王慧，王兵,2,3，牛香,2,3,?，宋慶豐

(1.中國林業(yè)科學(xué)研究院森林生態(tài)環(huán)境與保護(hù)研究所，100091，北京；2.國家林業(yè)局森林生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，100091，北京；3.北京林業(yè)果業(yè)生態(tài)環(huán)境功能提升協(xié)同創(chuàng)新中心，102206，北京)

長白山森工集團(tuán)天保工程生態(tài)效益動態(tài)變化

王慧1，王兵1,2,3，牛香1,2,3,?，宋慶豐1

(1.中國林業(yè)科學(xué)研究院森林生態(tài)環(huán)境與保護(hù)研究所，100091，北京；2.國家林業(yè)局森林生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，100091，北京；3.北京林業(yè)果業(yè)生態(tài)環(huán)境功能提升協(xié)同創(chuàng)新中心，102206，北京)

基于2000年底和2015年底，長白山森工集團(tuán)森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)和森林生態(tài)站長期監(jiān)測數(shù)據(jù)，利用森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)全指標(biāo)體系，連續(xù)觀測與清查(簡稱森林生態(tài)連清)體系，采用分布式測算方法，對研究區(qū)天然林生態(tài)系統(tǒng)，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)境和生物多樣性保護(hù)等6項(xiàng)服務(wù)進(jìn)行評估，量化并揭示長白山森工集團(tuán)天保工程生態(tài)效益的動態(tài)變化。結(jié)果表明：在天保工程實(shí)施后，天然林各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)物質(zhì)量和價(jià)值量均呈現(xiàn)增加趨勢，物質(zhì)量增加量分別為涵養(yǎng)水源7.78億t/a、保育土壤2 255.32萬t/a、固碳釋氧量191.87萬t/a、林木積累營養(yǎng)物質(zhì)6.35萬 t/a、釋放負(fù)離子0.22×1023個(gè)/a、吸收污染物量2 879.16萬kg/a、吸滯PM10總物質(zhì)量122.43萬kg/a、吸滯PM2.5總物質(zhì)量18.38萬kg/a；價(jià)值量增加381.75億元/a，6項(xiàng)服務(wù)的價(jià)值量貢獻(xiàn)順序依次為生物多樣性保護(hù)>涵養(yǎng)水源>保育土壤>凈化大氣環(huán)境>固碳釋氧>林木積累營養(yǎng)物質(zhì)，其中，生物多樣性保護(hù)和涵養(yǎng)水源為研究區(qū)天然林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的主導(dǎo)功能。天保工程實(shí)施后，保育土壤功能的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量增加量最大，占總增加量的27%，涵養(yǎng)水源次之，對該區(qū)天然林生態(tài)效益影響最大。該研究為天保工程的后續(xù)開展提供借鑒和參考，為天然林的經(jīng)營管理提供科學(xué)依據(jù)和指導(dǎo)。

天然林資源保護(hù)工程； 森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)； 生態(tài)連清體系； 生態(tài)效益

1998年洪澇災(zāi)害后，國家實(shí)施了天然林保護(hù)工程，長江和黃河流域工程區(qū)全面停止天然林商品性采伐，東北和內(nèi)蒙古等重點(diǎn)國有林區(qū)大幅度調(diào)減木材產(chǎn)量，使天然林得以休養(yǎng)生息，逐漸恢復(fù)發(fā)展，這也標(biāo)志著我國林業(yè)由以木材生產(chǎn)為主，轉(zhuǎn)向以生態(tài)建設(shè)為主。東北、內(nèi)蒙古重點(diǎn)國有林區(qū)的天然林資源，多集中分布于松花江、嫩江、黑龍江水系及其主要支流、眾多湖庫的源頭和水源涵養(yǎng)區(qū)，是維持東北和華北地區(qū)農(nóng)牧業(yè)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)、生態(tài)安全的天然屏障，在涵養(yǎng)水源、保育土壤、林木積累營養(yǎng)物質(zhì)、固碳釋氧、生物多樣性保護(hù)和凈化大氣環(huán)境等方面，發(fā)揮著重要作用[1]。

