廣西退耕還林工程生態效益監測評價

摘要：為科學評價退耕還林工程產生的生態效益，本研究從保育土壤、林木養分固持、涵養水源、固碳釋氧、凈化大氣環境方面建立了科學、全面、高效的退耕還林工程生態效益評價體系，對退耕還林生態效益進行監測與評價，從而科學評估工程實施對生態系統恢復的具體貢獻。結果表明退耕還林工程每年固土約2924.20萬t；土壤固氮、磷、鉀及有機質分別為3.14萬t、4.00萬t、26.35萬t、60.49萬t；涵養水源每年超過19.49萬t；土壤及林木每年固氮量達4.56萬t。

關鍵詞：退耕還林；生態效益；評估模型

退耕還林工程是我國實施自然生態系統的標志性工程，自工程實施以來，取得了巨大的生態效益[1，2]。廣西自2001年實施退耕還林以來，共完成退耕還林工程營造林任務99.87萬hm2，其中退耕還林26.11萬hm2，宜林荒山荒地63.44萬hm2，封山育林10.32萬hm2。廣西地處亞熱帶，森林類型多樣、景觀復雜。目前，針對廣西退耕還林實施效果尚未進行深入研究，本文以廣西退耕還林工程涉及區域為研究區，試圖建立科學、全面、高效的效益評價體系對退耕還林工程進行有效的評估。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

廣西退耕還林工程覆蓋面廣、地塊小而分散。主要分布在紅水河流域、珠江流域、西江流域，桂中、桂西南巖溶石山區以及桂北山地等。主要分為土山區和石山區，其中土山區以生態林樹種營造混交型水源涵養林、水土保持林為主，樹種主要為桉樹、杉木、八角、松樹、竹子、相思、西南樺、大葉櫟、紅椎、板栗，核桃等；石山區以營造生態經濟型防護林為主，造林樹種主要為竹子、任豆、香椿、蘇木、喜樹、山葡萄、金銀花、木豆、獼猴桃等。

1.2 數據

廣西退耕還林生態效益監測數據來源于各工程區域林業部門上報的不同優勢樹種（組）和林齡組等資源清查數據及廣西年度林草綜合監測數據集。通過擬合主要樹種的生長量模型[3]，對退耕還林資源數據進行更新，進而實現研究區生態效益的監測與評估。

1.3 方法

本研究從支持服務、調節服務、供給服務三大社會和自然支持服務功能出發，全面、科學、合理地評估退耕還林工程所發揮的生態效益[4]，包含保育土壤、林木養分固持、涵養水源、固碳釋氧、凈化大氣、森林防護6類具體功能。評估模型如下：

（1）固土：

G固土為評估林分年固土量（t/年）；X1為退耕還林工程實施后土壤侵蝕模數〔t/（hm2·年）〕；X2為退耕還林工程實施前土壤侵蝕模數〔t/（hm2·年）〕；

A為林分面積（hm2）；F為森林生態功能修正系數（下同）。

（2）減少氮流失

式中：GN為退耕還林工程森林植被固持土壤而減少的氮流失量（t/年）；X1為退耕還林工程實施后土壤侵蝕模數〔t/（hm2·年）〕；X2為退耕還林工程實施前土壤侵蝕模數〔t/（hm2·年）〕；N為退耕還林工程森林植被土壤平均含氮量（%）。

