環(huán)建青，王 周

(1.湟源縣林業(yè)工作站，青海 湟源 812100；2.國家林業(yè)局西北林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設計院，西安 710048)

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西寧市退耕還林工程生態(tài)效益研究

環(huán)建青1，王 周2

(1.湟源縣林業(yè)工作站，青海 湟源 812100；2.國家林業(yè)局西北林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設計院，西安 710048)

以西寧市為研究區(qū)域,調(diào)查了西寧市自2000年實施退耕還林工程7年來所取得的生態(tài)效益,并對生態(tài)效益進行了價值研究。研究結果表明:西寧市退耕還林工程的實施極大地改善了生態(tài)環(huán)境,該工程所取得的涵養(yǎng)水源效益、保育土壤和保凈化環(huán)境效益隨著退耕年限的增加而逐年增加。

退耕還林工程；生態(tài)效益研究；指標體系；西寧市

退耕還林工程是我國投資規(guī)模最大的保護環(huán)境生態(tài)工程之一，也是實施面最廣、程序最復雜的生態(tài)工程。退耕還林工程建設后的生態(tài)效益如何，已成為全社會共同關注的焦點。針對退耕還林工程建設的生態(tài)效益問題，開展分析和評價工作十分必要。筆者通過對青海省西寧市的退耕還林工程生態(tài)效益的分析與評價，可以準確反映西寧市退耕還林工程的生態(tài)和經(jīng)濟效益，為林業(yè)決策部門提供系統(tǒng)、全面、準確、可靠的信息，及時發(fā)現(xiàn)林業(yè)項目執(zhí)行中的問題。還可以為改進項目的實施，為退耕還林工程的宏觀管理決策提供科學依據(jù)；充分地反映退耕還林工程對國民經(jīng)濟和農(nóng)村發(fā)展的貢獻[1]。

1 研究區(qū)概況

西寧市地處青藏高原東北隅，黃河上游支流湟水河流域，四面環(huán)山，三川會聚，扼青藏高原東方之門戶，是黃土高原與青藏高原、農(nóng)業(yè)區(qū)與牧業(yè)區(qū)結合部。全市位于東經(jīng)100°54′～101°55′，北緯36°13′～37°25′之間，四周分別與海東地區(qū)的平安、互助、化隆三縣，海北州的海晏、祁連、門源三縣及海南州的貴德縣、共和縣相連。西寧轄區(qū)總面積7 649 km2，共4區(qū)3縣，總戶籍人口197.42萬人。該研究區(qū)海拔為2 100～4 890 m，相對高差達2 790 m，屬于溫帶草原向溫帶荒漠的過渡地帶,為典型的大陸高原半干旱氣候,年均氣溫5.8 ℃,年均降雨量330～450 mm。除了各種自然因素外,由于高原牧區(qū),過度放牧,使得該地區(qū)的水資源匱乏、水土流失,土壤侵蝕嚴重,大量的土地沙化,生態(tài)環(huán)境遭到極大破壞,并且嚴重阻礙了當?shù)厣鐣?jīng)濟的發(fā)展。實施退耕還林還草措施是恢復生態(tài)環(huán)境的重大舉措。

2 研究內(nèi)容與方法

根據(jù)西寧市生態(tài)災害特點,確定西寧市退耕還林工程生態(tài)效益主要包括三個方面,即涵養(yǎng)水源、保育土壤和凈化空氣中有害物質(zhì)。

2.1 涵養(yǎng)水源效益

目前，對森林涵養(yǎng)水源價值的評估方法大多是基于研究森林所能涵養(yǎng)水源總量及水的價格,進行森林涵養(yǎng)水源價值的評估。水量平衡法是基于森林涵養(yǎng)水源的總量取決于森林地帶的降水量與森林地帶的蒸散量及其它耗水量差值。根據(jù)西寧市氣象局觀測資料統(tǒng)計，該市多年平均降水量為373.8 mm。多年平均蒸發(fā)量為1 420.8 mm，多年林地年平均蒸散量為365.0 mm，多年平均地表徑流為5.95 mm。據(jù)國內(nèi)外森林水源涵養(yǎng)研究理論表明水量平衡法[7]，得出林分調(diào)節(jié)水量公式：

