湛江市雷林桉树人工林生态价值估算量化研究

梁学明 杨永忠 杜鹍鹏 吴天顺 揭凡 王开轩 刘苹 李俊

摘要 [目的]研究湛江市雷林桉树人工林生态价值，讨论人工林生态效益分布趋势。[方法]选定中林集团雷州林业局有限公司桉树林作为研究对象，从涵养水源、固定土壤、碳汇功能、生物多样性、森林景观效益等指标研究人工林生态效益价值。[结果]2019年雷林桉树人工林涵养、保育土壤、固碳价值、制氧价值、生物多样性、森林康养、各林场林木综合生态经济价值分别为56 524.66万、13 800.11万、1 509.601百万、503.200百万、2 480.429百万、744.614万、498 584.31万元。雷林桉树人工林的生态价值巨大，北坡、纪家与成熟林、近熟林生态价值分别与其的面积、蓄积占比相关，两者在单位上具有相关一致性。生物多样性、固定储碳与制备放氧机制分别与成熟林、幼龄林呈相关一致性。[结论]该研究可为桉树人工林可持续经营利用提供科学依據。

关键词 桉树林;生态价值;估算;量化

中图分类号 S 792.39  文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2021）14-0101-05

Abstract [Objective]To study the ecological value of  Eucalyptus  plantation in Leilin of Zhanjiang City，and discuss the ecological benefit distribution trend of planted forests.[Method]The  Eucalyptus  trees of the forest farm of Leizhou Forestry Bureau Co，Ltd.of Zhanjiang Zhonglin Group Leizhou Forestry Bureau Co，Ltd.were selected as the research area to study the ecological benefits of artificial forests from indicators such as water conservation，soil fixation，carbon sink function，biodiversity，and forest landscape benefits.[Result]In 2019，Leilins tree plantation conservation，soil conservation，carbon sequestration，oxygen release，biodiversity，forest health and maintenance，and comprehensive ecological and economic value of forest trees in each forest farm were 565.246 million yuan，138 011.00 million yuan，150.960 1 million yuan，503.200 million yuan，248.290 million yuan，744.614 million yuan，498.584 million yuan respectively.The ecological value of Leylin  Eucalyptus  plantation was huge.The high ecological value of the northern slope，Jijia and mature forests，and nearmature forests were related to their area and accumulation，and the two were related in unity.Biodiversity，fixed carbon storage，and oxygen release mechanisms were correlated with mature forests and young forests，respectively.[Conclusion]This study can provide scientific basis for sustainable management and utilization of  Eucalyptus  plantation.

Key words  Eucalyptus  forest;Ecological value;Estimation;Quantification

作者简介 梁学明（1974—），男，广东湛江人，从事桉树生态价值评估研究。*通信作者，高级工程师，博士，从事人工林森林资源培育生产实践与管理森林研究。

收稿日期 2020-10-21

据科学测算，森林可为人类提供60%的O2。林木每生长1 m3，平均可吸收1.83 t CO2，挥放1.62 t O2。优质森林生态系统可减少土壤冲刷量90%，可降低风速60%～80%，可吸收35%～75%的太阳辐射，可增加空气湿度15%～20%[1]。国家第九次森林资源清查数据显示，我国森林面积22 044.62万hm2，人工林面积8 003.10万hm2，桉树林面积546.74万hm2。桉树作为一种速生丰产人工林用材树种，因其特殊的制造工艺和木材性质，我国在开发桉树当年成林的同时应更进一步地研究其生态效益的特点[2-3]。国家储备林桉树人工林生产实践表明，大径级用材林蓄积量可达400 m3/hm2，更是精准提升森林生态质量的示范田[4-6]，其地位在我国南方林业生产和生态建设中举足轻重[7]。新西兰桉树人工林木材供给与生态保育协调发展[8]。巴西的桉树人工林经营发展是世界的成功案例，其森林资源培育利用方面亦有良好的生态效益[9-10]。澳大利亚桉树天然林保护工程的实施和经济发展对木材需求的扩大，使桉树人工林在澳大利亚的经济、生态功能日益提高[11]。近年来，桉树人工林规模不断扩大，社会对其生态功能有更多的关注[12]。桉树林的生态价值已经发展为当前森林生态系统可持续研究的重要主流方向[13-15]。保护生态环境，建设生态文明，是新时代的新课题，生态效益下的经济效益正成为国家林业发展的战略新动向[16]。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

