北京市经济林生态系统服务功能评估

李少宁，陶雪莹，鲁绍伟*，赵 娜，徐晓天

(1.北京市林业果树科学研究院 北京燕山森林生态系统定位观测研究站，北京 100093；2.沈阳农业大学，辽宁 沈阳 110866)

森林生态系统是陆地生态系统的主体[1]，对改善和维护生态环境起着决定性作用[2]。经济林作为我国5大林种之一[3]，是森林生态系统的重要组成部分[4]，在兼顾涵养水源、固碳制氧、净化大气环境等生态服务价值的同时，能够协调区域经济、环境和社会的可持续发展[5-6]。我国学者在国外研究理论与方法的基础上，从不同方向开展了森林生态系统功能及其价值的评估工作[7-10]，但绝大部分研究都仅针对天然林和生态林，对经济林生态功能研究鲜有涉及[11-16]。基于北京市经济林资源二类调查数据和北京燕山森林生态系统国家定位观测研究站长期定位观测数据，定量分析不同经济林树种生态功能，旨在全面挖掘经济林的潜在生态价值，为有效评估经济林的生态价值提供依据，从而达到合理布局林业格局，促进林业、生态以及和谐社会的可持续发展。

1 材料与方法

1.1 自然地理概况

北京市中心位于39°54′20″N，116°25′29″E。地势呈西北高，东南低的特点。典型北温带半湿润大陆性季风气候，夏季高温多雨，冬季寒冷干燥。年均降水量约483.9 mm，是华北地区降雨较多的区域之一。截止到2013年，北京市经济林面积约16 145万hm2，占森林资源面积的30%左右。主要经济林树种包括板栗(Castaneamollissima)、桃(Amygdaluspersica)、杏(Armeniacavulgaris)、核桃(Juglansregia)等。

1.2 经济林资源概况

根据2015年北京市森林资源二类调查数据，北京市共有经济林135 889.76 hm2，其中，果树林133 298.56 hm2，其他经济林面积2 591.2 hm2。总体来看鲜果面积(68 815.65 hm2)大于干果面积(64 482.91 hm2)。果树面积最大的是板栗(29.85%)，板栗、桃与核桃种植面积之和占全市经济林总面积的55.54%。经济林的规模化经营极大促进了农村经济的发展。

1.3 评估指标及计算公式

本次经济林生态系统服务功能主要依照中华人民共和国林业行业标准(LY/T 1721-2008)[18]，选取7项21类指标进行评估(表1)。指标体系和计算公式见表2[19-22]。

表1 北京市经济林生态系统服务指标评估体系

表2 经济林生态系统服务功能评估指标计算及参数说明

1.4 数据源

采用数据主要有3个来源：北京燕山森林生态系统国家定位观测研究站依照中华人民共和国林业行业标准和中华人民共和国国家标准(LY/T 1721-2008)与(GB/T 33027-2016)等[23-24]开展的长期定位观测，得到北京市经济林生态监测数据；北京市林业局发布的2015年森林资源二类调查数据；我国权威部门发布的10个社会公共数据[1,20,25-26]。

1.4.1 水库库容投资 参照1993-1999年《中国水利年鉴》，再依据2012年国家统计局公布价格指数，单位库容造价为8.44元·t-1。

1.4.2 居民生活用水价格 根据贴现率将2012年全国各大中城市居民用水价格平均值贴现得到2015年居民用水3.29元·t-1。

1.4.3 挖取单位面积土方费用 由2002年黄河水利出版社出版的《中华人民共和国水利部水利建筑工程预算定额》，贴现到2015年挖取单位土方费用为67.55元·m-3。

1.4.4 保肥价格 磷酸二铵含N、P量分别为14%和15.01%；氯化钾含K量为50%。二者价格参照文献[27-28]，分别取值3 538.34元·t-1和3 002.22元·t-1；有机质价格参照文献[29]取值为857.78元·t-1。

1.4.5 固碳价格 采用欧盟2006年CO2市场价31欧元·t-1，根据贴现率得到2015年价格为1 373.51元·t-1。

1.4.6 制造氧气价格 将文献[30]的春季氧气平均价格贴现至2015年为1 392.89元·t-1。

1.4.7 负离子价格 根据企业生产的KLD-2000型负离子发生器推断获得负离子产生费用为9.46元/1018个，贴现得到2015年的费用为10.14元/1018个。

1.4.8 清除气体污染物价格 SO2、氟化物、氮氧化物、一般性粉尘排污费收费标准均参照《排污费征收标准及计算方法》，再贴现至2015年分别为1.99、1.13、1.04、0.20元·kg-1。

