新疆天山西部國有林管理局灌木林生態服務功能價值評估

肖中琪，張毓濤，李吉玫，孫雪嬌

(1.新疆維吾爾自治區林草局天然林保護工程和產業發展辦公室，新疆 烏魯木齊 830063；2.新疆林科院森林生態研究所，新疆 烏魯木齊 830063；3.新疆天山森林生態系統國家定位觀測研究站，新疆 烏魯木齊 830063)

森林生態系統服務功能是指生態系統在能量流、物質流的生態過程中，對人類生存環境產生的效用[1]?？陀^評估森林生態服務功能及其價值，可為科學經營與管理森林資源提供參考和支持[2-4]。研究表明，保持與提升森林生態服務功能是實現可持續發展的基礎，其中如何評估和鞏固森林生態系統服務功能的間接價值已變成當前生態經濟學研究的熱門話題[5-10]。Costanza等人分析評估全球 16 類生態系統的 17 項服務功能價值，核算得到全球生態系統服務功能的平均價值每年高達33萬億美元[11，12]。侯元兆等人首次從林地、林分和森林環境資源3方面較全面地評估計算了中國森林資源的價值，雖然存在一些問題，但建立了國內生態系統服務評估的開端[13]。隨后，《森林生態系統服務功能評估規范》( LY/T1721—2008)[14]發布，王兵等人依據該標準和第三到八次森林資源清查數據估算了全國的森林生態服務功能及價值，其價值量分別為717.40 億元、2.14 萬億元、3.64 萬億元、4.12 萬億元、10.01 萬億元和 12.68 萬億元[15，16]。

灌木層是天山森林群落的重要組成部分，其對維持生態系統功能穩定性具有重要意義[17]，具有防風固沙、保持水土和改良鹽堿地等多種生態功能，對改善自然環境以及治理沙害有著重要作用[18，19]，并且對群落生物多樣性也會產生一定的影響[20]。新疆天保工程區灌木樹種主要有黑果小檗 (Berberisheteropoda)、剛毛忍冬 (Lonicerahispida) 、多刺薔薇 (Rosespinosissima) 、黑果栒子 (Cotoneastermelanocarpus) 、天山繡線菊 (Spiraeatianschanica) 、新疆方枝柏(Sabinapseudosabina) 、錦雞兒 (Caraganaspp．) 和其他灌木林。本研究主要探討天山西部國有林管理局9個林場灌木林在2000年(天保一期初期)、2010年(天保一期末期)和2015年(天保二期中期)3個時期涵養水源、固碳釋氧、積累營養物質、保育土壤和生物多樣性保護的功能量和價值量，以及不同年份、不同林場和不同灌木樹種間生態服務功能及價值的差異性，為今后實施天保工程以及天山森林保育提供依據。

1 研究區概況及數據來源

1.1 研究區概況

1978新疆維吾爾自治區天山西部國有林管理局(原天山西部林業局)成立(以下簡稱天西局)，為直屬新疆維吾爾自治區林業和草原局(原自治區林業廳)管理的二級局，以木材生產為主。自1998年開展天然林保護工程后，職能轉變為以保護森林資源、加強生態環境建設為主[21]。目前，天西局管理著9個山區林場，分別為：蒙瑪拉林場、察布查爾林場、特克斯林場、鞏留林場、西天山自然保護區、昭蘇林場、尼勒克林場、伊寧林場和霍城林場，均位于伊犁哈薩克自治州。伊犁州地處80°9′42″—91°01′45″ E，40°14′16″—49°10′45″ N，位于中國天山山脈西部，屬于溫帶大陸性氣候和高山氣候，年平均氣溫10.4 ℃，年日照2 870 h。年總降水量417.6 mm，山區高達600 mm，無霜期149 d。

