏障，對改善和優(yōu)化黃河中游生態(tài)環(huán)境發(fā)揮著重要的作用，生態(tài)區(qū)位十分重要。

本研究采用關(guān)帝山國有林區(qū)2019年森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)，以最新發(fā)布的國家林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估規(guī)范》(GB/T 38582—2020)為評估依據(jù)[12]，對關(guān)帝山國有林區(qū)及所屬的24個保護(hù)區(qū)、濕地公園、國有林場和主要林分類型的森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值進(jìn)行評估。以期定量評價關(guān)帝山國有林區(qū)的森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，提高人們對山西國有林區(qū)生態(tài)價值的認(rèn)識，為山西省科學(xué)經(jīng)營管理和利用森林資源，客觀評價國有林區(qū)天保工程生態(tài)效益，精準(zhǔn)開展生態(tài)效益補(bǔ)償，積極推進(jìn)“碳中和”、“碳達(dá)峰”林草行動提供一定的數(shù)據(jù)支撐，為今后制定國有林區(qū)發(fā)展政策提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

關(guān)帝山國有林區(qū)地處呂梁山脈中段，轄區(qū)范圍跨涉呂梁市交城、文水、汾陽、離石、中陽、方山和太原市古交、婁煩、陽曲9個縣市（區(qū)），是山西省面積最大的省直國有林區(qū)，有24個有林單位（包括國有林場19個，國家級自然保護(hù)區(qū)1個，省級自然保護(hù)區(qū)2個，國家濕地公園1個，種子園1個）。林區(qū)經(jīng)營總面積30.7萬hm2，其中：有林地面積21.6萬hm2，灌木林地面積4.3萬hm2，活立木蓄積量1504萬m3，林區(qū)屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，全區(qū)平均海拔1500 m，主峰孝文山，海拔2831 m，系呂梁山脈最高峰，山西省第二高峰。

2 數(shù)據(jù)來源

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和指標(biāo)性數(shù)據(jù)來源于關(guān)帝山國有林區(qū)2019年森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)和已有的研究成果，社會公共數(shù)據(jù)主要采用《中國生物多樣性國情研究》和《退耕還林工程綜合效益監(jiān)測國家報告》[13-14]中提供的數(shù)據(jù)。

3 研究方法

依據(jù)《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估規(guī)范》(GB/T 38582—2020)[12]中的評估方法和公式，選取水源涵養(yǎng)、固土保肥、固碳釋氧、林木積累營養(yǎng)物質(zhì)、凈化大氣環(huán)境、生物物種資源保護(hù)6項功能指標(biāo)，將關(guān)帝山國有林區(qū)劃分為所屬24個有林單位和主要林分類型兩個評估單元，從物質(zhì)量和價值量的角度，運用市場價值法、影子工程法、分布測算法、機(jī)會成本法，對關(guān)帝山國有林區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進(jìn)行綜合評估。

4 結(jié)果與分析

4.1 關(guān)帝山國有林區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能物質(zhì)量

關(guān)帝山國有林區(qū)年森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的物質(zhì)量、單位面積物質(zhì)量測算結(jié)果見表1。

通過表1可以看出，關(guān)帝山國有林區(qū)水源涵養(yǎng)功能物質(zhì)量為5.05億m3，占全省森林水源涵養(yǎng)總量的2.03%，單位面積水源涵養(yǎng)量為1949.17 m3/hm2。由此可見，關(guān)帝山國有林區(qū)作為汾河上游一級支流文峪河、三川河發(fā)源地和主要流域區(qū)，是重要的“綠色水庫”。

表1 關(guān)帝山國有林區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)物質(zhì)量

在保育土壤功能中，關(guān)帝山國有林區(qū)固土量為1081.56萬t/a，單位面積固土量2.24 t/(hm2·a)。保肥能力中，減少土壤NPK、有機(jī)質(zhì)損失量為63.51萬t/a，其大小排序為：減少K損失量＞有機(jī)質(zhì)＞N＞P，這與崔亞琴[11]等的研究結(jié)果一致。

