上海城市森林生态系统净化大气功能价值的研究

李英升 李明华 肖舜祯（国家林业局华东林业调查规划设计院 浙江杭州 310019）

上海城市森林生态系统净化大气功能价值的研究

李英升 李明华 肖舜祯
（国家林业局华东林业调查规划设计院 浙江杭州 310019）

基于2009年森林资源资源规划设计调查成果，采用市场价值法、影子工程等方法，估算了上海城市森林净化大气服务功能价值。研究结果表明：上海城市森林生态系统净化大气功能的总价值为27901.3 x104元·a-1，其中森林固定CO2的价值为44696.1 x104元·a-1，释放 O2的功能价值为 112043.2 x104元·a-1，吸收污染物的功能价值为1010 .0x104元·a-1，滞尘功能价值为16350.4 x104元·a-1，提供负离子的功能价值为97801.6 x104元.a-1。研究结果可为上海城市森林建设和管理经营，核算绿色GDP以及森林资源的生态价值量化提供科学依据。

城市森林；森林生态系统；净化大气；价值估算；上海

城市森林作为城市生态系统的主体，是城市有生命的基础设施，为城市居民提供了很多非实物型的生态服务功能，能有效地改善城市发展所引起的环境质量下降问题，有利于维持城市生态系统的健康和平衡以及城市的可持续发展。森林生态系统服务功能通常可划分为提供产品、调节、文化和支持4类功能，就城市森林而言，主要体现在调节、文化和支持三个方面，其中固碳释氧、净化空气、滞尘降噪等这些生态调节服务功能对改善城市生态环境、维持生态平衡至关重要。本文采用目前国际、国内通用方法，结合上海市2009年森林资源规划设计调查成果，从森林固定 CO2、释放O2、吸收污染物，滞尘和提供负离子等净化大气功能价值加以分析，旨在为上海城市林业建设及可持续发展与生态环境建设发展提供科学依据。

1 研究区概况

上海市（30°40′～31°53′N、120°51′～122°12′E）地处长江三角洲东缘，属北亚热带季风性气候，境内地势低平，平均海拔4米左右，江、河、湖、海的水位较高，地下水埋深很浅，陆海岸线长约172km。全市总面积634050hm2。森林植被属北亚热带常绿阔叶林植被区，但自然状态下的植被仅存于佘山等丘陵和近岸的大金山岛、佘山岛等岛屿上。

全市林业用地面积99036.8hm2，占全市土地面积的15.62%，森林覆盖率12.58%。各主要森林类型和蓄积见表1。

表1 上海市主要森林类型面积、蓄积结构

2 研究方法

1.1 评估基础数据及来源

采用的数据及来源：1）研究区森林生态系统功能的参数源于浙江天童站、杭州湾站、江苏下蜀站、江西大岗山站等国家林业局森林生态系统定位研究站及上海市林业工程效益监测点的历史数据和现行监测数据，同时参照中国科学院江苏太湖湖泊生态系统国家野外科学观测研究站、江苏太湖湖泊生态系统国家野外科学观测研究站多年长期连续观测数据；2）上海市2009年森林资源规划设计调查成果；3）公开发表的文献资料；4）国家权威部门发布的社会公共数据[1]。

1.2 评估方法

基于我国森林定位研究和国内外已有的研究成果，依据《林生态系统服务功能评估规范》（LY/T1721-2008），综合运用生态学、经济学理论，定量分析和评价了上海市城市森林固定CO2、释放O2、吸收污染物，滞尘和提供负离子等等5个方面的物质量及价值量。

1.3 生物量计算方法

1.3.1 林分生物量

生物量的计算方法可以利用蓄积量与生物量的转换系数或关系模型进行推算。此方法简便易用，只要知道了各类树种的生物量与蓄积量的转换系数，便可以根据调查数据中的蓄积量求得生物量，故被普遍适用国内外的研究。本文的转换系数采用相关研究文献提出的转换系数模型[2] [3]：

1.3.2 灌木林生物量的计算

由于上海市森林资源清查数据中只提供了各地区灌木林的面积，因而对于灌木林生物量的估算，依据公式：灌木总生物量=单位而积灌木生物量x面积来计算。灌木林的生物量利用我国秦岭淮河以南的平原地区灌木林平均生物量值5.096 t.hm-2。

1.3.3 竹林生物量的计算

竹林的总生物量是由总株数和平均单株生物量来推算。在全市森林资源调查资料中，竹林主要以杂竹为主，但我国对杂竹的生物量研究很少，故取毛竹的净生长量10.918t.hm-2作为参考。

表2 不同森林类型年净生产力

3 结果与分析

3.1 森林固定CO2功能价值

根据固定CO2总量计算公式：G植被固碳=A （1.63*0.2727B年+F土壤）（A为森林面积），估算出上海市森林固定CO2达46.1x10-4t·a-1。根据瑞典的碳税率每吨150美元（2009年折合人民币970元·t-1），上海市森林固定CO2价值为44696.1 x10-4元·a-1。各森林类型固定CO2功能价值见表3。

表3 不同森林类型年固定CO2功能价值

3.2 森林释放O2功能价值

森林中每年绿色植物吸收大量CO2，并释放大量O2，这是森林净化大气和维持大气平衡所起到的一个非常重要的作用。对森林释放O2进行功能计量评价，根据释放O2总量公式：G氧气=1.19AB年，估算出上海市森林年释放O2达112.0x10-4t。再据氧气工业生产费用及出厂价格（1000元·t-1），上海市森林释放O2价值为112043.2 x10-4元·a-1。各森林类型释放O2功能价值见表4。

