新疆天然胡楊林凈化大氣環境功能價值測算

王新英，史軍輝，劉茂秀

(1.新疆林業科學院，新疆 烏魯木齊 830046；2.新疆塔里木河胡楊林生態系統定位監測研究站，新疆，烏魯木齊 830046)

新疆天然胡楊林凈化大氣環境功能價值測算

王新英1，2，史軍輝1，2，劉茂秀1，2

(1.新疆林業科學院，新疆 烏魯木齊 830046；2.新疆塔里木河胡楊林生態系統定位監測研究站，新疆，烏魯木齊 830046)

以新疆天然胡楊林為研究對象，通過測定胡楊凈化大氣環境指標，測算新疆天然胡楊林凈化大氣環境的功能量。結果表明：(1)新疆天然胡楊林凈化大氣環境總功能量為4 158 517.67 t·a-1，總價值為95 756.53萬元·a-1，南疆地區高于北疆；胡楊各齡組中，近熟林凈化大氣環境功能量和價值量最高，達1 426 513.26 t·a-1和32 847.69萬元·a-1，幼齡林最低，僅為68 311.44 t·a-1和1 573.09萬元·a-1；(2)在凈化大氣環境各功能中，功能量由高到低依次為滯塵>吸收二氧化硫>吸收重金屬>吸收氟化物>吸收氮氧化物，價值量則是滯塵>吸收重金屬>吸收二氧化硫>吸收氟化物>吸收氮氧化物；滯塵在天然胡楊林凈化大氣環境功能中貢獻突出，今后須加強對天然胡楊林滯塵能力的相關研究。

凈化大氣環境；天然胡楊林；價值測算

AbstractTaking naturalPopuluseuphraticain Xinjiang as the research object, through determining indicators of purifying atmospheric environment forPopuluseuphratica, combined with the forest resource inventory data for management in Xinjiang of 2014,function amount of purifying atmosphere environment was measured. The value of purifying atmosphere environment of naturalPopuluseuphraticain Xinjiang was estimated by applying production cost method, the shadow value method & alternative engineering method. Result shows that: (1) The total of purifying atmosphere function of naturalPopuluseuphraticain Xinjiang is 4.16×106t·a-1, the total value is 9.57×108yuan·a-1, the southern region is higher than in northern; in the all age ,near mature forest purifying atmosphere environment function and value is the highest, up to 1.43×106t·a-1and 3.28×108yuan·a-1, the young forest is the lowest, only 6.83×104t·a-1and 1.5 7×107Yuan·a-1; (2)In every function of purifying atmospheric environment,the function from high to low is dust-retention>absorption of sulfur dioxide>absorption of heavy metals>absorption of fluoride>absorption of nitrogen oxides, the amount of value is dust-retention > absorption of heavy metal > absorption of sulfur dioxide> absorption of fluoride> absorption of nitrogen oxides;in the function of purifying atmosphere environment for naturalPopuluseuphratica,dust-retention is outstanding, it is necessary to strengthen the research on dust-retention ability in the future.

