長沙市主要森林類型生態服務功能價值評價

劉文宇, 張燦明

(1.湖南農業大學人文學院， 湖南 長沙 410128； 2.湖南省林業科學院， 湖南 長沙 410004)

長沙市主要森林類型生態服務功能價值評價

劉文宇1, 張燦明2

(1.湖南農業大學人文學院， 湖南 長沙 410128； 2.湖南省林業科學院， 湖南 長沙 410004)

依據國家林業局發布的《森林生態系統服務功能評價規范》(LY/T1721-2008)標準評價了長沙市5種主要森林類型的生態服務功能總價值。結果表明：5種主要森林類型的生態服務功能總價值每年為272.094億元，其中涵養水源為127.692億元，保育土壤為21.8億元，固碳釋氧為62.346億元，積累營養物質為3.631億元，凈化大氣環境為20.947億元，生物多樣性保護為35.669億元，森林游憩為0.009026億元。研究結果將為湖南省長株潭兩型社會構建、綠色GDP核算提供基礎數據。

森林生態系統； 森林類型； 生態服務價值； 長沙市

森林生態系統服務功能是指區域尺度上森林生態系統與生態過程所形成及所維持的人類賴以生存的環境條件與效用，它包括森林涵養水源、水土保持、防風固沙、固碳持氧、凈化大氣、消除噪聲、減輕水旱災、保護野生生物等多個方面的生態服務功能[1-3]。森林作為環境資源，是地球上最大、最重要的陸地生態系統，但是目前人類對森林的生態服務功能及其重要性不甚了解，導致了生態環境的日益破壞，從而對生態系統服務功能造成明顯損害[4-6]。本研究對長沙市森林生態系統涵養水源、保育土壤、固碳釋氧、積累營養物質、凈化大氣環境、生物多樣性保護、森林游憩7個方面服務功能進行了價值評價，旨在提高人們的環境意識，促進生態補償機制，盡快將自然資源和環境納入國民經濟核算體系。

1 研究區概況

1.1自然地理概況

長沙市位于中國中南部的長江以南地區，湖南省東部偏北。地處洞庭湖平原的南端向湘中丘陵盆地過渡地帶，瀏陽境內的大圍山七星嶺海拔1607.9m，為轄區最高處；岳麓山的云麓峰海拔300.8m，為城區至高點。地理坐標為東經111°53′—114°05′，北緯27°51′—28°40′。地域呈東西向長條形狀，地貌北、西、南緣為山地，東南以丘陵為主，東北以崗地為主；山地、丘陵、崗地、平原大體各占四分之一。長沙市屬亞熱帶季風性濕潤氣候，市區年平均氣溫17.2℃，年均降水量1361.6mm。長沙市的河流大都屬湘江水系，支流河長5km以上的有302條，其中湘江流域289條。土壤種類多樣，以紅壤、水稻土為主，分別占土壤總面積的70%與25%。

1.2森林資源概況

長沙市地處亞熱帶常綠闊葉林區，主要植被類型為針葉林、針闊混交林、常綠闊葉樹、竹林等，現有植被主要為馬尾松林、國外松林、杉木林、竹林，經濟林以油茶、柑桔為主。根據長沙市“十五”森林資源調查統計，全市土地總面積1182800hm2，其中林業用地面積616133.5hm2，占土地總面積的52.09%；非林地面積566666.5hm2，占土地總面積的47.91%，植被覆蓋率53.28%，比全省低3.15個百分點。按優勢樹種來分，長沙市森林資源主要有馬尾松、國外松、柏木、杉木、桉樹、楊樹、竹林和次生林。其中，以馬尾松林、杉木林、次生林、竹林所占面積居大，分別為喬木林地面積的39.25%、36.13%、11.55%、11.24%；林分蓄積以馬尾松林、國外松林、杉木林、次生林所占比例居大，分別占林分蓄積的36.6%、7.4%、41.7%、10.1%。

