达茂旗公益林生态系统服务价值评估

刘倩雯，张磊，荣傲登，刘彦涛，于宝勒，东明，张云峰

（1.内蒙古环科园环境科技有限责任公司，呼和浩特 010020；2.内蒙古自治区林业和草原监测规划院，呼和浩特 010020；3.内蒙古自治区大数据中心，呼和浩特 010020；4.内蒙古自治区林业和草原保护总站，呼和浩特 010020）

生态系统服务是指自然生态系统及其组成物种产生的对人类生存和发展有支持作用的状况和过程。也就是自然生态系统的结构和功能的维持会生产出对人类的生存和发展有支持和满足作用的产品、资源和环境[1]。其价值评估是生态环境保护、生态功能区划、环境经济核算和生态补偿决策的重要依据和基础[2]。国内外在生态系统服务价值评估方面做了大量的研究，但并未建立一套完整的价值评估体系及方法[3]。目前，生态服务价值评价方法大致分为两类：一是基于生态系统服务功能量的多少和功能量单位价格的功能价值法;二是基于可量化的标准构建不同类型生态系统各种服务功能的价值当量和各生态系统分布面积的当量因子法。相对于功能价值法来说，当量因子法直观易用，且数据更易于量化，更适于较大尺度的服务价值评价[4]。文章选取了涵养水源、固土保肥、固碳释氧、森林防护、物种保育等5类服务功能对达尔罕茂明安联合旗（以下简称达茂旗）纳入中央补偿的国家级重点公益林（以下简称“公益林”）进行物质量与价值量的评价[5]。

1 材料与研究方法

1.1 研究区概况

达茂旗位于内蒙古自治区西部，阴山北麓，属高原中部地带，平均海拔1 376 m。由于地处中温带，大陆性气候特征十分显著，年平均气温3～6 ℃，全旗无霜期年平均为90～135 d。地带性土壤以栗钙土、棕钙土为主，非地带性土类型有草甸土、潮土、石质土、盐土，土壤质地多为沙壤、轻壤，有不同程度砾质化。达茂旗公益林中有林地面积211 hm2，疏林地面积445.4 hm2，灌木林地面积80 131.33 hm2。分别占纳入面积的0.26%，0.55%，99.19%。

1.2 研究方法

公益林生态服务功能价值评估参照《森林生态系统服务功能评估规范》（LY/T1721—2008）以及相关研究中普遍应用的方法进行。采用水量平衡法计算森林涵养水源的能力及对其涵养水源价值进行评估[6]，森林涵养水源价值核算采用影子工程法[7]。生态系统土壤保持量由潜在土壤侵蚀量与现实土壤侵蚀量进行估算[8-10]，森林固土功能价值量评价采用机会成本法，采用固土量与测定的研究区土壤有机质、全N、全P、全K 含量结果，计算森林所固定土壤中的有机质、全N、全P、全K 总量，将计算森林所固定的土壤有机质、全N、全P、全K折合成磷酸二铵和氯化钾的价值来体现保肥价值。物种保育价值采用单位面积年物种损失的机会成本估算[7]。

2 结果

2.1 涵养水源功能与价值

达茂旗年平均降水量为256.2 mm，经计算，达茂旗公益林年涵养水源量为6 210.35×104m3，涵养水源价值为8 383.97 万元。净化水质价值量为12 979.63万元。

由于灌木林地与有林地、疏林地面积差异悬殊，导致三者涵养水源量与价值也有很大差异。有林地年调节水量16.22×104m3，疏林地年调节水量34.24×104m3，灌木林地年调节水量6 159.89×104m3；调节水量价值分别为21.90 万元、46.22 万元、8 315.85 万元；有林地与灌木林地净化水质价值量分别为33.90万元与6 185.50万元。

按树种来说，柠条所占比重最大，其调节水量和净化水质量与价值最大，涵养水源量达到6 065.57×104m3，调节水量与净化水质价值分别为8 188.52万元、12 677.04万元。详见表1。

2.2 固土保肥功能与价值

达茂旗公益林固土量为262.40×104t，固土价值量为2 361.89 万元。有林地固土量为0.69×104t，疏林地固土量为1.45×104t，灌木林地为260.27×104t；价值量分别为6.17 万元、13.02 万元、2 342.40 万元。达茂旗公益林保持土壤氮、磷、钾与有机质量共计9.15×104t；公益林保育土壤养分总价值量为4 783.20万元。详见表2。

表2 达茂旗公益林固土保肥功能价值量

2.3 固碳释氧功能与价值

达茂旗公益林当前植被固碳量为50.59×104t（疏林地未计入），其中有林地固碳量为0.47×104t，灌木林固碳量为50.43×104t。根据碳税法对公益林固碳价值进行估算，固碳价值量为49 325.25万元。

达茂旗公益林年释氧量为136.26×104t，公益林释氧价值量为136 263.06 万元。有林地年释氧量为1.25×104t，灌木林地年释氧量为135.01×104t，年释氧价值分别为1 253.41 万元、135 009.65 万元。详见表3。

表3 达茂旗公益林固碳释氧功能价值量评估

不同树种的固碳释氧能力有较大的区别，达茂旗公益林各树种的固碳释氧能力由高到低依次为杨树＞榆树＞人工柠条＞天然柠条；乔木的固碳与释氧能力高于灌木；各树种释氧能力高于固碳能力（图1）。可以看出对于达茂旗公益林的植被来说，其释氧作用大于固碳作用。

图1 各树种固碳释氧能力

2.4 防风固沙功能与价值

达茂旗公益林年固沙因变量为0.635 2，年抑制风沙面积为5.131 6×104hm2，抑制风沙价值为10 391.575 6万元。公益林主要以灌木林地为主，此次对防风固沙面积与价值的计算中也较好地体现了灌木林地的防风固沙功能与价值。公益林中灌木林地年抑制风沙面积达到5.13×104hm2，防风固沙价值10 307.14万元。详见表4。