Keywordspurify atmosphere environment; naturalPopuluseuphratica;value assessment

森林是陸地生態系統的主體，對于改善和維護區域生態環境起著巨大作用。它不僅為人類提供了大量的林產品，并且具有涵養水源、水土保持、凈化大氣、固碳釋氧等多種功能[1]。凈化大氣是森林生態系統的一項重要服務功能，國外對森林凈化大氣價值評價的研究始于20世紀70年代，而我國的研究稍晚，自20世紀80年代開始森林服務功能評價工作，靳芳等[2]估算我國森林生態系統凈化大氣的總經濟價值為19 511.3×108元·a-1。目前將凈化大氣環境作為森林生態服務功能中的一項內容的研究較多，而單獨研究森林生態系統凈化大氣環境功能的較少，僅有馬文銀、陳晶晶等、劉曉等[3-5]針對不同區域的森林凈化大氣環境功能進行了細致深入的研究。天然胡楊(Populuseuphratica)林作為新疆荒漠區風沙前沿一喬木建群種，對風沙區的環境保護與凈化起到重要作用。目前，針對胡楊凈化大氣環境的研究較少，僅有黨普興[6]通過引用已有研究成果對新疆生產建設兵團胡楊林的凈化大氣環境功能進行了簡單評價。因此，本文以新疆天然胡楊林為研究對象，從不同區域及齡組入手，通過實測值，深入研究天然胡楊林吸收二氧化硫、吸收氟化物、吸收氮氧化物、吸收重金屬及滯塵等凈化大氣環境功能，應用生產成本法、影子價格法，替代工程法等生態系統服務功能的價值化方法對其經濟價值進行評估，以期為天然胡楊林的生態價值量化及其撫育管理提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

新疆地處73°40′—96°18′ E，34°25′—48°10′ N。位于中國的西北邊陲，東西長約2 000 km，南北寬約1 600 km，面積為166萬km2，約占全國總面積的1/6，是中國面積最大的省份。新疆具有典型的溫帶大陸性氣候。氣溫溫差較大，日照時間充足(年日照達2 500～3 500 h)，降雨量小，氣候干燥，年均降水量約為150 mm。天然胡楊林在新疆南部和北部均有分布，南部主要分布于塔里木河流域，面積約為56.03萬hm2，占全疆天然胡楊林總面積的96.15%，北部面積約2.24萬hm2，占全疆天然胡楊林總面積的3.85%。 新疆天然胡楊林生態系統喬木層為胡楊，灌木層以多枝檉柳(Tamarixramosissima)、梭梭(Haloxylanammodendron)為主，其他還有鈴鐺刺(Halimodendronhalodeneron)、琵琶柴(Reaumuria songonica)、鹽穗木(Halostachyscaspica)、野薔薇(Rosamultiflora)、白刺(Nitrariatangutorum)，草本層以蘆葦(Phragmitescommunis)、芨芨草(Achnatherumsplendens)、鹽草(Halophilaovalis)、蒿草(Kobresiamyosuroides)等為主。土壤類型主要有灌淤土、灌耕土、草甸土、鹽土、棕漠土、沼澤土，主要以灌淤土為主。

1.2 樣地設置及樣品采集

根據天然胡楊林在新疆的分布特點，將其劃分為南疆和北疆區域。胡楊齡組的劃分參照王世績[7]等對胡楊的研究結果，林齡分別為幼齡林、中齡林、近熟林、成熟林和過熟林，每個區域的每個齡組設置3個標準樣地，共30塊標準樣地。標準樣地面積為1 hm2，規格為100 m×100 m的正方形，四角以管徑為3 cm的PVC管定點，四邊拉線。將每個標準樣地劃分為100個10 m×10 m的小樣方，采用每木檢尺的方法對胸徑>1.0 cm的喬木進行調查，主要測定喬木的胸徑、樹高、冠幅和密度等林分特征。試驗樣地概況見表1。

表1 標準樣地概況

1.3 生物量測定

在標準樣地內以該樣地的平均胸徑及樹高選擇標準木，每個齡級選擇3株，共30株標準木。將標準木從根部伐倒，進行樹干解析，分別測定其根、干、枝、葉的鮮質量，并在各部位取500～1 000 g鮮樣帶回實驗室后置于80 ℃烘箱中烘至質量恒定，用以計算其生物量。在距地面30 cm處截取圓盤，帶回實驗室進行樹木年齡測定，計算林分凈生產力。

1.4 植物樣品采集及測定指標

在解析木東、南、西、北四個方向的上、中、下3個位置進行葉樣品采集。將每個方向上、中、下3個位置的樣品混為一個樣。將采集的樣品帶回實驗室進行污染物含量測定。森林對凈化大氣環境諸多方面起作用，本研究主要將吸收二氧化硫、吸收氟化物、吸收氮氧化物、吸收鉛、鎘、銅、鋅、汞等重金屬、滯塵作用作為研究對象，分別對其進行測算。

