马尾松林在湖北省森林生态服务中的地位与作用

郑夔荣 黄鑫 周志翔 黄光体 孙林山

摘 要：本文以湖北省2009年森林资源二类清查数据为基础数据，结合野外调查实测数据和公开发表的文献数据，采用国家林业局颁布的林业行业标准《森林生态系统服务功能评估规范》（LY/T 1721—2008），对湖北省不同森林类型的生态服务功能及价值进行了评估，以期探讨马尾松林在湖北省森林资源中的重要作用。结果表明：湖北省马尾松林生态系统服务功能总价值985.5亿元·a-1，各类别服务价值顺序为：固碳释氧（363.7亿元·a-1）>生物多样性保护（256.2亿元·a-1）>涵养水源（149.0亿元·a-1）>净化大气环境（112.9亿元·a-1）>保育土壤（79.5亿元·a-1）>积累营养物质（24.2亿元·a-1）。湖北省马尾松林面积占湖北省所有森林面积的24.3%，在不考虑提供负离子和物种保育价值的前提下其生态服务价值为728.8亿元·a-1，占湖北省森林生态服务总价值的27.3%，远大于其他林分类型（栎类13.0%，灌木林12.6%，其他硬阔叶林11.5%，阔叶混交9.5%，杨类5.1%，其他针叶纯林4.4%，杉木4.0%，针阔混交3.6%，其他软阔叶林2.4%，竹林1.5%，针叶混交林0.4%，经济林0.3%）的生态服务价值。马尾松單位面积生态服务价值为32 699.1元·hm-2·a-1，高于杨类、栎类、软阔叶林、阔叶混交林、经济林、竹林和灌木林的单位面积生态服务价值。湖北省马尾松林的生态服务价值主要体现在固碳释氧、生物多样性保护和涵养水源价值上。因此，应当加强对马尾松林的保护和科学管理，以发挥其作为重要造林树种的生态服务功能。

关键词：马尾松;生态服务功能;价值评估;作用;湖北省

中图分类号：S718.557  文献标识码：A  文章编号：1004-3020（2019）03-0006-07

Abstract：According to the standards of Specifications for assessment of forest ecosystem services in China （LY/T 1721—2008） published by State Forestry Administration， we evaluated the ecological service function and value of different forest types in Hubei Province in order to explore the important role of Pinus Massoniana forest in the forest resources of this province based on the forest inventory data in 2009， combined with published literature data and field survey data. The main results are as follows：The ecosystem services value of Pinus massoniana forest in Hubei province was 98.55 billion yuan/a. The order of service value is carbon fixation and oxygen release （36.37 billion yuan/a） > biodiversity conservation （25.62 billion yuan/a） > water conservation （14.90 billion yuan/a） > atmospheric environment purification （11.29 billion yuan/a） > soil conservation （7.95 billion yuan/a） > nutrients accumulation （2.42 billion yuan/a）. The area of Pinus massoniana forest in Hubei Province accounts for 24.30% of the total forest area of Hubei Province. The ecological service value of Pinus massoniana forest was 72.88 billion yuan/a without considering the value of providing negative ions and species conservation， accounting for 27.25% of the total forest in Hubei Province， which is much larger than that of other forest types （Quercus spp. forest 13.0%， shrub forest 12.6%， hardwood broadleaved forest 11.5%， broadleaved mixed forest 9.5%， Populus forest 5.1%， pure coniferous forest 4.4%， Cunninghamia lanceolate forest 4.0%， coniferous and broadleaved mixed forest 3.6%， soft broadleaved forest 2.4%， bamboo forest 1.5%， coniferous mixed forest 0.4%， economic forest 0.3%）. The per unit area value of Pinus massoniana forest was 32 699.1 yuan·hm-2·a-1， which was higher than the value of Populus forest， Quercus spp. forest， soft broadleaved forest， broadleaved mixed forest， economic forest， bamboo forest and shrub forest. Carbon fixation and oxygen release， biodiversity conservation and water conservation were the main ecological service functions of Pinus massoniana forest in Hubei province. Therefore， the protection and scientific management of Pinus massoniana forest should be strengthened so as to give play to its ecological service function as an important afforestation tree species.

