长沙市主要森林类型生态服务功能价值评价

刘文宇, 张灿明

(1.湖南农业大学人文学院， 湖南 长沙 410128； 2.湖南省林业科学院， 湖南 长沙 410004)

长沙市主要森林类型生态服务功能价值评价

刘文宇1, 张灿明2

(1.湖南农业大学人文学院， 湖南 长沙 410128； 2.湖南省林业科学院， 湖南 长沙 410004)

依据国家林业局发布的《森林生态系统服务功能评价规范》(LY/T1721-2008)标准评价了长沙市5种主要森林类型的生态服务功能总价值。结果表明：5种主要森林类型的生态服务功能总价值每年为272.094亿元，其中涵养水源为127.692亿元，保育土壤为21.8亿元，固碳释氧为62.346亿元，积累营养物质为3.631亿元，净化大气环境为20.947亿元，生物多样性保护为35.669亿元，森林游憩为0.009026亿元。研究结果将为湖南省长株潭两型社会构建、绿色GDP核算提供基础数据。

森林生态系统； 森林类型； 生态服务价值； 长沙市

森林生态系统服务功能是指区域尺度上森林生态系统与生态过程所形成及所维持的人类赖以生存的环境条件与效用，它包括森林涵养水源、水土保持、防风固沙、固碳持氧、净化大气、消除噪声、减轻水旱灾、保护野生生物等多个方面的生态服务功能[1-3]。森林作为环境资源，是地球上最大、最重要的陆地生态系统，但是目前人类对森林的生态服务功能及其重要性不甚了解，导致了生态环境的日益破坏，从而对生态系统服务功能造成明显损害[4-6]。本研究对长沙市森林生态系统涵养水源、保育土壤、固碳释氧、积累营养物质、净化大气环境、生物多样性保护、森林游憩7个方面服务功能进行了价值评价，旨在提高人们的环境意识，促进生态补偿机制，尽快将自然资源和环境纳入国民经济核算体系。

1 研究区概况

1.1自然地理概况

长沙市位于中国中南部的长江以南地区，湖南省东部偏北。地处洞庭湖平原的南端向湘中丘陵盆地过渡地带，浏阳境内的大围山七星岭海拔1607.9m，为辖区最高处；岳麓山的云麓峰海拔300.8m，为城区至高点。地理坐标为东经111°53′—114°05′，北纬27°51′—28°40′。地域呈东西向长条形状，地貌北、西、南缘为山地，东南以丘陵为主，东北以岗地为主；山地、丘陵、岗地、平原大体各占四分之一。长沙市属亚热带季风性湿润气候，市区年平均气温17.2℃，年均降水量1361.6mm。长沙市的河流大都属湘江水系，支流河长5km以上的有302条，其中湘江流域289条。土壤种类多样，以红壤、水稻土为主，分别占土壤总面积的70%与25%。

1.2森林资源概况

长沙市地处亚热带常绿阔叶林区，主要植被类型为针叶林、针阔混交林、常绿阔叶树、竹林等，现有植被主要为马尾松林、国外松林、杉木林、竹林，经济林以油茶、柑桔为主。根据长沙市“十五”森林资源调查统计，全市土地总面积1182800hm2，其中林业用地面积616133.5hm2，占土地总面积的52.09%；非林地面积566666.5hm2，占土地总面积的47.91%，植被覆盖率53.28%，比全省低3.15个百分点。按优势树种来分，长沙市森林资源主要有马尾松、国外松、柏木、杉木、桉树、杨树、竹林和次生林。其中，以马尾松林、杉木林、次生林、竹林所占面积居大，分别为乔木林地面积的39.25%、36.13%、11.55%、11.24%；林分蓄积以马尾松林、国外松林、杉木林、次生林所占比例居大，分别占林分蓄积的36.6%、7.4%、41.7%、10.1%。

2 研究方法

2.1评价指标及公式

本研究以国家林业局发布的《森林生态系统服务功能评估规范》(LY/T1721-2008)标准为依据，从森林的涵养水源、保育土壤、固碳释氧、积累营养物质、净化大气环境、生物多样性保护、森林游憩7个方面来评价长沙市5种主要森林类型的生态服务功能价值。

