大石门沟森林公园生态系统服务功能及其价值评估

郭阳　梁东方　王洪俊

摘要 根据评估方法，得出大石门沟森林公园7项生态系统服务功能的总价值为2 807.52万元/a，单位面积价值为5.62万元/（hm2·a）。其中固碳释氧功能价值最高，为1 027.12万元/a，占总价值量比例36.58%，其次为保护生物多样性功能价值，为1 000万元/a，占总价值量比例35.62%，最低为保育土壤功能价值，为48.52万元/a，仅占总价值量1.73%；各项生态功能服务价值量顺序是固碳制氧功能价值>保护生物多样性功能价值>森林涵养水源功能价值>净化大气环境功能价值>林木营养积累功能价值>森林游憩与生态文化功能价值>保育土壤功能价值。

关键词：大石门沟森林公园；生态系统；服务功能；价值评估

中图分类号：S718.5 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2015）08-133-03

人们将以乔木为主，灌木、藤本和草本植物为辅，所形成的一个密度较高和面积较大的区域称为森林。森林中的物种多样化程度较高，它们之间相互作用、影响，共同形成一个完整的森林生态系统。森林在整个生态系统中的作用是至关重要的[1-3]，其不仅为各类动植物的生长、进化提供了生境，也为人类的日常行为活动提供大量物质材料，同时肩负着多种重要的生态功能[4]。科学技术发展过程与生态系统健康发展是矛盾的统一体，人类可以通过科技创造物质文明，但不能改变或取代生态系统服务功能[5]。在社会发展的同时，也要对生态系统进行保护与修复，真正实现人与自然和谐发展。通过科学手段，将森林生态系统服务功能以价值量方式呈现，对其进行价值评估，在提高人们环保意识的同时，对于保护、促进生态系统健康发展，促进经济增长具有现实意义。

我国学者对于生态系统服务功能研究多年[6-7]，直到2008年国家林业局颁布《森林生态系统服务功能评估规范》（LY/T 1721-2008）[8]，明确规定了评估体系的基本内容、数据来源、处理方法等。该研究将以《规范》为指导，对大石门沟森林公园服务功能价值进行估算，评价其价值及为该区资源的合理利用、经济效益增长提供基础依据。

1 评估区域概况

1.1 自然地理概况 大石门沟森林公园位于吉林省吉林市丰满区，属北温带大陆性季风气候，四季分明，园区小气候十分明显。地理坐标为126°21′38″～126°56′22″E，43°26′34″～43°51′42″N，总面积500 hm2，森林公园东临蛟河市，距蛟河市的拉法山、红叶谷森林公园较近，南接松花湖旅游景区，西与吉林市区接壤，北靠龙潭区。区域内土壤以灰棕壤为主。年平均气温4.3 ℃，极端高气温36.6 ℃，极端低气温-45.0 ℃。年平均日照时数2 454 h，年均降水量674 mm，无霜期134 d，年最大风力6级以上，最大冻土深度1.7 m。

1.2 森林资源现状 园区内林地大多数是以珍贵树种为主的天然林，如胡桃楸（Juglans mandshurica）、黄檗（ Phellodendron amurense Rupr.）、紫椴（Tilia amuesis）、水曲柳（Fraxinus mandshurica）等，可见原生态的自然景观；人工种植品种有短叶松（Pinus strobus）、红松（P.koraiensis）等，主要森林景区宝贝砬子、代王山砬子分布在景区的东北部和西北部，海拔在580～850 m。

2 研究方法

大石门沟森林公园生态系统服务功能价值采用《规范》中的7个方面14个指标进行评估[8]，由于数据有限，未对森林防护功能的价值量进行估算。数据来源主要为大石门沟森林公园所在林场编制的《吉林市森林资源二类调查数据汇编》、北华大学林学院在大石门沟森林公园的外业工作中所获得的数据、已发表的文献资料数据。

