張 駿,沈國(guó)存,陳 崇,焦?jié)崫崳吆殒罚?輝,吳初平,朱錦茹,袁位高,江 波*
(1.浙江省林業(yè)科學(xué)研究院,浙江 杭州 310023;2.浙江省林業(yè)廳,浙江 杭州 310020;3.浙江省林業(yè)生態(tài)工程管理中心,浙江 杭州 310020)
沿海防護(hù)林體系建設(shè)是我國(guó)生態(tài)建設(shè)的重要內(nèi)容,是沿海地區(qū)防災(zāi)減災(zāi)體系建設(shè)的重要組成部分。構(gòu)建沿海防護(hù)林體系作為生態(tài)屏障,對(duì)于改善和優(yōu)化沿海地區(qū)生態(tài)環(huán)境,抵御自然危害,保障人民生命和財(cái)產(chǎn)安全,促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的戰(zhàn)略意義。加快沿海防護(hù)林體系建設(shè),也是浙江省生態(tài)建設(shè)中一項(xiàng)非常必要且十分緊迫的戰(zhàn)略任務(wù),也是生態(tài)省建設(shè)的重要內(nèi)容[1]。
浙江省沿海地區(qū)是我國(guó)東部經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、城市化進(jìn)程快、人口稠密的地區(qū)之一。由于特殊的地理位置和氣候條件,浙江省沿海地區(qū)也是臺(tái)風(fēng)、洪澇、風(fēng)暴潮等等自然災(zāi)害發(fā)生頻率最高,受害最嚴(yán)重的地區(qū)之一,常常給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)嚴(yán)重危害,1990-2004年因臺(tái)風(fēng)造成的直接經(jīng)濟(jì)損失就高達(dá)1.0×1011元以上[1]。2013年“菲特”臺(tái)風(fēng)造成全省11個(gè)市75個(gè)縣707.3萬(wàn)人受災(zāi),因洪澇災(zāi)害造成的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)到了124.05億元。
泥質(zhì)海岸是我國(guó)海岸劃分中的一種特殊性質(zhì)的類(lèi)型,占我國(guó)海岸線總長(zhǎng)的48.5%左右[2],存在地下水位高、海水易倒灌、土壤鹽漬化和次生鹽漬化程度高、質(zhì)地粘重、養(yǎng)分貧瘠、宜林條件差、造林成活難度大等問(wèn)題[3]。因此國(guó)家在20世紀(jì)80年代末開(kāi)展了沿海防護(hù)林工程建設(shè)工作,極大地提高和改善了沿海地區(qū)人民的生活水平和環(huán)境條件[2]。泥質(zhì)海岸防護(hù)林由于其地域性和時(shí)間性的特點(diǎn),其生態(tài)效益在我國(guó)乃至世界上仍處于探索性研究階段,沒(méi)有形成一套完整、統(tǒng)一、簡(jiǎn)捷實(shí)用的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。國(guó)內(nèi)僅有惠淑榮[3]和王巖等[4]等對(duì)泥質(zhì)海岸防護(hù)林的小氣候效益及綜合效益進(jìn)行評(píng)價(jià),以及羅細(xì)芳[5]對(duì)全國(guó)沿海防護(hù)林2010年生態(tài)效益進(jìn)行過(guò)估算和評(píng)價(jià)。這主要因?yàn)槟噘|(zhì)海岸特殊性質(zhì),至今在其研究領(lǐng)域內(nèi)還沒(méi)有出現(xiàn)被廣泛認(rèn)可、具有可操作性的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)方法[2]。本研究著重針對(duì)泥質(zhì)海防林基干林帶的服務(wù)功能和價(jià)值進(jìn)行監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià),尤其是在防災(zāi)減災(zāi)方面進(jìn)行林帶的對(duì)比調(diào)查,擬建成一套標(biāo)準(zhǔn)化的評(píng)價(jià)體系和方法,通過(guò)研究分析存在的問(wèn)題,為客觀評(píng)價(jià)沿海防護(hù)林工程特別是泥質(zhì)基干林帶的服務(wù)功能提供參考和決策依據(jù)。
浙江省地處我國(guó)東南沿海,27°06' ~ 31°11' N,118°01' ~ 123°10' E,土地面積10.18萬(wàn)km2。東濱東海,西鄰江西、安徽,南屏福建,北接上海、江蘇,處于中國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的長(zhǎng)三角地區(qū)。“七山一水二分田”是浙江土地構(gòu)成的基本特征。
浙江省地勢(shì)西南部高,東北部低,自西南向東北傾斜,呈梯級(jí)下降;西南部為平均海拔800 m的山區(qū),1 500 m以上的山峰也大都集中在此,龍泉縣境內(nèi)的黃茅尖,海拔1 929 m,為本省最高峰;中部以丘陵為主,大小盆地錯(cuò)落分布于丘陵山地之間,東北部為沖積平原,地勢(shì)平坦,土層深厚,河網(wǎng)密布[6~7]。各山脈一直延伸到東海,露出水面的山峰構(gòu)成半島和島嶼。地貌復(fù)雜,山脈多呈西南至東北走向,有山地、丘陵、谷地、平原等多樣變化,從而影響氣溫、降水、風(fēng)、濕度、日照等氣候因素及土壤的形成。
浙江省海岸線共計(jì)4 362 km,其中泥質(zhì)海岸線1 806 km,占41%。2008-2012年,浙江省沿海防護(hù)林體系建設(shè)工程完成泥質(zhì)基干林帶造林2 895 hm2,修復(fù)525 hm2;完成紅樹(shù)林造林111 hm2。截止2012年底,全省共有泥質(zhì)基干林帶面積達(dá)7 252 hm2,長(zhǎng)度1 480 hm2;紅樹(shù)林面積總計(jì)202 hm2。
森林保護(hù)基礎(chǔ)設(shè)施效益是指森林在降低自然災(zāi)害危害的同時(shí)對(duì)沿海基礎(chǔ)設(shè)施的保護(hù),通過(guò)市場(chǎng)價(jià)值法替代,即用相同長(zhǎng)度的海堤造價(jià)的影子價(jià)格衡量:

