千岛湖景观林改造对生态服务功能价值的影响

余国信，蒋念亮，余启国，鲁为忠

(浙江省淳安县林业局，浙江 淳安 311700)

千岛湖景观林改造对生态服务功能价值的影响

余国信，蒋念亮，余启国，鲁为忠

(浙江省淳安县林业局，浙江 淳安 311700)

以千岛湖景观林改造为研究对象，采用影子工程法、费用分析法和Shannon-Wiener指数法评估景观林改造的理论生态价值。结果表明：景观林改造不仅改变马尾松单色纯林的现状，增强了景区的观赏性，其生态服务功能价值也发生了变化，其中增值的有7项，分别是多样性保育、保肥、调节水量、净化水质、释氧、固碳和固土功能价值；降低的有2项，分别是滞尘和吸收SO2功能。特别是涵养水源量功能增值达0.52万元·hm-2·a-1，仅蓄水能力就增加637.45万t·a-1，相当于建造6个库容100万m3的水库。

景观林改造；生态服务价值；千岛湖

森林生态系统服务功能是指森林生态系统与生态过程所形成及所维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用。科学、量化、客观地评价森林的生态服务功能，对加深人们的环境意识，促进和加强林业建设在国民经济中的主导地位，提高森林经营管理水平等具有重要的现实意义[1-2]。20世纪70年代，日本林野厅首先对全国7种类型的森林生态效益进行经济价值评估，此后，我国相继开始森林生态系统服务功能及其价值评估研究，但大多数研究是借鉴日本的方法。1995年，侯元兆等拉开了我国生态系统服务功能评估的帷幕。目前，森林生态系统服务功能的核算评估虽然已成为研究的热点，但相关研究主要集中在国家尺度[3-5]、省级尺度[6-7]、地市级尺度[8]和单项功能方面[1，9-10]。甚少有县级森林经营措施改变、影响生态服务功能价值的报道，笔者根据2004年淳安县森林资源二类调查数据，结合《千岛湖万顷景观林改造》项目，综合运用生态学、经济学理论对景观林改造所引起其生态服务功能的改变进行评估，旨在了解森林经营给森林生态效益的发挥带来的利与弊，以提高人们对森林保护的认识。

1 研究区域概况

杭州千岛湖是全国最大的人工湖，水域面积562.6 hm2，蓄水178亿 m3，属国家5 A级风景旅游区。千岛湖区域森林面积4.05万 hm2，其中：马尾松(PinusmassonianaLamb.)纯林2.69万 hm2，占森林面积的66.45%。大面积的马尾松纯林面临着2大问题：①松材线虫病(Bursphelenchusxylophilus(Steiner et Buhrer)Nickle)的危害。松材线虫病是目前世界上最危险的林业有害生物，也是目前我国最具危险性的森林病害[11]，是松树的“癌症”，目前杭州已有多个县市发生松材线虫病，淳安如不主动改造松林，千岛湖的森林景观将面临重大灾害。②森林林相结构不合理。树种单一，缺少季节变化，无法给人以“步移景换”的感觉，难以满足人们对森林资源景观的观赏需求[12]。为此，淳安县政府在高标准、高质量完成3546.7 hm2改造试点的基础上，2011年开始全面实施《千岛湖万顷景观林相改造》项目，其目的是通过科学的改造模式、改造技术和树种搭配[13]来改善现有的森林结构和树种组成，提升森林生态服务功能、森林观赏性和抗御自然灾害的能力，确保千岛湖的生态安全。

