牛香，王兵

(1.北京林業(yè)大學(xué)林學(xué)院，100083，北京;2.中國林業(yè)科學(xué)研究院森林生態(tài)環(huán)境與保護(hù)研究所，100091，北京)

森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，是人類發(fā)展不可缺少的自然資源。在各種生態(tài)系統(tǒng)類型中，森林生態(tài)系統(tǒng)對人類的影響最直接，且意義重大。研究森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)及其生態(tài)價值，對于保護(hù)森林具有重要的現(xiàn)實意義。近年來，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估成為生態(tài)系統(tǒng)研究的熱點之一，也取得了許多研究成果。R.Costanza 等［1－2］對全球生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)進(jìn)行評價，為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的深入研究奠定了基礎(chǔ)。2001 年，聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署組織不同國家的科學(xué)家啟動了聯(lián)合國千年評估，歷時4 年，這是一次以面向決策者為目標(biāo)的全球生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評價研究［3］。近些年來，已經(jīng)有8 個國家在國家尺度上進(jìn)行了服務(wù)功能測算評估。日本林野廳對其國土森林公益機能經(jīng)濟(jì)價值進(jìn)行了3 次評價［4］，英國科學(xué)家從支持服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)、供給服務(wù)、文化服務(wù)等4 方面對英國的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進(jìn)行評估［5］，并且撰寫了一系列的評估報告。墨西哥、美國、地中海、加拿大等國家對其本國的森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值進(jìn)行了研究［6－9］，也有學(xué)者對生態(tài)效益與科學(xué)政策制定的相關(guān)關(guān)系等方面進(jìn)行研究［10－12］。國內(nèi)的學(xué)者在借鑒國外研究理論的基礎(chǔ)上，采用不同的方法和指標(biāo)對森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進(jìn)行了評估。為了使研究結(jié)果具有可比性，2008 年，國家林業(yè)局頒布了中華人民共和國林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)LY/T 1721—2008《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估規(guī)范》(以下簡稱《規(guī)范》)［13］，其中的價格參數(shù)采用國內(nèi)外權(quán)威部門公布的數(shù)據(jù)，該項標(biāo)準(zhǔn)的頒布與實施推動了我國森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估的發(fā)展。基于《規(guī)范》，還有一些研究對森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總價值進(jìn)行了評估，對科學(xué)補償及林業(yè)政策的制訂提供了重要依據(jù)［14－16］。福建省是我國4 大林區(qū)之一，森林覆蓋率達(dá)63.1%，居全國第一，素有南方“綠色寶庫”之稱。由于當(dāng)前評估指標(biāo)體系多樣，評估方法有別，評估公式不統(tǒng)一，導(dǎo)致評估結(jié)果之間相差較大，難以進(jìn)行比較。筆者利用分布式測算方法，對2007 年福建省不同地級市、不同林分類型、不同齡組森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進(jìn)行評估，旨在為福建省森林生態(tài)系統(tǒng)的經(jīng)營管理及保護(hù)提供本底資料和量化指標(biāo)，為福建省可持續(xù)發(fā)展政策的制定與合理的生態(tài)補償機制提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

福建省地處祖國東南部、東海之濱，陸域介于E 115°50'～120°40'，N 23°33'～28°20'之間，由南寧市、福州市等9 個市組成。屬于暖熱濕潤的亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，年均降雨量1 504.2 mm，年均氣溫19.7 ℃。全省較大的河流有閩江、九龍江、汀江、晉江、賽江和木蘭溪，即“五江一溪”。由于地理條件優(yōu)越，生態(tài)景觀復(fù)雜多樣，蘊藏著豐富的野生動植物資源，是我國生物多樣性最為豐富的省份之一。竹(Bamboo)林面積居全國首位，約占全國竹林面積的1/5，建甌、順昌、武夷山、沙縣、永安、尤溪六縣(市)進(jìn)入全國“竹子之鄉(xiāng)”行列。

2 研究方法

2.1 指標(biāo)體系與計算公式

參照國家林業(yè)局2008 年發(fā)布并實施的《規(guī)范》中的評估方法和評估公式(表1)，對福建省森林涵養(yǎng)水源、保育土壤、固碳制氧、積累營養(yǎng)物質(zhì)、凈化大氣環(huán)境、生物多樣性保護(hù)、森林游憩和森林防護(hù)等8項生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進(jìn)行評估。