式中,V1為基干林帶保護(hù)基礎(chǔ)設(shè)施價(jià)值(元),LB為已達(dá)規(guī)定寬度的基干林帶(1 480 km),VB為單位長(zhǎng)度海堤建設(shè)的投資(600萬(wàn)元/km)[8]。
防災(zāi)減災(zāi)效益指林帶減少災(zāi)害發(fā)生及其所帶來(lái)的直接和間接損失。通過(guò)對(duì)全省沿海7個(gè)典型海防林建設(shè)縣:海寧市、蕭山市、上虞市、慈溪市、普陀區(qū)、溫嶺市和蒼南縣進(jìn)行抽樣調(diào)查,獲得2008-2012年有林帶和無(wú)林帶防護(hù)下農(nóng)田、經(jīng)濟(jì)作物等的年產(chǎn)量和31條典型林帶防護(hù)對(duì)象面積;然后根據(jù)臺(tái)風(fēng)年和無(wú)臺(tái)風(fēng)年對(duì)比得基干林帶防護(hù)下臺(tái)風(fēng)年產(chǎn)量比無(wú)臺(tái)風(fēng)年減少11.04%,無(wú)林帶防護(hù)下臺(tái)風(fēng)年產(chǎn)量比無(wú)臺(tái)風(fēng)年減少34.53%,兩者比較得海防林防災(zāi)減災(zāi)效果Kf為23.49%。

式中,V2為基干林帶防災(zāi)減災(zāi)價(jià)值(元),Af為每年海防林防護(hù)對(duì)象面積(hm2),通過(guò)典型調(diào)查得到單位長(zhǎng)度林帶防護(hù)面積(65 hm2/km)和浙江省基干林帶總長(zhǎng)度相乘,Vf為典型調(diào)查海防林帶保護(hù)對(duì)象平均年產(chǎn)值(5.91萬(wàn)元/hm2)。
2.3.1 物理量計(jì)算 常以林地、無(wú)林地的蓄水能力差異評(píng)價(jià)森林生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)蓄水功能,森林凈化水的量也以調(diào)蓄水量來(lái)衡量。基干林帶參照對(duì)象采用鹽堿地環(huán)境因子。

