大石門溝森林公園生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及其價(jià)值評(píng)估

郭陽　梁東方　王洪俊

摘要 根據(jù)評(píng)估方法，得出大石門溝森林公園7項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的總價(jià)值為2 807.52萬元/a，單位面積價(jià)值為5.62萬元/（hm2·a）。其中固碳釋氧功能價(jià)值最高，為1 027.12萬元/a，占總價(jià)值量比例36.58%，其次為保護(hù)生物多樣性功能價(jià)值，為1 000萬元/a，占總價(jià)值量比例35.62%，最低為保育土壤功能價(jià)值，為48.52萬元/a，僅占總價(jià)值量1.73%；各項(xiàng)生態(tài)功能服務(wù)價(jià)值量順序是固碳制氧功能價(jià)值>保護(hù)生物多樣性功能價(jià)值>森林涵養(yǎng)水源功能價(jià)值>凈化大氣環(huán)境功能價(jià)值>林木營(yíng)養(yǎng)積累功能價(jià)值>森林游憩與生態(tài)文化功能價(jià)值>保育土壤功能價(jià)值。

關(guān)鍵詞：大石門溝森林公園；生態(tài)系統(tǒng)；服務(wù)功能；價(jià)值評(píng)估

中圖分類號(hào)：S718.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2015）08-133-03

人們將以喬木為主，灌木、藤本和草本植物為輔，所形成的一個(gè)密度較高和面積較大的區(qū)域稱為森林。森林中的物種多樣化程度較高，它們之間相互作用、影響，共同形成一個(gè)完整的森林生態(tài)系統(tǒng)。森林在整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中的作用是至關(guān)重要的[1-3]，其不僅為各類動(dòng)植物的生長(zhǎng)、進(jìn)化提供了生境，也為人類的日常行為活動(dòng)提供大量物質(zhì)材料，同時(shí)肩負(fù)著多種重要的生態(tài)功能[4]?？茖W(xué)技術(shù)發(fā)展過程與生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)展是矛盾的統(tǒng)一體，人類可以通過科技創(chuàng)造物質(zhì)文明，但不能改變或取代生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能[5]。在社會(huì)發(fā)展的同時(shí)，也要對(duì)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)與修復(fù)，真正實(shí)現(xiàn)人與自然和諧發(fā)展。通過科學(xué)手段，將森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能以價(jià)值量方式呈現(xiàn)，對(duì)其進(jìn)行價(jià)值評(píng)估，在提高人們環(huán)保意識(shí)的同時(shí)，對(duì)于保護(hù)、促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)展，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)具有現(xiàn)實(shí)意義。

我國(guó)學(xué)者對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能研究多年[6-7]，直到2008年國(guó)家林業(yè)局頒布《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估規(guī)范》（LY/T 1721-2008）[8]，明確規(guī)定了評(píng)估體系的基本內(nèi)容、數(shù)據(jù)來源、處理方法等。該研究將以《規(guī)范》為指導(dǎo)，對(duì)大石門溝森林公園服務(wù)功能價(jià)值進(jìn)行估算，評(píng)價(jià)其價(jià)值及為該區(qū)資源的合理利用、經(jīng)濟(jì)效益增長(zhǎng)提供基礎(chǔ)依據(jù)。

1 評(píng)估區(qū)域概況

1.1 自然地理概況 大石門溝森林公園位于吉林省吉林市豐滿區(qū)，屬北溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，園區(qū)小氣候十分明顯。地理坐標(biāo)為126°21′38″～126°56′22″E，43°26′34″～43°51′42″N，總面積500 hm2，森林公園東臨蛟河市，距蛟河市的拉法山、紅葉谷森林公園較近，南接松花湖旅游景區(qū)，西與吉林市區(qū)接壤，北靠龍?zhí)秴^(qū)。區(qū)域內(nèi)土壤以灰棕壤為主。年平均氣溫4.3 ℃，極端高氣溫36.6 ℃，極端低氣溫-45.0 ℃。年平均日照時(shí)數(shù)2 454 h，年均降水量674 mm，無霜期134 d，年最大風(fēng)力6級(jí)以上，最大凍土深度1.7 m。

