磐安縣重點公益林生態效益價值評估與分析

唐海英,楊定文

(浙江省磐安縣林業局,浙江 磐安 322300)

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磐安縣重點公益林生態效益價值評估與分析

唐海英,楊定文

(浙江省磐安縣林業局,浙江 磐安 322300)

摘要：利用2013年公益林效益監測調查數據,依據國家林業局2008年發布的《森林生態系統服務功能評估規范》,對磐安縣重點公益林生態服務功能價值進行了估算。結果表明:磐安縣重點公益林年發揮生態效益35.64億元,平均為7.79萬元/hm2,遠高于其經濟效益。根據不同林種所發揮的生態效益高低,提出了最佳森林經營方案,以實現生態效益最大化與最優化。

關鍵詞：公益林;效益;評估;分析

1引言

森林是陸地生態系統的主體,在維護生態平衡、改善生態環境中具有不可替代的作用。在當今全球自然資源趨于枯竭、生態環境日益惡化的大背景下,森林的保持水土、涵養水源、固碳釋氧、凈化空氣、美化環境、保護生物多樣性等生態服務功能日益引起人們的重視?？茖W、量化、客觀地評價森林的生態效益,對于加深人們正確認識森林生態功能,增強森林資源保護意識,提高森林經營管理水平,實現經濟、社會、資源、環境協調發展具有十分重要現實意義。

2研究區概況

2.1自然地理

磐安縣地處浙江中部,介于東徑120°17′～120°47′,北緯28°49′～29°19′之間,境內山巒重疊、山勢陡峻、河流湍急,地貌類型多樣,山地丘陵面積大,全縣國土總面積119 812 hm2,其中低中山面積達102 841hm2,占國土總面積85.84 %,丘陵面積8 259 hm2,占國土總面積6.89 %,平畈面積僅8 712 hm2,占國土總面積7.27 %。全縣整個地勢呈中南部高西部低,地勢起伏大,海撥高度在350 m以下面積僅占總面積10.84 %,350～800 m的占總面積77.74 %,800 m以上的占11.42 %。全縣坡度在25°以下面積僅占土地總面積28.02 %,25°以上土地面積占土地總面積71.98 %。因此,全縣是一個以低中山為主、陡坡面積多、相對高差大的純山區縣。全縣地處亞熱帶季風氣候區,山區性較強,具有氣候溫和、雨熱同季、光溫互補特點,年平均氣溫16.1 ℃,年降水量1 527.8 mm,年均無霜期236 d,并具有豐富的地方氣候與小氣候資源,有利于山地開發與植物生長,對培育與發展森林資源十分有利。

2.2森林資源概況

根據2013年森林資源二類調查監測數據,全縣林業用地面積101912 hm2,占國土總面積85.1 %。在林業用地面積中,有林地面積90291 hm2,占林業用地面積88.6 %,灌木林地面積9543 hm2,占9.3 %,未成林造林地面積1587 hm2,占1.6 %,疏林地面積52 hm2,占0.1 %,無林地面積439 hm2,占0.4 %。全縣農業人口人均占有林業用地面積8.5畝,全縣森林覆蓋率80.2 %。

全縣森林活立木總蓄積494.68萬m3,其中喬木林蓄積475.97萬m3,占96.22 %,散生木蓄積5.93萬m3,占1.19 %,四旁樹蓄積12.78萬m3,占2.59 %。在喬木林蓄積中,幼齡林蓄積35.8萬m3,占7.52 %,中齡林111.51萬m3,占23.43 %,近熟林196.72萬m3,占41.33 %,成熟林121.60萬m3,占25.54,過熟林10.34萬m3,占2.18 %。

2.3重點生態公益林資源

截止到2013年底止,全縣擁有省級以上重點公益林45 753 hm2,其中國家級重點公益林24 798hm2,省級重點公益林20 955 hm2。重點公益林主要分布在錢塘江源頭、大盤山國家級自然保護區、重要城鎮周邊、交通干線兩側、重要景區周邊及具有保護價值的連片闊葉林與針闊混交林。重點公益林按森林類型分有松木林16 280 hm2,占35.58 %,杉木林7 493 hm2,占16.38 %,闊葉林2 013 hm2,占4.41 %,針闊混交林14 280 hm2,占31.21 %,毛竹林2 100 hm2,占4.58 %,灌木林3 587 hm2,占7.84 %。

