宁德市蕉城区七都镇森林涵养水源生态服务功能价值量化

林彦君 叶 楠

（宁德师范学院化学与材料学院 福建宁德 352100）

森林是陆地生态系统的主体，是人类赖以生存、繁衍和发展的重要自然环境，是人类维护地球自然环境的最主要载体[1]，森林的林冠层、落叶层、灌草层、土壤层，构造了拦截和积蓄储存大气降水的系统，使得森林生态系统具有独特的涵养水源功能[2]。

20世纪以来，在人口迅速增长、经济和社会快速发展的背景下，人类对水资源的需求不断增长，森林植被作为保护和调节水资源的重要调控层[3]，森林生态系统水源涵养具有极其重要的研究价值。20世纪初，任承统等专家在河南、淮河、陕西、黄河流域对水土保持和水土流失效应进行了观测研究，开启了我国森林涵养水源研究的大门[4]；1980年以后，我国开始了涵养水源原理和机能的研究，同时开展了涵养水源功能核算的研究；进入21世纪，中国的学术界已普遍认为涵养水源的主要功能重点应在于合理调控地表径流、拦蓄地表雨水、净化地表水体环境和减少影响地表降水量的因素等几个方面。我国目前核算涵养水源能力大小的评价方式有很多种，且随着水文模型、地理信息技术的广泛应用，SWAT模型、元胞自动机模型等与涵养水源的功能评价相结合[5]，丰富了涵养水源的评价体系。

本文基于《森林生态系统服务功能评估规范》（GB/T 38582—2020），以《福建统计年鉴》《中国林业统计年鉴》《福建省气候公报》的长期观测数据和多个气象站点的数据为依据，结合现场调查获取的数据资料，对宁德市蕉城区七都镇森林涵养水源的价值进行量化，为提高其服务功能提供科学依据。

1 研究区域与方法

1.1 研究区域概况

七都镇位于蕉城区的东部（E119°52′26″～119°55′36″，N26°73′58″～26°75′06″），区域面积75.46 km2，其东部地区为浅海、平原、丘陵、滩涂，西、北部为山区，地势西高东低。七都镇气候温暖湿润，属亚热带海洋性季风气候，年平均温度19.2 ℃～20.2 ℃，无霜期270.4 d，年日照时数1 637.7 h，植物生长期多达327.9 d，年降水量在1 228 mm～2 051 mm之间，降水集中在5月—6月的雨季和7月—9月的台风季两个时段。七都镇溪流域面积约达330万m2，年径流量约4亿m3，为蕉城区主要水源地之一。

七都镇土壤以黄壤、红壤为主，分别占土地总面积的18.78%、60.52%；其次为水稻土，占7.47%；潮土（0.24%）、紫色土（0.32%）、盐土（0.11%）很少。林区主要为中亚热带常绿阔叶林、杉木林、湿地松林、马尾松林、竹林。

1.2 研究方法

1.2.1 森林涵养水源实物量计量方法

本文根据涵养水源的特性[6]，对调节水量、净化水质和土壤蓄水这3个指标分别进行实物量的核算。

（1）调节水量

森林生态系统每年调节水量计算公式：

式中：G调为林分年调节水量功能，单位m3/a；A为林分面积，单位hm2；E为林分蒸散量，单位mm/a；P为降水量，单位mm/a；C为地表径流量，单位mm/a。

地表径流量的计算公式：

式中：C为降雨产生的路面水量，单位mm；a为地表径流系数；P为降水量，单位mm。地表径流系数按《环境影响评价技术导则 地表水环境》（HJ 2.3—2018）中的推荐值，植被地表的径流系数取0.18。

（2）净化水质

森林在一定程度上通过调节水量来达到净化水质的目的，净化水量和调节水量的过程是同一个过程，因此每年森林生态系统所净化的水量与调节水量是一致的[7]。森林生态系统每年净化水质计算公式为：

式中：G水质为林分年净化水质功能，单位m3/a；A为林分面积，单位hm2；E为林分蒸散量，单位mm/a；P为降水量，单位mm/a；C为地表径流量，单位mm/a。

（3）土壤蓄水量

森林降水会转化为降水储存，而降水储存又转化为土壤蓄水量，这两种转化几乎同时发生。为了计算简便，本研究将降水储存量作为森林涵养水源量。森林生态系统每年土壤蓄水量计算公式为：