1.2 自然条件

研究改造区位于东经118°21′—119°20′、北纬29°11′—30°02′，属中亚热带季风气候北缘，年均气温17 ℃，1月气温最低，月均气温5 ℃；7月气温最高，月均气温28.9 ℃。年均降水量1430 mm，年均相对湿度76%。山地土壤主要有红壤、黄壤2大类，海拔在500 m以下。土壤厚度一般为30～120 cm，表土层15～30 cm，pH 5.5～7.5。森林植被主要有：马尾松、青冈栎(QuercuscheniiNakai)、苦槠(Castanopsissclerophylla(Lindl.)Schottky)、木荷(SchimasuperbaGardn.et Champ.)、枫香(LiquidambaformosanaHance)、香樟(Cinnamomumcamphora(L.)presl)、化香(Platycaryastrobilacea)等。林下植被主要有檵木(Loropetalumchinense(R.Br)Oliver)、白栎(QuercusfabricHance)、乌饭(VacciniumbracteatumThunb.)、杜鹃(RhcdodendronsimsiiPlanch.)、柃木(EuryajaponicaThunb.)[14]等。

1.3 改造范围

千岛湖万顷景观林改造范围涉及湖域周边的16个乡镇，18个国有林场，以及千岛湖市政园林管理处等35个单位，148个行政村(林区)，改造小(细)班1517个，面积10056.6 hm2。

1.4 植被改造方向

千岛湖景观林改造的目的和方向是改变现有森林植被的林分类型和树种结构，减少马毛松树种的比重，增加阔叶彩叶树种的比重，其理论基础：①改造马尾松纯林，调整林种树种结构，逐步形成多种树种混交的复层异龄林是防范松材线虫病的最佳途径之一[15]；②根据余树全[16]利用种间联结测定，主成分分析，最优分割法和马尔可夫预测模型对淳安以马尾松为代表的天然次生林演替定量研究，马尾松已是衰退树种，而苦槠、木荷、青冈等是进展树种；③《景观林改造》通过浙江省林业厅组织的专家审定，认为将原有6种植被类型改成3种植被类型，是根据立地类型、群落组成、目的阔叶树种丰缺度及区位景观所设计的改造类型，改造方向体现千岛湖的特色和次生林演替规律，具有较强针对性和科学性。原有植被按林分类型分：针叶林3502.0 hm2，占34.8%；阔叶林943.4 hm2，占9.4%；针阔混交林4953.5 hm2，占49.3%；灌丛林530.2 hm2，占5.3%；竹类9.0 hm2，占0.1%；无林地118.5 hm2，占1.2%。改造后植被按林分类型分：阔叶彩叶林(阔叶林)1209.7 hm2，占12.0%；针阔彩叶混交林(针阔混交林)8731.9 hm2，占86.8%；乔灌彩叶复层林(阔叶林)115.0 hm2，占1.2%。

桑：战争一直是文明史的非常态，除了战争本身外，还穿插着复杂的社会政治背景和人性关系，让我着迷的永远不是战争本身，而是产生结果的原因，也就是战争背后美国人的“忧隐”。

2 研究方法

2.1 评价指标

研究区域的森林生态服务功能质量按LY/T 1721—2008森林生态系统服务功能评估[17]规范执行，主要针对涵养水源、固土保肥、固碳释氧、净化环境、生物多样性保育5个方面(表1)，9个实物量指标进行评估。森林游憩功能的评估，由于受社会、自然现象影响较大，目前国内没有统一的核算标准，故景观林改造前后对其游憩功能的变化本文不作研究。

2.2 评价方法

1)涵养水源功能。具体包括调节水量、净化水质2项，采用影子工程法进行评价。调节水量价值，相当于等容量水库(核算价格用水库积累1 m3水的建造成本)，单位调节水价值参考全国水库的平均建造成本，净化水质价值量计算参考全国居民用水价格的平均值。①调节水量，公式为：U调=W蓄AC库；②净化水质，公式为：U净=W蓄AC净。式中：U调为调节水量价值(元·a-1)；W蓄为不同林分蓄水能力(t·hm-2·a-1)，不同森林类型服务价值评价参数表参考文献[18]；A为不同林分类型面积(hm2)；U净为净化水质的价值(元·a-1)；C库为水库建设单位库容投资(占地拆迁补偿、工程造价、维护费等，元·m-3)；C净为水净化费用(元·m-3)。单位库容投资为6.1107元·m-3，水的净化费用为2.09元·m-3。其中：不同林分蓄水能力等评价参数参考淳安县生态服务功能相关研究成果[18]，详见表1。