關(guān)帝山國有林區(qū)年固碳量為122.69萬t，釋氧量為264.1萬t，占山西省森林固碳量的16.08%，釋氧量的14.76%。單位面積年固碳量4.74 t/(hm2·a)，單位面積釋氧量10.20 t/(hm2·a)，均高于全省水平。這說明，關(guān)帝山國有林區(qū)在山西省森林固碳釋氧功能中發(fā)揮著重要的作用。下一步，應(yīng)持續(xù)加大科學(xué)經(jīng)營森林力度，精準(zhǔn)提升森林質(zhì)量，提高森林碳匯增量。

在林木積累營養(yǎng)物質(zhì)功能中，林木積累NPK量共361.48萬t/a。林木在生長過程中不斷吸收積累營養(yǎng)物質(zhì)，為生物化學(xué)微循環(huán)提供能量，關(guān)帝山國有林區(qū)林木積累N最多、積累P量最少，這主要可能同林區(qū)的優(yōu)勢樹種有關(guān)，關(guān)帝山國有林區(qū)是山西油松分布最廣的林區(qū)之一，結(jié)合相關(guān)研究結(jié)果，油松積累營養(yǎng)物質(zhì)量規(guī)律同關(guān)帝山國有林區(qū)營養(yǎng)物質(zhì)積累規(guī)律一致[15]，關(guān)帝山國有林區(qū)同山西省林木積累營養(yǎng)物質(zhì)研究也一致[11]，都呈現(xiàn)N＞K＞P。

在凈化大氣環(huán)境功能中，關(guān)帝山國有林區(qū)能夠提供負(fù)離子數(shù)2.23×1023個/a，負(fù)離子的濃度水平是評價城市空氣質(zhì)量的重要指標(biāo)，以省城太原市提供負(fù)離子數(shù)為例，關(guān)帝山國有林區(qū)負(fù)離子濃度是太原市的6倍。在年吸收污染物方面，吸收二氧化硫最多為2987.67萬kg，吸收氟化物為60.37萬kg、吸收氮氧化物為155.39萬kg，分別占到山西省森林吸收量的5.87%，3.35%，5.35%。在滯塵量方面，年滯納TSP量為 50.51億 kg，PM10量為 0.106億 kg，PM2.5量為105.69萬kg。因此，關(guān)帝山國有林區(qū)在全省森林吸收大氣污染物、凈化大氣環(huán)境方面發(fā)揮著極其重要的生態(tài)作用，是打贏生態(tài)治理攻堅戰(zhàn)的重要支撐。

4.2 關(guān)帝山國有林區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值量

關(guān)帝山國有林區(qū)各項森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值、所占比重及年單位面積價值量測算結(jié)果見表2。

從表2中可以看出，關(guān)帝山國有林區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總價值量為214.22億元/a，占山西省年森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總價值量的6.75%[11]，各項服務(wù)功能價值量排序為：凈化環(huán)境價值＞涵養(yǎng)水源價值＞固碳釋氧價值＞固土保肥價值＞生物物種資源保護(hù)價值＞營養(yǎng)物質(zhì)積累價值，其中，凈化環(huán)境價值、涵養(yǎng)水源價值、固碳釋氧價值比重最大，占總價值量的81.62%。由此可見，關(guān)帝山國有林區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)在涵養(yǎng)水源、固碳釋氧和凈化大氣環(huán)境方面的作用顯著，森林在中國實現(xiàn)“碳達(dá)峰”、“碳中和”行動中和綠色發(fā)展中具有巨大的價值潛力，在生態(tài)環(huán)境治理中，能夠發(fā)揮巨大的作用，是寶貴的“綠色碳庫”。

表2 關(guān)帝山國有林區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值量

4.3 關(guān)帝山國有林區(qū)各有林單位森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值量

關(guān)帝山國有林區(qū)各保護(hù)區(qū)、林場森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值量、單位面積價值量測算結(jié)果見表3，各服務(wù)功能價值占比見圖1。