3重點公益林生態服務功能界定

森林生態效益服務指森林生態系統形成過程中所形成的,在維持人類賴以生存的自然生態環境中所發揮的作用。森林不僅為人類提供食品、藥品、木材等各種生產生活資料,還發揮著改善人類生存環境、保護生物多樣性、防災減災、維護生態平衡等作用,即生態服務功能。本研究根據磐安實際情況,主要從以下八方面來評價森林生態效益服務功能及其經濟價值。即:①涵養水源價值;②森林防護價值;③固土保肥價值;④固碳釋氧價值;⑤積累營養價值;⑥森林游憩價值;⑦凈化大氣價值;⑧保護生物多樣性價值。

4采用的數據和來源

本研究對磐安縣重點公益林生態服務評估時所采用的數據來源如下:

(1)2008年國家林業局發布的中華人民共和國林業行業標準-《森林生態系統服務功能評估規范》(LY/T1721-2008)。

(2)浙江省《重點公益林效益評價辦法》。

(3)磐安縣2013年森林資源二類調查監測數據。

(4)磐安縣2013年重點公益林監測調查數據。

(5)2012年《磐安縣重點公益林區劃界定成果報告》。

(6)相關研究成果資料及公開發表的文獻資料。

5評價指標

本研究采用的評價指標包括涵養水源、固碳釋氧、積累營養、森林游憩、凈化大氣、保護生物多樣性、森林防護、固土保肥等八項功能。具體為調節水量、凈化水質、固定土壤、減少流失和增加土壤養份、吸收二氧化碳、釋放氧氣、積累營養物質(N、P、K)、森林游憩、吸收二氧化硫、滯塵、減弱噪聲、提供負氧離子、保護生物多樣性等。

6評價方法

6.1固碳釋氧價值

固碳釋氧功能指森林生態系統在形成過程中,森林植物通過光合作用吸收二氧化碳制造氧氣的功能,森林是陸地生態系統的主體,也是陸地最大的碳存庫,本文通過固碳和釋氧二個指標對森林固碳釋氧功能進行評估。

(1)固碳價值。

U1=SC1(1.63R1B+F1)

(1)

式(1)中U1為森林植被年固碳價值(元/年),S為森林面積(hm2),C1為固碳價格(元/t),B為森林年凈生產力(t/hm2/年),R1為二氧化碳中碳含量,F1為單位面積林分土壤年固碳量,1.63為森林植被每形成1 t干物質,平均需吸收二氧化碳1.63 t,二氧化碳中含碳量0.2728。

(2)釋氧價值。

U2=1.19C2×S×B

(2)

式(2)中U2為森林植被年釋放氧氣價值(元/年),C2為氧氣價格(元/t),S為森林面積(hm2),B為森林年凈生產力(t/hm2/年),1.19為森林植被每形成1 t干物質,要形成1.19 t氧氣.固碳價格和釋氧價格采用《森林生態系統服務評估規范》推薦使用的價格,分別是993元/t與1 000元/t。

6.2涵養水源價值

6.2.1調節水量價值

森林的水源涵養主要來源于降水,由于林地內堆積著厚厚的枯枝落葉層,再加上錯根盤節的根系在土壤間生長,致使土壤疏松,孔隙多,對雨水滲透能力極強,當降雨時,森林及其土壤象海綿體一樣可吸收大量降雨,變為地下水,這些水分在長時間內不斷地緩緩流出,起著涵養水源作用。在計算上采用土壤蓄水能力法,并參考浙江省不同森林類型蓄水能力,價值量計算采用替代成本法,即相當于等量水庫價值(水庫攔蓄1m3建造成本)。建造成本采用國家林業局《森林生態系統服務功能評估規范》推薦成本,即7.04元/m3。

U3=∑Si(Hi-Ho)·b

(3)

U3為森林植被年調節水量價值(元/年),b為水庫庫容造價(元/m3),Si為第i種類型森林面積(hm2),Hi為第i種森林類型涵養水源能力(m3/hm2),Ho為無林地涵養水源能力(m3/hm2),i為森林類型個數。

6.2.2凈化水質價值

森林內發達的根系及疏松的土壤,對流經森林的水具有很好的凈化作用,這是因為根系及土壤中的孔隙對水中的污染物起到過濾作用,而且對一些有害物質具有極強的吸附作用,因此,從森林中涌出的泉水一般清澈透明.根據《森林生態系統服務功能評估規范》測算方法,計算公式為:

U4=∑Si(Hi-Ho)·K

(4)

U4為森林年凈化水質價值,K為水凈化費用,Si為第i種類型森林面積(hm2),Hi為第i種森林類型涵養水源能力,Ho為無林地涵養水源能力,i為森林類型個數。水凈化費用采用國家林業局《森林生態系統服務功能評估規范》推薦成本,即2.09元/t。

6.3固土保肥價值

森林具有極強的水土保持功能,樹木根系發達,對土壤有極強的粘附力,森林可以延緩雨水落地時間,削弱雨滴對土壤表層的濺擊強度,使土壤受雨水侵蝕程度大大減弱,沖不走土壤,林地內的枯枝杪葉層不但可大大減少泥沙流失量,還可吸收5 %～15 %降水.因此,森林的固土保肥主要體現在二個方面,即減少土壤資源損失和保護土壤肥力效益.

