冀北山地森林生态系统服务功能价值评估

冀北山地森林生态系统服务功能价值评估

森林是地球生态系统的主体，森林是国家最重要的自然资源和战略资源。它在确保木材和木材产品的供应和土壤生态安全方面发挥着中心作用，在应对全球气候变化方面发挥着特殊作用。森林生态系统服务功能是森林生态系统在其维持其本身结构的基础上,通过各种生态过程所形成的维持人类赖以生存的环境条件及其效益,主要体现在森林所提供的各种生态服务功能,如森林的涵养水源、保持水土、防风固沙、改善环境、保护物种多样性、调节小气候、固碳释氧、森林游憩、生态文化及其各种林产品的输出等。森林生态系统服务功能其价值评估能够使人们重新认识森林及其与人类的关系,进一步了解森林的价值,体现森林的三大效益。Costanza等率先开展了对全球生物圈生态系统服务价值的首次估算,为生态系统服务功能和价值评估的研究奠定了基础,并不断发展生态系统服务价值评估的理论与方法。近年来我国许多学者也开展了对不同生态系统类型服务功能及其价值的评估研究[3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13],并尝试将生态系统服务功能价值纳入国民经济核算体系和生态补偿工作中,从而更好地为保护生态自然资源提供资金支持。本文通过对冀北山地森林生态服务功能的物质量和价值量的进行详细评估,以期为绿色GDP的核算以及生态效益补偿提供参考,实现冀北山区林业健康可持续发展。1京津唐地区冀北山地指华北平原向内蒙古高原过渡地区,由山地和山间盆地组合而成的区域。包括承德市丰宁、围场、隆化、滦平、承德、平泉县,双桥、双滦区,以及张家口市崇礼、赤城县。该区为京津唐地区的生态环境和生态安全提供了重要保障。地理位置为39°30′～42°37′N,116°48′～119°15′E,海拔1011～1230m。该地区具有水热同季,冬长夏短、四季分明、昼夜温差大的特征,无霜期67～128d,年平均气温-1.4～4.7℃,年均降水量380～560mm,主要集中在7—9月,占全年降水量的78%;年均蒸发量1462.9～1556.8mm,平均相对湿度63%;土壤为棕壤。2生态功能评估方法所使用的资源数据来源于2005年承德市和张家口市的二类森林资源清查资料。在此基础上,运用2008年颁布的《森林生态系统服务功能评估规范》(以下简称《规范》)中的评估方法,《规范》中生物多样性保护功能采用Shannon-Wiener指数法,因该方法对稀缺物种存在价值估算结果偏低问题,因此,本文采用了王兵等提出的经濒危系数修正后的森林生态系统物种保育价值计算方法。生态功能指标的相关数据主要来源于课题组成员在研究区野外实测数据,同时也参考了国内研究学者的相关文献[7,8,9,10,11,12,13,14]。结合冀北山区的行政区划,定量分析和评价该地区主要植被类型的涵养水源、保育土壤、固碳制氧、营养积累、净化环境、森林游憩的物质量和价值量。3结果与分析3.1森林生态系统功能的物质质量3.1.1涵养水源的物质量、水资源量和生态系统以冀北山地二类森林资源清查资料(2005年)为基础,运用《规范》中的评估方法,对冀北山地森林生态服务功能的物质量进行详细评估,结果表明:冀北山地森林生态系统涵养水源的物质量为358614.10万m3/a;固土3244.57万t/a,减少N损失4.60万t/a,减少P损失1.23万t/a,减少K损失21.30万t/a,减少有机质损失137.14万t/a;固碳409.67万t/a,释氧936.47万t/a;林木积累营养物质(N,P,K)21.18万t/a;吸收二氧化硫15417.85万kg/a,吸收氟化物574.30万kg/a,吸收氮氧化物952.48万kg/a。