上海城市森林生态系统净化大气环境功能评估

张文文 孙宁骁 韩玉洁

摘要：文章基于森林生态系统连续观测与清查体系，依据中华人民共和国林业行业标准《森林生态系统服务功能评估规范》（LY/T 1721-2008），结合2015年上海市森林资源监测成果数据，采用分布式测算方法对上海城市森林生态系统净化大气环境功能进行评估。结果表明：2015年上海城市森林生态系统提供负离子4.14×l024个；吸收S07 931. 25万kg，吸收氟化物85. 69万kg，吸收氮氧化物64. 78万kg；滞纳TSP6600. 39t，PM10 1016. 7t，PM2.5 252. 13t。全市净化大气环境功能价值为26.2亿元，贡献最多的3种优势树种（组）为樟木林、硬阔类和灌木林，分别占25.95%，14.7%，13.34%，相对应的森林面积占全市森林资源总面积的24.94%，16.04%，11.76%。

关键词：城市森林，森林生态系统服务功能评估，净化大气环境，上海

快速的城市化对自然环境造成了巨大压力，同时也带来诸多生态问题[1-2]。城市森林不仅为居民提供相对洁净、优美的休闲游憩空间，而且在削减城市颗粒物、治污减霾等方面也发挥着独特的生态功能[3-7]。如何量化城市森林生态系统为居民带来的实际利益，充分发挥城市森林杀菌滞尘、释放负离子等作用，是城市林业建设中亟需解答的问题。目前，针对上海的森林净化大气环境功能还没有全面科学的评估。为此，探讨上海不同区县、不同树种净化大气环境功能的差异，科学量化评估上海城市森林生态系统净化大气环境功能，对提高人们环保意识，科学指导造林规划，改善城市大气环境质量，推进上海城市生态文明建设具有重要意义。

1 研究区概况

上海地处长江人海口，市域面积6 340.5 km2。气候为北亚热带海洋性季风气候，日照充足，雨量充沛。年均温15.8℃，年降雨量1100mm。土壤属于滨海盐碱性土壤。

上海地带性植被为含有落叶成分的常绿阔叶林[8].目前全市森林资源基本为人工林，天然次生林仅存于大小金山岛和佘山地区。根据上海市2015年森林资源监测成果数据，截至2015年底，全市森林面积95283.65hm2.森林覆盖率达15.03%。上海城市森林群落中常见乔木约68种，主要有樟木（Cin，n，amomum camphora）、女贞（Li-gustrum lucidum）、意杨（Populus×canadensis），银杏（Cinkgo biloba）、水杉（Metasequoia glyp-tostroboides）、池杉（Taxodium distichum var.im一bricatum）等。上海的优势树种（组）按面积由大到小依次是樟木林、硬阔类、阔叶混交林、灌木林、果树类、软阔类、水杉、针阔混交林、杉类、竹林、松类、针叶混交林。樟木面积所占比例为24.94%.蓄积占比达40.29%：水杉面积所占比例为5.13%.蓄积占比13.41%。

2 研究方法

2.1 数据来源

1）上海城市森林生态系统国家定位观测研究站及国家林业局森林生态系统定位观测研究网络积累的长期定位连续观测研究数据集：2）2015年上海市林业局森林资源监测成果数据：3）国家权威部门及上海市公布的社会公共数据。

2.2 分布式测算方法

首先，根据上海市森林资源监测成果，将上海市按行政区划分为10个一级测算单元：其次，每个一级测算单元再按不同优势树种（组）划分为12个二级测算单元；第三，每个二级测算单元按不同起源划分为2个三级测算单元；第四，每个三级测算单元按林龄组划分为5个四级测算单元。最后，集合不同立地条件的对比观测，确定1200个相对均质化的生态服务功能评估单元[9]（图1）。

2.3 评估指标体系

依据《森林生态系统服务功能评估规范》（LY/T1721-2008），本评估规范选取了提供负离子、吸收污染物（S02、氟化物和氮氧化物）、滞尘（滞纳TSP、PM10和PM2.5）7个指标反映上海市森林生态系统净化大气环境能力。由于降低噪音指标计算方法尚不成熟，所以在本研究中不涉及：采用面积一吸收能力法评估森林吸收污染物的价值；鉴于近年来人们对PM10和PM2.5的关注，本研究在评估总滞尘量（TSP）及其价值的基础上，将PM10和PM2.5从TSP中分离出来进行单独的物质量和价值量评估[10]。

3 结果与分析

3.1 上海不同优势树种（组）净化大气环境功能物质量

2015年上海城市森林生态系统滞纳TSP6600.39 t.滞纳PM10 1016.7t，滞纳PM2.5252.13 t（表1）。滞纳TSP最多的3种优势树种（组）是樟木林、硬阔类和灌木林，分别占全市森林滞纳TSP总量的27.24%.13.56%.13.51%：最少的为杉类、松类和针叶混交林，仅占2.6%，1.97%，0.13%。上海全市森林年提供负离子为（4.14×l024）个，年吸收SO，931.25万kg，吸收氟化物85.69万kg，吸收氮氧化物64.78万kg。气体污染物吸收量最多的3种优势树种（组）为樟木林、硬阔类和阔叶混交林，分别占全市吸收污染物总量的26.02%.16.73%.13.43%。