\%G調(diào)= 10A(P- E- C)

式中：G調(diào)為林分調(diào)節(jié)水量功能，單位：\% m3·a-1；P 為降水量，單位： mm·a-1；E 為林分蒸散量，單位：mm·a-1；C 為地表徑流量，單位：mm·a-1；A 為林分面積，單位：hm2。

根據(jù)林分調(diào)節(jié)水量公式可以得出調(diào)節(jié)水量價值和凈化水質(zhì)價值公式如下[8]：

\%U調(diào)=10C庫A(P- E- C )

U水質(zhì)=10KA(P- E- C )

U調(diào)為林分年調(diào)節(jié)水量價值，單位：\%元·a-1；\%U水質(zhì)為林分年凈化水質(zhì)價值，單位：\%元·a-1；\%P為降水量，單位：\%mm·a-1； \%E為林分蒸散量，單位：\%mm·a-1；\%C為地表徑流量，單位：\%mm·a-1；\%C庫為水庫建設單位庫容投資(占地拆遷補償、工程造價、維護費用等等)，\%單位元·m-3；K 為水的凈化費用，單位：元·t-1； \%A 為林分面積，\%單位：hm2。

根據(jù)1993-1999 年《中國水利年鑒》平均水庫庫容造價為2.17 元· m-3，2005 年價格指數(shù)為2.816，即得到\%C庫的造價為6.110 7 \%元·m-3。采用網(wǎng)格法得到2007 年全國各大中城市的居民用水價格的平均值，為2.09 元·t-1，由此可以得出\%K\%值[8]。

2.2 保育土壤效益

退耕還林封山禁牧后形成的森林草地，由于其林冠層、枯枝落葉層和地下龐大的根系層，攔截、分散、滯留及過濾地表徑流。同時增強土壤腐殖質(zhì)及水穩(wěn)性團聚體含量，能起到固持土壤，減少土壤養(yǎng)分流失，改良土壤理化性質(zhì)等保育土壤的作用。因此，森林植被保育土壤效益主要從減少土壤侵蝕效益方面加以考慮。其固土保肥價值公式為：

\%U固土= AC土(X2- X1)/ρ

U肥=A(X2-X1)(N1C1/R1+ P1C1/R2+K1C2/R3)

式中: U固土為林分年固土價值，單位：\%元·a-1； \%U肥為林分年保肥價值，單位：\%元·a-1；\%X1為林地土壤侵蝕模數(shù)，單位：\%t·hm-2·a-1；\%X2為無林地土壤侵蝕模數(shù)，單位：\%t·hm-2·a-1；\%C土為挖取和運輸單位體積土方所需費用，單位:\%元·m-3；\%A為林分面積，單位：\%hm2；\%ρ\%為林地土壤容重，單位：t·m-3；\%N為林分土壤平均含氮量，\%單位：%；\%P為林分土壤平均含磷量，\%單位：%；\%K為林分土壤含鉀量，\%單位：%；\%R1為磷酸二銨化肥含氮量，\%單位：%；\%R2為磷酸二銨化肥含磷量，單位：\%%；\%R3為氯化鉀化肥含鉀量，單位：\%%；\%C1為磷酸二銨化肥價格，單位：\%元·t-1；\%C2為氯化鉀化肥價格，\%單位：元·t-1。

根據(jù)《大通縣土地利用/覆被變化與土壤侵蝕的研究》結果得到，2000年西寧市無林地土壤侵蝕模數(shù)75 t·hm-2·a-1； 2010年西寧市林地土壤侵蝕模數(shù)42 t·hm-2·a-1；根據(jù)2002 年《中華人民共和國水利部水利建筑工程預算定額》(上冊)人工挖土方Ⅰ和Ⅱ土類每100 m3需42個工時，按每個人工每天30 元計算，得出\%C土\%所需費用為13.6元·m-3。根據(jù)實驗結果，西寧市退耕還林地土壤容重為1.2 t·m-3；西寧市退耕林地表層平均土壤全氮含量為0.12%，全磷含量為0.064%，全鉀含量為0.17%。據(jù)市場調(diào)查，磷酸二胺為4 000元·t-1，氯化鉀為2 400元·t-1。磷酸二銨含氮量14%，磷酸二銨含磷量15.01%，氯化鉀含鉀量50.0%。