從表3中可以看出，關(guān)帝山國有林區(qū)有林單位服務(wù)功能價值量最大為文峪河林場14.91億元/a，雙家寨林場次之為13.4億元/a，最低為吳城種子園2.29億元/a。單位面積價值量最大為龍興林場8.64萬元/(hm2·a)，龐泉溝國家級自然保護(hù)區(qū)和孝文山林場次之為8.61萬元/(hm2·a)，二道川林場最少為7.81萬元/(hm2·a)。由圖1得知，各有林單位各項服務(wù)功能價值排序基本同林區(qū)總的服務(wù)功能價值排序一致，但也略有不同，楊興林場和吳城種子園則是水源涵養(yǎng)功能價值最大。這說明，各有林單位服務(wù)功能價值量主要與森林面積和蓄積量相關(guān)，而單位面積價值量和各項服務(wù)功能價值大小則同地類、林種起源和林分類型相關(guān)。從各單位服務(wù)功能價值量的空間分布看，價值量大的多集中于關(guān)帝山國有林區(qū)的中西部區(qū)域，這主要與關(guān)帝山國有林區(qū)的地理位置有關(guān)，林區(qū)有2個保護(hù)區(qū)、1個濕地公園和17個林場位于山西省呂梁市境內(nèi)，1個保護(hù)區(qū)和3個林場位于太原市境內(nèi)。依據(jù)山西省森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值評估研究結(jié)果[11]，關(guān)帝山國有林區(qū)的服務(wù)功能價值量占呂梁市的42.67%，并且高于省城太原市，這說明關(guān)帝山國有林區(qū)不僅是山西省會太原市重要的生態(tài)屏障，更是呂梁市綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展和生態(tài)保護(hù)修復(fù)的重要基礎(chǔ)，為建設(shè)生態(tài)呂梁發(fā)揮著巨大的支撐作用。

表3 關(guān)帝山國有林區(qū)各有林單位森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值量

圖1 關(guān)帝山國有林區(qū)有林單位各項服務(wù)功能價值占比

4.4 關(guān)帝山國有林區(qū)不同林分類型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值量

關(guān)帝山國有林區(qū)主要喬木樹種和灌木林的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值量、單位面積價值量的測算結(jié)果及占比見表4，各項服務(wù)功能價值量見表5。

表4 主要樹種的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值量

表5 主要樹種的生態(tài)系統(tǒng)各項服務(wù)功能價值量 億元/a

由表4和5得知，關(guān)帝山國有林區(qū)喬木林服務(wù)功能價值為183.23億元/a，在喬木林中，油松、華北落葉松為主的針葉樹種和遼東櫟為主櫟類闊葉樹種價值量最大，占總價值量的67.45%，這主要是因為油松、華北落葉松、遼東櫟是關(guān)帝山國有林區(qū)的主要鄉(xiāng)土樹種，這也說明這3種樹種在關(guān)帝山國有林區(qū)生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。主要樹種價值量整體排序為：油松＞遼東櫟＞華北落葉松＞山楊＞白樺＞側(cè)柏＞云杉。灌木林為31.19億元/a，占到總價值量的14.54%，說明灌木林地在生態(tài)系統(tǒng)中也占據(jù)十分重要的作用。

5 討論

相比2000年的18.534億元[16]，關(guān)帝山國有林區(qū)天保工程實施二十年內(nèi)森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總價值量增長了91.35%。在現(xiàn)有的山西省國有林區(qū)的研究成果中，關(guān)帝山國有林區(qū)年森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值量最大[17]，各項服務(wù)功能價值排序與山西省森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能研究結(jié)果基本一致但也略有不同，同泰山[18]、祁連山林區(qū)[19]、大崗山林區(qū)[5]、大興安嶺林區(qū)[20]、天山林區(qū)[21]等的研究結(jié)果也存在一定的差異，這說明，每個林區(qū)由于所處位置、地類、森林總量、蓄積量、主要林分類型等不同，功能價值量大小都會存在一定差異，但無論哪個區(qū)域，水源涵養(yǎng)功能均高居前列，說明水源涵養(yǎng)價值是森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的核心價值，關(guān)帝山國有林區(qū)作為山西省母親河汾河的主要水源涵養(yǎng)地和一級支流文峪河、三川河的發(fā)源地，對流域區(qū)的生態(tài)穩(wěn)定發(fā)揮著重要作用。

