鄭夔榮 黃鑫 周志翔 黃光體 孫林山

摘?要：本文以湖北省2009年森林資源二類清查數(shù)據(jù)為基礎數(shù)據(jù)，結(jié)合野外調(diào)查實測數(shù)據(jù)和公開發(fā)表的文獻數(shù)據(jù)，采用國家林業(yè)局頒布的林業(yè)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），對湖北省不同森林類型的生態(tài)服務功能及價值進行了評估，以期探討馬尾松林在湖北省森林資源中的重要作用。結(jié)果表明：湖北省馬尾松林生態(tài)系統(tǒng)服務功能總價值985.5億元·a-1，各類別服務價值順序為：固碳釋氧（363.7億元·a-1）>生物多樣性保護（256.2億元·a-1）>涵養(yǎng)水源（149.0億元·a-1）>凈化大氣環(huán)境（112.9億元·a-1）>保育土壤（79.5億元·a-1）>積累營養(yǎng)物質(zhì)（24.2億元·a-1）。湖北省馬尾松林面積占湖北省所有森林面積的24.3%，在不考慮提供負離子和物種保育價值的前提下其生態(tài)服務價值為728.8億元·a-1，占湖北省森林生態(tài)服務總價值的27.3%，遠大于其他林分類型（櫟類13.0%，灌木林12.6%，其他硬闊葉林11.5%，闊葉混交9.5%，楊類5.1%，其他針葉純林4.4%，杉木4.0%，針闊混交3.6%，其他軟闊葉林2.4%，竹林1.5%，針葉混交林0.4%，經(jīng)濟林0.3%）的生態(tài)服務價值。馬尾松單位面積生態(tài)服務價值為32 699.1元·hm-2·a-1，高于楊類、櫟類、軟闊葉林、闊葉混交林、經(jīng)濟林、竹林和灌木林的單位面積生態(tài)服務價值。湖北省馬尾松林的生態(tài)服務價值主要體現(xiàn)在固碳釋氧、生物多樣性保護和涵養(yǎng)水源價值上。因此，應當加強對馬尾松林的保護和科學管理，以發(fā)揮其作為重要造林樹種的生態(tài)服務功能。

關(guān)鍵詞：馬尾松;生態(tài)服務功能;價值評估;作用;湖北省

中圖分類號：S718.557??文獻標識碼：A??文章編號：1004-3020（2019）03-0006-07

Abstract：According to the standards of Specifications for assessment of forest ecosystem services in China （LY/T 1721—2008） published by State Forestry Administration， we evaluated the ecological service function and value of different forest types in Hubei Province in order to explore the important role of Pinus Massoniana forest in the forest resources of this province based on the forest inventory data in 2009， combined with published literature data and field survey data. The main results are as follows：The ecosystem services value of Pinus massoniana forest in Hubei province was 98.55 billion yuan/a. The order of service value is carbon fixation and oxygen release （36.37 billion yuan/a） > biodiversity conservation （25.62 billion yuan/a） > water conservation （14.90 billion yuan/a） > atmospheric environment purification （11.29 billion yuan/a） > soil conservation （7.95 billion yuan/a） > nutrients accumulation （2.42 billion yuan/a）. The area of Pinus massoniana forest in Hubei Province accounts for 24.30% of the total forest area of Hubei Province. The ecological service value of Pinus massoniana forest was 72.88 billion yuan/a without considering the value of providing negative ions and species conservation， accounting for 27.25% of the total forest in Hubei Province， which is much larger than that of other forest types （Quercus spp. forest 13.0%， shrub forest 12.6%， hardwood broadleaved forest 11.5%， broadleaved mixed forest 9.5%， Populus forest 5.1%， pure coniferous forest 4.4%， Cunninghamia lanceolate forest 4.0%， coniferous and broadleaved mixed forest 3.6%， soft broadleaved forest 2.4%， bamboo forest 1.5%， coniferous mixed forest 0.4%， economic forest 0.3%）. The per unit area value of Pinus massoniana forest was 32 699.1 yuan·hm-2·a-1， which was higher than the value of Populus forest， Quercus spp. forest， soft broadleaved forest， broadleaved mixed forest， economic forest， bamboo forest and shrub forest. Carbon fixation and oxygen release， biodiversity conservation and water conservation were the main ecological service functions of Pinus massoniana forest in Hubei province. Therefore， the protection and scientific management of Pinus massoniana forest should be strengthened so as to give play to its ecological service function as an important afforestation tree species.

