基于分布式测算方法的福建省森林生态系统服务功能评估

牛香，王兵

(1.北京林业大学林学院，100083，北京;2.中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所，100091，北京)

森林是陆地生态系统的主体，是人类发展不可缺少的自然资源。在各种生态系统类型中，森林生态系统对人类的影响最直接，且意义重大。研究森林生态系统服务及其生态价值，对于保护森林具有重要的现实意义。近年来，生态系统服务价值评估成为生态系统研究的热点之一，也取得了许多研究成果。R.Costanza 等［1－2］对全球生态系统服务进行评价，为生态系统服务价值的深入研究奠定了基础。2001 年，联合国环境规划署组织不同国家的科学家启动了联合国千年评估，历时4 年，这是一次以面向决策者为目标的全球生态系统服务功能评价研究［3］。近些年来，已经有8 个国家在国家尺度上进行了服务功能测算评估。日本林野厅对其国土森林公益机能经济价值进行了3 次评价［4］，英国科学家从支持服务、调节服务、供给服务、文化服务等4 方面对英国的生态系统服务功能进行评估［5］，并且撰写了一系列的评估报告。墨西哥、美国、地中海、加拿大等国家对其本国的森林生态系统服务功能价值进行了研究［6－9］，也有学者对生态效益与科学政策制定的相关关系等方面进行研究［10－12］。国内的学者在借鉴国外研究理论的基础上，采用不同的方法和指标对森林生态系统服务功能进行了评估。为了使研究结果具有可比性，2008 年，国家林业局颁布了中华人民共和国林业行业标准LY/T 1721—2008《森林生态系统服务功能评估规范》(以下简称《规范》)［13］，其中的价格参数采用国内外权威部门公布的数据，该项标准的颁布与实施推动了我国森林生态系统服务价值评估的发展。基于《规范》，还有一些研究对森林生态系统服务功能总价值进行了评估，对科学补偿及林业政策的制订提供了重要依据［14－16］。福建省是我国4 大林区之一，森林覆盖率达63.1%，居全国第一，素有南方“绿色宝库”之称。由于当前评估指标体系多样，评估方法有别，评估公式不统一，导致评估结果之间相差较大，难以进行比较。笔者利用分布式测算方法，对2007 年福建省不同地级市、不同林分类型、不同龄组森林生态系统服务功能进行评估，旨在为福建省森林生态系统的经营管理及保护提供本底资料和量化指标，为福建省可持续发展政策的制定与合理的生态补偿机制提供科学依据。

1 研究区概况

福建省地处祖国东南部、东海之滨，陆域介于E 115°50'～120°40'，N 23°33'～28°20'之间，由南宁市、福州市等9 个市组成。属于暖热湿润的亚热带海洋性季风气候，年均降雨量1 504.2 mm，年均气温19.7 ℃。全省较大的河流有闽江、九龙江、汀江、晋江、赛江和木兰溪，即“五江一溪”。由于地理条件优越，生态景观复杂多样，蕴藏着丰富的野生动植物资源，是我国生物多样性最为丰富的省份之一。竹(Bamboo)林面积居全国首位，约占全国竹林面积的1/5，建瓯、顺昌、武夷山、沙县、永安、尤溪六县(市)进入全国“竹子之乡”行列。

2 研究方法

2.1 指标体系与计算公式

参照国家林业局2008 年发布并实施的《规范》中的评估方法和评估公式(表1)，对福建省森林涵养水源、保育土壤、固碳制氧、积累营养物质、净化大气环境、生物多样性保护、森林游憩和森林防护等8项生态系统服务功能进行评估。

2.2 数据及来源

所采用数据主要有3 个来源:国家林业局森林生态系统定位研究站长期积累的依据中华人民共和国林业行业标准LY/T 1606—2003《森林生态系统定位观测指标体系》开展的长期、连续、定位观测研究数据集;福建省林业厅提供的2007 年森林资源2类调查数据;我国权威机构公布的社会公共数据，如磷酸二铵2 400 元/t、氯化钾2 200 元/t 的价格，氧气价格采用中华人民共和国卫生部网站的氧气平均价格1 000 元/t［13］等。

2.3 测算方法

采用分布式测算方法对福建省森林生态系统服务功能进行评估(图1)。具体测算过程如下:1)首先将福建省按行政区划分为福州市、厦门市、莆田市、三明市、泉州市、漳州市、南平市、龙岩市、宁德市9 个一级测算单元(市);2)每个一级测算单元又按优势树种林分类型(在计算过程中将经济林、竹林、灌木林按照林分类型对待)划分成杉木组、马尾松组、阔叶树组、木麻黄组、桉树组、经济林、竹林、灌木林8 个二级测算单元;3)每个二级测算单元再按龄组划分为幼龄林、中龄林、近熟林、成过熟林4 个三级测算单元;4)结合不同立地条件的对比观测，最终确定288 个相对均质化的生态系统服务评估单元;5)数据尺度的转换，基于生态系统尺度的定位实测数据，运用遥感反演、过程机制模型(IBIS－集成生物圈模型)等技术手段，进行由点到面的数据尺度转换，将点上实测数据转换至面上测算数据，即可得到各生态服务功能评估单元的测算数据;6)以上均质化的单元数据累加的结果即为福建省森林生态系统服务功能测算结果。