1.1.1 地理位置。

研究区位于广东省湛江市，我国大陆南端、广东省西南部，109°31′～110°55′E，20°12′～21°35′N，包括整个雷州半岛及半岛北部的一部分，东濒南海，南隔琼州海峡与海南省相望，西临北部湾，西北与广西壮族自治区的合浦、博白、陆川县毗邻，东北与广东省茂名市的茂南区和电白、化州县接壤。该地是我国生产桉树的重要地区。

1.1.2 地形地貌。

陆地结构由半岛和岛屿组成，地势中轴高而东西两侧低，南北高而中间低，起伏平缓，多为平原和台地，山地多呈扁馒头形小山丘，沟谷较宽，丘陵疏矮，起伏不大。缓坡台地，三面临海。既有热带土壤基本類型，又有滨海地带土壤分布。

1.1.3 气候状况。属于热带北缘季风气候，终年受海洋气候调节，冬无严寒，夏无酷暑，年平均气温在22.7～23.5 ℃，由北向南递增，南北相差1.5 ℃，年均降雨量约1 730 mm，年均日照时数约达2 039 h，4—9月为多雨季节，该气候条件有利于林业生产。低压、热带风暴、台风登陆影响较为频繁。

1.1.4 森林资源。研究区水热资源丰富，海拔优势表现突出，植物资源丰富且具典型的地带性分布。林木可四季生长，是建设桉树速生丰产林基地的理想之地。雷州林业局公司森林覆盖率69.1%，地跨湛江市的遂溪县、徐闻县、雷州市、廉江市、麻章区、坡头区等县市区。

1.2 数据获取 采用雷州林业局有限公司2019年度森林资源规划设计调查基本数据及研究指标相应的气象气候数据等。研究区桉树林分布最为广泛且面积最大，为进行林场划区及估算不同类型桉树林分的生态价值，获取5个龄级尺度的基本数据（表1）。

1.3 研究指标与方法

1.3.1 涵养水源价值评价。

根据水量平衡原理，森林涵养水源量由森林区域的降水量与蒸散量及其他耗水量差值确定。水量平衡原理是估算森林水源涵养度量的可行方法，该法应用简单，根据蒸散量，可得到一致的水源涵养量。因此，该研究参考水量平衡原理计算现存桉树人工林的涵养水源量，水量平衡方程式如下：

YW= S×（P-E-C）×L×10-3

式中，YW为桉树人工林涵养水源量，m3; P 为年平均降水量，mm/a; E 为林地年平均蒸散量，mm/a; C 为林地地表径流量，mm/a; S 为桉树人工林林地面积，hm2; L 为水容重，取值-1 t/m3;10-3为换算系数（mm换算为m，hm2换算为m2，元换算为万元）。

1.3.2 固土价值评价。

森林林层和地下根系层可滞留、转移及分散地表径流，同时增强土壤腐质层及团聚体含量，具有固持土壤，防治水土流失作用。该研究估算森林减少土壤流失的总量是用无林地与有林地的土壤侵蚀差异来度量，即无林地与有林地的土壤侵蚀模数差值与相对应森林面积可计算出森林固土量[17]，公式如下：

M sl = S×（D1-D2）×10-2

式中， M sl为减少土壤侵蚀量，t; D1 为有林地土壤侵蚀模数，t/（km2·a ）; D2 为裸地土壤侵蚀模数，t/（km2·a）; S 为桉树人工林面积，hm2;    10-2为单位换算系数，hm2换算为km2。

1.3.3 碳汇功能价值估算。

森林生态系统是生物多样性的重要载体，是陆地主要碳库。森林应对气候变化和碳平衡的维系有突出作用。桉树人工林不仅有木材产生的经济效益，还有生态涵养功能及其价值[18]。

根据公式森林植被每积累1 t干物质可以固定1.63 t CO2，释放1.19 t O2。

林分生物量和固碳量的计算式：

IPCC生物量一般式  C=V×D ×BEF

式中， V 为蓄积，m3; D 为木材密度，t/m3;BEF为树干到林分的生物量扩展系数，BEF= a+b/x（a，b是参数，x 是蓄积量），其中桉树的方程：BEF=0.887 3+4.553 9/ x 。

再将生物量 C 乘以干物质的碳部分CF系数（采用国际默认值0.5）求出碳含量。

1.3.4 生物多样性价值评价。生物多样性是指生物及其环境相互关系形成各种生态过程的总和，它是人类生存和发展、人与自然和谐共生的重要基础。森林系统的年生物物种资源价值（ U 生物，元）的计算公式如下：