表1 不同林分类型服务价值评价参数[18]

3)固碳释氧。根据森林的光合作用转换而成，通过每制造1 t植物生物量所吸收的CO2和释放O2的实物量，固碳释氧功能采用影子价格法进行评价。价值量的估算参照文献[17]。①固碳功能公式为：U碳=1.63C碳R碳B年；②释氧功能公式为：U氧=1.19C氧AB年。式中：U碳为森林年固碳价值(元·a-1)；B年为林分净生产力(t·hm-2·a-1)；C碳为固碳价格1200元·t-1；R碳为CO2中碳的含量，为27.27%；U氧为森林年释氧价值(元·a-1)；C氧为氧气价格1000元·t-1。

4)净化环境。仅估算吸收SO2和滞尘能力，森林单位面积吸收的SO2和滞尘能力参考文献[1]，净化环境功能服务价值采取费用分析法进行，以治理SO2的费用和降尘清理费用来分析，价格采用全国平均价进行核算。①吸收二氧化硫公式为：U二氧化硫=C二氧化硫Q二氧化硫A；②滞尘功能公式为：U滞尘=C滞尘Q滞尘A。式中：U二氧化硫为森林年吸收二氧化硫总价值(元·a-1)；C二氧化硫为二氧化硫治理费用，取1.2元·kg-1；Q二氧化硫为单位面积不同森林年吸收二氧化硫量(kg·hm-2·a-1)；U滞尘为森林年滞尘总价值(元·a-1)；C滞尘为降尘清理费用，取0.15元·kg-1；Q滞尘为单位面积森林年滞尘量(kg·hm-2·a-1)。

5)生物多样性保育。根据研究区域具体改造对象，把研究对象按针叶林、阔叶林、针阔混交林、竹林、灌木林5个类型，采用Shannon-Wiener指数法进行评价。乔灌复层混交林是南方次生阔叶林群落破坏后再次形成的森林类型，指数参照阔叶林计算。生物多样性保育价值公式为：U生物=S生×A。式中：U生物为林分年物种多样性保育价值(元·a-1)；S生为单位面积年物种多样性保育价值(元·hm-2·a-1)。根据Shannon-Wiener指数计算取得的数值，参照全国不同林分的保育平均单价，针叶林15805.5(元·hm-2·a-1)，阔叶林25446.4(元·hm-2·a-1)，针阔混交林22465.4(元·hm-2·a-1)，阔叶混交林30678.6(元·hm-2·a-1)，竹林12041.1(元·hm-2·a-1)，灌木林21440.8(元·hm-2·a-1)。

3 结果与分析

林相改造前、后不同林分类型生态功能服务价值见表2、表3，生态功能服务价值对比见图1。

表2 林相改造前生态功能服务价值 万元·a-1

表3 林相改造后生态功能服务价值 万元·a-1

3.1 涵养水源功能价值

图1 林相改造前、后生态功能服务价值对比

改造前调节水量为2758.66万t·a-1，价值为16857.37万元·a-1；净化水质量2758.66万t·a-1，价值5765.6万元·a-1，即改造前涵养水源的功能价值22622.97万元·a-1。改造后调节水量为3396.11万t·a-1，价值20752.63万元·a-1；净化水质量3396.11万t·a-1，价值7097.88万元·a-1，即改造后涵养水源量功能价值27850.51万元·a-1。与改造前比较，改造后涵养水源量增加1274.9万t·a-1，价值增加5227.54万元·a-1。

3.2 固土保肥功能价值

改造前固土能力33.89万t·a-1，价值为67.79万元·a-1；保肥能力9.91万t·a-1，价值22192.94万元·a-1：即改造前固保肥价值为22260.73万元·a-1。改造后固土能力34.63万t·a-1，价值69.26万元·a-1；保肥能力10.13万t·a-1，价值22674.53万元·a-1：即改造后固土保肥总价值为22743.79万元·a-1。与改造前比较，改造后减少土壤流失0.74万t·a-1，减少土壤肥力流失0.22万t·a-1；固土保肥价值增加483.06万元·a-1。