式中,W為林帶調(diào)蓄水量(m3),A為基干林帶面積(7 252 hm2),VS為土壤非毛管蓄水量(m3/hm2),VSy為鹽堿地土壤非毛管蓄水量(17.50 m3/hm2),VL為林地枯落物蓄水量(46 m3/hm2),NCP為土壤非毛管孔隙度(17.09%),H為土層厚度(0.67 m)。
2.3.2 價(jià)值量計(jì)算 研究中將森林水源涵養(yǎng)的效益分為森林調(diào)水效益及森林改良水質(zhì)的效益。采用《生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估規(guī)范》規(guī)定的影子工程法對(duì)森林涵養(yǎng)水源的子效益的意義進(jìn)行了屆定,對(duì)單位效益的價(jià)值進(jìn)行了貨幣化。
林帶水源涵養(yǎng)效益:

式中,V3為林帶涵養(yǎng)水源的價(jià)值(元),W為林帶調(diào)節(jié)水量(m3),P1為森林調(diào)水效益影子價(jià)格(9.95元/m3)[9],P2為森林凈水效益影子價(jià)格(2.09元/m3,取全國(guó)各大中城市的居民用水價(jià)格的平均值)。
森林保育土壤功能可分為固土功能和保肥功能2個(gè)方面。
2.4.1 物理量計(jì)算
2.4.1.1 固土能力 森林的固土能力以特定面積的森林固土量來(lái)表示。森林固土量通過(guò)該面積森林減少同等面積鹽堿地的土壤侵蝕量來(lái)衡量,計(jì)算公式為:

式中,d為固土量(t),A為基干林帶面積(hm2),Xy為鹽堿地土壤侵蝕模數(shù)(18.15 t/hm2),X為土壤侵蝕模數(shù)(0.52 t/hm2)。
2.4.1.2 保肥能力 森林的保肥能力是指森林通過(guò)固定土壤而保持土壤養(yǎng)分的能力,是通過(guò)該面積森林減少同等面積鹽堿地的土壤養(yǎng)分量來(lái)衡量。
2.4.2 價(jià)值量計(jì)算
計(jì)算公式:

式中,V4為林帶保育土壤效益的價(jià)值量(元),Ks為挖掘泥沙的費(fèi)用(21.8元/m3)[10],ρ為土壤容重(1.15 t/m3),Ns、Ps、Ks分別為森林土壤中氮、磷、鉀含量(g/kg),M為森林土壤中有機(jī)質(zhì)含量(g/kg);R1為磷酸二銨含氮量(g/kg),R2為磷酸二銨含磷量(g/kg),R3為氯化鉀含鉀量(g/kg),C1為市場(chǎng)上磷酸二銨平均價(jià)格(2 400.00元/t),C2為氯化鉀平均價(jià)格(2 800.00元/t),C3為有機(jī)質(zhì)平均價(jià)格(320元/t)。
2.5.1 物理量計(jì)算 植物生物量主要成分是纖維素和少量N、P、K、Fe、Ca等灰分元素。根據(jù)植物光合作用機(jī)理和植物代謝規(guī)律推算,植物生物量中若按含有1%的灰分元素計(jì),則每制造1 t植物生物量,可放出氧氣1.1852t,同化空氣中二氧化碳1.63 t,相當(dāng)于固碳0.444 4 t。
2.5.1.1 固定碳量

式中,Wc為森林植物固碳量(t),A為基干林帶面積(hm2),Bi為森林植物年凈生長(zhǎng)生物量(t),0.444 4為植物生長(zhǎng)光合作用碳平衡系數(shù),Cs為森林土壤年固碳量(t)。
2.5.1.2 釋放O2量

