周勇，楊柳

（陜西長青國家級自然保護區(qū)管理局，陜西漢中723000）

森林生態(tài)系統(tǒng)的固碳釋氧服務功能是指，森林生態(tài)系統(tǒng)借助森林植被、土壤動物和微生物來實現(xiàn)固碳、釋氧的功能[1]。森林生態(tài)系統(tǒng)作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，其有機碳儲量占整個陸地植被碳儲量的76%～89%[2-3]，而森林生態(tài)系統(tǒng)每年的固碳量約占整個陸地生物固碳量的2/3[4-5]。因此，森林生態(tài)系統(tǒng)在減緩溫室效應、調(diào)節(jié)碳平衡及穩(wěn)定氣候等方面的作用是極其重要的[6]。

固碳釋氧功能對森林生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)服務功能的價值貢獻是最大的，量化其價值對盡快將環(huán)境、資源因素納入國民經(jīng)濟核算體系，最終實現(xiàn)綠色GDP，并為我國的可持續(xù)發(fā)展政策與生態(tài)環(huán)境保護提供科學依據(jù)[7-8]。陜西長青自然保護區(qū)，總面積29 906 hm2，森林覆蓋率達97.4%，是秦嶺林區(qū)重要的自然保護區(qū)之一，研究其固碳釋氧價值可以為研究秦嶺林區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)固碳釋氧價值提供基礎數(shù)據(jù)，為長青保護區(qū)制定生態(tài)旅游、環(huán)保等政策提供依據(jù)，為估算長青保護區(qū)的綠色GDP提供數(shù)據(jù)支持。

1 研究地概況

陜西長青自然保護區(qū)位于陜西省洋縣，地理位置在 107°19′～107°55′E，33°17′～33°44′N，海拔800～3 071 m，地處秦嶺南坡，年均降雨量814 mm，屬于北亞熱帶季風性氣候[9]。據(jù)陜西長青自然保護區(qū)森林資源規(guī)劃設計調(diào)查報告，現(xiàn)有林地29 735.5 hm2。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本研究所用數(shù)據(jù)主要來自長青保護區(qū)2009年森林資源規(guī)劃調(diào)查資料，同時參考全國各地的有關(guān)森林生物量、生產(chǎn)力的相關(guān)文獻。按照森林資源規(guī)劃調(diào)查關(guān)于分類的資料，將長青保護區(qū)森林分為林分、竹林、疏林地、灌木林4種類型。通過搜集和分析，形成各類林分的面積和蓄積量，為本研究提供可靠的數(shù)據(jù)基礎[7]。

2.2 研究方法

本研究依據(jù)國家林業(yè)局發(fā)布的行業(yè)標準《森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能評估規(guī)范》（LY/T 1721-2008）中公布的市場價值法、替代工程法、費用代替法等[10-12]方法，來計算長青保護區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)固碳釋氧服務功能的價值量。其中，固碳價格以瑞典稅率150美元/t，美元對人民幣比價按6.5元計算，折合人民幣975元/t。釋氧價格使用中國衛(wèi)生部網(wǎng)站中2007年春季的氧氣平均價格為1 000元/t[13]。

2.2.1 平均生產(chǎn)力的計算

在相同的氣候環(huán)境條件下，不同樹種的生產(chǎn)力是有差異的，本文主要采用以下3種方法來確定森林平均生產(chǎn)力：冷杉（Abies fabri）、云杉（Picea asperata）、油松（Pinus tabulaeformis）、華山松（Pinus armandii）、杉木（Cunninghamia lanceolata）、櫟類、疏林地、灌木林通過查閱相關(guān)文獻的方法獲得其平均生產(chǎn)力[14-16]；落葉松（Larix gmelinii）、竹林采用替代補缺法確定其平均生產(chǎn)力[17-18]；鐵杉（Tsuga chinensis）、樺類、硬闊葉林、軟闊葉林采用材積驅(qū)動生物量法確定其平均生產(chǎn)力。

2.2.2 固碳釋氧功能計算

根據(jù)國家林業(yè)局發(fā)布的行業(yè)標準，固碳釋氧服務功能采用公式（1）、（2）進行計算：

（1）固碳服務功能

式中，G固碳為年固碳量（t·a-1），1.63 為計算常數(shù)，R碳為CO2中碳的含量，為27.27%，B年為林分凈生產(chǎn)力（t·hm-2·a-1），A 為林分面積（hm2）[7]。

（2）釋氧服務功能

式中，G釋氧為年釋氧量 (t·a-1)，1.19為計算常數(shù)，B年為林分凈生產(chǎn)力 (t·hm-2·a-1)，A 為林分面積（hm2）[7]。

2.2.3 固碳釋氧價值的計算

根據(jù)國家林業(yè)局發(fā)布的行業(yè)標準，固碳釋氧價值量采用公式（3）、（4）進行計算：

（3）固碳價值的計算

式中，U固碳為年固碳價值 (元·a-1)，C碳為固碳價格（元·t-1），1.63為計算常數(shù)，R碳為CO2中碳的含量，為 27.27%，B年為林分凈生產(chǎn)力（·hm-2·a-1），A為林分面積（hm2）[7]。