1.2 數據來源

數據來源包括：(1) 由新疆天然林保護辦公室提供的2000年(天保一期初期)、2010年(天保一期末期)和2015年(天保二期中期)9個林場的資源數據；新疆2001、2006和2011年一類森林資源清查數據；2009年和2015年林場二類森林資源連清數據；(2)國家權威機構公布的社會公共數據，包括水的凈化費用和固碳價格等；(3)森林生態服務功能參數：以天西局昭蘇林場和尼勒克林場為調查采樣區，測量采樣區內指標包括：年地表徑流量、年蒸散量、林分年凈生產力、土壤容重、有無林地土壤侵蝕模數、土壤營養元素、空氣負離子濃度、氮氧化物量、林分年滯塵量以及林木各器官養分含量和生物多樣性指數等指標。依據《森林生態系統服務功能評估規范》( LY/T1721—2008)[14]對各項生態系統服務功能進行計算。

2 結果與分析

2.1 生態服務功能總價值量動態評估

可以看到在天保工程實施期間，天山西部國有林管理局9個林場的灌木林生態系統服務功能總價值量呈上升趨勢(表1)。在2000年(天保一期工程初期)，天西局灌木林生態系統服務功能總價值量為4.17×108元；截至2010年，天保一期工程結束，天西局灌木林生態系統服務功能總價值量為37.2×108元，其中涵養水源功能的價值量增加了18.80×108元，保育土壤功能的價值量增加了3.49×108元，固碳釋氧功能的價值量增加了3.53×108元，積累營養物質功能的價值量增加了0.13×108元，生物多樣性保護價值量增長了7.07×108元，各項指標價值量年漲幅處于61.22%～80.5%之間，總價值量較2000年增加了8.91倍，平均年增長率高達79.11%。

至2015年(天保二期工程中期)，天西局灌木林生態系統服務功能的總價值量達到54.05×108元，其中價值量最大的是涵養水源功能價值量，為30.24×108元，占總價值量的55.94%；其次是生物多樣性保護價值量，為11.54×108元，占總價值量的21.35%；最小的是積累營養物質功能價值量，為35.55×108元，僅占總價值的0.48%；與2000年和2010年相比，總價值量分別增長49.88×108元和16.86×108元。2000年、2010年和2015年天西局灌木林各項生態服務功能價值所占比例關系為：涵養水源功能>生物多樣性保護>固碳釋氧功能>保育土壤功能>積累營養物質功能。

表1 新疆天山西部國有林管理局不同年份灌木林生態系統服務功能價值 ×108元

2.2不同優勢灌木樹種生態服務功能總價值量動態評估

由圖1可以看出，8種優勢灌木林分類型生態服務功能總價值在不同年份的關系如下：

圖1 新疆天山西部國有林管理局不同樹種服務功能價值

2000年：其他灌木林(2.55×108元)>天山繡線菊(4.31×107元)>新疆方枝柏(4.05×107元)>多刺薔薇(3.73×107元)>錦雞兒(3.34×107元)>剛毛忍冬(7.47×106元)>黑果小檗(7.73×105元)>黑果栒子(2.85×105元)；2010年：新疆方枝柏(12.53×108元)>多刺薔薇(6.53×108元)>其他灌木林(6.03×108元)>錦雞兒(5.79×108元)>天山繡線菊(4.25×108元)>剛毛忍冬(1.60×108元)>黑果小檗(2.68×107元)>黑果栒子(1.92×107元)；2015年：其他灌木林(30.89×108元)>錦雞兒(5.93×108元)>多刺薔薇(5.82×108元)>新疆方枝柏(5.51×108元)>天山繡線菊(4.64×108元)>剛毛忍冬(1.06×108元)>黑果小檗(1.76×108元)>黑果栒子(2.15×106元)。其中，其他灌木林、天山繡線菊和新疆方枝柏在3期天保工程中占比都較靠前，黑果小檗和黑果栒子在3期工程所占比例最小(圖1)。

