皖南地区森林生态类自然保护区的生态服务功能分析

宋曰钦，唐鑫生，方国富，方建新

皖南地区森林生态类自然保护区的生态服务功能分析

宋曰钦，唐鑫生，方国富，方建新

摘要:开展自然保护区生态服务功能的研究可以提高居民保护自然资源的觉悟，可以协调自然保护区保护与发展的关系，从而推动自然保护区的各项保护工作。选取皖南地区12个森林生态类型的自然保护区为对象，按照森林生态系统服务功能的标准计算方法，计算了选取的12个自然保护区生态系统服务功能的价值，结果表明：皖南地区森林生态类自然保护区产生了巨大的生态系统服务功能价值，达到23.6亿元/a，其中以固碳放氧、净化空气、保土保肥和涵养水源所形成的价值为主，所占比例分别达到54.6%、17.8%、13.8%和13.7%，充分说明建立自然保护区在维护生态稳定、保障区域生态安全方面发挥着重要的作用。

关键词:自然保护区；生态系统服务功能；涵养水源；固碳放氧

生态系统服务功能是生态系统与生态过程形成的以及维持人类赖以生存的自然环境条件与效用[1]，是由生态系统所提供的各种产品和服务，如人类社会所需的食物、饮用水及工农业生产发展过程中的各种原材料，此外，生态系统还支撑与维持着地球生命的支持系统，维持生命物质运动所需的生物地球化学循环和水文循环，维护生物多样性和大气化学的平衡和稳定[2]。长期以来，由于缺乏对生态系统服务重要性的认识，加之全球人口快速增加，人类各种开发活动导致生态系统服务功能退化严重，对人类福祉已经产生了严重影响，直接威胁到人类的安全和健康，甚至影响到区域、乃至全球的生态安全。因而生态系统服务功能研究成为国际生态学及相关学科研究的热点，在生态系统的服务功能分类、量化等方面开展了大量研究，取得了丰富成果[3]。

皖南山区是安徽省的五个植被区之一，水热条件优越，地貌复杂，气候变化多样，形成了境内丰富的动植物种类栖息地，成为全国生物多样性保护优先区域之一，也是自然保护区分布相对集中的区域之一[4]。据统计，黄山、宣城和池州三市范围内国家级自然保护区目前有4个，省级自然保护区有12个(表1)，从类型划分来看，有森林生态类型的自然保护区12个，野生动物和湿地类型的保护区4个，还有大量的县级保护区和风景名胜保护区等。

这些保护区在保护生物多样性、维护区域生态安全方面起到十分重要的作用，但有关这些保护区的生态系统服务功能研究不足，不能正确认识自然保护区的作用，不利于自然保护区制定科学、有效的保护政策[5]。为此我们选取其中的森林生态类型的自然保护区进行生态系统服务功能的研究，系统量化其生态服务功能，以充分认识自然保护区所产生的价值，提升居民保护自然资源的意识，积极参与、支持自然保护区的各项保护活动，推动自然保护区的健康、可持续发展。

1研究方法

生态系统服务功能的价值进行量化计算是正确认识生态系统服务功能的前提，为此，人们探索了多种方法对生态系统所形成的不同服务功能进行量化计算，这些方法可以总结为市场类估算方法、能量估算法和软件模型法[6]，由于不同研究者研究目的不同，选取的方法不同，使得相同的生态系统所产生的价值会存在较大差异。本研究以LY/T1721—2008(中国林业科学研究院林业生态环境与保护研究所，2008)所确定的方法计算皖南地区森林生态类自然保护区所产生的效益[7]。

表1　皖南地区国家级、省级自然保护区概况

1.1　森林涵养水源的价值

森林涵养水源的价值是指森林生长过程中通过林冠、叶片、根系及其枯落物截留、吸收、保持降雨过程中所产生的价值。为计算这些价值，假设森林林地与其他类型土地的年蒸发量相同，则森林区域所形成的年径流量即为森林涵养水源的能力，所以涵养水源总量为年径流量(mm/a)与森林面积的乘积，也是径流系数与年均降水量和森林面积的乘积，采用水的影子价格×涵养水源总量即得森林生态系统涵养水源的价值。我们确定水的影子价格为建造水库所需的蓄水成本，一般取0.67元/t计算。

1.2　森林保持土壤的价值

森林的保持土壤能力可以分为3个方面：即固持土壤、减少土壤流失的能力；减少土壤中营养成分流失即保肥价值的能力以及减少泥沙滞留和淤积能力。

1.2.1固持土壤的价值

森林的生长可以有效减少土壤侵蚀，避免了土壤侵蚀引起土地退化而放弃利用，因此森林固持土壤的价值就体现在森林减少因土地废弃损失而产生的经济价值，计算公式为森林固土价值=减少土地废弃的面积×林业生产的平均收益，也就是森林减少土壤侵蚀的总量/土壤表土的平均厚度×林业生产的平均收益。

