新疆天然胡杨林净化大气环境功能价值测算

王新英，史军辉，刘茂秀

(1.新疆林业科学院，新疆 乌鲁木齐 830046；2.新疆塔里木河胡杨林生态系统定位监测研究站，新疆，乌鲁木齐 830046)

新疆天然胡杨林净化大气环境功能价值测算

王新英1，2，史军辉1，2，刘茂秀1，2

(1.新疆林业科学院，新疆 乌鲁木齐 830046；2.新疆塔里木河胡杨林生态系统定位监测研究站，新疆，乌鲁木齐 830046)

以新疆天然胡杨林为研究对象，通过测定胡杨净化大气环境指标，测算新疆天然胡杨林净化大气环境的功能量。结果表明：(1)新疆天然胡杨林净化大气环境总功能量为4 158 517.67 t·a-1，总价值为95 756.53万元·a-1，南疆地区高于北疆；胡杨各龄组中，近熟林净化大气环境功能量和价值量最高，达1 426 513.26 t·a-1和32 847.69万元·a-1，幼龄林最低，仅为68 311.44 t·a-1和1 573.09万元·a-1；(2)在净化大气环境各功能中，功能量由高到低依次为滞尘>吸收二氧化硫>吸收重金属>吸收氟化物>吸收氮氧化物，价值量则是滞尘>吸收重金属>吸收二氧化硫>吸收氟化物>吸收氮氧化物；滞尘在天然胡杨林净化大气环境功能中贡献突出，今后须加强对天然胡杨林滞尘能力的相关研究。

净化大气环境；天然胡杨林；价值测算

AbstractTaking naturalPopuluseuphraticain Xinjiang as the research object, through determining indicators of purifying atmospheric environment forPopuluseuphratica, combined with the forest resource inventory data for management in Xinjiang of 2014,function amount of purifying atmosphere environment was measured. The value of purifying atmosphere environment of naturalPopuluseuphraticain Xinjiang was estimated by applying production cost method, the shadow value method & alternative engineering method. Result shows that: (1) The total of purifying atmosphere function of naturalPopuluseuphraticain Xinjiang is 4.16×106t·a-1, the total value is 9.57×108yuan·a-1, the southern region is higher than in northern; in the all age ,near mature forest purifying atmosphere environment function and value is the highest, up to 1.43×106t·a-1and 3.28×108yuan·a-1, the young forest is the lowest, only 6.83×104t·a-1and 1.5 7×107Yuan·a-1; (2)In every function of purifying atmospheric environment,the function from high to low is dust-retention>absorption of sulfur dioxide>absorption of heavy metals>absorption of fluoride>absorption of nitrogen oxides, the amount of value is dust-retention > absorption of heavy metal > absorption of sulfur dioxide> absorption of fluoride> absorption of nitrogen oxides;in the function of purifying atmosphere environment for naturalPopuluseuphratica,dust-retention is outstanding, it is necessary to strengthen the research on dust-retention ability in the future.

Keywordspurify atmosphere environment; naturalPopuluseuphratica;value assessment

森林是陆地生态系统的主体，对于改善和维护区域生态环境起着巨大作用。它不仅为人类提供了大量的林产品，并且具有涵养水源、水土保持、净化大气、固碳释氧等多种功能[1]。净化大气是森林生态系统的一项重要服务功能，国外对森林净化大气价值评价的研究始于20世纪70年代，而我国的研究稍晚，自20世纪80年代开始森林服务功能评价工作，靳芳等[2]估算我国森林生态系统净化大气的总经济价值为19 511.3×108元·a-1。目前将净化大气环境作为森林生态服务功能中的一项内容的研究较多，而单独研究森林生态系统净化大气环境功能的较少，仅有马文银、陈晶晶等、刘晓等[3-5]针对不同区域的森林净化大气环境功能进行了细致深入的研究。天然胡杨(Populuseuphratica)林作为新疆荒漠区风沙前沿一乔木建群种，对风沙区的环境保护与净化起到重要作用。目前，针对胡杨净化大气环境的研究较少，仅有党普兴[6]通过引用已有研究成果对新疆生产建设兵团胡杨林的净化大气环境功能进行了简单评价。因此，本文以新疆天然胡杨林为研究对象，从不同区域及龄组入手，通过实测值，深入研究天然胡杨林吸收二氧化硫、吸收氟化物、吸收氮氧化物、吸收重金属及滞尘等净化大气环境功能，应用生产成本法、影子价格法，替代工程法等生态系统服务功能的价值化方法对其经济价值进行评估，以期为天然胡杨林的生态价值量化及其抚育管理提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

