山西省公益林涵养水源与保育土壤效益评价

盖 强

(山西省国有林管理局，山西 太原 030012)

山西省公益林涵养水源与保育土壤效益评价

盖 强

(山西省国有林管理局，山西 太原 030012)

基于2009年林保数据和山西省森林生态系统监测网络的高密度实测数据，应用水量平衡和替代工程等方法对山西省公益林的生态效益进行评估。结果表明，山西省公益林涵养水源、保育土壤的价值量分别为706.61×108元/a和335.93×108元/a，11个公益林树种对两者的贡献率分别为0.7%～35.9%和1.1%～31.5%.其中，油松、刺槐、辽东栎、杨树、落叶松的总贡献率分别为81.4%和82.4%，是维持山西省公益林主导功能的主要树种。基于高密度实测数据的评估结果高于以模拟数据为主的评估结果，说明以往评估结果及评估模型参数尚需进行进一步校正和修订。

山西省；公益林；水源涵养；保育土壤；价值评估

森林生态系统服务功能是指森林生态系统及其生态过程为人类提供的自然环境条件与效用。正确评估森林生态系统的服务功能，对验证相关科学假说、丰富生态学理论、提升森林生态系统保护和经营水平、完善生态补偿措施具有重要意义。

生态系统服务功能评估始于20世纪50年代。1997年，美国科学家Costanza等根据已发表的报告及一些原创性的计算方法，首次对全球16个生物群落的17种生态系统服务的现行经济价值进行了系统评估，受到国际社会及学术界的广泛关注。中国森林生态服务功能评估研究始于20世纪80年代。余新晓等于2005年利用全国第5次资源清查资料，采用Costanza等的测算方法，研究了中国森林生态系统的8项服务功能总价值为3.06×1012元。此后，我国科研人员利用第7次和第8次全国森林资源清查数据及全国森林系统定位监测数据，采用分布式算法，研究了全国森林生态系统服务功能的价值量分别为10.01×1012元/a和12.68×1012元/a.应用相同的方法，广东、河南、云南等多省完成了省域尺度生态系统服务功能评估。

上述研究为生态系统服务功能评价指标体系及评价方法的确立奠定了良好基础，但因实测数据缺乏，评价结果存在很大不确定性，大量结果需要验证，评估涉及的模型尚需进一步优化。在此背景下，基于高密度实测数据的单项功能评估成为热点。笔者基于山西省森林生态系统监测网络高密度监测数据，对山西省公益林的涵养水源及保育土壤功能开展评估，旨在量化山西省公益林主导服务功能的价值量，验证以往基于模拟数据的评价结果，为现有评价模型参数的修订提供依据。

1 研究区域概况

山西省地处黄土高原，位于黄河和海河上游，总面积15.63×104km2.地理坐标34°34.8′～40°43.4′N，110°14.6′～114°33.4′E.山区和丘陵占总面积的2/3以上，海拔多在1 000 m～2 000 m之间。山西省属中温带和暖温带季风气候区，年平均降水量400 mm～650 mm，年平均气温3 ℃～14 ℃.山西省公益林总面积413.83×104hm2，主要类型及其面积和比例见表1.

表1 山西省公益林类型及其面积和比例

2 研究方法

2.1 评估指标选择

2.1.1 水源涵养功能评价指标

森林涵养水源主要是指森林对降水的截留、吸收、贮存和净化，笔者选用调节水量和净化水质2个指标对山西省公益林的水源涵养功能进行评估。

2.1.2 土壤保育功能评价指标

森林具有庞大的树冠、深厚的枯落物层和强大的根系网络，可截留大气降水，减少雨水对土壤冲击，降低地表径流对土壤冲蚀，发挥固土保肥效应。笔者选用固土和保肥2个指标评估公益林保育土壤的功能。

2.2 数据收集及评估指标测算

2.2.1 评估指标测算方法

根据上述反应方程式得到铝作还原剂,NaOH和H2O全作氧化剂,所以氧化剂和还原剂的物质的量之比是2∶(2+2)=1∶2。

森林调节水量的物质量采用水量平衡法测算，其大小为降雨量和蒸散量及其它消耗量的差值。调节水量的价值量根据水库工程蓄水成本，用影子工程法测算。森林净化水质的物质量与调节水量相同，其价值量根据净化水质工程成本，使用替代工程法计算。森林涵养水源价值量为年调节水量及净化水质价值量之和。

森林固土物质量根据有林地、无林地土壤侵蚀量的差值确定，其价值量根据挖取和运输单位体积土方所需费用测算。森林保肥物质量为森林固持土壤而减少的N，P，K流失量，保肥价值量根据固持土量中的N，P，K折合的磷酸二铵化肥和氯化钾化肥的价值量进行计算。森林保育土壤价值量为年固土及保肥的价值量之和。

森林涵养水源及保育土壤的物质量和价值量评估中涉及的指标及其测定、测算方法和相关说明见表2，表3和第24页表4.