吉林省是我國重點(diǎn)的林業(yè)大省和重要的木材生產(chǎn)基地，其中天保工程區(qū)總面積400.58萬hm2，包括長白山森工集團(tuán)、吉林森工集團(tuán)和吉林省保護(hù)經(jīng)營局。天保工程實(shí)施后，森工企業(yè)調(diào)整森林經(jīng)營方案，由原來單一的經(jīng)營采伐，轉(zhuǎn)變?yōu)橐员Ｗo(hù)天然林為主，而通過森林區(qū)劃，劃定商品林經(jīng)營區(qū)，發(fā)展速生豐產(chǎn)用材林、短周期工業(yè)原料林和經(jīng)濟(jì)林等，緩解木材供需矛盾[1-2]。長白山森林工業(yè)集團(tuán)(以下簡稱“長白山森工集團(tuán)”)位于長白山林區(qū)核心區(qū)域，地處中、韓、俄3國交界，是我國重要的商品材基地、林業(yè)產(chǎn)業(yè)基地和木材戰(zhàn)略儲備基地，同時(shí)也是圖們江、松花江、牡丹江和鴨綠江的發(fā)源地，與大小興安嶺、張廣才嶺、老爺嶺和完達(dá)山脈的森林相連，維系東北地區(qū)的生態(tài)平衡，生態(tài)區(qū)位重要，森林資源富集，生物多樣性豐富。從2015年4月起，全面停止商業(yè)性采伐，長白山森工集團(tuán)進(jìn)入以“采伐經(jīng)營變監(jiān)管經(jīng)營、森林經(jīng)濟(jì)功能變森林生態(tài)功能、林區(qū)變社區(qū)”的林業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展階段,森林資源培育加強(qiáng)，森林生態(tài)功能明顯增強(qiáng)。

天然林是森林資源的精華，是結(jié)構(gòu)最復(fù)雜、群落最穩(wěn)定、生物量最大、生物多樣性最豐富和生態(tài)功能最強(qiáng)的森林生態(tài)系統(tǒng)，在保障林區(qū)社會穩(wěn)定、國土生態(tài)安全和國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展中，具有十分重要的地位。天保工程共涉及17個(gè)省、實(shí)施期長達(dá)50年，目前總投資近2 000億元，是我國6大林業(yè)重點(diǎn)工程之一，也是我國迄今為止，規(guī)模最大的生態(tài)資源保護(hù)工程；但天保工程效益評價(jià)工作，尚處于起步發(fā)展階段，對天保工程產(chǎn)生的價(jià)值及其生態(tài)效益的評估，研究較少。

筆者以長白山森工集團(tuán)國有林區(qū)為研究區(qū)，以區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的連續(xù)觀測與清查體系數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用分布式測算方法，從物質(zhì)量和價(jià)值量2個(gè)方面，對研究區(qū)天然林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)進(jìn)行評價(jià)，探討天保工程實(shí)施以來，研究區(qū)天然林生態(tài)效益及動態(tài)變化，為天保工程的效益監(jiān)測和天然林的經(jīng)營管理，提供參考依據(jù)和指導(dǎo)。

1 研究區(qū)概況

長白山森工集團(tuán)位于吉林省東部長白山區(qū)(E 127°27′～131°18′，N 41°59′～44°30′)，所轄10戶國有森工企業(yè)、1戶森林經(jīng)營局和3戶林產(chǎn)工業(yè)加工企業(yè)，其中包含有9個(gè)自然保護(hù)區(qū)和12處森林和濕地公園，總經(jīng)營面積406.6萬hm2，有林地面積326.3萬hm2，有林地蓄積3億8 900萬m3，森林覆蓋率80.8%。研究區(qū)境內(nèi)山巒起伏，丘谷交錯(cuò)；屬于中溫帶濕潤季風(fēng)氣候，年平均氣溫為2～6 ℃，無霜期為125 d左右；年均降水量600～800 mm左右；土壤類型以暗棕壤為主；形成以溫帶針闊混交林為主的森林植被類型，針葉林以紅松(Pinuskoraiensis)、落葉松(Larixdahurica)等為主，闊葉林以蒙古櫟(Quercusmongolica)、紫椴(Tiliaamurensis)、白樺(Betulaplatyphylla)、黑樺(Betuladavurica)、山楊(Populusdavidiana)、水曲柳(Fraxinusmandsshurica)和榆類(Ulmus)等為主[2-5]，闊葉混交林和針闊混交林面積比例均較大。天保工程實(shí)施后，工程區(qū)不同樹種組面積和蓄積總體呈增加趨勢，也有部分樹種面積和蓄積有少量程度減少，其中，闊葉混交林面積增加最多，為26.38萬hm2，其次為針葉混交林面積，增加了8.35萬hm2。

