绥化地区三北防护林工程效益评估

2016-09-05张玉柱俞冬兴崔琳毕广有王力刚

防护林科技 2016年5期

关键词：价值量三北防护林

张玉柱，俞冬兴，崔琳，毕广有，王力刚

(黑龙江省森林与环境科学研究院，黑龙江齐齐哈尔 161005)

绥化地区三北防护林工程效益评估

张玉柱，俞冬兴，崔琳，毕广有，王力刚

(黑龙江省森林与环境科学研究院，黑龙江齐齐哈尔 161005)

通过对绥化地区各县三北防护林体系生态服务功能效益的研究评价，从物质量和价值量予以了量化，并根据防护林特点建立了服务功能评估体系框架，评估结果能够直观反映当地生态建设成果，检验其林业建设成就，对其今后防护林体系结构调整、树种选择、发展方向提供了依据。

防护林体系；生态效益；评价体系

针对黑龙江省西部地区三北防护林体系效益评估方面的空白，借鉴国内外学者对于评价指标的选择方面的研究成果，根据其防护林体系的特点，并按照林业行业标准《森林生态系统服务功能评估规范》[1]规定提出适合黑龙江省防护林体系综合效益评价系统，并初步评估了各个项目县防护林建设成果。本次评估选取效益指标体系主要包括涵养水源、保育土壤、固碳释氧、积累营养物质、净化大气环境、森林防护等效益类别。

1　评估区域概况

1978年黑龙江省启动三北防护林工程建设以来，范围已扩展到12个市、70个县(市、区)、1 056个乡(镇)，区域总面积达到3 283万hm2，占全省土总面积的72.1%。其中绥化地区由于自然灾害严重，森林覆盖率低，从第一期就被纳入三北防护林工

程建设。至今具有造林面积大，林型丰富，林龄适当等特点。前期建设的防护林已经发挥了应有的生态作用，因此选择这个地区作为三北防护林工程效益评估的代表区域之一。

绥化位于黑龙江省中部的松嫩平原。现辖1个市辖区(北林区)、3个县级市(肇东市、安达市、海伦市)、6个县(绥棱县、青冈县、庆安县、兰西县、望奎县、明水县)。地势东北高，西南低，由低丘陵、高平原过渡为河谷平原。海拔160～180m。年均气温在1.3～4.0 ℃，年均降水量483mm。有两大水系，即松花江水系和呼兰河水系。

绥化地区总面积为352万hm2，其中防护林面积14.35万hm2。防护林林种主要有水源涵养林、水土保持林、防风固沙林、农田防护林、草牧场防护林、护路林、护堤护岸林(表1)。

表1　绥化地区三北防护林各功能林地面积统计　万hm2

从表1可见，绥化地区防护林类型以农田防护林为主，占30.59%，依次为水土保持林、水源涵养林、护路林、草牧场防护林、防风固沙林，护堤护岸林面积最小，仅占2.44%。

2　生态服务功能评估结果与分析

2.1水源涵养效益计算与分析

水源涵养是森林生态系统重要生态功能，主要表现为：截留降水、涵蓄土壤水分、缓和地表径流和改善水质等。

截留降水包含林冠截流、林下灌草截流、枯落物持水作用和土壤的持水作用。林冠截留水占10%～40%。林冠下层灌草截留率为1.7%～17.2%。林地表面的凋落物层最大持水量可达到3～5mm，地被物层最大吸持水量可达自身干质量2～4倍。森林各层次在对雨水的调节能力中，土壤层的调节能力占90%以上。

由表2可以看出，3种林分类型防护林涵养水源系数由大到小分别为针叶林、针阔混交林、阔叶林。这种差异主要由林分类型、枯落物储量、枯落物分解速率等因素引起。东北地区涵养水源系数规定为0.45[2]，评估区域的防护林水源涵养系数均超过规定数值，超过标准。说明研究区防护林充分发挥了涵养水源的效益。

表2　林地涵养水源效益

2.2固土保肥效益计算与分析

固土保肥效益即森林中活地被物和凋落物层截流降水，降低水滴对表土的冲击和地表径流的侵蚀作用；同时根系固持土壤，防止土壤崩塌泻溜，减少土壤肥力损失及改善土壤结构。

养分循环过程中，枯枝落叶层减小了降水冲刷和径流，同时，增加土壤有机质、营养元素(N、P、K等)和土壤碳库的积累，提高土壤肥力。把大量的有机物归还林地，使其腐殖质含量比无林地高2～3个百分点，成为土壤营养元素的主要来源。