表2 公益林涵养水源和保育土壤效益测算方法

表3 相关指标测定方法

2.2.2 数据收集

表3所列指标的计测数据来源于山西省2009年林保资料，及2014年、2015年山西省森林生态系统

表4 价值评估的社会公共数据

定位监测网络13个站点的实测结果，各指标监测及化验方法参见《森林生态系统长期定位观测方法》(LY/T1952-2011)。表4所列指标的计测数据主要源于权威机构发布的统计年鉴等。

2.3 监测数据尺度扩展方法

以各站点的监测辐射范围作为相关监测数据空间尺度扩展的边界，综合所有站点、不同评估指标监测数据的空间尺度扩展结果，估算全省公益林森林涵养水源及保育土壤的物质量，继而估算其价值量。

3 结果与分析

3.1 山西省公益林涵养水源价值量评估

山西省公益林涵养水源的功能与价值量评估结果见表5.

由表5可以看出，山西省公益林调节水量为86.16×108m3/a，价值量为526.53×108元/a，净化水质的价值量为180.08×108元/a，涵养水源总价值量为706.61×108元/a.其中,调节水量、净化水质价值量分别占总价值的74.5%和25.5%，前者是后者的2.9倍。

表5 山西省公益林涵养水源功能与价值量

不同公益林树种涵养水源价值量占总价值量比例见图1.

图1 不同公益林树种涵养水源价值量占总价值量比例

由图1可知，不同公益林涵养水源价值量由大到小的顺序依次为油松、刺槐、辽东栎、杨树、落叶松、侧柏、柠条、栓皮栎、橿子栎、白桦和云杉，分别占总价值量的35.9%，16.9%，12.6%，8.7%，7.4%，6.7%，3.8%，3.2%，2.1%，2.0%和0.7%.前5个公益林树种的价值量累积占总价值量的81.4%，为山西省公益林水源涵养功能的主要贡献者。

3.2 山西省公益林保育土壤价值量评估

山西省公益林保育土壤的功能与价值评估结果见第25页表6.

由表6可以看出，山西省公益林固土量为1.78×1011kg/a，固土价值量为19.14×108元/a.公益林固持土壤减少的N，P，K流失量分别为2 257.19 ×107kg/a，509.04×107kg/a和2.28×107kg/a，保肥价值量为316.81×108元/a.

不同公益林树种保育土壤价值量占总价值量比例见第25页图2.

由图2可知，不同公益林保育土壤价值量由大到小的次序和涵养水源的相同，油松、刺槐、辽东栎、杨树、落叶松、侧柏、柠条、栓皮栎、橿子栎、白桦和云杉保育土壤价值量分别占总价值量的31.5%，21.7%，10.7%，9.3%，9.2%，7.1%，3.0%，2.3%，2.2%，1.9%和1.1%.前5类公益林价值量累积占总价值量的82.4%，为山西省公益林保育土壤功能的主要贡献者。

表6 山西省公益林保育土壤功能与价值量

图2 不同公益林树种保育土壤价值量占总价值量比例

4 结论

评估结果表明，山西省公益林具有巨大的涵养水源和保育土壤价值，其每年的总价值量分别为706.61×108元、335.93×108元，11个公益林树种对前者和后者的贡献率分别为0.7%～35.9%和1.1%～31.5%.其中，油松、刺槐、辽东栎、杨树、落叶松5个树种的总贡献率分别为81.4%和82.4%，是山西省公益林主导功能的主要维护者和重点经营对象。

笔者采用高密度实测数据估算的山西省公益林涵养水源和保育土壤的价值量高于以模拟数据为主的评估结果，说明以往评估结果及评估模型参数尚需进行进一步校正和修订。

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Benefit Evaluation of Water and Soil Conservation of Ecological Forests in Shanxi Province

Gai Qiang

(NationalForestAdministrationBureauofShanxiProvince,Taiyuan030012,China)

The water and soil conservation benefit of ecological forests in Shanxi province was evaluated by using water balance and shadow project method based on ecological forest investigation data in 2009 and high spatial density measured data from Shanxi province forest ecosystem monitoring network. The results showed that water conservation and soil conservation value of ecological forests in Shanxi province were 706.61×108yuan and 335.93×108yuan respectively, the value contribution rates of 11 ecological tree species were 0.7%～35.9% and 1.1%～31.5% respectively. The total value contribution rates ofPinustabulaeformis,Robiniapseudoacacia,Quercusliaotungensis,populousandBetulaplatyphyllawere 81.4% and 82.4% respectively, which were the main tree species in dominant function of Shanxi province ecological forest. The evaluation results based on the high spatial density measured data were higher than those mainly based on simulation data, which indicated that the previous evaluation results and evaluation model parameters needed to be further revised.

Shanxi Province；Ecological forest；Water conservation；Soil conservation；Benefit evaluation

2017-01-03

盖 强(1961— )，男，山西浮山人，1982年毕业于山西农业大学，高级工程师。

S718.56

A

1007-726X(2017)02- 0022- 05