内蒙古大兴安岭森林涵养水源和保育土壤功能评估

岳永杰 ，韩 军 ，李玉柱 ，陈晶晶 ，李钢铁

(1.内蒙古农业大学，内蒙古 呼和浩特 010019；2.内蒙古大兴安岭林业管理局，内蒙古 牙克石 022150；3.内蒙古大兴安岭森林调查规划院，内蒙古 牙克石022150)

内蒙古大兴安岭森林涵养水源和保育土壤功能评估

岳永杰1，韩 军2，李玉柱3，陈晶晶1，李钢铁1

(1.内蒙古农业大学，内蒙古 呼和浩特 010019；2.内蒙古大兴安岭林业管理局，内蒙古 牙克石 022150；3.内蒙古大兴安岭森林调查规划院，内蒙古 牙克石022150)

根据内蒙古大兴安岭林区森林三次清查数据，利用林业行业标准《森林生态系统服务功能评估规范(LY/T1721─2008)》，对1994-2008年间大兴安岭森林涵养水源和保育土壤2项生态服务功能的物质量和价值量进行评估。结果表明：在近15年内，大兴安岭林区森林固土量＞保肥量＞涵养水源物质量，三者都呈不断增加的变化趋势，在第五次复查期均达到最大，在第五次复查期固土量是 1 586.342×109t·a-1，保肥量是 34.350×109t·a-1，涵养水源物质量为12.388×109t·a-1。保育土壤价值量均高于涵养水源价值量，二者都有不同程度的增加，在第五次复查期都达到最大，二者的和为561.608×109元·a-1。5种不同林龄森林单位面积涵养水源和保育土壤总价值表现不同，具体而言是中龄林＞近熟林＞过熟林＞成熟林＞幼龄林。

森林涵养水源；森林保育土壤；内蒙古；大兴安岭森林；评估

森林生态系统是支撑地球生命的支持系统，同时也是维持生命物质的生物地化循环系统与水文循环系统[1]，具有物种繁多、结构复杂、类型多样、稳定性强、生产力高、现存量大等特点[2]。森林通过对降水的截留、吸收和下渗，能够减少地表径流，增加地下径流和地下水储量，对降水进行时空再分配，达到以丰补歉的目的，森林还有减少土壤肥力损失，改善土壤结构，促进经济发展等功能[3-5]。然而由于我国人口急剧增加，对有限森林资源不合理的开发和利用，导致森林环境持续恶化，森林涵养水源和保育土壤功能下降，特别是我国属于缺水国家，北方地区还存在不同程度的土地沙化问题，严重制约着农牧业生产和国民经济的发展。因此，深入研究森林涵养水源和保育土壤服务功能，并对其服务功能进行评估，对指导生态环境建设和资源可持续利用具有重要意义。

内蒙古大兴安岭是我国最北部边疆唯一的寒温带针叶林区，也是最重要的陆地生态系统之一，具有涵养水源、固持土壤和改善土壤结构等功能。现已针对内蒙古大兴安岭森林分布规律[6]，结构特征[7]，负离子变化规律[8]，生态功能[9]等进行了系统的研究，这些研究成果对大兴安岭森林的保护和利用起到重要作用。但由于涵养水源[10]和保育土壤功能[10-11]研究还不完善和深入，因此，本文对大兴安岭森林的2项功能进行系统和深入的研究。

1 研究区概况

内蒙古大兴安岭林区的地理位置是北纬 47°3′40″～ 52°20′35″， 东 经 119°36′20″～125°19′50″，位于内蒙古自治区东北部，呼伦贝尔市、兴安盟等9个市境内，海拔425～1 760 m，总面积1 067.75万hm2。林区属寒温带季风气候，冬季长达9个月，夏季最长不超过1个月。全年的平均温度为-2～-4℃，年降水量350～500 mm，降水集中在5～10月。积雪期达5个月，林内雪深达30～50 cm[12]。全年地表蒸发量800～1 200 mm。林区的土壤主要有棕色针叶林土、暗棕壤、灰色森林土、草甸土、沼泽土和冲积土[13-14]。大兴安岭的植被中，兴安落叶松占绝对的优势，除兴安落叶松之外，乔木层还有樟子松Pinus sylvestris var. mongolica、 核 桃 楸 Juglans mandshurica、 蒙椴Tilia mongolica、丛桦Betula fruticosa、水曲柳Fraxinus mandshurica等。内蒙古大兴安岭林区活立木总蓄积7.7～8.6亿m3，林业产业总产值2004年为43.23亿元，2006年为60.24亿元。地区生产总值(GDP)2010年为932亿元，2011年的为1145.3亿元[10]。

