上海城市森林生態(tài)系統(tǒng)凈化大氣功能價值的研究

李英升 李明華 肖舜禎（國家林業(yè)局華東林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計院 浙江杭州 310019）

上海城市森林生態(tài)系統(tǒng)凈化大氣功能價值的研究

李英升 李明華 肖舜禎
（國家林業(yè)局華東林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計院 浙江杭州 310019）

基于2009年森林資源資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查成果，采用市場價值法、影子工程等方法，估算了上海城市森林凈化大氣服務(wù)功能價值。研究結(jié)果表明：上海城市森林生態(tài)系統(tǒng)凈化大氣功能的總價值為27901.3 x104元·a-1，其中森林固定CO2的價值為44696.1 x104元·a-1，釋放 O2的功能價值為 112043.2 x104元·a-1，吸收污染物的功能價值為1010 .0x104元·a-1，滯塵功能價值為16350.4 x104元·a-1，提供負離子的功能價值為97801.6 x104元.a-1。研究結(jié)果可為上海城市森林建設(shè)和管理經(jīng)營，核算綠色GDP以及森林資源的生態(tài)價值量化提供科學(xué)依據(jù)。

城市森林；森林生態(tài)系統(tǒng)；凈化大氣；價值估算；上海

城市森林作為城市生態(tài)系統(tǒng)的主體，是城市有生命的基礎(chǔ)設(shè)施，為城市居民提供了很多非實物型的生態(tài)服務(wù)功能，能有效地改善城市發(fā)展所引起的環(huán)境質(zhì)量下降問題，有利于維持城市生態(tài)系統(tǒng)的健康和平衡以及城市的可持續(xù)發(fā)展。森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能通常可劃分為提供產(chǎn)品、調(diào)節(jié)、文化和支持4類功能，就城市森林而言，主要體現(xiàn)在調(diào)節(jié)、文化和支持三個方面，其中固碳釋氧、凈化空氣、滯塵降噪等這些生態(tài)調(diào)節(jié)服務(wù)功能對改善城市生態(tài)環(huán)境、維持生態(tài)平衡至關(guān)重要。本文采用目前國際、國內(nèi)通用方法，結(jié)合上海市2009年森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查成果，從森林固定 CO2、釋放O2、吸收污染物，滯塵和提供負離子等凈化大氣功能價值加以分析，旨在為上海城市林業(yè)建設(shè)及可持續(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)。

1 研究區(qū)概況

上海市（30°40′～31°53′N、120°51′～122°12′E）地處長江三角洲東緣，屬北亞熱帶季風(fēng)性氣候，境內(nèi)地勢低平，平均海拔4米左右，江、河、湖、海的水位較高，地下水埋深很淺，陸海岸線長約172km。全市總面積634050hm2。森林植被屬北亞熱帶常綠闊葉林植被區(qū)，但自然狀態(tài)下的植被僅存于佘山等丘陵和近岸的大金山島、佘山島等島嶼上。

全市林業(yè)用地面積99036.8hm2，占全市土地面積的15.62%，森林覆蓋率12.58%。各主要森林類型和蓄積見表1。

表1 上海市主要森林類型面積、蓄積結(jié)構(gòu)

2 研究方法

1.1 評估基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及來源

采用的數(shù)據(jù)及來源：1）研究區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)功能的參數(shù)源于浙江天童站、杭州灣站、江蘇下蜀站、江西大崗山站等國家林業(yè)局森林生態(tài)系統(tǒng)定位研究站及上海市林業(yè)工程效益監(jiān)測點的歷史數(shù)據(jù)和現(xiàn)行監(jiān)測數(shù)據(jù)，同時參照中國科學(xué)院江蘇太湖湖泊生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站、江蘇太湖湖泊生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站多年長期連續(xù)觀測數(shù)據(jù)；2）上海市2009年森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查成果；3）公開發(fā)表的文獻資料；4）國家權(quán)威部門發(fā)布的社會公共數(shù)據(jù)[1]。

1.2 評估方法

基于我國森林定位研究和國內(nèi)外已有的研究成果，依據(jù)《林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估規(guī)范》（LY/T1721-2008），綜合運用生態(tài)學(xué)、經(jīng)濟學(xué)理論，定量分析和評價了上海市城市森林固定CO2、釋放O2、吸收污染物，滯塵和提供負離子等等5個方面的物質(zhì)量及價值量。

