魯紹偉,李少寧,劉逸菲,徐曉天,趙 娜,*

1 北京市林業(yè)果樹科學(xué)研究院, 北京 100093 2 北京燕山森林生態(tài)系統(tǒng)定位觀測(cè)研究站, 北京 100093 3 沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院, 沈陽 110866

退耕還林工程始于1999年,是黨中央、國務(wù)院從中華民族生存和發(fā)展的戰(zhàn)略高度出發(fā),重建林地生態(tài),合理利用資源,實(shí)現(xiàn)人與自然和諧共進(jìn)的一項(xiàng)偉大生態(tài)工程,也是迄今為止我國政策性最強(qiáng)、投資量最大、涉及面最廣、群眾參與程度最高的一項(xiàng)生態(tài)修復(fù)工程,堪稱環(huán)境政策的典范[1]。2000—2004年,北京市完成退耕還林工程規(guī)劃建設(shè)面積,不僅大幅提高了北京市綠化覆蓋率、改善了生態(tài)環(huán)境,而且使工程區(qū)農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化,促進(jìn)了山區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和農(nóng)民收入的增加。至2019年底,北京市退耕還林政策已全部到期,工程建設(shè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的改善效果評(píng)價(jià)引起了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。因此,準(zhǔn)確、全面地評(píng)價(jià)退耕還林工程所取得的生態(tài)效益,不僅是對(duì)其成果的一種展示,更能夠?yàn)樾滦蝿?shì)下城市生態(tài)環(huán)境建設(shè)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供依據(jù)和指導(dǎo)[2]。

退耕還林本身是對(duì)土地利用方式的一種調(diào)整,所以該工程的實(shí)施必然會(huì)導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)的變化,進(jìn)而對(duì)水文狀況造成影響[3]。在以往的研究中,已有很多研究者證實(shí)了退耕還林工程在降低土壤侵蝕程度、提高植被覆蓋度以及減少水土流失方面的成效[4-6]。而土壤結(jié)構(gòu)的變化一定程度上是由土壤有機(jī)質(zhì)的增加決定的,退耕還林具有顯著的碳匯效應(yīng),這一點(diǎn)已被普遍認(rèn)同[7-8],土壤固碳雖然緩慢但卻更持久[9],Wang等更是針對(duì)退耕工程未來幾十年的碳匯潛力進(jìn)行預(yù)測(cè),肯定其具有持續(xù)性的固碳效益[10],而且對(duì)土壤氮素和磷素的儲(chǔ)量有很好的提升效果[11]。針對(duì)不同樹種,有人提出闊葉喬木具有較為持久的固碳能力[12],也有人得出相反的結(jié)論[13]。除此之外,蒙吉軍等利用最小數(shù)據(jù)法耦合機(jī)會(huì)成本和服務(wù)增量,推導(dǎo)出退耕還林補(bǔ)償曲線,從而可計(jì)算出相對(duì)高效和經(jīng)濟(jì)的補(bǔ)償方式,為生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制提供新思路[14]。李登科等研究發(fā)現(xiàn)退耕還林工程的實(shí)施一定程度上降低了植被生長對(duì)氣候因子的敏感性[15]。但退耕還林所帶來的生態(tài)效益終是以糧食產(chǎn)量和水產(chǎn)量的顯著減少為代價(jià)的,所以實(shí)施強(qiáng)度的控制尤為重要[16]。

與此同時(shí),退耕還林是一種生態(tài)重建的手段,對(duì)其產(chǎn)生的生態(tài)效益進(jìn)行經(jīng)濟(jì)價(jià)值計(jì)量,不僅可以更好地反映退耕效果,更能為生態(tài)補(bǔ)償提供依據(jù)。早有國外的研究者將全球生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能分為17類,為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的深入研究奠定了基礎(chǔ)[17]。我國隨后制定了國家標(biāo)準(zhǔn)《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估規(guī)范》[18],將森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能分為8個(gè)類別,共14項(xiàng)指標(biāo)。北京市退耕還林工程所選定的區(qū)域退耕前多有嚴(yán)重的水土流失、土壤沙化和土質(zhì)下降的情況,造成立地困難,耕地質(zhì)量差,農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量低且收益差等多種問題,遏制了北京市生態(tài)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。經(jīng)過近二十年退耕還林工程的實(shí)施,該區(qū)域在生態(tài)修復(fù)、農(nóng)民增收等方面均有較大改善,但工程帶來的生態(tài)效益還未得到系統(tǒng)的量化評(píng)價(jià)。為此,使用森林生態(tài)系統(tǒng)的涵養(yǎng)水源、保育土壤和積累營養(yǎng)物質(zhì)等指標(biāo)體系評(píng)價(jià)森林生態(tài)效益,能夠通過工程實(shí)施產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,直觀地反映出退耕還林工程的效果。