2.1.1 涵养水源 调节水量价值：森林生态系统调节水量价值根据影子工程法来确定，公式如下：

U调=10C库A(P-E-C)

净化水质价值：森林生态系统年净化水质价值根据净化水质工程的成本(替代工程法)来确定，公式如下：

U水质=10KA(P-E-C)

2.1.2 调节气候、净化大气环境 本研究选择吸收二氧化硫、氟化物、氮氧化物、滞尘这4个指标来体现净化大气环境的功能。

吸收二氧化硫计算公式如下：

U二氧化硫=K二氧化硫Q二氧化硫A

吸收氟化物计算公式如下：

U氟=K氟化物Q氟化物A

吸收氮氧化物计算公式如下：

U氮氧化物=K氮氧化物Q氮氧化物A

滞尘计算公式如下：

U滞尘=K滞尘Q滞尘A

根据文献资料，阔叶树和针叶树年均吸收二氧化硫分别为88.650、215.60kg·hm-2a-1;阔叶树和针叶树年均滞尘量分别为10110、33200kg·hm-2a-1;阔叶树和针叶树吸氟平均值分别为4.650、0.500kg·hm-2a-1,森林吸收氮氧化物量为6.000kg·hm-2a-1。

2.1.3 保育土壤 森林固土价值：森林的固土价值采用林地土壤侵蚀模数与无林地侵蚀模数的差值乘以修建水库的成本(替代工程法)计算森林的固土价值。公式如下：

U固土=AC土(X2-X1)/ρ

森林保肥价值：同有林地对照，无林地每年随土壤侵蚀不仅会带走大量表土以及表土中的大量营养物质，如N、P、K等，而且会带走下层土壤中的部分可溶解物质，从而引起土壤肥力下降。本研究中森林保肥价值采用侵蚀土壤中的N、P、K物质折合成磷酸二铵和氯化钾的价值来进行评价。公式如下：

2.1.4 维持生物多样性 生物多样性保护价值的计算公式如下：

U生物=S生A

根据Shannon-Wiener指数计算生物物种保育价值，共划分为7级：当指数<1时，S生为3000元·hm-2a-1；当1≤指数<2时，S生为5000元·hm-2a-1；当≤2指数<3时，S生为10000元·hm-2a-1；当3≤指数<4时，S生为20000元·hm-2a-1；当4≤指数<5时，S生为30000元·hm-2a-1；当5≤指数<6时，S生为40000元·hm-2a-1；当指数≥6时，S生为50000元·hm-2a-1。

2.1.5 固碳释氧功能 CO2(264g)+H2O(108g) →葡萄糖(108g)+O2(192g) →多糖(162g)，从上述光合作用化学方程式可见，林木生长每产生162g干物质需吸收(固定)264g CO2，释放192g O2，则林木每积累1g干物质，可以固定1.63g CO2，释放1.19g O2。

森林植被和土壤固碳价值的计算公式如下：

U碳=AC碳(1.63R碳B年+F土壤碳)

森林释氧价值计算公式如下：

U氧=1.19C氧AB年

2.1.6 森林积累营养物质价值 本研究把林木每年从土壤或空气中吸收的大量营养物质(如N、P、K等)，折合成磷酸二铵和氯化钾，即得林木营养年积累价值。公式如下：

2.1.7 森林游憩 选用景观游憩与生态文化功能两个方面统计分析林业系统管辖的自然保护区、森林公园等全年直接收益数据进行计算。

2.1.8 长沙市森林生态系统服务功能总价值 森林生态系统服务功能总价值为14个指标价值之和，公式为：

2.2数据来源

数据主要来源于长沙市“十五”森林资源调查统计数据。

3 结果与分析

3.1各评价指标计算结果

3.1.1 涵养水源 森林涵养水源功能是指森林对降水的截留、吸收和贮存，将地表水转为地表径流或地下水的功能。主要功能表现在增加可利用水资源、净化水质和调节径流三个方面。本研究选择调节水量和净化水质两个指标。同比条件下，天然林涵养水源比人工林能力强，最弱的是飞播林(表1)。