Key words：Pinus massoniana; ecological service function; value evaluation; function; Hubei Province

森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最重要的生態(tài)系統(tǒng)，其通過內(nèi)部組成要素之間的相互作用而產(chǎn)生了生態(tài)服務功能，向人類提供各種各樣的生態(tài)服務。評估森林生態(tài)服務功能及價值，對如實呈現(xiàn)森林的價值，宣傳林業(yè)在社會發(fā)展中的作用有著極其重要的現(xiàn)實意義[1]。評估各類生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)服務功能已經(jīng)成為了研究熱點，尤其是森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能的評估，在林業(yè)管理中已經(jīng)占據(jù)了重要作用[2-3]。湖北省位于中國中部，是中國重要的經(jīng)濟大省，其高速發(fā)展的經(jīng)濟給環(huán)境保護帶來了嚴峻的挑戰(zhàn)，科學地制定森林發(fā)展戰(zhàn)略以保障其充分發(fā)揮生態(tài)效應對于生態(tài)文明建設具有重要的意義。馬尾松Pinus massoniana在中國亞熱帶地區(qū)廣泛分布，因其適應性強、速生、豐產(chǎn)和耐干旱等優(yōu)點而成為南方地區(qū)荒山荒地造林的重要樹種，其生態(tài)服務功能在林業(yè)中一直占有重要地位。作為湖北省重要的鄉(xiāng)土樹種，馬尾松的經(jīng)營管理長期以來受到了專家學者們的廣泛關(guān)注。迄今為止，針對湖北省馬尾松所進行的研究已相對較為全面，這些研究主要包括馬尾松毛蟲的防治[4-5]、人工林的密度調(diào)控[6-7]、地位指數(shù)表[8]和立木材積表[9]的編制、產(chǎn)區(qū)區(qū)劃[10]和生產(chǎn)力調(diào)查[11]等，但關(guān)于其生態(tài)系統(tǒng)服務的研究還未見報道。與此同時，目前的森林生態(tài)系統(tǒng)服務評估往往是將一定區(qū)域內(nèi)所有的森林看作一個整體，或?qū)ι诌M行簡單分類后進行評估[12-14]，強調(diào)單一樹種生態(tài)系統(tǒng)服務的研究還相對較少[15-16]。明確森林中每個樹種，尤其是優(yōu)勢樹種的生態(tài)功能有助于更加有效地利用和管理森林資源，同時也能夠為探索森林內(nèi)部相互作用機制提供理論依據(jù)。[HJ2.5mm]因此，評估湖北省馬尾松林的生態(tài)服務并分析其重要作用可以為今后該地區(qū)馬尾松林的管理提供更有針對性的建議，同時可為森林總體規(guī)劃提供理論依據(jù)，最終實現(xiàn)森林資源的合理配置，提高森林經(jīng)營管理水平。

1?研究區(qū)概況

湖北?。?08°21′～116°07′ E，29°05′～33°20′ N）位于中國中部、長江流域中游，地處亞熱帶季風區(qū)，大部分地區(qū)屬于亞熱帶季風氣候，局部高海拔地區(qū)屬于高山型氣候。湖北省年降雨量豐富，一般在800～1 600 mm之間，最南部和最北部差異大，降雨量由南向北逐級遞減。年均日照時數(shù)處于1 100～2 150 h之間，每年日照時數(shù)基本上都呈夏多冬少，春秋兩季居中的分布規(guī)律[17]。湖北省由于地理遼闊、降雨豐富、光照充足，所以植物資源特別豐富。據(jù)資料顯示，湖北省高等植物共207科。其中，被子植物種類最多，有165科1 075屬3 579種237變種;其次為蕨類，有35科67屬182種;種類最少的是裸子植物，目前發(fā)現(xiàn)湖北省裸子植物只有7科，共23屬、37種，包括5個變種[18]。據(jù)森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，湖北省土地面積為1 859.1萬hm2，林地面積為983.1萬hm2，占土地面積的52.9%;非林地面積為876.0萬hm2，占土地面積的47.1%。森林覆蓋率達45.09%，林木綠化率為51.98%。