式中,Wo為森林植物釋氧量(t),1.185 2為植物生長(zhǎng)光合作用氧平衡系數(shù),Bi為森林植物年凈生長(zhǎng)生物量(t)。
2.5.2 價(jià)值量計(jì)算 本研究采用《生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估規(guī)范》規(guī)定的工業(yè)生產(chǎn)成本法對(duì)公益林固碳、釋氧價(jià)值進(jìn)行核算[11]。

式中,V5為林帶固碳釋氧效益的價(jià)值量(元);Pc為人工固定碳價(jià)格為瑞典碳稅率 150美元/t,按 1:6.2折合人民幣930元/t;Po為人工生產(chǎn)O2的價(jià)格為2007春季O2平均價(jià)格1 000元/t。
森林生態(tài)系統(tǒng)對(duì)大氣污染物(如二氧化硫、氟化物、氮氧化物、粉塵、重金屬等)的吸收、過(guò)濾、阻隔和分解,以及降低噪音、提供負(fù)離子和萜烯類(lèi)(如芬多精)物質(zhì)等功能。這里僅計(jì)算提供負(fù)離子、吸收二氧化硫和滯塵價(jià)值:

式中,Vf為基干林帶提供負(fù)離子價(jià)值,Vs為基干林帶吸收二氧化硫價(jià)值,Vz為基干林帶滯塵價(jià)值。

式中,H為林帶高度(m),Km為負(fù)離子的價(jià)值5.818 5×10-18/個(gè),Qm為負(fù)離子濃度(個(gè)/cm3),Lm為負(fù)離子壽命(10 min)。

式中,Ks為二氧化硫治理費(fèi)用(1 200元/t)[11],Ws為各森林類(lèi)型的平均凈化S能力(通過(guò)各類(lèi)型葉片平均S含量0.415%、葉片重量比例和生物量獲得)。

式中,Kz為降塵清理費(fèi)用(150元/t)[11],Wz為各森林類(lèi)型的平均滯塵量能力(通過(guò)各類(lèi)型葉片平均滯塵量1.64%、葉片重量比例、生物量以及全省定位站年均降雨次數(shù)獲得)。
紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng)作為一種海岸潮間帶森林生態(tài)系統(tǒng),其生態(tài)效益可用效果評(píng)價(jià)法來(lái)計(jì)量,包括生產(chǎn)有機(jī)物、抗風(fēng)消浪、多樣性保護(hù)、降解污染物與防治病蟲(chóng)害、固碳釋氧以及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)、養(yǎng)分積累等方面。