目前,針對(duì)北京市退耕還林所取得成果評(píng)價(jià)的研究較少,尤其在對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能產(chǎn)生的生態(tài)效益缺乏深入的綜合評(píng)價(jià)與分析。因此,本文以中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估規(guī)范》(GB/T 38582—2020)和中華人民共和國林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《退耕還林工程生態(tài)效益監(jiān)測(cè)與評(píng)估規(guī)范》(LY/T 2573—2016)[19]為依據(jù),以退耕林地典型樣地調(diào)查和北京市林業(yè)果樹科學(xué)研究院多年以來對(duì)退耕還林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),從涵養(yǎng)水源、保育土壤、固碳釋氧、林木積累營養(yǎng)物質(zhì)、凈化大氣環(huán)境和生物多樣性保護(hù)六個(gè)方面,分別對(duì)北京市整體、行政區(qū)以及不同退耕還林樹種的生態(tài)效益進(jìn)行物質(zhì)量和價(jià)值量的定量評(píng)價(jià),旨在從生態(tài)學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度揭示和把握退耕還林工程對(duì)北京市生態(tài)環(huán)境建設(shè)的貢獻(xiàn)價(jià)值,并為新形勢(shì)下優(yōu)化退耕還林工程模式、建立退耕還林工程后續(xù)長效政策機(jī)制提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。這對(duì)北京市生態(tài)環(huán)境及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展以及退耕還林生態(tài)功能監(jiān)測(cè)體系的完善有著重大意義。

1 研究區(qū)概況

北京市根據(jù)國家《退耕還林條例》(中華人民共和國國務(wù)院令第367號(hào))、《京津風(fēng)沙源治理工程規(guī)劃》(2001—2010年)以及市委市政府的統(tǒng)一部署,按照構(gòu)筑山區(qū)綠色生態(tài)屏障的總體思路,以培育優(yōu)化資源為主導(dǎo),以發(fā)展綠色產(chǎn)業(yè)為紐帶,2000年在北京市密云、懷柔、延慶、平谷、昌平、門頭溝和房山7個(gè)行政區(qū)先后開展了退耕還林工程的實(shí)施。于2004年全部工程竣工完成,累計(jì)完成工程建設(shè)面積36667 hm2,其中營造生態(tài)經(jīng)濟(jì)兼用林32000 hm2、鮮果林4667 hm2。退耕還生態(tài)林主要為楊樹,退耕還生態(tài)經(jīng)濟(jì)兼用林主要包括核桃、板栗、柿子、仁用杏、棗等其他非鮮果林,退耕還鮮果林主要包括桃、杏、蘋果、梨、葡萄、李、櫻桃、山楂和其他退耕樹種等。退耕還林工程主要栽植樹種面積分別為板栗11133 hm2、仁用杏5467 hm2、核桃3400 hm2、柿子3333 hm2、速生楊3333 hm2、桃2000 hm2、其他3800 hm2。共涉及7個(gè)行政區(qū)(各行政區(qū)退耕面積如表1所示)、95個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、1399個(gè)村、20.76萬農(nóng)戶。

表1 北京市各行政區(qū)退耕面積/hm2

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本研究評(píng)價(jià)所利用的數(shù)據(jù)集源于2018年北京市退耕還林典型調(diào)研調(diào)查、北京市林業(yè)果樹科學(xué)研究院在門頭溝、昌平、平谷、懷柔、密云、延慶、房山7個(gè)區(qū)多個(gè)林果基地長期對(duì)生態(tài)經(jīng)濟(jì)兼用林與鮮果林內(nèi)水、土、氣、生物因素等長期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),以及我國權(quán)威機(jī)構(gòu)公布的社會(huì)公共數(shù)據(jù)集(包括北京統(tǒng)計(jì)年鑒[20]、北京市水資源公報(bào)[21]、中國環(huán)境統(tǒng)計(jì)年鑒[22]等)。

