河南长江流域防护林工程水土保持效益评价

徐涛

(长江勘测规划设计研究有限责任公司，湖北 武汉 430010)

河南长江流域防护林工程水土保持效益评价

徐涛

(长江勘测规划设计研究有限责任公司，湖北 武汉 430010)

涵养水源和保育土壤是森林的主要生态功能。通过采用森林生态系统服务功能实物量、价值量评估方法对长防林工程实施区域森林的水土保持效益进行的评价，结果表明，长防林工程实施后林地可调节水量12.936亿m3，固土0.135亿t，林地的水土保持效益价值达126.247亿元。经过20年的长防林工程建设，项目区内森林资源快速增长，水土流失面积大幅度减少，工程建设对生态环境的改善起到了明显的作用。

长防林工程；水土保持；效益；评价

在20世纪八九十年代，为从根本上扭转我国长江流域地区生态环境恶化的状况，国务院于1988年批准将长江上游列为我国水土保持重点防治区，河南于1989年开始先后分两期实施了长江流域防护林体系工程(以下简称“长防林工程”)。长防林工程是继我国三北防护林体系建设工程之后又一个国家重点生态工程，截至目前，长防林工程已经实施了近二十五年，定量评价长防林工程的效益是对工程实施效果的重要检验手段之一。

涵养水源、保持水土是森林生态功能的重要组成部分，目前国家林业局颁布的《森林生态系统服务功能评估规范》(LY/T1721-2008)对森林的涵养水源、保持土壤等多方面生态服务功能建立了指标体系，为研究水土保持效益提供了理论基础。为了更好地评价工程实施的水土保持效益，实现森林生态效益价值货币化转换，本文对河南长防林工程实施区域内的水土保持效益进行了评价，研究结果对开展绿色GDP核算生态效益补偿和生态文明建设具有重要意义。

1 研究区概况

1.1 自然概况

河南长防林工程实施区域位于河南省西南部、南部和东南部，地理坐标介于110°48′—115°56′ E，31°23′—34°59′ N，工程区面积11.34万km2。研究区地跨北亚热带和暖温带两个气候带，年平均温度10～15 ℃，年降水量600～1 400 mm。土壤主要有棕壤、黄棕壤、褐土、潮土、砂姜黑土和风沙土。流域内多年平均径流量257.2亿m3，占全省总面积的77.7%，水资源较丰富。河流地表径流年际年内变化大，年内分配不均。

工程区内植被以伏牛山—淮河一线为界，植被类型由北向南依次为暖温带落叶阔叶林、北亚热带落叶阔叶林地带和常绿地带过渡。区域内植被类型复杂，植物种类繁多，主要乔木树种有栎类、椴树、枫杨、油松、华山松、马尾松等，灌木主要有杜鹃、酸枣、荆条、黄栌、连翘、六道木等。截至2008年，全区林业用地总面积287.88万hm2，森林面积246.61万hm2，森林覆盖率21.76%[1]。

由于长期的耕作和人为破坏，特别是对森林资源的过度利用，导致生态环境极度恶化，水土流失加剧。1988年项目区内水土流失面积高达225.91万hm2，占区域总面积的19.9%，严重的生态恶化状况阻碍和制约着流域经济和社会的可持续发展。

1.2 长防林工程建设情况

河南长防林工程建设共涉及11个省辖市、90个县(市、区)，总面积11.34万km2，占全省总面积的67.9%。工程分两个工期(一期为1989—2000年，二期2001—2008年)，一期工程建设总规模23.15万hm2，其中人工造林16.27万hm2，封山育林6.88万hm2；二期工程建设总规模23.55万hm2，其中人工造林21.34万hm2，封山育林1.92 hm2，包括其他配套工程0.29万hm2。

2 数据来源

森林资源、水土流失相关数据采用河南省森林资源规划设计调查体系以及工程实施区历年长防林工程监测数据，其他数据采用国内公开发表文献的相关数据[1-4]。

3 研究方法

水土保持效益分为水源涵养和保育土壤两方面，借助森林生态系统服务功能实物量、价值量评价方法，分析长防林工程的水土保持效益及价值[5]。

3.1 水土流失变化分析计算

以长防林工程未实施年度为基准，与工程实施后的水土流失面积进行比对，两者差值为工程实施减少的水土流失面积。计算公式如下：

ΔW=W实施后-W实施前

(1)

