湛江市雷林桉樹人工林生態(tài)價(jià)值估算量化研究

梁學(xué)明 楊永忠 杜鹍鵬 吳天順 揭凡 王開軒 劉蘋 李俊

摘要 [目的]研究湛江市雷林桉樹人工林生態(tài)價(jià)值，討論人工林生態(tài)效益分布趨勢(shì)。[方法]選定中林集團(tuán)雷州林業(yè)局有限公司桉樹林作為研究對(duì)象，從涵養(yǎng)水源、固定土壤、碳匯功能、生物多樣性、森林景觀效益等指標(biāo)研究人工林生態(tài)效益價(jià)值。[結(jié)果]2019年雷林桉樹人工林涵養(yǎng)、保育土壤、固碳價(jià)值、制氧價(jià)值、生物多樣性、森林康養(yǎng)、各林場(chǎng)林木綜合生態(tài)經(jīng)濟(jì)價(jià)值分別為56 524.66萬(wàn)、13 800.11萬(wàn)、1 509.601百萬(wàn)、503.200百萬(wàn)、2 480.429百萬(wàn)、744.614萬(wàn)、498 584.31萬(wàn)元。雷林桉樹人工林的生態(tài)價(jià)值巨大，北坡、紀(jì)家與成熟林、近熟林生態(tài)價(jià)值分別與其的面積、蓄積占比相關(guān)，兩者在單位上具有相關(guān)一致性。生物多樣性、固定儲(chǔ)碳與制備放氧機(jī)制分別與成熟林、幼齡林呈相關(guān)一致性。[結(jié)論]該研究可為桉樹人工林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)利用提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞 桉樹林;生態(tài)價(jià)值;估算;量化

中圖分類號(hào) S 792.39 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2021）14-0101-05

Abstract [Objective]To study the ecological value of ?Eucalyptus ?plantation in Leilin of Zhanjiang City，and discuss the ecological benefit distribution trend of planted forests.[Method]The ?Eucalyptus ?trees of the forest farm of Leizhou Forestry Bureau Co，Ltd.of Zhanjiang Zhonglin Group Leizhou Forestry Bureau Co，Ltd.were selected as the research area to study the ecological benefits of artificial forests from indicators such as water conservation，soil fixation，carbon sink function，biodiversity，and forest landscape benefits.[Result]In 2019，Leilins tree plantation conservation，soil conservation，carbon sequestration，oxygen release，biodiversity，forest health and maintenance，and comprehensive ecological and economic value of forest trees in each forest farm were 565.246 million yuan，138 011.00 million yuan，150.960 1 million yuan，503.200 million yuan，248.290 million yuan，744.614 million yuan，498.584 million yuan respectively.The ecological value of Leylin ?Eucalyptus ?plantation was huge.The high ecological value of the northern slope，Jijia and mature forests，and nearmature forests were related to their area and accumulation，and the two were related in unity.Biodiversity，fixed carbon storage，and oxygen release mechanisms were correlated with mature forests and young forests，respectively.[Conclusion]This study can provide scientific basis for sustainable management and utilization of ?Eucalyptus ?plantation.

Key words ?Eucalyptus ?forest;Ecological value;Estimation;Quantification

作者簡(jiǎn)介 梁學(xué)明（1974—），男，廣東湛江人，從事桉樹生態(tài)價(jià)值評(píng)估研究。*通信作者，高級(jí)工程師，博士，從事人工林森林資源培育生產(chǎn)實(shí)踐與管理森林研究。

