凌源市宋仗子鎮平房小流域水土保持生態系統效益評價

李志環

(遼寧省朝陽市凌源市宋杖子鎮人民政府，遼寧 朝陽 122524)

受人為干擾、水文條件和氣候環境等因素影響，遼西山地丘陵區的水土流失問題越來越引起人們的關注，土壤侵蝕及其導致的土地資源破壞、土壤肥力下降、生態環境惡化等問題日趨突出，對區域經濟發展以及生態環境保護帶來負面影響。對此，為保護區域生態環境和加強水土流失治理，凌源市水保部門結合當地的社會發展和經濟條件，堅持防治并重、預防為主的原則，相繼實施了退耕還草還林、高標準農田建設、坡耕地治理等系列工程，經過長期治理極大改善了區域生態環境，顯著提升了生態系統涵養水源和保持水土的能力[1-3]。19世紀末，國外學者較早研究與評價了水保效益狀況，并取得一定的實踐成果；20世紀初，水污染以及非點源污染控制逐漸成為水保效益評價的重點；20世紀末，對于水保效益的研究分析我國學者應用了現代的理論方法與科學技術，因決策目標和出發點的差異，在研究過程中不同學者的側重點不盡相同，但具有相同的水保效益認識，即改善生態環境、增加農林牧業產品為組成水保效益的兩大類型。

文章以遼西山地丘陵區凌源市的小流域綜合治理工程為例，結合現有文獻資料與方法，將生態系統服務價值響應水保效益的程度利用直接或間接的方法分析，并揭示了生態系統服務功能在治理前后的變化特征，以期為其他類似小流域綜合治理以及效益評估提供依據。

1 流域概況

研究小流域屬土石質中度侵蝕區，總面積為2321.72hm2，侵蝕方式以中度、水蝕為主，在降水徑流作用下侵蝕溝壑分布廣泛，水土流失面積813.61hm2，其中輕度和中度侵蝕區294.00hm2、519.62hm2，土壤侵蝕模數2100tkm2·a。流域內水土流失嚴重，生態環境失衡，產業結構調整進程緩慢致使農業綜合產出率低，對流域的社會進步和經濟發展造成嚴重制約。土壤類型以褐土為主，黃土與黃土性沖積物為主要成土母質，并且以淋溶褐土分布最為廣泛，土壤通透性差、腐殖質較薄、抗沖蝕性弱，土壤侵蝕嚴重極易誘發水土流失[4-6]。從地貌地形上，總體上起伏較大，分布有大范圍未治理的荒山，部分坡耕地、無工程果園也未得到有效的治理和開發，糧果產量低而不穩，土地資源產出率低，自我發展及抵御自然災害的能力有限。其中，荒山大部分屬土石質山，適宜水土保持工程的整地、造林，土地利用現狀如表1所示。

根據流域水土流失現狀、工程建設任務及其治理目標，并考慮區域發展要求和經濟社會現狀，以維護環境資源與水土資源可持續利用為要求，以農民脫貧致富、發展特色產業以及區域經濟為目標，通過實施一系列科學的產業開發、水土保持等措施，將小流域建設成水土保持功能強大、水源涵養好、系統更加穩定、生物多樣性增加、生態系統向頂級群落正常演替的森林綠色寶庫[7]。經過充分論證和探討，平房小流域治理面積為783.02hm2，其中修建水平梯田53.69hm2、魚鱗坑62.67hm2、水平槽31.71hm2、封育治理510.86hm2、果樹臺田124.09hm2，修作業路3.50km。小流域各項措施的實施，為促進區域新農村建設、發展特色產業、優化經濟結構、調整土地利用結構以及提高土地產出率奠定了堅實基礎，項目實施后蓄水、保土效率超過70%，總體治理度達到70%，土壤侵蝕模數降低至200t/km2·a。

2 水土保持生態服務功能

通過小流域綜合治理獲取的凈收入就等于增加的直接價值，而潛在價值、間接價值的增加值相當于社會效益和生態效益。因此，可以直接評價小流域治理的經濟效益，水土保持對減少土壤侵蝕造成的危害主要體現了其社會效益和生態效益。對此，充分考慮小流域實際情況，從直接效益(內部價值)和間接效益(外部價值)的角度評價水土保持生態系統的服務價值。

2.1 直接效益(內部價值)評價

直接效益是指實施與未實施水保措施土地上生長的植物產品對比的增產量和增產值，即計算實施坡耕地治理、水土保持林、封禁治理后的實物增產量和價值。其中，封禁治理措施計算封禁后生效年的活力木和枝條產量；水保林的喬木林計算其成材后的活力木產量及果品產量，坡耕地治理工程計算實施治理措施后的糧食和秸稈產量及經濟作物產量；灌木林計算枝條產量；經濟林栽培園計算在園中實施水保后的果品、枝條和活力木增產量。考慮到各項治理措施均以減少水土流失、改善生態環境為主，直接效益估算時只計算蓄水保土產生的效益。蓄水效益指治理措施實施后通過攔蓄、減緩地表徑流，增加土壤入滲，延長匯流時間等作用而增加的蓄水量；保土效益指治理措施實施后，攔蓄坡溝泥沙和減輕土壤的面蝕、溝蝕等所減少的土壤侵蝕量和泥沙量。

采用水土保持法計算蓄水保土效益，其主要流程為：保水效益利用項目區措施面積乘以相應措施的徑流模數及攔蓄徑流指標，各種工程措施的年總蓄水量用工程個數乘以工程的平均容積計算，總保水效益用總蓄水量乘以當地興建蓄水工程每1m3庫容的造價求得。結合調查資料，凌源市興建蓄水工程1m3庫容造價為2元；保土效益根據各種措施面積乘以相應措施的侵蝕模數及保土指標計算，各種工程措施的年總保土量，用工程的個數乘以工程平均保土量計算[8]。總保土效益用總保土量乘以清除河道每噸泥沙或加高堤防單位土方量的造價求得。凌源市清除河道或小型水利工程每噸泥沙造價為5.00元，小流域土壤侵蝕模數2100/km2·a。