式中：ΔW为水土流失面积变化量(万hm2)；W实施后为长防林工程实施后水土流失面积(万hm2)；W实施前为长防林工程实施前的水土流失面积(万hm2)。

3.2 长防林工程涵养水源效益评价

森林涵养水源效益以“影子价格法”估算其价值，采用水库工程的蓄水成本(替代工程法)。

3.2.1 调节水量

G调=10A(P-E-C)

(2)

式中：G调为林分调节水量(m3)；P为降水量(mm)；E为林分蒸散量(mm)；C为地表径流量(mm)；A为林分面积(hm2)。

长防林工程实施区年降水量600～1 400 mm，多年平均降水量取900 mm；根据李本勇[3]等对薄山林场不同类型森林蒸散量的观测，不同林分的平均蒸散量取平均值为487 mm；地表径流与降雨具有显著的相关性，根据宋轩[4]等建立林地降雨与径流的关系，计算出林地的地表径流量为136 mm。

3.2.2 涵养水源价值

U调=C库G调

(3)

式中：U调为林分年调节水量价值(元)；C库为水库建设单位库容投资(元m-3)。

按照工程替代法，单位库容C库根据1993—1999年《中国水利年鉴》平均水库库容造价为2.17元m-3，结合价格指数，单位库容造价为6.11元m-3。

3.2.3 净化水质价值

U水质=KG调

(4)

式中：U水质为林分净化水质价值(元)，K为水的净化费用(元m-3)。

3.3 长防林工程的固土效益评价

森林通过发达的根系网络，固持土壤，减轻水土流失，减少水库和河流的泥沙滞留和淤积，起到了人工取沙增加水库寿命的作用。森林固土效益价值即是森林比无林地减少土壤侵蚀的量，用森林林地土壤侵蚀模数与无林地土壤侵蚀模数的差值乘以挖土取沙费用来估算森林固土价值。

3.3.1 固土效益实物量

G固土=A(X2-X1)

(5)

式中：G固土为林分年固土量(t)；X1为林地土壤侵蚀模数thm-2a-1；X2为无林地土壤侵蚀模数thm-2a-1。

根据宋轩[4]等对长防林不同植被类型水土流失的研究，无林地土壤侵蚀模数达32.65 thm-2a-1，而林地土壤侵蚀模数仅为3.6 thm-2a-1，相者相差近10倍。

3.3.2 固土价值

U固土=C土G固土/ρ

(6)

式中：U固土为林分年固土价值(元)；C土为挖取和运输单位体积土方所需费用(元m-3)，取12.6元m-3；ρ为林地土壤容重(tm-3)，取1.18 tm-3。

3.3.3 保肥价值

U肥=A(X2-X1)(NC1/R1+PC2/R2+KC3/R3+MC4)

(7)

式中：U肥为林分年保持土壤肥力价值(元)；N为林分土壤平均含氮量(%)；P为林分土壤平均含磷量(%)；K为林分土壤平均含钾量(%)；M为林分土壤有机质含量；R1、R2、R3分为碳酸氢铵、过磷酸钙和氯化钾的N、P、K化肥中的含量(%)；C1、C2、C3分别为碳酸氢铵、过磷酸钙和氯化钾价格(元t-1)；C4为土壤中有机质含量(%)。

据测定，全国范围内土壤中有机质含量为1%，氮含量为0.37%，磷含量为0.010 8%，钾含量为2.239%[7]。而N、P、K折算成碳酸氢铵、过磷酸钙和氯化钾含量分别为5.571、3.373和1.667，根据研究区内2009年各农业生产资料数据，得出碳酸氢铵、过磷酸钙和氯化钾价格分别为590、680和3 300元t-1；有机质按薪材转化土壤有机质来计算，薪材转化成土壤有机质的比例一般为2∶1，薪材的机会成本价格为51.3元t-1[6]。

4 结果和分析

4.1 工程实施后区域内水土流失的变化

森林具有的截留、增强土壤水分下渗、抑制地面蒸发、缓和地表径流的作用，使得整个区域内的水土流失面积得以减少。宋轩[4]等通过西峡灌沟径流小区观测数据得出，7—9月累计降雨量为379.6 mm，而径流量仅为139.75 mm，径流系数为0.16，森林对水源涵养作用非常明显。

