張玉柱，俞冬興，崔琳，畢廣有，王力剛

(黑龍江省森林與環(huán)境科學(xué)研究院，黑龍江 齊齊哈爾 161005)

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綏化地區(qū)三北防護林工程效益評估

張玉柱，俞冬興，崔琳，畢廣有，王力剛

(黑龍江省森林與環(huán)境科學(xué)研究院，黑龍江 齊齊哈爾 161005)

通過對綏化地區(qū)各縣三北防護林體系生態(tài)服務(wù)功能效益的研究評價，從物質(zhì)量和價值量予以了量化，并根據(jù)防護林特點建立了服務(wù)功能評估體系框架，評估結(jié)果能夠直觀反映當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)建設(shè)成果，檢驗其林業(yè)建設(shè)成就，對其今后防護林體系結(jié)構(gòu)調(diào)整、樹種選擇、發(fā)展方向提供了依據(jù)。

防護林體系；生態(tài)效益；評價體系

針對黑龍江省西部地區(qū)三北防護林體系效益評估方面的空白，借鑒國內(nèi)外學(xué)者對于評價指標的選擇方面的研究成果，根據(jù)其防護林體系的特點，并按照林業(yè)行業(yè)標準《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估規(guī)范》[1]規(guī)定提出適合黑龍江省防護林體系綜合效益評價系統(tǒng)，并初步評估了各個項目縣防護林建設(shè)成果。本次評估選取效益指標體系主要包括涵養(yǎng)水源、保育土壤、固碳釋氧、積累營養(yǎng)物質(zhì)、凈化大氣環(huán)境、森林防護等效益類別。

1　評估區(qū)域概況

1978年黑龍江省啟動三北防護林工程建設(shè)以來，范圍已擴展到12個市、70個縣(市、區(qū))、1 056個鄉(xiāng)(鎮(zhèn))，區(qū)域總面積達到3 283萬hm2，占全省土總面積的72.1%。其中綏化地區(qū)由于自然災(zāi)害嚴重，森林覆蓋率低，從第一期就被納入三北防護林工

程建設(shè)。至今具有造林面積大，林型豐富，林齡適當(dāng)?shù)忍攸c。前期建設(shè)的防護林已經(jīng)發(fā)揮了應(yīng)有的生態(tài)作用，因此選擇這個地區(qū)作為三北防護林工程效益評估的代表區(qū)域之一。

綏化位于黑龍江省中部的松嫩平原?，F(xiàn)轄1個市轄區(qū)(北林區(qū))、3個縣級市(肇東市、安達市、海倫市)、6個縣(綏棱縣、青岡縣、慶安縣、蘭西縣、望奎縣、明水縣)。地勢東北高，西南低，由低丘陵、高平原過渡為河谷平原。海拔160～180m。年均氣溫在1.3～4.0 ℃，年均降水量483mm。有兩大水系，即松花江水系和呼蘭河水系。

綏化地區(qū)總面積為352萬hm2，其中防護林面積14.35萬hm2。防護林林種主要有水源涵養(yǎng)林、水土保持林、防風(fēng)固沙林、農(nóng)田防護林、草牧場防護林、護路林、護堤護岸林(表1)。

表1　綏化地區(qū)三北防護林各功能林地面積統(tǒng)計　萬hm2

從表1可見，綏化地區(qū)防護林類型以農(nóng)田防護林為主，占30.59%，依次為水土保持林、水源涵養(yǎng)林、護路林、草牧場防護林、防風(fēng)固沙林，護堤護岸林面積最小，僅占2.44%。

2　生態(tài)服務(wù)功能評估結(jié)果與分析

2.1水源涵養(yǎng)效益計算與分析

水源涵養(yǎng)是森林生態(tài)系統(tǒng)重要生態(tài)功能，主要表現(xiàn)為：截留降水、涵蓄土壤水分、緩和地表徑流和改善水質(zhì)等。

