蓋 強

(山西省國有林管理局，山西 太原 030012)

山西省公益林涵養(yǎng)水源與保育土壤效益評價

蓋 強

(山西省國有林管理局，山西 太原 030012)

基于2009年林保數(shù)據(jù)和山西省森林生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的高密度實測數(shù)據(jù)，應(yīng)用水量平衡和替代工程等方法對山西省公益林的生態(tài)效益進行評估。結(jié)果表明，山西省公益林涵養(yǎng)水源、保育土壤的價值量分別為706.61×108元/a和335.93×108元/a，11個公益林樹種對兩者的貢獻(xiàn)率分別為0.7%～35.9%和1.1%～31.5%.其中，油松、刺槐、遼東櫟、楊樹、落葉松的總貢獻(xiàn)率分別為81.4%和82.4%，是維持山西省公益林主導(dǎo)功能的主要樹種?；诟呙芏葘崪y數(shù)據(jù)的評估結(jié)果高于以模擬數(shù)據(jù)為主的評估結(jié)果，說明以往評估結(jié)果及評估模型參數(shù)尚需進行進一步校正和修訂。

山西?。还媪?；水源涵養(yǎng)；保育土壤；價值評估

森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能是指森林生態(tài)系統(tǒng)及其生態(tài)過程為人類提供的自然環(huán)境條件與效用。正確評估森林生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能，對驗證相關(guān)科學(xué)假說、豐富生態(tài)學(xué)理論、提升森林生態(tài)系統(tǒng)保護和經(jīng)營水平、完善生態(tài)補償措施具有重要意義。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估始于20世紀(jì)50年代。1997年，美國科學(xué)家Costanza等根據(jù)已發(fā)表的報告及一些原創(chuàng)性的計算方法，首次對全球16個生物群落的17種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的現(xiàn)行經(jīng)濟價值進行了系統(tǒng)評估，受到國際社會及學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。中國森林生態(tài)服務(wù)功能評估研究始于20世紀(jì)80年代。余新曉等于2005年利用全國第5次資源清查資料，采用Costanza等的測算方法，研究了中國森林生態(tài)系統(tǒng)的8項服務(wù)功能總價值為3.06×1012元。此后，我國科研人員利用第7次和第8次全國森林資源清查數(shù)據(jù)及全國森林系統(tǒng)定位監(jiān)測數(shù)據(jù)，采用分布式算法，研究了全國森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的價值量分別為10.01×1012元/a和12.68×1012元/a.應(yīng)用相同的方法，廣東、河南、云南等多省完成了省域尺度生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估。

上述研究為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評價指標(biāo)體系及評價方法的確立奠定了良好基礎(chǔ)，但因?qū)崪y數(shù)據(jù)缺乏，評價結(jié)果存在很大不確定性，大量結(jié)果需要驗證，評估涉及的模型尚需進一步優(yōu)化。在此背景下，基于高密度實測數(shù)據(jù)的單項功能評估成為熱點。筆者基于山西省森林生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)高密度監(jiān)測數(shù)據(jù)，對山西省公益林的涵養(yǎng)水源及保育土壤功能開展評估，旨在量化山西省公益林主導(dǎo)服務(wù)功能的價值量，驗證以往基于模擬數(shù)據(jù)的評價結(jié)果，為現(xiàn)有評價模型參數(shù)的修訂提供依據(jù)。

1 研究區(qū)域概況

山西省地處黃土高原，位于黃河和海河上游，總面積15.63×104km2.地理坐標(biāo)34°34.8′～40°43.4′N，110°14.6′～114°33.4′E.山區(qū)和丘陵占總面積的2/3以上，海拔多在1 000 m～2 000 m之間。山西省屬中溫帶和暖溫帶季風(fēng)氣候區(qū)，年平均降水量400 mm～650 mm，年平均氣溫3 ℃～14 ℃.山西省公益林總面積413.83×104hm2，主要類型及其面積和比例見表1.

