薛沛沛，齊代華 ，陳道靜，孟祥江

(1.重慶市林業(yè)科學(xué)研究院，重慶武陵山森林生態(tài)站，重慶 400036； 2.西南大學(xué)，重慶 400715)

馬尾松(Pinusmassoniana)是我國(guó)南方主要的鄉(xiāng)土造林和工業(yè)原料樹種，用途廣泛，經(jīng)濟(jì)價(jià)值高，也是我國(guó)分布最為廣泛的針葉林[1～4]。重慶市現(xiàn)有森林面積306.26萬(wàn)hm2，其中馬尾松林143.74萬(wàn)hm2，占重慶市森林總面積的46.93%，其中馬尾松天然次生林占馬尾松林總面積的70%以上。由于馬尾松天然次生林普遍存在多代更新、林分密度大和水平分布不勻等問題，造成局部立木間競(jìng)爭(zhēng)、分化強(qiáng)烈，加上立地條件較差、容易招致病蟲害等缺點(diǎn)，使得林分生產(chǎn)力水平和生態(tài)效益不高[2]。因此，針對(duì)低質(zhì)低效的馬尾松天然次生林進(jìn)行疏伐和林分結(jié)構(gòu)改造，是森林經(jīng)營(yíng)的一項(xiàng)重要技術(shù)措施[5]。香樟(Cinnamomumcamphora)屬于樟科常綠大喬木，主要分布于我國(guó)南方及西南各省區(qū)，香樟木材耐腐、防蟲、致密、有香氣，材質(zhì)上乘，是我國(guó)著力培育的珍貴樹種之一，也是馬尾松林結(jié)構(gòu)改造的理想樹種之一[6,7]。

隨著森林重要性的日益顯著，森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估得到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。日本林野廳分別于1972年、1991年和2000年3次對(duì)全國(guó)森林資源價(jià)值進(jìn)行了核算[8]；De Groot(1994)報(bào)道指出巴拿馬森林綜合生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值為500美元·hm-2·a-1(包括使用價(jià)值和非使用價(jià)值)[9]；Tobias和Mendelsohn、Chopar從不同角度和不同研究方法探討了熱帶雨林的生態(tài)經(jīng)濟(jì)價(jià)值[10,11]。我國(guó)的森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估開始于20世紀(jì)80年代。侯元兆[12,13]、歐陽(yáng)志云等[14]、靳芳等[15]、李少寧[16]等學(xué)者應(yīng)用不同的研究方法、對(duì)不同區(qū)域的森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進(jìn)行了評(píng)估。但是評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)估方法的巨大差異導(dǎo)致評(píng)估結(jié)果不具有可比性。林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《森林生態(tài)服務(wù)功能評(píng)估規(guī)范》(LY/T 1721-2008)[17]的發(fā)布與實(shí)施，使森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估得到了一定的規(guī)范，并在全國(guó)各地得到了廣泛應(yīng)用。

本文應(yīng)用LY/T 1721-2008，對(duì)觀音峽林場(chǎng)馬尾松林改造成香樟林過(guò)程中生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能變化進(jìn)行了價(jià)值核算與評(píng)估，為馬尾松林和香樟林生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)經(jīng)營(yíng)提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于沙坪壩區(qū)與北碚區(qū)接壤的北碚區(qū)觀音峽林場(chǎng)，屬中亞熱帶東部偏濕性季風(fēng)氣候，雨量充沛，年均降雨量1110mm，年均氣溫18℃，溫暖濕潤(rùn)，東經(jīng)106°26′33″，北緯29°45′28″，海拔500m左右，立地條件較好，微酸性黃壤。森林植被群落喬木層樹種有馬尾松(Pinusmassoniana)、香樟、杉木(Cunninghamialanceolata)、木荷(Schimasuperba)、毛葉木姜子(Litseamollis)等，灌木層有菝葜(Smilax china)、鐵仔(Myrsine africana )、鹽膚木(Rhus chinensis)等，草本層優(yōu)勢(shì)種有芒萁(Dicranopteris dichotoma)、蕨(Pteridiumaquilinum)、淡竹葉(Lophatherumgracile)等。