6.3.1固定土壤價值

森林的固土效益可以從地表土壤侵蝕程度表現出來,根據無林地土壤侵蝕深度和有林地土壤侵蝕深度之差來測算森林固土量,再按照一般土層厚度,將森林的固土量轉化為挖土方工程來計算固土價值。

U5=K·G∑Si×(di-do)

(5)

式中U5為森林年固定土壤價值(元/年),K為水庫開挖單位面積土方費用(元/m3),Si為各森林類型面積,G為進入河道或水庫泥砂占泥砂總流失量的比重,do為無林地土壤年侵蝕模數(t/hm2/年),di為各森林類型土壤侵蝕模數(t/hm2·年),開挖土方參照《森林生態系統服務功能評估規范》推薦價格,即5元/m3。

6.3.2森林保肥價值

無林地每年因降雨而造成水土流失,不僅帶走大量營養物質(N、P、K等),還會帶走下層土壤中可溶解物質,造成土壤肥力下降,因此,可以根據土壤養份含量折算成化肥量來測算森林的保肥價值。

U6=D×S×∑P1iP2iP3i

(6)

U6為森林年保肥價值,D為有林地比無林地單位面積減少水土流失量,S為森林總面積,P1i為森林土壤中N、P、K的含量,P2i為N、P、K折算成化肥的比例,P3i為各類化肥價格。N、P為磷酸二氨、K為綠化鉀,折算成化肥比例分別為14 %、15.01 %、50 %,森林土壤中N、P、K含量根據不同森林類型實測數據,各類化肥及土壤有機質的平均價格采用《森林生態系統服務功能評估規范》推薦價格,分別為磷酸二氨2 200元/t、氯化鉀2 400元/t、有機質539元/t。

6.4凈化大氣環境價值

森林對大氣中的油煙、炭粒、鉛、汞等金屬粒子具有阻擋、過濾和吸收作用,森林中的許多樹種如松木、柳杉、楓樹、柏樹等對空氣中的二氧化硫、氯氣、氟化氫等有毒氣體具有很強的吸收能力,此外,許多樹木和植物能分泌出殺死結核、赤痢、白喉等多種病菌的殺菌素,直接殺滅空氣中細菌。森林還能產生一種對人體健康極為有益的物質-負氧離子,它能促進人體新陳代謝,提高人體免疫力。本研究因未對大氣中有害物質進行測定,僅對負氧離子產生效益作為凈化大氣價值,其計算公式為:

U7=5.256×1015×S×H×K2(Q-600)/L

(7)

U7為森林年產生負氧離子價值,S為森林面積,H為林分高度,K2為負氧離子生產費用(元/hm2),Q為森林的負離子濃度(個/ cm3),L為負氧離子留存時間.其中負離子生產費用為5.8185×1018/個,負氧離子留存時間采用《森林生態系統服務功能評估規范》推薦時間,即10 min。

6.5積累營養物質價值

森林在其生長過程中不斷從周邊吸收營養元素,貯存在植物體中,不同植物N、P、K等含量不同,但這些營養元素,通過地球化學循環,最終以不同形式釋放到周邊環境,供人類使用,是全球生物循環最重要的組成部份,本研究主要通過計算每年森林吸收的營養物質(N、P、K)來體現,價值量計算是根據不同森林植物營養物質含量與新增生物量計算出每年新增營養物質總量,再把積累的營養物質折算為化肥后的價值來體現。其計算公式如下:

U8=SB年(NC1/R1+PC1/R2+KC2/R3)

式中U8為森林年積累營養價值,N為林木含氮量,P為林木含磷量,K為林木含鉀量,R1為磷酸二銨化肥含氮量,R2為磷酸二銨化肥含磷量,R3為綠化鉀化肥含鉀量,C1為磷酸二銨化肥價格,C2為綠化鉀化肥價格,B年為林分年凈生產力(t/hm2/年)。S為森林面積(hm2)。磷酸二銨與綠化鉀價格采用《森林生態系統服務功能評估規范》推薦價格,分別為2 400元/t與2 200元/t,氮、磷、鉀含量采用《森林生態系統服務功能評估規范》提供的含量標準,分別為14 %、15.01 %、50 %。