式中,V7為紅樹(shù)林生態(tài)價(jià)值(元),VR為紅樹(shù)林單位面積生態(tài)價(jià)值(元·hm-2·a-1),AR為紅樹(shù)林面積(hm2)。據(jù)研究,紅樹(shù)林單位面積年生態(tài)價(jià)值達(dá)17.33萬(wàn)元hm-2·a-1[12]。
浙江省沿海防護(hù)林體系工程中,2008-2012年泥質(zhì)基干林帶生態(tài)服務(wù)功能效益總計(jì)171.23億元,平均每年34.25億元效益,單位面積47.23萬(wàn)元/hm2,單位長(zhǎng)度2 314元/m。
2008-2012年,浙江省新增泥質(zhì)基干林帶長(zhǎng)度達(dá)到818 km,2012年底達(dá)標(biāo)基干林帶長(zhǎng)度為1 480 km。根據(jù)公式測(cè)算,基干林帶保護(hù)基礎(chǔ)設(shè)施效益(V1)價(jià)值88.80億元,占總效益51.86%。
據(jù)浙江全省31條典型林帶抽樣調(diào)查,測(cè)算得在海防林防護(hù)下臺(tái)風(fēng)年產(chǎn)量比正常年減少11.04%,無(wú)林帶防護(hù)下臺(tái)風(fēng)年產(chǎn)量比正常年減少34.53%。
2012年底,浙江省泥質(zhì)基干林帶長(zhǎng)度達(dá)到1 480 km,防護(hù)農(nóng)田等面積達(dá)9.62萬(wàn)hm2。根據(jù)公式測(cè)算,5 a間基干林帶防災(zāi)減災(zāi)效益(V2)累計(jì)66.76億元,占總效益38.99%。
浙江省沿海防護(hù)林體系工程區(qū)中,2008-2012年泥質(zhì)基干林帶累計(jì)調(diào)節(jié)水量4 255.22萬(wàn)t,年均調(diào)節(jié)水量851.04 萬(wàn) t。
2008-2012年累計(jì)涵養(yǎng)水源價(jià)值(V3)5.12億元,其中調(diào)節(jié)水量?jī)r(jià)值4.23億元,凈化水質(zhì)價(jià)值0.89億元。
浙江省沿海防護(hù)林體系工程區(qū)年泥質(zhì)基干林帶總固土量63.93萬(wàn)t,年均固土12.79萬(wàn)t;總保肥量9.21萬(wàn)t,年均保肥1.84萬(wàn)t。累計(jì)保育土壤價(jià)值(V4)0.80億元,其中固土價(jià)值0.12億元,保肥價(jià)值0.68億元。
通過(guò)典型林帶調(diào)查得,平均林帶高度6.2 m,平均胸徑12.7 cm,平均密度1 650株/hm2,計(jì)算得喬木生物量88.81 t/hm2。因此2012年底,泥質(zhì)基干林帶喬木生物總量為64.54萬(wàn)t。
2008-2012年,浙江省沿海防護(hù)林體系工程區(qū)泥質(zhì)基干林帶總固碳量14.50萬(wàn)t,總釋氧量34.51萬(wàn)t。累計(jì)固碳釋氧價(jià)值(V5)4.80億元,其中固碳價(jià)值1.35億元,釋氧價(jià)值3.45億元。
2012年底,浙江省沿海防護(hù)林體系工程區(qū)泥質(zhì)基干林帶5 a間累計(jì)吸收二氧化硫0.19萬(wàn)t,累計(jì)滯塵量23.03萬(wàn)t。2008-2012年累計(jì)凈化大氣環(huán)境價(jià)值(V6)3.20億元,其中提供負(fù)離子價(jià)值2.83億元,吸收二氧化硫價(jià)值0.023億元,滯塵價(jià)值0.34億元。
紅樹(shù)林是森林的一種獨(dú)特類(lèi)型,是森林資源重要組成部分,在維護(hù)海岸生態(tài)平衡、強(qiáng)塘固堤、防災(zāi)減災(zāi)、國(guó)土保安等方面發(fā)揮著多方面的重要作用。
2008-2012年,浙江省沿海防護(hù)林體系工程區(qū)5年新增紅樹(shù)林面積111 hm2,2012年底紅樹(shù)林總面積達(dá)202 hm2,累計(jì)生態(tài)價(jià)值(V7)1.75億元。
海岸基干林帶是沿海防護(hù)林體系的第一道防線,主要表現(xiàn)在對(duì)臺(tái)風(fēng)、風(fēng)暴潮等自然災(zāi)害的剛性抵御,海岸基干林帶已成為浙江“千里海塘”的最佳保護(hù)衛(wèi)士。臺(tái)州溫嶺[13]、杭州蕭山[14],紹興上虞[15]和嘉興市[16]在地方曾做過(guò)海防林的部分初步研究。隨著沿海地區(qū)城市化進(jìn)程的加快,建設(shè)用地需求量越來(lái)越大,在國(guó)家嚴(yán)格保護(hù)基本農(nóng)田后,很多地方把目光轉(zhuǎn)向了林地和濕地,給沿海防護(hù)林的保護(hù)和發(fā)展帶來(lái)了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
