徐濤

(長江勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，湖北 武漢 430010)

河南長江流域防護(hù)林工程水土保持效益評(píng)價(jià)

徐濤

(長江勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，湖北 武漢 430010)

涵養(yǎng)水源和保育土壤是森林的主要生態(tài)功能。通過采用森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能實(shí)物量、價(jià)值量評(píng)估方法對(duì)長防林工程實(shí)施區(qū)域森林的水土保持效益進(jìn)行的評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，長防林工程實(shí)施后林地可調(diào)節(jié)水量12.936億m3，固土0.135億t，林地的水土保持效益價(jià)值達(dá)126.247億元。經(jīng)過20年的長防林工程建設(shè)，項(xiàng)目區(qū)內(nèi)森林資源快速增長，水土流失面積大幅度減少，工程建設(shè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的改善起到了明顯的作用。

長防林工程；水土保持；效益；評(píng)價(jià)

在20世紀(jì)八九十年代，為從根本上扭轉(zhuǎn)我國長江流域地區(qū)生態(tài)環(huán)境惡化的狀況，國務(wù)院于1988年批準(zhǔn)將長江上游列為我國水土保持重點(diǎn)防治區(qū)，河南于1989年開始先后分兩期實(shí)施了長江流域防護(hù)林體系工程(以下簡稱“長防林工程”)。長防林工程是繼我國三北防護(hù)林體系建設(shè)工程之后又一個(gè)國家重點(diǎn)生態(tài)工程，截至目前，長防林工程已經(jīng)實(shí)施了近二十五年，定量評(píng)價(jià)長防林工程的效益是對(duì)工程實(shí)施效果的重要檢驗(yàn)手段之一。

涵養(yǎng)水源、保持水土是森林生態(tài)功能的重要組成部分，目前國家林業(yè)局頒布的《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估規(guī)范》(LY/T1721-2008)對(duì)森林的涵養(yǎng)水源、保持土壤等多方面生態(tài)服務(wù)功能建立了指標(biāo)體系，為研究水土保持效益提供了理論基礎(chǔ)。為了更好地評(píng)價(jià)工程實(shí)施的水土保持效益，實(shí)現(xiàn)森林生態(tài)效益價(jià)值貨幣化轉(zhuǎn)換，本文對(duì)河南長防林工程實(shí)施區(qū)域內(nèi)的水土保持效益進(jìn)行了評(píng)價(jià)，研究結(jié)果對(duì)開展綠色GDP核算生態(tài)效益補(bǔ)償和生態(tài)文明建設(shè)具有重要意義。

1 研究區(qū)概況

1.1 自然概況

河南長防林工程實(shí)施區(qū)域位于河南省西南部、南部和東南部，地理坐標(biāo)介于110°48′—115°56′ E，31°23′—34°59′ N，工程區(qū)面積11.34萬km2。研究區(qū)地跨北亞熱帶和暖溫帶兩個(gè)氣候帶，年平均溫度10～15 ℃，年降水量600～1 400 mm。土壤主要有棕壤、黃棕壤、褐土、潮土、砂姜黑土和風(fēng)沙土。流域內(nèi)多年平均徑流量257.2億m3，占全省總面積的77.7%，水資源較豐富。河流地表徑流年際年內(nèi)變化大，年內(nèi)分配不均。

工程區(qū)內(nèi)植被以伏牛山—淮河一線為界，植被類型由北向南依次為暖溫帶落葉闊葉林、北亞熱帶落葉闊葉林地帶和常綠地帶過渡。區(qū)域內(nèi)植被類型復(fù)雜，植物種類繁多，主要喬木樹種有櫟類、椴樹、楓楊、油松、華山松、馬尾松等，灌木主要有杜鵑、酸棗、荊條、黃櫨、連翹、六道木等。截至2008年，全區(qū)林業(yè)用地總面積287.88萬hm2，森林面積246.61萬hm2，森林覆蓋率21.76%[1]。

由于長期的耕作和人為破壞，特別是對(duì)森林資源的過度利用，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境極度惡化，水土流失加劇。1988年項(xiàng)目區(qū)內(nèi)水土流失面積高達(dá)225.91萬hm2，占區(qū)域總面積的19.9%，嚴(yán)重的生態(tài)惡化狀況阻礙和制約著流域經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