2.3 凈化環(huán)境效益

森林具有吸收SO2等作用。退耕林地植被對于SO2有害氣體的吸收、降解、積累和遷移，是對大氣環(huán)境的凈化。通過增加植被覆蓋度，形成喬灌草本植被立體體系可以很好的攔擋沙塵，使其降落到地面，下墊面環(huán)境的改變又可以防止揚塵[9]。而且喬灌層、草本層葉皮表面還可以吸收部分沙塵，起到阻滯降塵的作用。本研究退耕還林凈化環(huán)境效益評價包括吸收SO2價值、滯塵價值二方面。

采用面積吸收能力法來估算退耕還林吸收SO2的價值，等同于人工治理SO2的成本。根據(jù)《中國生物多樣性國情研究報告》(1998)[10]，針葉林對吸收SO2能力為215.6 kg·hm-2，闊葉樹對吸收SO2能力為88.65 kg·hm-2，可以推算出吸收SO2物質(zhì)量。據(jù)調(diào)查西寧市人工治理SO2費用為600元·t-1。該市退耕還林工程林地針葉林、闊葉林基本比例為3∶7。得出公式：

\%Ve1=Cs·∑Ri·Si×10-4

式中:Ve1—森林吸收\%SO2的價值104元；\%Cs—治理\%SO2的單位成本(元·t-1)；\%R1—不同類型森林單位面積吸收\%SO2量(t·hm-2)；\%S1—退耕還林效益計算面積\%(hm2)。

采用面積滯塵能力法估算阻滯降塵價值，可以等同于人工消除粉塵、凈化環(huán)境的價值。根據(jù)等效替代法《中國生物多樣性國情研究報告》(1998)，闊葉林阻滯降塵能力為10.11 kg· hm-2·a-1，針葉林阻滯降塵能力為33.2 kg· hm-2·a-1)，計算出森林阻滯降塵的物質(zhì)量。根據(jù)調(diào)查，西寧市人工消除粉塵、凈化環(huán)境的治理成本為340元·t-1，該市退耕還林工程林地針葉林、闊葉林基本比例為3∶7。得出公式:

\%Ve2=Cd·∑Li·Si×10-4

式中:Ve2—林木阻滯降塵價值104元；Cd—人工消減粉塵的成本\%(元·t-1)；\%Li\%—不同類型林木單位面積滯塵能力(t·hm-2)；\%Si-退耕還林效益計算面積\%(hm2)。

3 結果與分析

3.1 西寧市退耕還林面積

2000-2006年,西寧市新增退耕還林林地面積總計20 009 hm2(表1)，其中大通縣、湟中縣面積最大，城西區(qū)、城中區(qū)面積最小。造林樹種以云杉、楊樹和檸條等灌木樹種為主,灌木樹種造林3年后已基本郁閉成林,可充分發(fā)揮水土保持效益等生態(tài)效益。2006-2009年,10年間西寧市退耕還林工程中發(fā)揮涵養(yǎng)水源等生態(tài)效益的價值核算林地累計總面積為20 009 hm2(表2)。

3.2 西寧市退耕還林生態(tài)效益價值

表1 2000-2006年西寧市新增退耕還林面積 hm2

3.2.1 涵養(yǎng)水源效益 西寧市自2000年實施退耕還林工程以來,2003年退耕還林工程開始發(fā)揮生態(tài)效益,由于每年都有新增加的退耕還林工程面積,而且林木也會逐年累積發(fā)揮效益,因此發(fā)揮涵養(yǎng)水源的退耕還林工程面積和涵養(yǎng)水源量均逐年增加,水土保持效果逐年增加。具體結果見表2。

由表2可看出,通過7年的退耕還林的實施,截至2009年,發(fā)揮涵養(yǎng)水源效益的總價值為林分年調(diào)節(jié)水量價值和林分年凈化水質(zhì)價值之和，其價值為2 255.82萬元。隨著退耕年份的增加,發(fā)揮效益的面積累計增加,涵養(yǎng)水源量也逐年提高。