截留降水包含林冠截流、林下灌草截流、枯落物持水作用和土壤的持水作用。林冠截留水占10%～40%。林冠下層灌草截留率為1.7%～17.2%。林地表面的凋落物層最大持水量可達到3～5mm，地被物層最大吸持水量可達自身干質(zhì)量2～4倍。森林各層次在對雨水的調(diào)節(jié)能力中，土壤層的調(diào)節(jié)能力占90%以上。

由表2可以看出，3種林分類型防護林涵養(yǎng)水源系數(shù)由大到小分別為針葉林、針闊混交林、闊葉林。這種差異主要由林分類型、枯落物儲量、枯落物分解速率等因素引起。東北地區(qū)涵養(yǎng)水源系數(shù)規(guī)定為0.45[2]，評估區(qū)域的防護林水源涵養(yǎng)系數(shù)均超過規(guī)定數(shù)值，超過標準。說明研究區(qū)防護林充分發(fā)揮了涵養(yǎng)水源的效益。

表2　林地涵養(yǎng)水源效益

2.2固土保肥效益計算與分析

固土保肥效益即森林中活地被物和凋落物層截流降水，降低水滴對表土的沖擊和地表徑流的侵蝕作用；同時根系固持土壤，防止土壤崩塌瀉溜，減少土壤肥力損失及改善土壤結(jié)構(gòu)。

養(yǎng)分循環(huán)過程中，枯枝落葉層減小了降水沖刷和徑流，同時，增加土壤有機質(zhì)、營養(yǎng)元素(N、P、K等)和土壤碳庫的積累，提高土壤肥力。把大量的有機物歸還林地，使其腐殖質(zhì)含量比無林地高2～3個百分點，成為土壤營養(yǎng)元素的主要來源。

表3　土壤流失量及土壤養(yǎng)分

表3表明，相對于耕地，林地減少土壤流失量為663.844thm-2a-1，年減少土壤有機質(zhì)流失量3.928 4thm-2a-1，氮素0.166 4thm-2a-1，磷素0.065 4thm-2a-1，鉀素0.788 0thm-2a-1。東北地區(qū)固土保肥減少土壤侵蝕量為32.87thm-2a-1，年減少土壤有機質(zhì)流失量0.269thm-2a-1，氮素0.094thm-2a-1，磷素0.051thm-2a-1，鉀素0.542thm-2a-1[2]。評估區(qū)域的防護林固土保肥指標均超過規(guī)定數(shù)值，達到合格標準。說明研究區(qū)防護林充分發(fā)揮了固土保肥的作用。

2.3固碳釋氧效益計算與分析

固碳釋氧功能，指森林生態(tài)系統(tǒng)通過森林植被、土壤動物和微生物固定碳素、釋放氧氣的功能。森林生態(tài)系統(tǒng)每年的碳固定量約占整個陸地生物碳固定量的2/3。

表4　固碳釋氧量統(tǒng)計

研究區(qū)針葉林年平均凈生長量為6.74thm-2，闊葉林年平均凈生長量為7.58thm-2。根據(jù)植物光合作用反應(yīng)方程，毎制造1t干物質(zhì)要固定1.63tCO2，釋放O2l.2t，CO2中C占27.27%。據(jù)此計算出不同植被類型防護林固碳釋氧量如表4。15年生銀中楊年固碳量最高達3.82thm-2，釋氧量達10.31thm-2a-1，19年生樟子松年固碳量最低為2.69thm-2a-1，釋氧量為7.26thm-2a-1。東北地區(qū)固碳釋氧指標[2]中年防護林體系固碳量1.71thm-2a-1，年防護林體系釋氧量為5.99thm-2a-1。評估區(qū)域的防護林固碳釋氧量均值超過規(guī)定數(shù)值，所有防護林均達到標準要求。

