蘭 潔，張毓?jié)瑤煈c東，李吉玫，許紫峻，韓燕梁

(1.新疆大學 資源與環(huán)境科學學院，新疆 烏魯木齊 830046；2.新疆林科院 森林生態(tài)研究所，新疆 烏魯木齊 830063；3.新疆大學 干旱生態(tài)環(huán)境研究所，新疆 烏魯木齊 830046)

森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能是指森林生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)過程所形成及所維持的人類賴以生存的自然環(huán)境條件與效用[1-2]。森林作為地球陸地生態(tài)系統(tǒng)中必不可少的資源，一直占據(jù)著生態(tài)系統(tǒng)的主體部分[3]，它是可再生資源，是人類和多種生物賴以生存和發(fā)展的基礎[4-5]。因此，早在20世紀50年代人們就開始了對森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能及其價值的研究[6-8]。但是，長期以來，由于人們對森林資源采取了大量掠奪式的開采和粗放型的管理方式，導致森林面積逐漸減少，使森林生態(tài)系統(tǒng)提供的各種服務功能減弱[9-10]，不僅直接影響了生態(tài)環(huán)境，同時也影響著經(jīng)濟和社會的發(fā)展[2,11]。因此，關注森林生態(tài)系統(tǒng)的興衰是至關重要的。而對森林生態(tài)系統(tǒng)服務進行量化研究，將其價值納入社會經(jīng)濟體系當中，是當下全球范圍內(nèi)的重要課題[5]。目前對森林生態(tài)系統(tǒng)的價值評估方法主要有2個，即生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值和能值理論[12]。

1998年長江流域的巨大洪水,分析原因,與森林過度采伐、植被破壞、水土流失、泥沙淤積、行洪不暢有關[13]。此時，人們認識到了森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最重要的自然生態(tài)系統(tǒng)，是人類發(fā)展不可缺少的自然資源[14-15]。因此，國家提出了“天然林保護”等一系列促進林業(yè)發(fā)展的生態(tài)工程措施，天保工程的實施，旨在改善脆弱和不穩(wěn)定的環(huán)境狀況[16]，通過公益林建設解決中國主要天然林區(qū)的休養(yǎng)生息和恢復發(fā)展問題，從根本上遏制生態(tài)環(huán)境惡化，保護生物多樣性，促進社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展[17-18]。新疆維吾爾自治區(qū)作為天然林保護工程重點實施地區(qū)之一，隨著天保工程等措施的實施，使生態(tài)環(huán)境有了明顯的改善，水土流失也得到了有效的控制，同時也為新疆乃至全國產(chǎn)生了巨大的生態(tài)效益。為更好地加深人們的環(huán)境意識，促進和加強林業(yè)建設在國民經(jīng)濟中的主導地位，提高森林經(jīng)營管理水平[1]，需對全區(qū)天保工程產(chǎn)生的作用進行量化，評價全區(qū)天保工程實施后森林生態(tài)服務功能價值量的動態(tài)變化。

由于大多作者對森林生態(tài)服務功能價值的研究集中在對某一個時間點的特定區(qū)域的森林，而從時間跨度上對國家巨額投資支持的林業(yè)工程上研究很少[19]。因此，本研究主要以新疆天然林保護工程不同時期各項生態(tài)服務功能價值量為出發(fā)點，以2000年天保工程一期啟動資源數(shù)據(jù)、到2010年天保工程一期結束以及2015年天保工程二期中期數(shù)據(jù)為基礎，研究新疆天保工程區(qū)總價值量、不同區(qū)域價值量以及44個林場在2000、2010、2015年生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值量的動態(tài)變化，為新疆天保工程的實施提供參考。

1 研究區(qū)概況

新疆天保工程區(qū)主要分布在天山、阿爾泰山，少量分布在昆侖山。其中，天山森林主要分布在海拔1 700～2 600 m，森林分布區(qū)屬于溫涼半濕潤、半干旱針葉林氣候區(qū)；阿爾泰山森林主要分布在海拔1 400～2 300 m,屬于大陸性氣候。山區(qū)年均氣溫0.7℃，雨季多集中在6-8月份，年降水量200～1 000 mm，年蒸發(fā)量980～1 150 mm，年徑流量100～400億m3,年均相對濕度65%。天山林下土壤主要為山地灰褐色森林土，阿爾泰山主要為山地棕色針葉林土，腐殖質(zhì)層較厚。監(jiān)測的主要優(yōu)勢樹種包括雪嶺云杉 (Piceaschrenkiana) 、西伯利亞落葉松(Larixsibirica) 、西伯利亞紅松(Pinussibirica)、西伯利亞冷杉(Abiessibirica)、樺樹(Betulaspp．)、歐洲山楊(Populustremula)以及各類灌木。

