林彥君 葉 楠

（寧德師范學(xué)院化學(xué)與材料學(xué)院 福建寧德 352100）

森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，是人類賴以生存、繁衍和發(fā)展的重要自然環(huán)境，是人類維護(hù)地球自然環(huán)境的最主要載體[1]，森林的林冠層、落葉層、灌草層、土壤層，構(gòu)造了攔截和積蓄儲(chǔ)存大氣降水的系統(tǒng)，使得森林生態(tài)系統(tǒng)具有獨(dú)特的涵養(yǎng)水源功能[2]。

20世紀(jì)以來，在人口迅速增長、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)快速發(fā)展的背景下，人類對(duì)水資源的需求不斷增長，森林植被作為保護(hù)和調(diào)節(jié)水資源的重要調(diào)控層[3]，森林生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)具有極其重要的研究價(jià)值。20世紀(jì)初，任承統(tǒng)等專家在河南、淮河、陜西、黃河流域?qū)λ帘３趾退亮魇?yīng)進(jìn)行了觀測(cè)研究，開啟了我國森林涵養(yǎng)水源研究的大門[4]；1980年以后，我國開始了涵養(yǎng)水源原理和機(jī)能的研究，同時(shí)開展了涵養(yǎng)水源功能核算的研究；進(jìn)入21世紀(jì)，中國的學(xué)術(shù)界已普遍認(rèn)為涵養(yǎng)水源的主要功能重點(diǎn)應(yīng)在于合理調(diào)控地表徑流、攔蓄地表雨水、凈化地表水體環(huán)境和減少影響地表降水量的因素等幾個(gè)方面。我國目前核算涵養(yǎng)水源能力大小的評(píng)價(jià)方式有很多種，且隨著水文模型、地理信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，SWAT模型、元胞自動(dòng)機(jī)模型等與涵養(yǎng)水源的功能評(píng)價(jià)相結(jié)合[5]，豐富了涵養(yǎng)水源的評(píng)價(jià)體系。

本文基于《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估規(guī)范》（GB/T 38582—2020），以《福建統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國林業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒》《福建省氣候公報(bào)》的長期觀測(cè)數(shù)據(jù)和多個(gè)氣象站點(diǎn)的數(shù)據(jù)為依據(jù)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查獲取的數(shù)據(jù)資料，對(duì)寧德市蕉城區(qū)七都鎮(zhèn)森林涵養(yǎng)水源的價(jià)值進(jìn)行量化，為提高其服務(wù)功能提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)域與方法

1.1 研究區(qū)域概況

七都鎮(zhèn)位于蕉城區(qū)的東部（E119°52′26″～119°55′36″，N26°73′58″～26°75′06″），區(qū)域面積75.46 km2，其東部地區(qū)為淺海、平原、丘陵、灘涂，西、北部為山區(qū)，地勢(shì)西高東低。七都鎮(zhèn)氣候溫暖濕潤，屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，年平均溫度19.2 ℃～20.2 ℃，無霜期270.4 d，年日照時(shí)數(shù)1 637.7 h，植物生長期多達(dá)327.9 d，年降水量在1 228 mm～2 051 mm之間，降水集中在5月—6月的雨季和7月—9月的臺(tái)風(fēng)季兩個(gè)時(shí)段。七都鎮(zhèn)溪流域面積約達(dá)330萬m2，年徑流量約4億m3，為蕉城區(qū)主要水源地之一。

七都鎮(zhèn)土壤以黃壤、紅壤為主，分別占土地總面積的18.78%、60.52%；其次為水稻土，占7.47%；潮土（0.24%）、紫色土（0.32%）、鹽土（0.11%）很少。林區(qū)主要為中亞熱帶常綠闊葉林、杉木林、濕地松林、馬尾松林、竹林。

1.2 研究方法

1.2.1 森林涵養(yǎng)水源實(shí)物量計(jì)量方法

本文根據(jù)涵養(yǎng)水源的特性[6]，對(duì)調(diào)節(jié)水量、凈化水質(zhì)和土壤蓄水這3個(gè)指標(biāo)分別進(jìn)行實(shí)物量的核算。