2 数据来源和研究方法

2.1 数据来源

1）权威部门公布的社会公共数据；

2）内蒙古森工集团发布的内蒙古大兴安岭森林第3次（1994～1998）、第4次（1999～2003）、第5次（2004～2008）复查数据；

3）研究机构和人员公开发表的文献资料[15-19]。

2.2 研究方法

森林涵养水源功能包括森林调节水量和净化水质。从水量平衡角度而言，调节水量是指降水量与森林蒸发散(蒸腾和蒸发)及地表径流的差。森林在调节水量的同时也一定程度上净化了水质，因此森林净化水质量等于调节水量。

森林保育土壤主要从固土和保肥两方面进行评估。森林固土功能主要从有林地地区相对无林地地区减少的土壤侵蚀模数进行估算，保肥功能是指有林地地区相比无林地地区较少土壤侵蚀，避免带走大量的土壤以及土壤内的营养物质，例如氮、磷、钾以及有机质等，防止土壤肥力下降。具体评估方法，见表1。

3 结果与分析

3.1 森林涵养水源物质量评估

本研究森林涵养水源功能效益是指森林调节水量和净化水质两部分的总效益，森林保育土壤功能主要是从森林的固土量和保肥量两部分进行的评价。由表2可知，森林资源连续三次复查期内，大兴安岭林区森林固土量＞保肥量＞涵养水源物质量，三者都呈不断增加的变化趋势，在第五次复查期均达到最大。在第五次复查期涵养水源物质量为 12.388×109t·a-1，固土量是 1586.342×109t·a-1， 保肥 量 是 34.350×109t·a-1。且 三者 在各 时期的变幅不同，涵养水源物质量从第三次到第四次复查期（前期）增加了8.3%，从第四次到第五次复查期（后期）增加了0.5%；固土量前期增加8.5%，增加了0.7%；保肥量前期增加了9.0%，后期增加1%。就林龄方面而言，从第三次到第五次复查期，幼龄林涵养水源物质量、固土量和保肥量都不断降低，其他林龄涵养水源量、固土量和保肥量在不同时期都有不同程度的增加。

表1 内蒙古大兴安岭森林涵养水源和保育土壤功能评估公式Table 1 Assessment formula of water conservation and soil conservation of Daxinganling Mountain in Inner Mongolia

表2 内蒙古大兴安岭森林涵养水源和保育土壤物质量 （单位：109 t·a-1）Table 2 Water conservation quality and soil conservation quality of Daxinganling Mountain in Inner Mongolia (109 t·a-1)

3.2 森林价值量评估

涵养水源价值包括调节水量价值和净化水质价值，调节水量价值与净化水质价值比为3∶1。保育土壤价值包括保肥价值和固土价值，保肥价值占保育土壤价值的99%，保肥功能在保育土壤功能中占重要作用。在第三次、第四次、第五次复查期，保育土壤价值量均高于涵养水源价值量，在此期间，二者都有不同程度的增加，在第五次复查期都达到最大，值为561.608×109元·a-1。

在近15年内，幼龄林涵养水源和保育土壤服务功能总价值呈不断降低的趋势，前期2者总价值降低了14.2%，后期2者总价值降低了29.2%。不同时期的中龄林、近熟林、成熟林和过熟林2项服务功能总价值都有不同程度的增加，中龄林总价值前期增加了12.2%，后期增长速度较慢，仅为1.1%，近熟林总价值前期增加了18.5%，后期增长速度较快，增长了21.2%，成熟林前期增加了18.8%，后期为4.0%，过熟林前期增加11.4%，后期为15.3%。

