林麗麗，董建文，劉興詔，黃柳菁，林 日，王 齊，張增可

(福建農(nóng)林大學園林學院，福州350002)

森林公園生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估綜述

林麗麗，董建文，劉興詔，黃柳菁，林 日，王 齊，張增可

(福建農(nóng)林大學園林學院，福州350002)

在論述森林公園的發(fā)展現(xiàn)狀及森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能研究進展的基礎(chǔ)上，總結(jié)了森林公園生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值評估的主要指標，如涵養(yǎng)水源、固碳釋氧、凈化空氣與生物多樣性等。其次，對涵養(yǎng)水源、固碳釋氧、生物多樣性的計量方法進行探討，分析計量原理與優(yōu)缺點。最后，針對目前評估指標不一的情況下，提出了基于分布式測算方法構(gòu)建我國森林公園生態(tài)系統(tǒng)的評估體系。建議未來森林公園的發(fā)展應結(jié)合生態(tài)系統(tǒng)評估的精準化和應對氣候變化的機制進行研究。

森林公園;生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能;計量方法;分布式測算方法;評估體系

森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，同時是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。一方面，森林為人類提供多種林木產(chǎn)品;另一方面森林具有水土保持、固碳釋氧、大氣調(diào)節(jié)等多種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。森林資源在全球生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮重要的作用，成為衡量國家經(jīng)濟水平、人民生活富庶、民族文明昌盛的重要標志［1］。其森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的評估已成為當前的研究熱點。

Ralf Seppelt等［2］把生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)定義為人類從中獲得利益。森林生態(tài)系統(tǒng)的主要載體有森林公園、生態(tài)公益林、風景區(qū)、自然保護區(qū)等。近年來，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)已被認為是有價值的，其生態(tài)系統(tǒng)的主要類別(支持、調(diào)節(jié)、供給、文化)都在森林公園中體現(xiàn)，但往往難以貨幣化或保護［3］。森林公園的首要目的是對生物、植物等自然資源和生態(tài)環(huán)境進行保護。綜合國內(nèi)外相關(guān)文獻，諸多學者基于不同視角和出發(fā)點對森林公園進行了評價，但有關(guān)森林公園的研究主要集中在景觀資源特征與森林文化［4－5］、視覺景觀資源評價［6－8］、旅游規(guī)劃分析［9－10］、生態(tài)安全游憩承載力［11］以及旅游資源評價［12］等。盡管森林公園的重要價值引起了關(guān)注，然而人們往往無法清晰地了解其生態(tài)價值與社會經(jīng)濟價值的關(guān)系。

本文以森林公園為主，對其森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估的現(xiàn)狀、評估指標及計量方法進行綜述。意義在于:1)對森林公園生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的評價有助于摸清森林公園的森林資源質(zhì)量、空間分布等相關(guān)信息;2)有助于科學合理地指導其今后的發(fā)展;3)加強人們對其生態(tài)價值的認識和理解。因此，對其生態(tài)服務(wù)價值進行定量化的評估，使自然資源和生態(tài)環(huán)境的價值以價值量的形式表現(xiàn)出來［13］，在當前林業(yè)政策下，對森林資源的保護及科學利用具有重要意義。

1 開展森林公園生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估的必要性

森林公園是具有一定規(guī)模和質(zhì)量的森林風景資源與環(huán)境條件，承擔著資源保護、生態(tài)安全和旅游開發(fā)的雙重功能。對森林景觀資源進行科學的管理是森林公園發(fā)展的必然需求［14］。我國自1982年創(chuàng)建第一個國家森林公園—張家界國家森林公園至今，森林公園的數(shù)量迅猛上升。據(jù)中國森林公園網(wǎng)公示，截至2015年，我國森林公園數(shù)量達到3 234個，面積180萬hm2，占國土面積1.88%(圖 1)。我國森林公園建設(shè)的基本方針是“以保護為前提，保護與開發(fā)利用相結(jié)合”［15］，但其數(shù)量上升的同時，由于城市擴張、人類活動干擾和臺風、洪澇災害、水土流失等自然環(huán)境的影響，我國森林公園的生態(tài)環(huán)境并不理想。且各省份森林公園的數(shù)量結(jié)構(gòu)分布不均，尤其是對各市(縣)級森林公園重視不足，其森林質(zhì)量不高、發(fā)展滯后。

