劉文宇, 張燦明

(1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)人文學(xué)院， 湖南 長(zhǎng)沙 410128； 2.湖南省林業(yè)科學(xué)院， 湖南 長(zhǎng)沙 410004)

長(zhǎng)沙市主要森林類型生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值評(píng)價(jià)

劉文宇1, 張燦明2

(1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)人文學(xué)院， 湖南 長(zhǎng)沙 410128； 2.湖南省林業(yè)科學(xué)院， 湖南 長(zhǎng)沙 410004)

依據(jù)國(guó)家林業(yè)局發(fā)布的《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)價(jià)規(guī)范》(LY/T1721-2008)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)了長(zhǎng)沙市5種主要森林類型的生態(tài)服務(wù)功能總價(jià)值。結(jié)果表明：5種主要森林類型的生態(tài)服務(wù)功能總價(jià)值每年為272.094億元，其中涵養(yǎng)水源為127.692億元，保育土壤為21.8億元，固碳釋氧為62.346億元，積累營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)為3.631億元，凈化大氣環(huán)境為20.947億元，生物多樣性保護(hù)為35.669億元，森林游憩為0.009026億元。研究結(jié)果將為湖南省長(zhǎng)株潭兩型社會(huì)構(gòu)建、綠色GDP核算提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

森林生態(tài)系統(tǒng)； 森林類型； 生態(tài)服務(wù)價(jià)值； 長(zhǎng)沙市

森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能是指區(qū)域尺度上森林生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)過(guò)程所形成及所維持的人類賴以生存的環(huán)境條件與效用，它包括森林涵養(yǎng)水源、水土保持、防風(fēng)固沙、固碳持氧、凈化大氣、消除噪聲、減輕水旱災(zāi)、保護(hù)野生生物等多個(gè)方面的生態(tài)服務(wù)功能[1-3]。森林作為環(huán)境資源，是地球上最大、最重要的陸地生態(tài)系統(tǒng)，但是目前人類對(duì)森林的生態(tài)服務(wù)功能及其重要性不甚了解，導(dǎo)致了生態(tài)環(huán)境的日益破壞，從而對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能造成明顯損害[4-6]。本研究對(duì)長(zhǎng)沙市森林生態(tài)系統(tǒng)涵養(yǎng)水源、保育土壤、固碳釋氧、積累營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、凈化大氣環(huán)境、生物多樣性保護(hù)、森林游憩7個(gè)方面服務(wù)功能進(jìn)行了價(jià)值評(píng)價(jià)，旨在提高人們的環(huán)境意識(shí)，促進(jìn)生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制，盡快將自然資源和環(huán)境納入國(guó)民經(jīng)濟(jì)核算體系。

1 研究區(qū)概況

1.1自然地理概況

長(zhǎng)沙市位于中國(guó)中南部的長(zhǎng)江以南地區(qū)，湖南省東部偏北。地處洞庭湖平原的南端向湘中丘陵盆地過(guò)渡地帶，瀏陽(yáng)境內(nèi)的大圍山七星嶺海拔1607.9m，為轄區(qū)最高處；岳麓山的云麓峰海拔300.8m，為城區(qū)至高點(diǎn)。地理坐標(biāo)為東經(jīng)111°53′—114°05′，北緯27°51′—28°40′。地域呈東西向長(zhǎng)條形狀，地貌北、西、南緣為山地，東南以丘陵為主，東北以崗地為主；山地、丘陵、崗地、平原大體各占四分之一。長(zhǎng)沙市屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，市區(qū)年平均氣溫17.2℃，年均降水量1361.6mm。長(zhǎng)沙市的河流大都屬湘江水系，支流河長(zhǎng)5km以上的有302條，其中湘江流域289條。土壤種類多樣，以紅壤、水稻土為主，分別占土壤總面積的70%與25%。