（3）減少磷流失

式中：GP為退耕還林工程森林植被固持土壤而減少的磷流失量（t/年）；P為退耕還林工程森林植被土壤平均含磷量（%）。

（4）減少鉀流失

式中：GK為退耕還林工程森林植被固持土壤而減少的鉀流失量（t/年）；K為退耕還林工程森林植被土壤平均含鉀量（%）。

（5）減少有機質流失

式中：G有機質為退耕還林工程森林植被固持土壤而減少的有機質流失量（噸/年）；M為退耕還林工程森林植被土壤平均有機質含量（%）。

（6）氮固持

式中：G氮為植被固氮量（t/年）；N營養為林木氮元素含量（%）；B年為評估林分年凈生產

力〔t/（hm2·年）〕。

（7）磷固持

式中：G磷為植被固磷量（t/年）；P營養為林木磷元素含量（%）。

（8）鉀固持

式中：G鉀為植被固鉀量（t/年）；K營養為林木鉀元素含量（%）。

（9）調節水量

式中：G調為評估林分年調節水量（m3/年）；

P為評估林外降水量（mm/年）；E為評估林分蒸散量（mm/年）；C為評估地表快速徑流量（mm/年）。

（10）凈化水質

式中：G凈為評估林分年凈化水量（m3/年）

（11）植被固碳

式中：G植被固碳為林分年固碳量（t/年）；R碳為二氧化碳中碳的含量，為27.27%；B年為評估林分年凈生產力〔t/（hm2·年）〕。

（12）土壤固碳

式中：G土壤固碳為評估林分對應的土壤年固碳

量（t/年）；

S土壤為二氧化碳中碳的含量，為27.27%

（13）釋氧

式中：G氧氣為評估林分年釋氧量（t/年）；B年為評估林分年凈生產力〔t/（hm2·年）〕。

（14）提供負離子

式中：G負離子為評估林分年提供負離子個數（個/年）；

Q負離子為評估林分負離子濃度（個/cm3）；H為林分高度（m）；L為負離子壽命（min）。

（15）吸收二氧化硫

式中：G二氧化硫為評估林分年吸收二氧化硫

量（t/年）；Q二氧化硫為單位面積評估林分年吸收二氧化硫量〔kg/（hm2·年）〕。

（16）吸收氟化物

式中：G氟化物為評估林分年吸收氟化物

量（t/年）；Q氟化物為單位面積評估林分年吸收氟化物量〔kg/（hm2·年）〕。

（17）吸收氮氧化物

式中：G氮氧化物為評估林分年吸收氮氧化物

量（t/年）；Q氮氧化物為單位面積評估林分年吸收氮氧化物量〔kg/（hm2·年）〕。

（18）滯納TSP

式中：GTSP為評估林分年滯納TSP量（t/年）；QTSP為單位面積評估林分年滯納TSP量〔kg/（hm2·年）〕。

（19）滯納PM10

式中：GPM10為評估林分年滯納PM10的量（kg/年）；

QPM10為評估林分單位葉面積滯納PM10的量（g/m2）；

n為年洗脫次數；LAI為葉面積指數（下同）

（20）滯納PM2.5

式中：GPM2.5為評估林分年滯納PM2.5的量（kg/年）；

QPM2.5為評估林分單位葉面積滯納PM2.5量（g/m2）

（21）防風固沙

式中：G防風固沙為森林防風固沙物質量（t/年）；

Y1為退耕還林工程實施后林地風蝕模數〔t/（hm2·年）〕；Y2為退耕還林工程實施前林地風蝕模數〔t/（hm2·年）〕。

2 結果與分析

2.1 退耕還林生態效益總物質量結果

2023年廣西退耕還林生態效益物質量結果如表1所示，涵養水源、固碳（釋氧）、滯塵分別19.49億m3/年、

147.68（394.92）萬t/年、2026.73萬t/年。此外，在土壤保育和林木養分固持方面也起到了較大的作用，固土2924.20萬t/年，土壤固氮、磷、鉀及有機質分別為3.14萬t/年、4.00萬t/年、26.35萬t/年、60.49萬t/年。

林木固氮、磷、鉀分別為14247.14 t/年、1250.43 t/年、7787.92 t/年。

各植被恢復模式各項指標物質量占比情況如圖1所示，退耕還林工程的三種植被恢復模式中，各項生態效益監測指標均為宜林地荒山造林生態效益物質量最高，退耕還林模式次之，封山育林模式最低。

2.2 三種植被恢復模式單位面積物質量結果

比較廣西退耕還林工程中三種植被恢復模式的各項生態效益指標，單位面積物質量存在較大的差異，如表2。荒山造林植被恢復模式大多數指標的單位面積物質量均遠高于退耕還林及封山育林模式，如土壤保育的五項指標固土、固碳、固磷、固鉀、固有機質，退耕還林模式較荒山造林分別低39.82%、36.36%、56.35%、57.74%、45.24%；封山育林模式較荒山造林分別低58.04%、143.15%、143.70%、145.10%、144.81%。其他生態效益監測指標與土壤保育基本一致。

3 結論與討論

廣西退耕還林工程發揮著重要的生態系統服務功能。一是對退耕區域內的碳水循環、土壤性質、大氣污染等都有著明顯的改善作用，每年固土2924.20萬t，土壤固氮、磷、鉀及有機質分別為3.14萬t、4.00萬t、26.35萬t、60.49萬t。二是退耕區域涵養水源功能有較大提升，每年涵養水源超過19.49萬t。三是該工程固碳效果明顯，土壤及林木每年固氮量達4.56萬t。

本研究表明，廣西三種不同退耕還林植被恢復模式生態效益差異較大，荒山造林總物質量最高，退耕還林次之，封山育林最低。總物質量一方面受不同植被恢復模式的面積影響，另一方面與單位面積物質量也有較大關系。此外，各區域退耕還林工程樹種組成、立地條件和氣象因子等也在一定程度上影響生態效益的物質量。

廣西退耕還林工程雖然取得了較大成效，但是由于認識不足、管護粗放、地塊分散等，導致工程效益存在一定的問題。根據退耕還林工程林分質量調查摸底結果，退耕地生態效益較差的林分共1.3萬hm2，占總面積的5.36%。在以后的研究中，應強化技術開發和技術引進，鞏固退耕還林成果，實現退耕還林工程的可持續發展。

參考文獻

[1] 賴亞飛，朱清科，張宇清，等.吳旗縣退耕還林生態效益價值評估[J].水土保持學報，2006（3）：83-87.

[2] Bi D L S.Does the Returning Farmland to Forest Program

improve the ecosystem stability of rhizosphere in winter in

alpine regions？[J].Applied Soil Ecology，2021，165（1）：139.

[3] 江思衛.遙感及GIS技術在森林資源信息更新中的應用[J].低碳世界，2017（34）：363-364.

[4] 魯紹偉，李少寧，劉逸菲，等.北京市退耕還林生態效益評估[J].生態學報，2021，41（15）：6170-6181.