1.2 森林資源現(xiàn)狀 園區(qū)內(nèi)林地大多數(shù)是以珍貴樹種為主的天然林，如胡桃楸（Juglans mandshurica）、黃檗（ Phellodendron amurense Rupr.）、紫椴（Tilia amuesis）、水曲柳（Fraxinus mandshurica）等，可見原生態(tài)的自然景觀；人工種植品種有短葉松（Pinus strobus）、紅松（P.koraiensis）等，主要森林景區(qū)寶貝砬子、代王山砬子分布在景區(qū)的東北部和西北部，海拔在580～850 m。

2 研究方法

大石門溝森林公園生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值采用《規(guī)范》中的7個(gè)方面14個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估[8]，由于數(shù)據(jù)有限，未對(duì)森林防護(hù)功能的價(jià)值量進(jìn)行估算。數(shù)據(jù)來源主要為大石門溝森林公園所在林場(chǎng)編制的《吉林市森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)匯編》、北華大學(xué)林學(xué)院在大石門溝森林公園的外業(yè)工作中所獲得的數(shù)據(jù)、已發(fā)表的文獻(xiàn)資料數(shù)據(jù)。

3 評(píng)估結(jié)果

3.1 涵養(yǎng)水源功能 森林涵養(yǎng)水源功能的形式不同于湖泊河流，它是由林冠、樹干、地表枯落物、土壤和根系組成的進(jìn)行涵養(yǎng)水源的垂直結(jié)構(gòu)。森林主要由根系發(fā)達(dá)的喬木植物組成，林冠層郁閉度較高，地表層枯落物較厚，對(duì)降雨具有截流緩沖作用，可減小雨水對(duì)土壤的沖擊力，使土壤更好地蓄水；同時(shí)，地表具有大量的枯枝落葉等，能夠有效地過濾水分和減少水分的大量蒸發(fā)。森林涵養(yǎng)水源價(jià)值主要從調(diào)節(jié)水量和凈化水質(zhì)2方面進(jìn)行評(píng)估。大石門溝森林公園所屬區(qū)域降水量為674 mm/a，蒸散量、地表徑流量分別為降水量的70%、20%左右[9-11]，大石門溝森林公園調(diào)節(jié)水量為33.7萬t/a，調(diào)節(jié)水量?jī)r(jià)值為205.93萬元/a；每年凈化水量為33.7萬t，凈化水質(zhì)價(jià)值為70.43萬元/a?？傻蒙趾B(yǎng)水源價(jià)值共276.36萬元/a，其中，調(diào)節(jié)水量?jī)r(jià)值占涵養(yǎng)水源總價(jià)值量的74.52%，而凈化水質(zhì)功能的價(jià)值量只有25.48%。

3.2 保育土壤功能 裸露土壤長(zhǎng)期受到雨水沖刷，密度會(huì)降低，土壤肥力隨水分流失，同時(shí)導(dǎo)致水量滲透速度過快，易形成地表徑流，造成土壤流失等。由于森林植物根系發(fā)達(dá)，能夠加固土壤，同時(shí)林冠層郁閉度較大，能有效地減緩雨水對(duì)土壤的沖擊，減少土壤和土壤肥力流失。土壤保育功能的評(píng)估主要從森林固土和保肥作用2個(gè)指標(biāo)展開。通過公式計(jì)算得出大石門溝森林公園固土量為3 846.15 t/a，固土價(jià)值為4.62萬元/a；公園保肥價(jià)值為43.90萬元/a。保育土壤功能總價(jià)值量是固土價(jià)值與保肥價(jià)值之和，為48.52萬元/a?？梢?，保育土壤中的保肥價(jià)值較高，占保育土壤價(jià)值量90.48%。