1.2森林資源概況

長(zhǎng)沙市地處亞熱帶常綠闊葉林區(qū)，主要植被類型為針葉林、針闊混交林、常綠闊葉樹(shù)、竹林等，現(xiàn)有植被主要為馬尾松林、國(guó)外松林、杉木林、竹林，經(jīng)濟(jì)林以油茶、柑桔為主。根據(jù)長(zhǎng)沙市“十五”森林資源調(diào)查統(tǒng)計(jì)，全市土地總面積1182800hm2，其中林業(yè)用地面積616133.5hm2，占土地總面積的52.09%；非林地面積566666.5hm2，占土地總面積的47.91%，植被覆蓋率53.28%，比全省低3.15個(gè)百分點(diǎn)。按優(yōu)勢(shì)樹(shù)種來(lái)分，長(zhǎng)沙市森林資源主要有馬尾松、國(guó)外松、柏木、杉木、桉樹(shù)、楊樹(shù)、竹林和次生林。其中，以馬尾松林、杉木林、次生林、竹林所占面積居大，分別為喬木林地面積的39.25%、36.13%、11.55%、11.24%；林分蓄積以馬尾松林、國(guó)外松林、杉木林、次生林所占比例居大，分別占林分蓄積的36.6%、7.4%、41.7%、10.1%。

2 研究方法

2.1評(píng)價(jià)指標(biāo)及公式

本研究以國(guó)家林業(yè)局發(fā)布的《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估規(guī)范》(LY/T1721-2008)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，從森林的涵養(yǎng)水源、保育土壤、固碳釋氧、積累營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、凈化大氣環(huán)境、生物多樣性保護(hù)、森林游憩7個(gè)方面來(lái)評(píng)價(jià)長(zhǎng)沙市5種主要森林類型的生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值。

2.1.1 涵養(yǎng)水源 調(diào)節(jié)水量?jī)r(jià)值：森林生態(tài)系統(tǒng)調(diào)節(jié)水量?jī)r(jià)值根據(jù)影子工程法來(lái)確定，公式如下：

U調(diào)=10C庫(kù)A(P-E-C)

凈化水質(zhì)價(jià)值：森林生態(tài)系統(tǒng)年凈化水質(zhì)價(jià)值根據(jù)凈化水質(zhì)工程的成本(替代工程法)來(lái)確定，公式如下：

U水質(zhì)=10KA(P-E-C)

2.1.2 調(diào)節(jié)氣候、凈化大氣環(huán)境 本研究選擇吸收二氧化硫、氟化物、氮氧化物、滯塵這4個(gè)指標(biāo)來(lái)體現(xiàn)凈化大氣環(huán)境的功能。

吸收二氧化硫計(jì)算公式如下：

U二氧化硫=K二氧化硫Q二氧化硫A

吸收氟化物計(jì)算公式如下：

U氟=K氟化物Q氟化物A

吸收氮氧化物計(jì)算公式如下：

U氮氧化物=K氮氧化物Q氮氧化物A

滯塵計(jì)算公式如下：

U滯塵=K滯塵Q滯塵A

根據(jù)文獻(xiàn)資料，闊葉樹(shù)和針葉樹(shù)年均吸收二氧化硫分別為88.650、215.60kg·hm-2a-1;闊葉樹(shù)和針葉樹(shù)年均滯塵量分別為10110、33200kg·hm-2a-1;闊葉樹(shù)和針葉樹(shù)吸氟平均值分別為4.650、0.500kg·hm-2a-1,森林吸收氮氧化物量為6.000kg·hm-2a-1。

2.1.3 保育土壤 森林固土價(jià)值：森林的固土價(jià)值采用林地土壤侵蝕模數(shù)與無(wú)林地侵蝕模數(shù)的差值乘以修建水庫(kù)的成本(替代工程法)計(jì)算森林的固土價(jià)值。公式如下：

U固土=AC土(X2-X1)/ρ

森林保肥價(jià)值：同有林地對(duì)照，無(wú)林地每年隨土壤侵蝕不僅會(huì)帶走大量表土以及表土中的大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，如N、P、K等，而且會(huì)帶走下層土壤中的部分可溶解物質(zhì)，從而引起土壤肥力下降。本研究中森林保肥價(jià)值采用侵蝕土壤中的N、P、K物質(zhì)折合成磷酸二銨和氯化鉀的價(jià)值來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)。公式如下：