上述北京市退耕還林典型樣地調(diào)查利用分層抽樣法確定調(diào)查樣本數(shù)量。根據(jù)社會(huì)統(tǒng)計(jì)學(xué)抽樣方法——分層抽樣法,若總體規(guī)模在1000—5000之間時(shí)抽取樣本比例為總體10%—30%；若總體規(guī)模在10萬以上時(shí)抽取樣本比例小于1%。因此,本次典型調(diào)研所涉及的行政村樣本數(shù)應(yīng)采用總體樣本(1399個(gè)行政村)的12%,退耕戶樣本數(shù)采用總體樣本(207577戶)的0.42%。同時(shí),為了調(diào)研結(jié)果更能準(zhǔn)確反映退耕還林工程實(shí)施現(xiàn)狀,本次評(píng)估利用社會(huì)統(tǒng)計(jì)學(xué)抽樣方法中的重點(diǎn)調(diào)查法增加了1個(gè)鎮(zhèn)的典型調(diào)查樣本。因此,在北京市退耕還林7個(gè)行政區(qū)每個(gè)區(qū)選擇5個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)(密云區(qū)增加1個(gè)鎮(zhèn)),每個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)選擇5個(gè)典型村,每個(gè)村至少5戶退耕戶,共計(jì)涉及行政村180個(gè),退耕戶900戶。在上述調(diào)查樣本范圍內(nèi),同步進(jìn)行關(guān)于退耕還林工程實(shí)施人員座談、室內(nèi)調(diào)研(分區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村干部與退耕戶4個(gè)層次)與典型樣地調(diào)查,分類統(tǒng)計(jì)座談與典型退耕林地的位置、面積、是否屬于生態(tài)脆弱區(qū)(如水源保護(hù)區(qū)等)、坡度、樹種類型、品種、樹木林齡、樹高、胸徑、冠幅、郁閉度、林木生長狀況、土地權(quán)屬與經(jīng)營管護(hù)、效益、資金兌現(xiàn)和典型案例等。

綜上,基于上述典型座談、典型樣地調(diào)研以及北京市林業(yè)果樹科學(xué)研究院在各區(qū)布設(shè)林果基地長期積累數(shù)據(jù),收集、分析國家、北京及其他省份已出臺(tái)相關(guān)政策,摸清北京市退耕還林典型調(diào)研現(xiàn)狀與人員意愿,定量評(píng)估退耕還林生態(tài)效益。通過點(diǎn)和面的結(jié)合,從全市退耕還林尺度上完成此次評(píng)估。

2.2 測(cè)算方法與評(píng)估指標(biāo)

結(jié)合北京市退耕還林地區(qū)特點(diǎn),同時(shí)滿足全國退耕還林工程效益評(píng)價(jià)對(duì)比需求,本研究依據(jù)中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估規(guī)范》(GB/T 38582—2020)以及中華人民共和國林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《退耕還林工程生態(tài)效益監(jiān)測(cè)與評(píng)估規(guī)范》(LY/T 2573—2016),采用分布式測(cè)算方法從涵養(yǎng)水源、固碳釋氧、保育土壤、林木積累營養(yǎng)物質(zhì)、凈化大氣環(huán)境和保護(hù)生物多樣性這六方面,以北京市退耕還林典型調(diào)研數(shù)據(jù)、北京市林業(yè)果樹科學(xué)研究院各區(qū)林果基地內(nèi)長期積累各退耕林分類型內(nèi)水、土、氣和生物因素等研究數(shù)據(jù)以及相關(guān)社會(huì)公共數(shù)據(jù)為研究對(duì)象,以不同行政區(qū)、林分類型為單元進(jìn)行核算,區(qū)分不同行政區(qū)和不同樹種間生態(tài)效益差異,定量評(píng)估北京市全市、行政區(qū)和不同退耕樹種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的物質(zhì)量及其價(jià)值量。由于在北京市退耕還林區(qū)域內(nèi)存在的林下或林間復(fù)合經(jīng)營面積較少,因此其防護(hù)功能所增加的農(nóng)作物產(chǎn)量的估算量很小；且北京市退耕還林區(qū)域主要布署分布于生態(tài)脆弱,生態(tài)地位重要但糧食產(chǎn)量低而不穩(wěn)的困難立地區(qū),除養(yǎng)護(hù)與管理人員外,其他人員很少到此地區(qū)游覽觀光,所提供的休閑與娛樂游憩功能價(jià)值很小。因此,本次評(píng)估中森林保護(hù)與森林游憩價(jià)值可忽略不計(jì)。

