天台县公益林生态系统服务功能评估

邹奕巧，蔡人岳，姚任图，尤誉杰，仇建习，娄明华

(1. 台州市国土空间整治与生态修复中心，浙江 台州 318000；2. 天台县林业技术推广站，浙江 台州 317200；3. 浙江省公益林和国有林场管理总站，浙江 杭州 310020；4.丽水市莲都区生态林业发展中心，浙江 丽水 323000；5.宁波市农业科学研究院，浙江 宁波 315040)

森林生态系统是地球三大生态系统之一，在涵养水源、固土保肥、固碳释氧、调节气候、净化空气、减少污染、抵御灾害和保持生物多样性等方面有着重要作用。如何量化分析森林生态系统的价值，科学评价其服务功能的相关研究成为国内外学者关注焦点。生态公益林作为主要的森林分类经营方式，早在21世纪初，我国就明确了其概念、界定办法、认定准则及相关建设规程。随着社会经济的发展，人们逐渐意识到公益林对林业可持续发展和生态环境方面的重要意义。天台县作为浙江省首批公益林建设试点县，现有公益林面积61 566.67 hm，自2004年实施生态效益补偿制度以来，补偿标准从75元·hm提高到目前的600元·hm，公益林补偿资金的投入能产出了多少生态价值，需要进行定性与定量分析。因此，客观、准确地评估天台县公益林的生态服务功能和价值，可为天台县公益林经营管理提供指导，为公益林质量提升及合理利用提供科学依据，促进天台县生态环境可持续发展。

1 研究区概况

天台县(120°41′—121°15′ E，28°57′—29°20′ N)位于浙东中部，素有“八山半水分半田”之称。境内始丰溪横贯东西，四面环山，中部低平以丘陵盆地为主，具有明显的亚热带季风气候特征，年均气温16.7 ℃，年均无霜期241 d，年均日照时数1 861.5 h，年均降雨量1 391.4 mm。土壤以红壤、黄壤为主，植被分区属中亚热带常绿阔叶林北部亚地带，以人工林为主，天然林少且多为次生林，主要建群种有樟科、冬青科、槭树科、山茶科、山矾科、金缕梅科、木兰科、壳斗科、杜鹃科、蔷薇科等物种。

2 研究方法

2.1 数据来源

数据主要来自：(1)森林资源数据。天台县2018年公益林区划落界完善成果、二类调查小班数据、森林资源年度监测小班数据及森林资源连续清查天台县固定样地数据；(2)社会公共数据。来自《森林生态系统服务功能评估规范》(LY/T1721─2008)及权威机构公开发布的相关数据；(3)其他必要参数。对没有进行实测、监测的计量参数，通过查阅国内外已发表的文献资料、行业标准获取。

2.2 评估指标体系

本研究参照《森林生态系统服务功能评估规范》(LY/T1721─2008)，按照科学性、代表性、定量化、可操作的原则，选取水源涵养、固土保肥、固碳释氧、林木营养物质积累、净化大气环境、森林防护、生物多样性保护等7项指标，构成天台县公益林生态效益评估体系，测算天台县公益林生态服务功能价值。具体指标体系和计算方式见表1。

表1 天台县公益林生态系统服务功能评估指标体系及计算公式

2.3 公共价格数据源

实物量转换成价值量用到的参数主要是社会公共价格数据，主要采用天台县公布的社会公共数据、全国第八次森林生态系统服务评估及中国森林资源核算研究等相关参数。主要参数如下：(1)单位库容投资参考第八次森林生态系统评估取值，单位为8.44元·t，净化水的费用，采用天台县居民用水价格第一阶梯到户价2.37元·t；(2)磷酸二铵和氯化钾化肥的含氮、磷、钾比例分别为：14%、15%、50%，磷酸二铵、氯化钾和有机质的市场价分别为2 750元·t、2 750元·t、800元·t；(3)固碳、释氧、吸收SO和滞尘能力价值量计算参考刘胜涛等的研究，固碳价格为1 281元·t，制造氧气价格为1 299.07元·t，二氧化硫的治理费用SO为1.85元·kg，降尘清理费用为0.275元·kg；(4)根据Shannon-Wiener指数计算物种保育价值，共划分为7级：当′≤1时，为3 000元；当1≤′<2时，为5 000元；当2≤′<3时，为10 000元；当3≤′<4时，为20 000元；当4≤′<5时，为30 000元；当5≤′<6时，为40 000元；当′≥6时，为50 000元。