2.2 數(shù)據(jù)及來源

所采用數(shù)據(jù)主要有3 個來源:國家林業(yè)局森林生態(tài)系統(tǒng)定位研究站長期積累的依據(jù)中華人民共和國林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)LY/T 1606—2003《森林生態(tài)系統(tǒng)定位觀測指標(biāo)體系》開展的長期、連續(xù)、定位觀測研究數(shù)據(jù)集;福建省林業(yè)廳提供的2007 年森林資源2類調(diào)查數(shù)據(jù);我國權(quán)威機構(gòu)公布的社會公共數(shù)據(jù)，如磷酸二銨2 400 元/t、氯化鉀2 200 元/t 的價格，氧氣價格采用中華人民共和國衛(wèi)生部網(wǎng)站的氧氣平均價格1 000 元/t［13］等。

2.3 測算方法

采用分布式測算方法對福建省森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進(jìn)行評估(圖1)。具體測算過程如下:1)首先將福建省按行政區(qū)劃分為福州市、廈門市、莆田市、三明市、泉州市、漳州市、南平市、龍巖市、寧德市9 個一級測算單元(市);2)每個一級測算單元又按優(yōu)勢樹種林分類型(在計算過程中將經(jīng)濟(jì)林、竹林、灌木林按照林分類型對待)劃分成杉木組、馬尾松組、闊葉樹組、木麻黃組、桉樹組、經(jīng)濟(jì)林、竹林、灌木林8 個二級測算單元;3)每個二級測算單元再按齡組劃分為幼齡林、中齡林、近熟林、成過熟林4 個三級測算單元;4)結(jié)合不同立地條件的對比觀測，最終確定288 個相對均質(zhì)化的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評估單元;5)數(shù)據(jù)尺度的轉(zhuǎn)換，基于生態(tài)系統(tǒng)尺度的定位實測數(shù)據(jù)，運用遙感反演、過程機制模型(IBIS－集成生物圈模型)等技術(shù)手段，進(jìn)行由點到面的數(shù)據(jù)尺度轉(zhuǎn)換，將點上實測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換至面上測算數(shù)據(jù)，即可得到各生態(tài)服務(wù)功能評估單元的測算數(shù)據(jù);6)以上均質(zhì)化的單元數(shù)據(jù)累加的結(jié)果即為福建省森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能測算結(jié)果。

表1 森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估指標(biāo)及公式Tab.1 Evaluation indicator formula for assessing forest ecosystem services

3 結(jié)果與分析

3.1 福建省各項森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能測算結(jié)果

2007 年福建省森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能物質(zhì)量和價值量測算結(jié)果見表2?？梢钥闯?，各指標(biāo)的物質(zhì)量測算結(jié)果主要有以下一些特點。

圖1 福建省森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估分布式測算方法流程圖Fig.1 Distributed evaluation method of forest ecosystem services in Fujian Province

表2 2007 年福建省森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能測算結(jié)果Tab.2 Evaluation of forest ecosystem services in 2007 in Fujian Province

1)福建省森林涵養(yǎng)水源物質(zhì)量為339.79 億m3。根據(jù)2007 年福建省林業(yè)年鑒資料［17］，福建省境內(nèi)較大的河流主要有閩江和九龍江，多年平均徑流量分別為561 億、137 億m3，涵養(yǎng)水源物質(zhì)量相當(dāng)于閩江年均徑流量的60.57%，是九龍江年均徑流量的2.48 倍?？梢姼＝ㄊ∩謱θ∷Y源保護(hù)和有效利用起到了蓄水池的作用。

2)保育土壤功能中，固土量最大，其次為保持土壤肥力的能力。

3)固碳制氧功能中，福建省森林生態(tài)系統(tǒng)年固碳量2 978.52 萬t(折算成吸收二氧化碳量1 億921.24 萬t)，制氧量6 472.64 萬t。根據(jù)鐘小劍等［18］的研究結(jié)果，一次能源利用的二氧化碳排放分解，每使用1 kg 標(biāo)準(zhǔn)煤會排放出2.493 kg 二氧化碳，結(jié)合福建省2007 年統(tǒng)計年鑒的數(shù)據(jù)［19］，2007 年福建省能源總消費量7 574.20 萬t，可計算出2007年全省二氧化碳排放量為1 億8 882.48 萬t(折算成碳量為5 149.77 萬t)，可知，福建省森林年固定的碳量約為福建省年排放量的57.84%。

