2006-2017年辽宁省森林涵养水源功能价值变化与驱动力

夏志光

(辽宁省林业调查规划监测院，沈阳 110122)

水资源是人类生存所必须的。水资源的安全越来越受到人类的重视，水资源的匮乏严重影响区域的经济发展[1]。据报道，在2040年全世界会有三十多个国家面临水资源压力，我国也在其中[2]。有大量的研究表明，森林在涵养水源方面作用十分显著[3-5],森林通过林冠层、枯落物层和土壤层对降水进行再分配和调节[6]。森林生态系统在缓解区域水资源压力上具有先天的优势。辽宁老工业基地近几年农业发展也很迅速，水资源压力也逐渐加大[7]。辽宁森林的涵养水源功能在维护辽宁水资源的安全方面发挥着巨大的作用[8]。本研究对辽宁省2006-2017年森林涵养水源功能进行了评估，旨在为林业建设、水资源安全管理和森林涵养水源研究提供理论依据。

1 研究区概况及研究方法

1.1 研究区概况

辽宁省地处我国东北地区南部，地理位置东经 118″53′～125″46′，北纬 38″43′～43″26′，北接内蒙古高原，南临海洋，属中纬度暖温带大陆性季风气候区[9]，气候主要特点是日照丰富、雨热同季、春秋季短、寒冷期长、东部地区雨量充沛、西部地区干旱少雨[10]。土壤类型主要是东部的棕壤和西部的褐土两个地带性土壤[11]。植被类型主要包括暖温性松栎林及栎林类型、温带暖温带半湿润农业植被类型、针阔叶混交林和落叶林类型、沿河滨海植被和沙地植被类型[12-13]。主要优势树种有408种，隶属63科137属，其中乔木树种250多种。

1.2 研究方法

1.2.1 数据来源 辽宁省森林涵养水源服务功能评估分为物质量和价值量两大部分[14]。物质量评估采用数据为辽宁省森林资源二类调查数据集和辽宁省森林生态连清数据集；价值量评估采用数据除以上两个外，还包括社会公共数据集。

1.2.2 评估方法 依据国家林业行业标准《森林生态系统服务功能评估规范》指标体系，分别对 2006年、2008年、2010年、2011年、2014年和2017 年辽宁省森林生态系统的涵养水源功能进行物质量、价值量评估。各指标参数主要来源于辽宁省内森林生态站和周边辅助观测站点长期定位连续观测数据集。

2 结果与分析

2.1 森林生态系统涵养水源服务功能与价值量评估动态变化

2006-2017年辽宁省森林生态系统涵养水源服务功能价值动态变化分析结果(表1)表明，森林生态系统涵养水源服务功能与价值量均呈递增趋势，其中，2006-2017年，辽宁省森林涵养水源量由2006年的114.05亿立方米增长到 2017年的208.20亿立方米，增长了94.15亿立方米，增长率为82.6%；涵养水源价值由2006年的897.69亿元增长到 2017年的1705.19 亿元，增长了 807.50亿元，增长率为 89.9%。

表1 2006-2017年辽宁省森林生态系统涵养水源量及其价值量

2.2 主要优势树种组涵养水源服务功能与价值量评估动态变化

根据树木的生物学和生态学特性，辽宁省林分划分为11个树种组，从表1、表2及计算可知，其中柞树组、落叶松组、油松组、刺槐组、杨树组、灌木林组等6个林分组在2006-2017年的6个监测年份涵养水源量占全省森林总涵养水源量的76.4%～81.7%，涵养水源价值量占76.4%～80.6%，说明它们是辽宁省森林生态系统的主体，也最具代表性。从这6个主要优势树种组涵养水源服务功能与价值量分析，就可总体掌握辽宁省森林总涵养水源量及其价值变化状况。

2.2.1 涵养水源量 从6个主要优势树种组涵养水源量变化趋势评估结果(表2)可知，辽宁省6个主要森林生态系统总涵养水源量由2006年的90.15亿立方米，持续增加到2014年的169.47亿立方米，之后又稍微下降至2017年的167.87亿立方米，2006-2017年总体呈现持续增加趋势，其中柞树组涵养水源量最大，占6个主要森林生态系统总量的49.6%～66.2%，油松林组增加幅度最快，灌木林组变化较为平缓，到本监测末期(2017年)涵养水源量由倒数第三逐步降低到最小。除了灌木林组呈现出较明显的先增加后减少的趋势外，其余各树种组都呈现持续递增趋势。这与柞树组、落叶松组、油松组、刺槐组和杨树组分布区域的气候条件适宜，群落完整，森林多发育到中龄林、近熟林阶段，森林具有较强的涵养水源功能一致。