2 研究方法

2.1 樣地設(shè)置

2017年，在研究區(qū)域內(nèi)，選取馬尾松天然次生林(CK，成熟林)和改造過(guò)程中不同林齡香樟林(5 a生香樟幼齡林S1、15 a生香樟中齡林S2和30 a生香樟近熟林S3)布設(shè)樣地，樣地規(guī)格為20 m×20 m，每個(gè)森林類型設(shè)置3個(gè)重復(fù)。馬尾松林和不同林齡香樟林的群落物種組成見表1。馬尾松林喬木層中，建群種馬尾松的重要值達(dá)到90%以上，伴生有少量的白櫟、毛桐等樹種，林分密度 1 300株·hm-2。在馬尾松林改造過(guò)程中，群落喬木層香樟的優(yōu)勢(shì)度有顯著提高。改造初期馬尾松占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，香樟幼樹處于灌木層，林分密度 1 200株·hm-2；改造中期香樟的優(yōu)勢(shì)較為明顯(重要值達(dá)45.85%)，林分密度1 150株·hm-2；改造后期香樟占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，重要值達(dá)70%以上，林分密度1 000株·hm-2。標(biāo)準(zhǔn)地基本情況見表2。

表1 森林群落改造過(guò)程中群落物種組成情況

注：表中“()”內(nèi)為物種的重要值(%)，僅列出重要值均大于10.00物種。

Note:The "()" in the table is the important value (%) of the species,and the important values (%) greater than 10% are listed.

表2 不同林齡香樟林與馬尾松林基本情況表

2.2 評(píng)估方法

依據(jù)國(guó)家林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《森林生態(tài)服務(wù)功能評(píng)估規(guī)范》，選擇涵養(yǎng)水源、固碳釋氧、保育土壤、林木積累營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、凈化大氣環(huán)境和生物多樣性保護(hù)等6項(xiàng)生態(tài)服務(wù)功能，開展觀音峽林場(chǎng)不同林齡香樟林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值核算與評(píng)估。社會(huì)公共數(shù)據(jù)隨著市場(chǎng)價(jià)格的變化而有所變動(dòng)，按照以下標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行：

(1)水庫(kù)庫(kù)容造價(jià)：根據(jù)中華人民共和國(guó)審計(jì)署，2013年第23號(hào)公告：長(zhǎng)江三峽工程竣工財(cái)務(wù)決算草案審計(jì)結(jié)果，三峽工程動(dòng)態(tài)總投資合計(jì)2 485.37億元；水庫(kù)正常蓄水位高程175 m，總庫(kù)容393億m3，單位庫(kù)容造價(jià)為6.32元·t-1。

(2)居民用水價(jià)格：采用重慶市2017年居民用水平均價(jià)格，為3.50元·t-1。

(3)挖取單位面積土方費(fèi)用：根據(jù)2002年黃河水利出版社出版《中華人民共和國(guó)水利部水利建筑工程預(yù)算定額》[18](上冊(cè))，人工挖土方Ⅰ和Ⅱ類土類每100 m3需42工時(shí)，人工費(fèi)依據(jù)《建設(shè)工程工程量清單計(jì)價(jià)規(guī)范》[19]取150元·工日-1，為63元·m-3。

(4)磷酸二銨含氮量：磷酸二銨化肥含氮量為14%，來(lái)自化肥說(shuō)明。

(5)磷酸二銨含磷量：磷酸二銨化肥含磷量為15.01%，來(lái)自化肥說(shuō)明。

(6)氯化鉀含鉀量：氯化鉀化肥含鉀量為50%，來(lái)自化肥說(shuō)明。

(7)磷酸二銨價(jià)格：根據(jù)中國(guó)化肥網(wǎng)(www.fert.cn)《市場(chǎng)周報(bào)》2017年平均價(jià)格，為 3 300元·t-1。