表1 森林生态系统服务功能评估指标及公式Tab.1 Evaluation indicator formula for assessing forest ecosystem services

3 结果与分析

3.1 福建省各项森林生态系统服务功能测算结果

2007 年福建省森林生态系统服务功能物质量和价值量测算结果见表2。可以看出，各指标的物质量测算结果主要有以下一些特点。

图1 福建省森林生态系统服务功能评估分布式测算方法流程图Fig.1 Distributed evaluation method of forest ecosystem services in Fujian Province

表2 2007 年福建省森林生态系统服务功能测算结果Tab.2 Evaluation of forest ecosystem services in 2007 in Fujian Province

1)福建省森林涵养水源物质量为339.79 亿m3。根据2007 年福建省林业年鉴资料［17］，福建省境内较大的河流主要有闽江和九龙江，多年平均径流量分别为561 亿、137 亿m3，涵养水源物质量相当于闽江年均径流量的60.57%，是九龙江年均径流量的2.48 倍。可见福建省森林对全省水资源保护和有效利用起到了蓄水池的作用。

2)保育土壤功能中，固土量最大，其次为保持土壤肥力的能力。

3)固碳制氧功能中，福建省森林生态系统年固碳量2 978.52 万t(折算成吸收二氧化碳量1 亿921.24 万t)，制氧量6 472.64 万t。根据钟小剑等［18］的研究结果，一次能源利用的二氧化碳排放分解，每使用1 kg 标准煤会排放出2.493 kg 二氧化碳，结合福建省2007 年统计年鉴的数据［19］，2007 年福建省能源总消费量7 574.20 万t，可计算出2007年全省二氧化碳排放量为1 亿8 882.48 万t(折算成碳量为5 149.77 万t)，可知，福建省森林年固定的碳量约为福建省年排放量的57.84%。

4)净化大气环境功能中，吸收污染物(包括吸收二氧化硫、吸收氟化物、吸收氮氧化物等)量为135.56 万t。根据2007 年福建省环境状况公报［20］，全省2007 年废气中二氧化硫排放量为44.57 万t，烟尘排放量为11.81 万t，工业粉尘排放量为18.70万t，福建省森林吸收的二氧化硫量是工业排放废气中二氧化硫的2.89 倍，滞尘量(滞尘能力)是福建省工业排放的粉尘和烟尘的876.30 倍。

从表2 可以看出，各指标的价值量测算结果主要有以下一些特点。

1)福建省森林生态系统服务功能总价值为7 012.73 亿元/a，相当于福建省GDP 总量9 207 亿元的76.17%。可知，福建省森林所提供的潜在生态价值已远远超过了单纯的实物生产价值，提醒人们在森林的开发利用过程中，要充分考虑森林的各种生态系统服务功能及其价值，既要保护好现有森林，又要达到持续利用。

2)各项森林生态系统服务功能的价值量及其所占比例由大到小分别为涵养水源2 786.48 亿元/a，占39.73%，生物多样性保护1 927.74 亿元/a，占27.49%，固碳制氧1 004.69 亿元/a，占14.33%，净化大气环境419.32 亿元/a，占5.98%，保育土壤497.28 亿元/a，占7.09%，森林游憩299.86 亿元/a，占4.28%，积累营养物质73.94 亿元/a，占1.05%，森林防护3.42 亿元/a，占0.05%。其中涵养水源、生物多样性保护和固碳制氧的价值量共占福建省森林生态系统服务功能总价值的81.55%。

从表2 还可以看出:福建省9 个市中，南平市8项森林生态系统服务功能价值量最高，为1 688.06 亿元，其次为三明市，价值量为1 263.51 亿元，排在第3 位的是龙岩市，价值量为1 219.18 亿元，价值量最低的是厦门市，为55.32 亿元。各市森林生态系统服务功能价值的排序由大到小为南平市、三明市、龙岩市、宁德市、漳州市、福州市、泉州市、莆田市、厦门市。可知，各市森林生态系统服务功能价值量大小与各市森林面积、经营管理、气候状况、森林质量等有关，其中价值量与森林面积的关系为

式中:X1为各市森林面积占总面积的比例，%;Y1为各市森林生态系统服务功能价值占总价值的比例，%。

福建省的森林主要集中在南平市和三明市，约占福建省总面积的43.98%，故这2 个市的服务功能价值所占的比例也较大，约占41.49%;而在东南部的厦门市，其森林面积还不足福建省森林总面积的1%，因此，其服务功能价值所占的比例也较小。