2 材料與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

研究數(shù)據(jù)主要來自吉林省現(xiàn)有的中國森林生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測研究網(wǎng)絡(luò)(CFERN)下屬觀測站和其他輔助觀測點(diǎn)，依據(jù)LY 1952—2011《森林生態(tài)系統(tǒng)長期定位觀測方法》[6]和LY 2241—2014《森林生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性監(jiān)測與評估規(guī)范》[7]所測得，森林資源數(shù)據(jù)來自研究區(qū)天然林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)，社會公共數(shù)據(jù)集采用我國國家或地方權(quán)威機(jī)構(gòu)公布的社會公共數(shù)據(jù)。

2.2 流程與方法

基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)連續(xù)觀測與清查體系[5]，采用2000和2015年的森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)和實(shí)測數(shù)據(jù)，依據(jù)國家林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《森林生態(tài)服務(wù)功能評估規(guī)范》[8]，選取涵養(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)境和生物多樣性保護(hù)等服務(wù)，采用分布式測算方法(圖1)，將長白山森工集團(tuán)資源劃分為黃泥河林業(yè)局、琿春林業(yè)局、汪清林業(yè)局、大石頭林業(yè)局、敦化林業(yè)局、白河林業(yè)局、大興溝林業(yè)局、天橋嶺林業(yè)局、和龍林業(yè)局和八家子林業(yè)局10個(gè)一級測算單元；每個(gè)一級測算單元，按照優(yōu)勢樹種組成分成冷杉(Abiesfabri)、云杉(Piceaasperata)、落葉松、紅松、樟子松(Pinussylvestri)、其他松類、櫟類、樺木、榆樹、其他硬闊類、椴樹、楊樹、其他軟闊、針葉混、闊葉混和針闊混16個(gè)二級測算單元；每個(gè)二級測算單元，按照林齡組劃分為幼齡林、中齡林、近熟林、成熟林和過熟林5個(gè)三級測算單元，再結(jié)合不同立地條件的對比觀測，最終確定800個(gè)相對均質(zhì)化的生態(tài)服務(wù)評估單元，進(jìn)行尺度轉(zhuǎn)換、計(jì)算和整合，以及天然林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評估。

在評估過程中，遵循“等效替代法則”和“權(quán)重當(dāng)量平衡”2條原則[9]，引入森林生態(tài)功能修正系數(shù)，以更真實(shí)地反映研究區(qū)天然林的生態(tài)質(zhì)量狀況[10]，進(jìn)一步提升研究結(jié)果的準(zhǔn)確性。其中生物多樣性保護(hù)功能的計(jì)算，采用Shannon-Wiener指數(shù)法，該指數(shù)不能全面的體現(xiàn)瀕危物種和特有種的保育價(jià)值，引入瀕危指數(shù)、特有種指數(shù)和古樹年齡指數(shù)，修正Shannon-Wiener指數(shù)的評估結(jié)果，更加充分反映研究區(qū)內(nèi)天然林的生態(tài)質(zhì)量狀況。

3 結(jié)果與分析

3.1森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)物質(zhì)量的變化

通過評估得出，2000和2015年研究區(qū)天然林生態(tài)系統(tǒng)涵養(yǎng)水源、保育土壤、固碳釋氧、林木積累營養(yǎng)物質(zhì)和凈化大氣環(huán)境的服務(wù)物質(zhì)量(表1)。涵養(yǎng)水源、保育土壤、固碳釋氧量、林木積累營養(yǎng)物質(zhì)、釋放負(fù)離子、吸收污染物量、吸滯TSP總物質(zhì)量、吸滯PM10總物質(zhì)量、吸滯PM2.5總物質(zhì)量等各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的增加量和增長幅度，分別為7.78億t/a和15.96%、2 255.32萬t/a和19.50%、191.87萬t/a和10.30%、6.35萬t/a和30.00%、0.22×1023個(gè)/a和7.01%、2 879.16萬kg/a和12.38%、53.45億kg/a和6.88%、122.43萬kg/a和18.81%、18.38萬kg/a和7.61%。