2 研究方法

2.1評價指標及公式

本研究以國家林業局發布的《森林生態系統服務功能評估規范》(LY/T1721-2008)標準為依據，從森林的涵養水源、保育土壤、固碳釋氧、積累營養物質、凈化大氣環境、生物多樣性保護、森林游憩7個方面來評價長沙市5種主要森林類型的生態服務功能價值。

2.1.1 涵養水源 調節水量價值：森林生態系統調節水量價值根據影子工程法來確定，公式如下：

U調=10C庫A(P-E-C)

凈化水質價值：森林生態系統年凈化水質價值根據凈化水質工程的成本(替代工程法)來確定，公式如下：

U水質=10KA(P-E-C)

2.1.2 調節氣候、凈化大氣環境 本研究選擇吸收二氧化硫、氟化物、氮氧化物、滯塵這4個指標來體現凈化大氣環境的功能。

吸收二氧化硫計算公式如下：

U二氧化硫=K二氧化硫Q二氧化硫A

吸收氟化物計算公式如下：

U氟=K氟化物Q氟化物A

吸收氮氧化物計算公式如下：

U氮氧化物=K氮氧化物Q氮氧化物A

滯塵計算公式如下：

U滯塵=K滯塵Q滯塵A

根據文獻資料，闊葉樹和針葉樹年均吸收二氧化硫分別為88.650、215.60kg·hm-2a-1;闊葉樹和針葉樹年均滯塵量分別為10110、33200kg·hm-2a-1;闊葉樹和針葉樹吸氟平均值分別為4.650、0.500kg·hm-2a-1,森林吸收氮氧化物量為6.000kg·hm-2a-1。

2.1.3 保育土壤 森林固土價值：森林的固土價值采用林地土壤侵蝕模數與無林地侵蝕模數的差值乘以修建水庫的成本(替代工程法)計算森林的固土價值。公式如下：

U固土=AC土(X2-X1)/ρ

森林保肥價值：同有林地對照，無林地每年隨土壤侵蝕不僅會帶走大量表土以及表土中的大量營養物質，如N、P、K等，而且會帶走下層土壤中的部分可溶解物質，從而引起土壤肥力下降。本研究中森林保肥價值采用侵蝕土壤中的N、P、K物質折合成磷酸二銨和氯化鉀的價值來進行評價。公式如下：

2.1.4 維持生物多樣性 生物多樣性保護價值的計算公式如下：

U生物=S生A

根據Shannon-Wiener指數計算生物物種保育價值，共劃分為7級：當指數<1時，S生為3000元·hm-2a-1；當1≤指數<2時，S生為5000元·hm-2a-1；當≤2指數<3時，S生為10000元·hm-2a-1；當3≤指數<4時，S生為20000元·hm-2a-1；當4≤指數<5時，S生為30000元·hm-2a-1；當5≤指數<6時，S生為40000元·hm-2a-1；當指數≥6時，S生為50000元·hm-2a-1。

2.1.5 固碳釋氧功能 CO2(264g)+H2O(108g) →葡萄糖(108g)+O2(192g) →多糖(162g)，從上述光合作用化學方程式可見，林木生長每產生162g干物質需吸收(固定)264g CO2，釋放192g O2，則林木每積累1g干物質，可以固定1.63g CO2，釋放1.19g O2。

森林植被和土壤固碳價值的計算公式如下：

U碳=AC碳(1.63R碳B年+F土壤碳)

