黃華蓉 張 亮

(1.廣東省嶺南院勘察設(shè)計有限公司，廣東 廣州 510599;2.廣東省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，廣東 廣州 510520）

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是指人類從生態(tài)系統(tǒng)中直接或間接獲得關(guān)于生存或生活質(zhì)量的利益。研究生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值，有助于促進(jìn)社會經(jīng)濟發(fā)展，在聯(lián)系人類活動和自然系統(tǒng)方面發(fā)揮著重要的作用[1-3]，評估生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能是當(dāng)前研究的熱點問題[4]，我國生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及價值研究始于上世紀(jì)80年代，現(xiàn)階段的研究熱點主要是從時空變化差異角度圍繞森林資源進(jìn)行價值核算及綜合效益評價等[5-6]，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，具備保育土壤、林木營養(yǎng)物質(zhì)積累、涵養(yǎng)水源、凈化大氣環(huán)境、固碳釋氧、保護(hù)生物多樣性、森林防護(hù)等多種功能，為社會和地球的生命支持系統(tǒng)提供多樣化的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和產(chǎn)品等方面起著不可替代的作用[7-9]。公益林是維護(hù)生態(tài)安全、保持生態(tài)平衡與生物多樣性的重要保障，是實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境與社會發(fā)展相統(tǒng)一的關(guān)鍵和紐帶。聚焦公益林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能研究，客觀科學(xué)地對公益林的生態(tài)服務(wù)功能進(jìn)行量化評估意義重大，有利于更好地發(fā)揮生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值，建立健全公益林監(jiān)測體系，計算與評估公益林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值是檢驗森林資源管理成效的重要手段[10-11]。為研究關(guān)于公益林的空間格局生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，本文以粵北地區(qū)重要的生態(tài)屏障——清遠(yuǎn)市公益林作為研究對象進(jìn)行測算闡述。

1 研究區(qū)概況

清遠(yuǎn)市地理坐標(biāo)介于23°26′56″～25°11′40″N、111°55′17″～113°55′34″E 之 間，位 于 廣 東 省 中 北部，地處北江中下游、南嶺山脈南側(cè)與珠江三角洲的結(jié)合帶上，南臨廣州、佛山，北接湖南省與廣西壯族自治區(qū)，東與韶關(guān)市接壤，西與肇慶市為鄰。全市一半以上地域是山區(qū)，地勢自西北向東南傾斜，以山地、丘陵為主，平原分布于北江兩岸的南部地區(qū)。獨特的地理位置、奇特的地形地貌，孕育出個性鮮明的高山峽谷、河流湖泊、原始森林、溶洞溫泉等奇特景觀。屬東亞亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫20.7℃，最低氣溫為1月份，最高氣溫為7 月份，年平均日照1 662.2 h，年平均降雨量1 900 mm，每年無霜期平均為314.4天。全市主要土地利用類型有森林、草地、農(nóng)田、濕地、水域等。連續(xù)多年實現(xiàn)森林資源“雙增”。土地類型多樣，平原面積0.18 萬km2，階地面積0.23 萬km2，丘陵面積0.54 萬km2，山地面積0.81萬km2。生物資源豐富，動植物共生競長，有著中國南方珍稀動植物的物種基因庫[12]。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本研究收集來自2021 年廣東省林業(yè)局發(fā)布的森林資源數(shù)據(jù)中的公益林資源數(shù)據(jù)和清遠(yuǎn)市歷年土壤養(yǎng)分、水土流失等相關(guān)數(shù)據(jù)。2021 年，全市林業(yè)用地面積138.9 萬hm2，占國土總面積的72.96%，有林地面積105.2 萬hm2，森林面積132.8 萬hm2，覆蓋率69.72%，森林蓄積量8 221.7 萬m3。全市公益林59.4 萬hm2，占林地面積42.76%。其中，水源涵養(yǎng)林面積最大，占比達(dá)45%，其次是水土保持林，占比36%，這兩個林種，占比達(dá)到81%。自然保護(hù)林占比16%，環(huán)境保護(hù)林、護(hù)路林和其他防護(hù)林林種占比相對低。

