林分尺度森林生态系统服务功能价值空间格局分析——以维西傈僳族自治县为例*

宋永全，魏晓燕，郑璞冰，赵爽，韦华名

(1.云南省林业调查规划院，云南 昆明 650051；2.云南省测绘资料档案馆，云南 昆明 650034；3.西南林业大学 林学院，云南 昆明 650224；4.广西壮族自治区国有东门林场，广西 崇左 532108)

森林作为陆地生态系统的主体，具有涵养水源等重要生态服务功能，在维持生态安全、改善生态环境方面起着不可或缺的作用[1-2]，但其生态系统的服务功能价值并不像木材及林副产品以直观的产品呈现，人们往往忽略森林生态系统服务功能的重要性，由此造成各类生态环境问题的产生。森林价值评估将生态学与经济学结合，评估结果以直观的货币值表示。因此，科学地对森林生态系统服务功能价值进行评估对于推动双碳目标实现及协调经济发展与生态保护之间的关系具有重要意义[3-4]。

随着Belmontes[5]和Costanza[6]等对于不同生态系统服务功能价值的评估研究及MA(Millennium Assessment)报告的发表，各国学者相继开展了相关评估工作，评估不同生态系统服务功能价值逐渐成为生态领域关注的热点。侯元兆等[7]在国外价值评估的基础上，基于林分价值、林地价值和森林资源环境价值第一次系统的估算出中国森林资源经济价值约为1.37×1013元；2003年谢高地等[8]首次完成对中国陆地生态系统单位面积服务价值的统计，修正了各个生态因子，并对青藏高原6种生态资产的服务价值进行了评价，为我国生态系统服务的价值评价提供了参考方法；2008年国家林业局颁发的《森林生态系统服务功能评估规范》建立起规范化评价系统，明确提出了评估指标及方法等，基于此标准我国陆续开展了不同研究尺度及不同服务类型的森林生态系统服务功能价值评估[9-10]。张心语等[11]对雄安新区森林生态系统服务功能价值进行空间格局分析，发现总体呈现东部>西部>中部的分布规律。空间格局分析逐渐成为评估森林生态系统服务功能价值的重要内容，但目前针对林分尺度的空间格局研究相对较少，多以国家、省、市、县等行政大尺度进行研究，此类研究难以对小区域森林资源资产清查和生态补偿等提供准确的数据参考。

维西县是三江并流和高山峡谷区域，集森林资源丰富、生物多样性富集地和保护研究热点地区之一。为更加直观地了解维西森林生态系统服务功能价值，更好地保护维西森林植被，本文考虑数据的可获取性，依据现行林业行业森林生态系统服务功能评估规范，以最新统计年鉴、2020年森林资源管理一张图及公共数据为基础，将维西县森林生态系统的生态价值转化为直观的货币价值，借助GIS空间分析，从林分尺度评估维西县森林生态系统服务功能价值，通过可视化专题地图表达，分析其空间格局及分布规律，为因地制宜建立健全森林生态效益补偿机制及生态产品价值化等提供借鉴。

1 研究区概况与研究方法

1.1 研究区概况

维西傈僳族自治县(98°54′～99°34′E、 26°53′～28°02′N)隶属云南省迪庆藏族自治州，地处青藏高原东南侧，横断山脉中部纵谷地区，世界自然遗产“三江并流”腹地。维西县处于三江地槽中，地质构造复杂，新构造运动活跃，地层发育较全。由于长时间河流侵蚀，“V”型地貌明显。复杂的地形使得光照、热量、降水等分布不均，气候属低纬温带高原季风气候，峰峦叠嶂，河川纵横，对光、热、水起到再分配作用，水平变化和垂直变化迭加结果，形成明显的立体气候，从低到高可分为北亚热带、南温带、中温带和北温带。在云南植被区划上维西县巴迪乡及塔城镇部分属青藏高原东南部寒温性针叶林、草甸地带，其他部分属高原亚热带北部常绿阔叶林地带，滇西横断山半湿润常绿阔叶林区，云岭澜沧江高、中山峡谷云南松(Pinusyunnanensis)、元江栲(Castanopsisorthacantha)、冷杉(Abiesfabri)林亚区。该区域属高原亚热带南部季风常绿阔叶林地带向青藏高原东南缘寒温性针叶林、草甸地带的过渡区域。维西县国土面积447 666.59 hm2，森林面积324 124.14 hm2，天然林面积317 578.62 hm2，森林覆盖率达72.40%，单位面积蓄积量平均为166.21 m3/hm2。区域内森林以天然林为主，占森林面积97.98%。公益林地面积360 832.7 hm2，占土地总面积的80.6%，林业主要以生态保护为主[12]。云南松和冷杉是维西县具有代表性的乔木树种，山体中上部以冷杉为主，山体中下部以云南松为主。优势树种为云南松的面积126 169.6 hm2，占乔木林面积的38.2%，主要分布于维西县中部。优势树种为冷杉的面积72 542.6 hm2，占乔木林面积的21.9%，主要分布于维西县西部和北部的高海拔地区。形成外围冷杉类，将云南松类包裹其中的分布趋势。