3 评估结果

3.1 涵养水源功能 森林涵养水源功能的形式不同于湖泊河流，它是由林冠、树干、地表枯落物、土壤和根系组成的进行涵养水源的垂直结构。森林主要由根系发达的乔木植物组成，林冠层郁闭度较高，地表层枯落物较厚，对降雨具有截流缓冲作用，可减小雨水对土壤的冲击力，使土壤更好地蓄水；同时，地表具有大量的枯枝落叶等，能够有效地过滤水分和减少水分的大量蒸发。森林涵养水源价值主要从调节水量和净化水质2方面进行评估。大石门沟森林公园所属区域降水量为674 mm/a，蒸散量、地表径流量分别为降水量的70%、20%左右[9-11]，大石门沟森林公园调节水量为33.7万t/a，调节水量价值为205.93万元/a；每年净化水量为33.7万t，净化水质价值为70.43万元/a。可得森林涵养水源价值共276.36万元/a，其中，调节水量价值占涵养水源总价值量的74.52%，而净化水质功能的价值量只有25.48%。

3.2 保育土壤功能 裸露土壤长期受到雨水冲刷，密度会降低，土壤肥力随水分流失，同时导致水量渗透速度过快，易形成地表径流，造成土壤流失等。由于森林植物根系发达，能够加固土壤，同时林冠层郁闭度较大，能有效地减缓雨水对土壤的冲击，减少土壤和土壤肥力流失。土壤保育功能的评估主要从森林固土和保肥作用2个指标展开。通过公式计算得出大石门沟森林公园固土量为3 846.15 t/a，固土价值为4.62万元/a；公园保肥价值为43.90万元/a。保育土壤功能总价值量是固土价值与保肥价值之和，为48.52万元/a。可见，保育土壤中的保肥价值较高，占保育土壤价值量90.48%。

3.3 固碳制氧功能 植物可将空气中的二氧化碳经过光合作用转变为氧气。这种自然方式的固碳过程不但能转换多余的二氧化碳，并且成本低，消耗小，同时能释放出更多的氧气。二氧化碳的降低有效地防止了温室效应的产生，含氧量的提高为人类及动植物的生活和生长提供了优质的生存环境。因此，评估从固碳、释氧2方面进行。大石门沟森林公园林分年净生产力为10.10 t/（ hm2·a）[12]；森林土壤年固碳速率为2.61 t/（ hm2·a）[13]。根据公式得出大石门沟森林公园固碳量为3 551.38 t/a，固碳价值为426.17万元/a；年制氧量为6 009.50 t/a，制造氧气总价值为600.95万元/a。大石门沟森林公园固碳制氧总价值为1 027.12万元/a，固碳和制氧功能价值分别占固碳制氧功能价值量的41.50%、58.50%。

3.4 林木营养积累功能 植物对营养的吸收主要通过根系和空气，营养物质通过植物细胞进入体内，植物将各种营养存储在相应的器官中，通过各种物质和能量循环使植物达到生长和营养积累的目的。林木含氮营养量为1.66%，含磷营养量为0.10%和含钾营养量为0.86%[12]。根据公式计算得到大石门沟森林公园年积累营养物质的价值为170.89万元/a。