3.3 固碳释氧功能价值

改造前固碳功能0.8万 t·a-1，价值954.48万元·a-1；释氧功能2.13万 t·a-1，价值2129.4万元·a-1：即改造前固碳释氧价值3083.88万元·a-1。改造后固碳功能1.14万 t·a-1，价值1370.03万元·a-1；释氧功能3.06万 t·a-1，价值3056.49万元·a-1：即改造后固碳释氧价值4426.52万元·a-1。与改造前比较，改造后固碳功能增加0.34万 t·a-1，释氧增加0.93万 t·a-1，固碳释氧价值增加1342.64万元·a-1。

3.4 净化环境功能价值

改造前森林吸收二氧化硫能力0.17万t·a-1，价值200.95万元·a-1；滞尘能力24.50万t·a-1，价值3674.88万元·a-1：即改造前净化环境价值3875.75万元·a-1。改造后吸收二氧化硫能力0.14万t·a-1，价值173.55万元·a-1；滞尘能力20.29万t·a-1，价值3042.93万元·a-1：即改造后净化环境价值3216.48万元·a-1。与改造前比较，改造后吸收二氧化硫能力减少0.03万t·a-1，滞尘量减少4.21万t·a-1，净化环境价值减少458.32万元·a-1。

3.5 生物多样性保育价值

林相改造前生物多样性保育价值为20211.56万元·a-1；林相改造后生物多样性保育价值为23620.38万元·a-1，比改造前增加3408.82万元·a-1。

4 结论与讨论

千岛湖景观林改造，不仅改变了马尾松纯林多的不利结构，增加了彩叶树种，提高了森林的观赏性和抗御自然灾害的能力，也大大增加了各种生态功能的服务价值，平均增效约1万元·hm-2·a-1。特别是涵养水源量功能价值增值达0.52万元·hm-2·a-1，仅蓄水能力就增加637.45万t·a-1，相当于建造6个库容100万 m3的水库，这对“秀水千岛湖”具有积极作用。

1)千岛湖景观林改造的主要目的是改变目前不合理的林分结构，减少马尾松树种的比重，从表2、表3可知，改造结果由原来的6种林分和无林地改造成3种彩叶林分，对纯马尾松林、竹林、灌木林及无林地进行彻底改造，变纯林为混交林、变单色林为多色林，大大提高森林的观赏性。由于森林游憩功能评价的复杂性，目前还缺乏可评依据，故本文未作评价。但随着时间的推移，彩叶林的形成必将推动森林游憩功能价值的提升。

2)从图1可知，改造后其生态服务功能明显发生变化的是调节释氧功能、涵养水源功能和多样性保育功能，分别提高43.13%、23.11%、16.87%。生态服务价值从大到小依次为：多样性保育>保肥>调节水量>净化水质>释氧>滞尘>固碳>吸收SO2>固土。由此可见，通过林相改造固土功能基本没改变；其中，多样性保育、保肥、调节水量位居前3位，分别占总价值的28.86%、27.70%、25.35%，而固碳、吸收SO2、固土价值位于后3位，分别只占总价值的1.67%、0.21%、0.08%。

3)从生态服务功能单项价值看，改造后服务价值提高的有7项，分别是多样性保育、保肥、调节水量、净化水质、释氧、固碳和固土功能价值；服务功能价值降低的有2项，分别是滞尘和吸收SO2功能。这主要是针叶树种的滞尘能力和吸收SO2的能力远大于针阔混交林和阔叶林，改造后减少了针叶树种的比例，故降低了滞尘和吸收SO2能力。但这种功能的降低对大面积森林、水域和限制污染工业发展的千岛湖，其影响可忽略不计。

[1]张永利，杨锋伟，王兵，等.中国森林生态系统服务功能研究[M].科学出版社，北京，2010.

