湘西自治州森林生態服務功能評價研究

石光應，向玉國，譚子幼

（1湖南省湘西自治州森林資源監測中心，湖南 吉首 416000；2湖南省湘西州瀘溪縣自然資源局,湖南 瀘溪 416100）

1 背景

人類的發展過程中一直是通過對自然資源的利用和改造來發展的，對于其價值僅限于能直接得到的經濟價值，忽視自然生態系統服務的重要性和功能性。因無序和掠奪性開發，對自然生態系統帶來了嚴重的負面影響，同時降低了其原有的支持和自我修復能力，由此產生了眾多的生態環境問題。為此，森林生態系統服務功能的研究越來越受到全社會的關注。經過眾多學者的大量研究，對森林生態系統服務功能的內涵進行了補充和豐富，提出了比較科學的評估技術和評估方法。為客觀、量化、動態、科學地評價湘西自治州的森林生態系統服務功能，增強社會環境的認知程度，突出林業發展在生態文明建設中的重要作用，我們對湘西自治州森林生態系統生態服務功能價值進行了科學評估。

2 研究區域概況

湘西自治州位于湖南省西北部，地處湘、鄂、渝、黔四省的交界之處,酉水中上游和武陵山脈中部，地理位置為東經 109°73′-110°10′，北緯 28°32′-29°27′之間。東與懷化市沅陵縣和張家界市相鄰，南與懷化市的麻陽縣相接，西與貴州省銅仁市和重慶市酉陽土家族苗族自治縣、秀山苗族自治縣相連，北與湖北省恩施市來風縣和張家界慈利縣相靠。東西寬約170km，南北長約240km，國土面積15462km2，占湖南省總面積的7.3%。湘西自治州管轄龍山縣、永順縣、花垣縣、古丈縣、保靖縣、鳳凰縣、瀘溪縣、吉首市以及湘西經濟開發區共9個縣市區，州政府所在地吉首市。州內有土家族、苗族、漢族、回族、瑤族、侗族、白族等43個民族，人口297萬。

3 研究方法

本研究以2008年國家林業局發布實施的《森林生態系統服務功能評估規范》(LY/T1721_2008)為基礎，對2018年湘西自治州森林生態系統涵養水源、保育土壤、固碳釋氧、積累營養物質、凈化大氣環境、生物多樣性保護、森林游憩等七項重要的生態服務功能進行評價。

3.1 數據來源

本次湘西自治州森林生態系統服務功能評價研究數據來源于：

(1)湘西自治州十二五森林資源規劃設計調查(森林資源二類調查)成果；

(2)湘西自治州林業局統計的湘西自治州2017年森林資源數據更新成果；

(3)湘西自治州統計局、州林業局、州氣象局、州水利局等部門公布的社會公開資料信息；

(4)公開發表的學術期刊、學術論文中同類研究成果等。

本次評價研究計算參照《森林生態系統服務功能評估規范》(LY/T1721_2008)中所推行的社會公開資料信息。

3.2 評估指標體系與計算公式及相關參數值

本次湘西自治州森林生態系統服務功能評價研究所采用的評估指標和計算公式均源于《森林生態系統服務功能評估規范》(LY/T1721_2008)。

3.2.1 涵養水源

涵養水源功能根據其監測和評估特點劃分為調節水量和凈化水質兩個指標。

(1)調節水量價值：Um=10CvA(P-E-C)

其中：湘西自治州年平均降水量 （P）為1433.2mm·a-1；林分蒸散量（E）由樹種蒸散率的差異以及降水量的不同來計算，各主要森林類型：杉木林、馬尾松、竹林、軟闊林、硬闊林、灌木林、針闊混交林等它們的蒸散率分別是：77.3%，66.0%、65.0%、58.9%、48.1%、65.9%、73.5%。杉木林77.3%，馬尾松66.0%、竹林65.0%、軟闊林58.9%、硬闊林48.1%、灌木林65.9%、針闊混交林73.5%；地表徑流量（C）為11.1 mm·a-1；水庫建設單位庫容投資 （Cv）為13.15元·m-3。

(2)凈化水質價值：Uwq=10KA(P-E-C)其中：水的凈化費用（K）為 2.09元·t-1。

3.2.2 保育土壤

保育土壤的功能主要有固土價值以及保肥價值兩個指標。

(1)固土價值：Usm=ACs(X2-X1)/ρ

其中：林地土壤侵蝕模數（X1）為 50 t·hm-2a-1；無林地土壤侵蝕模數（X2）為 90 t·hm-2a-1；挖取運輸單位體積土方所需費用（Cs）為50.4元·m-3；林地土壤密度（ρ）為 1.3 t·m-3。

(2)保肥價值：

Uf=A(X2-X1)(NC1/R1+PsC1/R2+KsC2/R3+MsC3)