3.1.2 调节气候、净化大气环境 森林生态系统具有对大气污染物(如二氧化硫、氟化物、氮氧化物、粉尘等)的吸收、过滤、阻隔和分解，以及降低噪音、提供负离子和萜烯类(如芬多精)物质等功能。本研究选择吸收二氧化硫、氟化物、氮氧化物、滞尘这4个指标来体现净化大气环境的功能。

2009年，长沙市主要森林类型年吸收二氧化硫87977.775t，价值为1.056亿元；年吸收氟化物582.148t，价值为0.004亿元；年吸收氮氧化物2748.933t，价值为0.017亿元；年滞尘13246330.052t,价值为19.869亿元。则长沙市森林生态系统净化大气环境总的价值为20.947亿元。

3.1.3 保育土壤 保育土壤是指森林中活地被物和凋落物层截留降水，降低水滴对表土的冲击和地表径流的侵蚀作用；同时林木根系固持土壤，防止土壤崩塌泄溜，减少土壤肥力损失以及改善土壤结构的功能。长沙市主要森林类型保育土壤价值见表1。

表1 森林涵养水源和保育土壤效益评价Tab.1 Evaluationofforestwaterconservationandforestsoilconservation森林类型起源林分面积(hm2)森林涵养水源效益评价(亿元·a-1)森林保育土壤效益评价(亿元·a-1)调节水量价值净化水质价值固土价值保肥价值杉木人工林152414.60014.8345.0740.5335.653天然林13310.8001.4540.4970.0520.554人工林104654.70021.2368.2610.4124.664马尾松天然林64170.10015.3504.2520.2542.874飞播林11210.1002.1720.7430.0360.407国外松人工林27318.0005.9102.0210.1001.084阔叶树人工林21713.0004.3561.4900.0540.793天然林63364.20020.9047.1500.2583.804毛竹人工林5396.5000.9350.3200.0090.019天然林46150.8007.9962.7370.0810.159合计509702.80095.14732.5451.79020.010

3.1.4 维持生物多样性 森林生态系统为生物物种提供生存与繁衍的场所，从而对其起到保育作用的功能。2009年，长沙市森林生态系统生物多样性保护的价值为35.669亿元。

3.1.5 固氮释氧功能 森林生态系统通过森林植被、土壤动物和微生物固定碳素，释放氧气。2009年，长沙市森林生态系统固碳价值为23.375亿元；年释氧量价值为38.971亿元，则长沙市森林生态系统年固碳释氧价值为62.346 亿元。

3.1.6 森林积累营养物质价值 根据国内学者对中亚热带地区阔叶树、国外松、杉木等森林类型林分净生产力及其林木营养元素(N、P、K)的研究，2009年林木年积累营养物质价值为3.631亿元。

3.1.7 森林游憩 森林生态系统为人类提供休闲和娱乐的场所，使人消除疲劳、愉悦身心、有益健康的功能。2009年，长沙市全市森林公园共接待海内外游客25.50 万人，实现旅游收入0.009026亿元。

3.1.8 森林生态系统服务功能总价值 长沙市森林生态系统生态服务功能总价值为这14项评价指标之和，即272.094亿元。

3.2森林生态系统各项服务功能价值比较

2009年，长沙市GDP达到3744.76亿元，而森林生态服务功能价值是全省GDP的0.073倍。可见森林生态系统生态服务功能价值的巨大性。

由图1可见，这7项生态服务功能价值的大小依次为：涵养水源>固碳释氧>生物多样性保护>保育土壤>净化大气环境>积累营养物质>森林游憩。其中涵养水源、固碳释氧、生物多样性保护三项功能占长沙市总生态服务功能的82.952%，是长沙市森林生态系统的主要功能。

