泰安小流域生态修复效益监测与价值评估

吕 华

（泰安市河道管理局，山东 泰安 271000）

三峪小流域位于山东省泰安市岱岳区黄前镇西北部，流域总面积4.34 km2。项目区岩石种类主要为片麻岩和花岗岩，土壤种类为褐土、棕壤。土壤质地松散、透水性强，保水、保肥能力差，水土流失严重，流域内荒山、荒斑面积较大。2005—2011年，结合黄河流域大汶河流域水土保持生态治理工程的实践，先后开展了黄前水库上游水土保持综合治理与生态修复工程建设，对改善该区域生态环境起到重要作用。

1 修复前的生态环境问题

1.1 土地利用现状

流域内土地总面积4.34 km2。耕地0.44 km2，占总面积的10.3%；水保林1.69 km2，占总面积的39%，其他为疏幼林；经济林1.66 km2，占总面积的38%；水库及河道0.05 km2，占总面积的1.2%；荒山荒坡面积0.29 km2，占总面积的6.6%。流域内耕地面积偏少，疏幼林比例较高，水资源较为丰富但得不到充分利用，土地利用结构不合理。

1.2 水土流失现状

流域内土壤类型为砂岩风化而成，质地粗糙，胶结力差，抗蚀力低，多年平均土壤侵蚀模数5 210 t/km2·a，年流失土壤量约14 900 t。该流域土地总面积4.34 km2，其中水土流失面积3.24 km2，占总面积74.7%，水土流失状况严重。

1.3 水土流失的危害

一是淤积了水库和河道，降低水利工程设施效益，降低了抵御洪涝、干旱等自然灾害的能力，给周围居民的生产、生活带来威胁；二是土层变薄，裸岩及荒山荒斑面积增加，土壤流失严重；三是土壤沙化，肥力降低，有机质流失，粮食减产，造成低产贫困的局面。

2 监测及研究方法

2.1 植被状况监测

根据三峪小流域主要植被类型的分布状况，选择具有代表性的植物群落类型，按照不同的立地因子，在植被具有代表性的不同地形条件，分别设置典型观测样地。监测内容包括植物种类、植被类型、林草生长量、植被覆盖度与郁闭度、植被多样性等内容。植被状况调查采用标准地法进行，林分因子调查一般采用每木检尺法进行调查，林木郁闭度、植被覆盖度调查一般采用树冠投影法进行监测，林木生长量调查采用标准木法调查，生物多样性的测定是以各样地物种重要值平均数为基础，按生长型计算各物种丰富度指数、均匀度指数和多样性指数。

2.2 土壤性状监测

土壤物理性状包括土壤容重、土壤结构、土壤密度、土壤水分、土壤孔隙度等内容。在充分勘察三峪小流域的前提下，选择三峪小流域内的人工林共7种植被群落，选择20 m×20 m标准地进行土壤取样研究。根据取土测量结果，计算出的土壤颗粒不同粒级的百分比含量，利用分形模型计算不同粒径土壤分形维数。依据称量出各粒级之间的土粒重量，绘制出土壤颗粒累积曲线图，查出土壤颗粒所对应的粒径，计算土壤颗粒的不均匀系数和曲率系数。

2.3 典型植被小气候空气负离子效应监测

采用空气离子测量仪测定，并根据结果进行单级系数计算。通过数据整合，采用FCI森林空气离子评价模型，对生态修复区内不同植物类型的空气负离子含量进行观测分析和评价。

2.4 蓄水保土效益监测

1）典型植被涵养水源功能研究方法。采用公式G调=10（P-E）进行计算。式中：G调为每公顷森林调节水量功能，m3/（hm2·a）；P 为林外降水量，mm/a；E 为林分蒸散量，mm/a。

2）典型植被类型固土效益研究方法。采用公式 G固土=0.002 4（X2-X1）进行计算。 式中：G固土为森林年固土能力，t/（km2·a）；X1为森林林地土壤侵蚀模数，t/（km2·a）；X2为无林地土壤侵蚀模数，t/（km2·a）。

3）典型植被类型保肥效益研究方法。采用公式 G磷酸二铵=（X2-X1）N/（100R1）进行计算。 式中：G磷酸二铵为折合为磷酸二铵吨数，t/（hm2·a）；X1为有林地土壤侵蚀模数，t/（km2·a）；X2为无林地土壤侵蚀模数，t/（km2·a）；N 为土壤的平均含氮量，%；R1为磷酸二铵含氮量，%。

4）典型植被类型蓄水保土价值评估研究方法。调节水量价值根据水库工程的蓄水成本（影子工程法）来确定森林生态系统调节水量的价值；净化水质价值采用水质净化成本来计算森林生态系统净化水质价值；森林固土功能价值根据蓄水成本来计算森林固土功能的经济效益。

3 监测结果及价值评估

3.1 典型植被结构变化明显

项目区内实施生态修复后形成了以水土保持林和经济林组成的综合防护体系，林木覆盖率由治理前的20%提高到了38.7%，林草覆盖度由修复前的47.7%增长到修复后的66.8%。其中封山育林型的阔叶林乔灌草覆盖度最大为0.88，明显高于针叶林乔灌草覆盖度0.81；疏林补植型的植物群落植被覆盖度提高幅度最大为0.79，荒坡封禁型最小为0.71，表明疏林补植的修复措施比荒坡封禁更能提高植被覆盖度；人工造林型植物群落覆盖度由0.6提高到0.83，表明人工造林的修复措施能有效提高植被覆盖度。植被生长状况明显改善，植物生长量显著提高。

3.2 典型植被土壤改良功能显著

1）从土壤颗粒的机械组成看，三峪小流域土壤的黏粒含量、粗细砾含量较高，粉粒和砂粒含量较低，植被固土效益较好。2）从土壤的主要物理性质指标看，土壤的容重由上向下呈逐层增加的趋势，林木枯枝落叶增加了土壤持水性能，提高了土壤腐殖质含量；枯落物的分解增加了土壤有机质，改善了土壤结构和理化性质，增强了土壤的蓄水性和抗侵蚀能力。3）从土壤层持水性上看，荒地的贮水量小于有林地，表明森林植被能有效提高林地土壤持水能力、增加土壤贮水量和含水量，起到涵养水源的作用。4）从土壤有机质含量上看，阔叶林明显高于针叶林。这是因为，阔叶林的枝叶分解速率更快，针叶林枯枝落叶分解慢。枝叶中含酸量大，使土壤酸化，对土壤改良不利。

3.3 典型植被FCI含量显著增加

生态林封禁型的空气负离子含量FCI平均值为0.785，其中侧柏单纯林的FCI指数最大为1.1，最小的为杂木林0.49。荒坡造林前后黑松林FCI平均值增加了129%；板栗林比修复前增加了308%，说明阔叶林更容易增加负离子含量。

3.4 典型植被蓄水保土价值显著

1）应用水量平衡法测定三峪小流域典型植被水源涵养功能，得出三峪小流域典型植被每年总调节水量为10 751 085 m3，总净化水量为10 751 085 m3，涵养水源总量为21 502 170 m3，单位面积涵养水量是7 579.2 m3/hm2。三峪小流域典型植被每年总固土量为9 195.284 t，总保肥量为40 861.476 t。

2）应用影子工程法研究典型植被涵养水源价值评估，得出典型植被每年调节水量价值为6 143.17万元，净化水质价值为2 246.98万元，总涵养水源价值为8 390.15万元。小流域典型植被年固土价值为44 196.97元，减少土壤肥力损失价值为25 832.72万元。总保土价值为25 837.13万元。