2.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能研究方法

結(jié)合清遠(yuǎn)市公益林實際情況和研究目的，參考森林生態(tài)服務(wù)功能及其價值評估相關(guān)研究方法和計算公式[13-21]，從清遠(yuǎn)市公益林的保育土壤、林木營養(yǎng)物質(zhì)積累、涵養(yǎng)水源、凈化大氣環(huán)境、固碳釋氧、保護(hù)生物多樣性 6 個方面選擇 14 個指標(biāo)，對其生態(tài)服務(wù)功能進(jìn)行評價。

（1）公益林涵養(yǎng)水源價值主要體現(xiàn)在調(diào)節(jié)水量和凈化水質(zhì)上。調(diào)節(jié)水量和凈化水質(zhì)價值計算公式為:

U調(diào)、U凈分別為年林分水量調(diào)節(jié)和凈化水質(zhì)價值(單位: 元/年)；A為林分面積，單位hm2；P為實測林外降水量，單位mm/a；E為實測林分蒸散量，單位mm/a；C為實測地表快速徑流量，單位mm/a；C庫為水庫建設(shè)的單位水庫容量投資(單位: 元/m3)；K為水質(zhì)費用(單位: 元/t)，A為林分面積，單位hm2，F(xiàn)為森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能修正系數(shù)。

（2）公益林保持水土價值功能主要包括兩個方面，固土、保障土壤肥力。固土價值計算公式為：

U固土=AK土×（X2-X1）/ρ×F

U固土為年林分固土價值(單位: 元/年)，K土為挖掘和運送單位立方土方需要費用(單位:元/m3)，X1、X2則分別為有林地和無林地土壤侵蝕模數(shù){單位: t/(hm2·年)}，ρ 為林地的土壤密度(單位: t/m3)。

公益林土壤保肥公式為：

U肥=A×(X2－X1)(NC1/R1+PC1/R2+KC2/R3+MC3)

U肥為保障土壤肥力(氮、磷、鉀、有機質(zhì)等)的價值(單位: 元/年)，N、P、K、M分別為土壤中氮、磷、鉀和有機質(zhì)含量(%)，R1、R2、R3分別為磷酸二胺化肥氮、磷含量(%)、氯化鉀化肥鉀含量(%)，C1、C2、C3分別為磷酸二胺化肥、氯化鉀化肥、有機質(zhì)價格(單位: 元/t)。

（3）公益林釋氧固碳價值主要包含釋氧和固碳兩個方面，釋氧價值計算公式為：

U氧=1.19×A×B年×C氧×F

U氧為年林分釋放氧氣價值(單位: 元/年)，C氧為氧氣價格(單位: 元/t)，B年為年林分凈產(chǎn)出率{單位: t/(hm2·年)}。固碳價值計算公式為：

U碳=A×C碳× (1. 63R碳×B年+F土壤碳)

U碳為植被年固碳價值(單位: 元/年)，C碳為固碳價格(單位: 元/年)，R碳為碳在二氧化碳中所占比重，數(shù)值是 27.27%，B年為年林分凈產(chǎn)出率{單位: t/(hm2·年)}，F(xiàn)土壤碳為本年內(nèi)每單位面積林分土壤的固碳量{單位: t/(hm2·年)}。

（4）公益林林木積累營養(yǎng)物質(zhì)價值是指植被通過從土壤中吸收其生長和代謝所需要的氮磷鉀等營養(yǎng)元素，價值計算公式為：

U營養(yǎng)=A×B年×(N營養(yǎng)×C1/R1+P營養(yǎng)×C1/R2+K營養(yǎng)×C2/R3)

U營養(yǎng)為年林分吸收積累營養(yǎng)物質(zhì)(如氮磷鉀等)的價值(單位: 元/年)，N營養(yǎng)、P營養(yǎng)、K營養(yǎng)分別為林木氮、磷、鉀含量(%)。