1.2.2防治泥沙滞留和淤积的价值

从我国主要河流的泥沙运动规律来看，全国每年因土壤侵蚀流失的泥沙有24%淤积于水库、江河和湖泊，根据建造水利设施所形成的蓄水成本计算生态系统减轻泥沙淤积灾害的经济价值。为土壤保持量(t/yr)÷土壤容重×24%×水库工程费用(元/hm2)。

1.2.3保肥价值

土壤侵蚀造成土壤营养物质的流失，主要是N、P、K等营养元素，根据土壤中这些营养元素的含量及生产相应肥料的价格，可以计算出森林的保肥价值。肥料价格取我国化肥的多年平均价格2549元/t，以此计算自然保护区的保肥价值。

1.3　森林固定CO2和生成O2的价值

森林生态系统固定碳的作用主要取决于光合作用和呼吸作用，按照光合作用的简化式可知，森林植物每生产1g干物质，将消耗1.63gCO2，并释放1.2gO2，根据造林成本的固碳法来计算森林固定空气中的碳和释放O2到空气中所形成的价值。

1.4　森林净化空气的价值

森林通过吸收空气中的污染成分、阻碍与滞纳粉尘、杀除有害微生物、降低各种噪声、释放负氧离子等途径净化空气，本文中仅计算其吸收污染物及阻滞粉尘两方面所产生的价值。

1.4.1森林吸收SO2能力

针、阔叶林吸收SO2的能力不同，分别按215.6、88.65kg/(hm2.a)计算，再按工业消除SO2单位成本计算森林吸收污染物所产生的价值。

1.4.2森林阻滞粉尘的价值

按照森林的平均滞尘能力乘以森林面积来得到森林总的滞尘量，然后按削减相应数量粉尘所产生的成本来计算森林阻滞粉尘的经济价值。

1.5　保护生物多样性的价值

生物多样性分为遗传多样性、物种多样性以及生态系统的多样性等不同层次水平，一旦生态系统遭到破坏后，首先表现为生态系统多样性的下降，从而引起物种多样性的降低以及遗传多样性的丧失，这将威胁到人类的生存与发展。但由于生物多样性所产生的效益极其复杂，因而评估其价值具有高度的不确定性，目前要准确地评估生态系统在保护生物多样性方面的价值仍存在诸多困难。目前常见的评价方法有机会成本法、直接市场价值法、物种保护基准价法、收益成本化法、支付意愿调查法、费用效益分析法等，由于支付意愿法具有简单、可行的特点，是大范围内估算生物多样性的评价方法。考虑到皖南地区的自然保护区及其周边居民稀少，采用支付意愿调查法将低估其保护生物多样性的价值，因此本研究选取采用未受害树“可获得生物多样性”效益至少有124.5元/(hm2.a)的方法来计算[6]。

2结果与分析

2.1　皖南自然保护区森林总面积、针叶林面积和阔叶林面积的确定

皖南自然保护区涉及3个地级市，范围广，不同自然保护区经营管理的程度不尽相同，尽管总面积确定，但森林总面积及森林组成鲜有完整数据，为此，参照休宁县岭南省级自然保护区调查的结果即森立覆盖率为90%，针叶林占32%，阔叶林占68%。由皖南地区12个森林类型的自然保护区总面积为43050 hm2，计算得到森林面积为38745 hm2，针叶林面积为12398.4 hm2，阔叶林面积为26346.6 hm2。

2.2　皖南自然保护区生态服务功能价值

2.2.1皖南自然保护区涵养水源的价值

查阅资料可知，多年来皖南地区平均降雨量为1429 mm/a，一般地，森林生态系统平均蒸发量约为平均降雨量的1/5，径流系数为0.87，因此自然保护区森林生态系统年平均涵养水源的总量为径流系数×年平均降雨量×森林面积=48168.9万m3/a，按水库蓄水的影子价格0.67元/m3计算，可以得到这12个森林类型的自然保护区涵养水源价值达到32273.1万元/a。

2.2.2保土保肥的价值

2.2.2.1固持土壤的价值

根据安徽省针叶林、阔叶林及灌木林3种林分减少的侵蚀模数平均值316.86 m3/(hm2.a)及皖南自然保护区的森林面积，计算得到固持土壤的量为316.86m3/(hm2.a)×38745hm2=1.3×107m3/a，以中国耕作土壤的表土平均厚度为0.5m和林业生产的年平均收益为282.17元/hm2，估算得到皖南地区自然保护区森林的固土价值为1.3×107m3÷0.5m×282.17元/hm2÷10000=734.4万元/a。

2.2.2.2防治泥沙滞留和淤积的价值

皖南自然保护区森林固持的土壤量也是防止泥沙滞留和淤积的量，依据全国水库建设的投资测算，每建设1m3库容所需投入的建设经费为5.714元/m3，则皖南自然保护区森林所产生的价值为1.3×107m3×24%×5.714元/m3=17828.6万元/a。