針對(duì)不同的評(píng)估指標(biāo)的價(jià)值量,本研究采用不同計(jì)算方法：涵養(yǎng)水源、凈化大氣環(huán)境價(jià)值采用影子工程法,固碳釋氧、林木積累營養(yǎng)物質(zhì)價(jià)值采用影子價(jià)值法,保育土壤價(jià)值采用機(jī)會(huì)成本法及影子價(jià)格法,生物多樣性價(jià)值采用支付意愿法。

3 結(jié)果與分析

3.1 北京市退耕還林生態(tài)效益評(píng)估

3.1.1北京市退耕還林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能物質(zhì)量評(píng)估

根據(jù)上述評(píng)估方法,對(duì)北京市退耕還林涵養(yǎng)水源、保育土壤、固碳釋氧、林木積累營養(yǎng)物質(zhì)和凈化大氣環(huán)境等5個(gè)類別,20個(gè)分項(xiàng)生態(tài)效益物質(zhì)量進(jìn)行定量評(píng)估(表2)表明,北京市退耕還林生態(tài)效益的物質(zhì)量巨大,其中涵養(yǎng)水源總物質(zhì)量為0.55億m3/a；固土總物質(zhì)量為58.08萬t/a；固定土壤氮、磷、鉀和有機(jī)質(zhì)總物質(zhì)量分別為0.05萬t/a、0.01萬t/a、0.35萬t/a和2.53萬t/a,保肥總量為2.94萬t/a,相當(dāng)于北京市2018年化肥施用總量的40.27%[20]；固碳總物質(zhì)量為5.22萬t/a,釋氧總物質(zhì)量為11.70萬t/a；林木積累氮、磷和鉀總物質(zhì)量分別為11.04萬t/a、0.72萬t/a和6.80萬t/a；提供負(fù)離子總物質(zhì)量為57.75×1021個(gè)/a,吸收污染物總物質(zhì)量為5272.25 t/a,滯塵總物質(zhì)量為842.29 t/a。

表2 北京市退耕還林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能物質(zhì)量

3.1.2北京市退耕還林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值量評(píng)估

從表3可以看出,北京市退耕還林生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的生態(tài)服務(wù)總價(jià)值量為18.92億元/a。其中,涵養(yǎng)水源價(jià)值量最大為7.79億元/a,占北京市退耕還林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值量的41.15%,相當(dāng)于北京市2018年全社會(huì)固定資產(chǎn)投資8062.24億元/a的0.10%；也相當(dāng)于北京市2018年第一產(chǎn)業(yè)104.4億元/a和第二產(chǎn)業(yè)507.7億元/a總投資的7.46%和1.53%[20]；固碳釋氧價(jià)值量次之,為5.05億元/a,占北京市退耕還林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值量的26.73%；凈化大氣環(huán)境價(jià)值量排第三,為3.26億元/a,占北京市退耕還林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值量的17.27%,相當(dāng)于北京市2018年能源投資總額274.3億元/a的1.19%[20],也相當(dāng)于北京市2017年工業(yè)污染源治理投資總額15.7億元/a的20.76%[22]；生物多樣性價(jià)值量排第四,價(jià)值量為1.70億元/a,相當(dāng)于北京市2018年農(nóng)、林、牧、漁業(yè)生產(chǎn)總值121.1億元/a的1.40%[20]；林木積累營養(yǎng)物質(zhì)價(jià)值量最小,僅為0.32億元/a,占北京市退耕還林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值量的1.69%[20]。各項(xiàng)功能價(jià)值量大小排序?yàn)椋汉B(yǎng)水源>固碳釋氧>凈化大氣環(huán)境>生物多樣性>保育土壤>林木積累營養(yǎng)物質(zhì)。