U生物=S生×A

式中，U生物为年生物物种资源价值，元; S生 为单位面积森林年生物物种资源保护价值，元/hm2; A 为林分面积，hm2。

根据Shannon-Wiener指数估算生物物种资源价值，Shannon-Wiener指数共划分6个等级：

当 S≤1时，S =5 000元/（hm2·a）;

当1< S≤2时，S =10 000元/（hm2·a）;

当2< S≤3时，S =20 000元/（hm2·a）;

当3< S≤4时，S =30 000元/（hm2·a）;

当4< S≤5时，S =40 000元/（hm2·a）;

当 S>5时，S =50 000元/（hm2·a）。

1.3.5 森林康养效益评价。森林康养效益是基于森林中有形和无形因子提供的“五感”体验形成的对人们综合康养等方面的效益。估算评价时可采用间接反映与直接替代相结合的方法。参考国内外相关评估方法，简单分析评价与估算森林各类型面积的康养效益价值[19]，公式如下：

V=S×K

其中，V为 森林景观效益经济评价值，元; S 为森林面积，hm2; K 为单位面积可能的旅游价值（按林分12元、疏林6元、其他8元计算）。

2 结果与分析

2.1 涵养水源价值 根据徐大平等[20]在西江林科所得出桉树人工林林地蒸散量约799.7 mm/a，桉树人工林地地表径流量为585 mm/a，湛江市多年平均降雨量取平均值1 550 mm，湛江市非居民生活用水价格参照2020年政府规定4.17元/m3，计算雷林桉树人工林涵养水源量及经济价值量，结果见表2。由表2可知，雷林桉树人工林涵养水源总量82 002.98  m3，经济价值总量56 524.66万元，表现突出的是北坡成熟林、近熟林，遂溪中龄林。

2.2 固土价值 根据邓燔[21]在海南热带桉树林生态效益研究结果，桉树人工林可以减少土壤侵蚀量4.48 t/（km2·a），计算桉树人工林森林保育土壤单位面积价值为278.18元/（hm2·a），雷林桉树人工林固土量及保育土壤经济价值量见表3。由表3可知，雷林现有桉树人工林每年可保育土壤总量22 224.64 t，经济价值总量13 800.11万元，表现突出的是廉江过熟林，纪家中龄林、幼龄林。

2.3 碳汇功能价值

林分生长量和固碳量计算中， D 参照2004年中国土地利用变化和林业温室气体排放清单专题报告，取阔叶树种平均值0.50 t/m3，固碳价值量按目前碳汇市场价格1 200元/t计，制氧价值按工业制氧的市场价400元/t计，雷林桉树人工林固碳量及固碳制氧经济价值量见表4。由表4可知，雷林桉树人工林每年可固定碳总量1 258 000.46 t，固碳经济总价值1 509.601百万元，制氧经济总价值503.2百万元。其中，有比较优势的是廉江过熟林，遂溪中龄林。

2.4 生物多样性价值

桉树人工林种质资源较天然林少很多，故桉树人工林的Shannon-Wiener指数按小于1级别计。雷林桉树人工林生物多样性经济价值量估算分布见表5。由表5可知，雷林桉树人工林生物多样性保护价值为2 480.429 0百万元。从林龄来看，成熟林价值量最高，其次是近熟林。

2.5 森林康养效益

由表6可知，雷林桉树人工林森林康养经济效益总值为744.614万元。其中，表现显著的是廉江过熟林，北坡成熟林和未成林也具有较高的康养效益。

2.6 生态综合效益

由表7可知，雷林桉树人工林各林龄林木生态综合经济效益达520 243.05万元。其中，各林龄综合生态经济价值占比从大到小依次为成熟林、近熟林、幼龄林、过熟林（中龄林），各林龄生物多样性价值贡献最大，达248 043.0万元，固定储碳较其他指标表现好。由表8可知，雷林桉树人工林各林场林木生态综合经济价值达498 584.31万元。其中，各林场综合生态经济价值从大到小依次为北坡、纪家、唐家、遂溪、廉江、石岭、龙门，各林场生物多样性价值较高，制备放氧较其他指标表现较好。