1.2 長防林工程建設(shè)情況

河南長防林工程建設(shè)共涉及11個(gè)省轄市、90個(gè)縣(市、區(qū))，總面積11.34萬km2，占全省總面積的67.9%。工程分兩個(gè)工期(一期為1989—2000年，二期2001—2008年)，一期工程建設(shè)總規(guī)模23.15萬hm2，其中人工造林16.27萬hm2，封山育林6.88萬hm2；二期工程建設(shè)總規(guī)模23.55萬hm2，其中人工造林21.34萬hm2，封山育林1.92 hm2，包括其他配套工程0.29萬hm2。

2 數(shù)據(jù)來源

森林資源、水土流失相關(guān)數(shù)據(jù)采用河南省森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查體系以及工程實(shí)施區(qū)歷年長防林工程監(jiān)測數(shù)據(jù)，其他數(shù)據(jù)采用國內(nèi)公開發(fā)表文獻(xiàn)的相關(guān)數(shù)據(jù)[1-4]。

3 研究方法

水土保持效益分為水源涵養(yǎng)和保育土壤兩方面，借助森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能實(shí)物量、價(jià)值量評(píng)價(jià)方法，分析長防林工程的水土保持效益及價(jià)值[5]。

3.1 水土流失變化分析計(jì)算

以長防林工程未實(shí)施年度為基準(zhǔn)，與工程實(shí)施后的水土流失面積進(jìn)行比對(duì)，兩者差值為工程實(shí)施減少的水土流失面積。計(jì)算公式如下：

ΔW=W實(shí)施后-W實(shí)施前

(1)

式中：ΔW為水土流失面積變化量(萬hm2)；W實(shí)施后為長防林工程實(shí)施后水土流失面積(萬hm2)；W實(shí)施前為長防林工程實(shí)施前的水土流失面積(萬hm2)。

3.2 長防林工程涵養(yǎng)水源效益評(píng)價(jià)

森林涵養(yǎng)水源效益以“影子價(jià)格法”估算其價(jià)值，采用水庫工程的蓄水成本(替代工程法)。

3.2.1 調(diào)節(jié)水量

G調(diào)=10A(P-E-C)

(2)

式中：G調(diào)為林分調(diào)節(jié)水量(m3)；P為降水量(mm)；E為林分蒸散量(mm)；C為地表徑流量(mm)；A為林分面積(hm2)。

長防林工程實(shí)施區(qū)年降水量600～1 400 mm，多年平均降水量取900 mm；根據(jù)李本勇[3]等對(duì)薄山林場不同類型森林蒸散量的觀測，不同林分的平均蒸散量取平均值為487 mm；地表徑流與降雨具有顯著的相關(guān)性，根據(jù)宋軒[4]等建立林地降雨與徑流的關(guān)系，計(jì)算出林地的地表徑流量為136 mm。

3.2.2 涵養(yǎng)水源價(jià)值

U調(diào)=C庫G調(diào)

(3)

式中：U調(diào)為林分年調(diào)節(jié)水量價(jià)值(元)；C庫為水庫建設(shè)單位庫容投資(元m-3)。

按照工程替代法，單位庫容C庫根據(jù)1993—1999年《中國水利年鑒》平均水庫庫容造價(jià)為2.17元m-3，結(jié)合價(jià)格指數(shù)，單位庫容造價(jià)為6.11元m-3。

3.2.3 凈化水質(zhì)價(jià)值

U水質(zhì)=KG調(diào)

(4)

式中：U水質(zhì)為林分凈化水質(zhì)價(jià)值(元)，K為水的凈化費(fèi)用(元m-3)。

3.3 長防林工程的固土效益評(píng)價(jià)

森林通過發(fā)達(dá)的根系網(wǎng)絡(luò)，固持土壤，減輕水土流失，減少水庫和河流的泥沙滯留和淤積，起到了人工取沙增加水庫壽命的作用。森林固土效益價(jià)值即是森林比無林地減少土壤侵蝕的量，用森林林地土壤侵蝕模數(shù)與無林地土壤侵蝕模數(shù)的差值乘以挖土取沙費(fèi)用來估算森林固土價(jià)值。