新疆維吾爾自治區(qū)天然林保護工程直至2015年共分為5個區(qū)域：阿爾泰山國有林管理局、天山西部國有林管理局、天山東部國有林管理局、地州所屬林場及其他以及天保二期新增林場，共計44個實施單位，其中14個林場為2011年天保二期工程新增林場 。新疆天保工程在新疆伊犁哈薩克自治州、昌吉回族自治州、阿勒泰地區(qū)、博爾塔拉蒙古自治州以及喀什地區(qū)等均有分布(圖1)。自2000年天保工程實施以來，至2010年天保工程一期實施結束期間全疆森林管護面積由209.47萬hm2增加到423.8萬hm2,工程區(qū)森林覆蓋率由25.66%增加到28.94%，林木蓄積量由2.34億m3增加到2.57億m3，實現(xiàn)了森林面積、覆蓋率和蓄積量的“三增長”；同時，通過調(diào)減產(chǎn)量、停止采伐，累計少采伐木材251.7萬m3，使森林資源得到有效保護。

注：1.克州奧依塔克林場；2.喀什地區(qū)昆侖山林場；3.阿克蘇地區(qū)天山林場；4.昭蘇林場；5.鞏留林場；6.察布查爾林場；7.伊寧林場；8.特克斯林場；9.阿克蘇地區(qū)天山林場；10.西天山自然保護區(qū)；11.新源林場；12.鞏乃斯林場；13.沙灣林場；14.瑪南林場；15.呼圖壁林場；16.烏南林場；17.板房溝林場；18.新農(nóng)大實習林場；19.米泉林場；20.阜康林場；21.吉木薩爾林場；22.奇臺林場；23.木壘林場；24.哈密林場；25.烏蘇林場；26.博州精河林場；27.尼勒克林場；28.蒙瑪拉林場；29.霍城林場；30.博州三臺林場；31.博州哈夏林場；32.博州哈日圖熱格林場；33.夏爾西里保護區(qū)；34.塔城地區(qū)裕民縣巴爾魯克山林場；35.塔城地區(qū)額敏縣哈拉也門林場；36.塔城地區(qū)和豐縣白松林場；37.哈巴河林場；38.喀納斯國家級自然保護區(qū)；39.布爾津林場；40.阿勒泰林場；41.福海林場；42.兩河源自然保護區(qū)；43.富蘊林場；44.青河林場。

2 研究方法

2.1 森林資源連清數(shù)據(jù)

新疆天然林保護辦公室提供的2000、2010年和2015年44個林場的資源數(shù)據(jù)，新疆2001、2006年和2011年一類森林資源連清數(shù)據(jù)，2009年和2015年新疆天保工程各林場的二類森林資源連清數(shù)據(jù)。

2.2 森林生態(tài)服務功能參數(shù)

依據(jù)新疆天保工程區(qū)的布局、氣候生態(tài)類型、研究區(qū)的典型性和代表性，分別在天山林區(qū)和阿爾泰山林區(qū)選擇5個主站點：包括2個以CFERN為主的生態(tài)站(分別位于板房溝林場的天山站和喀納斯自然保護區(qū)轄區(qū)內(nèi)的阿山站)，以及哈密林場、鞏留林場和富蘊林場。6個輔助點：烏南林場、尼勒克林場、昭蘇林場、青河林場、哈巴河林場和板房溝林場。進行各項生態(tài)監(jiān)測，獲取長期觀測的連清數(shù)據(jù),包括主要林分年平均降水量、年地表徑流量、年蒸散量、林分年凈生產(chǎn)力、土壤容重、有無林地土壤侵蝕模數(shù)、土壤營養(yǎng)元素 ( 有機質(zhì)、) 、空氣負離子濃度、年吸收二氧化硫、氟化物、氮氧化物量、林分年滯塵量以及林木各器官養(yǎng)分含量(N、P 、K)和生物多樣性指數(shù)。相關計算公式主要依據(jù)《森林生態(tài)服務功能評估規(guī)范》(LY/T1721-2008)[20]。

2.3 社會公共數(shù)據(jù)