表3 北京市退耕還林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值量

3.2 北京市各區(qū)退耕還林生態(tài)效益物質(zhì)量及其價(jià)值量評(píng)估

北京市退耕還林共涉及7個(gè)區(qū),北京市各區(qū)退耕還林生態(tài)效益的物質(zhì)量及價(jià)值量評(píng)價(jià)如表4所示。北京市各區(qū)退耕還林生態(tài)效益價(jià)值量差異較大,其中密云區(qū)的退耕還林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值量最大為4.48億元/a,占北京市退耕還林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總價(jià)值量的25.56%；其次是懷柔和房山區(qū),退耕還林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值量分別為2.96億元/a和2.92億元/a,占相應(yīng)總價(jià)值量的15.63%和15.45%；退耕還林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值量最小的是昌平區(qū)和門頭溝區(qū),分別為1.69億元/a和1.52億元/a,僅占總價(jià)值量的8.91%和8.03%。北京市7區(qū)退耕還林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值量大小排序?yàn)槊茉茀^(qū)>懷柔區(qū)>房山區(qū)>延慶區(qū)>平谷區(qū)>昌平區(qū)>門頭溝區(qū)。

表4 北京市各區(qū)退耕還林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能物質(zhì)量和價(jià)值量

3.3 北京市不同退耕還林樹種生態(tài)效益物質(zhì)量及其價(jià)值量評(píng)估

北京市不同退耕還林樹種生態(tài)效益物質(zhì)量及價(jià)值總量進(jìn)行評(píng)估比較,結(jié)果如表5和圖1所示,北京市板栗服務(wù)功能價(jià)值總量最大為5.58億元/a,占北京市退耕還林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總價(jià)值量的29.51%；其次是仁用杏和核桃,分別為2.56億元/a和2.38億元/a,占北京市退耕還林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總價(jià)值量的13.54%和12.57%；櫻桃和山楂最小,分別為0.18億元/a和0.06億元/a,僅占總價(jià)值量的0.98%和0.31%。北京市14種退耕還林樹種服務(wù)功能價(jià)值總量大小排序?yàn)榘謇?仁用杏>核桃>楊樹>柿子>桃>棗>其他>杏>蘋果>梨>葡萄>李子>櫻桃>山楂。

表5 北京市不同退耕還林樹種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能物質(zhì)量

圖1 北京市不同退耕還林樹種服務(wù)功能價(jià)值總量

北京市14種退耕樹種服務(wù)功能單位面積價(jià)值量如圖2所示,其中楊樹最高為7.45萬元hm-2a-1,其次是桃和核桃,分別為6.08萬元hm-2a-1和6.04萬元hm-2a-1,葡萄最低為5.2萬元hm-2a-1。單位面積價(jià)值量排序?yàn)椋簵顦?桃>核桃>梨>仁用杏>板栗>蘋果>柿子>棗>山楂>杏>櫻桃>其他>李子>葡萄。

圖2 北京市不同退耕還林樹種單位面積價(jià)值量

4 討論

4.1 北京市全市退耕還林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能指標(biāo)分析

退耕還林工程發(fā)揮著重要的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能,對(duì)退耕區(qū)域內(nèi)的碳水循環(huán)、土壤性質(zhì)、大氣污染等都有著明顯的改善作用,同時(shí)還發(fā)揮著調(diào)節(jié)氣候的功能[23]。北京市退耕還林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總價(jià)值量為18.92億元/a,是2018年北京市林業(yè)總產(chǎn)值(95.1億元/a)的19.89%[20],足見北京市退耕還林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重大影響。

本研究各功能指標(biāo)間涵養(yǎng)水源價(jià)值量最高(7.79億元/a),這是因?yàn)橥烁麡浞N多保水能力強(qiáng),在提高林地覆蓋率的基礎(chǔ)上,同時(shí)提升了冠層截流量和土壤的貯水能力,發(fā)揮減少地表徑流、涵養(yǎng)水源作用[24-26],緩解水資源稀缺現(xiàn)狀。不僅如此,退耕還林對(duì)農(nóng)業(yè)活動(dòng)導(dǎo)致的水質(zhì)退化以及水生生境的破壞也有一定的恢復(fù)作用[27]。Wang等研究表明退耕還林能有效減少磷素釋放以保護(hù)地表水質(zhì)[28]。北京市退耕還林涵養(yǎng)水源總物質(zhì)量為0.55億m3/a,分別為2018年北京市水資源總量35.5億m3/a的1.55%,也分別相當(dāng)于2018年北京市全年用水總量、生活用水總量、環(huán)境用水總量、農(nóng)業(yè)用水總量和工業(yè)用水總量的1.40%、2.99%、4.10%、13.10%和16.67%[20]?？梢姳本┦型烁€林生態(tài)系統(tǒng)使北京地區(qū)水資源利用實(shí)現(xiàn)良性循環(huán)。