收稿日期 2020-10-21

據(jù)科學(xué)測(cè)算，森林可為人類提供60%的O2。林木每生長(zhǎng)1 m3，平均可吸收1.83 t CO2，揮放1.62 t O2。優(yōu)質(zhì)森林生態(tài)系統(tǒng)可減少土壤沖刷量90%，可降低風(fēng)速60%～80%，可吸收35%～75%的太陽(yáng)輻射，可增加空氣濕度15%～20%[1]。國(guó)家第九次森林資源清查數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)森林面積22 044.62萬(wàn)hm2，人工林面積8 003.10萬(wàn)hm2，桉樹林面積546.74萬(wàn)hm2。桉樹作為一種速生豐產(chǎn)人工林用材樹種，因其特殊的制造工藝和木材性質(zhì)，我國(guó)在開發(fā)桉樹當(dāng)年成林的同時(shí)應(yīng)更進(jìn)一步地研究其生態(tài)效益的特點(diǎn)[2-3]。國(guó)家儲(chǔ)備林桉樹人工林生產(chǎn)實(shí)踐表明，大徑級(jí)用材林蓄積量可達(dá)400 m3/hm2，更是精準(zhǔn)提升森林生態(tài)質(zhì)量的示范田[4-6]，其地位在我國(guó)南方林業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)建設(shè)中舉足輕重[7]。新西蘭桉樹人工林木材供給與生態(tài)保育協(xié)調(diào)發(fā)展[8]。巴西的桉樹人工林經(jīng)營(yíng)發(fā)展是世界的成功案例，其森林資源培育利用方面亦有良好的生態(tài)效益[9-10]。澳大利亞桉樹天然林保護(hù)工程的實(shí)施和經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)木材需求的擴(kuò)大，使桉樹人工林在澳大利亞的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)功能日益提高[11]。近年來(lái)，桉樹人工林規(guī)模不斷擴(kuò)大，社會(huì)對(duì)其生態(tài)功能有更多的關(guān)注[12]。桉樹林的生態(tài)價(jià)值已經(jīng)發(fā)展為當(dāng)前森林生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)研究的重要主流方向[13-15]。保護(hù)生態(tài)環(huán)境，建設(shè)生態(tài)文明，是新時(shí)代的新課題，生態(tài)效益下的經(jīng)濟(jì)效益正成為國(guó)家林業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略新動(dòng)向[16]。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

1.1.1 地理位置。

研究區(qū)位于廣東省湛江市，我國(guó)大陸南端、廣東省西南部，109°31′～110°55′E，20°12′～21°35′N，包括整個(gè)雷州半島及半島北部的一部分，東瀕南海，南隔瓊州海峽與海南省相望，西臨北部灣，西北與廣西壯族自治區(qū)的合浦、博白、陸川縣毗鄰，東北與廣東省茂名市的茂南區(qū)和電白、化州縣接壤。該地是我國(guó)生產(chǎn)桉樹的重要地區(qū)。

1.1.2 地形地貌。

陸地結(jié)構(gòu)由半島和島嶼組成，地勢(shì)中軸高而東西兩側(cè)低，南北高而中間低，起伏平緩，多為平原和臺(tái)地，山地多呈扁饅頭形小山丘，溝谷較寬，丘陵疏矮，起伏不大。緩坡臺(tái)地，三面臨海。既有熱帶土壤基本類型，又有濱海地帶土壤分布。

1.1.3 氣候狀況。屬于熱帶北緣季風(fēng)氣候，終年受海洋氣候調(diào)節(jié)，冬無(wú)嚴(yán)寒，夏無(wú)酷暑，年平均氣溫在22.7～23.5 ℃，由北向南遞增，南北相差1.5 ℃，年均降雨量約1 730 mm，年均日照時(shí)數(shù)約達(dá)2 039 h，4—9月為多雨季節(jié)，該氣候條件有利于林業(yè)生產(chǎn)。低壓、熱帶風(fēng)暴、臺(tái)風(fēng)登陸影響較為頻繁。

1.1.4 森林資源。研究區(qū)水熱資源豐富，海拔優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)突出，植物資源豐富且具典型的地帶性分布。林木可四季生長(zhǎng)，是建設(shè)桉樹速生豐產(chǎn)林基地的理想之地。雷州林業(yè)局公司森林覆蓋率69.1%，地跨湛江市的遂溪縣、徐聞縣、雷州市、廉江市、麻章區(qū)、坡頭區(qū)等縣市區(qū)。

1.2 數(shù)據(jù)獲取 采用雷州林業(yè)局有限公司2019年度森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查基本數(shù)據(jù)及研究指標(biāo)相應(yīng)的氣象氣候數(shù)據(jù)等。研究區(qū)桉樹林分布最為廣泛且面積最大，為進(jìn)行林場(chǎng)劃區(qū)及估算不同類型桉樹林分的生態(tài)價(jià)值，獲取5個(gè)齡級(jí)尺度的基本數(shù)據(jù)（表1）。