图1 研究区位置

1.2 数据与方法

1.2.1 数据来源

根据维西县2020年森林资源管理一张图成果数据获取维西县各小班森林面积及林分类型等情况，将维西森林生态系统的林分分为冷杉、云杉(Piceaasperata)、铁杉(Tsugachinensis)、落叶松(Larixgmelinii)、华山松(Pinusarmandii)、云南松、栎类(Quercusspp.)、桦木(Betulaspp.)、木荷(Schimasuperba)、槐(Styphnolobiumjaponicum)、杨树(Populusspp.)、泡桐(Paulowniaspp.)、桉树(Eucalyptusrobusta)、桤木(Alnuscremastogyne)、经济林、竹林、灌木林、其他硬阔类、其他软阔类及其他阔叶类20个林分类型；物质量、价值量计算参数主要参考《森林生态系统服务功能评估规范》(GB/T 38582—2020)以及我国权威机构公开的社会公共数据及同类研究成果[10，13](表1)；维西县社会经济情况等具体数据来源于维西县统计年鉴[14]。

表1 维西县森林生态系统服务功能价值指标Tab.1 Value index of forest ecosystem service function in Weixi County

1.2.2 指标选取及评估方法

根据现行的森林生态系统服务功能评估规范，结合当地森林生态系统实际情况，选取涵养水源、保育土壤、固碳释氧等6个方面的11个评估指标(表2)，应用影子工程法、替代工程法和机会成本法[15-16]对维西县森林生态系统服务功能价值进行评估。

表2 维西县森林生态系统服务功能价值评估指标体系及计算公式Tab.2 Index system and calculation formula of forest ecosystem service function value evaluation in Weixi County 元

2 结果与分析

2.1 森林生态系统服务功能价值及构成分析

根据表1、表2计算得到维西县森林生态系统服务功能单位面积价值每年为9.31×104元/hm2，总价值每年为335.91×108元(表3)。据地方统计年鉴，维西县地区生产总值50.95×108元，本研究评估结果为地区生产总值的4.69倍。各项服务功能价值排序为涵养水源>生物多样性保护>固碳释氧>净化大气环境>保育土壤>积累营养物质。涵养水源功能产生的价值最大，占各功能总价值的32.83%，为110.27×108元。其中，调节水量功能价值约为净化水质功能价值的4倍，为澜沧江等径流量提供稳定补给，对于流量稳定具有重要意义；其次是生物多样性保护功能，共产生价值量87.47×108元，体现了维西在生物多样性保护上的巨大经济价值；固碳释氧功能产生价值量68.21×108元，价值量所占比重为各功能总价值的20.31%，构成该价值的固碳功能价值和释氧功能价值分别占比31.96%和68.04%，这说明该地森林生态系统具有良好的释氧能力；净化大气环境功能价值占各功能总价值的9.45%，通过计算得出维西县森林生态系统每年可吸收二氧化硫6.32×107kg、氮氧化物2.17×106kg，相比维西二氧化硫和氮氧化物年排放量仅为5.09×105kg和4.96×104kg，可以看出吸收量远大于排放量，这主要得益于当地良好的生态环境；保育土壤、积累营养物质功能由于维西县地形起伏大，河流冲刷侵蚀作用强烈导致价值量相对较低，分别为24.36×108元和13.85×108元。

维西森林生态系统中，涵养水源、生物多样性保护、固碳释氧三种服务功能共提供了约80%的价值，是主要服务功能。这可能是因为维西县森林以松杉林为主，植被质量较好，林下枯落物富集，可以涵养更多的水量；同时，维西县作为国家重点生态功能区，在不足国土面积0.4%的县境内，拥有全国25%的动植物物种，不仅是CITIES及国家一级保护动物滇金丝猴(Rhinopithecusbieti)的故乡，还存在着云南红豆杉(Taxusyunnanensis)、秃杉(Taiwaniaflousiana)和榧树(Torreyagrandis)等珍稀树种，森林覆盖率高达78.55%，其吸收二氧化碳、释放氧气功能显著，使得生物多样性保护与固碳释氧功能产生的价值量巨大。