3.3.1 固土效益實(shí)物量

G固土=A(X2-X1)

(5)

式中：G固土為林分年固土量(t)；X1為林地土壤侵蝕模數(shù)thm-2a-1；X2為無林地土壤侵蝕模數(shù)thm-2a-1。

根據(jù)宋軒[4]等對(duì)長防林不同植被類型水土流失的研究，無林地土壤侵蝕模數(shù)達(dá)32.65 thm-2a-1，而林地土壤侵蝕模數(shù)僅為3.6 thm-2a-1，相者相差近10倍。

3.3.2 固土價(jià)值

U固土=C土G固土/ρ

(6)

式中：U固土為林分年固土價(jià)值(元)；C土為挖取和運(yùn)輸單位體積土方所需費(fèi)用(元m-3)，取12.6元m-3；ρ為林地土壤容重(tm-3)，取1.18 tm-3。

3.3.3 保肥價(jià)值

U肥=A(X2-X1)(NC1/R1+PC2/R2+KC3/R3+MC4)

(7)

式中：U肥為林分年保持土壤肥力價(jià)值(元)；N為林分土壤平均含氮量(%)；P為林分土壤平均含磷量(%)；K為林分土壤平均含鉀量(%)；M為林分土壤有機(jī)質(zhì)含量；R1、R2、R3分為碳酸氫銨、過磷酸鈣和氯化鉀的N、P、K化肥中的含量(%)；C1、C2、C3分別為碳酸氫銨、過磷酸鈣和氯化鉀價(jià)格(元t-1)；C4為土壤中有機(jī)質(zhì)含量(%)。

據(jù)測定，全國范圍內(nèi)土壤中有機(jī)質(zhì)含量為1%，氮含量為0.37%，磷含量為0.010 8%，鉀含量為2.239%[7]。而N、P、K折算成碳酸氫銨、過磷酸鈣和氯化鉀含量分別為5.571、3.373和1.667，根據(jù)研究區(qū)內(nèi)2009年各農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料數(shù)據(jù)，得出碳酸氫銨、過磷酸鈣和氯化鉀價(jià)格分別為590、680和3 300元t-1；有機(jī)質(zhì)按薪材轉(zhuǎn)化土壤有機(jī)質(zhì)來計(jì)算，薪材轉(zhuǎn)化成土壤有機(jī)質(zhì)的比例一般為2∶1，薪材的機(jī)會(huì)成本價(jià)格為51.3元t-1[6]。

4 結(jié)果和分析

4.1 工程實(shí)施后區(qū)域內(nèi)水土流失的變化

森林具有的截留、增強(qiáng)土壤水分下滲、抑制地面蒸發(fā)、緩和地表徑流的作用，使得整個(gè)區(qū)域內(nèi)的水土流失面積得以減少。宋軒[4]等通過西峽灌溝徑流小區(qū)觀測數(shù)據(jù)得出，7—9月累計(jì)降雨量為379.6 mm，而徑流量僅為139.75 mm，徑流系數(shù)為0.16，森林對(duì)水源涵養(yǎng)作用非常明顯。

長防林工程區(qū)域內(nèi)水土流失面積統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1所示。

表1 長防林工程實(shí)施前后水土流失面積統(tǒng)計(jì)

自1989年以來，長防林工程實(shí)施后兩期的水土流失面積比1988年水土流失面積分別減少了36.83萬hm2和89.95萬hm2，下降幅度分別達(dá)16.30%和39.82%。

河南省長防林工程二期新增造林面積46.70萬hm2，工程建設(shè)取得了歷史性的發(fā)展，區(qū)域內(nèi)森林覆蓋率由1988年的8.96%提高到2008年的21.76%。工程恢復(fù)和擴(kuò)大了當(dāng)?shù)厣种脖?，遏制區(qū)域水土流失的發(fā)生，改善了區(qū)域農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。

4.2 長防林工程水源涵養(yǎng)效益

由公式(2)～(4)計(jì)算長防林工程水源涵養(yǎng)量及其價(jià)值，結(jié)果見表2。

表2 長防林工程水源涵養(yǎng)量及價(jià)值

采用水庫工程的蓄水成本(替代工程法)，計(jì)算出河南長防林工程水源涵養(yǎng)量為12.936億m3，水源涵養(yǎng)價(jià)值達(dá)106.075億元。

