天臺縣公益林生態系統服務功能評估

鄒奕巧，蔡人岳，姚任圖，尤譽杰，仇建習，婁明華

(1. 臺州市國土空間整治與生態修復中心，浙江 臺州 318000；2. 天臺縣林業技術推廣站，浙江 臺州 317200；3. 浙江省公益林和國有林場管理總站，浙江 杭州 310020；4.麗水市蓮都區生態林業發展中心，浙江 麗水 323000；5.寧波市農業科學研究院，浙江 寧波 315040)

森林生態系統是地球三大生態系統之一，在涵養水源、固土保肥、固碳釋氧、調節氣候、凈化空氣、減少污染、抵御災害和保持生物多樣性等方面有著重要作用。如何量化分析森林生態系統的價值，科學評價其服務功能的相關研究成為國內外學者關注焦點。生態公益林作為主要的森林分類經營方式，早在21世紀初，我國就明確了其概念、界定辦法、認定準則及相關建設規程。隨著社會經濟的發展，人們逐漸意識到公益林對林業可持續發展和生態環境方面的重要意義。天臺縣作為浙江省首批公益林建設試點縣，現有公益林面積61 566.67 hm，自2004年實施生態效益補償制度以來，補償標準從75元·hm提高到目前的600元·hm，公益林補償資金的投入能產出了多少生態價值，需要進行定性與定量分析。因此，客觀、準確地評估天臺縣公益林的生態服務功能和價值，可為天臺縣公益林經營管理提供指導，為公益林質量提升及合理利用提供科學依據，促進天臺縣生態環境可持續發展。

1 研究區概況

天臺縣(120°41′—121°15′ E，28°57′—29°20′ N)位于浙東中部，素有“八山半水分半田”之稱。境內始豐溪橫貫東西，四面環山，中部低平以丘陵盆地為主，具有明顯的亞熱帶季風氣候特征，年均氣溫16.7 ℃，年均無霜期241 d，年均日照時數1 861.5 h，年均降雨量1 391.4 mm。土壤以紅壤、黃壤為主，植被分區屬中亞熱帶常綠闊葉林北部亞地帶，以人工林為主，天然林少且多為次生林，主要建群種有樟科、冬青科、槭樹科、山茶科、山礬科、金縷梅科、木蘭科、殼斗科、杜鵑科、薔薇科等物種。

2 研究方法

2.1 數據來源

數據主要來自：(1)森林資源數據。天臺縣2018年公益林區劃落界完善成果、二類調查小班數據、森林資源年度監測小班數據及森林資源連續清查天臺縣固定樣地數據；(2)社會公共數據。來自《森林生態系統服務功能評估規范》(LY/T1721─2008)及權威機構公開發布的相關數據；(3)其他必要參數。對沒有進行實測、監測的計量參數，通過查閱國內外已發表的文獻資料、行業標準獲取。

2.2 評估指標體系

本研究參照《森林生態系統服務功能評估規范》(LY/T1721─2008)，按照科學性、代表性、定量化、可操作的原則，選取水源涵養、固土保肥、固碳釋氧、林木營養物質積累、凈化大氣環境、森林防護、生物多樣性保護等7項指標，構成天臺縣公益林生態效益評估體系，測算天臺縣公益林生態服務功能價值。具體指標體系和計算方式見表1。

表1 天臺縣公益林生態系統服務功能評估指標體系及計算公式

2.3 公共價格數據源

實物量轉換成價值量用到的參數主要是社會公共價格數據，主要采用天臺縣公布的社會公共數據、全國第八次森林生態系統服務評估及中國森林資源核算研究等相關參數。主要參數如下：(1)單位庫容投資參考第八次森林生態系統評估取值，單位為8.44元·t，凈化水的費用，采用天臺縣居民用水價格第一階梯到戶價2.37元·t；(2)磷酸二銨和氯化鉀化肥的含氮、磷、鉀比例分別為：14%、15%、50%，磷酸二銨、氯化鉀和有機質的市場價分別為2 750元·t、2 750元·t、800元·t；(3)固碳、釋氧、吸收SO和滯塵能力價值量計算參考劉勝濤等的研究，固碳價格為1 281元·t，制造氧氣價格為1 299.07元·t，二氧化硫的治理費用SO為1.85元·kg，降塵清理費用為0.275元·kg；(4)根據Shannon-Wiener指數計算物種保育價值，共劃分為7級：當′≤1時，為3 000元；當1≤′<2時，為5 000元；當2≤′<3時，為10 000元；當3≤′<4時，為20 000元；當4≤′<5時，為30 000元；當5≤′<6時，為40 000元；當′≥6時，為50 000元。