2.1.4 維持生物多樣性 生物多樣性保護(hù)價(jià)值的計(jì)算公式如下：

U生物=S生A

根據(jù)Shannon-Wiener指數(shù)計(jì)算生物物種保育價(jià)值，共劃分為7級(jí)：當(dāng)指數(shù)<1時(shí)，S生為3000元·hm-2a-1；當(dāng)1≤指數(shù)<2時(shí)，S生為5000元·hm-2a-1；當(dāng)≤2指數(shù)<3時(shí)，S生為10000元·hm-2a-1；當(dāng)3≤指數(shù)<4時(shí)，S生為20000元·hm-2a-1；當(dāng)4≤指數(shù)<5時(shí)，S生為30000元·hm-2a-1；當(dāng)5≤指數(shù)<6時(shí)，S生為40000元·hm-2a-1；當(dāng)指數(shù)≥6時(shí)，S生為50000元·hm-2a-1。

2.1.5 固碳釋氧功能 CO2(264g)+H2O(108g) →葡萄糖(108g)+O2(192g) →多糖(162g)，從上述光合作用化學(xué)方程式可見(jiàn)，林木生長(zhǎng)每產(chǎn)生162g干物質(zhì)需吸收(固定)264g CO2，釋放192g O2，則林木每積累1g干物質(zhì)，可以固定1.63g CO2，釋放1.19g O2。

森林植被和土壤固碳價(jià)值的計(jì)算公式如下：

U碳=AC碳(1.63R碳B年+F土壤碳)

森林釋氧價(jià)值計(jì)算公式如下：

U氧=1.19C氧AB年

2.1.6 森林積累營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)價(jià)值 本研究把林木每年從土壤或空氣中吸收的大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(如N、P、K等)，折合成磷酸二銨和氯化鉀，即得林木營(yíng)養(yǎng)年積累價(jià)值。公式如下：

2.1.7 森林游憩 選用景觀游憩與生態(tài)文化功能兩個(gè)方面統(tǒng)計(jì)分析林業(yè)系統(tǒng)管轄的自然保護(hù)區(qū)、森林公園等全年直接收益數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。

2.1.8 長(zhǎng)沙市森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總價(jià)值 森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總價(jià)值為14個(gè)指標(biāo)價(jià)值之和，公式為：

2.2數(shù)據(jù)來(lái)源

數(shù)據(jù)主要來(lái)源于長(zhǎng)沙市“十五”森林資源調(diào)查統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

3 結(jié)果與分析

3.1各評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算結(jié)果

3.1.1 涵養(yǎng)水源 森林涵養(yǎng)水源功能是指森林對(duì)降水的截留、吸收和貯存，將地表水轉(zhuǎn)為地表徑流或地下水的功能。主要功能表現(xiàn)在增加可利用水資源、凈化水質(zhì)和調(diào)節(jié)徑流三個(gè)方面。本研究選擇調(diào)節(jié)水量和凈化水質(zhì)兩個(gè)指標(biāo)。同比條件下，天然林涵養(yǎng)水源比人工林能力強(qiáng)，最弱的是飛播林(表1)。

3.1.2 調(diào)節(jié)氣候、凈化大氣環(huán)境 森林生態(tài)系統(tǒng)具有對(duì)大氣污染物(如二氧化硫、氟化物、氮氧化物、粉塵等)的吸收、過(guò)濾、阻隔和分解，以及降低噪音、提供負(fù)離子和萜烯類(如芬多精)物質(zhì)等功能。本研究選擇吸收二氧化硫、氟化物、氮氧化物、滯塵這4個(gè)指標(biāo)來(lái)體現(xiàn)凈化大氣環(huán)境的功能。

2009年，長(zhǎng)沙市主要森林類型年吸收二氧化硫87977.775t，價(jià)值為1.056億元；年吸收氟化物582.148t，價(jià)值為0.004億元；年吸收氮氧化物2748.933t，價(jià)值為0.017億元；年滯塵13246330.052t,價(jià)值為19.869億元。則長(zhǎng)沙市森林生態(tài)系統(tǒng)凈化大氣環(huán)境總的價(jià)值為20.947億元。

3.1.3 保育土壤 保育土壤是指森林中活地被物和凋落物層截留降水，降低水滴對(duì)表土的沖擊和地表徑流的侵蝕作用；同時(shí)林木根系固持土壤，防止土壤崩塌泄溜，減少土壤肥力損失以及改善土壤結(jié)構(gòu)的功能。長(zhǎng)沙市主要森林類型保育土壤價(jià)值見(jiàn)表1。