（4）釋氧價值的計算

式中，U釋氧為年釋氧價值（t·a），1.19 為計算常數(shù)，C氧為氧氣價格（元·t-1），B年為林分凈生產(chǎn)力（t·hm-2·a-1），A 為林分面積（hm2）[7]。

3 研究結(jié)果

3.1 長青保護區(qū)森林生產(chǎn)力的基本特性

長青保護區(qū)森林總面積為29 735.5 hm2，其中竹林面積為905.2 hm2，灌木林為24.9 hm2，疏林地為654.4 hm2，喬木林為 28 151 hm2；在喬木林中，櫟類林面積最大，為13 665.9 hm2，杉木林面積最小，為39.1 hm2。森林總蓄積量為3 033 784 m3，其中疏林地蓄積量為35 218 m3，喬木林蓄積量為2 998 566 m3；在喬木林中，櫟類林森林蓄積量最大，為1 496 424 m3，杉木林蓄積量最小，為4 525 m3。長青保護區(qū)闊葉林森林生產(chǎn)力大多在 7～10 t·hm-2·a-1，油松、冷杉、落葉松等針葉林森林生產(chǎn)力多在 3～11 t·hm-2·a-1，森林平均生產(chǎn)力為8.756 t·hm-2·a-1，其中油松的森林平均生產(chǎn)力最低，為 3.597 t·hm-2·a-1，落葉松的森林平均生產(chǎn)力最高，為11.980 t·hm-2·a-1，見表1。

3.2 長青保護區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)固碳量和釋氧量分析

表1 長青自然保護區(qū)各類森林的生物生產(chǎn)力

長青保護區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)年固碳量為108 082.347 t，其中櫟類林的年固碳量最大，為44 234.550 t，占總森林固碳量的40.93%；單位面積森林年固碳量為 3.892 t·hm-2·a-1，其中落葉松林的單位面積森林年固碳量最大，為5.325 t·hm-2·a-1，比單位面積森林平均年固碳量高36.81%；年釋氧量為289 353.733 t，其中櫟類林的年釋氧量最大，為118 423.000 t，占總森林釋氧量的40.93%；單位面積森林年釋氧量為10.420 t·hm-2·a-1，其中落葉松林的年釋氧量最大，為 14.256 t·hm-2·a-1，比單位面積森林平均年釋氧量高36.81%，見表2。

3.3 長青保護區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)固碳價值量和釋氧價值量分析

表2 長青自然保護區(qū)各類森林的固碳釋氧量

長青保護區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)年固碳價值量為1 053.80×105元，其中櫟類林年固碳價值量最大，為431.29×105元，占總森林年固碳價值量的40.93%；單位面積森林年固碳價值量為3.79×103元，其中落葉松林單位面積年固碳價值量最大，為5.19×103元，比單位面積森林平均年固碳價值量高36.82%。年釋氧價值量為2 893.54×105元，其中櫟類林年釋氧價值量最大，為1 184.23×105元，占總森林年釋氧價值量的40.93%；單位面積森林年釋氧價值量為10.42×103元，其中落葉松林單位面積年釋氧價值量最大，為14.26×103元，比單位面積森林平均年釋氧價值量高36.82%，見表3。

3.4 長青保護區(qū)固碳釋氧總量與平均值

長青保護區(qū)森林年固碳量108 082.347 t，單位面積森林年固碳量3.892 t·hm-2·a-1；森林年釋氧量289 353.733 t，單位面積森林年釋氧量 10.420 t·hm-2·a-1。森林年固碳價值為1 053.80×105元，單位面積森林年固碳價值為3.80×103元·hm-2·a-1；森林年釋氧價值為2 893.54×105元，單位面積森林年釋氧價值為 10.42×103元·hm-2·a-1，單位面積森林的固碳釋氧經(jīng)濟價值為14.21×103元·hm-2·a-1。長青保護區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)固碳釋氧總量為397 436.080 t，森林生態(tài)系統(tǒng)年固碳釋氧總經(jīng)濟價值為3 947.34×105元。

長青保護區(qū)各林分單位面積固碳釋氧價值量大小順序依次為：灌木林＞林分＞竹林＞疏林地（林分包含冷杉、油松、軟闊等喬木林）。其中，灌木林單位面積固碳釋氧價值量最大，為4.16×103元；疏林地最小，為2.14×103元。說明林分凈生產(chǎn)力對森林的生態(tài)服務功能價值的影響是顯著的（圖1）。