3.2.2 保育土壤效益 通過西寧市退耕還林工程的實施，退耕還林地的腐殖質(zhì)和枯枝落葉層的存在,能夠降低雨水對表土層的濺蝕和減少地表徑流對土壤的沖刷,同時林木根系又能固結土層增強土壤抗蝕力,免受土壤內(nèi)有效養(yǎng)分的損失,有著顯著的固土保肥功能。西寧市退耕還林地固土保肥價值具體見表表2。

由表2可看出,通過7年的退耕還林的實施,截至2010年,發(fā)揮固土保肥效益的總價值為林分年固土價值和林分年保肥價值之和，其價值為16 788.2萬元。隨著退耕年份的增加,發(fā)揮效益的面積累計增加,固土保肥量也逐年提高。

3.2.3 凈化環(huán)境效益 退耕林地植被對于SO2有害氣體的吸收、降解、積累和遷移，是對大氣環(huán)境的凈化。隨著退耕還林工程增加的植被覆蓋度，可以降低風速，使一些空氣塵粒因風速減弱而在重力作用下沉降于地面；另外粗糙的葉皮表面也可以吸收一部分粉塵使大氣含塵量降低，從而發(fā)揮阻滯降塵的作用[11-13]。西寧市退耕還林工程地吸收SO2和阻滯降塵的價值具體見表2。

由表2可看出,通過7年的退耕還林的實施,截至2010年,發(fā)揮凈化環(huán)境效益的總價值為林分吸收SO2的價值和林分阻滯降塵價值之和，其價值為416.09萬元。隨著退耕年份的增加,發(fā)揮效益的面積累計增加,凈化環(huán)境價值量也逐年提高。

3.2.4 退耕還林工程總生態(tài)效益 截至2009年西安市退耕還林工程總生態(tài)效益價值19 460.86萬元,其中涵養(yǎng)分源價值2 255.82萬元,占11.60%,保育土壤價值16 788.95萬元,占86.3%,凈化空氣價值416.09萬元,占2.1%。

4 結論

西寧市2000-2006年退耕還林工程面積總計20 009 hm2,2003-2009年退耕還林工程生態(tài)效益發(fā)揮累計面積96 518 hm2,生態(tài)效益價值19 460.86萬元,其中涵養(yǎng)水水源工程價值2 255.82萬元,保育土壤價值16 788.95萬元,凈化空氣價值416.09萬元。

退耕還林工程從2000年開始實施以來,生態(tài)效益逐步發(fā)揮,而且逐年呈穩(wěn)步增長趨勢,取得了很大的效益。退耕還林效益估算涉及面廣,影響因子復雜,本文僅對西寧市退耕還林工程中涵養(yǎng)水源、保育土壤和凈化環(huán)境的生態(tài)效益進行了經(jīng)濟量化,得出的評估結果僅是退耕還林工程生態(tài)效益的組成部分,由于退耕還林工程生態(tài)效益評估屬于間接效益評價,產(chǎn)生的效益只是潛在地發(fā)揮作用。而且,對退耕還林還草工程效益計算的同時,最好能把成本計算在內(nèi),比較其投入產(chǎn)出比,那樣會使評估結果更精確,也更具有說服力。因此,本價值評估仍不夠完全,有待于進一步完善。

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Ecological Benefits Evaluation of Land Conversion Engineering in Xining City

HUAN Jian-qing1，WANG Zhou2

(1.HuangyuanForestryWorkstation,Huangyuan,Qinghai812100;2.NorthwestInstituteofForestInventory,PlanningandDesign,SFA,Xi’an,Shannxi710048)

The ecological benefits of land conversion engineering since 2000 in Xining city were evaluated. The results showed that the land conversion project improved the eco-environment greatly. The benefits of self-restraining water source,soil conservation and protection environment purification would increased with the increase of years of reforestation.

Land conversion project; ecological benefits evaluation; index system; Xining

S326.20

A

1001-2117(2016)05-0050-04