3.3 森林吸收污染物（SO2、HF、NOx）功能价值

森林依靠特殊的结构和功能对SO2、HF、NOx等有毒有害气体进行吸收、过滤、分解，把有害物质转化为无害物质或积累在某一器官里，或由根系排除体外，从而达到净化环境的目的。吸收污染物功能价值估算用单位面积森林每年吸收各种污染物的平均值乘以研究区域森林面积，得到每年森林吸收各种污染物的总量，再用影子工程法，根据近年污染治理过程中消减单位重量各种污染物的投资成本算出森林生态系统吸收各种污染物的价值。森林净化各种污染物的工程费用为：二氧化硫为每kg 1.20元；氟化物为每kg 0.69元；氮氧化物为每kg 0.63元。通过计算，上海市森林吸收污染物功能为844.4 x10-4kg·a-1，价值为1010.0 x10-4元·a-1（见表5）。

表5 不同森林类型年吸收污染物功能价值

3.4 森林滞尘功能价值

森林对粉尘也有很强的吸收和过滤作用，树叶树枝表面粗糙不平，有绒毛，能分泌粘性油脂，又能吸附黏着一部分粉尘，降低大气环境中的含尘量。用单位面积森林每年能截持的粉尘量，再乘以森林面积，得到每年森林截留粉尘的含量，运用替代消费法以消减粉尘的成本来估算森林生态系统滞尘功能的价值。除尘运行成本为150元·t-1，通过计算上海市森林滞尘功能为 104.0 x10-4t，价值为 16350.4 x10-4元·a-1（见表5）。

表5 不同森林类型年吸收污染物功能价值

3.5 森林提供负离子功能价值

空气负离子被誉为“空气维生素和生长素”[6]，具有很强的杀菌、降尘、清洁空气的作用，对人体健康十分有益。根据对城市森林小气候有关研究成果综合分析[7] [8] [9]，不同森林类型提供负离子能力如下（表6）：

表6 不同森林类型提供负离子能力

依据计算公式：

式中：G负离子、U负离子为森林年提供负离子个数和价值；Q负离子为森林负离子浓度（个.cm-3）； H为森林高度（m）；L为负离子寿命（10分钟）； K负离子为负离子生产费用5.。

得出：上海市森林提供负离子276.6 x1023个.a-1，产生价值97801.6x104元.a-1（见表7）。

表7 不同森林类型提供负离子功能价值

3.6 上海城市森林净化大气功能价值

根据表1－7的计算结果，可以得出2009年上海城市森林净化大气功能价值如表8。

表8 上海城市森林净化大气功能价值表单位：x10-4元·a-1

从表8可以看出，当年上海城市森林净化大气功能价值27901.3 x104元.a-1，各功能价值结构见下图。

4 结论与讨论

（1）经过初步估算，上海城市森林净化大气功能的总价值为27901.3 x104元.a-1，按大小顺序依次是：释放 O2＞提供负离子＞固定CO2＞ 滞尘功能＞吸收污染物，森林生态系统净化大气功能价值以释放O2的价值最高，占总价值的41.2%；吸收污染物的价值最低，占总价值的0.4%。

（2）本项目所选用的只是较常用的方法，对森林生态功能的动态过程未作考虑，目前估算的净化大气价值总量可能比实际值偏小，部分生态服务功能由于受计量方法和手段以及研究数据难以获得等因素影响，如净化大气中降低噪音、降温等指标还未列入，内容还不够全面。但随着计量测试手段的不断改进和提高，森林生态服务功能的认识不断加深，其经济价值评估必定更加准确和完善。

（3）森林生态服务价值是由各种森林面积及其生态服务单价决定的，生态价值单价是由森林结构和质量决定的。提高森林生态价值单价的主要措施有：一是提高林分郁闭度。郁闭度是群落树种组成、群落密度、树木年龄、单株冠幅等结构因子的综合体现。二是改善群落类型与层次结构。研究表明，混交林的生态功能显著高于纯林，且二者间的差值随平均胸径的增大而增大。基于此，在林分改造和新建城市森林时，应优先考虑多树种混合使用，混交林地上树冠部分和地下根系部分都具有成层性。三是调整林龄结构。林木有幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林、过熟林之分，对于近熟林、成熟林、过熟林而言，在林分一定的情况下，其生态功能是较为稳定的，波动很小，而对于幼龄林、中龄林来说，其生态功能将逐年增加，直至成长为成熟林。

[1] 《林生态系统服务功能评估规范》（LY/T1721-2008）.

[2] 方精石,刘国华,徐嵩龄.我国森林植被的生物量和净生产量[J].生态学报，1990. 16(5)： 497- 508.

[3] 苏继申. 南京市城市森林固碳制氧效益研究[J] .林业科技开发，2010. 24(3)： 49- 52.

[4] 中国生物多样国情研究报告编写组. 中国生物多样国情研究报告[M]. 北京：中国环境科学出版社，1997.

[5] 刘为华.上海城市绿地土壤碳储量格局与理化性质研究[D]. 中国优秀硕士学位论文全文数据库，2009(12) .

[6] 吴楚材，郑群明，钟林生.森林游憩区空气负离子水平的研究[J] .林业科学，2001，37 (5)：75-81）.

[7] 陈佳瀛. 城市森林小气候效应的研究[D] .华东师范大学， 2006.

[8] 倪军，徐琼，石登荣，陶康华. 城市绿地空气负离子相关研究——以上海公园为例[J] .中国城市林业， 2004，(03) .

[9] 王洪俊.城市森林结构对空气负离子水平的影响[J] .南京林业大学学报(自然科学版)，2004，(05) .

S718.56

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1004-7743（2011）04-0033-04

2011-09-18