表4 長青自然保護區(qū)各類森林的固碳釋氧服務功能

圖1 長青自然保護區(qū)各類森林單位價值量比較

4 結(jié)論與討論

（1）從森林生態(tài)系統(tǒng)固碳釋氧經(jīng)濟價值與GDP的比較，可以看出，森林生態(tài)系統(tǒng)不僅可以為人類提供直接經(jīng)濟價值（木材、藥品等），還擁有很大的潛在使用價值，而這種潛在使用價值對社會的作用比提供林產(chǎn)品的價值更重要，對人類社會的貢獻更大[10]。本研究結(jié)果表明，長青保護區(qū)2009年森林生態(tài)系統(tǒng)年固碳釋氧總經(jīng)濟價值為3 947.34×105元，相當于洋縣2009年GDP（生產(chǎn)總值）的9.84%。表明長青保護區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)在維系洋縣區(qū)域乃致陜西省生態(tài)穩(wěn)定、保持經(jīng)濟持續(xù)增長中有極其顯著的作用。

（2）自2001年我國先后啟動實施天保工程、退耕還林還草工程、野生動植物保護及自然保護區(qū)建設等林業(yè)重點工程。隨著林業(yè)重點工程的逐步實施，森林的林分組成和林齡結(jié)構(gòu)發(fā)生了較大改變，森林生產(chǎn)力穩(wěn)步提升，森林固碳量也在不斷增加[7]。方精云等[14]1996年估算的陜西省1984～1988年的年森林固碳量均值為 183.14 g·m-2·a-1；馬長欣等[7]估算的陜西省1993～2003年的森林年固碳量均值為267.2 g·m-2·a-1。長青保護區(qū)森林年固碳量108 082.350 t·a-1，單位面積森林年固碳量 389.21 g·m-2·a-1，均高于馬長欣等[7]和方精云等[14]估算結(jié)果中的陜西省平均值，說明長青保護區(qū)森林的年固碳量位于陜西省的平均水平之上，進一步說明林業(yè)重點工程對保證森林的可持續(xù)發(fā)展，尤其是提高森林生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)服務功能具有重要意義。

（3）森林生態(tài)系統(tǒng)的固碳釋氧服務功能與森林類型、林分樹種組成、林齡結(jié)構(gòu)等因素息息相關(guān)，因為這些自然因素的區(qū)域差異和相互作用，以致我國不同區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)固碳量和釋氧量都會存在較大差別[7]。長青保護區(qū)與峨眉山風景區(qū)區(qū)域尺度相似，只是在林分類型、森林結(jié)構(gòu)和林齡上存在一些差異，其固碳釋氧總量為397 436.080 t，年固碳釋氧總經(jīng)濟價值為39 473.40萬元，其中森林年固碳量 108 082.347 t，森林年釋氧量289 353.733 t，均高于譙萬智[19]估算的峨眉山風景區(qū)森林植被年固碳量（69 287.61 t）和年釋氧量（89 713.24 t）；森林年固碳價值量為10 538.03萬元，森林年釋氧價值量為28 935.37萬元，均高于譙萬智[19]估算的峨眉山風景區(qū)森林植被年固碳價值量（8 314.52萬元）和年釋氧量（8 971.31萬元）。長青保護區(qū)的森林結(jié)構(gòu)主要為寒溫性針葉林、溫性針葉林、暖性針葉林、落葉闊葉林、常綠落葉闊葉林等，這些林分類型與周玉榮等[6]研究的我國森林的主要碳庫林分類型高度吻合，這可能是導致長青保護區(qū)森林碳密度高于峨眉山風景區(qū)的原因之一。

（4）長青保護區(qū)各林分類型中灌木林單位面積年固碳量和單位面積年釋氧價值均為最大。長青保護區(qū)的喬木林主要由云杉、冷杉、櫟類、樺類、落葉松、華山松等樹種組成，多為成熟林，林型主要為針闊混交林、針葉林、云冷杉林等，這些林分的地下生物量較高，地上生物量較低，而長青保護區(qū)的灌木林樹種主要為秀雅杜鵑（Rhododendron concinnum）、頭花杜鵑（Rhododendron capitatum）、香柏（Sabina squamata）等，這些灌木樹種耐干旱、耐貧瘠，有更好的惡劣自然環(huán)境適應能力，且天然更新快、萌發(fā)能力強、生長速率高，因此其枝和葉的生物量較高，而葉和枝是生物固碳釋氧的主要器官，因此灌木林的單位面積的固碳量和釋氧量較大。而長青保護區(qū)灌木林的生物量結(jié)構(gòu)和喬木林生物量結(jié)構(gòu)的關(guān)系與陳遐林等[20]對山西太岳山灌木林生物量及生產(chǎn)力的研究結(jié)果基本一致。從群落演替的角度來看，長青自然保護區(qū)的喬木林多為成過熟林，其群落演替已達到相對穩(wěn)定的狀態(tài)，喬木林的生產(chǎn)勢趨緩，因此喬木林的年生產(chǎn)力和年生物量較小，而灌木林易遭受人為干擾，其群落一直處于增長期，因此灌木林的年生產(chǎn)力和年生物量較高，這也是灌木林單位面積年固碳量和年釋氧量均最大的原因之一。

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