3.1.2功能最大的树种是环境不同植被类型生态系统功能的物质量如表1所示,可以看出,在各项功能中,涵养水源功能的物质量最大,不同植被类型涵养水源功能最大的树种是柞树,为84286.20万m3/a,樟子松最小仅为29.92万m3/a,其各树种排序为:柞树>桦树>灌木林>油松>山杏>落叶松>刺槐>杨树>经济林>榆树>侧柏>椴树>核桃楸>柳树>五角枫>樟子松。不同植被固碳释氧量排序为:柞树>桦树>山杏>油松>灌木林>落叶松>刺槐>杨树>榆树>经济林>侧柏>椴树>核桃楸>柳树>五角枫>樟子松。3.2森林生态系统服务的价值3.2.1水源涵养与森林游憩价值的比较冀北山地森林涵养水源、保育土壤、固碳制氧、营养物质积累、净化大气、生物多样性保护、森林游憩7项生态系统功能的总价值为579.13亿元/a。其中,水源涵养的价值最大(294.09亿元/a)所占比例为50.78%;其次为固碳释氧价值(142.81亿元/a),所占比例为24.66%;物种保育价值为87.37亿元/a,所占比例为15.09%;森林游憩价值最小(0.67亿元/a),所占比例为0.11%(表2)。森林涵养水源、固碳释氧和物种保育三种生态功能所提供的价值总和为524.27亿元/a,所占比例为90.53%,这3项功能在冀北山地森林生态系统服务总价值中占有重要位置。3.2.2单位面积生态系统服务价值冀北山地16个树种中,6项生态系统服务(涵养水源、保育土壤、固碳释氧、积累营养物质、净化大气环境和生物多样性保护)价值量最高的是柞树,为144.30亿元/a,樟子松最低,为0.04亿元/a。各树种生态系统服务价值的排序为:柞树(144.30亿元/a)>桦树(112.08亿元/a)>山杏(82.74亿元/a)>油松(74.01亿元/a)>灌木林(65.68亿元/a)>落叶松(42.35亿元/a)>刺槐(25.60亿元/a)>杨树(14.08亿元/a)>榆树(7.11亿元/a)>经济林(6.61亿元/a)>侧柏(2.47亿元/a)>椴树(0.62亿元/a)>核桃楸(0.30亿元/a)>柳树(0.23亿元/a)>五角枫(0.22亿元/a)>樟子松(0.04亿元/a)(图1)。冀北山地核桃楸提供的单位面积生态系统服务价值最大,为4.50元/(hm2·a),其次是椴树(3.51元/(hm2·a)),经济林和灌木林的单位面积生态系统服务价值最小,分别为2.64元/(hm2·a)和2.13元/(hm2·a)。冀北山地主要植被类型的单位面积生态服务价值依次为核桃楸>椴树>桦树>柳树>榆树>油松>刺槐>山杏>五角枫>柞树>落叶松>杨树>侧柏>樟子松>经济林>灌木林(图2)。4森林生态系统服务功能的提取1)冀北山地森林生态系统水源涵养、保育土壤、固碳制氧、营养物质积累、净化环境、生物多样性保护、森林游憩所提供的服务价值为579.13亿元/a,巨大生态价值对人类的贡献比林副产品提供的价值更显著,发挥着不可替代的作用。其各项生态功能排序为涵养水源价值(294.09亿元/a)>固碳释氧价值(142.81亿元/a)>物种保育价值(87.37亿元/a)>保育土壤价值(27.20亿元/a)>营养物质积累价值(25.04亿元/a)>净化大气价值(1.95亿元/a)>森林游憩价值(0.67亿元/a)。研究区森林涵养水源、固碳释氧和生物多样性保护的价值分别占总价值的50.78%,24.66%,15.09%,合计占总价值的90.53%。说明这3项功能在冀北山地森林生态系统服务总价值中占有重要位置,是冀北山地森林的主要生态功能。本地区在森林游憩方面的价值量较少,仅占总价值量的0.11%,说明当地旅游业发展尚不成熟,应根据当地优势积极发展旅游业,但同时应加强自然资源的保护和生态环境建设,维持包括森林资源在内的自然生态系统服务功能完整性,保护地球生命支持系统,实现社会经济的可持续发展。2)核桃楸、椴树和桦树是冀北山地典型地带性植被,其单位面积森林生态系统服务价值位于主要植被的前列,要加强对核桃楸、椴树和桦树的保护力度。经济林虽然其单位面积生态价值处于较低水平,但其可以直接为农民带来经济效益,不容忽视。灌木林的