新疆地处73°40′—96°18′ E，34°25′—48°10′ N。位于中国的西北边陲，东西长约2 000 km，南北宽约1 600 km，面积为166万km2，约占全国总面积的1/6，是中国面积最大的省份。新疆具有典型的温带大陆性气候。气温温差较大，日照时间充足(年日照达2 500～3 500 h)，降雨量小，气候干燥，年均降水量约为150 mm。天然胡杨林在新疆南部和北部均有分布，南部主要分布于塔里木河流域，面积约为56.03万hm2，占全疆天然胡杨林总面积的96.15%，北部面积约2.24万hm2，占全疆天然胡杨林总面积的3.85%。 新疆天然胡杨林生态系统乔木层为胡杨，灌木层以多枝柽柳(Tamarixramosissima)、梭梭(Haloxylanammodendron)为主，其他还有铃铛刺(Halimodendronhalodeneron)、琵琶柴(Reaumuria songonica)、盐穗木(Halostachyscaspica)、野蔷薇(Rosamultiflora)、白刺(Nitrariatangutorum)，草本层以芦苇(Phragmitescommunis)、芨芨草(Achnatherumsplendens)、盐草(Halophilaovalis)、蒿草(Kobresiamyosuroides)等为主。土壤类型主要有灌淤土、灌耕土、草甸土、盐土、棕漠土、沼泽土，主要以灌淤土为主。

1.2 样地设置及样品采集

根据天然胡杨林在新疆的分布特点，将其划分为南疆和北疆区域。胡杨龄组的划分参照王世绩[7]等对胡杨的研究结果，林龄分别为幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林和过熟林，每个区域的每个龄组设置3个标准样地，共30块标准样地。标准样地面积为1 hm2，规格为100 m×100 m的正方形，四角以管径为3 cm的PVC管定点，四边拉线。将每个标准样地划分为100个10 m×10 m的小样方，采用每木检尺的方法对胸径>1.0 cm的乔木进行调查，主要测定乔木的胸径、树高、冠幅和密度等林分特征。试验样地概况见表1。

表1 标准样地概况

1.3 生物量测定

在标准样地内以该样地的平均胸径及树高选择标准木，每个龄级选择3株，共30株标准木。将标准木从根部伐倒，进行树干解析，分别测定其根、干、枝、叶的鲜质量，并在各部位取500～1 000 g鲜样带回实验室后置于80 ℃烘箱中烘至质量恒定，用以计算其生物量。在距地面30 cm处截取圆盘，带回实验室进行树木年龄测定，计算林分净生产力。

1.4 植物样品采集及测定指标

在解析木东、南、西、北四个方向的上、中、下3个位置进行叶样品采集。将每个方向上、中、下3个位置的样品混为一个样。将采集的样品带回实验室进行污染物含量测定。森林对净化大气环境诸多方面起作用，本研究主要将吸收二氧化硫、吸收氟化物、吸收氮氧化物、吸收铅、镉、铜、锌、汞等重金属、滞尘作用作为研究对象，分别对其进行测算。

吸收二氧化硫采用滴定法测定(GB 5009.34-2016),氟化物采用HNO3-KOH浸提电极法测定(DB 33/392-2003),氮氧化物采用盐酸萘乙二胺分光光度法(HJ 479-2009),汞采用原子荧光光谱分析法(GB/T5009.17-2003)，铅采用石墨炉原子吸收光谱法(GB 5009.12-2010)，镉采用石墨炉原子吸收光谱法(GB/T5009.15-2003)，铜采用原子吸收光谱法(GB/T 5009.13-2003)，锌采用原子吸收光谱法(GB/T5009.14-2003)。

1.5 数据处理

采用Excel 2010统计分析软件进行数据处理和分析。

2 结果与分析

2.1新疆天然胡杨林单位面积净化大气环境功能量及价值量分析

2.1.1 单位面积功能量 由表2可以看出，总体而言，胡杨林单位面积净化大气环境功能中，滞尘功能显著高于其他功能，吸收二氧化硫的功能次之，吸收氮氧化物的功能最小。不同区域比较可知，南疆胡杨林各龄组单位面积净化大气环境功能均高于北疆。分析不同龄组间单位面积净化大气环境，南疆地区成熟林吸收污染物和滞尘量均最高，吸收二氧化硫、氟化物、氮氧化物、重金属和滞尘量分别为0.33、0.15、0.015、0.22和10 110.00 kg·hm-2·a-1，而北疆地区则是幼龄林单位面积净化大气功能最高，分别为0.15、0.15、0.000 7、0.24和5 055.00 kg·hm-2·a-1。

表2 新疆天然胡杨林净化大气环境单位面积功能量 kg·hm-2·a-1

表3 新疆天然胡杨林净化大气环境单位面积价值量 元·hm-2·a-1|

2.1.2 单位面积价值量 由表3可知，胡杨单位面积净化大气环境价值由高到低依次为：滞尘>吸收重金属>吸收二氧化硫>吸收氟化物>吸收氮氧化物。南疆地区单位面积净化大气环境价值高于北疆。各龄组单位面积净化大气环境价值高低在净化大气环境各功能中不一致，吸收二氧化硫和滞尘能力单位面积价值量由高到低依次为：成熟林>近熟林>幼龄林>中龄林>过熟林，吸收氟化物和吸收重金属能力单位面积价值量由高到低依次为：幼龄林>成熟林>中龄林>近熟林>过熟林，而吸收氮氧化物能力单位面积价值量由高到低依次为：成熟林>幼龄林>近熟林 >中龄林>过熟林。