3.2 福建省森林生态系统服务功能物质量空间分布格局

福建省森林生态系统服务功能物质量空间分布格局见图2。可以看出，各项功能按照大小可划分为4 个等级，其中福建省西北部的南平市和三明市占有的比例较大，均处于第1、第2 等级，而东南部的厦门市和莆田市各项功能所占比例较小，均处于最后一个等级。造成这样的结果与其森林资源总量和质量、各市的气候、土壤、植被、经济发展等因素有关。福建省森林资源在地理分布上极不均衡，地势由北往南、从西往东逐渐减少，这与人口分布呈逆反状态。福建省的南平、三明、龙岩3 市人口仅占全省的29.6%，森林蓄积量却占83.2%，其余地(市)人口占全省70.4%，森林蓄积量仅占16.8%。由此可知，森林生态系统服务功能的大小与森林资源面积和蓄积量呈现一定的正相关关系。

3.3 福建省不同林分类型生态系统服务功能价值

福建省不同林分类型的生态系统服务功能价值量见表3。可以看出，福建省主要植被类型中，除森林防护和森林游憩功能外，其余6 项功能合计价值量介于15.33 亿～2 025.90 亿元/a 之间，其中，提供服务价值最大的是马尾松，为2 025.90 亿元/a，其次为阔叶树，提供服务功能价值最小的是木麻黄，仅为15.34 亿元/a。各林分类型服务功能价值量由大到小的顺序为马尾松、阔叶林、杉木、竹林、经济林、灌木林、桉树、木麻黄。这与树种自身的特性有关外，还与森林面积有一定的相关性，相关性表现为

图2 福建省各市森林生态系统服务功能物质量空间分布格局Fig.2 Spatial distribution of forest ecosystem services in different cities in Fujian Province

式中:X2为某一林分类型面积占总面积的比例，%;Y2为某一林分类型生态系统服务功能价值占总价值的比例，%。

福建省马尾松和阔叶树所占的面积比例较大，其服务功能价值量也较大，而木麻黄所占的面积比 例较小，所以，其提供的服务功能价值量最小。

表3 福建省不同林分类型的生态系统服务功能价值量Tab.3 Value of forest ecosystem services of different forest types in Fujian Province 亿元/a

3.4 福建省不同龄组森林生态系统服务功能价值

福建省森林生态系统服务功能价值在不同龄组间存在一定的差异，幼龄林为1 012.87 亿元/a，中龄林为1 689.10 亿元/a，近熟林为963.56 亿元/a，成过熟林为1 391.48 亿元/a。不同龄组的面积所占比例为幼龄林19.46%，中龄林33.49%，近熟林19.47%，成过熟林27.58%。因此，服务功能价值量与不同龄组所占的面积比例有较大的相关性，服务功能价值最大的为中龄林，其次为成过熟林。

4 结论与讨论

1)首次根据《规范》对福建省森林生态系统服务功能进行测算，得出福建省森林生态系统服务功能总价值为7 012.73 亿元/a。在8 项森林生态系统服务功能中，价值量从大到小的顺序为涵养水源、生物多样性保护、固碳制氧、保育土壤、净化大气环境、森林游憩、积累营养物质、森林防护。涵养水源功能所起的作用最大，这与福建省的地形、水源涵养林的面积有关。

2)森林生态系统服务功能价值在福建省不同市间的排序由大到小为南平市、三明市、龙岩市、宁德市、漳州市、福州市、泉州市、莆田市、厦门市。分布在福建省西北部的南平市和三明市森林生态系统服务功能价值量排在前列，而福建省东南部的厦门市为最小，这与森林面积和蓄积有关。

3)对于不同林分类型来说，马尾松和阔叶树提供的生态系统服务功能价值量高于其他林分，木麻黄的生态系统服务功能价值量最低。这与林分类型自身的特性有关，所以，在森林经营管理中，对不同的林分类型应采取不同的经营管理措施，使其发挥最大的生态系统服务功能价值。

4)对于不同龄组来说，中龄林提供的生态系统服务功能价值量最高，近熟林提供的最小，且森林生态系统服务功能价值量的大小主要与其森林面积均有较显著的相关性。

森林生态系统所提供的功能非常广泛，受科学技术水平、计量方法和监测手段的限制，目前尚无法对森林的每一项生态系统功能一一计量，其价值体现仍然是不完全的，评估测算尚需进一步深入研究;但本研究结果依然可以清楚地说明福建省林业在维系和促进当地经济社会持续发展和环境保护中的巨大作用。由于一些森林生态效益还无法进入市场交易，为此，目前很难纳入国民经济核算体系，但不能因此忽视森林的生态效益。今后的研究重点是尽快将自然资源和环境因素纳入国民经济核算体系，最终为实现绿色GDP 提供数据支撑，进一步促进森林生态效益补偿机制的建立，为福建省林业可持续发展与生态环境建设发展提供科学依据。

在数据资料的收集过程中，得到福建省林业厅谢再钟副厅长、吴奕处长和福建省林业科学研究院叶功富院长给予的支持和帮助，在此表示感谢。

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