3 結果與分析

3.1 天臺縣公益林生態服務功能物質量

應用上述相關公式可以計算出天臺縣公益林生態系統服務功能物質量。

由表2可知，天臺縣公益林生態系統年涵養水源的總量為31 382.86萬t；年固土的總量為203.23萬m；年固定土壤氮、磷、鉀和有機質的總量分別為2 291.46、710.93、33 064.50和63 895.60 t；植被年固碳的總量為19.66萬t，年釋放氧氣的總量為52.67萬t；林木積累的營養元素物質總量為7 418.42 t；年吸收SO的總量為769.59 t，年滯塵的總量為157.11萬t；年制造負氧離子的總量為1 842.05×10個。可見天臺縣公益林生態系統服務功能總物質量是相當可觀的，尤其是涵養水源調節水量較高，相當于縣內里石門水庫最大庫容量，這是由于天臺縣境內水系發達，有始豐溪、蒼山溪、三茅溪、小溪坑、崔岙溪、雷馬溪等40余條溪流，公益林在涵養水源、調節氣候等方面發揮著重要的作用。

表2 天臺縣公益林生態系統不同林分類型生態服務功能的物質量

3.2 天臺縣公益林生態服務功能價值量

從表3可知，天臺縣年公益林生態系統生態服務功能價值為67.77億元，其中，天臺縣公益林年涵養水源價值為33.92億元，保育土壤價值為4.19億元，植物固碳釋氧價值為9.36億元，林木積累營養物質價值0.83億元，凈化大氣環境價值為4.47億元，生物多樣性保護價值為14.39億元，森林防護價值為0.61億元。年涵養水源價值量最大，其次是生物多樣性保護，最小的是森林防護。

表3 天臺縣公益林生態系統不同林分類型生態服務功能的價值量 單位：萬元

從圖1可知，天臺縣公益林生態系統服務功能價值量從大到小排序分別是涵養水源>生物多樣性保護>固碳釋氧>凈化大氣環境>保育土壤>積累營養物質>森林防護。其中涵養水源、生物多樣性保護、固碳釋氧3項服務功能的價值量分別占天臺縣公益林生態系統服務功能總價值的50.05%、21.23%、13.81%，合計占到生態系統服務功能總價值量的85.09%，優勢明顯。

圖1 天臺縣公益林生態系統服務功能價值量比例

3.3 天臺縣不同林分類型公益林的生態服務功能

從表4中可以看出，不同林分類型公益林生態服務功能的物質量不同，針葉林、闊葉林和針闊混交林等喬木林的生態服務功能明顯大于竹林和灌木林，這是由于喬木林枝繁葉茂、樹體龐大而致。不同林分類型中，針闊混交林單位面積涵養水源、固土保肥等生態服務功能較高，平均涵養水源6 385.92 t·hm、固土37.17 m·hm、保肥2.23 t·hm，這與其根系分布、盤根錯節、枯落物厚度等方面有著密切關系；闊葉林在固碳釋氧、營養物質積累、SO吸收等生態服務功能尤為突出，平均每公頃固碳 3.75 t、釋氧 10.04 t、積累營養物質 0.21 t、吸收SO0.02 t，主要是與其葉面積指數大有關；針葉林的滯塵功能強大，平均35.77 t·hm，這與其葉片形態特征密切相關；竹林的制造負氧離子能力突出，平均每公頃制造負氧離子0.04×10個，這與竹林本身特性相關。

表4 不同林分類型公益林單位面積生態服務功能物質量

從圖2可知，不同林分類型生態服務功能價值也不同，其中以針葉林、闊葉林、針闊混交林等喬木林的價值為主，分別為21.09億元、20.07億元、19.80億元，共計60.96億元，占生態系統服務功能總價值量的89.95%，其次是竹林6.01億元，最小的是灌木林0.80億元；不同林分類型單位面積生態服務價值量排序為闊葉林(12.71萬元·hm)>針闊混交林(12.30萬元·hm)>針葉林(9.91萬元·hm)>竹林(9.03萬元·hm)>灌木林(4.64萬元·hm)，這與不同林分自身的特性及其面積分布有著很大關系。

圖2 天臺縣不同林分類型生態服務功能價值量柱狀圖

4 結論與討論

4.1 結論

本文從涵養水源、保育土壤、固碳釋氧、凈化大氣、營養物質積累、生物多樣性保護和森林防護共7項生態服務功能對天臺縣公益林生態系統生態服務功能進行了評估，得出以下主要結論：