辽宁省6个主要森林生态系统监测的不同时间段，涵养水源量变化不同(表1)，2006-2008年增加18.11亿立方米，2008-2010年增加达到最高值(52.93亿立方米)，之后变化较小，可能是由于自20世纪末开始实施退耕还林等工程后，随着时间推移和林木生长，林地面积和林地质量不断提高，涵养水源功能不断提升，水源涵养量增加，并上升到一定程度后可基本稳定在一个较高水平。

表2 2006-2017年辽宁省不同典型树种组涵养水源服务功能与价值量

2.2.2 涵养水源价值 表2显示，辽宁省6个主要优势树种组涵养水源量价值量，2006-2017年持续增加，由2006年的688.96亿元逐步上升到2017年的1 374.89亿元，其中柞树组涵养水源价值量最大，占6个主要森林生态系统总量的39.2%～52.1%，增加最快，2006-2017年提高了1.5倍；油松林组增加最为迟缓，2006-2017年仅提高了0.4倍。2006-2017年不同监测时间段，柞树组、落叶松组、刺槐组林地涵养水源价值量持续增加，油松组、杨树组、灌木林组先增加后降低(表3)，这可能和不同林分生长状况、管理经营成本等有关。

表3 2006-2017年辽宁省典型树种组涵养水源价值量变化 单位：亿元

3 辽宁省森林生态系统生态效益驱动力分析

辽宁省森林生态系统包括涵养水源在内的生态效益是多因素综合作用的结果，且各个因素影响程度不同且相互作用，作用机制复杂。阐述生态效益驱动力的主要目的，在于充分理解森林生态效益时空格局形成与演变的内在机制，为进一步提升其潜能提供依据和参考。

3.1 国家政策、工程对辽宁省森林生态效益驱动力作用分析

国家政策是辽宁省森林生态效益的关键驱动力，没有强有力的政策支持，植树造林、退耕还林等各项措施就难以推进与保障，森林面积无法保持连续增加，林地质量根本无法持续改善，森林生态效益也就不可能得以大幅提升，这也是新中国成立至国家退耕还林政策实施前近40 a林业建设、生态环境质量改善缓慢、有些甚至停滞或倒退的根本原因。因此政策是决定森林生态效益标准和方向的关键性因子，是驱动森林生态效益增长的重要因素。辽宁省森林生态效益的增长离不开各项林业生态工程的建设与实施，为切实增加辽宁省森林面积，促进森林资源的发展，辽宁省相继实施三北防护林工程、退耕还林工程等林业生态工程；各工程区将国家级林业生态工程建设与省级生态工程结合，增加森林面积，促进了辽宁省林业的发展，从而有效的提升森林生态系统的服务功能。

3.2 社会经济因素对辽宁省森林生态效益的驱动作用

社会经济因素亦会对森林资源的变化产生影响，人口数量及人口密度和经济发展水平是制约森林资源消长的重要因子[15]。社会经济效益与生态效益是辽宁省林业生态工程建设的主要目标，二者相互促进协调发展。辽宁省林业生态工程所取得的社会效益不仅有利于生态脱贫和区域经济发展，而且对生态效益的增长和经济发展具有重要促进作用。在获得经济效益后，林农牧民对各项生态工程更积极的态度，更利于各项工程的顺利实施和对林地的科学管理，有效地驱动辽宁省森林生态系统生态效益稳步提升。因此，辽宁省森林生态系统实现了社会、经济、生态三大效益协调发展，社会经济效益与生态效益相互促进。

3.3 自然环境因素对辽宁省森林生态系统生态效益驱动力作用

自然环境因素也是森林生态效益时空格局动态变化的重要驱动力，通过影响树木生长代谢过程、森林结构、生态系统能量流动与物质循环等，驱动森林生态效益时空格局的演变。辽宁省各个区域的森林生态功能量和价值量差别很大，东部山区森林面积较大，森林质量较高，森林植被丰富，是辽宁省重点水源涵养区域和生物多样性保护区域，也是重点国有与集体林区和木材供应基地，气候温和，雨量丰沛，加之交通不便，森林生态系统受人为干扰较少；辽中南沿海平原区域，经济活跃，土地利用率高，人口密集，生态环境脆弱，公益林生态系统服务功能评价等级整体处于“一般”状态[16]；辽西北地区与科尔沁沙地相邻，为典型干旱区，森林面积较小，树种单一，土地沙化严重，林地生产力不高，进而影响了森林生态系统服务功能的发挥,致使公益林生态系统服务功能评价等级整体也处于“一般”状态[16]。

为进一步提高和巩固辽宁省森林生态系统涵养水源功能和价值，今后还应继续充分发挥和利用国家林业及生态环境治理政策，引导社会资金和组织资源投入，研究总结最大限度利用自然环境生产力潜力和资源承载力技术，协调水源涵养、保持水土、调节气候、改善空气质量、景观美化等森林生态系统生态功能关系，提高以生态公益林为主体的林地生态产品价值。