在這之中：磷酸二銨化肥銷售價格（C1）為3200元·t-1；氯化鉀化肥銷售價格（C2）為 2800元·t-1；有機質銷售價格(C3)為 320元·t-1。

3.2.3 固碳釋氧森林固碳釋氧功能包含固碳和釋氧2個指標。(1)固碳價值：Uc=A Cc(1.63RcBa+Fsc)

其中：林分凈生產力（Ba）為：杉木 9.6263、馬尾松9.5664、闊葉樹 10.4786、柏木 8.5664、國外松8.5664、楊樹 12.1485、桉樹 12.1485、三杉 9.2236、竹林11.5637、經濟林 4.3563、灌木林 2.9653（t·hm-2a-1)，固碳價格（Cc）為1200元·t-1；單位面積林分土壤年固碳量（Fsc）為 0.1908 t·hm-2a-1。

(2)釋氧價值：Uo=1.19CoABa

其中：氧氣市場價格（Co）為 1000元·t-1。

3.2.4 積累營養物質

本次研究選用N、P、K的積累指標來反映森林生態系統的積累營養物質功能。

Un=A Ba(NtC1/R1+PtC2/R2+KC3/R3)

3.2.5 凈化大氣環境

精華大氣環境的價值主要包括提供負離子、吸收二氧化硫、吸收氟化物、吸收氮氧化物、滯塵等五個指標。

(1)供負離子價值：Uni=[5.256×1015×AHKni(Qni-600)]/L

其中：每個負離子的產生價值（Kni）為5.8185×10-18元；林分負離子密度（Qni）為針葉林每立方厘米1507個、闊葉林每立方厘米1161個、竹林每立方厘米1135個、經濟林每立方厘米682個、灌木林每立方厘米614個，負離子壽命L為10min，林分高度（H）為杉、松、闊平均 12m，經濟林5m，竹類 8m，灌木林3m。

(2)吸收二氧化硫價值：Uso=KsoQsoA

其中：二氧化硫治理費用（Kso）為 1.2元·kg-1；單位面積林分年吸收二氧化硫量（Qso）為闊葉林、竹林、經濟林、 灌木林 88.65kg·hm-2a-1，針葉林215.6kg·hm-2a-1。

(3)吸收氮氧化物價值：Uno=KnoQnoA

其中：氮氧化物治理費用（Kno）為 0.63元·kg-1；單位面積林分年吸收氮氧化物量Qno為6kg·hm-2a-1。

(4)吸收氟化物價值：Uhf=KhfQhfA

其中：Khf—氟化物治理費用(0.69元·kg-1)，Qhf—單位面積林分年吸收氟化物量為闊葉林、竹林、經濟林、灌木林 4.65kg·hm-2a-1，針葉林 0.5kg·hm-2a-1，Kdc取 0.15元·kg-1；

(5)滯塵價值：Udc=KdcQdcA

其中：降塵清理費用（Kdc）為 0.15元·kg-1；單位面積林分年滯塵量（Qdc）為闊葉林、經濟林、灌木林10110kg·hm-2a-1，針葉林33200kg·hm-2a-1，竹林60kg·hm-2a-1。

3.2.6 生物多樣性保護

生物多樣性保護功能的物種保育指標計算采用Shannon-Wiener指數計算方法。Us=SsA

其中：單位面積年物種損失機會成本（Ss）為物種保育價值參數，按照Shannon-Wiener指數劃分為6個等級： 指數＜1時，Ss為 5000元·hm-2a-1；1≦指數＜2時，Ss為 10000元·hm-2a-1；2≦指數＜3時，Ss為 20000元·hm-2a-1；3≦指數＜4 時，Ss為 30000元·hm-2a-1；4≦指數＜5 時，Ss為 40000元·hm-2a-1；指數≧5時，Ss為50000元·hm-2a-1

4 研究結果與分析

4.1 涵養水源功能

根據下表我們可以看出：湘西自治州森林生態系統涵養水源的合計數量是53887.3萬m3·a-1,調節水量價值為7086190.8萬元·a-1，凈化水質價值為1126246.2萬元·a-1，涵養水源總價值為8212437.7萬元·a-1。其中，闊葉樹樹種組涵養水源總價值最大，為2939254萬元·a-1，三杉樹種組涵養水源總價值最小，為 128.8萬元·a-1。

表1 湘西自治州森林生態系統涵養水源功能價值統計表 單位：hm2、wm3·a-1、萬元·a-1

4.2 保育土壤功能

本次評估結果(表2)表明：湘西自治州森林生態系統固土能力為4313.5萬t·a-1，固土價值167231.6萬元·a-1，保肥量中氮為 5.65萬 t·a-1、磷為 0.81萬 t·a-1、鉀為4.92萬t·a-1、 有機物為93.60萬t·a-1，保肥價值203846.0萬元·a-1，保育土壤價值 371077.7萬元·a-1。