6.6生物多樣性保護價值

森林是全球最大物種基因庫,全世界大約500～1 000萬種生物棲息或生活在森林里,森林的減少會導致大量物種滅絕,森林是保護生物多樣、維護生態平衡最根本途徑。根據《森林生態系統服務功能評估規范》有關測算標準,依照全縣公益林針葉林、闊葉林、針闊混交林、竹林、灌木林調查監測其喬木層物種種類、數量、胸徑;灌木層和草本層物種種類、數量、蓋度,計算出相對密度、相對胸高斷面積和相對頻度,據以確定出各森林類型物種保育shannon-wiener指數,再根據各指數對應的保育價值計算出每個類型物種保育價值。大盤山自然保護區因其屬全國唯一以野生中藥材種質資源為保護對象,且保護區內分布著多種國家一、二級保護植物和動物,根據評估規范有關規定,另按70000元/hm2計算物種保育價值。

6.7森林游憩價值

隨著社會經濟的發展,人們崇尚自然、回歸自然愿望日益強烈,森林旅游或以森林為依托的各類旅游已日漸成為時尚,并成為21世紀最具發展潛力的產業。當前國內對森林游憩價值雖然沒有統一的計算方法,但森林對我縣旅游業發展的貢獻是顯而易見的,參照浙江省林科院對森林游憩價值測算方法,結合我縣旅游業以山水自然生態游為主,各大景區都屬重點公益林區劃范圍,森林與旅游業關聯度高,全縣的自然生態都必須以豐富的森林資源為依托實際,根據省林科院對我縣公益林景觀資源、區域分布、知名度、關聯度等綜合評價,測算出我縣影子系數為0.29,即按旅游總收入*系數作為森林游憩價值。

6.8森林防護價值

森林具有涵養水源、增加降水、減輕水旱災等功能,從而為農作物穩產高產提供有利條件,森林的防護效益采用《森林生態系統服務功能評估規范》推薦使用的方法,即通過采用折算為農作物產量來計算。

U防護=AQ防護C防護

(9)

U防護為森林年發揮的防災減災防護價值(元/年),A為森林面積(hm2),Q防護為由于森林的存在而增加的農作物產量(t),C防護為農作物價格(元/t)。

7評估結果分析

根據《森林生態系統服務功能評估規范》使用的評價方法及參照指標,結合全縣125個重點公益林固定樣地調查監測數據,利用上述公式對公益林各項生態服務功能進行測算,全縣公益林總生物量為469.70萬t,年增長量為41.10萬t,調節水量1.35億t,減少土壤流失量161.42萬t,氮磷鉀等元素及有機質保肥量7.75萬t,積累營養物質0.21萬t,吸收二氧化碳76.05萬t,釋放氧氣48.91萬t,植被固碳18.27萬t.公益林年發揮生態效益總價值為35.64億元(見表1)。

從上表可以看出,全縣重點公益林各生態服務功能年發揮生態效益從高到低依次為:涵養水源>生物多樣性保護>釋放氧氣>森林游憩>凈化水質>吸收二氧化碳>固土保肥>凈化大氣>森林防護>積累營養。

不同森林類型所發揮的生態效益不同,這主要與樹種結構、林分質量、立地條件、植被覆蓋度等有關。

(1)單位面積涵養水源效益以毛竹林最高,針闊混交林最低,其從高到低依次順序為:毛竹林>松木林>杉木林>灌木林>闊葉林>針闊混交林(表2)。

表2　磐安縣重點公益林不同森林類型涵養水源價值構成

(2)單位面積減少水土流失量以闊葉林最高,灌木林最低,其從高到低依次順序為:闊葉林>針闊混交林>竹林>松木林>杉木林>灌木林(表3)。

表3磐安縣重點公益林不同森林類型減少水土流失價值構成

森林類型松木林杉木林闊葉林針闊混交林竹林灌木林合計固土能力(t/hm2·a):35.2834.7836.0135.6335.3834.46固土總量(萬t):57.4426.067.2550.887.4312.36161.42固土價值(億元):0.0290.0130.0040.0250.0040.0060.081

(3)磐安縣重點公益林年增加土壤有機質42 607.29t,單位面積增加有機質以杉木林最高,灌木林最低,其從高到低依次順序為:杉木林>闊葉林>毛竹林>松木林>針闊混交林>灌木林(表4)。