表1 山西省公益林類型及其面積和比例

2 研究方法

2.1 評估指標(biāo)選擇

2.1.1 水源涵養(yǎng)功能評價指標(biāo)

森林涵養(yǎng)水源主要是指森林對降水的截留、吸收、貯存和凈化，筆者選用調(diào)節(jié)水量和凈化水質(zhì)2個指標(biāo)對山西省公益林的水源涵養(yǎng)功能進行評估。

2.1.2 土壤保育功能評價指標(biāo)

森林具有龐大的樹冠、深厚的枯落物層和強大的根系網(wǎng)絡(luò)，可截留大氣降水，減少雨水對土壤沖擊，降低地表徑流對土壤沖蝕，發(fā)揮固土保肥效應(yīng)。筆者選用固土和保肥2個指標(biāo)評估公益林保育土壤的功能。

2.2 數(shù)據(jù)收集及評估指標(biāo)測算

2.2.1 評估指標(biāo)測算方法

根據(jù)上述反應(yīng)方程式得到鋁作還原劑,NaOH和H2O全作氧化劑,所以氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比是2∶(2+2)=1∶2。

森林調(diào)節(jié)水量的物質(zhì)量采用水量平衡法測算，其大小為降雨量和蒸散量及其它消耗量的差值。調(diào)節(jié)水量的價值量根據(jù)水庫工程蓄水成本，用影子工程法測算。森林凈化水質(zhì)的物質(zhì)量與調(diào)節(jié)水量相同，其價值量根據(jù)凈化水質(zhì)工程成本，使用替代工程法計算。森林涵養(yǎng)水源價值量為年調(diào)節(jié)水量及凈化水質(zhì)價值量之和。

森林固土物質(zhì)量根據(jù)有林地、無林地土壤侵蝕量的差值確定，其價值量根據(jù)挖取和運輸單位體積土方所需費用測算。森林保肥物質(zhì)量為森林固持土壤而減少的N，P，K流失量，保肥價值量根據(jù)固持土量中的N，P，K折合的磷酸二銨化肥和氯化鉀化肥的價值量進行計算。森林保育土壤價值量為年固土及保肥的價值量之和。

森林涵養(yǎng)水源及保育土壤的物質(zhì)量和價值量評估中涉及的指標(biāo)及其測定、測算方法和相關(guān)說明見表2，表3和第24頁表4.

表2 公益林涵養(yǎng)水源和保育土壤效益測算方法

表3 相關(guān)指標(biāo)測定方法

2.2.2 數(shù)據(jù)收集

表3所列指標(biāo)的計測數(shù)據(jù)來源于山西省2009年林保資料，及2014年、2015年山西省森林生態(tài)系統(tǒng)

表4 價值評估的社會公共數(shù)據(jù)

定位監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)13個站點的實測結(jié)果，各指標(biāo)監(jiān)測及化驗方法參見《森林生態(tài)系統(tǒng)長期定位觀測方法》(LY/T1952-2011)。表4所列指標(biāo)的計測數(shù)據(jù)主要源于權(quán)威機構(gòu)發(fā)布的統(tǒng)計年鑒等。

2.3 監(jiān)測數(shù)據(jù)尺度擴展方法

以各站點的監(jiān)測輻射范圍作為相關(guān)監(jiān)測數(shù)據(jù)空間尺度擴展的邊界，綜合所有站點、不同評估指標(biāo)監(jiān)測數(shù)據(jù)的空間尺度擴展結(jié)果，估算全省公益林森林涵養(yǎng)水源及保育土壤的物質(zhì)量，繼而估算其價值量。

3 結(jié)果與分析

3.1 山西省公益林涵養(yǎng)水源價值量評估

山西省公益林涵養(yǎng)水源的功能與價值量評估結(jié)果見表5.

由表5可以看出，山西省公益林調(diào)節(jié)水量為86.16×108m3/a，價值量為526.53×108元/a，凈化水質(zhì)的價值量為180.08×108元/a，涵養(yǎng)水源總價值量為706.61×108元/a.其中,調(diào)節(jié)水量、凈化水質(zhì)價值量分別占總價值的74.5%和25.5%，前者是后者的2.9倍。

表5 山西省公益林涵養(yǎng)水源功能與價值量

不同公益林樹種涵養(yǎng)水源價值量占總價值量比例見圖1.