圖1 我國森林公園占國土面積的比例Fig 1 .The proportion of China's forest parks to national land area

綜合我國目前森林公園的發(fā)展狀況，存在的問題有:1)人工林面積占有較大的比例;2)自然災害導致其生物多樣性的減少;3)林種、林齡結(jié)構(gòu)不合理［16］;4)林相較為單一，易發(fā)生病蟲害;5)管理存在沖突與漏洞［17］。為此，通過森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值評估的方式，摸清當前的森林環(huán)境現(xiàn)狀，可以證實是否存在森林群落結(jié)構(gòu)簡單、樹種比例不協(xié)調(diào)等情況，以及森林公園“無形”的經(jīng)濟價值與社會經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)系，進而改善森林公園的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。

2 森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的相關(guān)研究進展

對森林生態(tài)效益的價值評估，可以追溯20世紀70年代“生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)”一詞的提出。之后不少國家和地區(qū)相繼開展了生態(tài)系統(tǒng)的價值評估，如1972年日本林野廳估算了全日本森林的生態(tài)功能價值，1993年聯(lián)合國有關(guān)機構(gòu)正式出版了《綜合環(huán)境與經(jīng)濟核算手冊》臨時版本(SEEA)等。其中較具代表性的成果有:1997年 Daily等［18］主編的 Nature’sServices，第一次比較全面、系統(tǒng)地介紹了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的各個方面;Costanza等［19］在Nature期刊上發(fā)表文章，將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能分為17大類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能指標，對全球生物圈生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的估算，引起了全世界的轟動;聯(lián)合國千年生態(tài)系統(tǒng)評估(The United Nations Millennium Ecosystem Assessment)(2001—2005年)將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)分為四大類，在全球范圍內(nèi)開展生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估，并指出全球60%的生態(tài)系統(tǒng)正在減弱;2008年我國國家林業(yè)局發(fā)布的《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估規(guī)范(LY/T 1721－2008)》［20］(以下簡稱《規(guī)范》)，統(tǒng)一了我國森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的評估指標和方法，使評估結(jié)果具備可對比性和應用性。

國外關(guān)于森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值的研究，都帶有明顯的區(qū)域目的性特征［1］。目前，國外關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的研究涉及全球、區(qū)域、流域尺度、單個生態(tài)系統(tǒng)價值評估以及物種和生物多樣性保護價值評估［21］。Claire Kremen指出人類對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)各方面的認識還不夠充分［22］，特別是對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究的關(guān)鍵問題，即生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的相互關(guān)系與反饋機制研究薄弱［23］。Rudolf S.de Groot等［24］說明生態(tài)功能和服務(wù)可以重疊，從而會導致重復計算其經(jīng)濟價值的可能性，如氣體調(diào)節(jié)功能，可以單獨估價，也可以作為氣候調(diào)節(jié)的一個組成部分。以及之后 Ryan A.Chisholm［25］應用動態(tài)的生態(tài)經(jīng)濟模型評估斯泰倫博斯附近流域輻射松造林與木材、碳、水之間的關(guān)系，指出在進行土地利用決策時，不同的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間存在權(quán)衡。

而我國森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的評價研究起步較晚。以時間年份為劃分依據(jù)，大致可以分為3個時期，萌芽期(20世紀60—80年代)、探索期(20世紀80年代—1998年)和迅速發(fā)展期(1998—)。目前，我國的森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值評估在國家、省份、地帶、城市和流域尺度上都有了大量的研究。鄭華［26］從自然資源、生存環(huán)境兩個方面講述我國的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能管理研究從認知走向管理實踐以及面臨的挑戰(zhàn)。趙煜［27］通過對比分析各類城市森林生態(tài)服務(wù)價值的評估方法，將其歸納為3種:單株樹木經(jīng)濟價值評估法、城市森林生態(tài)服務(wù)綜合價值評估法、空間顯式景觀模型評估法。郭延鳳［28］、時宇［29］等應用CLUE模型分別探討了江西省、城市森林公園土地利用變化的情景分析。