表2 湘西州森林生態系統保育土壤功能價值統計表 單位：hm2、wt·a-1、萬元·a-1

4.3 固碳釋氧功能

本次評估結果(表3)表明：湘西自治州森林生態系統固碳量為373.9萬t·a-1，固碳價值448624.8萬元·a-1，釋氧量 1056.0萬 t·a-1，釋氧價值 1055950.5萬元·a-1，固碳釋氧總價值1504575.3萬元·a-1。其中：闊葉樹樹種組固碳釋氧價值最大，為469305.8萬元·a-1，三杉樹種組固碳釋氧價值最小，為42.1萬元·a-1。

表3 湘西自治州森林生態系統固碳釋氧功能價值統計表 單位：hm2、wt·a-1、萬元·a-1

4.4 積累營養物質功能

從表4中我們可以看出：湘西自治州森林生態系 統 對 N、P、K的積累量分別為12930.2 t·a-1、8335.5 t·a-1、10719.2 t·a-1，積累營養物質總價值為9806.4萬元·a-1。其中：闊葉樹樹種組積累營養物質價值量最大，為3048.1萬元·a-1，三杉樹種組積累營養物質價值量最小，為0.3萬元·a-1。

表4 湘西自治州森林生態系統積累營養物質功能價值統計表 單位：hm2、wt·a-1、萬元·a-1

4.5 凈化大氣環境功能

本次評估結果(表5)表明：湘西自治州森林生態系統生產負氧離子4082812×1018個·a-1；吸收硫化物 164791 t· a-1、 氟化物 2752.5 t·a-1、 氮氧化物6470.4 t·a-1；滯塵 23440613.3t·a-1；凈化大氣環境總價值374357.4萬元·a-1。其中，馬尾松樹種組凈化大氣環境功能總價值最大，為147420.5萬元·a-1，三杉樹種組凈化大氣環境功能總價值最小，為14.2萬元·a-1。

4.6 生物多樣性保護功能

本次評估按照Shannon-Wiener指數計算方法對湘西自治州森林生態系統生物多樣性保護功能價值進行推算。推算結果表明：湘西自治州森林生態系統生物多樣性保護功能價值為3036936.9萬元·a-1。在這之中，其生態系統生物多樣性保護功能價值最高的是闊葉樹樹種組，為1316066.0萬元·a-1，三杉樹種組生物多樣性保護功能價值為53.8萬元·a-1。

表5 湘西自治州森林生態系統凈化大氣環境功能價值統計表 單位：hm2、1018 個·a-1、t·a-1、萬元·a-1

表6 湘西自治州森林生態系統生物多樣性保護功能價值統計表 單位： hm2、萬元·a-1

4.7 森林游憩功能

森林游憩功能屬于森林的社會效益,可以帶動人們的消費活動,帶來相當高的經濟收入。湘西自治州是全國著名的旅游風景區,森林旅游資源也非常豐富,旅游帶來的收入也非?？捎^,由于條件限制,本研究僅通過湘西自治州2017年的國民經濟和社會發展統計公報旅游收入來確定森林游憩的價值。其中：湘西自治州全年共接待國內游客4450萬人次,其國內旅游實現收入高達321.5億元。另有高達37.2萬人次的來自國外游客,實現旅游創匯收入達5529萬美元。

4.8 湘西自治州森林生態系統服務功能總價值

綜上所述，2018年湘西自治州森林生態系統服務功能總價值為16724190.7萬元·a-1。七項功能價值表現為涵養水源8212437.2 萬元·a-1＞森林游憩3215000萬元·a-1＞生物多樣性保護3036936.9萬元·a-1＞固碳釋氧1504575.3萬元·a-1＞凈化大氣環境374357.2萬元·a-1＞保育土壤371077.7萬元·a-1＞積累營養物質 9806.4萬元·a-1，分別占總價值的 49.11%、19.22%、18.16%、9.00%、2.24%、2.22%、0.06%。湘西自治州森林生態系統服務功能單位面積價值為15.5萬元·hm-2a-1。

5 結論

本次對湘西自治州森林生態系統服務功能評價研究是基于2017年湘西自治州森林資源數據更新數據做出的?？傮w來看，湘西自治州森林生態系統服務功能價值與森林面積、森林類型以及森林質量密切相關。林業用地生產能力較高、林分質量較好，森林健康狀況優的森林，所帶來的服務功能價值也顯著提高。

為此，建議湘西自治州在森林經營管理中，要大力發展森林游憩和生態旅游，要重視闊葉林的培育與管理，強化次生林的經營，根據目標區域生態需求變化加強森林結構調整，完善湘西自治州森林林相結構；同時要加強森林生態系統的監測，把握森林資源動態變化及其服務功能辯護趨勢，為湘西自治州森林生態系統的保護和可持續利用提供科學的決策依據。