圖1 長白山森工集團(tuán)森林生態(tài)服務(wù)分布式測算方法Fig.1 Forest ecosystem service distributed calculation method by Changbai Forest Industry Group

3.2森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量的變化

根據(jù)評估規(guī)范及相關(guān)計(jì)算方法[11-19]得出，研究區(qū)2000和2015年天然林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值量分別為1 172.24和1 553.99億元/a，增加了381.75億元/a(表2)。研究區(qū)內(nèi)，6項(xiàng)森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量的貢獻(xiàn)順序依次為生物多樣性保護(hù)>涵養(yǎng)水源>保育土壤>凈化大氣環(huán)境>固碳釋氧>林木積累營養(yǎng)物質(zhì)；其森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量所占比例，2000年分別為30%、24%、17%、14%、13%和2%，2015年分別為27%、23%、19%、15%、13%和3%。天保工程實(shí)施后，研究區(qū)天然林生態(tài)系統(tǒng)所提供的諸項(xiàng)服務(wù)中，保育土壤價(jià)值量所占比例增加量最多，生物多樣性價(jià)值量所占比例呈負(fù)增長，減少最多。其中保育土壤、凈化大氣環(huán)境和林木積累營養(yǎng)物質(zhì)等服務(wù)價(jià)值量所占比例分別增加2%、1%和1%，固碳釋氧的服務(wù)價(jià)值量所占比例基本不變，生物多樣性保護(hù)和涵養(yǎng)水源的服務(wù)價(jià)值量所占比例減少3%和1%。

由圖2可知，研究區(qū)6項(xiàng)森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量增加量所占比例中，保育土壤、涵養(yǎng)水源、生物多樣性保護(hù)、凈化大氣環(huán)境、固碳釋氧和林木積累營養(yǎng)物質(zhì)分別占27%、20%、19%、18%、13%和3%。

表明天保工程實(shí)施后，各項(xiàng)服務(wù)價(jià)值量變化不等，保育土壤功能的服務(wù)價(jià)值量增加量所占比例最大，為總增加量的27%；其次，涵養(yǎng)水源、生物多樣性保護(hù)和凈化大氣環(huán)境的服務(wù)價(jià)值量增加量所占比例相近，分別占總增加量的20%、19%和18%，所占比例相差不大；固碳釋氧的服務(wù)價(jià)值量所占比例較少，為總增加量的13%；林木積累營養(yǎng)物質(zhì)的價(jià)值量增加量所占比例最低，為3%，價(jià)值量增加也最少。除林木積累營養(yǎng)物質(zhì)外，其他的保育土壤、涵養(yǎng)水源、生物多樣性保護(hù)、凈化大氣環(huán)境和固碳釋氧5項(xiàng)功能的服務(wù)價(jià)值增加量所占比例相差不太大，表明天保工程的實(shí)施，對各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)功能的服務(wù)價(jià)值量變化均有影響。

表1長白山森工集團(tuán)天然林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)物質(zhì)量評估結(jié)果(2000—2015年)

Tab.1Material quality of natural forest ecosystem services in Changbai Forest Industry Group between 2000 and 2015