(8)氯化鉀價(jià)格：根據(jù)中國(guó)化肥網(wǎng)(www.fert.cn)《市場(chǎng)周報(bào)》2017年平均價(jià)格，為 2 800元·t-1。

(9)有機(jī)質(zhì)價(jià)格：根據(jù)重慶市場(chǎng)的調(diào)研價(jià)格，重慶市草炭土價(jià)格為500元·t-1，草炭土中含有機(jī)質(zhì)62.5%，折合為有機(jī)質(zhì)800元·t-1。

(10)固碳價(jià)格：根據(jù)“A Report by Forest Trends’ Ecosystem Market”(Goldsteinetal.,2013)中全球主要碳交易市場(chǎng)碳匯價(jià)格7.80美元·t-1，折合人民幣即49.06元t-1，人民幣對(duì)美元匯率按照2013年平均匯率6.2897計(jì)算，貼現(xiàn)至2016年，為54.14元·t-1。

(11)氧氣價(jià)格：根據(jù)中國(guó)供應(yīng)商網(wǎng)(http://cn.china.cn/)2016年重慶市醫(yī)用氧氣市場(chǎng)價(jià)格。40 L規(guī)格儲(chǔ)氣量為 5 800升，氧氣的密度為1.429 g·L-1，零售價(jià)格為30元，因此，氧氣價(jià)格為3619.60元·t-1。

(12)負(fù)離子價(jià)格：負(fù)離子價(jià)格根據(jù)臺(tái)州科利達(dá)電子有限公司生產(chǎn)的適用范圍30m2(房間高3m)、功率為6W、負(fù)離子濃度 1 000 000個(gè)·cm-3、使用壽命為10 a、價(jià)格65元·個(gè)-1的KLD-2000型負(fù)離子發(fā)生器而推斷獲得，其中負(fù)離子壽命為10 min，電費(fèi)為0.5元·度-1。

(13)二氧化硫、氟化物、氮氧化物治理和降塵清理費(fèi)用：采用中華人民共和國(guó)國(guó)家發(fā)展計(jì)劃委員會(huì)、財(cái)政部、環(huán)?？偩?、經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì)[2003]31號(hào)《排污費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)管理辦法》，分別為0.63元·kg-1、0.69元·kg-1、0.63元·kg-1和0.15元·kg-1。貼現(xiàn)到2017年二氧化硫排污費(fèi)收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為1.99元·kg-1；氟化物排污費(fèi)收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為1.14元·kg-1；氮氧化物排污費(fèi)收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為1.04元·kg-1；一般粉塵排污費(fèi)收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為0.25元·kg-1。

3 結(jié)果與分析

3.1 香樟林生態(tài)服務(wù)功能物質(zhì)量比較

3.1.1 涵養(yǎng)水源

觀音峽林場(chǎng)馬尾松林單位面積涵養(yǎng)水源量 2 721.30 m3·hm-2·a-1。香樟林幼齡林、中齡林和近熟林單位面積涵養(yǎng)水源量分別為 2 935.00 m3·hm-2·a-1、3 463.00 m3·hm-2·a-1和3 924.70 m3·hm-2·a-1。近熟林單位面積涵養(yǎng)水源量分別是幼齡林和中齡林的1.49、1.13倍。S2、S3的單位面積涵養(yǎng)水源量均大于CK。

3.1.2 保育土壤

由表3可以看出，除了香樟幼齡林外，觀音峽林場(chǎng)香樟中齡林和近熟林的單位面積固土量、減少N損失、減少P損失和減少K損失量均大于CK。而單位面積減少有機(jī)質(zhì)損失量中，S2最大，S1最小。

表3 單位面積森林保育土壤物質(zhì)量

3.1.3 固碳釋氧

香樟幼齡林、中齡林和近熟林單位面積固碳量分別是2.19 t·hm-2·a-1、2.34 t·hm-2·a-1和2.86 t·hm-2·a-1。馬尾松林單位面積固碳量2.45 t·hm-2·a-1。香樟幼齡林、中齡林單位面積固碳量明顯小于CK，香樟近熟林單位面積固碳量大于CK。