Key words：Pinus massoniana; ecological service function; value evaluation; function; Hubei Province

森林是陸地生态系统中最重要的生态系统，其通过内部组成要素之间的相互作用而产生了生态服务功能，向人类提供各种各样的生态服务。评估森林生态服务功能及价值，对如实呈现森林的价值，宣传林业在社会发展中的作用有着极其重要的现实意义[1]。评估各类生态系统的生态服务功能已经成为了研究热点，尤其是森林生态系统服务功能的评估，在林业管理中已经占据了重要作用[2-3]。湖北省位于中国中部，是中国重要的经济大省，其高速发展的经济给环境保护带来了严峻的挑战，科学地制定森林发展战略以保障其充分发挥生态效应对于生态文明建设具有重要的意义。马尾松Pinus massoniana在中国亚热带地区广泛分布，因其适应性强、速生、丰产和耐干旱等优点而成为南方地区荒山荒地造林的重要树种，其生态服务功能在林业中一直占有重要地位。作为湖北省重要的乡土树种，马尾松的经营管理长期以来受到了专家学者们的广泛关注。迄今为止，针对湖北省马尾松所进行的研究已相对较为全面，这些研究主要包括马尾松毛虫的防治[4-5]、人工林的密度调控[6-7]、地位指数表[8]和立木材积表[9]的编制、产区区划[10]和生产力调查[11]等，但关于其生态系统服务的研究还未见报道。与此同时，目前的森林生态系统服务评估往往是将一定区域内所有的森林看作一个整体，或对森林进行简单分类后进行评估[12-14]，强调单一树种生态系统服务的研究还相对较少[15-16]。明确森林中每个树种，尤其是优势树种的生态功能有助于更加有效地利用和管理森林资源，同时也能够为探索森林内部相互作用机制提供理论依据。[HJ2.5mm]因此，评估湖北省马尾松林的生态服务并分析其重要作用可以为今后该地区马尾松林的管理提供更有针对性的建议，同时可为森林总体规划提供理论依据，最终实现森林资源的合理配置，提高森林经营管理水平。

1 研究区概况

湖北省（108°21′～116°07′ E，29°05′～33°20′ N）位于中国中部、长江流域中游，地处亚热带季风区，大部分地区属于亚热带季风气候，局部高海拔地区属于高山型气候。湖北省年降雨量丰富，一般在800～1 600 mm之间，最南部和最北部差异大，降雨量由南向北逐级递减。年均日照时数处于1 100～2 150 h之间，每年日照时数基本上都呈夏多冬少，春秋两季居中的分布规律[17]。湖北省由于地理辽阔、降雨丰富、光照充足，所以植物资源特别丰富。据资料显示，湖北省高等植物共207科。其中，被子植物种类最多，有165科1 075属3 579种237变种;其次为蕨类，有35科67属182种;种类最少的是裸子植物，目前发现湖北省裸子植物只有7科，共23属、37种，包括5个变种[18]。据森林资源二类调查数据显示，湖北省土地面积为1 859.1万hm2，林地面积为983.1万hm2，占土地面积的52.9%;非林地面积为876.0万hm2，占土地面积的47.1%。森林覆盖率达45.09%，林木绿化率为51.98%。

2 研究方法

2.1 数据来源

本文主要采用的数据包括：①湖北省2009年森林资源规划设计调查数据;根据湖北省2009年森林资源连续清查数据，结合森林生态系统的特征和本研究目的，将湖北省森林类型划分成以下15类：马尾松纯林，马尾松针叶混交林，马尾松针阔混交林，杉木纯林，其他针叶纯林（不含马尾松纯林和杉木纯林），针叶混交林（不含马尾松树种），杨类，栎类，其他软阔叶林（不含杨类），其他硬阔叶林（不含栎类），阔叶混交林，针阔混交林（不含马尾松树种），竹林，灌木林和经济林。其中，软阔叶林包括椴类、桦类、泡桐、栲类、柳类和槭类等;硬阔叶林包括樟类、楠类、栎类、榆类、榉类和檀类等;经济林包括药材、果树、林化工业原料、经济原料等。以上各类型森林面积见图1。②社会公共数据（湖北省降雨量、水库建设单位库容投资、水的净化费用、挖取和运输单位体积土方费用、化肥价格、固碳价格、氧气价格、负离子生产费用、治理污染物费用、降尘清理费用等）;③相关文献资料中的数据（不同森林调节水量能力、土壤侵蚀模数、土壤养分含量、土壤容重、不同森林类型净生产力、土壤固碳能力、不同林木营养物质含量、不同森林类型滞尘能力和吸收污染物能力、释放负离子浓度、马尾松林Shannon-Wiener生物多样性指数等）;④野外调查实验数据（马尾松纯林和混交林土壤含氮量、含钾量、含磷量和有机质含量）。