4.3 長防林工程保育土壤效益

由公式(5)～(7)計(jì)算出長防林工程固土量及其土壤保持價(jià)值，結(jié)果見表3。

表3 長防林工程土壤保持價(jià)值

根據(jù)表3計(jì)算結(jié)果可以看出，河南長防林工程固土量達(dá)0.135億t，固土價(jià)值和保肥價(jià)值共計(jì)20.172億元。

5 結(jié)論

5.1 由于工程區(qū)域內(nèi)林地面積持續(xù)增加，在森林植被蓄水保土作用下，對(duì)比法表明，工程實(shí)施后區(qū)域內(nèi)水土流失面積比工程實(shí)施前水土流失面積共減少89.95萬hm2。

5.2 利用森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能對(duì)長防林工程的水土保持價(jià)值進(jìn)行計(jì)算，長防林工程分別調(diào)節(jié)水量12.936億m3、固土量0.135億t，水土保持水源涵養(yǎng)和土壤保持價(jià)值效益共計(jì)126.247億元。

5.3 生態(tài)服務(wù)功能評(píng)價(jià)方法在定量評(píng)價(jià)工程水土保持效益時(shí)，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的選取對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果影響較大，長防林工程在河南省內(nèi)分布區(qū)域廣，跨區(qū)域范圍相對(duì)較大，今后應(yīng)加強(qiáng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的監(jiān)測，開展更為詳細(xì)的基礎(chǔ)工作研究，可以提高工程實(shí)施區(qū)域定量評(píng)價(jià)精度。

[1] 師永全，菅根柱，趙義民，等．河南省長江流域防護(hù)林體系工程建設(shè)成效自評(píng)價(jià)報(bào)告[R]．鄭州：河南省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，2009

[2] 王兵，李良厚，魯紹偉，等．河南省林業(yè)生態(tài)效益價(jià)值評(píng)估(2008年度)[R]．北京：國家林業(yè)局中國森林生態(tài)系統(tǒng)定位研究網(wǎng)絡(luò)中心，河南省林業(yè)科學(xué)研究院，北京林業(yè)大學(xué)，2009

[3] 李本勇，孫衛(wèi)華．薄山林場森林植被涵養(yǎng)水源價(jià)值評(píng)估[J]．河南林業(yè)科技，2013，33(3)8-9，61

[4] 宋軒，李樹人，王玉森，等．長江中游防護(hù)林工程區(qū)不同植被類型水土流失研究[J]．河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)2000，34(2)：122-126

[5] LY/T1721-2008．森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估規(guī)范[S]．北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008

[6] 閆峰陵，雷少平，羅小勇，等．丹江口庫水土保持的生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值估算研究[J] ．長江流域資源與環(huán)境，2010，19(10)：1205-1210

[7] 侯元兆，張佩昌，王琦，等．中國森林資源核算研究[M] ．北京:中國林業(yè)出版社，1995

Benefit Evaluation of Soil and Water Conservation forYangtze River Protection Forest Project in Henan Province

Xu Tao

(Changjiang Survey, Planning, Design and Research Co. Ltd., Wuhan 430010, China)

Water conservation and soil conservation are the main water conservation benefits for woodland.The benefit of soil and water conservation in the forestland of Yangtze River protection forest by the evaluation method for physical volume and value of forest ecosystem services in Henan province were evaluated.Result shows that：the water conservation is 1.239 6 billion cubes and soil conservation is 13.5 million tons.The value of water conservation benefits in the forestland reaches 12 624 700 000 Yuan.After 20 years of construction of project, the forest resource increase rapidly and the area of soil and water losses reduced substantially in the project area.Therefore, the construction of project has a significant improvement effect on the ecology environment.

the project of Yangtze River protection forest;soil and water conservation;benefit;evaluation

1005-5215(2015)01-0041-03

2014-11-11

徐濤(1982-)，男，湖北荊州人，工程師，主要從事水土保持規(guī)劃設(shè)計(jì)工作.

S774

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2015.01.015