吸收二氧化硫采用滴定法測定(GB 5009.34-2016),氟化物采用HNO3-KOH浸提電極法測定(DB 33/392-2003),氮氧化物采用鹽酸萘乙二胺分光光度法(HJ 479-2009),汞采用原子熒光光譜分析法(GB/T5009.17-2003)，鉛采用石墨爐原子吸收光譜法(GB 5009.12-2010)，鎘采用石墨爐原子吸收光譜法(GB/T5009.15-2003)，銅采用原子吸收光譜法(GB/T 5009.13-2003)，鋅采用原子吸收光譜法(GB/T5009.14-2003)。

1.5 數據處理

采用Excel 2010統計分析軟件進行數據處理和分析。

2 結果與分析

2.1新疆天然胡楊林單位面積凈化大氣環境功能量及價值量分析

2.1.1 單位面積功能量 由表2可以看出，總體而言，胡楊林單位面積凈化大氣環境功能中，滯塵功能顯著高于其他功能，吸收二氧化硫的功能次之，吸收氮氧化物的功能最小。不同區域比較可知，南疆胡楊林各齡組單位面積凈化大氣環境功能均高于北疆。分析不同齡組間單位面積凈化大氣環境，南疆地區成熟林吸收污染物和滯塵量均最高，吸收二氧化硫、氟化物、氮氧化物、重金屬和滯塵量分別為0.33、0.15、0.015、0.22和10 110.00 kg·hm-2·a-1，而北疆地區則是幼齡林單位面積凈化大氣功能最高，分別為0.15、0.15、0.000 7、0.24和5 055.00 kg·hm-2·a-1。

表2 新疆天然胡楊林凈化大氣環境單位面積功能量 kg·hm-2·a-1

表3 新疆天然胡楊林凈化大氣環境單位面積價值量 元·hm-2·a-1|

2.1.2 單位面積價值量 由表3可知，胡楊單位面積凈化大氣環境價值由高到低依次為：滯塵>吸收重金屬>吸收二氧化硫>吸收氟化物>吸收氮氧化物。南疆地區單位面積凈化大氣環境價值高于北疆。各齡組單位面積凈化大氣環境價值高低在凈化大氣環境各功能中不一致，吸收二氧化硫和滯塵能力單位面積價值量由高到低依次為：成熟林>近熟林>幼齡林>中齡林>過熟林，吸收氟化物和吸收重金屬能力單位面積價值量由高到低依次為：幼齡林>成熟林>中齡林>近熟林>過熟林，而吸收氮氧化物能力單位面積價值量由高到低依次為：成熟林>幼齡林>近熟林 >中齡林>過熟林。

2.2新疆天然胡楊林凈化大氣環境功能與價值分析

2.2.1 新疆天然胡楊林面積分析 由表4可知，新疆天然胡楊林總面積為582 705.43 hm2,其中南疆地區560 288.82 hm2，占總面積的96.15%，北疆地區22 416.61 hm2，占總面積的3.85%；從不同齡組構成來看，近熟林和過熟林面積最大，分別為176 733.85 hm2、177 176.33 hm2，分別占總面積的30.30%和30.41%，幼齡林面積最少，僅為11 488.84 hm2，僅占總面積的1.97%；南疆各齡組面積占比和全疆面積占比一致，而北疆各齡組中，成熟林面積為8 284.82 hm2，占北疆天然胡楊林面積的36.96%，其次為中齡林和過熟林，分別占北疆總面積的24.62%和24.15%，近熟林和幼齡林面積僅分別占北疆總面積的8.40%和5.88%。