采用我國權威機構公布的社會公共數(shù)據(jù)，包括水庫庫容造價、居民用水價格、磷酸二銨價格、固碳價格、負離子價格、二氧化硫治理費用以及降塵清理費用等。當計算各項功能物質(zhì)量、價值量時，需綜合考慮這些公共數(shù)據(jù)的時效性和物價增長等因素，因此需根據(jù)不同年份存款利率Dr和貸款利率Lr對所評估年份價格參數(shù)進行貼現(xiàn)換算，得到當年的價格參數(shù)。計算公式為：

t=(Dr+Lr)/2

d=(1+tn+1)(1+tn+2)…(1+tm)

式中，Dr為存款利率；Lr為貸款利率；t為存貸款均衡利率；n+1,n+2,…,m為評估年份；d為貼現(xiàn)率(價格參數(shù)換算系數(shù))。

3 結果與分析

3.1 天保工程生態(tài)服務功能總價值動態(tài)評估

從圖2可以看出，在天保工程實施期間，森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值量呈上升趨勢。2000年天保一期工程施行初期，新疆天保工程區(qū)生態(tài)服務功能總價值量為350.39×108元，其中涵養(yǎng)水源功能、保育土壤功能、固碳釋氧功能、積累營養(yǎng)物質(zhì)功能、凈化大氣功能、生物多樣性保護價值量分別為144.94×108元、12.62×108元、93.22×108元、16.40×108元、23.77×108元、59.44×108元；直至2010年天保一期工程結束，工程區(qū)總價值量達到737.83×108元，其中涵養(yǎng)水源價值量增加193.48×108元，保育土壤價值量增加27.15×108元，固碳釋氧價值量增加81.52×108元，積累營養(yǎng)物質(zhì)價值量增加12.08×108元，凈化大氣價值量增加16.91×108元，生物多樣性保護價值量增長56.30×108元，各項生態(tài)服務功能價值量增長幅度為71.14%～215.13%；同時，其總價值量相當于2000年增加了2.11倍，年增長率達到11.06%；同時，天保工程一期各項生態(tài)服務功能價值的總增加量(387.44×108元)相當于天保一期工程總投資(14.14×108元)的27.40倍。

2015年天保工程二期中期結束，生態(tài)服務功能的總價值量達到921.64×108元，相當于2015年全疆GDP(9324.80×108元)的9.88%(若為44個實施單位總價值量1116.85×108元，則占全疆GDP的11.98%)；其中涵養(yǎng)水源功能價值量(為420.58×108元)最大，占總價值量的45.63%，固碳釋氧功能價值量(為216.56×108元)次之，占生態(tài)效益總價值量的23.50%，積累營養(yǎng)物質(zhì)功能價值量(為35.55×108元)最小，占總價值的3.86%；相對于2010年，總價值量增長183.81×108元。天保工程實施前后研究區(qū)內(nèi)的各項生態(tài)服務功能價值所占比例排序基本上符合涵養(yǎng)水源功能>固碳釋氧功能>生物多樣性保護>凈化大氣功能>保育土壤功能>積累營養(yǎng)物質(zhì)功能。

注：由于新疆天保一期工程實施時為30個施工單位，為更好的說明生態(tài)服務功能價值量的變化，此處2015年的各價值量僅為一期天保工程30個施工單位的總和。

3.2 天保工程不同區(qū)域生態(tài)服務功能價值評估

從各分區(qū)不同森林生態(tài)服務功能價值量來看(表1)，2000年，阿山局(阿爾泰山國有林局)、天西局(天山西部國有林管理局)、天東局(天山東部國有林管理局)與地州所屬林場及其他的價值量分別為156.83×108元、88.34×108元、80.32×108元、24.90×108元；2010年，阿山局、天西局、天東局及地州所屬林場與其他的價值量分別為318.49×108元、166.47×108元、200×108元、52.87×108元；2015年，阿山局、天西局、天東局與地州所屬林場及其他的價值量分別為464.85×108元、226.10×108元、252.93×108元、65.63×108元、天保二期新增林場價值量為107.34×108元 。各分局在2000-2015年間總生態(tài)服務功能價值量呈增長趨勢，且阿山局、天西局、天東局及地州所屬林場的年增長率分別為9.65%、9.88%、14.33%、10.90%。天保工程實施后各工程區(qū)單位生態(tài)服務功能價值量大小排序基本符合阿山局>天東局>天西局>地州所屬林場及其他。