功能項(xiàng)Function功能分項(xiàng)Suboption天保工程實(shí)施前BeforetheNFPP天保工程實(shí)施后AftertheNFPP增量Increment涵養(yǎng)水源Waterconserva-tion調(diào)節(jié)水量Regulationwater/(108t·a-1)40.9748.757.78固土Soil-reinforcement/(104t·a-1)8746.0710828.322082.25固氮Nitrogenfixation/(104t·a-1)24.5129.565.06保育土壤Soilconservation固磷Phosphorusfixation/(104t·a-1)12.6814.581.90固鉀Kaliumfixation/(104t·a-1)147.12186.2339.11有機(jī)質(zhì)Organicmatter/(104t·a-1)379.99506.99127.00固碳釋氧Carbonfixationand固碳Carbonfixation/(104t·a-1)461.63528.5566.91oxygenrelease釋氧Oxygenrelease/(104t·a-1)1209.471334.43124.96林木積累營養(yǎng)物質(zhì)N/(102t·a-1)13.5919.205.60Forestnutrientaccumula-tionP/(102t·a-1)0.400.620.23K/(102t·a-1)0.841.350.52釋放負(fù)離子Negativeionssupply/(1023個(gè)·a-1)2.923.140.22吸收SO2AbsorptionofSO2/(104kg·a-1)14776.7217055.022278.30凈化大氣環(huán)境Atmospheric吸收氟氧化物AbsorptionofHF/(104kg·a-1)2057.512104.8847.37environmentpurification吸收氮氧化物AbsorptionofNOX/(104kg·a-1)3534.744088.24553.49TSP/(108kg·a-1)723.15776.5953.45滯塵RetentionofdustPM10/(104kg·a-1)528.36650.79122.43PM2.5/(104kg·a-1)223.26241.6418.38

Note: NFPP=nature forest protection project. The same below.

表2長白山森工集團(tuán)天然林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量評估結(jié)果(2000—2015年)

Tab.2Result of natural forest ecosystem service value of Changbai Forest Industry Group between 2000 and 2015

對比項(xiàng)Contrastitem涵養(yǎng)水源Waterconservation保育土壤Soilconservation固碳釋氧Carbonfixationandoxygenrelease林木積累營養(yǎng)物質(zhì)Forestnutrientaccumulation凈化大氣環(huán)境Atmosphericenvironmentpurification生物多樣性保護(hù)Biodiversityconservation合計(jì)Total天保工程實(shí)施前BeforetheNFPP276.82196.54156.6827.73164.47350.001172.24天保工程實(shí)施后AftertheNFPP354.57300.37204.9239.35231.91422.871553.99增量Increment77.75103.8348.2411.6267.44381.7577.75

圖2 不同森林生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值量增量百分比例圖Fig.2 Proportion of increment of forest ecosystem service value

4 結(jié)論與討論

4.1 天然林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)物質(zhì)量變化

天保工程實(shí)施后，在長白山森工集團(tuán)天保工程區(qū)內(nèi)，雖然部分樹種面積和蓄積有所減少，但是不同樹種組的面積和蓄積總體呈增加趨勢，其天然林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)物質(zhì)量增加，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)增強(qiáng)。吉林省水資源總量為607.41億m3，其中大中型水庫蓄水量為171.40億m3[11]。至2015年，研究區(qū)天然林生態(tài)系統(tǒng)涵養(yǎng)水源量為48.75億t/a，相當(dāng)于吉林省水資源總量的8.03%，大中型水庫蓄水量的28.44%。吉林省水土流失面積4萬8 273.34 km2，占全省總面積的25.76%，其中水力侵蝕和風(fēng)力侵蝕面積分別為3萬4 743.89 和1萬3 529.45 km2，分別占全省水土流失面積的72%和28%[12]。據(jù)測算，全省平均每年流失土壤1.3億t[13]，2015年研究區(qū)天然林生態(tài)系統(tǒng)，固土量為10 828.32萬t/a，相當(dāng)于其平均每年侵蝕量的83.29%。說明天然林生態(tài)系統(tǒng)保育土壤的功能較強(qiáng)，在減少水土流失方面起到很好的保護(hù)作用。

吉林省能源的消耗總量是9 606萬t標(biāo)準(zhǔn)煤，經(jīng)碳排放轉(zhuǎn)換系數(shù)換算得出，2013年碳排放量為7 182.45萬t[13-14]，2015年研究區(qū)天然林生態(tài)系統(tǒng)固碳量為528.55萬t/a，相當(dāng)于吸收了2013年全省碳排放量的7.36%，與工業(yè)減排相比，森林固碳投資少、代價(jià)低，且綜合效益大，更具經(jīng)濟(jì)可行性和現(xiàn)實(shí)操作性。吉林省工業(yè)二氧化硫排放量為38.15萬t、氮氧化物排放量為56.05萬t[14]，2015年研究區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)二氧化硫和氮氧化物吸收量分別為1萬7 055.02和4 088.24萬kg/a，分別相當(dāng)于2013年吉林省工業(yè)二氧化硫和氮氧化物排放量的44.71%和7.29%。因此，研究區(qū)天然林可吸收一定量的大氣污染物和滯納空氣顆粒物，起到凈化大氣環(huán)境的作用。