（1）調(diào)節(jié)水量

森林生態(tài)系統(tǒng)每年調(diào)節(jié)水量計(jì)算公式：

式中：G調(diào)為林分年調(diào)節(jié)水量功能，單位m3/a；A為林分面積，單位hm2；E為林分蒸散量，單位mm/a；P為降水量，單位mm/a；C為地表徑流量，單位mm/a。

地表徑流量的計(jì)算公式：

式中：C為降雨產(chǎn)生的路面水量，單位mm；a為地表徑流系數(shù)；P為降水量，單位mm。地表徑流系數(shù)按《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 地表水環(huán)境》（HJ 2.3—2018）中的推薦值，植被地表的徑流系數(shù)取0.18。

（2）凈化水質(zhì)

森林在一定程度上通過調(diào)節(jié)水量來達(dá)到凈化水質(zhì)的目的，凈化水量和調(diào)節(jié)水量的過程是同一個(gè)過程，因此每年森林生態(tài)系統(tǒng)所凈化的水量與調(diào)節(jié)水量是一致的[7]。森林生態(tài)系統(tǒng)每年凈化水質(zhì)計(jì)算公式為：

式中：G水質(zhì)為林分年凈化水質(zhì)功能，單位m3/a；A為林分面積，單位hm2；E為林分蒸散量，單位mm/a；P為降水量，單位mm/a；C為地表徑流量，單位mm/a。

（3）土壤蓄水量

森林降水會(huì)轉(zhuǎn)化為降水儲(chǔ)存，而降水儲(chǔ)存又轉(zhuǎn)化為土壤蓄水量，這兩種轉(zhuǎn)化幾乎同時(shí)發(fā)生。為了計(jì)算簡便，本研究將降水儲(chǔ)存量作為森林涵養(yǎng)水源量。森林生態(tài)系統(tǒng)每年土壤蓄水量計(jì)算公式為：

式中：Q為森林的降水貯存量，單位m3；J為林區(qū)降水總量，單位m3；J1為有林地降水總量，單位m3；R1為森林的覆蓋率（%）；R為森林涵養(yǎng)水源量占有林地降水量的百分比（%）。

1.2.2 森林涵養(yǎng)水源價(jià)值量核算方法

（1）森林對(duì)年凈化水質(zhì)和年調(diào)節(jié)水量的單位價(jià)值評(píng)價(jià)

森林涵養(yǎng)水源的價(jià)值量核算主要取決于森林涵養(yǎng)水源的定價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。本研究按照現(xiàn)有的森林對(duì)凈化水質(zhì)和調(diào)節(jié)水量的單位價(jià)值評(píng)價(jià)，分別相當(dāng)于自來水凈化費(fèi)用和水庫單位庫容成本，公式為：

式中：U調(diào)為林分年調(diào)節(jié)水量價(jià)值，單位元/a；U水質(zhì)為林分凈化水質(zhì)價(jià)值，單位元/a；P為降水量，單位mm/a；A為面積，單位hm2；E為林分蒸散量，單位mm/a；C為地表徑流量，單位mm/a；G庫為水庫庫容造價(jià)，單位元/m3；K為水的凈化費(fèi)用，單位元/t。

（2）土壤蓄水價(jià)值

森林土壤蓄水價(jià)值計(jì)算公式：

式中：U蓄水為森林土壤蓄水價(jià)值，單位元；Q為森林的降水貯存量，單位m3；J為林區(qū)降水總量，單位m3；J1為有林地降水量，單位m3；R1為森林的覆蓋率（%）；R為森林涵養(yǎng)水源量占有林地降水量的百分比（%）；C為單位中水價(jià)格，單位元/m3。