3 结果与分析

3.1 天台县公益林生态服务功能物质量

应用上述相关公式可以计算出天台县公益林生态系统服务功能物质量。

由表2可知，天台县公益林生态系统年涵养水源的总量为31 382.86万t；年固土的总量为203.23万m；年固定土壤氮、磷、钾和有机质的总量分别为2 291.46、710.93、33 064.50和63 895.60 t；植被年固碳的总量为19.66万t，年释放氧气的总量为52.67万t；林木积累的营养元素物质总量为7 418.42 t；年吸收SO的总量为769.59 t，年滞尘的总量为157.11万t；年制造负氧离子的总量为1 842.05×10个。可见天台县公益林生态系统服务功能总物质量是相当可观的，尤其是涵养水源调节水量较高，相当于县内里石门水库最大库容量，这是由于天台县境内水系发达，有始丰溪、苍山溪、三茅溪、小溪坑、崔岙溪、雷马溪等40余条溪流，公益林在涵养水源、调节气候等方面发挥着重要的作用。

表2 天台县公益林生态系统不同林分类型生态服务功能的物质量

3.2 天台县公益林生态服务功能价值量

从表3可知，天台县年公益林生态系统生态服务功能价值为67.77亿元，其中，天台县公益林年涵养水源价值为33.92亿元，保育土壤价值为4.19亿元，植物固碳释氧价值为9.36亿元，林木积累营养物质价值0.83亿元，净化大气环境价值为4.47亿元，生物多样性保护价值为14.39亿元，森林防护价值为0.61亿元。年涵养水源价值量最大，其次是生物多样性保护，最小的是森林防护。

表3 天台县公益林生态系统不同林分类型生态服务功能的价值量 单位：万元

从图1可知，天台县公益林生态系统服务功能价值量从大到小排序分别是涵养水源>生物多样性保护>固碳释氧>净化大气环境>保育土壤>积累营养物质>森林防护。其中涵养水源、生物多样性保护、固碳释氧3项服务功能的价值量分别占天台县公益林生态系统服务功能总价值的50.05%、21.23%、13.81%，合计占到生态系统服务功能总价值量的85.09%，优势明显。

图1 天台县公益林生态系统服务功能价值量比例

3.3 天台县不同林分类型公益林的生态服务功能

从表4中可以看出，不同林分类型公益林生态服务功能的物质量不同，针叶林、阔叶林和针阔混交林等乔木林的生态服务功能明显大于竹林和灌木林，这是由于乔木林枝繁叶茂、树体庞大而致。不同林分类型中，针阔混交林单位面积涵养水源、固土保肥等生态服务功能较高，平均涵养水源6 385.92 t·hm、固土37.17 m·hm、保肥2.23 t·hm，这与其根系分布、盘根错节、枯落物厚度等方面有着密切关系；阔叶林在固碳释氧、营养物质积累、SO吸收等生态服务功能尤为突出，平均每公顷固碳 3.75 t、释氧 10.04 t、积累营养物质 0.21 t、吸收SO0.02 t，主要是与其叶面积指数大有关；针叶林的滞尘功能强大，平均35.77 t·hm，这与其叶片形态特征密切相关；竹林的制造负氧离子能力突出，平均每公顷制造负氧离子0.04×10个，这与竹林本身特性相关。

表4 不同林分类型公益林单位面积生态服务功能物质量

从图2可知，不同林分类型生态服务功能价值也不同，其中以针叶林、阔叶林、针阔混交林等乔木林的价值为主，分别为21.09亿元、20.07亿元、19.80亿元，共计60.96亿元，占生态系统服务功能总价值量的89.95%，其次是竹林6.01亿元，最小的是灌木林0.80亿元；不同林分类型单位面积生态服务价值量排序为阔叶林(12.71万元·hm)>针阔混交林(12.30万元·hm)>针叶林(9.91万元·hm)>竹林(9.03万元·hm)>灌木林(4.64万元·hm)，这与不同林分自身的特性及其面积分布有着很大关系。

图2 天台县不同林分类型生态服务功能价值量柱状图

4 结论与讨论

4.1 结论

本文从涵养水源、保育土壤、固碳释氧、净化大气、营养物质积累、生物多样性保护和森林防护共7项生态服务功能对天台县公益林生态系统生态服务功能进行了评估，得出以下主要结论：

(1)天台县公益林生态系统年涵养水源调节水量总量为31 382.86万t，年固土总量为203.23万m，年固氮总量为2 291.46 t，年固磷总量为710.93 t，年固钾总量为33 064.50 t，年有机质固定总量为63 895.60 t，植被年固碳的总量为19.66万t，年释放氧气的总量为52.67万t，年林木积累的营养物质总量为7 418.42 t，年吸收SO的总量为769.59 t，年滞尘的总量为157.11万t；年制造负离子的总量为1 842.05×10个。