在不同林分類型中，油松生態(tài)服務(wù)功能價值量最高，一方面由于油松是關(guān)帝山國有林區(qū)的主要鄉(xiāng)土樹種，分布面積廣大；另一方面也說明，在今后要加強(qiáng)森林經(jīng)營，按照近自然經(jīng)營理念，逐步改善林分結(jié)構(gòu)，由單一純林逐步向混交林、復(fù)層林林分結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，以便發(fā)揮出最大的生態(tài)效益。在本次研究中，未選取森林康養(yǎng)功能，這主要是因為關(guān)帝山國有林區(qū)缺少森林康養(yǎng)數(shù)據(jù)，雖然林區(qū)擁有龐泉溝、云頂山、蒼爾會、梅洞溝、三座崖、果老峰、白馬仙洞溝等森林康養(yǎng)品牌基地，但由于機(jī)制不活、開發(fā)滯后，一直未能發(fā)揮出森林康養(yǎng)功能價值。下一步，關(guān)帝山國有林區(qū)要充分利用資源優(yōu)勢，圍繞龐泉溝、梅洞溝打造森林康養(yǎng)產(chǎn)業(yè)品牌集群，探索“森林康養(yǎng)+”研學(xué)發(fā)展新路徑，努力讓綠水青山真正變成金山銀山。同時，天保工程實施二十年來，國有林區(qū)已經(jīng)由向社會提供單一木材原料到向社會提供更為優(yōu)質(zhì)的生態(tài)產(chǎn)品轉(zhuǎn)變，關(guān)帝山國有林區(qū)近三年木材收益僅為191萬元，在關(guān)帝山國有林區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總價值量中比重非常小，因此，木材收益作為直接經(jīng)濟(jì)價值未計入總價值量中。另外，本次研究僅對關(guān)帝山國有林區(qū)的森林生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能進(jìn)行了評估，但林區(qū)不僅有廣袤的森林，更有1.73萬hm2的云頂山、西華鎮(zhèn)亞高山草甸，面對林草融合高質(zhì)量發(fā)展的新趨勢，草地同樣發(fā)揮著巨大的生態(tài)服務(wù)功能價值。在今后的研究中，應(yīng)將森林、草原一同納入評估范圍，對關(guān)帝山國有林區(qū)整體生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)、完整的價值評估。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的價值量也是一個動態(tài)數(shù)據(jù)，隨著不斷深入的經(jīng)營而發(fā)生變化，因此，關(guān)帝山國有林區(qū)今后應(yīng)結(jié)合國家林草生態(tài)綜合監(jiān)測評價工作，對現(xiàn)有的固定樣地開展長期持續(xù)的監(jiān)測調(diào)查，做好數(shù)據(jù)積累，通過時間尺度的動態(tài)研究成果來指導(dǎo)林草經(jīng)營。同時，隨著關(guān)帝山國有林區(qū)智慧林草平臺的推廣運用，在今后的研究中應(yīng)充分利用3S技術(shù)，建立起林區(qū)林草資源生態(tài)效益綜合監(jiān)測評價系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)智能化動態(tài)監(jiān)測評估管理。

6 結(jié)論

關(guān)帝山國有林區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總價值量為214.42億元/a，各項服務(wù)功能價值量大小為：凈化環(huán)境價值＞涵養(yǎng)水源價值＞固碳釋氧價值＞固土保肥價值＞生物物種資源保護(hù)價值＞森林營養(yǎng)物質(zhì)積累價值。各單位價值量由大到小排序為：文峪河林場、雙家寨林場、薛公嶺省級自然保護(hù)區(qū)、西葫蘆林場、白虎嶺林場、真武山林場、云頂山省級自然保護(hù)區(qū)、枝柯林場、吳城林場、南海灘林場、東葫蘆林場、龐泉溝國家級自然保護(hù)區(qū)、孝文山林場、三道川中心林場、二道川林場、龍興林場、千年林場、西冶川林場、文峪河國家級濕地公園、原平川林場、屯蘭川林場、陽圪臺林場、楊興林場、吳城種子園。喬木林生態(tài)服務(wù)功能價值量為183.23億元/a，灌木林為31.19億元/a，主要樹種服務(wù)功能價值排序為：油松＞遼東櫟＞華北落葉松＞山楊＞白樺＞側(cè)柏＞云杉。