土壤有機(jī)碳占陸地生態(tài)系統(tǒng)土壤碳庫碳儲(chǔ)量的一半以上,是大氣CO2濃度變化的重要貢獻(xiàn)者,而植樹造林是緩解這一現(xiàn)象的有效手段[29]。北京市退耕還林生態(tài)系統(tǒng)固碳釋氧功能的價(jià)值量為5.05億元/a,約占總價(jià)值量的三分之一,巨大固碳效益可通過碳交易的手段來實(shí)現(xiàn)生態(tài)補(bǔ)償。同時(shí),北京市退耕還林生態(tài)系統(tǒng)年釋氧量(11.7×107kg)可供全市全部常住人口(2170.70萬人)呼吸6.74天。除此之外,還有研究者提出,評(píng)估固碳能力時(shí)應(yīng)將地形因子以及深層土壤的固碳量考慮在內(nèi),否則可能會(huì)低估退耕還林對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生的積極影響[30]。

北京市退耕還林生態(tài)系統(tǒng)吸收污染物總物質(zhì)量為5272.25 t/a,其中吸收SO2最多,為4927.32 t/a,相當(dāng)于能夠吸收2018年北京SO2排放總量的44.79%,其年滯塵量相當(dāng)于北京市2018年工業(yè)煙(粉)塵排放量4404 t/a的19.13%[20]。根據(jù)《京津冀及周邊地區(qū)重點(diǎn)工業(yè)企業(yè)清潔生產(chǎn)水平提升計(jì)劃》[31],北京市減少二氧化硫排放600 t/a,減少氮氧化物排放6000 t/a,減少煙(粉)塵排放200 t/a。由此,北京市退耕還林對(duì)二氧化硫的吸收量和滯塵量遠(yuǎn)超其要求,且能夠有效沉降和吸附污染物,對(duì)改善城市大氣環(huán)境和維護(hù)城市環(huán)境生態(tài)安全具有重要貢獻(xiàn)作用。

4.2 北京市不同行政區(qū)退耕還林生態(tài)效益差異性分析

本研究表明北京市7區(qū)退耕還林生態(tài)效益價(jià)值量差異較大,總體呈現(xiàn)出由北至南逐漸減小的趨勢(shì),這是由于各區(qū)退耕面積大小不一致,且其排序基本與退耕還林生態(tài)效益價(jià)值量排序相一致,可見退耕還林工程實(shí)施面積為各區(qū)價(jià)值量差異的主要影響因素。另一方面,北京市人民政府發(fā)布的《北京城市總體規(guī)劃(2016年—2035年)》中指出,房山區(qū)和昌平區(qū)位于平原地區(qū)的新城,是承接中心城區(qū)適宜功能和人口疏解的重點(diǎn)地區(qū),是推進(jìn)京津冀協(xié)同發(fā)展的重要區(qū)域。而密云、懷柔、延慶、平谷和門頭溝區(qū)山區(qū)屬于京津冀協(xié)同發(fā)展格局中西北部生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)的重要組成部分,是北京的大氧吧,是保障首都可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵區(qū)域[32],前期功能定位逐步改善造成各區(qū)主要的發(fā)展定位目標(biāo)有所不同,影響森林生態(tài)效益成效。除此以外,各區(qū)退耕還林工程樹種組成、立地條件和氣象因子等也在一定程度上影響其各自生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量。如懷柔區(qū)退耕面積雖然小于房山和延慶區(qū),但生態(tài)效益卻高出延慶區(qū)12.55%,是由于懷柔區(qū)主要退耕林分類型為生態(tài)林,在吸收SO2、滯塵和保育土壤方面具有較大優(yōu)勢(shì),且退耕地的坡度普遍較低,退耕樹種生長狀況優(yōu)良,能較大的發(fā)揮其生態(tài)效益。