(2)天台县年公益林生态系统生态服务功能价值为67.77亿元，是2018年天台县财政一般公共预算收入64.83亿元的1.05倍，是当年公益林补偿资金投入0.37亿元的183倍。说明公益林在保护生态环境、实现社会经济可持续发展方面发挥巨大作用。不同生态服务功能价值量从大到小顺序为涵养水源(33.92亿元)>生物多样性保护(14.39亿元)>植物固碳释氧(9.36亿元)>净化大气环境(4.47亿元)>保育土壤(4.19亿元)>林木积累营养物质(0.83亿元)>森林防护(0.61亿元)，可见天台县公益林生态系统以涵养水源、生物多样性保护和植物固碳释氧为主。

(3)不同林分类型公益林生态服务功能不同。阔叶林、针阔混交林和针叶林等乔木林的生态服务功能物质量明显大于竹林和灌木林，其中针阔混交林单位面积涵养水源、固土保肥等生态服务功能较高，阔叶林在固碳释氧、营养物质积累、吸收污染物等生态服务功能较为突出，针叶林的滞尘功能强大；不同类型林分公益林生态服务功能价值也以针叶林、阔叶林和针阔混交林等乔木林的价值为主，其中以针叶林的生态服务价值最大，为21.09亿元；灌木林的最小，为0.80亿元。不同林分类型单位面积生态服务价值量排序为阔叶林(12.71万元·hm)>针阔混交林(12.30万元·hm)>针叶林(9.91万元·hm)>竹林(9.03万元·hm)>灌木林(4.64万元·hm)。可见公益林生态系统生态服务价值大小取决于面积及林分自身特性。

4.2 讨论

(1)本研究所估算的天台县公益林生态系统7项生态服务价值中，以涵养水源、生物多样性保护和植物固碳释氧为主，森林防护的价值最低，这与罗佳等在湖南省公益林生态系统服务功能评估中得出的主要服务功能价值是涵养水源、生物多样性保育，以及龙维等在慈利县的公益林生态系统服务功能评估中得出的其主要服务功能价值是涵养水源、生物多样性保育和固碳释氧价值的结果相一致。这可能是因为天台县森林植被茂密，森林覆盖率较高，林下枯落物层较厚，可以调节更多的水量，同时15年的封山育林，减少了人为干扰，带来了更适合动植物生长的环境，使得生物多样性保护服务功能显著，其价值也相对较高。

(2)天台县公益林生态系统的生态服务功能价值主要集中在针叶林、阔叶林和针阔混交林等乔木林中，其原因一方面是乔木树种叶面积指数大，固碳释氧、净化大气、积累营养物质等生态功能突出，这与张谷等在江苏省重点公益林生态服务功能及价值评估研究中的观点相一致；另一方面是在公益林区划界定时人为主观将乔木林优先区划为公益林有着密切关系。

(3)在不同林分类型中，以阔叶林和针阔混交林单位面积生态服务功能物质量突出，这与王兵等的研究结果一致，究其原因是天台县属于亚热带常绿阔叶林北部亚地带，根据适地适树的原则，天台县适合发展阔叶林。按生态服务功能价值量来分，针叶林最大；按单位面积价值量来分，阔叶林、针阔混交林要大于针叶林。这是跟林分类型自身的特性和面积有关，因此在对天台县公益林经营管理中，应按照不同林分类型，采取不同的经营管理措施，使其发挥出最大的生态服务价值，这与牛香等的研究观点一致。同时，优先考虑发展阔叶林，尤其是天台县目前正面临松材线虫病除治的严峻考验，应主动将公益林区松林改造成阔叶林或者针阔混交林。

(4)天台县公益林建设取得了显著成效。一方面，天台县公益林的投入产出比为1∶183，公益林生态服务功能价值巨大；另一方面，公益林生态效益非常广泛，受笔者研究水平、计量方法和监测参数获取等限制，本研究未对森林游憩等其他生态服务功能进行估算，评价也是不完全的，但本研究结果依然可以说明公益林在维系和促进当地社会经济可持续发展和改善保护生态环境中的巨大作用。本研究的目的在于提高社会各界对公益林保护重要性的认识，推动公益林生态效益补偿机制的完善，为天台县林业可持续发展与生态环境保护建设提供科学依据。