4 结果与讨论

从第三次到第五次复查期，内蒙古大兴安岭森林涵养水源价值（调节水量和净化水质）和保育土壤价值（保肥和固土）都呈增加趋势，但各分项表现出不同的变化幅度。两项功能的价值表现为保育土壤功能＞涵养水源功能，凸显了内蒙古大兴安岭森林在保育土壤方面发挥的作用，这与目前关于服务功能已有的大部分研究成果不相同[20-23]，但与鲁绍伟研究中国寒温带森林的结果相同[17]，说明内蒙古大兴安岭森林涵养水源和保育土壤价值符合寒温带森林的规律，同时内蒙古大兴安岭森林在减少土壤侵蚀和保持土壤肥力方面发挥重要作用。大兴安岭森林涵养水源价值仅为内蒙古自治区森林涵养水源价值[24-26]的22%，而单位面积涵养水源价值量远高于内蒙古自治区平均水平，为内蒙古自治区的12倍，这说明内蒙古大兴安岭森林发育程度高，森林类型合理，针阔混交林比例合理，无严重病虫害发生，森林生态系统的健康状况良好。

表3 内蒙古大兴安岭涵养水源和保育土壤价值量 单位：109元·a-1Table 3 Water conservation value and soil conservation value of Daxinganling Mountain in Inner Mongolia ( 109 Yuan·a-1)

不同林龄的森林服务价值存在差异。5种不同林龄森林单位面积的涵养水源和保育土壤总价值表现不同，具体是中龄林＞近熟林＞过熟林＞成熟林＞幼龄林，这与不同林龄森林拦截地表径流和土壤中营养成分的多少有关系。同种林龄森林不同时期服务功能总价值也有不同幅度的动态变化。评估结果表明，幼龄林涵养水源和保育土壤总价值在这15年间有不同程度的降低；从第三次到第五次复查期，中龄林、近熟林、成熟林和过熟林总价值都有不同程度的增长，中龄林增长了13.5%，近熟林增长了43.6%，成熟林增长了23.5%，过熟林增长了28.4%，这与森林生长发育、林分单位面积蓄积量和生物量增加、各林龄面积增加都有密切关系。这也要求人们对森林的林龄结构给予更多的关注，同时加强森林抚育管理，改善森林结构，提高林分质量，促进森林正向演替。

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Functional assessment of water conservation and soil conservation of forest services in Daxinganling Mountains of Inner Mongolia

YUE Yong-jie1, HAN Jun2, LΙ Yu-zhu3, CHEN Jing-jing1, LΙ Gang-tie1
(1. Ιnner Mongolia Agricultural University, Hohhot 010019, Ιnner Mongolia, China;2. Daxinganling Mountains Forests Ιndustry Group of Ιnner Mongolia, Yaks 022150, Ιnner Mongolia, China;3. Daxinganling Mountains Forest Survey and Planning Ιnstitute of Ιnner Mongolia, Yaks 022150, Ιnner Mongolia, China)

Based on the three times forest inventory data of forests resources in Daxinganling Mountains in Ιnner Mongolia, by using forestry industry standards“Specifications for Assessment of Forest Eco-system Services in China (LY/T1721-2008)”, the total substance quantity and total value of two ecological service functions (water conservation and soil conservation) of Daxinganling forests from 1994 to 2008 were evaluated. The results show that the substance quantities produced by Daxinganling Mountains forests consisted of three aspects, their order from big to small was soil f i xation amount, fertility maintenance amount and water conservation amount, all three showed growing trends, and their values reached the maximum at the f i fth forests re-examination, the maximum soil f i xation amount was 1 586.342×109t·a-1, maximum fertility maintenance 34.350×109t·a-1, maximum water conservation 12.388×109t·a-1; the soil conservation value quantity was higher than that of water conservation, both had different degrees of increase, and both reached the maximum at the f i fth forests re-examination, the sum of the two maximum was 561.608×109yuan·a-1; The total values of water conservation and soil conservation with f i ve different tree-age per unit forest area appeared different performances, theirs total value quantities ranked by magnitude as following∶ middle-aged forest＞ near mature forest＞ mature forest＞ over mature forest＞ young forest.

forest water conservation；forest soil conservation；Ιnner Mongolia; Daxinganling forest; assessment

2013-03-29

国家自然科学基金(31160106)；中国科学院战略性先导科技专项(XDA05050201-04-02)；内蒙古农业大学博士科研启动基金(BJ08-26)联合资助

岳永杰（1976-），男，内蒙古赤峰市人，博士，副教授，硕士生导师，主要研究方向：林学、生态学、水土保持学等；E-mail：wolongyue@126.com

李钢铁（1963-），男，教授，博士后，主要从事干旱区植被恢复、沙地榆树疏林草地生态学、沙尘暴预测等方面的研究。

E-mail：gangtieli2007@163.com

S714.7

A

1673-923X(2013)12-0091-05

[本文编校：吴 彬 ]