2?研究方法

2.1?數(shù)據(jù)來源

本文主要采用的數(shù)據(jù)包括：①湖北省2009年森林資源規(guī)劃設計調(diào)查數(shù)據(jù);根據(jù)湖北省2009年森林資源連續(xù)清查數(shù)據(jù)，結(jié)合森林生態(tài)系統(tǒng)的特征和本研究目的，將湖北省森林類型劃分成以下15類：馬尾松純林，馬尾松針葉混交林，馬尾松針闊混交林，杉木純林，其他針葉純林（不含馬尾松純林和杉木純林），針葉混交林（不含馬尾松樹種），楊類，櫟類，其他軟闊葉林（不含楊類），其他硬闊葉林（不含櫟類），闊葉混交林，針闊混交林（不含馬尾松樹種），竹林，灌木林和經(jīng)濟林。其中，軟闊葉林包括椴類、樺類、泡桐、栲類、柳類和槭類等;硬闊葉林包括樟類、楠類、櫟類、榆類、櫸類和檀類等;經(jīng)濟林包括藥材、果樹、林化工業(yè)原料、經(jīng)濟原料等。以上各類型森林面積見圖1。②社會公共數(shù)據(jù)（湖北省降雨量、水庫建設單位庫容投資、水的凈化費用、挖取和運輸單位體積土方費用、化肥價格、固碳價格、氧氣價格、負離子生產(chǎn)費用、治理污染物費用、降塵清理費用等）;③相關(guān)文獻資料中的數(shù)據(jù)（不同森林調(diào)節(jié)水量能力、土壤侵蝕模數(shù)、土壤養(yǎng)分含量、土壤容重、不同森林類型凈生產(chǎn)力、土壤固碳能力、不同林木營養(yǎng)物質(zhì)含量、不同森林類型滯塵能力和吸收污染物能力、釋放負離子濃度、馬尾松林Shannon-Wiener生物多樣性指數(shù)等）;④野外調(diào)查實驗數(shù)據(jù)（馬尾松純林和混交林土壤含氮量、含鉀量、含磷量和有機質(zhì)含量）。

2.2?評估指標及公式

本文參照《森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能評估規(guī)范》（LY/T 1721—2008）中的生態(tài)系統(tǒng)服務功能評估體系，考慮各類指標數(shù)據(jù)的可獲取性及可靠性，確定從涵養(yǎng)水源，保育土壤，固碳釋氧，積累營養(yǎng)物質(zhì)和凈化大氣環(huán)境，共5個類別，12個指標對湖北省森林生態(tài)服務功能進行評估。其中，湖北省馬尾松林生態(tài)服務價值總量包括馬尾松純林、馬尾松針葉混交林和馬尾松針闊混交林的生態(tài)服務價值。

在馬尾松林生物多樣性保護價值評估中，S生根據(jù)Shannon-Wiener多樣性確定其取值：當指數(shù)<1時，S生為5 000元·hm-2·a-1;當1≤指數(shù)<2時，S生為10 000元·hm-2·a-1;當2≤指數(shù)<3時，S生為20 000元·hm-2·a-1;當3≤指數(shù)<4，S生為30 000元·hm-2·a-1;當4≤指數(shù)<5時，S生為40 000元·hm-2·a-1;當指數(shù)≥5時，S生為50 000元·hm-2·a-1。

3?結(jié)果與分析

[BT（4]3.1?湖北省馬尾松林生態(tài)服務功能及價值評估

從表1可以看出，湖北省馬尾松林調(diào)節(jié)水量18.1億m3·a-1，固土量7 367.6萬t·a-1，保肥量253.0萬t·a-1，固碳量1 048.3萬t·a-1，釋氧量2 378.7萬t·a-1，林木積累氮量6.4 萬t·a-1，林木積累磷量4.3萬t·a-1，林木積累鉀量14.5萬t·a-1，滯塵量7 126.0 萬t·a-1，吸收二氧化硫量44.8 萬t·a-1，吸收氟化物量0.9萬t·a-1，吸收氮氧化物量1.1萬t·a-1。其各項生態(tài)服務價值所占比例為：固碳釋氧（36.9%）>物種保育（26.0%）>涵養(yǎng)水源（15.1%）>凈化大氣環(huán)境（11.3%）>保育土壤（8.2%）>積累營養(yǎng)物質(zhì)（2.5%）。其中，涵養(yǎng)水源價值為149.0億元·a-1，保育土壤價值為79.5億元·a-1，固碳釋氧價值363.7億元·a-1，積累營養(yǎng)物質(zhì)價值為24.2億元·a-1，凈化大氣價值112.9億元·a-1，物種保育價值256.2億元·a-1，總價值985.5億元·a-1。固碳釋氧、生物多樣性保護和涵養(yǎng)水源是湖北省馬尾松林主要的生態(tài)服務功能，三者所占比例之和達到了78%。