（5）公益林維持生物多樣性價值計算公式為：

U生物=S生A

U生物為維持生物多樣性價值(單位:元/年)，S生為單位面積內(nèi)年物種耗費的機會成本{單位:元/(hm2·年)}。

（6）公益林改善大氣質(zhì)量價值計算公式為：

U負(fù)離子=5.256×1015×A×H×K負(fù)離子(Q負(fù)離子－600) /L

U負(fù)離子為年林分供給負(fù)離子價值(單位:元/年)，H為林分高度(單位:m)，K負(fù)離子為生產(chǎn)負(fù)離的費用(單位: 元/個)，Q負(fù)離子為供給負(fù)離子濃度(單位:個/cm)，L為負(fù)離子生命年限(單位:min)。吸收二氧化硫、氟氧化物、氮氧化物價值計算公式為：

U二氧化硫為林分年吸收二氧化硫量，單位個/a；Q二氧化硫為單位面積林分年二氧化硫的吸收量，單位為kg/（hm2·a）；A為林分面積，單位hm2，U二氧化硫、U氟化物、U氮氧化物分別為年林分吸取二氧化硫、氟化物和氟氧化物3 種元素價值(單位:元/年)，K二氧化硫、K氟化物、K氮氧化物則為治理二氧化硫、氟化物和氟氧化物3 種元素所需費用(單位:元/kg)，Q二氧化硫、Q氟化物、Q氮氧化物為每單位面積林分所吸取的二氧化硫、氟化物和氟氧化物數(shù)量{單位: kg/(hm2·年)}[22]。

3 結(jié)果與分析

3.1 清遠(yuǎn)市公益林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值量

經(jīng)計算，清遠(yuǎn)市公益林生態(tài)服務(wù)功能價值量為912.29 億元·a-1，按照價值量大小排序如下: 涵養(yǎng)水源(622.10 億元)＞固碳釋氧(100.27 億元)＞保育土壤(87.88 億元)＞林木積累營養(yǎng)物質(zhì)(60.72億元)＞維持生物多樣性(33.12 億元)＞凈化大氣環(huán)境(8.20 億元)，具體價值量和占比見表2 和圖2。其中，涵養(yǎng)水源調(diào)節(jié)水量價值總量為503.67億元·a-1，占比55.21%，價值量遠(yuǎn)大于其他功能項指標(biāo)。說明從測算結(jié)果可以看出，清遠(yuǎn)市公益林在涵養(yǎng)水源量、固碳釋氧、保育土壤、林木積累營養(yǎng)物質(zhì)這幾方的服務(wù)功能方面效果較為顯著，價值量高，但在維持生物多樣性和凈化大氣環(huán)境方面的生態(tài)服務(wù)功能還有待進(jìn)一步開發(fā)。

表2 清遠(yuǎn)市公益林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值量Table 2 Service value of Qingyuan public welfareforest ecosystem

圖1 清遠(yuǎn)市公益林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值各類型及其比例Figure 1 Types and proportions of service value of public welfare forest ecosystem in Qingyuan city

3.2 清遠(yuǎn)市公益林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能各林種價值量

按照公益林林種類型對清遠(yuǎn)公益林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值進(jìn)行分類和計算，由測算結(jié)果可知，區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值量主要是體現(xiàn)在水源涵養(yǎng)和水土保持，總價值量分別為176.01 億元和143.51億元，約占總量80.68%，說明水源涵養(yǎng)林和水土保持林是清遠(yuǎn)公益林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能主要貢獻(xiàn)者。如表3 所示，各林種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值量大小為：水源涵養(yǎng)林＞水土保持林＞自然保護(hù)林＞環(huán)境保護(hù)林＞護(hù)路林＞其他防護(hù)林。

表3 清遠(yuǎn)公益林不同功能林種類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值量Table 3 Ecosystem service value of Qingyuan public welfare forest types with different functions

3.3 清遠(yuǎn)市公益林各區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值空間分布格局及特征