森林釋氧價值計算公式如下：

U氧=1.19C氧AB年

2.1.6 森林積累營養物質價值 本研究把林木每年從土壤或空氣中吸收的大量營養物質(如N、P、K等)，折合成磷酸二銨和氯化鉀，即得林木營養年積累價值。公式如下：

2.1.7 森林游憩 選用景觀游憩與生態文化功能兩個方面統計分析林業系統管轄的自然保護區、森林公園等全年直接收益數據進行計算。

2.1.8 長沙市森林生態系統服務功能總價值 森林生態系統服務功能總價值為14個指標價值之和，公式為：

2.2數據來源

數據主要來源于長沙市“十五”森林資源調查統計數據。

3 結果與分析

3.1各評價指標計算結果

3.1.1 涵養水源 森林涵養水源功能是指森林對降水的截留、吸收和貯存，將地表水轉為地表徑流或地下水的功能。主要功能表現在增加可利用水資源、凈化水質和調節徑流三個方面。本研究選擇調節水量和凈化水質兩個指標。同比條件下，天然林涵養水源比人工林能力強，最弱的是飛播林(表1)。

3.1.2 調節氣候、凈化大氣環境 森林生態系統具有對大氣污染物(如二氧化硫、氟化物、氮氧化物、粉塵等)的吸收、過濾、阻隔和分解，以及降低噪音、提供負離子和萜烯類(如芬多精)物質等功能。本研究選擇吸收二氧化硫、氟化物、氮氧化物、滯塵這4個指標來體現凈化大氣環境的功能。

2009年，長沙市主要森林類型年吸收二氧化硫87977.775t，價值為1.056億元；年吸收氟化物582.148t，價值為0.004億元；年吸收氮氧化物2748.933t，價值為0.017億元；年滯塵13246330.052t,價值為19.869億元。則長沙市森林生態系統凈化大氣環境總的價值為20.947億元。

3.1.3 保育土壤 保育土壤是指森林中活地被物和凋落物層截留降水，降低水滴對表土的沖擊和地表徑流的侵蝕作用；同時林木根系固持土壤，防止土壤崩塌泄溜，減少土壤肥力損失以及改善土壤結構的功能。長沙市主要森林類型保育土壤價值見表1。

表1 森林涵養水源和保育土壤效益評價Tab.1 Evaluationofforestwaterconservationandforestsoilconservation森林類型起源林分面積(hm2)森林涵養水源效益評價(億元·a-1)森林保育土壤效益評價(億元·a-1)調節水量價值凈化水質價值固土價值保肥價值杉木人工林152414.60014.8345.0740.5335.653天然林13310.8001.4540.4970.0520.554人工林104654.70021.2368.2610.4124.664馬尾松天然林64170.10015.3504.2520.2542.874飛播林11210.1002.1720.7430.0360.407國外松人工林27318.0005.9102.0210.1001.084闊葉樹人工林21713.0004.3561.4900.0540.793天然林63364.20020.9047.1500.2583.804毛竹人工林5396.5000.9350.3200.0090.019天然林46150.8007.9962.7370.0810.159合計509702.80095.14732.5451.79020.010

3.1.4 維持生物多樣性 森林生態系統為生物物種提供生存與繁衍的場所，從而對其起到保育作用的功能。2009年，長沙市森林生態系統生物多樣性保護的價值為35.669億元。

3.1.5 固氮釋氧功能 森林生態系統通過森林植被、土壤動物和微生物固定碳素，釋放氧氣。2009年，長沙市森林生態系統固碳價值為23.375億元；年釋氧量價值為38.971億元，則長沙市森林生態系統年固碳釋氧價值為62.346 億元。

3.1.6 森林積累營養物質價值 根據國內學者對中亞熱帶地區闊葉樹、國外松、杉木等森林類型林分凈生產力及其林木營養元素(N、P、K)的研究，2009年林木年積累營養物質價值為3.631億元。

3.1.7 森林游憩 森林生態系統為人類提供休閑和娛樂的場所，使人消除疲勞、愉悅身心、有益健康的功能。2009年，長沙市全市森林公園共接待海內外游客25.50 萬人，實現旅游收入0.009026億元。