2.4林木營養(yǎng)物質(zhì)積累效益計算與分析

植物器官中營養(yǎng)元素含量反映了植物在一定生境條件下從土壤中吸收礦質(zhì)養(yǎng)分的能力，一方面反映了植物的特性，另—方面反映了植物的生境。

表5　防護林林木各器官年營養(yǎng)物質(zhì)積累量

從表5看13年生銀中楊林生物量中，營養(yǎng)元素平均水平，氮素的含量最高為114.40kghm-2a-1，鉀素次之為98.01kghm-2a-1，磷素含量最低為21.64kghm-2a-1。東北地區(qū)林木營養(yǎng)物質(zhì)積累指標[2]中固氮量67.45kghm-2a-1，固磷量為8.18kghm-2a-1，固鉀量為30.93kghm-2a-1。評估區(qū)域的防護林林木營養(yǎng)物質(zhì)積累量均遠超過規(guī)定數(shù)值。說明其防護林林木營養(yǎng)物質(zhì)積累效果良好。

2.5凈化大氣效益計算與分析

森林起到吸附、吸收污染物或阻礙污染物擴散的作用。一是樹木通過葉片吸收大氣中的有毒物質(zhì)，降低大氣中毒物的濃度；二是樹木能使某些有毒物質(zhì)在體內(nèi)分解，轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)后代謝利用。三是吸附滯留、過濾空氣中顆粒污染物。森林的滯塵作用表現(xiàn)為：樹木茂密枝葉，阻擋氣流和降低風(fēng)速，降落空氣中攜帶的大?；覊m；葉片晴天要蒸騰大量水分，環(huán)境保持較大濕度，灰塵較容易降落吸附；樹體蒙塵后，經(jīng)過雨水淋洗，恢復(fù)滯塵能力，重新吸附灰塵。

表6　防護林凈化大氣各度量指標值

東北地區(qū)森林凈化大氣各度量指標分別為：年生產(chǎn)負氧離子數(shù)為8.69×1019，年吸附SO2量為88.90kghm-2a-1，年吸附HF量為7.05kghm-2a-1，年吸附氮氧化物量為10.05kghm-2a-1，年滯塵量為20.76thm-2a-1。評估區(qū)域的防護林凈化大氣指標接近或超過規(guī)定數(shù)值，基本達到合格標準。

3生態(tài)效益服務(wù)功能物質(zhì)量和價值量評估結(jié)果

3.1生態(tài)效益物質(zhì)量評估結(jié)果

3.2生態(tài)效益價值量評估結(jié)果

表8　綏化地區(qū)各市(縣、區(qū))生態(tài)效益價值量

綏化地區(qū)各市(縣、區(qū))防護林生態(tài)效益價值量如表8所示，效益價值量包括水源涵養(yǎng)、固土保肥、固碳釋氧、積累營養(yǎng)物質(zhì)、凈化大氣等價值量之和。按價值量由大到小排序：明水縣、安達市、海倫市、青岡縣、望奎縣、北林區(qū)、肇東市、蘭西縣、綏棱縣、慶安縣。其中明水縣、安達市和海倫市生態(tài)效益的價值量總和達到35.25億元a-1，占綏化地區(qū)生態(tài)效益總價值量的44.9%。

4　小結(jié)

綏化地區(qū)三北防護林水源涵養(yǎng)、固碳釋氧、林木營養(yǎng)物質(zhì)積累、凈化大氣等生態(tài)效益均接近或超過東北地區(qū)《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估規(guī)范》的規(guī)定值，發(fā)揮著良好的生態(tài)功能，其生態(tài)效益的價值量為78.60億元a-1，遠大于其木材生產(chǎn)的直接經(jīng)濟效益。

[1] 國家林業(yè)局.森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估規(guī)范(LY/T1721-2008)

[2] 國家林業(yè)局.防護林體系生態(tài)效益評估規(guī)范(LY/T2093-2013)

1005-5215(2016)05-0109-03

2016-03-09

張玉柱(1967-)，男，黑龍江黑河人，大學(xué)，高級工程師，現(xiàn)從事防護林研究.

F326.2

Adoi:10.13601/j.issn.1005-5215.2016.05.045