表4 新疆天然胡楊林面積統計 hm2

2.2.2 功能量分析 新疆天然胡楊林凈化大氣環境總功能量為4 158 517.67 t·a-1，其中南疆總功能量為4 084 193.48 t·a-1，占新疆總功能量的98.21%，北疆總功能量為74 324.19 t·a-1，占1.79%；就凈化大氣環境各功能而言，滯塵功能量為4 158 224.70 t·a-1，占總功能量的99.99%，吸收污染物的功能量為292.98 t.a-1，僅占0.01%。在吸收污染物的功能量中吸收二氧化硫功能量最高，為134.24 t·a-1，占吸收污染物功能量的45.82%，吸收氮氧化物的功能量最低，僅為6.024 t·a-1，僅占2.06%。胡楊各齡組中，近熟林凈化大氣環境總功能量最高，為1 426 513.26 t·a-1，占總功能量的34.30%，幼齡林最低，僅為68 311.44 t·a-1，占總功能量的1.64%。

表5 新疆天然胡楊林凈化大氣環境功能量 t·a-1

2.2.3 價值量分析 由表6可以看出，新疆天然胡楊林凈化大氣環境總價值為95 756.53萬元·a-1， 其中南疆地區總價值為94 045.00萬元，北疆地區總價值為1 711.52萬元，南疆遠高于北疆地區；就凈化大氣環境各功能而言，價值量由高到低依次為：滯塵(95 632.43萬元·a-1)>吸收重金屬(92.21萬元·a-1)>吸收二氧化硫(24.83萬元·a-1)>吸收氟化物(6.47萬元·a-1)>吸收氮氧化物(0.584 3萬元·a-1)。各齡組中，凈化大氣環境總價值由高到低依次為：近熟林(32 847.69萬元·a-1)>成熟林(31 578.75萬元·a-1)>過熟林(19 848.41萬元·a-1)>中齡林(9 908.59萬元·a-1)>幼齡林(1 573.09萬元·a-1)。

表6 新疆天然胡楊林凈化大氣環境價值量 萬元·a-1

3 結論

3.1 經過初步估算，新疆天然胡楊林凈化大氣環境的總功能量為4 158 517.67 t·a-1，總價值為95 756.53萬元·a-1。由于受胡楊林分布面積的影響，南疆地區天然胡楊林凈化大氣環境的功能和價值均遠遠高于北疆地區。天然胡楊林各齡組中，成熟林的單位面積功能量和價值量最高，而總的功能量和價值量卻是近熟林最高，這主要是由于總功能量和價值量是由單位面積值和林分面積決定。因此，需通過加強撫育管理，增加天然胡楊林成熟林面積，更好地發揮其凈化大氣環境的功能。

3.2 由于新疆天然胡楊林主要分布在綠洲外圍及風沙前沿，風沙危害較為嚴重，因此，在天然胡楊林凈化大氣環境的各種功能中，滯塵功能貢獻最大，占到凈化大氣環境總功能量和價值量的99%以上，這與馬文銀[3]、王志杰[10]等的研究結果一致，但與李冰[11]針對我國平原林業的研究結果不同。因此，今后針對風沙危害較嚴重區域的森林生態系統凈化大氣環境功能評價中，應著重加強對滯塵功能的評價與研究，以期更好的發揮森林生態系統在生態建設中的重要作用。

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AssessmentofPurifyingAtmosphereEnvironmentFunctionValueofnaturalPopuluseuphraticainXinjiang

Wang Xinying1，2, Shi Junhui1，2, Liu Maoxiu1，2

(1.Xinjiang Academy of Forestry Science, Xinjiang, Urumqi,830046，China; 2.The Xinjiang Tarim Poplus Riparian Forest Ecosystem Research Station, Urumqi 830046,China)

P185.16

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2017.09.009

1005-5215(2017)09-0027-04

2017-07-28

自治區公益性科研院所基本科研業務經費資助項目(KY2017041)

王新英(1981-)，女，新疆昌吉人，碩士，助理研究員，主要從事荒漠化防治及植物生理研究，Email：30396106@qq.com