表3　土壤流失量及土壤养分

表3表明，相对于耕地，林地减少土壤流失量为663.844thm-2a-1，年减少土壤有机质流失量3.928 4thm-2a-1，氮素0.166 4thm-2a-1，磷素0.065 4thm-2a-1，钾素0.788 0thm-2a-1。东北地区固土保肥减少土壤侵蚀量为32.87thm-2a-1，年减少土壤有机质流失量0.269thm-2a-1，氮素0.094thm-2a-1，磷素0.051thm-2a-1，钾素0.542thm-2a-1[2]。评估区域的防护林固土保肥指标均超过规定数值，达到合格标准。说明研究区防护林充分发挥了固土保肥的作用。

2.3固碳释氧效益计算与分析

固碳释氧功能，指森林生态系统通过森林植被、土壤动物和微生物固定碳素、释放氧气的功能。森林生态系统每年的碳固定量约占整个陆地生物碳固定量的2/3。

表4　固碳释氧量统计

研究区针叶林年平均净生长量为6.74thm-2，阔叶林年平均净生长量为7.58thm-2。根据植物光合作用反应方程，毎制造1t干物质要固定1.63tCO2，释放O2l.2t，CO2中C占27.27%。据此计算出不同植被类型防护林固碳释氧量如表4。15年生银中杨年固碳量最高达3.82thm-2，释氧量达10.31thm-2a-1，19年生樟子松年固碳量最低为2.69thm-2a-1，释氧量为7.26thm-2a-1。东北地区固碳释氧指标[2]中年防护林体系固碳量1.71thm-2a-1，年防护林体系释氧量为5.99thm-2a-1。评估区域的防护林固碳释氧量均值超过规定数值，所有防护林均达到标准要求。

2.4林木营养物质积累效益计算与分析

植物器官中营养元素含量反映了植物在一定生境条件下从土壤中吸收矿质养分的能力，一方面反映了植物的特性，另—方面反映了植物的生境。

表5　防护林林木各器官年营养物质积累量

从表5看13年生银中杨林生物量中，营养元素平均水平，氮素的含量最高为114.40kghm-2a-1，钾素次之为98.01kghm-2a-1，磷素含量最低为21.64kghm-2a-1。东北地区林木营养物质积累指标[2]中固氮量67.45kghm-2a-1，固磷量为8.18kghm-2a-1，固钾量为30.93kghm-2a-1。评估区域的防护林林木营养物质积累量均远超过规定数值。说明其防护林林木营养物质积累效果良好。

2.5净化大气效益计算与分析

森林起到吸附、吸收污染物或阻碍污染物扩散的作用。一是树木通过叶片吸收大气中的有毒物质，降低大气中毒物的浓度；二是树木能使某些有毒物质在体内分解，转化为无毒物质后代谢利用。三是吸附滞留、过滤空气中颗粒污染物。森林的滞尘作用表现为：树木茂密枝叶，阻挡气流和降低风速，降落空气中携带的大粒灰尘；叶片晴天要蒸腾大量水分，环境保持较大湿度，灰尘较容易降落吸附；树体蒙尘后，经过雨水淋洗，恢复滞尘能力，重新吸附灰尘。

表6　防护林净化大气各度量指标值

东北地区森林净化大气各度量指标分别为：年生产负氧离子数为8.69×1019，年吸附SO2量为88.90kghm-2a-1，年吸附HF量为7.05kghm-2a-1，年吸附氮氧化物量为10.05kghm-2a-1，年滞尘量为20.76thm-2a-1。评估区域的防护林净化大气指标接近或超过规定数值，基本达到合格标准。

3生态效益服务功能物质量和价值量评估结果

3.1生态效益物质量评估结果

3.2生态效益价值量评估结果

表8　绥化地区各市(县、区)生态效益价值量

绥化地区各市(县、区)防护林生态效益价值量如表8所示，效益价值量包括水源涵养、固土保肥、固碳释氧、积累营养物质、净化大气等价值量之和。按价值量由大到小排序：明水县、安达市、海伦市、青冈县、望奎县、北林区、肇东市、兰西县、绥棱县、庆安县。其中明水县、安达市和海伦市生态效益的价值量总和达到35.25亿元a-1，占绥化地区生态效益总价值量的44.9%。