[2]王兵，魏江生，胡文.中国灌木林—经济林—竹林的生态系统服务功能评估[J].生态学报，2011，31(7)：1936-1945.

[3]余新晓，鲁绍伟，靳芳，等.中国森林生态系统服务功能价值评估[J].生态学报，2005，25(8)：2097-2102.

[4]赵同谦，欧阳志云，郑华，等.中国森林生态系统服务功能及其价值评价[J].自然资源学报，2004，19(4)：480-491.

[5]李少宁，王兵，赵广东，等.森林生态系统服务功能研究进展—理论与方法[J].世界林业研究，2004，17(4)：14-18.

[6]姚鸿文，陶吉兴，杜群，等.浙江省森林生态服务功能评估志分析[J].南京林业大学学报：自然科学版，2012，36(4)：13-17.

[7]王兵，李少宁，郭浩.江西省森林生态系统服务功能及其价值评估研究[J].江西科学，2007，25(5)：553-559.

[8]赵元藩，宋东华，温庆忠，等.玉溪市森林生态服务功能价值评估[J].林业调查规划，2011，36(1)：12-18.

[9]李明阳，菅利荣.生物入侵对森林生态服务功能经济损失评价研究分析与展望[J].生态经济，2007(4)：24-27.

[10]马文银.邵阳市森林生态系统净化大气的功能价值估算[J].中南林业科技大学学报，2010，30(2)：51-54.

[11]国家林业局森林病虫害防治总站编著.林业有害生物防治历(一)[M].北京：中国林业出版社，2010.

[12]徐高福，王翔，孙益群.千岛湖万顷森林林相改造景观设计[J].林业调查规划，2008，33(4)：104-111.

[13]韦新良，马俊，刘恩斌，等.生态景观林树种选择适宜性评价技术研究[J].西北林学院学报，2008，23(6)：207-212.

[14]中国科学院植物研究所主编.中国高等植物图鉴[M].北京：科学出版社，1972.

[15]柴希民，蒋平.松材线虫病的发生和防治[M].北京：中国农业出版社，2003.

[16]余树全.浙江淳安天然林次生林演替的定量研究[J].林业科学，2003，39(1)：17-22.

[17]《中国森林生态服务功能评估》项目组.中国森林生态服务功能评估[M].北京：中国林业出版社，2010.

[18]王祖华，蔡良良，关伟庆，等.淳安县森林生态系统服务价值评估[J].浙江林学院学报，2010，27(5)：757-761.

The Effects of the Scenic Forest Transformation on the Ecological Service Function Value in Qiandao Lake

YU Guo-xin，JIANG Nian-liang，YU Qi-guo，LU Wei-zhong

(Chun′anCountyForestryBureau,Chun′an311700，Zhejiang，China)

Taking the scenic forest transformation of Qiandao Lake as the study object，the theoretical ecological value of the Scenic Shannon-Wiener Index.The results showed that the scenic forest transformation not only changed the monocolor and pure forest for Pinus massoniana，but also enhanced the scenic ornamental value, as well as changed the ecological service value，seven of which increased，they were the diversity nursing，conserving manure，regulating water flow，water purification, oxygen release，carbon sequestration and soil fixation function value；two of which decreased，they were the holding dust，absorbing SO2function.The water conservation quantity function incresead 5200 RMB·hm-2·a-1.The water-holding capacity increased 6374500 t·a-1，equivalently to be 6 reservoirs with the capacity of 1 million m3water.

scenic forest transformation；ecological service function value；Qiandao Lake

10.13428/j.cnki.fjlk.2014.03.033

2013-11-05；

2013-12-15

浙江省林业科技支撑项目(2008C32021)；杭州市科技发展项目(20052432B19)

余国信(1962—)，男，浙江淳安人，浙江省淳安县林业局高级工程师，从事林业技术推广与森林生态保护研究。E-mail：caygx@163.com。

S718.56

A

1002-7351(2014)03-0145-06