對比各分區(qū)不同時期不同生態(tài)服務功能單位面積價值量(表2)，可知在2000、2010年和2015年3個不同時期內(nèi)，各分區(qū)均為涵養(yǎng)水源、固碳釋氧和生物多樣性保護單位面積價值量最大。其中，涵養(yǎng)水源功能單位面積價值量在不同時期排序均符合阿山局>天西局>地州所屬林場及其他>天東局；固碳釋氧功能單位面積價值量在2000年，天西局最大(0.98×104元/hm2)，阿山局最小(0.40×104元/hm2)；而在2010年和2015年，其各分區(qū)單位面積價值量排序一致：地州所屬林場及其他>天西局>天東局>阿山局；生物多樣性保護單位面積價值量的排序基本符合天西局>地州所屬林場及其他>天東局>阿山局。保育土壤、凈化大氣和積累營養(yǎng)物質(zhì)的單位面價價值量在2000、2010年和2015年均為阿山局最高，地州所屬林場林場次之，天東局和天西局最低。

3.3 天保工程區(qū)各林場生態(tài)服務功能價值評估

通過比較，可看到在2000年天保工程施行初期，30個實施單位中，富蘊林場生態(tài)服務功能價值量最大，為56.65×108元，占總價量的16.17%；特克斯林場次之，價值量為26.46×108元，占總價值量的7.55%；總價值量最小的為新農(nóng)大實習林場，價值量為0.97×108元，僅占總價值量的0.28%。

在2010年天保一期工程實施結束時，各林場中生態(tài)服務功能價值量最大的是富蘊林場，為85.02×108元，相對于2000年增加了0.5倍；阿勒泰林場次之，為48.28×108元；而價值量最小的依然是新農(nóng)大實習林場，為5.21×108元，相對于2000年，其價值量增加了4.37倍。同時，新疆天保工程區(qū)30個實施單位在2000-2010年間生態(tài)服務功能價值量均呈增加趨勢，且價值量年增長率在3.84%～43.71%。

表1 新疆天保工程各分區(qū)不同森林生態(tài)服務功能價值量Table 1 The function values of different forest ecological services in Xinjiang Tianbao project areas (×108元)

表2 新疆天保工程各分區(qū)不同森林生態(tài)服務功能單位面積價值量Table 2 The function unit values of different forest ecological services in Xinjiang Tianbao project areas (×104元·hm-2)

2011年天保工程二期開始實施，新疆天保工程區(qū)的實施單位由一期的30個增加到44個。在2015年天保工程二期中期結束時，生態(tài)服務功能總價值量達到1 116.85×108元，其中，阿勒泰林場功能價值量最大，為81.93×108元；兩河源自然保護區(qū)次之，為81.05×108元，阿克蘇地區(qū)庫車縣天山林場最小，為0.99×108元。與2010年的737.83億元相比，2011-2015年全疆天保工程區(qū)生態(tài)服務功能價值增長了379.02×108元。其中，富蘊林場、青河林場及巴音郭楞蒙古族自治州鞏乃斯林場生態(tài)服務功能價值量有所下降，由2006年新疆維吾爾自治區(qū)森林資源部連續(xù)清查第5次復查成果可發(fā)現(xiàn)，原因可能是由于林場區(qū)劃調(diào)整的不可比增減量引起的。 除此之外，各實施單位價值量均呈增長趨勢，且年增長率在1.83%～13.94%。

從各林場單位面積價值量來看，2000年，哈巴河林場最大，為3.31×104元/hm2；特克斯林場次之，為3.11×104元/hm2；木壘林場最小，為1.95×104元/hm2。2010年，新源林場單位面積價值量最大，為4.28×104元/hm2；鞏留林場次之，為3.94×104元/hm2；木壘林場單位面積價值量最小，為2.24×104元/hm2。2015年，額敏縣哈拉也門林場單位面積價值量最大，為5.21×104元/hm2；鞏乃斯林場次之，為5.19×104元/hm2；和豐縣白松林場最小，為2.66×104元/hm2(木壘林場為2.73×104元/hm2)。從總單位面積價值量來看，2000年為2.66×104元/hm2，2010年為2.83×104元/hm2，2015年為3.79×104元/hm2(表2)。

表3 天保工程區(qū)各單位生態(tài)服務功能價值Table 3 Ecological service function values of each forest farm in Tianbao project area