4.2 天然林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量變化

截至2015年，研究區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)所提供的諸項(xiàng)服務(wù)中，價(jià)值量的貢獻(xiàn)順序依次為生物多樣性保護(hù)>涵養(yǎng)水源>保育土壤>凈化大氣環(huán)境>固碳釋氧>林木積累營養(yǎng)物質(zhì)。研究區(qū)各項(xiàng)森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量所占比例，反映了天然林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)及其森林資源結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。生物多樣性保護(hù)、涵養(yǎng)水源和保育土壤3項(xiàng)的服務(wù)價(jià)值量比例占絕大部分，為69%，高于其他生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，成為研究區(qū)天然林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)主導(dǎo)功能，在研究區(qū)天然林生態(tài)系統(tǒng)所提供的諸項(xiàng)服務(wù)中，發(fā)揮重要作用。其中以生物多樣性保護(hù)的服務(wù)價(jià)值量所占比例最高，說明生物多樣性保護(hù)服務(wù)價(jià)值量最高，這與研究區(qū)的現(xiàn)有資源狀況密切相關(guān)。長白山林區(qū)擁有最完整的寒溫帶山地垂直植被帶，從山體自下而上，可分為次生夏綠闊葉林帶(蒙古櫟林帶)、針闊混交林帶、針葉林帶(紅松云冷杉針葉林亞帶、云冷杉針葉林亞帶)、岳樺林帶、高山苔原帶和高山荒漠帶5個(gè)植被帶，生物資源總量豐富，尚存著部分較為完整的紅松林，蘊(yùn)藏著許多我國北方區(qū)系種類和多種珍貴和稀有樹種，是森林樹種資源的寶庫；另外，還與研究區(qū)所處的地理位置相關(guān)，該區(qū)位于暖溫帶和溫帶交接處，緯度水平地帶性植被屬于溫帶針闊葉混交林，優(yōu)勢樹種組中，闊葉混交林、針闊混交林和針葉混交林分布面積較大，植被類型復(fù)雜、生物多樣性豐富，保存著大批珍貴、稀有及瀕危動物和植物物種資源[3,20]。已有研究表明，神農(nóng)架地區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)中，生物多樣性功能價(jià)值量最高，這與該地位于我國南北植物種類過渡區(qū)域和眾多動物繁衍生息的交叉地帶有關(guān)，具有極高的生物多樣性[21]，生物多樣性保護(hù)功能與生物多樣性豐富度呈正相關(guān)關(guān)系，生物多樣性豐富的地區(qū)其生物多樣性保育功能高，從而該區(qū)天然林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)表現(xiàn)為生物多樣性保護(hù)功能的服務(wù)價(jià)值量最高。

涵養(yǎng)水源的服務(wù)價(jià)值量所占比例較高，對維護(hù)吉林省地區(qū)用水安全起到了重要作用。近年來，吉林省在大型水庫上游實(shí)施水源涵養(yǎng)人工林[22]，使得森林涵養(yǎng)水源功能發(fā)揮更大功效。截至2015年，研究區(qū)天然林群落中，闊葉混交林和針闊混交林的面積分別增加了26.38萬和8.35萬hm2。闊葉混交林、針闊混交林和針葉混交林為研究區(qū)優(yōu)勢樹種組的重要組成部分，林分特點(diǎn)表現(xiàn)為生物多樣性豐富和蓄積量大。優(yōu)勢樹種的林分特點(diǎn)對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)起決定作用，其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值對總價(jià)值影響較大，且林分的面積和蓄積又是影響森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的主要因素。張志旭[23]對河北霧靈山自然保護(hù)區(qū)的研究得出，闊葉混交林面積和總蓄積量最大，對森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的價(jià)值貢獻(xiàn)也最多，為8.797×104元/(a·hm2)。落葉闊葉混交林樹種組成豐富、林下灌草蓋度較高、枯落物儲量較多，因而，水源涵養(yǎng)和土壤保持能力優(yōu)于單一的闊葉林和針葉林[24]，林分蓄積量越大，其林下凋落物的儲存量越多，使得凋落物層水土保持能力越強(qiáng)；同時(shí)，研究區(qū)為松花江、圖們江、鴨綠江和牡丹江4江之源，河網(wǎng)密度大，流水侵蝕作用對其地貌及土壤的影響較大，獨(dú)特的生態(tài)區(qū)位、地形和地貌特征，決定了研究區(qū)天然林生態(tài)系統(tǒng)涵養(yǎng)水源和保育土壤的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，高于其他生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)對該區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的作用，成為該區(qū)天然林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的主導(dǎo)功能。