2 森林涵養(yǎng)水源實(shí)物量和價(jià)值量的估算

2.1 森林涵養(yǎng)水源實(shí)物量計(jì)量

根據(jù)《福建統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國林業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒》和《福建省氣候公報(bào)》的長期觀測(cè)數(shù)據(jù)可知，寧德市蕉城區(qū)七都鎮(zhèn)的主要植被有闊葉林，面積1 000.74 hm2，蒸散率51.46%；杉木林，面積719.21 hm2，蒸散率71.71%；濕地松林，面積226.86 hm2，蒸散率71.5%；竹林，面積44.48 hm2，蒸散率71.5%；馬尾松林，面積1 879.71 hm2，蒸散率66.21%。計(jì)算得到的不同森林類型年蒸散量如表1所示。寧德市蕉城區(qū)七都鎮(zhèn)年均降水量約為1 688.18 mm，根據(jù)公式（2）計(jì)算得到地表徑流量為303.87mm，進(jìn)而計(jì)算得到的寧德市蕉城區(qū)七都鎮(zhèn)不同森林涵養(yǎng)水源功能實(shí)物量如表2所示。

表1 不同森林類型年蒸散量

表2 不同森林涵養(yǎng)水源功能實(shí)物量表

由表1、表2可知，從各森林類型所提供的土壤蓄水量來看，不同森林類型的涵養(yǎng)水源功能實(shí)物量的排序?yàn)椋洪熑~林＞馬尾松林＞杉木林＞濕地松林＞竹林。用單位面積涵養(yǎng)水源能力來評(píng)價(jià)森林涵養(yǎng)水源能力的高低，從圖1與表3中得知，5種森林類型中，竹林單位面積水源涵養(yǎng)能力強(qiáng)于闊葉林，而濕地松林單位面積涵養(yǎng)水源能力最低，且林分單位面積涵養(yǎng)水源能力與林分蒸散率為負(fù)相關(guān)關(guān)系，表明林地的蓄水量與林分面積和林分蒸散率密切相關(guān)。

表3 林分單位面積水源涵養(yǎng)能力和林分蒸散率對(duì)比結(jié)果

圖1 林分單位面積水源涵養(yǎng)能力圖

2.2 森林涵養(yǎng)水源價(jià)值量計(jì)量

根據(jù)平均水庫容造價(jià)為2.17元/t[8]，計(jì)算出G庫為6.110 7元；根據(jù)福建省水價(jià)數(shù)據(jù)，取居民用水平均價(jià)K為2.09元/t，單位中水價(jià)格C為3.35元/m3。采用計(jì)算公式（1）～（7）計(jì)算寧德市蕉城區(qū)七都鎮(zhèn)森林涵養(yǎng)水源的實(shí)物量及其價(jià)值量。不同森林類型涵養(yǎng)水源功能及其價(jià)值量詳見表4。

表4 不同森林涵養(yǎng)水源功能價(jià)值量表

從表4可以看出，寧德市蕉城區(qū)七都鎮(zhèn)林分調(diào)節(jié)水量總價(jià)值約為7 255.21萬元/a，林分凈化水質(zhì)總價(jià)值約為2 481.45萬元/a，林分總涵養(yǎng)水源價(jià)值約為9 736.66萬元/a，單位平均價(jià)值為2.54萬元/（hm2·a）。林分總涵養(yǎng)水源價(jià)值量排序?yàn)椋洪熑~林＞馬尾松林＞杉木林＞濕地松林＞竹林。

3 結(jié)論

經(jīng)計(jì)算，寧德市主城區(qū)主要水源涵養(yǎng)地蕉城區(qū)七都鎮(zhèn)森林生態(tài)系統(tǒng)涵養(yǎng)水源的總量為23 865 381.92 m3，蕉城區(qū)七都鎮(zhèn)林分調(diào)節(jié)水量總價(jià)值約為7 255.21萬元/a，林分凈化水質(zhì)總價(jià)值約為2 481.45萬元/a，林分總涵養(yǎng)水源價(jià)值約為9 736.66萬元/a，單位平均價(jià)值為2.54萬元/hm2。今后應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)區(qū)域內(nèi)馬尾松林、杉木林、闊葉林的保護(hù)，提供更多的生態(tài)服務(wù)，增加林分面積，合理利用森林資源，禁止污水過量排放，禁止過度砍伐，正確處理好改善民生和生態(tài)保護(hù)之間的關(guān)系。