3.1.4 林木積累營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)

林木積累營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)量見表4，可以看出，香樟林單位面積積累營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)量隨著林齡增長(zhǎng)而增加，而且中齡林P積累量和近熟林K積累量分別超過(guò)了CK。

3.1.5 凈化大氣環(huán)境

觀音峽林場(chǎng)馬尾松林和香樟林單位面積森林凈化大氣物質(zhì)量見表5。香樟林單位面積凈化大氣功能排序?yàn)椋航炝?中齡林>幼齡林。 香樟幼齡林、中齡林單位面積提供負(fù)離子個(gè)數(shù)、吸收SO2和滯塵量均大于CK。不同林齡香樟林吸收HF量均大于CK。而單位面積吸收NOX而言，香樟近熟林大于CK，而幼齡林和中齡林均小于CK。

表4 單位面積森林積累營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)量

表5 單位面積森林凈化大氣物質(zhì)量

3.2 森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值量

觀音峽林場(chǎng)馬尾松林2017年生態(tài)服務(wù)功能單位面積價(jià)值為7.65萬(wàn)元·hm-2·a-1。馬尾松林改造過(guò)程中，香樟幼齡林單位面積生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值為7.51萬(wàn)元·hm-2·a-1、中齡林8.40萬(wàn)元·hm-2·a-1、近熟林10.47萬(wàn)元·hm-2·a-1(見表6)。

4 結(jié)論與討論

觀音峽林場(chǎng)香樟幼齡林、中齡林和近熟林2017年單位面積生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值分別為7.51萬(wàn)元·hm-2·a-1、8.40萬(wàn)元·hm-2·a-1、10.47萬(wàn)元·hm-2·a-1。馬尾松林單位面積生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值為7.59萬(wàn)元·hm-2·a-1。

表6 森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能單位面積價(jià)值量(萬(wàn)元·hm-2·a-1)

利用珍貴樹種香樟的快速生長(zhǎng)改造馬尾松林，在S1階段，馬尾松林占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，而香樟樹處于灌木層，林分密度略小于CK，因此單位面積提供的生態(tài)服務(wù)功能小于CK。隨改造時(shí)間的增加，香樟迅速生長(zhǎng)，樹高顯著超過(guò)馬尾松林，香樟樹在喬木層占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，灌木蓋度也顯著增加，使得生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能顯著提升。隨著改造時(shí)間的繼續(xù)增加，30年后群落的喬木層香樟樹在高度、郁閉度上已占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，重要值達(dá)70%以上，樹種數(shù)量明顯增多，群落灌木層和草本層種類和數(shù)量也發(fā)生不同程度的變化，灌木層物種數(shù)量表現(xiàn)為增加趨勢(shì)，群落內(nèi)出現(xiàn)較多的常綠闊葉樹種，草本層則以耐蔭植物為主，這些變化使得森林生態(tài)系統(tǒng)單位面積提供的服務(wù)功能物質(zhì)量和價(jià)值均存在差異?？傮w來(lái)說(shuō)，通過(guò)森林改造和改造時(shí)間的增加，森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與組成的變化，使得森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能呈現(xiàn)出增加的趨勢(shì)。由此可見，在開展馬尾松林改造和經(jīng)營(yíng)時(shí)，應(yīng)增加針闊混交林的營(yíng)造。同時(shí)，增加改造和森林培育的年限，進(jìn)而提升森林單位面積生態(tài)服務(wù)功能。

由于本研究只涉及馬尾松改造成香樟幼齡林、中齡林和近熟林過(guò)程中服務(wù)功能的評(píng)估，而沒有對(duì)香樟成熟林和過(guò)熟林開展生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估，將在今后開展相關(guān)的評(píng)估研究，進(jìn)一步完善馬尾松林改造和香樟林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)的理論依據(jù)。