2.3天西局不同林場灌木林生態系統服務功能價值的動態變化分析

2000年天保工程一期施行初期，天西局9個林場中灌木林生態系統服務功能價值量最大的是昭蘇林場，為0.832×108元，占總價量的19.13%；霍城林場次之，為0.643×108元，占總價值量的15.41%；最小的是蒙瑪拉林場，為0.172×108元，僅占總價值量的4.12%。

在2010年，天保一期工程實施末期，天西局9個林場中灌木林生態系統服務功能價值量最大的是尼勒克林場，為9.395×108元；昭蘇林場次之，為8.284×108元；而價值量最小的為西天山自然保護區的0.199×108元。從2000年到2010年，天西局9個林場灌木林的生態系統服務功能價值量均逐漸增大，平均年增長率為5.50%～137.52%。

2015年天保工程二期施行中期，天西局9個林場灌木林生態系統服務功能總價值量為54.05×108元，其中，最大的是尼勒克林場，為11.189×108元；昭蘇林場次之，為10.081×108元，最小的是西天山自然保護區，為0.254×108元。從2010年至2015年，9個林場灌木林價值量均呈逐漸上升趨勢，平均年增長率為3.82%～35.78%，從2000年到2015年，天西局灌木林各項生態系統服務功能價值量年平均漲幅為22.16%～123.90%。

表2 新疆天山西部國有林管理局不同林場灌木林生態系統服務功能價值

從單位面積價值量來看，9個林場灌木林的單位面積服務功能價值量相差較小，2000年灌木林的單位面積價值量范圍為1.281～1.345×104元·hm-2；2010年灌木林單位面積價值量范圍為1.888～2.023×104元·hm-2；2015年灌木林單位面積價值量范圍為2.281～2.414×104元·hm-2。從平均單位面積價值量來看，2000年為1.307×104元·hm-2，2010年為1.946×104元·hm-2，2015年為2.339×104元·hm-2(表2)。

3 結論與討論

3.1 2000—2015年，新疆天山西部國有林管理局的灌木林資源面積、覆蓋率和服務功能價值量均呈現增長趨勢。其灌木林生態服務功能價值在2000、2010、2015年分別為4.17×108元、37.20×108元和54.05×108元，且2000—2015年天西局灌木林的各項生態服務功能價值所占比例關系均為涵養水源功能>生物多樣性保護>固碳釋氧功能>保育土壤功能>積累營養物質功能。

3.2 在2000—2010、2010—2015年全疆天保工程實施期間，新疆天山西部國有林管理局各林場灌木林生態系統服務功能價值量逐漸增大。其中，2000—2010、2010—2015和2000—2015年期間的各林場年平均漲幅分別為5.50%～137.52%、3.82%～35.78%和22.16%～123.90%。

3.3 2000年、2010年、2015年平均單位面積價值量分別為1.307×104、1.946×104和2.339×104元·hm-2，且9個林場灌木林單位面積價值量也呈增長趨勢。主要是由于近年來封山育林、飛播造林等措施的實施，使森林面積持續增長，生態環境逐漸好轉；另外由于當今社會快速發展，各項人工費、排污處理費以及商品的價格指數變化引起。

3.4 在天保工程實施不同階段，天西局8種優勢灌木林分類型生態服務功能總價值中，其他灌木林、天山繡線菊和新疆方枝柏在3期天保工程中占比都較高，黑果小檗和黑果栒子在3期工程所占比例最小。綜合來看，各林場單位面積價值量差別不大，但樹種有較大差別，主要是因為這9個林場所處區域環境較為相同，但不同樹種的習性不同，故造成了該變化。因為在同一區域，各林場單位面積價值差別不大，但不同樹種差距較大。

3.5 在2000、2010和2015年期間內，9個林場中昭蘇林場和尼勒克林場的服務功能價值量均最大，原因可能是雨水較充足，促進其生長；蒙瑪拉林場和西天山自然保護區價值量最小，是因為其主要以喬木林為主，灌木林面積較小。