式中：Q为森林的降水贮存量，单位m3；J为林区降水总量，单位m3；J1为有林地降水总量，单位m3；R1为森林的覆盖率（%）；R为森林涵养水源量占有林地降水量的百分比（%）。

1.2.2 森林涵养水源价值量核算方法

（1）森林对年净化水质和年调节水量的单位价值评价

森林涵养水源的价值量核算主要取决于森林涵养水源的定价标准。本研究按照现有的森林对净化水质和调节水量的单位价值评价，分别相当于自来水净化费用和水库单位库容成本，公式为：

式中：U调为林分年调节水量价值，单位元/a；U水质为林分净化水质价值，单位元/a；P为降水量，单位mm/a；A为面积，单位hm2；E为林分蒸散量，单位mm/a；C为地表径流量，单位mm/a；G库为水库库容造价，单位元/m3；K为水的净化费用，单位元/t。

（2）土壤蓄水价值

森林土壤蓄水价值计算公式：

式中：U蓄水为森林土壤蓄水价值，单位元；Q为森林的降水贮存量，单位m3；J为林区降水总量，单位m3；J1为有林地降水量，单位m3；R1为森林的覆盖率（%）；R为森林涵养水源量占有林地降水量的百分比（%）；C为单位中水价格，单位元/m3。

2 森林涵养水源实物量和价值量的估算

2.1 森林涵养水源实物量计量

根据《福建统计年鉴》《中国林业统计年鉴》和《福建省气候公报》的长期观测数据可知，宁德市蕉城区七都镇的主要植被有阔叶林，面积1 000.74 hm2，蒸散率51.46%；杉木林，面积719.21 hm2，蒸散率71.71%；湿地松林，面积226.86 hm2，蒸散率71.5%；竹林，面积44.48 hm2，蒸散率71.5%；马尾松林，面积1 879.71 hm2，蒸散率66.21%。计算得到的不同森林类型年蒸散量如表1所示。宁德市蕉城区七都镇年均降水量约为1 688.18 mm，根据公式（2）计算得到地表径流量为303.87mm，进而计算得到的宁德市蕉城区七都镇不同森林涵养水源功能实物量如表2所示。

表1 不同森林类型年蒸散量

表2 不同森林涵养水源功能实物量表

由表1、表2可知，从各森林类型所提供的土壤蓄水量来看，不同森林类型的涵养水源功能实物量的排序为：阔叶林＞马尾松林＞杉木林＞湿地松林＞竹林。用单位面积涵养水源能力来评价森林涵养水源能力的高低，从图1与表3中得知，5种森林类型中，竹林单位面积水源涵养能力强于阔叶林，而湿地松林单位面积涵养水源能力最低，且林分单位面积涵养水源能力与林分蒸散率为负相关关系，表明林地的蓄水量与林分面积和林分蒸散率密切相关。

表3 林分单位面积水源涵养能力和林分蒸散率对比结果

图1 林分单位面积水源涵养能力图

2.2 森林涵养水源价值量计量

根据平均水库容造价为2.17元/t[8]，计算出G库为6.110 7元；根据福建省水价数据，取居民用水平均价K为2.09元/t，单位中水价格C为3.35元/m3。采用计算公式（1）～（7）计算宁德市蕉城区七都镇森林涵养水源的实物量及其价值量。不同森林类型涵养水源功能及其价值量详见表4。

表4 不同森林涵养水源功能价值量表

从表4可以看出，宁德市蕉城区七都镇林分调节水量总价值约为7 255.21万元/a，林分净化水质总价值约为2 481.45万元/a，林分总涵养水源价值约为9 736.66万元/a，单位平均价值为2.54万元/（hm2·a）。林分总涵养水源价值量排序为：阔叶林＞马尾松林＞杉木林＞湿地松林＞竹林。

3 结论

经计算，宁德市主城区主要水源涵养地蕉城区七都镇森林生态系统涵养水源的总量为23 865 381.92 m3，蕉城区七都镇林分调节水量总价值约为7 255.21万元/a，林分净化水质总价值约为2 481.45万元/a，林分总涵养水源价值约为9 736.66万元/a，单位平均价值为2.54万元/hm2。今后应继续加强对区域内马尾松林、杉木林、阔叶林的保护，提供更多的生态服务，增加林分面积，合理利用森林资源，禁止污水过量排放，禁止过度砍伐，正确处理好改善民生和生态保护之间的关系。