4)凈化大氣環(huán)境功能中，吸收污染物(包括吸收二氧化硫、吸收氟化物、吸收氮氧化物等)量為135.56 萬t。根據(jù)2007 年福建省環(huán)境狀況公報［20］，全省2007 年廢氣中二氧化硫排放量為44.57 萬t，煙塵排放量為11.81 萬t，工業(yè)粉塵排放量為18.70萬t，福建省森林吸收的二氧化硫量是工業(yè)排放廢氣中二氧化硫的2.89 倍，滯塵量(滯塵能力)是福建省工業(yè)排放的粉塵和煙塵的876.30 倍。

從表2 可以看出，各指標(biāo)的價值量測算結(jié)果主要有以下一些特點。

1)福建省森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總價值為7 012.73 億元/a，相當(dāng)于福建省GDP 總量9 207 億元的76.17%。可知，福建省森林所提供的潛在生態(tài)價值已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了單純的實物生產(chǎn)價值，提醒人們在森林的開發(fā)利用過程中，要充分考慮森林的各種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及其價值，既要保護(hù)好現(xiàn)有森林，又要達(dá)到持續(xù)利用。

2)各項森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的價值量及其所占比例由大到小分別為涵養(yǎng)水源2 786.48 億元/a，占39.73%，生物多樣性保護(hù)1 927.74 億元/a，占27.49%，固碳制氧1 004.69 億元/a，占14.33%，凈化大氣環(huán)境419.32 億元/a，占5.98%，保育土壤497.28 億元/a，占7.09%，森林游憩299.86 億元/a，占4.28%，積累營養(yǎng)物質(zhì)73.94 億元/a，占1.05%，森林防護(hù)3.42 億元/a，占0.05%。其中涵養(yǎng)水源、生物多樣性保護(hù)和固碳制氧的價值量共占福建省森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總價值的81.55%。

從表2 還可以看出:福建省9 個市中，南平市8項森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值量最高，為1 688.06 億元，其次為三明市，價值量為1 263.51 億元，排在第3 位的是龍巖市，價值量為1 219.18 億元，價值量最低的是廈門市，為55.32 億元。各市森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值的排序由大到小為南平市、三明市、龍巖市、寧德市、漳州市、福州市、泉州市、莆田市、廈門市?？芍?，各市森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值量大小與各市森林面積、經(jīng)營管理、氣候狀況、森林質(zhì)量等有關(guān)，其中價值量與森林面積的關(guān)系為

式中:X1為各市森林面積占總面積的比例，%;Y1為各市森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值占總價值的比例，%。

福建省的森林主要集中在南平市和三明市，約占福建省總面積的43.98%，故這2 個市的服務(wù)功能價值所占的比例也較大，約占41.49%;而在東南部的廈門市，其森林面積還不足福建省森林總面積的1%，因此，其服務(wù)功能價值所占的比例也較小。

3.2 福建省森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能物質(zhì)量空間分布格局

福建省森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能物質(zhì)量空間分布格局見圖2?？梢钥闯?，各項功能按照大小可劃分為4 個等級，其中福建省西北部的南平市和三明市占有的比例較大，均處于第1、第2 等級，而東南部的廈門市和莆田市各項功能所占比例較小，均處于最后一個等級。造成這樣的結(jié)果與其森林資源總量和質(zhì)量、各市的氣候、土壤、植被、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等因素有關(guān)。福建省森林資源在地理分布上極不均衡，地勢由北往南、從西往東逐漸減少，這與人口分布呈逆反狀態(tài)。福建省的南平、三明、龍巖3 市人口僅占全省的29.6%，森林蓄積量卻占83.2%，其余地(市)人口占全省70.4%，森林蓄積量僅占16.8%。由此可知，森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的大小與森林資源面積和蓄積量呈現(xiàn)一定的正相關(guān)關(guān)系。