3.2?馬尾松林在湖北省森林生態(tài)服務功能物質(zhì)量中的比例

由表2可知，湖北省森林調(diào)節(jié)水量72.6億m3·a-1，固土量29 323.4萬t·a-1，保肥量1 266.9萬t·a-1，固碳量3 797.7萬t·a-1，釋氧量8 672.8萬t·a-1，林木積累氮量21.3萬t·a-1，林木積累磷量42.9萬t·a-1，林木積累鉀量83.3萬t·a-1，滯塵量18 983.5萬t·a-1，吸收二氧化硫量130.5萬t·a-1，吸收氟化物量2.1萬t·a-1，吸收氮氧化物物質(zhì)量5.1萬t·a-1。

馬尾松林生態(tài)服務功能物質(zhì)量占全省森林的比例由大到小依次為：吸收氟化物量（45.2%）>滯塵量（37.5%）>吸收二氧化硫量（34.3%）>林木積累氮量（30.0%）>固碳量（27.6%）>釋氧量（27.4%）>固土量（25.1%）>調(diào)節(jié)水量（25.0%）>吸收氮氧化物量（20.7%）>保肥量（20.0%）>林木積累鉀量（17.5%）>林木積累磷量（10.0%）。湖北省馬尾松林面積占全省森林總面積的24.3%，由此可知，馬尾松林生態(tài)服務功能物質(zhì)量有8個指標高于森林平均水平，只有4個指標低于森林平均水平。其中，高于森林平均水平的指標有：調(diào)節(jié)水量，固土量，固碳釋氧（固碳量、釋氧量），林木積累氮含量，滯塵量，吸收二氧化硫物質(zhì)量和吸收氟化物量。

3.3?馬尾松林在湖北省森林生態(tài)服務價值中的比例

湖北省森林生態(tài)系統(tǒng)提供的生態(tài)服務價值為2 674.4億元·a-1。其中最大的是固碳釋氧價值，價值量為1 323.0億元·a-1，其次為涵養(yǎng)水源價值595.0億元·a-1，積累營養(yǎng)物質(zhì)價值最小，只有141.7億元·a-1（表3）。湖北省森林各項指標價值的大小如下：固碳釋氧>涵養(yǎng)水源>保育土壤>凈化大氣環(huán)境>積累營養(yǎng)物質(zhì)，占生態(tài)服務總價值的比例依次是49.5%、22.2%、11.7%、11.3%和5.3%。

在沒有考慮提供負離子和物種保育價值的前提下，占湖北省森林總面積24.3%的馬尾松林各項生態(tài)服務價值總和為728.8億元·a-1，占森林總價值的27.3%。就各類別的生態(tài)服務價值而言，馬尾松林占全省森林相應指標的比例由大到小依次為：凈化大氣環(huán)境（37.4%）>固碳釋氧（27.5%）>保育土壤（25.3%）>涵養(yǎng)水源（25.0%）>積累營養(yǎng)物質(zhì)（17.1%）。此外可以看出，由于馬尾松純林的面積遠大于馬尾松混交林，其產(chǎn)生的服務功能價值也遠大于后者。

3.4?湖北省不同林分類型生態(tài)服務價值量

由表4可知，湖北省馬尾松林的面積為2 228 736.0 hm2，占該省森林總面積的24.3%，在未考慮提供負離子和物種保育價值的前提下，其生態(tài)服務價值為728.8億元·a-1，占該省森林總價值的27.3%。就單位面積生態(tài)服務價值而言，針葉混交林單位面積生態(tài)服務價值最大，為37 331.8 元·hm-2·a-1，其次為針闊混交林，灌木林最小，只有17 208.2元·hm-2·a-1。馬尾松單位面積生態(tài)服務價值為32 699.1元·hm-2·a-1，高于楊類（31 758.0元· hm-2·a-1）、櫟類（29 098.6元·hm-2·a-1）、其他軟闊葉林（32 137.9元·hm-2·a-1）、闊葉混交林（32 141.8元·hm-2·a-1）、經(jīng)濟林（18 776.1元·hm-2·a-1）、竹林（27 037.3元·hm-2·a-1）和灌木林（18 776.1元·hm-2·a-1），略低于杉木（32 948.8元·hm-2·a-1）。盡管其他針葉混交林、針闊混交林和針葉純林等林分類型可以提供較高的單位面積生態(tài)服務價值，但因面積小，所以它們對湖北省森林生態(tài)系統(tǒng)服務價值的貢獻相對有限。