1.3 研究指標(biāo)與方法

1.3.1 涵養(yǎng)水源價(jià)值評(píng)價(jià)。

根據(jù)水量平衡原理，森林涵養(yǎng)水源量由森林區(qū)域的降水量與蒸散量及其他耗水量差值確定。水量平衡原理是估算森林水源涵養(yǎng)度量的可行方法，該法應(yīng)用簡(jiǎn)單，根據(jù)蒸散量，可得到一致的水源涵養(yǎng)量。因此，該研究參考水量平衡原理計(jì)算現(xiàn)存桉樹人工林的涵養(yǎng)水源量，水量平衡方程式如下：

YW= S×（P-E-C）×L×10-3

式中，YW為桉樹人工林涵養(yǎng)水源量，m3; P 為年平均降水量，mm/a; E 為林地年平均蒸散量，mm/a; C 為林地地表徑流量，mm/a; S 為桉樹人工林林地面積，hm2; L 為水容重，取值-1 t/m3;10-3為換算系數(shù)（mm換算為m，hm2換算為m2，元換算為萬(wàn)元）。

1.3.2 固土價(jià)值評(píng)價(jià)。

森林林層和地下根系層可滯留、轉(zhuǎn)移及分散地表徑流，同時(shí)增強(qiáng)土壤腐質(zhì)層及團(tuán)聚體含量，具有固持土壤，防治水土流失作用。該研究估算森林減少土壤流失的總量是用無(wú)林地與有林地的土壤侵蝕差異來(lái)度量，即無(wú)林地與有林地的土壤侵蝕模數(shù)差值與相對(duì)應(yīng)森林面積可計(jì)算出森林固土量[17]，公式如下：

M sl = S×（D1-D2）×10-2

式中， M sl為減少土壤侵蝕量，t; D1 為有林地土壤侵蝕模數(shù)，t/（km2·a ）; D2 為裸地土壤侵蝕模數(shù)，t/（km2·a）; S 為桉樹人工林面積，hm2; ? ?10-2為單位換算系數(shù)，hm2換算為km2。

1.3.3 碳匯功能價(jià)值估算。

森林生態(tài)系統(tǒng)是生物多樣性的重要載體，是陸地主要碳庫(kù)。森林應(yīng)對(duì)氣候變化和碳平衡的維系有突出作用。桉樹人工林不僅有木材產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益，還有生態(tài)涵養(yǎng)功能及其價(jià)值[18]。

根據(jù)公式森林植被每積累1 t干物質(zhì)可以固定1.63 t CO2，釋放1.19 t O2。

林分生物量和固碳量的計(jì)算式：

IPCC生物量一般式 ?C=V×D ×BEF

式中， V 為蓄積，m3; D 為木材密度，t/m3;BEF為樹干到林分的生物量擴(kuò)展系數(shù)，BEF= a+b/x（a，b是參數(shù)，x 是蓄積量），其中桉樹的方程：BEF=0.887 3+4.553 9/ x 。

再將生物量 C 乘以干物質(zhì)的碳部分CF系數(shù)（采用國(guó)際默認(rèn)值0.5）求出碳含量。

1.3.4 生物多樣性價(jià)值評(píng)價(jià)。生物多樣性是指生物及其環(huán)境相互關(guān)系形成各種生態(tài)過(guò)程的總和，它是人類生存和發(fā)展、人與自然和諧共生的重要基礎(chǔ)。森林系統(tǒng)的年生物物種資源價(jià)值（ U 生物，元）的計(jì)算公式如下：

U生物=S生×A

式中，U生物為年生物物種資源價(jià)值，元; S生 為單位面積森林年生物物種資源保護(hù)價(jià)值，元/hm2; A 為林分面積，hm2。

根據(jù)Shannon-Wiener指數(shù)估算生物物種資源價(jià)值，Shannon-Wiener指數(shù)共劃分6個(gè)等級(jí)：

當(dāng) S≤1時(shí)，S =5 000元/（hm2·a）;

當(dāng)1< S≤2時(shí)，S =10 000元/（hm2·a）;

當(dāng)2< S≤3時(shí)，S =20 000元/（hm2·a）;

當(dāng)3< S≤4時(shí)，S =30 000元/（hm2·a）;

當(dāng)4< S≤5時(shí)，S =40 000元/（hm2·a）;

當(dāng) S>5時(shí)，S =50 000元/（hm2·a）。

1.3.5 森林康養(yǎng)效益評(píng)價(jià)。森林康養(yǎng)效益是基于森林中有形和無(wú)形因子提供的“五感”體驗(yàn)形成的對(duì)人們綜合康養(yǎng)等方面的效益。估算評(píng)價(jià)時(shí)可采用間接反映與直接替代相結(jié)合的方法。參考國(guó)內(nèi)外相關(guān)評(píng)估方法，簡(jiǎn)單分析評(píng)價(jià)與估算森林各類型面積的康養(yǎng)效益價(jià)值[19]，公式如下：