2.2 林分类型服务功能价值分析

通过各林分类型服务功能价值图(图2)可以看出，各林分类型提供的功能价值量不同，产生功能价值较大的前四类分别为云南松(111.06×108元)、冷杉(60.37×108元)、其他软阔类(47.02×108元)和栎类(45.44×108元)，价值最小的为桉树(53×104元)。研究发现，维西县不同林分类型生态系统服务功能价值以松杉林为主，共产生价值209.04×108元，占总价值的62.23%，其中，云南松面积(1.27×105hm2)与价值(111.07×108元)均最高，其次为冷杉(面积7.33×104hm2、价值60.37×108元)。因此，松、杉是地方生态保护和国家生态补偿的主要目标。不同林分类型的服务功能价值排序为云南松>冷杉>其他软阔类>栎类>灌木类>铁杉>云杉>经济林>华山松>杨树>落叶松>桦木>其他阔叶类>木荷>其他硬阔类>桤木>槐>竹类>泡桐>桉树，各林分类型服务功能价值与其面积的变化趋势基本一致，面积越大价值越大。

图2 各林分类型服务功能价值Fig.2 Service function value of each stand type

2.3 区域森林生态系统服务功能价值分析

维西县下辖10个乡镇，通过各乡镇森林生态系统服务功能价值图(图3)可以看出，各乡镇价值排序为：塔城镇>白济汛乡>巴迪乡>叶枝镇>康普乡>维登乡>中路乡>永春乡>保和镇>攀天阁乡，但各乡镇人均价值排序与其存在较大差异。塔城镇的森林生态服务价值最高，但人均比不上巴迪乡，主要是因为塔城镇整体经济实力位于维西县第二，人口相对密集，而巴迪乡地处高海拔地区，地广人稀，导致人均价值较高；保和镇森林生态系统服务功能价值总量仅高于攀天阁乡，且作为县政府驻地，人口最多，经济活动最为强烈，导致人均价值量最低；另外，白济汛乡森林生态系统服务功能人均价值排名远低于总价值排名，主要是由于白济汛乡常住人口数量仅次于保和镇，造成人均价值量较低。由此可以看出，维西县各乡镇森林生态服务功能价值与人均价值分布存在差异，人口数量、经济发展水平和生存环境是其主要影响因素。

图3 各乡镇森林生态系统服务功能价值Fig.3 Value of forest ecosystem service function in each township

2.4 森林生态系统服务功能价值空间格局分析

受亚热带与温带季风高原山地气候影响，加之维西县海拔高差大，澜沧江纵贯全县，河流切割冲刷作用强烈，使得生态系统比较脆弱，保护它们并使之继续发挥森林生态系统服务功能成为滇西北生态稳定的重要环节。

利用ArcGIS 10.8对各服务功能产生的价值进行空间分析制图，并将各服务功能价值叠加进行专题地图制作，如图4所示，维西县的总价值整体呈现中部高四周低的特点。东部、西部和北部县界附近属于低价值区〔0～8.24×104元/(hm2·a)〕，东部地区目前处于造林阶段，存在大量未成林造林地；西部和北部由于高寒导致植被稀疏，且树种以冷杉为主，单位面积冷杉生态系统服务功能价值仅为8.24×104元/(hm2·a)，属于价值较低的树种，提供服务功能价值能力较弱。中价值区〔8.24×104～11.03×104元/(hm2·a)〕与金沙江支流腊普河、澜沧江及其支流安一河和庆福河走向基本一致，这主要是因为河流两侧地形相对平坦、水源充足，形成了大面积林带，产生了可观的生态价值。但河流流经的地区及沿岸由于冲刷侵蚀作用强烈，森林生态系统功能脆弱，保育土壤、积累营养物质等作用不明显，故河流沿岸地区森林生态系统价值较低。中价值区外围高山人为活动较少、河流的切割冲刷作用薄弱，使得森林生态系统结构完整、稳定性高，且主要树种为栎类和经济林，经测算，栎类和经济林单位面积服务功能价值较高，分别为11.44×104元/(hm2·a)和11.24×104元/(hm2·a)，因此该区域评估的价值量较高〔11.03×104～12.80 ×104元/(hm2·a)〕。

