广西退耕还林工程生态效益监测评价

摘要：为科学评价退耕还林工程产生的生态效益，本研究从保育土壤、林木养分固持、涵养水源、固碳释氧、净化大气环境方面建立了科学、全面、高效的退耕还林工程生态效益评价体系，对退耕还林生态效益进行监测与评价，从而科学评估工程实施对生态系统恢复的具体贡献。结果表明退耕还林工程每年固土约2924.20万t；土壤固氮、磷、钾及有机质分别为3.14万t、4.00万t、26.35万t、60.49万t；涵养水源每年超过19.49万t；土壤及林木每年固氮量达4.56万t。

关键词：退耕还林；生态效益；评估模型

退耕还林工程是我国实施自然生态系统的标志性工程，自工程实施以来，取得了巨大的生态效益[1，2]。广西自2001年实施退耕还林以来，共完成退耕还林工程营造林任务99.87万hm2，其中退耕还林26.11万hm2，宜林荒山荒地63.44万hm2，封山育林10.32万hm2。广西地处亚热带，森林类型多样、景观复杂。目前，针对广西退耕还林实施效果尚未进行深入研究，本文以广西退耕还林工程涉及区域为研究区，试图建立科学、全面、高效的效益评价体系对退耕还林工程进行有效的评估。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

广西退耕还林工程覆盖面广、地块小而分散。主要分布在红水河流域、珠江流域、西江流域，桂中、桂西南岩溶石山区以及桂北山地等。主要分为土山区和石山区，其中土山区以生态林树种营造混交型水源涵养林、水土保持林为主，树种主要为桉树、杉木、八角、松树、竹子、相思、西南桦、大叶栎、红椎、板栗，核桃等；石山区以营造生态经济型防护林为主，造林树种主要为竹子、任豆、香椿、苏木、喜树、山葡萄、金银花、木豆、猕猴桃等。

1.2 数据

广西退耕还林生态效益监测数据来源于各工程区域林业部门上报的不同优势树种（组）和林龄组等资源清查数据及广西年度林草综合监测数据集。通过拟合主要树种的生长量模型[3]，对退耕还林资源数据进行更新，进而实现研究区生态效益的监测与评估。

1.3 方法

本研究从支持服务、调节服务、供给服务三大社会和自然支持服务功能出发，全面、科学、合理地评估退耕还林工程所发挥的生态效益[4]，包含保育土壤、林木养分固持、涵养水源、固碳释氧、净化大气、森林防护6类具体功能。评估模型如下：

（1）固土：

G固土为评估林分年固土量（t/年）；X1为退耕还林工程实施后土壤侵蚀模数〔t/（hm2·年）〕；X2为退耕还林工程实施前土壤侵蚀模数〔t/（hm2·年）〕；

A为林分面积（hm2）；F为森林生态功能修正系数（下同）。

（2）减少氮流失

式中：GN为退耕还林工程森林植被固持土壤而减少的氮流失量（t/年）；X1为退耕还林工程实施后土壤侵蚀模数〔t/（hm2·年）〕；X2为退耕还林工程实施前土壤侵蚀模数〔t/（hm2·年）〕；N为退耕还林工程森林植被土壤平均含氮量（%）。