长防林工程区域内水土流失面积统计结果如表1所示。

表1 长防林工程实施前后水土流失面积统计

自1989年以来，长防林工程实施后两期的水土流失面积比1988年水土流失面积分别减少了36.83万hm2和89.95万hm2，下降幅度分别达16.30%和39.82%。

河南省长防林工程二期新增造林面积46.70万hm2，工程建设取得了历史性的发展，区域内森林覆盖率由1988年的8.96%提高到2008年的21.76%。工程恢复和扩大了当地森林植被，遏制区域水土流失的发生，改善了区域农业生态环境，促进了农业和社会经济可持续发展。

4.2 长防林工程水源涵养效益

由公式(2)～(4)计算长防林工程水源涵养量及其价值，结果见表2。

表2 长防林工程水源涵养量及价值

采用水库工程的蓄水成本(替代工程法)，计算出河南长防林工程水源涵养量为12.936亿m3，水源涵养价值达106.075亿元。

4.3 长防林工程保育土壤效益

由公式(5)～(7)计算出长防林工程固土量及其土壤保持价值，结果见表3。

表3 长防林工程土壤保持价值

根据表3计算结果可以看出，河南长防林工程固土量达0.135亿t，固土价值和保肥价值共计20.172亿元。

5 结论

5.1 由于工程区域内林地面积持续增加，在森林植被蓄水保土作用下，对比法表明，工程实施后区域内水土流失面积比工程实施前水土流失面积共减少89.95万hm2。

5.2 利用森林生态系统服务功能对长防林工程的水土保持价值进行计算，长防林工程分别调节水量12.936亿m3、固土量0.135亿t，水土保持水源涵养和土壤保持价值效益共计126.247亿元。

5.3 生态服务功能评价方法在定量评价工程水土保持效益时，基础数据的选取对评价结果影响较大，长防林工程在河南省内分布区域广，跨区域范围相对较大，今后应加强基础数据的监测，开展更为详细的基础工作研究，可以提高工程实施区域定量评价精度。

[1] 师永全，菅根柱，赵义民，等．河南省长江流域防护林体系工程建设成效自评价报告[R]．郑州：河南省林业调查规划院，2009

[2] 王兵，李良厚，鲁绍伟，等．河南省林业生态效益价值评估(2008年度)[R]．北京：国家林业局中国森林生态系统定位研究网络中心，河南省林业科学研究院，北京林业大学，2009

[3] 李本勇，孙卫华．薄山林场森林植被涵养水源价值评估[J]．河南林业科技，2013，33(3)8-9，61

[4] 宋轩，李树人，王玉森，等．长江中游防护林工程区不同植被类型水土流失研究[J]．河南农业大学学报2000，34(2)：122-126

[5] LY/T1721-2008．森林生态系统服务功能评估规范[S]．北京：中国标准出版社，2008

[6] 闫峰陵，雷少平，罗小勇，等．丹江口库水土保持的生态服务功能价值估算研究[J] ．长江流域资源与环境，2010，19(10)：1205-1210

[7] 侯元兆，张佩昌，王琦，等．中国森林资源核算研究[M] ．北京:中国林业出版社，1995

Benefit Evaluation of Soil and Water Conservation forYangtze River Protection Forest Project in Henan Province

Xu Tao

(Changjiang Survey, Planning, Design and Research Co. Ltd., Wuhan 430010, China)

Water conservation and soil conservation are the main water conservation benefits for woodland.The benefit of soil and water conservation in the forestland of Yangtze River protection forest by the evaluation method for physical volume and value of forest ecosystem services in Henan province were evaluated.Result shows that：the water conservation is 1.239 6 billion cubes and soil conservation is 13.5 million tons.The value of water conservation benefits in the forestland reaches 12 624 700 000 Yuan.After 20 years of construction of project, the forest resource increase rapidly and the area of soil and water losses reduced substantially in the project area.Therefore, the construction of project has a significant improvement effect on the ecology environment.

the project of Yangtze River protection forest;soil and water conservation;benefit;evaluation

1005-5215(2015)01-0041-03

2014-11-11

徐涛(1982-)，男，湖北荆州人，工程师，主要从事水土保持规划设计工作.

S774

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2015.01.015