經計算該流域各項治理措施實施后，治理程度提高到79.57%。各項新增措施年蓄水總量達68.59萬m3，保土達13190t，年產生經濟效益143.77萬元，各項治理措施的蓄水保土效益如表2所示。

表2 直接效益值

2.2 間接效益(外部價值)評價

水土保持措施帶來的區域或流域外的生態服務價值相當于小流域生態系統功能的外部價值，考慮項目區實際狀況，采用水土保持調節水溫循環、改善生態環境的效益確定綜合治理工程的外部價值。

1)年固碳效益。采用以下公式計算年固碳效益，其表達式為：

U碳=AC碳(1.63R碳B年+F土壤碳)

(1)

式中：C碳為固碳價格，取1200元/t；A為新增林地面積，平房小流域2020年增加124.09hm2；R碳為CO2碳含量，取26.25%；F土壤碳為單位面積固碳量，取1.48t/(hm2·a)；B年為林分凈生產力，取16.70t/(hm2·a)；U碳為林分固碳效益，從而計算的固碳效益128.44萬元。

2)保肥效益。保肥效益按照提高林草覆蓋率增加土壤有機質含量來確定，利用價值替代法用化肥量替換土壤有機質含量，即：

U保肥=a有機肥hA增加林分ρk

(2)

式中：ρ為土壤容重，取1.26t/m3；a有機肥為有機肥價格，市場價格取710元/t；、k為土壤有機質含量，按中國土壤數據庫取4.13%；h為保留土壤厚度，一般取0.3m；A增加林分為增加林分面積，平房小流域2020年增加124.09hm2；U保肥為保肥效益，由此計算的保肥效益0.14萬元/a。

3)年釋氧價值。根據公式(4)計算釋氧價值，其表達式為：

U氧=1.19C氧AB年氧

(3)

式中：A為新增林地面積，平房小流域2020年增加124.09hm2；B年氧為單位林木面積釋氧量，取5.658t/(hm2·a)；C氧為氧氣價格，取1050元/t；U氧為林木釋氧效益，從而確定釋氧效益為87.72萬元。

4)滯塵及吸收污染氣體效益。采用以下公式確定吸收污染氣體效益，其表達式為：

Ug+d=∑KiQiAi

(4)

式中：Ai為林分面積，平房小流域2020年增加124.09hm2；Qi為水保林吸收一般粉塵、氮氧化物、氯化物、SO2的量，依次為33200、6.00、0.50、215.60kg/(hm2·a)；Ki為不同污染物治理費用，一般粉塵、氮氧化物、氯化物、SO2的排污收費標準為0.15、0.63、0.69、1.2元/kg；Ug+d為森林吸收吸收滯塵、氮氧化物、氯化物及SO2價值，元/a，按照以上公式確定的吸收污染氣體費用為9.15萬元。

2.3 社會效益評價

1)項目的開發建設指導思想是結合現代生態農業的新思路，在延續傳統的生態建設模式凈化和可持續發展的基礎上完成的，其技術含量高，可帶動農林牧副漁業等相關產業發展，實現多元化生產經營，建成一定規模的流域生態經濟生產基地，加快農業產業化進程。此外，項目的實施可增強農業綜合生產能力、強化農業基礎設施，將改善農業生產條件和農業基礎設施薄弱環節，大大提高農經作物產量及農業綜合生產能力，進一步鞏固和完善農村經濟承包制度，地方經濟隨之活躍起來并繁榮發展，進一步調整農村產業結構，帶動鄉鎮企業與堤防經濟發展，促使多元化經濟結構發展，

2)通過優化土地利用結構迅速提升農業產值，從根本上改善工程區地產低效的現狀，拓寬農村勞動就業門路以及帶動其它產業發展，隨著農民收入的提高，生活水平明顯改善，加快向現代化農業的轉變，推動科技文化發展，由此實現社會進步和流域內的經濟進一步發展。實現自然資源永續利用、保護生態環境，在拓寬產業結構、增強農業基礎設施的同時，項目的實施可以更加科學利用和合理開發自然資源，轉變傳統的農業粗放經營模式，減少破壞林草資源，為保護天然林及實現自然資源的永續利用奠定基礎。

3)帶動區域發展、提升邊境地區國際形象，通過技術培訓、生產實踐和科技推廣，項目的實施將培養一批精英和農民技術骨干，促使現代農業發展和廣大群眾現代農業意識，有利于提升農業管理水平和生產節能。項目的建設會形成綠色高效生態農業發展通道，改變和提高山區自然面貌促進風景旅游資源的開發和建設，帶動全縣經濟和生態建設事業的發展，對提高邊境地區的國際形象有著積極的促進作用。

3 結 論

采用生態系統服務價值法評價了凌源市宋杖子鎮平房小流域綜合治理工程的整體效益，結果表明小流域綜合治理能夠改善流域內生態環境，對減少水質污染、改善調節小氣候、凈化空氣、美化環境、保護野生植物等方面將發揮巨大的作用，通過加快流域內水土流失的治理步伐，優化土地利用結構，農業生產條件得到改善，該地區經濟發展潛力及人們的生活水平將得到很大提高，并為生態系統的逐步恢復創造有利的條件。各項新增措施年蓄水總量達68.59萬m3，保土達13190t，年產生直接效益143.77萬元，間接效益225.45萬元，并且社會效益顯著，生態系統內部服務價值要低于外部服務價值。