V=S×K

其中，V為 森林景觀效益經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)值，元; S 為森林面積，hm2; K 為單位面積可能的旅游價(jià)值（按林分12元、疏林6元、其他8元計(jì)算）。

2 結(jié)果與分析

2.1 涵養(yǎng)水源價(jià)值 根據(jù)徐大平等[20]在西江林科所得出桉樹人工林林地蒸散量約799.7 mm/a，桉樹人工林地地表徑流量為585 mm/a，湛江市多年平均降雨量取平均值1 550 mm，湛江市非居民生活用水價(jià)格參照2020年政府規(guī)定4.17元/m3，計(jì)算雷林桉樹人工林涵養(yǎng)水源量及經(jīng)濟(jì)價(jià)值量，結(jié)果見表2。由表2可知，雷林桉樹人工林涵養(yǎng)水源總量82 002.98 ?m3，經(jīng)濟(jì)價(jià)值總量56 524.66萬(wàn)元，表現(xiàn)突出的是北坡成熟林、近熟林，遂溪中齡林。

2.2 固土價(jià)值 根據(jù)鄧燔[21]在海南熱帶桉樹林生態(tài)效益研究結(jié)果，桉樹人工林可以減少土壤侵蝕量4.48 t/（km2·a），計(jì)算桉樹人工林森林保育土壤單位面積價(jià)值為278.18元/（hm2·a），雷林桉樹人工林固土量及保育土壤經(jīng)濟(jì)價(jià)值量見表3。由表3可知，雷林現(xiàn)有桉樹人工林每年可保育土壤總量22 224.64 t，經(jīng)濟(jì)價(jià)值總量13 800.11萬(wàn)元，表現(xiàn)突出的是廉江過(guò)熟林，紀(jì)家中齡林、幼齡林。

2.3 碳匯功能價(jià)值

林分生長(zhǎng)量和固碳量計(jì)算中， D 參照2004年中國(guó)土地利用變化和林業(yè)溫室氣體排放清單專題報(bào)告，取闊葉樹種平均值0.50 t/m3，固碳價(jià)值量按目前碳匯市場(chǎng)價(jià)格1 200元/t計(jì)，制氧價(jià)值按工業(yè)制氧的市場(chǎng)價(jià)400元/t計(jì)，雷林桉樹人工林固碳量及固碳制氧經(jīng)濟(jì)價(jià)值量見表4。由表4可知，雷林桉樹人工林每年可固定碳總量1 258 000.46 t，固碳經(jīng)濟(jì)總價(jià)值1 509.601百萬(wàn)元，制氧經(jīng)濟(jì)總價(jià)值503.2百萬(wàn)元。其中，有比較優(yōu)勢(shì)的是廉江過(guò)熟林，遂溪中齡林。

2.4 生物多樣性價(jià)值

桉樹人工林種質(zhì)資源較天然林少很多，故桉樹人工林的Shannon-Wiener指數(shù)按小于1級(jí)別計(jì)。雷林桉樹人工林生物多樣性經(jīng)濟(jì)價(jià)值量估算分布見表5。由表5可知，雷林桉樹人工林生物多樣性保護(hù)價(jià)值為2 480.429 0百萬(wàn)元。從林齡來(lái)看，成熟林價(jià)值量最高，其次是近熟林。

2.5 森林康養(yǎng)效益

由表6可知，雷林桉樹人工林森林康養(yǎng)經(jīng)濟(jì)效益總值為744.614萬(wàn)元。其中，表現(xiàn)顯著的是廉江過(guò)熟林，北坡成熟林和未成林也具有較高的康養(yǎng)效益。