3 森林公園生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能指標選取及計量方法

盡管規(guī)范［20］提出了一套可操作的評估體系，但學者在研究中通常會根據(jù)地區(qū)特點、數(shù)據(jù)獲取的可能性進行指標的選?。?6］。表1列舉了我國部分森林公園生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估的指標選取情況，由表1可知涵養(yǎng)水源、固碳釋氧、凈化空氣、生物多樣性、保育土壤和森林游憩是采用較多的指標，也表明這些指標是森林公園生態(tài)系統(tǒng)的主導功能，這些功能為人類的生存與發(fā)展提供了必不可少的服務(wù)。由于不同地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能存在差異，本文選擇了在森林公園生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評價文獻中出現(xiàn)頻度較高的涵養(yǎng)水源、固碳釋氧以及評估較為困難的生物多樣性保護3個功能進行闡述。

3.1 涵養(yǎng)水源

森林水源涵養(yǎng)是生態(tài)系統(tǒng)的重要功能，是森林3個作用層(植被層、枯枝落葉層和土壤層)對降水進行再分配的復雜過程［39］，具有攔蓄降水、調(diào)節(jié)徑流和凈化水質(zhì)等功能。由于3個作用層對涵養(yǎng)水源的影響不同，歸納如下:林冠層主要受樹種、林齡、郁閉度、林冠干燥程度、降水性質(zhì)等因素的影響;枯枝落葉層主要受林分組成、坡位、枯落物層的厚度干燥程度、枯落物的分解程度等因子的影響;土壤層主要受土壤性質(zhì)的影響［40］。此外，有學者指出在空間尺度上，攔蓄洪水削減洪峰在較小尺度上有效，調(diào)節(jié)徑流只有森林入滲量超過蒸散量時才會起到作用;時間尺度上，次降水事件中表現(xiàn)為攔蓄降水，長時間尺度上，主要表現(xiàn)為凈化水質(zhì)和調(diào)節(jié)徑流［41］。因此，不同地區(qū)、不同尺度上森林公園所表現(xiàn)出來的水源涵養(yǎng)功能不同，在計算其水源涵養(yǎng)功能時，應確定準確的核算方法，表2列出了涵養(yǎng)水源量的主要方法以及各計量方法的優(yōu)缺點。對森林公園水源涵養(yǎng)的計算，首先要算出其森林涵養(yǎng)水源的總量，然后選擇適合的評價方法進行價值評估。而價值評估一般采用替代工程法(影子工程法)進行換算，如歐陽志云等［42］、王斌等［43］采用水庫蓄水成本法確定其價格，白楊等［44］采用修建水庫的費用替代涵養(yǎng)水源的價值。

表1 我國部分森林公園生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估指標的選取Tab 1 .Indexs of forest park ecosystem services and their valuation in China