4.3 北京市不同退耕還林樹種生態(tài)效益差異性分析

北京市退耕還林共涉及14個(gè)樹種,板栗、仁用杏和核桃的種植面積位列前三,與其生態(tài)效益總價(jià)質(zhì)量排序相匹配,可見種植面積是造成不同樹種總價(jià)值量差異的主導(dǎo)因素。板栗的種植面積比重最高(30.36%),其不僅可顯著減少地表徑流、降低土壤養(yǎng)分輸出[33],而且可提升土壤微生物量及其酶活性,保肥能力極強(qiáng)[34]。

比較退耕樹種單位面積價(jià)值量發(fā)現(xiàn),楊樹單位面積生態(tài)效益最佳,這可能是因?yàn)闂顦淠茉谠灾仓筝^短時(shí)間內(nèi)達(dá)到郁閉,其茂密樹冠能明顯減緩雨水沖刷速度,且其枯枝落葉及根系具有較強(qiáng)的固土、保水保肥能力。不僅如此,師賀雄等[35]研究表明,楊樹一類的闊葉速生樹種的森林凈初級(jí)生產(chǎn)力較高,其相應(yīng)的固碳釋氧量和營養(yǎng)物質(zhì)積累均較高。除楊樹以外的其他樹種單位面積價(jià)值量差異不明顯,且總體較高,這是因?yàn)橥烁€林工程多選用鄉(xiāng)土樹種,成林率高。生態(tài)經(jīng)濟(jì)兼用林樹種的單位面積價(jià)值量總體要稍高于鮮果林樹種,這是因?yàn)樯鷳B(tài)經(jīng)濟(jì)兼用林樹種,在兼顧一定經(jīng)濟(jì)收益的同時(shí),也達(dá)到生態(tài)林的標(biāo)準(zhǔn),而鮮果林在栽植過程中更注重經(jīng)濟(jì)收益,很難有效發(fā)揮防風(fēng)固沙、防止水土流失的功效。總體來說不同林種產(chǎn)生的生態(tài)效益大小為生態(tài)林>生態(tài)經(jīng)濟(jì)兼用林>鮮果林。

4.4 北京市退耕還林生態(tài)效益評(píng)估為后續(xù)長效政策機(jī)制的制定提供理論支撐

北京市退耕還林生態(tài)效益綜合評(píng)估,首先為退耕還林后續(xù)補(bǔ)償機(jī)制的建立提供數(shù)據(jù)支撐。本研究量化了不同區(qū)、不同樹種在各項(xiàng)生態(tài)服務(wù)功能中創(chuàng)造的價(jià)值,為不同區(qū)域進(jìn)行分類治理、不同樹種的分類補(bǔ)償辦法制定以及退耕還林地部分納入平原造林管理體系的決策提供理論指導(dǎo)。其次,北京市退耕還林生態(tài)效益評(píng)估結(jié)果能為退耕還林地低效林分模式改造提供數(shù)據(jù)支撐。本研究分別統(tǒng)計(jì)不同樹種價(jià)值量并進(jìn)行排序,可幫助城市園林綠化規(guī)劃篩選出符合生態(tài)優(yōu)先原則的退耕樹種,進(jìn)而改善植物搭配模式,更新改造殘次林、劣質(zhì)林以及過熟林,解決山區(qū)適地適樹問題,從而提升城市森林整體生態(tài)服務(wù)價(jià)值。第三,此次評(píng)估結(jié)果能為退耕還林生態(tài)功能監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)和體系的進(jìn)一步完善提供數(shù)據(jù)參考。由于北京市退耕還林工程效益計(jì)算都存在每年數(shù)據(jù)更新,因此需要連續(xù)監(jiān)測(cè)并清查相關(guān)數(shù)據(jù)。通過退耕還林監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的建立,能夠有效連續(xù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),更加精準(zhǔn)地連年評(píng)估退耕還林產(chǎn)生的生態(tài)價(jià)值,從而更加客觀、全面地評(píng)估區(qū)域退耕還林工程帶來的生態(tài)效益。綜上,此次北京市退耕還林生態(tài)效益綜合評(píng)估,可為北京市退耕還林后續(xù)長效政策機(jī)制的制定及實(shí)施提供有效幫助。