各优势树种（组）每公顷空气颗粒物（TSP，PM10，PM2.5）滞纳量差异较大。其中，松类对TSP、PM10，PM2.5的滞纳量均为最大，分别是软阔类的1.90，1.74、1.62倍，吸滯颗粒物的能力大体表现为针叶树种大于阔叶树种（表2）。提供负离子最多的优势树种（组）为水杉林和针叶混交林，分别为（8. 45×l0 19）个/hm2、 （6.97×10 19）个/hm2.最少的优势树种（组）为灌木林和果树类，分别为（0. 86×l0 19）个/hm2，（0. 67×10 19）个/hm2。这表明水杉林和针叶混交林等针叶树种提供负离子的能力较强。

3.2 上海各区县森林净化大气环境功能物质量

年提供负离子量最多的区县为崇明县和浦东新区，分别占全市提供负离子量的24. 37%.17.23%（表3）。年滞纳TSP最多的区县为浦东新区和崇明县，分别占全市滞尘总量的20.76%和表3上海各区县森林净化大气环境功能物质量18..12%。年吸收污染物最多的区县为崇明县和浦东新区，分别占25.20%和17.89%。由此可见，崇明县和浦东新区在上海城市森林净化大气环境方面的贡献较大。

3.3 上海不同优势树种（组）净化大气环境功能价值量

2015年全市净化大气环境功能总价值为26.2亿元（图2）。最高的3种优势树种（组）为樟木林、硬阔类和灌木林，分别占总价值的25. 95%.14.70%.13.34%.最低的为杉类、松类和针叶混交林，分别占2.5%，1.9%.0.14%。

3.4 上海各区县森林净化大气环境功能价值量

净化大气环境功能价值量最高的3个区县为浦东新区、崇明县和松江区，占全市净化大气环境总价值量的51.46%：最低的3个区为宝山区、中心城区和金山区，占17.07%（图3）。宝山区和中心城区人口较密集，金山区工业较集中，未来还应加快这3个区的林业发展，为城市居民和上海的可持续发展创造更多的生态福祉。

4 结论与讨论

1）根据林业行业标准《森林生态系统服务功能评估规范》（LY/T 1721-2008）.通过构建上海市森林生态清查体系，采用分布式测算方法，对上海市森林生态系统不同区县、不同优势树种（组）进行净化大气环境功能评估。评估结果表明.2015年上海市森林生态系统提供负离子（4.14x l024）个；吸收SO，931. 25万kg，吸收氟化物85. 69万kg，吸收氮氧化物64. 78万kg；滞纳TSP 6 600. 39t，PMio1016.7t，PM2.5；252.13t；全市净化大气环境功能价值为26.2亿元，崇明县和浦东新区贡献最多，宝山区、金山区和中心城区贡献较少。

2）上海12种优势树种（组）中，樟木林和硬阔类在提供负离子、吸收污染物、滞纳TSP等净化大气环境功能物质量方面居于前2位；而松类和针叶混交林较低，处于最后2位，这主要与各优势树种（组）的面积有关。从2015年上海市森林资源监测成果数据中可以看出，樟木林和硬阔类的面积占全市总面积的40.98%.蓄积量占51.87%：松类和杉类的面积仅占1.38%.蓄积量仅占1.29%。樟木林和硬阔类是上海主要优势树种（组）.大面积樟木林和硬阔类的种植，使其净化大气环境功能物质量十分突出。以上情况与薛沛沛等[11]和从日征等[12]研究类似，林分面积和优势树种（组）种类是影响森林生态服务功能物质量变化的主导因素。

3）本研究还表明，针叶树种滞纳颗粒物的物质量大体多于阔叶树种，松类滞纳TSP的能力最强，水杉林和针叶混交林提供的负离子量较多，这说明针叶树种净化大气环境的能力相对较强。不同树种的叶片特性和结构不同，其滞尘能力也存在差异，针叶树种滞尘能力要高于阔叶树种：叶片表面结构对树种滞尘能力的影响非常显著[12]。本研究中，每公顷滞纳TSP、PM.。和PM2.5最高的为松类，松类叶表面粗糙，叶片比表面积较大，使其吸滞TSP、PM10和PM2.5的能力较强。针叶树种有较小的叶子和比较复杂的直径，且叶面积指数较大，可以更有效地去除空气颗粒物，因此针叶树种吸附颗粒物的能力大于阔叶树种[14-17]，

4）崇明县和浦东新区由于森林面积大（分别占全市的27.67%，17.91%）、蓄积量大（分别占全市22.52%.17.22%）.且拥有全市29.71%的樟木林、47.91%的硬阔类，使其在净化大气环境功能的物质量和价值量两方面贡献都较大，而人口十分密集的宝山区（森林面积占全市4.92%）和中心城区（3.82%）、化工产业集中的金山区（7%）表现出的功能较低。所以在未来的绿化造林工作中，应考虑不同优势树种（组）的主导生态服务功能，因地制宜选育和营造适宜树种，合理配植松类、杉类等滞尘能力强、吸收污染物、提供负离子能力高的针叶树种（特别是在人口密集，大气污染较严重，居民对公园绿地需求强烈的中心城区）.调整优化森林结构，加强林业管理，进一步增强城市森林对大气环境的净化能力。

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