2.2 评估指标及公式

本文参照《森林生态系统服务功能评估规范》（LY/T 1721—2008）中的生态系统服务功能评估体系，考虑各类指标数据的可获取性及可靠性，确定从涵养水源，保育土壤，固碳释氧，积累营养物质和净化大气环境，共5个类别，12个指标对湖北省森林生态服务功能进行评估。其中，湖北省马尾松林生态服务价值总量包括马尾松纯林、马尾松针叶混交林和马尾松针阔混交林的生态服务价值。

在马尾松林生物多样性保护价值评估中，S生根据Shannon-Wiener多样性确定其取值：当指数<1时，S生为5 000元·hm-2·a-1;当1≤指数<2时，S生为10 000元·hm-2·a-1;当2≤指数<3时，S生为20 000元·hm-2·a-1;当3≤指数<4，S生为30 000元·hm-2·a-1;当4≤指数<5时，S生为40 000元·hm-2·a-1;当指数≥5时，S生为50 000元·hm-2·a-1。

3 结果与分析

[BT（4]3.1 湖北省马尾松林生态服务功能及价值评估

从表1可以看出，湖北省马尾松林调节水量18.1亿m3·a-1，固土量7 367.6万t·a-1，保肥量253.0万t·a-1，固碳量1 048.3万t·a-1，释氧量2 378.7万t·a-1，林木积累氮量6.4 万t·a-1，林木积累磷量4.3万t·a-1，林木积累钾量14.5万t·a-1，滞尘量7 126.0 万t·a-1，吸收二氧化硫量44.8 万t·a-1，吸收氟化物量0.9万t·a-1，吸收氮氧化物量1.1万t·a-1。其各项生态服务价值所占比例为：固碳释氧（36.9%）>物种保育（26.0%）>涵养水源（15.1%）>净化大气环境（11.3%）>保育土壤（8.2%）>积累营养物质（2.5%）。其中，涵养水源价值为149.0亿元·a-1，保育土壤价值为79.5亿元·a-1，固碳释氧价值363.7亿元·a-1，积累营养物质价值为24.2亿元·a-1，净化大气价值112.9亿元·a-1，物种保育价值256.2亿元·a-1，总价值985.5亿元·a-1。固碳释氧、生物多样性保护和涵养水源是湖北省马尾松林主要的生态服务功能，三者所占比例之和达到了78%。

3.2 马尾松林在湖北省森林生態服务功能物质量中的比例

由表2可知，湖北省森林调节水量72.6亿m3·a-1，固土量29 323.4万t·a-1，保肥量1 266.9万t·a-1，固碳量3 797.7万t·a-1，释氧量8 672.8万t·a-1，林木积累氮量21.3万t·a-1，林木积累磷量42.9万t·a-1，林木积累钾量83.3万t·a-1，滞尘量18 983.5万t·a-1，吸收二氧化硫量130.5万t·a-1，吸收氟化物量2.1万t·a-1，吸收氮氧化物物质量5.1万t·a-1。

马尾松林生态服务功能物质量占全省森林的比例由大到小依次为：吸收氟化物量（45.2%）>滞尘量（37.5%）>吸收二氧化硫量（34.3%）>林木积累氮量（30.0%）>固碳量（27.6%）>释氧量（27.4%）>固土量（25.1%）>调节水量（25.0%）>吸收氮氧化物量（20.7%）>保肥量（20.0%）>林木积累钾量（17.5%）>林木积累磷量（10.0%）。湖北省马尾松林面积占全省森林总面积的24.3%，由此可知，马尾松林生态服务功能物质量有8个指标高于森林平均水平，只有4个指标低于森林平均水平。其中，高于森林平均水平的指标有：调节水量，固土量，固碳释氧（固碳量、释氧量），林木积累氮含量，滞尘量，吸收二氧化硫物质量和吸收氟化物量。

3.3 马尾松林在湖北省森林生态服务价值中的比例

湖北省森林生态系统提供的生态服务价值为2 674.4亿元·a-1。其中最大的是固碳释氧价值，价值量为1 323.0亿元·a-1，其次为涵养水源价值595.0亿元·a-1，积累营养物质价值最小，只有141.7亿元·a-1（表3）。湖北省森林各项指标价值的大小如下：固碳释氧>涵养水源>保育土壤>净化大气环境>积累营养物质，占生态服务总价值的比例依次是49.5%、22.2%、11.7%、11.3%和5.3%。