3.3 福建省不同林分類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值

福建省不同林分類型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值量見表3?？梢钥闯觯＝ㄊ≈饕脖活愋椭?，除森林防護(hù)和森林游憩功能外，其余6 項功能合計價值量介于15.33 億～2 025.90 億元/a 之間，其中，提供服務(wù)價值最大的是馬尾松，為2 025.90 億元/a，其次為闊葉樹，提供服務(wù)功能價值最小的是木麻黃，僅為15.34 億元/a。各林分類型服務(wù)功能價值量由大到小的順序為馬尾松、闊葉林、杉木、竹林、經(jīng)濟(jì)林、灌木林、桉樹、木麻黃。這與樹種自身的特性有關(guān)外，還與森林面積有一定的相關(guān)性，相關(guān)性表現(xiàn)為

圖2 福建省各市森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能物質(zhì)量空間分布格局Fig.2 Spatial distribution of forest ecosystem services in different cities in Fujian Province

式中:X2為某一林分類型面積占總面積的比例，%;Y2為某一林分類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值占總價值的比例，%。

福建省馬尾松和闊葉樹所占的面積比例較大，其服務(wù)功能價值量也較大，而木麻黃所占的面積比 例較小，所以，其提供的服務(wù)功能價值量最小。

表3 福建省不同林分類型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值量Tab.3 Value of forest ecosystem services of different forest types in Fujian Province 億元/a

3.4 福建省不同齡組森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值

福建省森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值在不同齡組間存在一定的差異，幼齡林為1 012.87 億元/a，中齡林為1 689.10 億元/a，近熟林為963.56 億元/a，成過熟林為1 391.48 億元/a。不同齡組的面積所占比例為幼齡林19.46%，中齡林33.49%，近熟林19.47%，成過熟林27.58%。因此，服務(wù)功能價值量與不同齡組所占的面積比例有較大的相關(guān)性，服務(wù)功能價值最大的為中齡林，其次為成過熟林。

4 結(jié)論與討論

1)首次根據(jù)《規(guī)范》對福建省森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進(jìn)行測算，得出福建省森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總價值為7 012.73 億元/a。在8 項森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能中，價值量從大到小的順序為涵養(yǎng)水源、生物多樣性保護(hù)、固碳制氧、保育土壤、凈化大氣環(huán)境、森林游憩、積累營養(yǎng)物質(zhì)、森林防護(hù)。涵養(yǎng)水源功能所起的作用最大，這與福建省的地形、水源涵養(yǎng)林的面積有關(guān)。

2)森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值在福建省不同市間的排序由大到小為南平市、三明市、龍巖市、寧德市、漳州市、福州市、泉州市、莆田市、廈門市。分布在福建省西北部的南平市和三明市森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值量排在前列，而福建省東南部的廈門市為最小，這與森林面積和蓄積有關(guān)。

3)對于不同林分類型來說，馬尾松和闊葉樹提供的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值量高于其他林分，木麻黃的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值量最低。這與林分類型自身的特性有關(guān)，所以，在森林經(jīng)營管理中，對不同的林分類型應(yīng)采取不同的經(jīng)營管理措施，使其發(fā)揮最大的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值。

4)對于不同齡組來說，中齡林提供的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值量最高，近熟林提供的最小，且森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值量的大小主要與其森林面積均有較顯著的相關(guān)性。

森林生態(tài)系統(tǒng)所提供的功能非常廣泛，受科學(xué)技術(shù)水平、計量方法和監(jiān)測手段的限制，目前尚無法對森林的每一項生態(tài)系統(tǒng)功能一一計量，其價值體現(xiàn)仍然是不完全的，評估測算尚需進(jìn)一步深入研究;但本研究結(jié)果依然可以清楚地說明福建省林業(yè)在維系和促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)中的巨大作用。由于一些森林生態(tài)效益還無法進(jìn)入市場交易，為此，目前很難納入國民經(jīng)濟(jì)核算體系，但不能因此忽視森林的生態(tài)效益。今后的研究重點是盡快將自然資源和環(huán)境因素納入國民經(jīng)濟(jì)核算體系，最終為實現(xiàn)綠色GDP 提供數(shù)據(jù)支撐，進(jìn)一步促進(jìn)森林生態(tài)效益補償機制的建立，為福建省林業(yè)可持續(xù)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境建設(shè)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

在數(shù)據(jù)資料的收集過程中，得到福建省林業(yè)廳謝再鐘副廳長、吳奕處長和福建省林業(yè)科學(xué)研究院葉功富院長給予的支持和幫助，在此表示感謝。

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