圖1 不同公益林樹種涵養(yǎng)水源價值量占總價值量比例

由圖1可知，不同公益林涵養(yǎng)水源價值量由大到小的順序依次為油松、刺槐、遼東櫟、楊樹、落葉松、側(cè)柏、檸條、栓皮櫟、橿子櫟、白樺和云杉，分別占總價值量的35.9%，16.9%，12.6%，8.7%，7.4%，6.7%，3.8%，3.2%，2.1%，2.0%和0.7%.前5個公益林樹種的價值量累積占總價值量的81.4%，為山西省公益林水源涵養(yǎng)功能的主要貢獻(xiàn)者。

3.2 山西省公益林保育土壤價值量評估

山西省公益林保育土壤的功能與價值評估結(jié)果見第25頁表6.

由表6可以看出，山西省公益林固土量為1.78×1011kg/a，固土價值量為19.14×108元/a.公益林固持土壤減少的N，P，K流失量分別為2 257.19 ×107kg/a，509.04×107kg/a和2.28×107kg/a，保肥價值量為316.81×108元/a.

不同公益林樹種保育土壤價值量占總價值量比例見第25頁圖2.

由圖2可知，不同公益林保育土壤價值量由大到小的次序和涵養(yǎng)水源的相同，油松、刺槐、遼東櫟、楊樹、落葉松、側(cè)柏、檸條、栓皮櫟、橿子櫟、白樺和云杉保育土壤價值量分別占總價值量的31.5%，21.7%，10.7%，9.3%，9.2%，7.1%，3.0%，2.3%，2.2%，1.9%和1.1%.前5類公益林價值量累積占總價值量的82.4%，為山西省公益林保育土壤功能的主要貢獻(xiàn)者。

表6 山西省公益林保育土壤功能與價值量

圖2 不同公益林樹種保育土壤價值量占總價值量比例

4 結(jié)論

評估結(jié)果表明，山西省公益林具有巨大的涵養(yǎng)水源和保育土壤價值，其每年的總價值量分別為706.61×108元、335.93×108元，11個公益林樹種對前者和后者的貢獻(xiàn)率分別為0.7%～35.9%和1.1%～31.5%.其中，油松、刺槐、遼東櫟、楊樹、落葉松5個樹種的總貢獻(xiàn)率分別為81.4%和82.4%，是山西省公益林主導(dǎo)功能的主要維護者和重點經(jīng)營對象。

筆者采用高密度實測數(shù)據(jù)估算的山西省公益林涵養(yǎng)水源和保育土壤的價值量高于以模擬數(shù)據(jù)為主的評估結(jié)果，說明以往評估結(jié)果及評估模型參數(shù)尚需進行進一步校正和修訂。

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Benefit Evaluation of Water and Soil Conservation of Ecological Forests in Shanxi Province

Gai Qiang

(NationalForestAdministrationBureauofShanxiProvince,Taiyuan030012,China)

The water and soil conservation benefit of ecological forests in Shanxi province was evaluated by using water balance and shadow project method based on ecological forest investigation data in 2009 and high spatial density measured data from Shanxi province forest ecosystem monitoring network. The results showed that water conservation and soil conservation value of ecological forests in Shanxi province were 706.61×108yuan and 335.93×108yuan respectively, the value contribution rates of 11 ecological tree species were 0.7%～35.9% and 1.1%～31.5% respectively. The total value contribution rates ofPinustabulaeformis,Robiniapseudoacacia,Quercusliaotungensis,populousandBetulaplatyphyllawere 81.4% and 82.4% respectively, which were the main tree species in dominant function of Shanxi province ecological forest. The evaluation results based on the high spatial density measured data were higher than those mainly based on simulation data, which indicated that the previous evaluation results and evaluation model parameters needed to be further revised.

Shanxi Province；Ecological forest；Water conservation；Soil conservation；Benefit evaluation

2017-01-03

蓋 強(1961— )，男，山西浮山人，1982年畢業(yè)于山西農(nóng)業(yè)大學(xué)，高級工程師。

S718.56

A

1007-726X(2017)02- 0022- 05