3.3 固碳制氧功能 植物可將空氣中的二氧化碳經(jīng)過光合作用轉(zhuǎn)變?yōu)檠鯕?。這種自然方式的固碳過程不但能轉(zhuǎn)換多余的二氧化碳，并且成本低，消耗小，同時(shí)能釋放出更多的氧氣。二氧化碳的降低有效地防止了溫室效應(yīng)的產(chǎn)生，含氧量的提高為人類及動(dòng)植物的生活和生長(zhǎng)提供了優(yōu)質(zhì)的生存環(huán)境。因此，評(píng)估從固碳、釋氧2方面進(jìn)行。大石門溝森林公園林分年凈生產(chǎn)力為10.10 t/（ hm2·a）[12]；森林土壤年固碳速率為2.61 t/（ hm2·a）[13]。根據(jù)公式得出大石門溝森林公園固碳量為3 551.38 t/a，固碳價(jià)值為426.17萬元/a；年制氧量為6 009.50 t/a，制造氧氣總價(jià)值為600.95萬元/a。大石門溝森林公園固碳制氧總價(jià)值為1 027.12萬元/a，固碳和制氧功能價(jià)值分別占固碳制氧功能價(jià)值量的41.50%、58.50%。

3.4 林木營(yíng)養(yǎng)積累功能 植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)的吸收主要通過根系和空氣，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)通過植物細(xì)胞進(jìn)入體內(nèi)，植物將各種營(yíng)養(yǎng)存儲(chǔ)在相應(yīng)的器官中，通過各種物質(zhì)和能量循環(huán)使植物達(dá)到生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)積累的目的。林木含氮營(yíng)養(yǎng)量為1.66%，含磷營(yíng)養(yǎng)量為0.10%和含鉀營(yíng)養(yǎng)量為0.86%[12]。根據(jù)公式計(jì)算得到大石門溝森林公園年積累營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的價(jià)值為170.89萬元/a。

3.5 凈化大氣環(huán)境功能 凈化大氣環(huán)境功能

指森林生態(tài)系統(tǒng)能夠吸收空氣中的大量有害物質(zhì)（如二氧化硫），同時(shí)提供多種對(duì)人類身體健康有益物質(zhì)（如空氣負(fù)離子）的功能。劉豐亮[14]測(cè)得吉林市圣母洞公路空氣負(fù)離子濃度為332個(gè)/cm3，結(jié)合鐘林生[15]的研究結(jié)果，估算大石門溝森林公園林分中負(fù)離子濃度為1 660個(gè)/cm3；根據(jù)清查資料可知，林分平均高度為12.55 m；森林公園單位面積森林對(duì)二氧化硫吸收量為152.13 kg/（ hm2·a）[12]；單位面積森林對(duì)氟化物的吸收量為2.57 kg/（ hm2·a）；單位面積森林對(duì)氮氧化物吸收量為6.00 kg/（ hm2·a）[16]；單位面積森林滯塵量為20 650 kg/（hm2·a）[12]。根據(jù)公式計(jì)算，得到大石門溝森林公園產(chǎn)生的對(duì)人體有益的空氣負(fù)離子約為3.5×1022個(gè)/a，總價(jià)值約為20.34萬元/a；年處理二氧化硫、氟化物、氮氧化物、滯塵的實(shí)物量分別為76 065 kg/a、1 285 kg/a、3 000 kg/a、10 325 000 kg/a，價(jià)值量分別為9.13萬元/a、0.09萬元/a、0.19萬元/a、154.88萬元/a。凈化大氣環(huán)境價(jià)值為上述5項(xiàng)價(jià)值之和，共為184.63萬元/a?？梢?，大石門溝森林公園森林在凈化大氣環(huán)境方面，滯塵的價(jià)值量最高，占凈化大氣總價(jià)值量的83.89%，其次為提供空氣負(fù)離子價(jià)值量，占總價(jià)值量的11.02%，處理氟化物的價(jià)值量最低，僅占總價(jià)值量的0.05%。

3.6 保護(hù)生物多樣性功能 森林生態(tài)系統(tǒng)為各種動(dòng)植物的生長(zhǎng)及生活提供了環(huán)境。復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)對(duì)各種生物具有一定的保護(hù)作用，能夠使物種保持多樣性。選用保育作用作為評(píng)估保護(hù)物種多樣價(jià)值的指標(biāo)。北華大學(xué)林學(xué)院實(shí)地測(cè)得大石門溝森林公園Shannon-Weiner指數(shù)平均為3.45。當(dāng)3≤指數(shù)<4時(shí)，單位面積森林年生物多樣性價(jià)值為20 000元/（ hm2·a）[8]，經(jīng)公式計(jì)算得，大石門溝森林公園保護(hù)生物多樣性功能價(jià)值約為1 000萬元/a。