2.2新疆天然胡杨林净化大气环境功能与价值分析

2.2.1 新疆天然胡杨林面积分析 由表4可知，新疆天然胡杨林总面积为582 705.43 hm2,其中南疆地区560 288.82 hm2，占总面积的96.15%，北疆地区22 416.61 hm2，占总面积的3.85%；从不同龄组构成来看，近熟林和过熟林面积最大，分别为176 733.85 hm2、177 176.33 hm2，分别占总面积的30.30%和30.41%，幼龄林面积最少，仅为11 488.84 hm2，仅占总面积的1.97%；南疆各龄组面积占比和全疆面积占比一致，而北疆各龄组中，成熟林面积为8 284.82 hm2，占北疆天然胡杨林面积的36.96%，其次为中龄林和过熟林，分别占北疆总面积的24.62%和24.15%，近熟林和幼龄林面积仅分别占北疆总面积的8.40%和5.88%。

表4 新疆天然胡杨林面积统计 hm2

2.2.2 功能量分析 新疆天然胡杨林净化大气环境总功能量为4 158 517.67 t·a-1，其中南疆总功能量为4 084 193.48 t·a-1，占新疆总功能量的98.21%，北疆总功能量为74 324.19 t·a-1，占1.79%；就净化大气环境各功能而言，滞尘功能量为4 158 224.70 t·a-1，占总功能量的99.99%，吸收污染物的功能量为292.98 t.a-1，仅占0.01%。在吸收污染物的功能量中吸收二氧化硫功能量最高，为134.24 t·a-1，占吸收污染物功能量的45.82%，吸收氮氧化物的功能量最低，仅为6.024 t·a-1，仅占2.06%。胡杨各龄组中，近熟林净化大气环境总功能量最高，为1 426 513.26 t·a-1，占总功能量的34.30%，幼龄林最低，仅为68 311.44 t·a-1，占总功能量的1.64%。

表5 新疆天然胡杨林净化大气环境功能量 t·a-1

2.2.3 价值量分析 由表6可以看出，新疆天然胡杨林净化大气环境总价值为95 756.53万元·a-1， 其中南疆地区总价值为94 045.00万元，北疆地区总价值为1 711.52万元，南疆远高于北疆地区；就净化大气环境各功能而言，价值量由高到低依次为：滞尘(95 632.43万元·a-1)>吸收重金属(92.21万元·a-1)>吸收二氧化硫(24.83万元·a-1)>吸收氟化物(6.47万元·a-1)>吸收氮氧化物(0.584 3万元·a-1)。各龄组中，净化大气环境总价值由高到低依次为：近熟林(32 847.69万元·a-1)>成熟林(31 578.75万元·a-1)>过熟林(19 848.41万元·a-1)>中龄林(9 908.59万元·a-1)>幼龄林(1 573.09万元·a-1)。

表6 新疆天然胡杨林净化大气环境价值量 万元·a-1

3 结论

3.1 经过初步估算，新疆天然胡杨林净化大气环境的总功能量为4 158 517.67 t·a-1，总价值为95 756.53万元·a-1。由于受胡杨林分布面积的影响，南疆地区天然胡杨林净化大气环境的功能和价值均远远高于北疆地区。天然胡杨林各龄组中，成熟林的单位面积功能量和价值量最高，而总的功能量和价值量却是近熟林最高，这主要是由于总功能量和价值量是由单位面积值和林分面积决定。因此，需通过加强抚育管理，增加天然胡杨林成熟林面积，更好地发挥其净化大气环境的功能。

3.2 由于新疆天然胡杨林主要分布在绿洲外围及风沙前沿，风沙危害较为严重，因此，在天然胡杨林净化大气环境的各种功能中，滞尘功能贡献最大，占到净化大气环境总功能量和价值量的99%以上，这与马文银[3]、王志杰[10]等的研究结果一致，但与李冰[11]针对我国平原林业的研究结果不同。因此，今后针对风沙危害较严重区域的森林生态系统净化大气环境功能评价中，应着重加强对滞尘功能的评价与研究，以期更好的发挥森林生态系统在生态建设中的重要作用。

[1] 中国生物多样性国情研究报告编写组.中国生物多样性国情研究报告[M].北京：中国环境科学出版社，1998

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AssessmentofPurifyingAtmosphereEnvironmentFunctionValueofnaturalPopuluseuphraticainXinjiang

Wang Xinying1，2, Shi Junhui1，2, Liu Maoxiu1，2

(1.Xinjiang Academy of Forestry Science, Xinjiang, Urumqi,830046，China; 2.The Xinjiang Tarim Poplus Riparian Forest Ecosystem Research Station, Urumqi 830046,China)

P185.16

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2017.09.009

1005-5215(2017)09-0027-04

2017-07-28

自治区公益性科研院所基本科研业务经费资助项目(KY2017041)

王新英(1981-)，女，新疆昌吉人，硕士，助理研究员，主要从事荒漠化防治及植物生理研究，Email：30396106@qq.com