2.6 生態(tài)綜合效益

由表7可知，雷林桉樹人工林各林齡林木生態(tài)綜合經(jīng)濟(jì)效益達(dá)520 243.05萬(wàn)元。其中，各林齡綜合生態(tài)經(jīng)濟(jì)價(jià)值占比從大到小依次為成熟林、近熟林、幼齡林、過(guò)熟林（中齡林），各林齡生物多樣性價(jià)值貢獻(xiàn)最大，達(dá)248 043.0萬(wàn)元，固定儲(chǔ)碳較其他指標(biāo)表現(xiàn)好。由表8可知，雷林桉樹人工林各林場(chǎng)林木生態(tài)綜合經(jīng)濟(jì)價(jià)值達(dá)498 584.31萬(wàn)元。其中，各林場(chǎng)綜合生態(tài)經(jīng)濟(jì)價(jià)值從大到小依次為北坡、紀(jì)家、唐家、遂溪、廉江、石嶺、龍門，各林場(chǎng)生物多樣性價(jià)值較高，制備放氧較其他指標(biāo)表現(xiàn)較好。

3 結(jié)論與討論

該研究參考涵養(yǎng)水源、保育土壤、碳匯功能、生物多樣性、森林康養(yǎng)效益等指標(biāo)研究了桉樹人工林生態(tài)效益價(jià)值。結(jié)果表明，2019年雷林桉樹人工林涵養(yǎng)水源總量82 002.98 ?m3，經(jīng)濟(jì)價(jià)值總量56 524.66萬(wàn)元;可保育土壤總量22 224.64 t，經(jīng)濟(jì)價(jià)值總量13 800.11萬(wàn)元;固碳量 1 258 000.460 t，固碳經(jīng)濟(jì)總價(jià)值1 509.601百萬(wàn)元，制氧經(jīng)濟(jì)總價(jià)值503.200百萬(wàn)元;生物多樣性保護(hù)價(jià)值為2 480.429 0百萬(wàn)元;森林康養(yǎng)經(jīng)濟(jì)效益總價(jià)值為744.614萬(wàn)元;各林齡林木生態(tài)綜合經(jīng)濟(jì)效益達(dá)520 243.05萬(wàn)元;各林場(chǎng)林木生態(tài)綜合經(jīng)濟(jì)價(jià)值達(dá)498 584.31萬(wàn)元。單因素分析可知，各林齡綜合生態(tài)經(jīng)濟(jì)價(jià)值成熟林、近熟林表現(xiàn)最高，各林場(chǎng)綜合生態(tài)經(jīng)濟(jì)價(jià)值占比北坡、紀(jì)家最好，生物多樣性、固定儲(chǔ)碳、制備放氧在生態(tài)經(jīng)濟(jì)價(jià)值貢獻(xiàn)大且依次遞減;多因素分析可知，北坡成熟林、廉江過(guò)熟林在生態(tài)經(jīng)濟(jì)價(jià)值評(píng)價(jià)貢獻(xiàn)大，生物多樣性、固定儲(chǔ)碳、制備放氧生態(tài)價(jià)值量集中在紀(jì)家幼齡林。綜上，雷林桉樹人工林的生態(tài)價(jià)值日益顯著，說(shuō)明生態(tài)效益下的經(jīng)濟(jì)效益日益成為林業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略新動(dòng)向。

目前，有關(guān)于桉樹及其人工林產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)地位尚未得到正確認(rèn)識(shí)，純粹定性其不符合生態(tài)林業(yè)發(fā)展方向，桉樹被稱為“抽水機(jī)”“抽肥機(jī)”。該研究選取湛江雷林桉樹林對(duì)其生態(tài)價(jià)值進(jìn)行評(píng)估，結(jié)果表明，其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值巨大。發(fā)現(xiàn)北坡、紀(jì)家生態(tài)價(jià)值高與其面積占比相關(guān)，成熟林、近熟林生態(tài)價(jià)值高與其蓄積占比相關(guān)。森林生態(tài)效益精準(zhǔn)評(píng)價(jià)制度是生態(tài)價(jià)值科學(xué)、合理方向的基礎(chǔ)，適應(yīng)生態(tài)效益下經(jīng)濟(jì)效益的大發(fā)展。 因評(píng)估方法、數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)、學(xué)科融合、數(shù)據(jù)獲取、動(dòng)態(tài)模型的缺乏，該研究結(jié)果僅從部分相關(guān)指標(biāo)及公式計(jì)算得出，未測(cè)算復(fù)雜多樣完整的森林生態(tài)系統(tǒng)，缺乏對(duì)歷年研究數(shù)據(jù)的比較和參考，因此未建立相關(guān)的數(shù)學(xué)動(dòng)態(tài)模型，這有待于今后進(jìn)步研究，以便科學(xué)估算評(píng)價(jià)。

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