3 结论与讨论

该研究参考涵养水源、保育土壤、碳汇功能、生物多样性、森林康养效益等指标研究了桉树人工林生态效益价值。结果表明，2019年雷林桉树人工林涵养水源总量82 002.98  m3，经济价值总量56 524.66万元;可保育土壤总量22 224.64 t，经济价值总量13 800.11万元;固碳量 1 258 000.460 t，固碳经济总价值1 509.601百万元，制氧经济总价值503.200百万元;生物多样性保护价值为2 480.429 0百万元;森林康养经济效益总价值为744.614万元;各林龄林木生态综合经济效益达520 243.05万元;各林场林木生态综合经济价值达498 584.31万元。单因素分析可知，各林龄综合生态经济价值成熟林、近熟林表现最高，各林场综合生态经济价值占比北坡、纪家最好，生物多样性、固定储碳、制备放氧在生态经济价值贡献大且依次遞减;多因素分析可知，北坡成熟林、廉江过熟林在生态经济价值评价贡献大，生物多样性、固定储碳、制备放氧生态价值量集中在纪家幼龄林。综上，雷林桉树人工林的生态价值日益显著，说明生态效益下的经济效益日益成为林业发展的战略新动向。

目前，有关于桉树及其人工林产业优势地位尚未得到正确认识，纯粹定性其不符合生态林业发展方向，桉树被称为“抽水机”“抽肥机”。该研究选取湛江雷林桉树林对其生态价值进行评估，结果表明，其生态系统服务功能价值巨大。发现北坡、纪家生态价值高与其面积占比相关，成熟林、近熟林生态价值高与其蓄积占比相关。森林生态效益精准评价制度是生态价值科学、合理方向的基础，适应生态效益下经济效益的大发展。 因评估方法、数据库标准、学科融合、数据获取、动态模型的缺乏，该研究结果仅从部分相关指标及公式计算得出，未测算复杂多样完整的森林生态系统，缺乏对历年研究数据的比较和参考，因此未建立相关的数学动态模型，这有待于今后进步研究，以便科学估算评价。

参考文献

[1] 赵金龙.广西桉树人工林的生态服务功能研究[D].南宁：广西大学，2011.

[2] 杨民胜，彭彦.中国桉树纸浆材现状与发展趋势[J].纸和纸桨，2006，25（S1）：17-20.

[3] 刘晓蔚.桉树人工林复合经营模式综合效益评价体系构建及综合效益评价[D].南宁：广西大学，2012.

[4] 国家林业局.林业产业政策要点[A].2007.

[5] 汪利燕.桉树人工林生态效应分析[J].广西林业科学，2010，39（3）：165-167.

[6] 刘晓蔚，蒋燚，刘秀.广西桉树人工林复合经营模式综合效益评价体系的构建[J].西部林业科学，2013，42（4）：96-99.

[7] 何龙.桉树林木资产评估技术研究[D].长沙：中南林业科技大学，2011.

[8] 高学政，慕宗昭.巴西林业与人工林的集约经营[J].山东林业科技，2008，38（3）：110-111.

[9] 庞正轰.巴西桉树人工林考察报告[J].广西林业，2006（5）：39-41.

[10] 蒋云安，谢守鑫，靳爱仙，等.巴西新一代人工桉树林经营策略及其启示[J].林业资源管理，2018（6）：125-129.

[11] 张国武，罗建中，尹国平.澳大利亚·巴西桉树人工林经营特点及其启示[J].安徽农业科学，2009，37（7）：2965-2967.

[12] 黄玉梅.桉树人工林地力衰退及其成因评述[J].西部林业科学，2004，33（4）：21-26.

[13] 陶玉华，冯金朝，马麟英，等.柳州市短周期桉树人工林生态系统碳储量研究[J].中国农学通报，2012，28（7）：80-84.

[14] 邱荣虎.桉树人工林的可持续发展性研究[J].南方农业，2015，9（15）：109-110.

[15] 苏晨辉.湛江桉树人工林经济、社会效益评价研究[J].桉树科技，2018，35（2）：21-26.

[16] 国家林业与草原局.国家储备林建设规划（2018-2035年）[A].2018.

[17] 杜阿朋，张婧，谢耀坚.深圳市桉树人工林生态效益量化评估研究[J].桉树科技，2012，29（1）：13-17.

[18] 李忠伟，陈少雄，吴志华，等.桉树人工林的固碳放氧功能和价值分析：以樟木头林场为例[J].桉树科技，2008，25（1）：11-14.

[19] 何国强.云南省思茅市森林资源生态效益计量与经济评价[J].思茅师范高等专科学校学报，2005，21（3）：18-21.

[20] 徐大平，张宁南.桉树人工林生态效应研究进展[J].广西林业科学，2006，35（4）：179-187，201.

[21] 邓燔.海南省热带天然林生态效益评估和补偿机制研究[D].儋州：华南热带农业大学，2007.