(1)天臺縣公益林生態系統年涵養水源調節水量總量為31 382.86萬t，年固土總量為203.23萬m，年固氮總量為2 291.46 t，年固磷總量為710.93 t，年固鉀總量為33 064.50 t，年有機質固定總量為63 895.60 t，植被年固碳的總量為19.66萬t，年釋放氧氣的總量為52.67萬t，年林木積累的營養物質總量為7 418.42 t，年吸收SO的總量為769.59 t，年滯塵的總量為157.11萬t；年制造負離子的總量為1 842.05×10個。

(2)天臺縣年公益林生態系統生態服務功能價值為67.77億元，是2018年天臺縣財政一般公共預算收入64.83億元的1.05倍，是當年公益林補償資金投入0.37億元的183倍。說明公益林在保護生態環境、實現社會經濟可持續發展方面發揮巨大作用。不同生態服務功能價值量從大到小順序為涵養水源(33.92億元)>生物多樣性保護(14.39億元)>植物固碳釋氧(9.36億元)>凈化大氣環境(4.47億元)>保育土壤(4.19億元)>林木積累營養物質(0.83億元)>森林防護(0.61億元)，可見天臺縣公益林生態系統以涵養水源、生物多樣性保護和植物固碳釋氧為主。

(3)不同林分類型公益林生態服務功能不同。闊葉林、針闊混交林和針葉林等喬木林的生態服務功能物質量明顯大于竹林和灌木林，其中針闊混交林單位面積涵養水源、固土保肥等生態服務功能較高，闊葉林在固碳釋氧、營養物質積累、吸收污染物等生態服務功能較為突出，針葉林的滯塵功能強大；不同類型林分公益林生態服務功能價值也以針葉林、闊葉林和針闊混交林等喬木林的價值為主，其中以針葉林的生態服務價值最大，為21.09億元；灌木林的最小，為0.80億元。不同林分類型單位面積生態服務價值量排序為闊葉林(12.71萬元·hm)>針闊混交林(12.30萬元·hm)>針葉林(9.91萬元·hm)>竹林(9.03萬元·hm)>灌木林(4.64萬元·hm)。可見公益林生態系統生態服務價值大小取決于面積及林分自身特性。

4.2 討論

(1)本研究所估算的天臺縣公益林生態系統7項生態服務價值中，以涵養水源、生物多樣性保護和植物固碳釋氧為主，森林防護的價值最低，這與羅佳等在湖南省公益林生態系統服務功能評估中得出的主要服務功能價值是涵養水源、生物多樣性保育，以及龍維等在慈利縣的公益林生態系統服務功能評估中得出的其主要服務功能價值是涵養水源、生物多樣性保育和固碳釋氧價值的結果相一致。這可能是因為天臺縣森林植被茂密，森林覆蓋率較高，林下枯落物層較厚，可以調節更多的水量，同時15年的封山育林，減少了人為干擾，帶來了更適合動植物生長的環境，使得生物多樣性保護服務功能顯著，其價值也相對較高。

(2)天臺縣公益林生態系統的生態服務功能價值主要集中在針葉林、闊葉林和針闊混交林等喬木林中，其原因一方面是喬木樹種葉面積指數大，固碳釋氧、凈化大氣、積累營養物質等生態功能突出，這與張谷等在江蘇省重點公益林生態服務功能及價值評估研究中的觀點相一致；另一方面是在公益林區劃界定時人為主觀將喬木林優先區劃為公益林有著密切關系。

(3)在不同林分類型中，以闊葉林和針闊混交林單位面積生態服務功能物質量突出，這與王兵等的研究結果一致，究其原因是天臺縣屬于亞熱帶常綠闊葉林北部亞地帶，根據適地適樹的原則，天臺縣適合發展闊葉林。按生態服務功能價值量來分，針葉林最大；按單位面積價值量來分，闊葉林、針闊混交林要大于針葉林。這是跟林分類型自身的特性和面積有關，因此在對天臺縣公益林經營管理中，應按照不同林分類型，采取不同的經營管理措施，使其發揮出最大的生態服務價值，這與牛香等的研究觀點一致。同時，優先考慮發展闊葉林，尤其是天臺縣目前正面臨松材線蟲病除治的嚴峻考驗，應主動將公益林區松林改造成闊葉林或者針闊混交林。

(4)天臺縣公益林建設取得了顯著成效。一方面，天臺縣公益林的投入產出比為1∶183，公益林生態服務功能價值巨大；另一方面，公益林生態效益非常廣泛，受筆者研究水平、計量方法和監測參數獲取等限制，本研究未對森林游憩等其他生態服務功能進行估算，評價也是不完全的，但本研究結果依然可以說明公益林在維系和促進當地社會經濟可持續發展和改善保護生態環境中的巨大作用。本研究的目的在于提高社會各界對公益林保護重要性的認識，推動公益林生態效益補償機制的完善，為天臺縣林業可持續發展與生態環境保護建設提供科學依據。