表1 森林涵養(yǎng)水源和保育土壤效益評(píng)價(jià)Tab.1 Evaluationofforestwaterconservationandforestsoilconservation森林類型起源林分面積(hm2)森林涵養(yǎng)水源效益評(píng)價(jià)(億元·a-1)森林保育土壤效益評(píng)價(jià)(億元·a-1)調(diào)節(jié)水量?jī)r(jià)值凈化水質(zhì)價(jià)值固土價(jià)值保肥價(jià)值杉木人工林152414.60014.8345.0740.5335.653天然林13310.8001.4540.4970.0520.554人工林104654.70021.2368.2610.4124.664馬尾松天然林64170.10015.3504.2520.2542.874飛播林11210.1002.1720.7430.0360.407國(guó)外松人工林27318.0005.9102.0210.1001.084闊葉樹(shù)人工林21713.0004.3561.4900.0540.793天然林63364.20020.9047.1500.2583.804毛竹人工林5396.5000.9350.3200.0090.019天然林46150.8007.9962.7370.0810.159合計(jì)509702.80095.14732.5451.79020.010

3.1.4 維持生物多樣性 森林生態(tài)系統(tǒng)為生物物種提供生存與繁衍的場(chǎng)所，從而對(duì)其起到保育作用的功能。2009年，長(zhǎng)沙市森林生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性保護(hù)的價(jià)值為35.669億元。

3.1.5 固氮釋氧功能 森林生態(tài)系統(tǒng)通過(guò)森林植被、土壤動(dòng)物和微生物固定碳素，釋放氧氣。2009年，長(zhǎng)沙市森林生態(tài)系統(tǒng)固碳價(jià)值為23.375億元；年釋氧量?jī)r(jià)值為38.971億元，則長(zhǎng)沙市森林生態(tài)系統(tǒng)年固碳釋氧價(jià)值為62.346 億元。

3.1.6 森林積累營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)價(jià)值 根據(jù)國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)中亞熱帶地區(qū)闊葉樹(shù)、國(guó)外松、杉木等森林類型林分凈生產(chǎn)力及其林木營(yíng)養(yǎng)元素(N、P、K)的研究，2009年林木年積累營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)價(jià)值為3.631億元。

3.1.7 森林游憩 森林生態(tài)系統(tǒng)為人類提供休閑和娛樂(lè)的場(chǎng)所，使人消除疲勞、愉悅身心、有益健康的功能。2009年，長(zhǎng)沙市全市森林公園共接待海內(nèi)外游客25.50 萬(wàn)人，實(shí)現(xiàn)旅游收入0.009026億元。

3.1.8 森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總價(jià)值 長(zhǎng)沙市森林生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)服務(wù)功能總價(jià)值為這14項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)之和，即272.094億元。

3.2森林生態(tài)系統(tǒng)各項(xiàng)服務(wù)功能價(jià)值比較

2009年，長(zhǎng)沙市GDP達(dá)到3744.76億元，而森林生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值是全省GDP的0.073倍?？梢?jiàn)森林生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值的巨大性。

由圖1可見(jiàn)，這7項(xiàng)生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值的大小依次為：涵養(yǎng)水源>固碳釋氧>生物多樣性保護(hù)>保育土壤>凈化大氣環(huán)境>積累營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)>森林游憩。其中涵養(yǎng)水源、固碳釋氧、生物多樣性保護(hù)三項(xiàng)功能占長(zhǎng)沙市總生態(tài)服務(wù)功能的82.952%，是長(zhǎng)沙市森林生態(tài)系統(tǒng)的主要功能。

圖1 生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值比例圖Fig.1 The proportion chart of the value of ecosystem services

3.3主要森林類型生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值比較

由圖2可知，長(zhǎng)沙市5種主要森林類型服務(wù)功能價(jià)值大小依次為：馬尾松>闊葉樹(shù)>杉木>毛竹>國(guó)外松。由圖3可知，長(zhǎng)沙市5種森林類型服務(wù)功能單位面積價(jià)值大小依次為：闊葉樹(shù)>馬尾松>國(guó)外松>毛竹>杉木。闊葉樹(shù)、馬尾松、杉木是長(zhǎng)沙市主要的森林類型，其單位面積生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值不是很高，但是由于面積較大，總的生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值排在前三位。應(yīng)充分認(rèn)識(shí)這三種森林類型的生態(tài)地位和作用，采取適當(dāng)?shù)拇胧┘右越?jīng)營(yíng)與管理。毛竹和國(guó)外松單位面積生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值分別排在第三和第四位，但是由于面積較少，限制了其生態(tài)服務(wù)功能的總價(jià)值。