表2 涵養(yǎng)水源量的主要計量方法Tab 2 .The main measurement methods of water conservation

3.2 生物多樣性保護

生物多樣性是生物(動物、植物、微生物)與環(huán)境形成的生態(tài)復合體以及與此相關(guān)的各種生態(tài)過程的總和，包括生態(tài)系統(tǒng)、物種和基因3個層次。一直以來，國內(nèi)外對生物多樣性的評價研究各有不同，很難對其進行全面綜合的評價［49］。有學者通過國內(nèi)核心期刊對我國森林公園的文獻進行統(tǒng)計分析，其中關(guān)于生物多樣性的研究占據(jù)優(yōu)勢［50］。目前，對生態(tài)系統(tǒng)多樣性的研究主要以物種多樣性為主，評估方法主要有物種保護基準價法、支付意愿調(diào)查法等(表3)。目前較常采用支付意愿調(diào)查法和Shannon-Wiener指數(shù)評估法，其中應用 Shannon-Wiener指數(shù)和單位面積物種多樣性保育價值劃分等級進行評估的方法，與支付意愿調(diào)查法相比，更突出對物種多樣性保育的價值，而物種保護基準價法和支付意愿法對于主體和客體的限制導致其可使用范圍狹窄，不具有普遍性。一般認為生物多樣性豐富的區(qū)域，其森林的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為復雜。森林公園具有豐富的動植物資源，其中影響生物多樣性的重要因素有:森林的垂直結(jié)構(gòu)、森林空間異質(zhì)性。而從人類角度，盡管相關(guān)部門、組織對生物多樣性制定了相應的政策法規(guī)，但由于人們?nèi)狈ι锒鄻有缘恼J識，生物多樣性的保護見效不大。因此，對森林公園生物多樣性的保護，首先應增強人們對生物多樣性的了解。同時通過生物多樣性評估應掌握生物多樣性的現(xiàn)狀和變化趨勢以及人類活動的影響，從而更好地為管理者提供科學可靠的決策信息。

表3 生物多樣性價值量的主要計算方法Tab.3 The main measurement methods of biodiversity conservation value

3.3 固碳釋氧

森林公園作為森林生態(tài)系統(tǒng)乃至陸地生態(tài)系統(tǒng)的主要碳庫來源之一，在全球氣候變化、溫室效應的影響下，人們對森林公園固碳釋氧的功能越加重視。森林公園的碳匯主要來源于植物的凈光合固碳和土壤碳庫，其中植物碳庫主要包括喬木、灌木和草本三大部分，喬木的固碳能力大于后兩者。而氣候變化，火災、蟲害等自然因素和人為因素是影響森林公園生態(tài)系統(tǒng)固碳釋氧量變化的主要原因［54］。對森林生態(tài)系統(tǒng)固碳釋氧功能的核算，主要是基于生物量和蓄積量的大小轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)力大小，從而得到森林的固碳量和釋氧量，再進行價值評估。通過文獻分析，固定CO2量的計算方法主要有光合作用法、實驗測定法和森林蓄積量法。而核算森林固定CO2價值的方法有碳稅法、造林成本法等，釋放O2價值的方法有造林成本法、工業(yè)制氧法和影子價格法。表4列出價值評估的主要計量方法和優(yōu)缺點，其中碳稅法是最為簡單、最常被采用的計量方法。

4 基于分布式測算方法的森林公園生態(tài)系統(tǒng)評估體系

由于不同學者對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能指標的選取存在較大的主觀性，評價的結(jié)果往往存在差異。如何使森林公園的生態(tài)系統(tǒng)評估結(jié)果具有可對比性和實現(xiàn)全國范圍評估的統(tǒng)一性?分布式測算方法的應用，將其劃分為不同單元，分不同行政區(qū)劃、不同林分類型、不同林齡實現(xiàn)了標準化的評估，是我國目前森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估中采用的較為科學有效的方法。本文試圖構(gòu)建基于分布式測算方法的森林公園生態(tài)系統(tǒng)評估體系，以期為我國的森林公園評估提供參考依據(jù)。其中評估指標的選取參照《規(guī)范》，分別選取涵養(yǎng)水源、保育土壤、固碳釋氧、凈化大氣環(huán)境、生物多樣性和森林游憩6個主要功能，共11項指標。評估數(shù)據(jù)主要來源于我國森林資源清查二類數(shù)據(jù)和實地調(diào)研數(shù)據(jù)，而評估方法建議結(jié)合最新的技術(shù)，如遙感、模型模擬等手段。通過分布式測算方法構(gòu)建我國森林公園生態(tài)系統(tǒng)評估體系，從大尺度上，可以得到各省份森林公園生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值的空間分布，實現(xiàn)了森林公園生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)評估;中小尺度上可以明確評估出某區(qū)域森林公園生態(tài)系統(tǒng)的主導功能、不同齡組的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的價值量大小以及不同林分類型的價值量。