2.2.2.3保肥价值

皖南地区森林土壤的N、P、K总含量为0.33%，土壤密度为1279kg/m3[8]，根据固持的土壤总量和N、P、K三种化肥的平均价2549元/t，计算得到皖南自然保护区保持土壤中N、P、K等养分所产生的价值为13986.1万元/a。

2.2.3固定二氧化碳和释放氧气所产生的价值

据研究，亚热带地区杉木林碳储量在49.2～65.83t/hm2，阔叶林碳储量在55.3～76.2t/hm2之间[9]，按中间值计算，皖南地区自然保护区内森林的碳储量为244.7万t/a，释放氧气为180.1万t/a，中国造林成本每吨碳251.40元，每吨氧气369.7元， 则固定二氧化碳和释放氧气所产生的价值为12.9亿元/a。

2.2.4净化空气的价值

参考《中国生物多样性国情研究报告》中的相关内容，认为阔叶林对SO2吸收的平均值为88.65kg/(hm2.a)，针叶林吸收的平均值为215.6 kg/(hm2.a)，工业生产中每削减1吨SO2需要投资的成本600元[6]，此外针叶林的滞尘能力一般为33.20t/(hm2.a)，阔叶林的滞尘能力一般为10.20t/(hm2.a)，削减粉尘所需的工业投资成本为170元/t[6]，由此估算得到皖南地区森林类型自然保护区所产生的净化空气价值为42089万元/a。

2.2.5保护生物多样性的价值

按照皖南地区森林类型自然保护区的森林面积和单位面积获得的生物多样性价值，得到其保护生物多样性的价值为482.4万元/a。

3结论

目前国内针对自然保护区生态服务功能的研究较多，对全社会提高自然保护区的认识、促进自然保护区的发展起到了重要的作用，但大多局限于某一具体的自然保护区[10-13]，缺乏较大区域范围内自然保护区生态功能的研究，这对全面认识自然保护区的生态服务功能不利。特别是皖南地区，作为安徽省的传统林区和重要的木材生产区，在以木材生产的年代，森林的价值体现十分具体而显著，林业地位一度十分重要。但随着采伐限额管理和天然保护工程等的实施，森林在国民经济中的地位下滑，人们对森林的价值认识也发生了变化，因此开展森林类型的自然保护区生态服务价值的研究，可以更为全面地认识森林，特别是天然林的价值。这是由于自然保护区内大多以天然林为主，在皖南区域内的自然保护区，尽管具体位置不同，但气候条件差异不大，树种组成和林分结构基本相似，因此选用国家制定的标准计算其生态服务功能所产生的价值，能反映其在改善生态环境、维护生态平衡、保障区域生态安全所处的地位和作用。总体来看，皖南地区森林类自然保护区总面积为43050hm2，森林面积为38745hm2，其中针叶林面积为12398.4hm2，阔叶林面积为26346.6hm2。森林生态系统所产生的生态服务功能价值达到23.64亿元/a，其中涵养水源的价值为32273.1万元/a，占13.7%，保土保肥所产生的价值为32549.1万元/a，占13.8%，固碳放氧所产生的价值为129000万元/a，占54.6%，净化空气所产生的价值为42089万元/a，占17.8%，保护生物多样性所产生的价值为482.4万元/a，占0.2%，可以看出，自然保护区的设立虽以保护生物多样性为主要目的，但形成的服务功能以调节空气组成，维护植物生长所需的水分、土壤、养分等功能为主。

[参考文献]

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责任编辑：刘海涛

On Ecosystem Service Function of Forest Nature Reserves in South Anhui Province

Song Yueqin, Tang Xinsheng, Fang Guofu, Fang Jianxin

Abstract:It will enhance residents' awareness to protect nature resources and coordinate the relationship of protection and development of nature reserves to carry out the study on ecosystem service function of nature reserve. Twelve forest nature reserves in South Anhui Province were selected in this paper to calculate the value of their ecosystem service function according to the criterions for forest ecosystem, the results showed that the value of ecosystem service function of these nature reserves was gigantic, it is up to 2.36 billion yuans/a, and mainly on four aspects: absorption of carbon and release oxygen, conservation soil, purified air, maintenance fertilizer and water conservation, whose proportion was 54.6%, 17.8%, 13.8% and 15.9% respectively. This illustrates that nature reserve plays an important role in maintaining ecosystem stabilization and protecting the safety of region ecosystem.

Key words:nature reserve; ecosystem service function; water conservation; absorption carbon and release of oxygen

收稿日期：2015-01-12

基金项目：安徽省社科基金项目(AHSK11-12D302)；安徽省清凉峰国家级自然保护区管理局横向项目

作者简介：宋曰钦，黄山学院生命与环境科学学院副教授，博士，研究方向：森林生态学；唐鑫生，黄山学院生命与环境科学学院教授；方国富，安徽清凉峰国家级自然保护区工程师;方建新，黄山学院生命与环境科学学院实验师(安徽 黄山 245041)。

中图分类号:S718.5

文献标识码：A

文章编号：1673-1794(2015)02-0010-04