图4 维西县森林生态系统服务功能价值空间分布Fig.4 Spatial distribution of forest ecosystem service function value in Weixi County

维西县森林生态系统各项服务价值空间分布格局与总价值基本一致，但个别服务功能存在差异。涵养水源、保育土壤、净化大气环境价值与总价值分布规律大致相同，价值均呈现出中部高四周低的分布特点，而固碳释氧和积累营养物质价值，由于中部地区受河流冲刷侵蚀，碳及营养物质流失严重，导致价值低于四周。

3 讨论与结论

3.1 讨论

(1)维西县森林生态系统单位面积服务功能价值为9.31×104元/(hm2·a)，这与赵玉堂[17]2021年对迪庆州森林生态系统单位面积服务功能价值为9.86×104元/(hm2·a)的评估结果较接近，但稍偏小，可能是评估所用的指标类别以及具体参数不同，再加上维西县因为澜沧江流域冲刷严重、高海拔以及雪山的影响，导致最终评估结果略低于迪庆州。但服务功能价值远高于全国5.52×104元/(hm2·a)和云南省6.77×104元/(hm2·a)的水平[18]，分别是全国和云南省单位面积价值的1.81倍和1.47倍。由此可见，维西作为云南省重要林区之一，森林生态系统提供了巨大的生态价值，应加大森林保护力度、提升森林质量。今后维西县可借助生态优势，整合森林游憩与康养资源，在保护森林资源的基础上发展森林旅游产业，促进生态资源与经济发展相融共生。

(2)本文从林分尺度，以可视化、直观地表达维西县森林生态系统服务功能价值的空间分布规律，对实现生态产品价值化更具有实践指导意义。目前森林生态系统服务功能价值评估大多求算总体价值量来表达研究区的整体结果[18]，而本研究以森林资源小班尺度，以可视化专题地图评估了涵养水源、保育土壤等具体服务功能。同时也对单位面积的年度总体服务功能价值量进行了计算，即将其单价(价格)刻划至空间单元，该价格与相应的林分面积相乘累加，就可得到某一空间范围或研究区的森林生态系统服务功能价值总量，结果对于林业发展规划等实践更具有现实空间操作性。

(3)维西县地处国家重点生态功能区，目前大量物种数量、价值等受限于研究水平并未完全摸清，甚至不少物种还未被发现，因此维西森林生态系统的实际生物多样性保护功能价值可能高于本次评估价值。

(4)本文以林地小班中优势树种评估参数来计算价值量，忽略了小班中其他树种，且仅评估了维西森林生态系统的6项服务功能价值，对于文化功能、产品提供等价值并未计算，可能会使评估价值与实际情况存在偏差。

3.2 结论

本文基于林分尺度从涵养水源、保育土壤、固碳释氧、净化大气环境、积累营养物质和生物多样性保护6个方面的11个评估指标对维西县森林生态系统服务功能价值进行评估，并借助ArcGIS 10.8将各服务功能价值评估结果进行叠加分析，将维西县森林生态系统服务的时空变化特征进行可视化，为我国森林资源管理和利用的决策提供科学依据。研究结论如下。

(1)维西县森林生态系统服务功能总价值为每年335.91×108元，单位面积价值为9.31 ×104元/(hm2·a)，远高于全国及全省水平。2022年维西县累计完成地区生产总值(GDP)71.49×108元，本研究中森林生态系统服务功能价值评估结果为地区生产总值的4.69倍，呈现出西部大多地方生态区位良好，但其经济发展落后的现状。

(2)维西县的森林生态系统中，各种服务功能和林分类型所创造的价值差别很大，而且在空间上也有很大的异质性。首先，从服务功能上看，涵养水源、生物多样性保护、固碳释氧功能是维西县森林生态价值的主要提供者；从林分类型上看，云南松产生的价值最大，其次为冷杉，最小为桉树。松杉林的服务功能价值相对高于其他林分类型，展现出松杉类作为滇西北优势树种的重要地位；受河流、地形、树种和社会经济条件等因素影响，维西县森林生态系统服务功能价值整体上呈现中部高四周低的分布格局，各乡镇价值差异较大。

(3)森林生态系统服务功能价值以林分尺度、可视化专题地图方式形象直观地表达为单位面积年度价值量，对于林业发展经营实践更具现实指导意义。