3.7 森林游憩與生態(tài)文化功能 如今社會(huì)，人們工作壓力過大，生活節(jié)奏過快，從而利用森林自然環(huán)境來緩解壓力，放松心情的行為活動(dòng)叫作森林游憩。生態(tài)文化是指人類在享受自然提供的優(yōu)質(zhì)環(huán)境同時(shí)，也要注意對(duì)資源的保護(hù)與修復(fù)，營(yíng)造人與自然和諧發(fā)展的局面。大石門溝森林公園的森林游憩和生態(tài)文化功能價(jià)值可參考附近的朱雀山森林公園的收入，估算其價(jià)值為100萬元/a。

3.8 森林公園服務(wù)功能總價(jià)值 大石門溝森林公園服務(wù)功能總價(jià)值為以上14個(gè)指標(biāo)價(jià)值之和（圖1）。大石門溝森林公園生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值中，固碳制氧功能價(jià)值最高，占總價(jià)值36.58%，排在第2位的是保護(hù)生物多樣性功能價(jià)值，占總價(jià)值35.62%，固碳制氧價(jià)值與保護(hù)生物多樣性價(jià)值之和占總價(jià)值的比例高達(dá)72.20%，充分說明了這2種功能在森林公園中的重要性；保育土壤功能價(jià)值最小，僅占總價(jià)值1.73%，需通過人工進(jìn)行改造提高。大石門溝森林公園生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總價(jià)值為2 807.52萬元/a。

4 結(jié)論

該研究

使用國(guó)家權(quán)威部門發(fā)布的社會(huì)公共數(shù)據(jù)和公開發(fā)表的科技文獻(xiàn)，采用《規(guī)范》的評(píng)估指標(biāo)和方法，評(píng)估結(jié)果具有一定的規(guī)范性和參考性，能夠反映大石門溝森林公園生態(tài)服務(wù)功能的真實(shí)狀況。大石門溝森林公園7項(xiàng)生態(tài)服務(wù)功能的總價(jià)值為2 807.52萬元/a，單位面積價(jià)值為5.62萬元/（ hm2·a）。該區(qū)域固碳釋氧功能最高，為1 027.12萬元/a，其中固碳價(jià)值為426.17萬元/a，制氧總價(jià)值為600.95萬元/a；其次為保護(hù)生物多樣性功能，為1 000萬元/a；森林涵養(yǎng)水源價(jià)值為276.36萬元/a，其中調(diào)節(jié)水量?jī)r(jià)值為205.93萬元/a，占涵養(yǎng)水源總價(jià)值量74.52%；凈化大氣環(huán)境功能價(jià)值為184.6萬元/a，其中滯塵價(jià)值量最高達(dá)154.88萬元/a，占凈化大氣功能價(jià)值量的83.89%，處理氟化物的價(jià)值量最低，為0.09萬元/a，僅占價(jià)值量的0.05%；林木營(yíng)養(yǎng)積累功能價(jià)值為170.89萬元/a；森林游憩與生態(tài)文化功能價(jià)值為100.00萬元；最低為保育土壤功能價(jià)值，僅為48.52萬元/a，其中，保肥價(jià)值高于固土價(jià)值，為43.90萬元/a，占保育土壤價(jià)值量90.48%。此次估算較保守，只是給出了大石門溝森林公園生態(tài)系統(tǒng)價(jià)值的潛在范圍，而并非準(zhǔn)確的計(jì)算。由于數(shù)據(jù)有限，森林防護(hù)功能沒有計(jì)算在內(nèi)，所獲得的數(shù)據(jù)都按較低值進(jìn)行計(jì)算，實(shí)際生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能要遠(yuǎn)高于此次評(píng)估，該研究為該區(qū)域以后的資源合理利用和經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供基礎(chǔ)依據(jù)。

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