3.1.8 森林生態系統服務功能總價值 長沙市森林生態系統生態服務功能總價值為這14項評價指標之和，即272.094億元。

3.2森林生態系統各項服務功能價值比較

2009年，長沙市GDP達到3744.76億元，而森林生態服務功能價值是全省GDP的0.073倍。可見森林生態系統生態服務功能價值的巨大性。

由圖1可見，這7項生態服務功能價值的大小依次為：涵養水源>固碳釋氧>生物多樣性保護>保育土壤>凈化大氣環境>積累營養物質>森林游憩。其中涵養水源、固碳釋氧、生物多樣性保護三項功能占長沙市總生態服務功能的82.952%，是長沙市森林生態系統的主要功能。

圖1 生態服務功能價值比例圖Fig.1 The proportion chart of the value of ecosystem services

3.3主要森林類型生態服務功能價值比較

由圖2可知，長沙市5種主要森林類型服務功能價值大小依次為：馬尾松>闊葉樹>杉木>毛竹>國外松。由圖3可知，長沙市5種森林類型服務功能單位面積價值大小依次為：闊葉樹>馬尾松>國外松>毛竹>杉木。闊葉樹、馬尾松、杉木是長沙市主要的森林類型，其單位面積生態服務功能價值不是很高，但是由于面積較大，總的生態服務功能價值排在前三位。應充分認識這三種森林類型的生態地位和作用，采取適當的措施加以經營與管理。毛竹和國外松單位面積生態服務功能價值分別排在第三和第四位，但是由于面積較少，限制了其生態服務功能的總價值。

圖2 各森林類型生態服務功能價值圖Fig.2 The value of eco-services of different forest types

圖3 各森林類型單位面積生態服務功能價值Fig.3 The value of eco-services per unit area of different forest types

4 結論與討論

通過研究表明，長沙市5種主要森林類型服務功能價值大小依次為：馬尾松>闊葉樹>杉木>毛竹>國外松。5種森林類型服務功能單位面積價值大小依次為：闊葉樹>馬尾松>國外松>毛竹>杉木。闊葉樹、馬尾松、杉木是長沙市主要的森林類型，常綠闊葉林為長沙市典型的地帶性植被，但是近年來，森林資源被過量采伐，天然林資源日益減少，導致全市生態環境十分脆弱。毛竹和國外松單位面積生態服務功能價值分別排在第三和第四位，在以后的林業管理和規劃中，應同時加強毛竹和國外松的經營，充分發揮和提高長沙市整個森林生態系統服務功能。

應當說明的是，本文受目前科學技術水平、資料、計量方法和研究手段的限制，很難對長沙市森林生態系統服務功能價值進行十分準確的計量評價，其價值體現依然是不完全的。本研究沒有對降低噪音、吸收重金屬等功能進行評價，因此有待于進一步研究。

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Evaluationofeco-servicefunctionsofmajorforesttypesinChangshaCity

LIU Wenyu1, ZHANG Canming2

(1.College of Humanities and Social Sciences, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China;2.Hunan Academy of Forestry, Changsha 410004, China)

Based on the Forest Ecosystem Services Assessment Standards (LY/T1721-2008) issued by the State Administration of Forestry, the ecosystem service function total values of five major forest types in Changsha were evaluated. The results showed that the total annual value of the ecosystem service functions of five forest types was 27.209 billion yuan(RMB), of which, 12.769 billion yuan for water conservation, 2.18 billion yuan for soil conservation, 6.235 billion yuan for carbon fixation and oxygen released, 0.363 billion yuan for nutrient accumulation, 2.095 billion yuan for atmosphere environmental purification, 3.567 billion yuan for species conservation, and 0.0009 billion yuan for forest recreation. The findings will provide basic data for constructing the Changsha-Zhuzhou-Xiangtan Resource-economical and Environment-friendly Society and accounting green GDP.

forest ecosystem; forest type; eco-service value; Changsha City

2011-05-07

2011-06-07

S 718.55

A

1003-5710(2011)03-0031-05

10. 3969/j. issn. 1003-5710. 2011. 03. 007

(文字編校：張 珉， 楊 駿)