（3）减少磷流失

式中：GP为退耕还林工程森林植被固持土壤而减少的磷流失量（t/年）；P为退耕还林工程森林植被土壤平均含磷量（%）。

（4）减少钾流失

式中：GK为退耕还林工程森林植被固持土壤而减少的钾流失量（t/年）；K为退耕还林工程森林植被土壤平均含钾量（%）。

（5）减少有机质流失

式中：G有机质为退耕还林工程森林植被固持土壤而减少的有机质流失量（吨/年）；M为退耕还林工程森林植被土壤平均有机质含量（%）。

（6）氮固持

式中：G氮为植被固氮量（t/年）；N营养为林木氮元素含量（%）；B年为评估林分年净生产

力〔t/（hm2·年）〕。

（7）磷固持

式中：G磷为植被固磷量（t/年）；P营养为林木磷元素含量（%）。

（8）钾固持

式中：G钾为植被固钾量（t/年）；K营养为林木钾元素含量（%）。

（9）调节水量

式中：G调为评估林分年调节水量（m3/年）；

P为评估林外降水量（mm/年）；E为评估林分蒸散量（mm/年）；C为评估地表快速径流量（mm/年）。

（10）净化水质

式中：G净为评估林分年净化水量（m3/年）

（11）植被固碳

式中：G植被固碳为林分年固碳量（t/年）；R碳为二氧化碳中碳的含量，为27.27%；B年为评估林分年净生产力〔t/（hm2·年）〕。

（12）土壤固碳

式中：G土壤固碳为评估林分对应的土壤年固碳

量（t/年）；

S土壤为二氧化碳中碳的含量，为27.27%

（13）释氧

式中：G氧气为评估林分年释氧量（t/年）；B年为评估林分年净生产力〔t/（hm2·年）〕。

（14）提供负离子

式中：G负离子为评估林分年提供负离子个数（个/年）；

Q负离子为评估林分负离子浓度（个/cm3）；H为林分高度（m）；L为负离子寿命（min）。

（15）吸收二氧化硫

式中：G二氧化硫为评估林分年吸收二氧化硫

量（t/年）；Q二氧化硫为单位面积评估林分年吸收二氧化硫量〔kg/（hm2·年）〕。

（16）吸收氟化物

式中：G氟化物为评估林分年吸收氟化物

量（t/年）；Q氟化物为单位面积评估林分年吸收氟化物量〔kg/（hm2·年）〕。

（17）吸收氮氧化物

式中：G氮氧化物为评估林分年吸收氮氧化物

量（t/年）；Q氮氧化物为单位面积评估林分年吸收氮氧化物量〔kg/（hm2·年）〕。

（18）滞纳TSP

式中：GTSP为评估林分年滞纳TSP量（t/年）；QTSP为单位面积评估林分年滞纳TSP量〔kg/（hm2·年）〕。

（19）滞纳PM10

式中：GPM10为评估林分年滞纳PM10的量（kg/年）；

QPM10为评估林分单位叶面积滞纳PM10的量（g/m2）；

n为年洗脱次数；LAI为叶面积指数（下同）

（20）滞纳PM2.5

式中：GPM2.5为评估林分年滞纳PM2.5的量（kg/年）；

QPM2.5为评估林分单位叶面积滞纳PM2.5量（g/m2）

（21）防风固沙

式中：G防风固沙为森林防风固沙物质量（t/年）；

Y1为退耕还林工程实施后林地风蚀模数〔t/（hm2·年）〕；Y2为退耕还林工程实施前林地风蚀模数〔t/（hm2·年）〕。

2 结果与分析

2.1 退耕还林生态效益总物质量结果

2023年广西退耕还林生态效益物质量结果如表1所示，涵养水源、固碳（释氧）、滞尘分别19.49亿m3/年、

147.68（394.92）万t/年、2026.73万t/年。此外，在土壤保育和林木养分固持方面也起到了较大的作用，固土2924.20万t/年，土壤固氮、磷、钾及有机质分别为3.14万t/年、4.00万t/年、26.35万t/年、60.49万t/年。

林木固氮、磷、钾分别为14247.14 t/年、1250.43 t/年、7787.92 t/年。

各植被恢复模式各项指标物质量占比情况如图1所示，退耕还林工程的三种植被恢复模式中，各项生态效益监测指标均为宜林地荒山造林生态效益物质量最高，退耕还林模式次之，封山育林模式最低。

2.2 三种植被恢复模式单位面积物质量结果

比较广西退耕还林工程中三种植被恢复模式的各项生态效益指标，单位面积物质量存在较大的差异，如表2。荒山造林植被恢复模式大多数指标的单位面积物质量均远高于退耕还林及封山育林模式，如土壤保育的五项指标固土、固碳、固磷、固钾、固有机质，退耕还林模式较荒山造林分别低39.82%、36.36%、56.35%、57.74%、45.24%；封山育林模式较荒山造林分别低58.04%、143.15%、143.70%、145.10%、144.81%。其他生态效益监测指标与土壤保育基本一致。

3 结论与讨论

广西退耕还林工程发挥着重要的生态系统服务功能。一是对退耕区域内的碳水循环、土壤性质、大气污染等都有着明显的改善作用，每年固土2924.20万t，土壤固氮、磷、钾及有机质分别为3.14万t、4.00万t、26.35万t、60.49万t。二是退耕区域涵养水源功能有较大提升，每年涵养水源超过19.49万t。三是该工程固碳效果明显，土壤及林木每年固氮量达4.56万t。

本研究表明，广西三种不同退耕还林植被恢复模式生态效益差异较大，荒山造林总物质量最高，退耕还林次之，封山育林最低。总物质量一方面受不同植被恢复模式的面积影响，另一方面与单位面积物质量也有较大关系。此外，各区域退耕还林工程树种组成、立地条件和气象因子等也在一定程度上影响生态效益的物质量。

广西退耕还林工程虽然取得了较大成效，但是由于认识不足、管护粗放、地块分散等，导致工程效益存在一定的问题。根据退耕还林工程林分质量调查摸底结果，退耕地生态效益较差的林分共1.3万hm2，占总面积的5.36%。在以后的研究中，应强化技术开发和技术引进，巩固退耕还林成果，实现退耕还林工程的可持续发展。

参考文献

[1] 赖亚飞，朱清科，张宇清，等.吴旗县退耕还林生态效益价值评估[J].水土保持学报，2006（3）：83-87.

[2] Bi D L S.Does the Returning Farmland to Forest Program

improve the ecosystem stability of rhizosphere in winter in

alpine regions？[J].Applied Soil Ecology，2021，165（1）：139.

[3] 江思卫.遥感及GIS技术在森林资源信息更新中的应用[J].低碳世界，2017（34）：363-364.

[4] 鲁绍伟，李少宁，刘逸菲，等.北京市退耕还林生态效益评估[J].生态学报，2021，41（15）：6170-6181.