表4 达茂旗公益林防风固沙功能价值量

2.5 物种保育功能与价值评估

达茂旗公益林生物多样性保护价值总计40 388.266 7万元，各优势树种计算结果如下。详见表5。

表5 达茂旗纳入补偿公益林各林分年生物物种资源保护价值

除了人工杨树林以外其他类型的群落Shannon-Wiener 多样性指数均在1～2 之间，其物种损失的机会成本为5 000 元·hm-2；人工杨树林Shannon-Wiener 多样性指数小于1，物种损失的机会成本为3 000元·hm-2。

达茂旗公益林物的保育物种价值量为40 388.266 7万元，其中有林地具有的保育物种价值为99.9 万元，疏林地的保育物种价值为222.7 万元，灌木林保育物种价值为40 065.666 7 万元，其中天然灌木林保育物种价值为21 623.503 3 万元，人工灌木林保育物种价值为18 442.166 7 万元。达茂旗纳入补偿的公益林中主要以灌木林地为主，天然灌木具有高于其他群落类型的保育价值。

2.6 生态服务功能价值综合分析

公益林生态服务功能的价值评估是将生态服务功能进行货币化的过程，它以更直观的方式体现了公益林生态系统为当地居民甚至全球人类带来的各种益处。从而提高公众保护公益林资源，积极投身林业建设的意识；并有助于传统的国民经济核算体系走向环境与经济一体化核算体系；减少资源的过度消耗和生态破坏；促进森林生态系统可持续发展；且可以为生态补偿制度的实施和利益分配的公平性提供基础。

达茂旗公益林生态服务功能价值量相当可观。这也充分体现了公益林提供的间接经济价值，从不同的角度反映了公益林的作用与其重要性。

达茂旗公益林涵养水源、固土保肥、森林防护、物种保育环境等4类生态服务功能年产生总价值量为79 288.24 万元。其中，公益林涵养水源价值为21 363.60万元，占总价值的26.94%；保育土壤价值量7 144.79万元，固土与保肥两项指标的价值量占总价值的9.01%；物种保育价值量为40 388.27万元，占总价值量的50.94%；森林防护功能价值主要考虑了防风固沙价值，其价值量为10 391.58 万元，占总价值量的13.11%。详见表6。

表6 达茂旗公益林主要生态服务功能各指标物质量与价值量

3 讨论

达茂旗公益林4种生态服务功能价值量最高的是物种保育功能价值，其次为涵养水源价值，再次为森林防护，最后为保育土壤功能价值。

公益林在物种保育方面价值量相当可观，通过此次公益林生物多样性进行的调查可知，公益林监测区不同群落类型Shannon-Wiener 多样性指数均在1～1.3之间，其物种损失的机会成本为5 000元·hm-2；灌木林地物种多样性高于有林地与未成林造林地，灌木林地在达茂旗公益林中占比重很大，因此在物种保育方面具有的价值较高。公益林补偿机制的实施有利于提高森林质量，提高森林健康等级，保护物种多样性；公益林补偿机制的实施使得森林在物种保育方面的价值不断提高。

达茂旗公益林生态服务功能评估中，涵养水源价值中包括调节水量与净化水质功能价值，森林防护功能中仅考虑了防风固沙功能，因此公益林森林防护功能价值低于涵养水源功能价值量。

达茂旗公益林在固土保肥方面具有的价值低于其他3种服务功能。影响森林固土保肥功能的因素主要包括土壤侵蚀模数、土壤中养分因子的含量等，土壤侵蚀模数越高越不利于森林固土功能。达茂旗土壤侵蚀模数处于较高水平，土壤中度风蚀；公益林监测区土壤中有机质、全N、全P含量不高，因此公益林保肥功能价值得不到较好的体现（图2）。

图2 达茂旗公益林4项生态服务功能价值量

达茂旗公益林4 种生态服务功能6 项评价指标价值量由高到低依次为生物多样性保护＞净化水质＞防风固沙＞调节水量＞保肥＞固土。

达茂旗公益林防风固沙林7.787 7×104hm2，占总重点公益林面积的97.5%，且参考地方公益林数据可知，防风固沙是达茂旗对公益林的主要功能诉求。达茂旗纳入中央补偿的公益林年固沙面积达到5.13×104hm2，固沙功能所具有的价值量10 391.58万元；另一方面公益林年固土量为262.40×104t，根据森林固土物质量的计算方法结合达茂旗的土壤侵蚀类型特点，可以得出达茂旗公益林中防风固沙林每年可以阻止255.84×104t的土壤因风力侵蚀而损失（图3）。

图3 达茂旗公益林生态服务功能6项指标价值量

达茂旗公益林植被固碳量为34.25×104t，释氧量为91.69×104t；固碳释氧总价值为123 198.89 万元。森林植被的固碳释氧能力与林分生产力成正比，随着林分生产力提高、林分生物量增加，森林的固碳释氧能力也会提高。通过公益林补偿机制的实施能有效地提高林分生产力，林分生物量增加，从而能提高森林的固碳释氧作用。乔木林虽然固碳释氧能力强于灌木林，但是由于受当地立地条件影响，乔木林在当地公益林中所占比重太小，主要靠灌木林地起到固碳释氧作用。

4 结论

森林的面积与质量直接关系到森林的生态服务功能的质量与价值，因此，通过公益林补偿机制的实施对公益林资源进行保护与合理的营造能有效地提高森林的面积以及质量，进而提高公益林的生态服务价值，从而使政府与人民更了解公益林资源保护的重要性，并有助于对今后政府的决策绿色化与公众的环保意识的提高。