2008-2012年浙江省泥質(zhì)基干林帶生態(tài)服務(wù)功能效益總計(jì)171.23億元,平均每年34.25億元效益,接近2012年全省林業(yè)產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值3 576億元的百分之一,單位面積效益47.23萬(wàn)元/hm2,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于仙居生態(tài)公益林2004-2008年的效益(3.72萬(wàn)元/hm2)[17],其中保護(hù)基礎(chǔ)設(shè)施效益88.80億元、防災(zāi)減災(zāi)66.76億元、涵養(yǎng)水源5.12億元、固碳釋氧4.80億元、凈化大氣3.20億元、紅樹(shù)林生態(tài)價(jià)值1.75億元、保育土壤價(jià)值0.80億元。
沿海防護(hù)林基干林帶由于撫育和后期修復(fù)更新脫節(jié),有些地區(qū)曾經(jīng)合攏的林帶出現(xiàn)斷裂,有些地區(qū)林分質(zhì)量不高,導(dǎo)致森林防災(zāi)減災(zāi)和保護(hù)設(shè)施等功能難以得到最大發(fā)揮。這些問(wèn)題隨著海防林工程建設(shè)的不斷推進(jìn),工程區(qū)內(nèi)幼林撫育和管護(hù)的任務(wù)越來(lái)越重,工程建設(shè)的實(shí)際需要與投入不足的矛盾越來(lái)越突出,鞏固現(xiàn)有服務(wù)功能也越來(lái)越難。
[1]應(yīng)寶根.浙江省沿海防護(hù)林體系建設(shè)工程布局規(guī)劃思路[J].浙江林業(yè)科技,2006,26(2):49-53.
[2]韓友志,邢兆凱,于雷,等.遼寧泥質(zhì)海岸防護(hù)林體系建設(shè)的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)措施及規(guī)劃研究[J].遼寧林業(yè)科技,2007(4):35-46.
[3]惠淑榮,王巖,魏忠平,等.泥質(zhì)海岸防護(hù)林綜合效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究[J].西北林學(xué)院學(xué)報(bào),2011,26(2):75-80.
[4]王巖,魏息平,潘文利,等.遼河三角洲泥質(zhì)海岸防護(hù)林小氣候效益研究[J].水土保持研究,2011,18(4):65-70.
[5]羅細(xì)芳,古育平,陳火春,等.我國(guó)沿海防護(hù)林體系生態(tài)效益價(jià)值評(píng)估[J].華東森林經(jīng)理,2013,27(1):25-27, 56.
[6]浙江森林編輯委員會(huì).浙江森林[M].北京:中國(guó)林業(yè)出版社,1993.
[7]劉安興,張正壽,丁衣冬,等.浙江林業(yè)自然資源(森林卷)[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版,2002.
[8]廣東省千里海堤加固達(dá)標(biāo)工程建設(shè)方案(2011)[EB/OL].http://zwgk.gd.gov.cn/006939748/201110/t20111008_284835.html(2014-06-30日)..
[9]中國(guó)水利年鑒編輯委員會(huì).中國(guó)水利年鑒 [M].北京:中國(guó)水利水電出版社,1993-1999.
[10]水利部水利建設(shè)經(jīng)濟(jì)客額站水利部水利建筑工程預(yù)算定額(上冊(cè))[M].鄭州:黃河水利出版社,2002.
[11]LY/T1721-2008,森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估規(guī)范[S].
[12]韓維棟,高秀梅,盧昌義,等.中國(guó)紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)價(jià)值評(píng)估[J].生態(tài)科學(xué),2000,19(1):40-45.
[13]柯孔明,何小廣,葛呂琴.臺(tái)州市沿海圍涂果園防護(hù)林效益調(diào)查研究[J].浙江林業(yè)科技,1996,16(4):67-40,74.
[14]沈偉東,俞國(guó)雄.淺論沿海防護(hù)林綜合效益的發(fā)揮[J].浙江林業(yè)科技,1997,17(3):65-67.
[15]趙銀軍.淺述海涂農(nóng)田防護(hù)林的功能和效益[J].浙江林業(yè)科技,2001,21(4):66-67.
[16]顧沈華,劉麗月,葉益平,等.嘉興沿海基干林帶主要造林樹(shù)種防護(hù)效能評(píng)價(jià)[J].浙江林業(yè)科技,2010,30(2):73-76.
[17]王堅(jiān)婭,應(yīng)寶根,張駿,等.仙居縣公益林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及價(jià)值評(píng)估[J].浙江林業(yè)科技,2010,30(4):83-93.