5 結(jié)論

本文從涵養(yǎng)水源、保育土壤、固碳釋氧、林木積累營養(yǎng)物質(zhì)、凈化大氣環(huán)境和生物多樣性保護(hù)六個(gè)方面對(duì)北京市退耕還林工程生態(tài)效益物質(zhì)量和價(jià)值量進(jìn)行了定量評(píng)估,主要結(jié)論如下：

(1)北京市退耕還林工程取得了良好的生態(tài)效益,北京市退耕還林生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)服務(wù)總價(jià)值量為18.92億元/a,各項(xiàng)功能價(jià)值量大小排序?yàn)椋汉B(yǎng)水源(41.15%)>固碳釋氧(26.73%)>凈化大氣環(huán)境(17.27%)>生物多樣性(8.93%)>保育土壤(4.23%)>林木積累營養(yǎng)物質(zhì)(1.69%)。由此可知,北京市退耕還林主體功能為涵養(yǎng)水源、固碳釋氧和凈化大氣環(huán)境,三者價(jià)值量之和共占生態(tài)效益總價(jià)值量的85.15%,可見效果顯著。

(2)北京市7區(qū)退耕還林生態(tài)效益價(jià)值量差異較大,各區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值量大小排序?yàn)槊茉茀^(qū)(4.84億元/a)>懷柔區(qū)(2.96億元/a)>房山區(qū)(2.92億元/a)>延慶區(qū)(2.63億元/a)>平谷區(qū)(2.37億元/a)>昌平區(qū)(1.69億元/a)>門頭溝區(qū)(1.52億元/a),排序差異主要受各區(qū)退耕面積和其承擔(dān)的生態(tài)功能的影響。

(3)北京市退耕還林工程區(qū)14個(gè)退耕樹種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值總量受退耕面積的影響,大小排序?yàn)榘謇?29.51%)>仁用杏(13.54%)>核桃(12.57%)>楊樹(12.00%)>柿子(5.37%)>桃(5.17%)>棗(5.10%)>其他(4.68%)>杏(4.41%)>蘋果(2.50%)>梨(1.49%)>葡萄(1.35%)>李子(1.03%)>櫻桃(0.98%)>山楂(0.31%)。退耕樹種單位面積價(jià)值量大小排序?yàn)闂顦?桃>核桃>梨>仁用杏>板栗>蘋果>柿子>棗>山楂>杏>櫻桃>其他>李子>葡萄。總體來看,比較不同類型樹種所創(chuàng)造的生態(tài)效益大小排序?yàn)樯鷳B(tài)林>生態(tài)經(jīng)濟(jì)兼用林>鮮果林。

根據(jù)評(píng)估結(jié)果,應(yīng)加強(qiáng)北京市退耕還林的總體規(guī)劃,使生態(tài)建設(shè)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及農(nóng)民增收相配合,建立退耕還林長效保障機(jī)制對(duì)其成果進(jìn)行鞏固,對(duì)退耕重點(diǎn)地區(qū)加大管理投入,并優(yōu)化管理模式。針對(duì)不同行政區(qū),應(yīng)該根據(jù)各區(qū)縣具體情況制定成果保護(hù)政策,生態(tài)補(bǔ)償額度及年限可根據(jù)本文給出的各行政區(qū)退耕還林產(chǎn)生的具體生態(tài)價(jià)值來核算。針對(duì)退耕樹種選擇,應(yīng)遵循生態(tài)優(yōu)先、適地適樹、分類施策的原則,在后續(xù)政策的樹種選擇上以產(chǎn)生生態(tài)價(jià)值更高的生態(tài)林樹種為主,并根據(jù)退耕林所處的立地條件和生態(tài)區(qū)位對(duì)生長狀況與收益不良的退耕林分給予技術(shù)支持以及銷路推廣。建議遵循生態(tài)優(yōu)先、適地適樹、分類施策的原則制定成果保護(hù)政策,并根據(jù)各區(qū)生態(tài)價(jià)值評(píng)估結(jié)果確定生態(tài)補(bǔ)償額度和年限,從而制定退耕還林長效保障機(jī)制。