涼水國家級自然保護(hù)區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估

李超,謝飛,蘇學(xué)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(yè)大學(xué)林學(xué)院,哈爾濱 150040)

1 基本情況

森林是地球上最大的陸地生態(tài)系統(tǒng),是人類和多種生物賴以生存發(fā)展的基礎(chǔ),在維護(hù)全球生態(tài)平衡、保障人類生存發(fā)展上發(fā)揮著關(guān)重要的作用。森林生態(tài)系統(tǒng)在涵養(yǎng)水源、保護(hù)土壤、固碳釋氧和生物多樣性等方面均發(fā)揮著極為重要的作用[1-2]。2008年國家林業(yè)局頒布了林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估規(guī)范》LY/T 1721-2008,2020年國家頒布了國家標(biāo)準(zhǔn)《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估規(guī)范》(GB/T 38582-2020),這兩個標(biāo)準(zhǔn)為森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能科學(xué)、準(zhǔn)確、系統(tǒng)的評估提供了明確的評估標(biāo)準(zhǔn)[4,12-13],很多學(xué)者[4,8,13]基于這兩個標(biāo)準(zhǔn)對不同尺度的森林生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行了評估,得到了很多具有參考意義的評估數(shù)據(jù),為準(zhǔn)確量化森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值提供了科學(xué)詳實的依據(jù),具有非常重要的現(xiàn)實意義。

2 研究區(qū)概況

涼水國家級自然保護(hù)區(qū)位于我國小興安嶺東南部,地理坐標(biāo)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(dá)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(qū)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(guī)律的暗棕壤,占保護(hù)區(qū)面積的84.91%;保護(hù)區(qū)動、植物資源豐富,森林景觀獨特。

3 研究方法

3.1 數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)來源于2009年涼水國家級自然保護(hù)區(qū)二類調(diào)查數(shù)據(jù),小班411個,總面積6333 hm2,總蓄積1820383.28 m3;《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估規(guī)范》(GB/T 38582-2020)中的參數(shù)來源于公開發(fā)布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)、相關(guān)研究成果和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估規(guī)范》LY/T 1721-2008)等。

3.2 評估指標(biāo)

3.2.1 評估指標(biāo)體系。以生態(tài)學(xué)和生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)為理論指導(dǎo),依據(jù)《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估規(guī)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(jié)合森林資源實際情況,構(gòu)建系統(tǒng)科學(xué)的服務(wù)評估指標(biāo)體系:保育土壤、養(yǎng)分固持、涵養(yǎng)水源、固碳釋氧、凈化大氣、生物多樣性6個一級指標(biāo)和31個二級指標(biāo)(表1),計算公式參照規(guī)范。

表1 森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評估指標(biāo)體系

3.2.2 評估測算單元。紅松為國家二級重點保護(hù)植物,參考《森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查技術(shù)規(guī)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(biāo)準(zhǔn),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(guān)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(jī)質(zhì)流失44268.98 t/a,價值1416.61萬元)。

4.2 養(yǎng)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(yǎng)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(yǎng)水源

參考盛后財[3]、董驍勇[8]等人的研究。計算得到涵養(yǎng)水源價值15519.66萬元/a,其中調(diào)節(jié)水量18924806.31 m/a,價值11564.38萬元/a;年凈化水質(zhì)量18924806.31 m3/a,價值3955.28萬元/a。

4.4 固碳釋氧

依據(jù)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(yīng)的土壤固碳量為 69616.25 t/a,林分生態(tài)系統(tǒng)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(fù)離子數(shù)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(hù)價值18999.00萬元/a。

5 結(jié)論與討論

依據(jù)《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估規(guī)范》(GB/T 38582-2020),構(gòu)建森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估體系和測算單元,基于二類調(diào)查數(shù)據(jù)和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能數(shù)據(jù),對涼水國家級自然保護(hù)區(qū)生態(tài)效益進(jìn)行估算,結(jié)果表明:涼水國家級自然保護(hù)區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)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(yǎng)水源15519.66萬元/a(19.31%),凈化大氣3832.34萬元/a(4.77%),養(yǎng)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(yǎng)水源價值之和占總價值的94.88%,為涼水國家級自然保護(hù)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)提供了可持續(xù)的發(fā)展動力和主要服務(wù)功能。如圖1所示:

圖1 涼水國家級自然保護(hù)區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)功能類別價值圖

對比總結(jié)相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)[4,8,11-13],單位面積森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值差異較大,這是由于森林類型不同、選取評估指標(biāo)不同、測算單元不同導(dǎo)致測算參數(shù)差異較大引起的。森林質(zhì)量越高,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值越高,成正相關(guān)。