1.4.9 清除颗粒物价格 PM2.5、PM10所造成健康危害经济损失，经贴现至2015年，分别取值4 350.89元·kg-1和28.30元·kg-1[31]。

1.4.10 生物多样性保护价值 依据Shannon-Wiener指数方法计算。

2 结果与分析

2.1 经济林生态系统服务功能物质量评估结果

根据评估公式测算出北京市经济林生态系统服务功能的物质量见表3。可知全市经济林生态服务功能物质量主要体现在5个方面：年涵养水源量为2.28亿m3；在保育土壤方面：年固土量为232.36万t，年固定N、P、K和有机质的量分别为0.20万、0.06万、1.32万t和9.99万t；在固碳释氧方面：年固碳量为19.54万t，年释氧量为43.16万t；在积累营养物质方面：每年积累N、P和K的量分别为0.39万、0.02万t和0.24万t；在净化大气方面：年提供负离子223.98×1021个，吸收污染物总量21 775.61 t，年滞尘总量3 210.31 t(滞纳TSP 1 743.38 t，滞纳PM10226.81 t，滞纳PM2.5240.12 t)。

表3 北京市各区经济林生态系统服务功能物质量评估结果

2.2 经济林生态系统服务功能物质量空间分布特征

北京市各项生态系统服务功能物质量在各区间的空间分布格局呈现明显的规律性由大到小基本为：东北部、西北部、西南部、东南部、中部的特征。其中密云区、平谷区、怀柔区的各项经济林生态系统服务功能物质量排序均位列前3名，而石景山区始终位于各项服务功能的最后一位。

2.3 经济林生态系统服务功能价值量评估

北京市经济林生态系统服务功能的涵养水源、固碳释氧、净化大气环境、游憩4项价值量分别占总价值量的38.45%、22.22%、14.78%、10.84%，合计占到总生态系统服务价值量的86.29%，具有极大的比重(图1)。各项生态系统服务价值量由小自大依次为：林木营养物质积累<保育土壤<生物多样性<游憩<净化大气环境<固碳释氧<涵养水源。

2.4 经济林生态系统服务功能价值量空间分布特征

北京市下辖16区，由于东城区、西城区和朝阳区无经济林种植，故本研究仅统计其他13个区的经济林资源数据。由图2可见，北京市13个区经济林各项生态系统服务功能价值量中，密云区价值量最大，达17.52亿元·a-1，占全市经济林生态系统服务功能总价值量的22.35%；其次是平谷区和怀柔区，分别为15.51亿元·a-1和11.99亿元·a-1，占相应总价值量的19.79%和15.29%；最小的是石景山区，为0.06亿元·a-1，仅占总价值量的0.07%。北京市13个区经济林生态系统服务功能价值量由大到小排序为：密云区、平谷区、怀柔区、昌平区、房山区、延庆区、大兴区、门头沟区、顺义区、通州区、海淀区、丰台区、石景山区。

北京市各项生态服务功能价值量在全市13个区的空间分布格局由大到小基本呈现为：东北部、西北部、西南部、东南部、中部。

2.5 不同经济林树种生态系统服务功能价值量评估

北京市不同经济林树种各项生态系统服务功能价值量评估结果及所占比例见表4。从各树种所占全市经济林生态服务功能价值量比例可以看出，排在前3位的板栗、桃和杏价值量占全市总价值量的57.99%，而后2位的李子和其他干果价值量仅占总价值量的1.34%。

表4 北京市不同经济林树种生态系统服务功能价值量评估结果

3 结论与讨论

北京市经济林生态服务价值量78.41亿元·a-1，生态服务功能以涵养水源、固碳释氧、净化大气环境和游憩4项服务功能为主。

经济林分布的地理区域对于其生态系统服务功能有显著影响。北京市各项生态服务功能在全市北京市经济林生态系统服务的各项功能及分布格局，与经济林资源自身属性和人为干扰有直接关系。未来北京市经济林生态系统服务功能的进一步增强，将会在生态环境等方面发挥正面效益。

13个区的空间分布格局由大到小基本呈现为：东北部、西北部、西南部、东南部、中部。这与经济林面积高度有关，北京北部、南部和中部的经济林面积所占比例分别为77.80%、13.09%和9.11%，密云区、平谷区、延庆区和怀柔区集中分布在北京北部山区和东部平原；生态服务价值量前3位的板栗、桃和杏，其65%以上的资源面积分布在北京北部山区。由于地理位置的特殊性，经济林生态系统服务功能分布格局同时产生了异质性。