表4磐安縣重點公益林不同森林類型年增加土壤有機質一覽

森林類型松木林杉木林闊葉林針闊混交林竹林灌木林年增加量13868.529998.172387.5911303.232454.932594.85面積16280749320131428021003587單位面積增加量0.851.331.190.791.170.72

(4)單位面積釋氧量以針闊混交林最高,灌木林最低,其從高到低依次順序為:針闊混交林>竹林>松木林>闊葉林>杉木林>灌木林(見表5)。

表5磐安縣重點公益林不同森林類型釋氧價值構成

森林類型松木林杉木林闊葉林針闊混交林竹林灌木林釋氧能力(t/hm2·a)10.5987.60110.36512.99312.7287.382釋氧總量(t)17252756953208681855402672726475釋氧價值(億元):17.255.702.0718.552.672.65

(5)單位面積吸收二氧化碳量以針闊混交林最高,灌木林最低,其從高到低依次順序為針闊混交林-竹林-闊葉林-松木林-杉木林-灌木林(表6)。

表6磐安縣重點公益林不同森林類型固碳價值構成

森林類型松木林杉木林闊葉林針闊混交林竹林灌木林合計CO2吸收能力(t/hm2·a)16.10713.14316.78220.28019.5289.865CO2吸收總量(t)26221798482337832896014100835384760474折固碳總量(t)7150726856921378974111839649207387固碳價值(億元)0.710.270.090.790.110.092.06

(6)單位面積生物多樣性保護價值以其計算的shannon-Wiener指數來衡量,指數越高,其對應的保護價值越高,從計算結果看,磐安縣重點公益林單位面積生物多樣性保護以闊葉林最高,竹林最低,其從高到低依次順序為:闊葉林>針闊混交林>松木林>灌木林>杉木林>竹林(表7)。

表7磐安縣重點公益林不同森林類型shannon-Wiener指數分析

森林類型松木林杉木林闊葉林針闊混交林竹林灌木林shannon-Wiener1.49191.16202.27291.91340.22011.3046

7.3磐安縣公益林的現狀和特點。

(1)針葉林所占面積比例偏大,而單位生物量、固土能力、調蓄水量和貯水量都相對較高的闊葉林、針闊混交林面積比例仍較小;在齡組結構方面,幼齡林、中齡林比例過大,達到總面積的91.71 %,結構不合理。說明公益林的林分質量狀況還不理想。

(2)根據林木的生長發育、外觀表象特征及受災情況進行綜合評定森林健康狀況,磐安縣公益林處于健康狀態的森林面積比例達到76.56 %,而亞健康森林面積的比例達到23.44 %。

(3)公益林典型群落物種多樣性正在增加,群落物種豐富度依次為闊葉林>針闊混交林>針葉林(其中松木林杉木林)>竹林>灌木林。闊葉林、針闊混交林物種多樣性較高,植物種類組成較為豐富,結構較為復雜,生態功能較好。

8結語

(1)全縣重點公益林年發揮森林生態效益平均為7.79萬元/hm2,遠高于其經濟效益,做好重點公益林建設保護工作,充分發揮森林的涵養水源、保持水土、固碳釋氧、森林游憩等多種功能,實現生態效益與經濟效益有機統一,是今后全縣林業發展重點。

(2)與發達地區相比,由于磐安縣森林資源尚處于恢復與發展階段,森林資源質量總體不高,單位面積發揮的森林生態價值與高質量森林資源分布區相比還存在著一定差距,因此,通過保護和發展森林資源,提高森林資源質量等措施,全縣森林生態價值尚有較大的上升空間。

(3)不同林種所發揮的生態效益高低存在較大差距,因此,根據不同地區所要求森林發揮的主導生態功能,可選擇對應林種作為今后保護和發展的樹種,如重要飲用水源保護地的森林可發展水源涵養能力強的樹種如毛竹,水土流失嚴重地區則以發展常綠闊葉林與針闊混交林為主,二氧化碳排放高的地區則可發展針闊混交林與竹林,以便最大限度發揮吸收二氧化碳功能,而生物多樣性保護則必須以發展闊葉林與針闊混交林為主,以實現生態效益最大化與最優化。

中圖分類號：S7

文獻標識碼：A

文章編號：1674-9944(2016)01-0027-04

作者簡介：唐海英(1969—)，女，浙江淳安人,工程師,主要從事公益林建設、保護與管理工作。通訊作者：楊定文(1966—),男,浙江磐安人,工程師,主要從事公益林建設、保護與管理工作。

收稿日期：2015-11-25