1.3 生物量計算方法

1.3.1 林分生物量

生物量的計算方法可以利用蓄積量與生物量的轉(zhuǎn)換系數(shù)或關(guān)系模型進行推算。此方法簡便易用，只要知道了各類樹種的生物量與蓄積量的轉(zhuǎn)換系數(shù)，便可以根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)中的蓄積量求得生物量，故被普遍適用國內(nèi)外的研究。本文的轉(zhuǎn)換系數(shù)采用相關(guān)研究文獻提出的轉(zhuǎn)換系數(shù)模型[2] [3]：

1.3.2 灌木林生物量的計算

由于上海市森林資源清查數(shù)據(jù)中只提供了各地區(qū)灌木林的面積，因而對于灌木林生物量的估算，依據(jù)公式：灌木總生物量=單位而積灌木生物量x面積來計算。灌木林的生物量利用我國秦嶺淮河以南的平原地區(qū)灌木林平均生物量值5.096 t.hm-2。

1.3.3 竹林生物量的計算

竹林的總生物量是由總株數(shù)和平均單株生物量來推算。在全市森林資源調(diào)查資料中，竹林主要以雜竹為主，但我國對雜竹的生物量研究很少，故取毛竹的凈生長量10.918t.hm-2作為參考。

表2 不同森林類型年凈生產(chǎn)力

3 結(jié)果與分析

3.1 森林固定CO2功能價值

根據(jù)固定CO2總量計算公式：G植被固碳=A （1.63*0.2727B年+F土壤）（A為森林面積），估算出上海市森林固定CO2達46.1x10-4t·a-1。根據(jù)瑞典的碳稅率每噸150美元（2009年折合人民幣970元·t-1），上海市森林固定CO2價值為44696.1 x10-4元·a-1。各森林類型固定CO2功能價值見表3。

表3 不同森林類型年固定CO2功能價值

3.2 森林釋放O2功能價值

森林中每年綠色植物吸收大量CO2，并釋放大量O2，這是森林凈化大氣和維持大氣平衡所起到的一個非常重要的作用。對森林釋放O2進行功能計量評價，根據(jù)釋放O2總量公式：G氧氣=1.19AB年，估算出上海市森林年釋放O2達112.0x10-4t。再據(jù)氧氣工業(yè)生產(chǎn)費用及出廠價格（1000元·t-1），上海市森林釋放O2價值為112043.2 x10-4元·a-1。各森林類型釋放O2功能價值見表4。

3.3 森林吸收污染物（SO2、HF、NOx）功能價值

森林依靠特殊的結(jié)構(gòu)和功能對SO2、HF、NOx等有毒有害氣體進行吸收、過濾、分解，把有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)或積累在某一器官里，或由根系排除體外，從而達到凈化環(huán)境的目的。吸收污染物功能價值估算用單位面積森林每年吸收各種污染物的平均值乘以研究區(qū)域森林面積，得到每年森林吸收各種污染物的總量，再用影子工程法，根據(jù)近年污染治理過程中消減單位重量各種污染物的投資成本算出森林生態(tài)系統(tǒng)吸收各種污染物的價值。森林凈化各種污染物的工程費用為：二氧化硫為每kg 1.20元；氟化物為每kg 0.69元；氮氧化物為每kg 0.63元。通過計算，上海市森林吸收污染物功能為844.4 x10-4kg·a-1，價值為1010.0 x10-4元·a-1（見表5）。

表5 不同森林類型年吸收污染物功能價值

3.4 森林滯塵功能價值

森林對粉塵也有很強的吸收和過濾作用，樹葉樹枝表面粗糙不平，有絨毛，能分泌粘性油脂，又能吸附黏著一部分粉塵，降低大氣環(huán)境中的含塵量。用單位面積森林每年能截持的粉塵量，再乘以森林面積，得到每年森林截留粉塵的含量，運用替代消費法以消減粉塵的成本來估算森林生態(tài)系統(tǒng)滯塵功能的價值。除塵運行成本為150元·t-1，通過計算上海市森林滯塵功能為 104.0 x10-4t，價值為 16350.4 x10-4元·a-1（見表5）。

表5 不同森林類型年吸收污染物功能價值

3.5 森林提供負離子功能價值

空氣負離子被譽為“空氣維生素和生長素”[6]，具有很強的殺菌、降塵、清潔空氣的作用，對人體健康十分有益。根據(jù)對城市森林小氣候有關(guān)研究成果綜合分析[7] [8] [9]，不同森林類型提供負離子能力如下（表6）：