图1 生态服务功能价值比例图Fig.1 The proportion chart of the value of ecosystem services

3.3主要森林类型生态服务功能价值比较

由图2可知，长沙市5种主要森林类型服务功能价值大小依次为：马尾松>阔叶树>杉木>毛竹>国外松。由图3可知，长沙市5种森林类型服务功能单位面积价值大小依次为：阔叶树>马尾松>国外松>毛竹>杉木。阔叶树、马尾松、杉木是长沙市主要的森林类型，其单位面积生态服务功能价值不是很高，但是由于面积较大，总的生态服务功能价值排在前三位。应充分认识这三种森林类型的生态地位和作用，采取适当的措施加以经营与管理。毛竹和国外松单位面积生态服务功能价值分别排在第三和第四位，但是由于面积较少，限制了其生态服务功能的总价值。

图2 各森林类型生态服务功能价值图Fig.2 The value of eco-services of different forest types

图3 各森林类型单位面积生态服务功能价值Fig.3 The value of eco-services per unit area of different forest types

4 结论与讨论

通过研究表明，长沙市5种主要森林类型服务功能价值大小依次为：马尾松>阔叶树>杉木>毛竹>国外松。5种森林类型服务功能单位面积价值大小依次为：阔叶树>马尾松>国外松>毛竹>杉木。阔叶树、马尾松、杉木是长沙市主要的森林类型，常绿阔叶林为长沙市典型的地带性植被，但是近年来，森林资源被过量采伐，天然林资源日益减少，导致全市生态环境十分脆弱。毛竹和国外松单位面积生态服务功能价值分别排在第三和第四位，在以后的林业管理和规划中，应同时加强毛竹和国外松的经营，充分发挥和提高长沙市整个森林生态系统服务功能。

应当说明的是，本文受目前科学技术水平、资料、计量方法和研究手段的限制，很难对长沙市森林生态系统服务功能价值进行十分准确的计量评价，其价值体现依然是不完全的。本研究没有对降低噪音、吸收重金属等功能进行评价，因此有待于进一步研究。

[1] 欧阳志云，王如松，赵景柱．生态系统服务功能及其生态经济价值评价[J]．应用生态学报，1999，10(5)：635-640．

[2] 欧阳志云，王效科，苗鸿．中国陆地生态系统服务功能及其生态经济价值的初步研究[J]．生态学报，1999，19(5)：607-613．

[3] 赵同谦，欧阳志云，郑华，等．中国森林生态系统服务功能及其价值评价[J]．自然资源学报，2004，19(4)：480-491．

[4] 靳芳，鲁绍伟，余新晓，等．中国森林生态系统服务功能及其价值评价[J]．应用生态学报,2005．16(8)：1531-1536．

[5] 王兵，李少宁，郭浩．江西省森林生态系统服务功能及其价值评估研究[J]．江西科学，2007，25(5)：553-559．

[6] 陈仲新，张新时．中国生态系统效益的价值[J]．科学通报，2000，45(1)：17-22．

Evaluationofeco-servicefunctionsofmajorforesttypesinChangshaCity

LIU Wenyu1, ZHANG Canming2

(1.College of Humanities and Social Sciences, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China;2.Hunan Academy of Forestry, Changsha 410004, China)

Based on the Forest Ecosystem Services Assessment Standards (LY/T1721-2008) issued by the State Administration of Forestry, the ecosystem service function total values of five major forest types in Changsha were evaluated. The results showed that the total annual value of the ecosystem service functions of five forest types was 27.209 billion yuan(RMB), of which, 12.769 billion yuan for water conservation, 2.18 billion yuan for soil conservation, 6.235 billion yuan for carbon fixation and oxygen released, 0.363 billion yuan for nutrient accumulation, 2.095 billion yuan for atmosphere environmental purification, 3.567 billion yuan for species conservation, and 0.0009 billion yuan for forest recreation. The findings will provide basic data for constructing the Changsha-Zhuzhou-Xiangtan Resource-economical and Environment-friendly Society and accounting green GDP.

forest ecosystem; forest type; eco-service value; Changsha City

2011-05-07

2011-06-07

S 718.55

A

1003-5710(2011)03-0031-05

10. 3969/j. issn. 1003-5710. 2011. 03. 007

(文字编校：张 珉， 杨 骏)