在没有考虑提供负离子和物种保育价值的前提下，占湖北省森林总面积24.3%的马尾松林各项生态服务价值总和为728.8亿元·a-1，占森林总价值的27.3%。就各类别的生态服务价值而言，马尾松林占全省森林相应指标的比例由大到小依次为：净化大气环境（37.4%）>固碳释氧（27.5%）>保育土壤（25.3%）>涵养水源（25.0%）>积累营养物质（17.1%）。此外可以看出，由于马尾松纯林的面积远大于马尾松混交林，其产生的服务功能价值也远大于后者。

3.4 湖北省不同林分类型生态服务价值量

由表4可知，湖北省马尾松林的面积为2 228 736.0 hm2，占该省森林总面积的24.3%，在未考虑提供负离子和物种保育价值的前提下，其生态服务价值为728.8亿元·a-1，占该省森林总价值的27.3%。就单位面积生态服务价值而言，针叶混交林单位面积生态服务价值最大，为37 331.8 元·hm-2·a-1，其次为针阔混交林，灌木林最小，只有17 208.2元·hm-2·a-1。马尾松单位面积生态服务价值为32 699.1元·hm-2·a-1，高于杨类（31 758.0元· hm-2·a-1）、栎类（29 098.6元·hm-2·a-1）、其他软阔叶林（32 137.9元·hm-2·a-1）、阔叶混交林（32 141.8元·hm-2·a-1）、经济林（18 776.1元·hm-2·a-1）、竹林（27 037.3元·hm-2·a-1）和灌木林（18 776.1元·hm-2·a-1），略低于杉木（32 948.8元·hm-2·a-1）。尽管其他针叶混交林、针阔混交林和针叶纯林等林分类型可以提供较高的单位面积生态服务价值，但因面积小，所以它们对湖北省森林生态系统服务价值的贡献相对有限。

4 结论与讨论

本文依据湖北省森林生态系统的自然状况并结合评价指标的可获取性和可靠性，从固碳释氧、涵养水源、保育土壤、净化大气环境、积累营养物质和生物多样性保护6个方面对该省马尾松林生态服务功能进行了评估，其固碳释氧的价值最高，其次为生物多样性保护和涵养水源，这三者是湖北省马尾松林主要的生态服务功能。这与韦立权和韩明臣[19]对广西森林生态系统进行的评估，刘胜涛等[15]对泰山森林生态系统进行的评估，以及牛香[20]对广东省和辽宁省森林生态系统进行评估所得到的森林主要服务功能价值是涵养水源、生物多样性保护和固碳释氧相一致。在没有考虑提供负离子和物种保育价值的前提下，马尾松林各类生态服务功能产生的价值总和占全省森林总价值的27.3%，远大于其他林分类型。受指标参数的可获取性和监测手段等因素限制，本研究没有对森林防护和森林游憩等进行价值评估，但研究结果依然可以说明马尾松林在湖北省森林生态服务中的起到的重要作用。在王兵和王丹[21]对江西广丰县以及刘晓等[22]对贵州森林生态系统服务功能评估的研究中，马尾松林的生态服务功能总价值均比该地区其他各林分类型高;在湖南省[23]和福建省[24]的森林生态系统服务价值评估中，马尾松林总价值虽然不是最高，但在各森林类型总价值排序中也比较靠前，分别是第二位和第四位。由此可见，马尾松在我国南方地区多个省份的林业建设中都起到了重要的作用。

目前马尾松林生态服务的评估还未形成统一的体系，不同学者所采取的评估方法和指标参数也不尽相同。评估参数对结果会产生一定的影响，而且在进行评估时往往会借鉴研究区周边地域或全国通用数据，马尾松在中国广泛分布，分布区内的气候和经济条件存在一定的空间差异，因此今后对于马尾松生态系统服务功能的系统评估可尝试考虑行政区域和生态区位的影响来增加评估的科学性和准确性[19]。森林生态系统服务功能及其价值会随时间发生变化，本文是基于湖北省2009年森林资源连续清查数据所进行的评估，仅反映此时期的瞬时价值，而对于马尾松等常用造林树种，应当进行长时期的森林资源动态监测及价值评估，以满足林业可持续发展的需求。

湖北省内的马尾松林绝大多数为纯林，混交林较少。马尾松混交林在利用自然资源、改善立地条件和提高森林生产力等方面往往比纯林更有优势[25-27]，且纯林更易受到松毛虫、松材线虫等危害。因此，在认识到马尾松林在生态系统中重要地位和作用的同时，可选取适当的树种营建马尾松混交林来优化林分结构，并采取相应措施预防马尾松病虫害，提升森林生态系统服务功能价值，最终实现湖北省自然、社会和经济的协调发展。

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（责任编辑：唐 岚）