4 結論與討論

2000-2015年，新疆天保工程研究區(qū)森林資源面積、蓄積以及覆蓋率實現(xiàn)了三增長；工程區(qū)生態(tài)服務功能價值在2000、2010、2015年分別為350.39×108元、737.83×108元和1 116.85×108元，且天保工程實施前后研究區(qū)內(nèi)的各項生態(tài)服務功能價值所占比例排序基本上符合涵養(yǎng)水源功能>固碳釋氧功能>生物多樣性保護>凈化大氣功能>保育土壤功能>積累營養(yǎng)物質(zhì)功能，而2000年出現(xiàn)積累營養(yǎng)物質(zhì)功能價值量大于保育土壤功能價值量的原因可能是在天保工程施行初期，森林資源破壞嚴重，水土流失情況較頻繁，導致該情況發(fā)生，說明森林在保護土壤資源以及固定土壤肥力方面可產(chǎn)生積極作用。同時，若新疆天保工程區(qū)蓄積凈增長量按平均65%的出材率和2015年平均木材售價1 452.74元/m3計算，可折合成30 780.76萬元；天保工程實施后，要求大幅度調(diào)減木材產(chǎn)量，全疆累積15 a完成調(diào)減量368萬m3(由原來的28萬m3減少到2002年的8萬m3，2005年新疆全面停止采伐),按照平均蓄積產(chǎn)生的服務功能價值計算，研究區(qū)森林資源生態(tài)服務功能價值的凈增加量和建材量產(chǎn)生的直接經(jīng)濟價值分別為9.59×108元和0.44×108元。

在2000-2010、2010-2015年全疆天保工程實施期間，各區(qū)域生態(tài)服務功能價值量也呈遞增趨勢，其中，阿山局、天西局、天東局及地州所屬林場的年平均增長率分別為9.65%、9.88%、14.33%、10.90%。涵養(yǎng)水源價值量在不同年份不同分局所占比例均為最大，說明森林對我區(qū)的水質(zhì)調(diào)節(jié)、凈化以及循環(huán)方面可產(chǎn)生巨大的作用；而天東局在2000年時，固碳釋氧價值量占比最高，原因是該區(qū)幼齡林面積(僅占2.47%)遠遠小于其他齡組面積，而據(jù)測算所得，新疆涵養(yǎng)水源功能中為幼齡林單位面積價值量最大，因此，其涵養(yǎng)水源價值量偏小。

在2000、2010年和2015年，阿山局、天西局、天東局和地州所屬林場及其他區(qū)域的，涵養(yǎng)水源功能、保育土壤功能、凈化大氣功能和積累營養(yǎng)物質(zhì)功能的單位面積價值量均為阿山局最高。一方面是由于阿山局面積占新疆天工程總面積比重最大；另一方面是由于各區(qū)域中不同服務功能項的參數(shù)差異導致的，阿山局的地表徑流量相對其他區(qū)域最低，土壤以及林分的氮磷鉀含量較高，而且林分負離子及林分高度最大。固碳釋氧功能和生物多樣性保護單位面積價值量為天西局最高，主要原因是該區(qū)域林分年生產(chǎn)力相對較強，且降水相對于其他區(qū)域較豐富，因此物種數(shù)也相對更多。

2000年、2010年、2015年單位面積價值量分別為2.66×104元/hm2、2.83×104元/hm2、3.79×104元/hm2，可看出，隨著天保工程的實施，新疆森林生態(tài)系統(tǒng)的單位面積價值量逐漸增長，說明天保工程對新疆的森林資源增加起到了重要作用。同時，在3個時期中，均為木壘林場單位面積價值量最小(面積不是最小)，從側面反映出林場管理人員需尋找產(chǎn)生該情況的原因，對林場加強管理。

與2000年天保工程正式施行時相比，研究區(qū)內(nèi)，2010、2015年的森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能總價值量均為增長趨勢，同時，44個林場的總價值量及單位面積價值量也均呈增長趨勢。而引起不同年代生態(tài)服務功能價值量變化的主要原因，一方面是物質(zhì)量的增長，歸根結底是近年來封山育林、飛播造林以及禁止采伐等措施起到了決定性作用，使森林面積持續(xù)增長；另一方面也是由于當今社會快速發(fā)展，各項人工費、排污處理費以及商品的價格指數(shù)變化引起的。面對富蘊林場、清河林場和鞏乃斯林場價值量負增長的情況，分析原因，主要有：第一，各個時期選擇的衛(wèi)星影片不同，導致面積及林齡劃分發(fā)生變化；第二，林場的區(qū)劃調(diào)整出現(xiàn)變化，導致林場面積減小，價值量也隨之降低。

天保工程的實施,充分認識到了森林生態(tài)的巨大效益，有效地保護了新疆的天然林資源，為恢復、保護和建設新疆生態(tài)做出了巨大貢獻。同時，新疆作為全國所有天保工程重點區(qū)域?qū)嵤┑氖》葜?，為全疆帶來更多的物質(zhì)量和價值量，增強了新疆森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能，為新疆森林資源和社會經(jīng)濟建設準備了后備資源，并為全國乃至全球的生態(tài)環(huán)境保護做出一部分貢獻。