清遠(yuǎn)市按照行政區(qū)劃分為：清城區(qū)、清新區(qū)、佛岡縣、陽山縣、連山壯族瑤族自治縣、連南縣、英德市、連州市8 個縣（市）。清遠(yuǎn)市公益林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值空間布格局特征以總價值的大小進(jìn)行表征闡明 (圖2) 。各縣（市）公益林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值均以調(diào)節(jié)水量功能為主，基本占單位總價值量一半左右。各縣（市）價值量大小為：陽山縣＞英德市＞連州市＞清新區(qū)＞連山壯族瑤族自治縣＞連南縣＞佛岡縣＞清城區(qū)。中部的陽山縣和英德市為清遠(yuǎn)市公益林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值貢獻(xiàn)程度較高，南部的清城區(qū)和佛岡縣提供的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值總體較低。

圖2 清遠(yuǎn)市各縣 (市) 公益林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值量Figure 2 Total value of non-commercial forest ecosystem services in counties (cities) of Qingyuan city

3.4 清遠(yuǎn)市各區(qū)域公益林功能林種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值量空間分布

清遠(yuǎn)各區(qū)域公益林不同功能林種占比如圖3所示，分布圖如圖4 所示。其中，陽山縣是水源涵養(yǎng)林和其它防護(hù)林的主要分布區(qū)域；英德市是水土保持林、自然保護(hù)林和其他防護(hù)林的主要分布區(qū)域；清新區(qū)是護(hù)路林的主要分布區(qū)域，且各功能林種分布齊全；清城區(qū)主要分布護(hù)路林，其他功能林種分布占比低；佛岡縣、連山縣和連南縣主要分布水源涵養(yǎng)林、水土保持林、環(huán)境保護(hù)林和自然保護(hù)林，但分布占比都較低；連州市是環(huán)境保護(hù)林的主要分布區(qū)域，水源涵養(yǎng)林的分布占比僅次陽山縣；各區(qū)域都有分布水源涵養(yǎng)林，環(huán)境保護(hù)林在各區(qū)域分布比較均衡。

圖3 清遠(yuǎn)市公益林各區(qū)域功能林種占比Figure 3 Proportion of functional forest types in different regions of Qingyuan Public Welfare Forest

圖4 清遠(yuǎn)市公益林各區(qū)域林種分布Figure 4 Distribution of forest species in various regions of Qingyuan Public Welfare Forest

經(jīng)前文測算，中部的陽山縣和英德市的公益林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值最高，南部的清城區(qū)和佛岡區(qū)公益林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值最低。水源涵養(yǎng)林、水土保持林和自然保護(hù)林是清遠(yuǎn)市公益林功能林種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的前三貢獻(xiàn)者，占總價值量80.67%，主要分布在陽山縣和英德市，清城區(qū)和佛岡區(qū)分布最少，且清城區(qū)和佛岡區(qū)其它林種分布也較低，西南部的清新區(qū)和北部的連山壯族瑤族自治縣、連南縣、連州市的高價值功能林種分布較均衡，通過這些測算得出空間格局分布大體上均呈現(xiàn)中部＞北部＞南部的趨勢結(jié)論。

4 結(jié)論與討論

依據(jù)《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估規(guī)范》(GB/T38582—2020)，結(jié)合清遠(yuǎn)市公益林資源調(diào)查數(shù)據(jù)以及國家權(quán)威部門公布的社會公共數(shù)據(jù)，從涵養(yǎng)水源、保育土壤、固碳釋氧、林木積累營養(yǎng)物質(zhì)、凈化大氣環(huán)境、生物多樣性保護(hù)6 項生態(tài)服務(wù)功能以清遠(yuǎn)市公益林為例的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能空間格局進(jìn)行研究，得出以下主要結(jié)論：