4?結(jié)論與討論

本文依據(jù)湖北省森林生態(tài)系統(tǒng)的自然狀況并結(jié)合評價指標的可獲取性和可靠性，從固碳釋氧、涵養(yǎng)水源、保育土壤、凈化大氣環(huán)境、積累營養(yǎng)物質(zhì)和生物多樣性保護6個方面對該省馬尾松林生態(tài)服務功能進行了評估，其固碳釋氧的價值最高，其次為生物多樣性保護和涵養(yǎng)水源，這三者是湖北省馬尾松林主要的生態(tài)服務功能。這與韋立權(quán)和韓明臣[19]對廣西森林生態(tài)系統(tǒng)進行的評估，劉勝濤等[15]對泰山森林生態(tài)系統(tǒng)進行的評估，以及牛香[20]對廣東省和遼寧省森林生態(tài)系統(tǒng)進行評估所得到的森林主要服務功能價值是涵養(yǎng)水源、生物多樣性保護和固碳釋氧相一致。在沒有考慮提供負離子和物種保育價值的前提下，馬尾松林各類生態(tài)服務功能產(chǎn)生的價值總和占全省森林總價值的27.3%，遠大于其他林分類型。受指標參數(shù)的可獲取性和監(jiān)測手段等因素限制，本研究沒有對森林防護和森林游憩等進行價值評估，但研究結(jié)果依然可以說明馬尾松林在湖北省森林生態(tài)服務中的起到的重要作用。在王兵和王丹[21]對江西廣豐縣以及劉曉等[22]對貴州森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能評估的研究中，馬尾松林的生態(tài)服務功能總價值均比該地區(qū)其他各林分類型高;在湖南省[23]和福建省[24]的森林生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估中，馬尾松林總價值雖然不是最高，但在各森林類型總價值排序中也比較靠前，分別是第二位和第四位。由此可見，馬尾松在我國南方地區(qū)多個省份的林業(yè)建設中都起到了重要的作用。

目前馬尾松林生態(tài)服務的評估還未形成統(tǒng)一的體系，不同學者所采取的評估方法和指標參數(shù)也不盡相同。評估參數(shù)對結(jié)果會產(chǎn)生一定的影響，而且在進行評估時往往會借鑒研究區(qū)周邊地域或全國通用數(shù)據(jù)，馬尾松在中國廣泛分布，分布區(qū)內(nèi)的氣候和經(jīng)濟條件存在一定的空間差異，因此今后對于馬尾松生態(tài)系統(tǒng)服務功能的系統(tǒng)評估可嘗試考慮行政區(qū)域和生態(tài)區(qū)位的影響來增加評估的科學性和準確性[19]。森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能及其價值會隨時間發(fā)生變化，本文是基于湖北省2009年森林資源連續(xù)清查數(shù)據(jù)所進行的評估，僅反映此時期的瞬時價值，而對于馬尾松等常用造林樹種，應當進行長時期的森林資源動態(tài)監(jiān)測及價值評估，以滿足林業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需求。

湖北省內(nèi)的馬尾松林絕大多數(shù)為純林，混交林較少。馬尾松混交林在利用自然資源、改善立地條件和提高森林生產(chǎn)力等方面往往比純林更有優(yōu)勢[25-27]，且純林更易受到松毛蟲、松材線蟲等危害。因此，在認識到馬尾松林在生態(tài)系統(tǒng)中重要地位和作用的同時，可選取適當?shù)臉浞N營建馬尾松混交林來優(yōu)化林分結(jié)構(gòu)，并采取相應措施預防馬尾松病蟲害，提升森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值，最終實現(xiàn)湖北省自然、社會和經(jīng)濟的協(xié)調(diào)發(fā)展。

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（責任編輯：唐?嵐）