3.5 净化大气环境功能 净化大气环境功能

指森林生态系统能够吸收空气中的大量有害物质（如二氧化硫），同时提供多种对人类身体健康有益物质（如空气负离子）的功能。刘丰亮[14]测得吉林市圣母洞公路空气负离子浓度为332个/cm3，结合钟林生[15]的研究结果，估算大石门沟森林公园林分中负离子浓度为1 660个/cm3；根据清查资料可知，林分平均高度为12.55 m；森林公园单位面积森林对二氧化硫吸收量为152.13 kg/（ hm2·a）[12]；单位面积森林对氟化物的吸收量为2.57 kg/（ hm2·a）；单位面积森林对氮氧化物吸收量为6.00 kg/（ hm2·a）[16]；单位面积森林滞尘量为20 650 kg/（hm2·a）[12]。根据公式计算，得到大石门沟森林公园产生的对人体有益的空气负离子约为3.5×1022个/a，总价值约为20.34万元/a；年处理二氧化硫、氟化物、氮氧化物、滞尘的实物量分别为76 065 kg/a、1 285 kg/a、3 000 kg/a、10 325 000 kg/a，价值量分别为9.13万元/a、0.09万元/a、0.19万元/a、154.88万元/a。净化大气环境价值为上述5项价值之和，共为184.63万元/a。可见，大石门沟森林公园森林在净化大气环境方面，滞尘的价值量最高，占净化大气总价值量的83.89%，其次为提供空气负离子价值量，占总价值量的11.02%，处理氟化物的价值量最低，仅占总价值量的0.05%。

3.6 保护生物多样性功能 森林生态系统为各种动植物的生长及生活提供了环境。复杂的生态系统对各种生物具有一定的保护作用，能够使物种保持多样性。选用保育作用作为评估保护物种多样价值的指标。北华大学林学院实地测得大石门沟森林公园Shannon-Weiner指数平均为3.45。当3≤指数<4时，单位面积森林年生物多样性价值为20 000元/（ hm2·a）[8]，经公式计算得，大石门沟森林公园保护生物多样性功能价值约为1 000万元/a。

3.7 森林游憩与生态文化功能 如今社会，人们工作压力过大，生活节奏过快，从而利用森林自然环境来缓解压力，放松心情的行为活动叫作森林游憩。生态文化是指人类在享受自然提供的优质环境同时，也要注意对资源的保护与修复，营造人与自然和谐发展的局面。大石门沟森林公园的森林游憩和生态文化功能价值可参考附近的朱雀山森林公园的收入，估算其价值为100万元/a。

3.8 森林公园服务功能总价值 大石门沟森林公园服务功能总价值为以上14个指标价值之和（图1）。大石门沟森林公园生态系统服务功能价值中，固碳制氧功能价值最高，占总价值36.58%，排在第2位的是保护生物多样性功能价值，占总价值35.62%，固碳制氧价值与保护生物多样性价值之和占总价值的比例高达72.20%，充分说明了这2种功能在森林公园中的重要性；保育土壤功能价值最小，仅占总价值1.73%，需通过人工进行改造提高。大石门沟森林公园生态系统服务功能总价值为2 807.52万元/a。

4 结论

该研究

使用国家权威部门发布的社会公共数据和公开发表的科技文献，采用《规范》的评估指标和方法，评估结果具有一定的规范性和参考性，能够反映大石门沟森林公园生态服务功能的真实状况。大石门沟森林公园7项生态服务功能的总价值为2 807.52万元/a，单位面积价值为5.62万元/（ hm2·a）。该区域固碳释氧功能最高，为1 027.12万元/a，其中固碳价值为426.17万元/a，制氧总价值为600.95万元/a；其次为保护生物多样性功能，为1 000万元/a；森林涵养水源价值为276.36万元/a，其中调节水量价值为205.93万元/a，占涵养水源总价值量74.52%；净化大气环境功能价值为184.6万元/a，其中滞尘价值量最高达154.88万元/a，占净化大气功能价值量的83.89%，处理氟化物的价值量最低，为0.09万元/a，仅占价值量的0.05%；林木营养积累功能价值为170.89万元/a；森林游憩与生态文化功能价值为100.00万元；最低为保育土壤功能价值，仅为48.52万元/a，其中，保肥价值高于固土价值，为43.90万元/a，占保育土壤价值量90.48%。此次估算较保守，只是给出了大石门沟森林公园生态系统价值的潜在范围，而并非准确的计算。由于数据有限，森林防护功能没有计算在内，所获得的数据都按较低值进行计算，实际生态系统服务功能要远高于此次评估，该研究为该区域以后的资源合理利用和经济发展提供基础依据。

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