（1）清遠(yuǎn)市公益林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總價值量為912.29 億元·a-1，各項服務(wù)功能價值量從大到小排序為: 涵養(yǎng)水源＞固碳釋氧＞保育土壤＞林木積累營養(yǎng)物質(zhì)＞維持生物多樣性＞凈化大氣環(huán)境。清遠(yuǎn)市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能主要以涵養(yǎng)水源、固碳釋氧、保育土壤為主，特別是涵養(yǎng)水源服務(wù)功能價值量占總價值量68.20%。這與清遠(yuǎn)市降水充沛、森林覆蓋率高、地表地下水資源豐富有關(guān)。

（2）清遠(yuǎn)市的公益林林種上，各功能林種價值量排序為水源涵養(yǎng)林＞水土保持林＞自然保護(hù)林＞環(huán)境保護(hù)林＞護(hù)路林＞其他防護(hù)林。這些林種合理搭配，蓄持水分功能強，調(diào)節(jié)氣候效能高，吸收二氧化碳能力大。能夠大力涵養(yǎng)水源保持水土，有效吸收營養(yǎng)物質(zhì)，在清遠(yuǎn)公益林養(yǎng)護(hù)上采取有效措施進(jìn)行管理和保護(hù)。

（3）清遠(yuǎn)市 8 個縣（市）年公益林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值量中，各縣（市）公益林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值量排序為：陽山縣＞英德市＞連州市＞連山壯族瑤族自治縣＞清新區(qū)＞連南縣＞佛岡縣＞清城區(qū)，表明清遠(yuǎn)市各縣（市）公益林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能空間格局存在異質(zhì)性，公益林生態(tài)服務(wù)功能較弱的縣（市）應(yīng)抓住清遠(yuǎn)市生態(tài)建設(shè)政策實施的契機，努力提升自身生態(tài)服務(wù)功能，進(jìn)而使得清遠(yuǎn)市各縣（市）公益林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能相協(xié)調(diào)。

（4）根據(jù)水源涵養(yǎng)林、水土保持林、自然保護(hù)林、環(huán)境保護(hù)林、護(hù)路林和其他防護(hù)林功能林種在清遠(yuǎn)市公益林8 個縣（市）的分布占比分析和清遠(yuǎn)各縣（市）的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值，得出空間格局分布大體上均呈現(xiàn)中部＞北部＞南部的趨勢，陽山縣北部、英德市西北部、連州市東南部連片的公益林水源涵養(yǎng)林和水土保持林林種分布較廣，各功能林種分布較均衡，林種結(jié)構(gòu)更加優(yōu)化合理，對于改善區(qū)域土壤質(zhì)量、蓄積水源、水土保持、凈化大氣、積累營養(yǎng)元素、森林旅游等功能價值提升具有重要作用，經(jīng)營管理水平相對較高，一定程度上促進(jìn)了公益林服務(wù)價值水平的提升。各縣（市）公益林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能空間格局存在異質(zhì)性，南部清城區(qū)和佛岡縣各功能林種分布少，這將導(dǎo)致該區(qū)域公益林質(zhì)量和價值相對較低，在發(fā)揮生態(tài)系統(tǒng)價值時存在較大局限性。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是溝通森林生態(tài)系統(tǒng)自然過程與人類社會的主要通道。為有效提高公益林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力，各部門應(yīng)當(dāng)因地制宜，因材施策，發(fā)揮各功能林種優(yōu)勢，強化保護(hù)與管理雙重措施，積極培育生態(tài)服務(wù)價值較高的林種，如增加水源涵養(yǎng)林、水土保持林這些林種的覆蓋率，各林種合理布局，提升該區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值和能力[23]。完善全省各區(qū)市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的排序和監(jiān)督體系，抓住地方生態(tài)建設(shè)政策實施的契機，對公益林進(jìn)行管護(hù)成效評價，努力提升自身生態(tài)服務(wù)功能，并縮小各地區(qū)之間生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力價值存在的顯著差距，激勵生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力較落后的區(qū)域發(fā)展，進(jìn)而提高不同地區(qū)應(yīng)對各類風(fēng)險的水平和能力。