表4 固碳釋氧價值量的主要計量方法Tab 4 .The main measurement method of carbon fixation and oxygen release value

5 討論與展望

目前森林公園以生態(tài)優(yōu)先的發(fā)展模式，對改善人類生存環(huán)境、森林生態(tài)系統(tǒng)的保護都有了質(zhì)的提高。而提高森林質(zhì)量、增強生態(tài)功能，仍是我國林業(yè)可持續(xù)發(fā)展、生態(tài)文明建設(shè)的主要任務(wù)。如何應用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的評估方法，使森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能發(fā)揮最大的效益，從而加深人們對生態(tài)服務(wù)功能的認識，未來的研究應包含以下兩個方面:

5.1 森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估的精準化

我國目前已經(jīng)建成森林生態(tài)系統(tǒng)定位研究網(wǎng)絡(luò)(CFERN)以及生態(tài)監(jiān)測站，同時結(jié)合全國各地的森林資源清查數(shù)據(jù)，基于分布式測算方式，實現(xiàn)了綜合的監(jiān)測體系［56］。由于我國目前森林生態(tài)系統(tǒng)評估已逐漸由大尺度轉(zhuǎn)向中小尺度的研究，類似于對各區(qū)域森林公園個體的中小尺度范圍的研究，仍無法實現(xiàn)評估結(jié)果的精準性。因此，在將來的研究中，對中小尺度的評估應確保數(shù)據(jù)獲取的準確性、評估方法選用的合理性以及指標體系的統(tǒng)一性。

5.2 森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能過程對氣候變化的響應

目前大量的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估注重于對價值的描述，而未對生態(tài)系統(tǒng)提供服務(wù)的過程進行深入的探討［57－58］。在全球氣候變化下，森林公園的水文情況、固碳釋氧能力、防御病蟲害能力等隨之受到影響，導致森林公園生態(tài)系統(tǒng)的各項服務(wù)功能發(fā)生變化。又由于人類對生態(tài)系統(tǒng)的認識的局限性以及生態(tài)系統(tǒng)的復雜性，人們?nèi)狈ι鷳B(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能之間相互關(guān)系、生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及應對突發(fā)情況的認知。因此，有必要深入研究生態(tài)系統(tǒng)如何應對氣候變化以及其內(nèi)部的調(diào)節(jié)機制。

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Review on Assessment of Forest Park Ecosystem Service Functions

LIN Lili，DONG Jianwen，LIU Xingzhao，HUANG Liujing，LIN Ri，WANG Qi，ZHANG Zengke
(College of Landscape Architecture，F(xiàn)ujian Agriculture and Forestry University，F(xiàn)uzhou 350002，China)

Based on the analysis of forest park development status and forest park ecosystem service function research progress，this paper summarizes the main evaluation indexes for forest park ecosystem service function value assessment such as water conservation，carbon fixation and oxygen release，air purification and biodiversity.Secondly，it discusses the measurement method of water conservation，carbon fixation and oxygen release and biodiversity conservation，and analyzes measurement principle，advantages and disadvantages.Finally，according to the current situation of different evaluation indexes，it proposes that Chinese forest park ecological evaluation system be established based on distributive calculation method.It is suggested that study should conducted on the development of future forest park combining with ecosystem assessment precision and the mechanism for dealing with climate change.

forest park，ecosystem services function，measurement method，distributive evaluation method，assessment system

S718.55

A

1002－6622(2017)01－0019－08

10．13466/j．cnki．lyzygl．2017．01．005

2016－11－03;

2017－01－18

國家自然科學基金項目“城市化進程中自然遺留地植物群落的演變策略及其影響機制”(41301058);國家林業(yè)局“森林公園工程技術(shù)研究中心開放課題”(PTJH1500205)

林麗麗(1991－)，女，福建莆田人，在讀碩士，主要研究方向:城市綠地系統(tǒng)研究。Email:fjldd@outlook.com

黃柳菁，女，講師，主要研究方向:城市生態(tài)學系統(tǒng)研究。Email:huanglj@fafu.edu.cn