圖2 各森林類型生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值圖Fig.2 The value of eco-services of different forest types

圖3 各森林類型單位面積生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值Fig.3 The value of eco-services per unit area of different forest types

4 結(jié)論與討論

通過(guò)研究表明，長(zhǎng)沙市5種主要森林類型服務(wù)功能價(jià)值大小依次為：馬尾松>闊葉樹(shù)>杉木>毛竹>國(guó)外松。5種森林類型服務(wù)功能單位面積價(jià)值大小依次為：闊葉樹(shù)>馬尾松>國(guó)外松>毛竹>杉木。闊葉樹(shù)、馬尾松、杉木是長(zhǎng)沙市主要的森林類型，常綠闊葉林為長(zhǎng)沙市典型的地帶性植被，但是近年來(lái)，森林資源被過(guò)量采伐，天然林資源日益減少，導(dǎo)致全市生態(tài)環(huán)境十分脆弱。毛竹和國(guó)外松單位面積生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值分別排在第三和第四位，在以后的林業(yè)管理和規(guī)劃中，應(yīng)同時(shí)加強(qiáng)毛竹和國(guó)外松的經(jīng)營(yíng)，充分發(fā)揮和提高長(zhǎng)沙市整個(gè)森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。

應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，本文受目前科學(xué)技術(shù)水平、資料、計(jì)量方法和研究手段的限制，很難對(duì)長(zhǎng)沙市森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值進(jìn)行十分準(zhǔn)確的計(jì)量評(píng)價(jià)，其價(jià)值體現(xiàn)依然是不完全的。本研究沒(méi)有對(duì)降低噪音、吸收重金屬等功能進(jìn)行評(píng)價(jià)，因此有待于進(jìn)一步研究。

[1] 歐陽(yáng)志云，王如松，趙景柱．生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及其生態(tài)經(jīng)濟(jì)價(jià)值評(píng)價(jià)[J]．應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，1999，10(5)：635-640．

[2] 歐陽(yáng)志云，王效科，苗鴻．中國(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及其生態(tài)經(jīng)濟(jì)價(jià)值的初步研究[J]．生態(tài)學(xué)報(bào)，1999，19(5)：607-613．

[3] 趙同謙，歐陽(yáng)志云，鄭華，等．中國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及其價(jià)值評(píng)價(jià)[J]．自然資源學(xué)報(bào)，2004，19(4)：480-491．

[4] 靳芳，魯紹偉，余新曉，等．中國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及其價(jià)值評(píng)價(jià)[J]．應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2005．16(8)：1531-1536．

[5] 王兵，李少寧，郭浩．江西省森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及其價(jià)值評(píng)估研究[J]．江西科學(xué)，2007，25(5)：553-559．

[6] 陳仲新，張新時(shí)．中國(guó)生態(tài)系統(tǒng)效益的價(jià)值[J]．科學(xué)通報(bào)，2000，45(1)：17-22．

Evaluationofeco-servicefunctionsofmajorforesttypesinChangshaCity

LIU Wenyu1, ZHANG Canming2

(1.College of Humanities and Social Sciences, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China;2.Hunan Academy of Forestry, Changsha 410004, China)

Based on the Forest Ecosystem Services Assessment Standards (LY/T1721-2008) issued by the State Administration of Forestry, the ecosystem service function total values of five major forest types in Changsha were evaluated. The results showed that the total annual value of the ecosystem service functions of five forest types was 27.209 billion yuan(RMB), of which, 12.769 billion yuan for water conservation, 2.18 billion yuan for soil conservation, 6.235 billion yuan for carbon fixation and oxygen released, 0.363 billion yuan for nutrient accumulation, 2.095 billion yuan for atmosphere environmental purification, 3.567 billion yuan for species conservation, and 0.0009 billion yuan for forest recreation. The findings will provide basic data for constructing the Changsha-Zhuzhou-Xiangtan Resource-economical and Environment-friendly Society and accounting green GDP.

forest ecosystem; forest type; eco-service value; Changsha City

2011-05-07

2011-06-07

S 718.55

A

1003-5710(2011)03-0031-05

10. 3969/j. issn. 1003-5710. 2011. 03. 007

(文字編校：張 珉， 楊 駿)