凉水国家级自然保护区森林生态系统服务功能评估

李超,谢飞,苏学威,罗传文

(1.自然资源部第一地理信息制图院,西安 710000;2.东北林业大学林学院,哈尔滨 150040)

1 基本情况

森林是地球上最大的陆地生态系统,是人类和多种生物赖以生存发展的基础,在维护全球生态平衡、保障人类生存发展上发挥着关重要的作用。森林生态系统在涵养水源、保护土壤、固碳释氧和生物多样性等方面均发挥着极为重要的作用[1-2]。2008年国家林业局颁布了林业行业标准《森林生态系统服务功能评估规范》LY/T 1721-2008,2020年国家颁布了国家标准《森林生态系统服务功能评估规范》(GB/T 38582-2020),这两个标准为森林生态系统服务功能科学、准确、系统的评估提供了明确的评估标准[4,12-13],很多学者[4,8,13]基于这两个标准对不同尺度的森林生态系统进行了评估,得到了很多具有参考意义的评估数据,为准确量化森林生态系统服务价值提供了科学详实的依据,具有非常重要的现实意义。

2 研究区概况

凉水国家级自然保护区位于我国小兴安岭东南部,地理坐标为128°48′8″～128°55′46″E,47°7′15″～47°14′38″N,总面积6394 hm2。红松面积达到63.7%,是最为典型和完整的原始红松针阔叶混交林分布区之一。年平均气温-0.3 ℃,年平均降水量676 mm[3]。土壤为具有地域性分布规律的暗棕壤,占保护区面积的84.91%;保护区动、植物资源丰富,森林景观独特。

3 研究方法

3.1 数据来源

数据来源于2009年凉水国家级自然保护区二类调查数据,小班411个,总面积6333 hm2,总蓄积1820383.28 m3;《森林生态系统服务功能评估规范》(GB/T 38582-2020)中的参数来源于公开发布的统计数据、相关研究成果和行业标准(《森林生态系统服务功能评估规范》LY/T 1721-2008)等。

3.2 评估指标

3.2.1 评估指标体系。以生态学和生态经济学为理论指导,依据《森林生态系统服务功能评估规范》(GB/T 38582-2020),引入市场价值、影子工程、替代成本、旅行费用和成果参照等方法,结合森林资源实际情况,构建系统科学的服务评估指标体系:保育土壤、养分固持、涵养水源、固碳释氧、净化大气、生物多样性6个一级指标和31个二级指标(表1),计算公式参照规范。

表1 森林生态系统服务评估指标体系

3.2.2 评估测算单元。红松为国家二级重点保护植物,参考《森林资源规划设计调查技术规程》(GB/T 26424-2010),树种组成中红松大于40%归为红松林,其他树种以70%为标准,划分为红松、云杉、白桦、落叶松林、针叶林、阔叶林、针阔混交林七个测算单元。

4 计算与分析

4.1 保育土壤

按照就近相似原则,参考赵欣[4]、关继义等[13]人的研究,计算得到林分年保育土壤价值量为22594.96万元,其中林分年固土价值1234.48万元/a(林分年固土量为627039.4 t/a),林分年保肥价值21360.48万元/a(减少的氮流失量2194.64 t/a,价值3762.24万元;减少的磷流失940.56 t/a,价值1503.89万元;减少的钾流失33358.5 t/a,价值14677.74万元;减少的有机质流失44268.98 t/a,价值1416.61万元)。

4.2 养分固持

参考李俊清、邓博文、蔡慧颖等[5-7]人的研究,计算得到林分年养分固持价值为278.09万元。其中氮固持量787.7 t/a,价值189.05万元/a;磷固持量88.05 t/a,价值21.13万元/a;钾固持量308.7 t/a,价值67.91万元/a。

4.3 涵养水源

参考盛后财[3]、董骁勇[8]等人的研究。计算得到涵养水源价值15519.66万元/a,其中调节水量18924806.31 m/a,价值11564.38万元/a;年净化水质量18924806.31 m3/a,价值3955.28万元/a。

4.4 固碳释氧

依据土壤固碳量是植被固碳的2.5倍[9],计算得到林分年固碳释氧的价值为19150.48万元/a,其中林分固碳量27846.50 t/a,林分对应的土壤固碳量为 69616.25 t/a,林分生态系统固碳量97462.75 t/a,价值为11695.53万元/a;林分年释氧量74549.51 t/a,价值为7454.95万元/a。林分年固碳量大于释氧量,固碳价值大于释氧价值。

4.5 净化大气

参考张杰、齐丹坤、张志旭等[10-12]人的研究,计算得到林分年净化大气价值3832.34万元,其中年提供负离子数1.58704 E 24 个/a,价值888.16万元;吸收二氧化硫量1956.36 t/a,价值234.76万元/a;吸收氟化物量12.27 t/a,价值0.85万元/a;吸收氮氧化物量58.78 t/a,价值3.70万元/a;滞尘180324280 t/a,价值2704.86万元/a。

4.6 生物多样性

生物多样性计算参考赵欣等[6]人研究,计算得到生物多样性保护价值18999.00万元/a。

5 结论与讨论

依据《森林生态系统服务功能评估规范》(GB/T 38582-2020),构建森林生态系统服务功能评估体系和测算单元,基于二类调查数据和生态系统服务功能数据,对凉水国家级自然保护区生态效益进行估算,结果表明:凉水国家级自然保护区森林生态系统服务总价值80374.53万元/a,平均每公顷价值12.69万元/a。功能类别价值从高到低依次为保育土壤22594.96万元/a(28.11%),固碳释氧19150.48万元/a(23.87%),生物多样性18999万元/a(23.64%),涵养水源15519.66万元/a(19.31%),净化大气3832.34万元/a(4.77%),养分固持278.09万元/a(0.34%)。保育土壤、固碳释氧、生物多样性、涵养水源价值之和占总价值的94.88%,为凉水国家级自然保护区生态系统提供了可持续的发展动力和主要服务功能。如图1所示:

图1 凉水国家级自然保护区森林生态系统功能类别价值图

对比总结相关研究发现[4,8,11-13],单位面积森林生态系统服务价值差异较大,这是由于森林类型不同、选取评估指标不同、测算单元不同导致测算参数差异较大引起的。森林质量越高,生态系统服务价值越高,成正相关。