涼水國家級自然保護區森林生態系統服務功能評估

李超,謝飛,蘇學威,羅傳文

(1.自然資源部第一地理信息制圖院,西安 710000;2.東北林業大學林學院,哈爾濱 150040)

1 基本情況

森林是地球上最大的陸地生態系統,是人類和多種生物賴以生存發展的基礎,在維護全球生態平衡、保障人類生存發展上發揮著關重要的作用。森林生態系統在涵養水源、保護土壤、固碳釋氧和生物多樣性等方面均發揮著極為重要的作用[1-2]。2008年國家林業局頒布了林業行業標準《森林生態系統服務功能評估規范》LY/T 1721-2008,2020年國家頒布了國家標準《森林生態系統服務功能評估規范》(GB/T 38582-2020),這兩個標準為森林生態系統服務功能科學、準確、系統的評估提供了明確的評估標準[4,12-13],很多學者[4,8,13]基于這兩個標準對不同尺度的森林生態系統進行了評估,得到了很多具有參考意義的評估數據,為準確量化森林生態系統服務價值提供了科學詳實的依據,具有非常重要的現實意義。

2 研究區概況

涼水國家級自然保護區位于我國小興安嶺東南部,地理坐標為128°48′8″～128°55′46″E,47°7′15″～47°14′38″N,總面積6394 hm2。紅松面積達到63.7%,是最為典型和完整的原始紅松針闊葉混交林分布區之一。年平均氣溫-0.3 ℃,年平均降水量676 mm[3]。土壤為具有地域性分布規律的暗棕壤,占保護區面積的84.91%;保護區動、植物資源豐富,森林景觀獨特。

3 研究方法

3.1 數據來源

數據來源于2009年涼水國家級自然保護區二類調查數據,小班411個,總面積6333 hm2,總蓄積1820383.28 m3;《森林生態系統服務功能評估規范》(GB/T 38582-2020)中的參數來源于公開發布的統計數據、相關研究成果和行業標準(《森林生態系統服務功能評估規范》LY/T 1721-2008)等。

3.2 評估指標

3.2.1 評估指標體系。以生態學和生態經濟學為理論指導,依據《森林生態系統服務功能評估規范》(GB/T 38582-2020),引入市場價值、影子工程、替代成本、旅行費用和成果參照等方法,結合森林資源實際情況,構建系統科學的服務評估指標體系:保育土壤、養分固持、涵養水源、固碳釋氧、凈化大氣、生物多樣性6個一級指標和31個二級指標(表1),計算公式參照規范。

表1 森林生態系統服務評估指標體系

3.2.2 評估測算單元。紅松為國家二級重點保護植物,參考《森林資源規劃設計調查技術規程》(GB/T 26424-2010),樹種組成中紅松大于40%歸為紅松林,其他樹種以70%為標準,劃分為紅松、云杉、白樺、落葉松林、針葉林、闊葉林、針闊混交林七個測算單元。

4 計算與分析

4.1 保育土壤

按照就近相似原則,參考趙欣[4]、關繼義等[13]人的研究,計算得到林分年保育土壤價值量為22594.96萬元,其中林分年固土價值1234.48萬元/a(林分年固土量為627039.4 t/a),林分年保肥價值21360.48萬元/a(減少的氮流失量2194.64 t/a,價值3762.24萬元;減少的磷流失940.56 t/a,價值1503.89萬元;減少的鉀流失33358.5 t/a,價值14677.74萬元;減少的有機質流失44268.98 t/a,價值1416.61萬元)。

4.2 養分固持

參考李俊清、鄧博文、蔡慧穎等[5-7]人的研究,計算得到林分年養分固持價值為278.09萬元。其中氮固持量787.7 t/a,價值189.05萬元/a;磷固持量88.05 t/a,價值21.13萬元/a;鉀固持量308.7 t/a,價值67.91萬元/a。

4.3 涵養水源

參考盛后財[3]、董驍勇[8]等人的研究。計算得到涵養水源價值15519.66萬元/a,其中調節水量18924806.31 m/a,價值11564.38萬元/a;年凈化水質量18924806.31 m3/a,價值3955.28萬元/a。

4.4 固碳釋氧

依據土壤固碳量是植被固碳的2.5倍[9],計算得到林分年固碳釋氧的價值為19150.48萬元/a,其中林分固碳量27846.50 t/a,林分對應的土壤固碳量為 69616.25 t/a,林分生態系統固碳量97462.75 t/a,價值為11695.53萬元/a;林分年釋氧量74549.51 t/a,價值為7454.95萬元/a。林分年固碳量大于釋氧量,固碳價值大于釋氧價值。

4.5 凈化大氣

參考張杰、齊丹坤、張志旭等[10-12]人的研究,計算得到林分年凈化大氣價值3832.34萬元,其中年提供負離子數1.58704 E 24 個/a,價值888.16萬元;吸收二氧化硫量1956.36 t/a,價值234.76萬元/a;吸收氟化物量12.27 t/a,價值0.85萬元/a;吸收氮氧化物量58.78 t/a,價值3.70萬元/a;滯塵180324280 t/a,價值2704.86萬元/a。

4.6 生物多樣性

生物多樣性計算參考趙欣等[6]人研究,計算得到生物多樣性保護價值18999.00萬元/a。

5 結論與討論

依據《森林生態系統服務功能評估規范》(GB/T 38582-2020),構建森林生態系統服務功能評估體系和測算單元,基于二類調查數據和生態系統服務功能數據,對涼水國家級自然保護區生態效益進行估算,結果表明:涼水國家級自然保護區森林生態系統服務總價值80374.53萬元/a,平均每公頃價值12.69萬元/a。功能類別價值從高到低依次為保育土壤22594.96萬元/a(28.11%),固碳釋氧19150.48萬元/a(23.87%),生物多樣性18999萬元/a(23.64%),涵養水源15519.66萬元/a(19.31%),凈化大氣3832.34萬元/a(4.77%),養分固持278.09萬元/a(0.34%)。保育土壤、固碳釋氧、生物多樣性、涵養水源價值之和占總價值的94.88%,為涼水國家級自然保護區生態系統提供了可持續的發展動力和主要服務功能。如圖1所示:

圖1 涼水國家級自然保護區森林生態系統功能類別價值圖

對比總結相關研究發現[4,8,11-13],單位面積森林生態系統服務價值差異較大,這是由于森林類型不同、選取評估指標不同、測算單元不同導致測算參數差異較大引起的。森林質量越高,生態系統服務價值越高,成正相關。