表6 不同森林類型提供負離子能力

依據(jù)計算公式：

式中：G負離子、U負離子為森林年提供負離子個數(shù)和價值；Q負離子為森林負離子濃度（個.cm-3）； H為森林高度（m）；L為負離子壽命（10分鐘）； K負離子為負離子生產(chǎn)費用5.。

得出：上海市森林提供負離子276.6 x1023個.a-1，產(chǎn)生價值97801.6x104元.a-1（見表7）。

表7 不同森林類型提供負離子功能價值

3.6 上海城市森林凈化大氣功能價值

根據(jù)表1－7的計算結(jié)果，可以得出2009年上海城市森林凈化大氣功能價值如表8。

表8 上海城市森林凈化大氣功能價值表單位：x10-4元·a-1

從表8可以看出，當(dāng)年上海城市森林凈化大氣功能價值27901.3 x104元.a-1，各功能價值結(jié)構(gòu)見下圖。

4 結(jié)論與討論

（1）經(jīng)過初步估算，上海城市森林凈化大氣功能的總價值為27901.3 x104元.a-1，按大小順序依次是：釋放 O2＞提供負離子＞固定CO2＞ 滯塵功能＞吸收污染物，森林生態(tài)系統(tǒng)凈化大氣功能價值以釋放O2的價值最高，占總價值的41.2%；吸收污染物的價值最低，占總價值的0.4%。

（2）本項目所選用的只是較常用的方法，對森林生態(tài)功能的動態(tài)過程未作考慮，目前估算的凈化大氣價值總量可能比實際值偏小，部分生態(tài)服務(wù)功能由于受計量方法和手段以及研究數(shù)據(jù)難以獲得等因素影響，如凈化大氣中降低噪音、降溫等指標(biāo)還未列入，內(nèi)容還不夠全面。但隨著計量測試手段的不斷改進和提高，森林生態(tài)服務(wù)功能的認識不斷加深，其經(jīng)濟價值評估必定更加準(zhǔn)確和完善。

（3）森林生態(tài)服務(wù)價值是由各種森林面積及其生態(tài)服務(wù)單價決定的，生態(tài)價值單價是由森林結(jié)構(gòu)和質(zhì)量決定的。提高森林生態(tài)價值單價的主要措施有：一是提高林分郁閉度。郁閉度是群落樹種組成、群落密度、樹木年齡、單株冠幅等結(jié)構(gòu)因子的綜合體現(xiàn)。二是改善群落類型與層次結(jié)構(gòu)。研究表明，混交林的生態(tài)功能顯著高于純林，且二者間的差值隨平均胸徑的增大而增大。基于此，在林分改造和新建城市森林時，應(yīng)優(yōu)先考慮多樹種混合使用，混交林地上樹冠部分和地下根系部分都具有成層性。三是調(diào)整林齡結(jié)構(gòu)。林木有幼齡林、中齡林、近熟林、成熟林、過熟林之分，對于近熟林、成熟林、過熟林而言，在林分一定的情況下，其生態(tài)功能是較為穩(wěn)定的，波動很小，而對于幼齡林、中齡林來說，其生態(tài)功能將逐年增加，直至成長為成熟林。

[1] 《林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估規(guī)范》（LY/T1721-2008）.

[2] 方精石,劉國華,徐嵩齡.我國森林植被的生物量和凈生產(chǎn)量[J].生態(tài)學(xué)報，1990. 16(5)： 497- 508.

[3] 蘇繼申. 南京市城市森林固碳制氧效益研究[J] .林業(yè)科技開發(fā)，2010. 24(3)： 49- 52.

[4] 中國生物多樣國情研究報告編寫組. 中國生物多樣國情研究報告[M]. 北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1997.

[5] 劉為華.上海城市綠地土壤碳儲量格局與理化性質(zhì)研究[D]. 中國優(yōu)秀碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫，2009(12) .

[6] 吳楚材，鄭群明，鐘林生.森林游憩區(qū)空氣負離子水平的研究[J] .林業(yè)科學(xué)，2001，37 (5)：75-81）.

[7] 陳佳瀛. 城市森林小氣候效應(yīng)的研究[D] .華東師范大學(xué)， 2006.

[8] 倪軍，徐瓊，石登榮，陶康華. 城市綠地空氣負離子相關(guān)研究——以上海公園為例[J] .中國城市林業(yè)， 2004，(03) .

[9] 王洪俊.城市森林結(jié)構(gòu)對空氣負離子水平的影響[J] .南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2004，(05) .

S718.56

A

1004-7743（2011）04-0033-04

2011-09-18