4.3天然林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)中保育土壤價(jià)值量變化

研究表明，在天保工程實(shí)施后，保育土壤價(jià)值量增加最多，涵養(yǎng)水源次之，這2項(xiàng)服務(wù)價(jià)值的增加量占研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量總增加量的47%，凸顯了研究區(qū)天然林在保育土壤和涵養(yǎng)水源方面發(fā)揮的作用，表明天保工程的實(shí)施，對研究區(qū)天然林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值量影響較大。天保工程的宗旨是以保護(hù)生態(tài)環(huán)境和生物多樣性為目的，以追求改善生態(tài)環(huán)境、保持水土和涵養(yǎng)水源為主要經(jīng)營目標(biāo)，從而使得天保工程實(shí)施期間，研究區(qū)天然林的涵養(yǎng)水源和保育土壤等功能的價(jià)值量增加量最大。

森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是在林木生長過程中產(chǎn)生的，其生長速度會對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)帶來相應(yīng)的影響，從而影響其物質(zhì)量和價(jià)值量。相對于幼齡林而言，中齡林能夠更好的減少地表徑流量和土壤流失量，減少表層土壤砂粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)，增加粗粉粒和物理性黏粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)[25]，從而使得中齡林保育土壤和涵養(yǎng)水源的能力強(qiáng)于幼齡林。隨著林齡的增長，林木冠幅、枝干和根系等也逐漸增加，使得森林的林冠截留、枯落物蓄水、土層蓄水和土壤入滲等方面的能力也得到提高，其涵養(yǎng)水源功能逐漸增強(qiáng)。吳金卓等[26]認(rèn)為，不同演替階段，林分最大持水量和最大持水率與蓄積量相關(guān)，即蓄積量越大，凋落物持水量和持水率越高，森林凋落物持水能力越強(qiáng)。郝嬌嬌等[27]研究表明，水源涵養(yǎng)能力的大小，與枯落物厚度成正比，枯落物越厚，水源涵養(yǎng)能力越強(qiáng)。隨著天保工程的實(shí)施，研究區(qū)天然林面積和蓄積持續(xù)增長，生態(tài)狀況逐步好轉(zhuǎn)，涵養(yǎng)水源和保育土壤功能的服務(wù)價(jià)值量的增加量最大，對該區(qū)天然林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)影響最大。

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DynamicchangeofnaturalforestecologicalbenefitinChangbaiForestIndustryGroupsinceimplementationofnaturalforestprotectionproject

WANG Hui1，WANG Bing1,2,3，NIU Xiang1,2,3，SONG Qingfeng1

(1.Research Institute of Forest Ecology，Environment and Protection，Chinese Academy of Forestry，100091,Beijing, China;2.Key Laboratory of Forest Ecology and Environment，State Forest Administration， 100091, Beijing, China;3.Beijing Collaborative Innovation Center for Eco-environmental Improvement with Forestry and Fruit Trees，102206，Beijing, China)

BackgroundIn 1998, after the flood disaster, the state implemented Natural Forest Protection Project (NFPP). This indicates that China’s forestry transferred from wood production to ecological construction. NFPP is one of the six key forestry projects in China, but its ecological benefit assessment is less.MethodsBased on forest resource inventory data and the field measurement database of long-term observation data in Changbai Forest Industry Group by the end of 2000 and 2015, combining the distributed calculation method, the continuous observation and periodical inventory of complete index system of forest ecosystem services (known as forest ecology continuous investigation) were applied to assess six services, including water conservation, soil conservation, carbon fixation and oxygen release, trees’ nutrient accumulation, atmosphere purification, biodiversity conservation, and their characteristics were analyzed to quantify and reveal the dynamic changes of the ecological benefits of the NFPP in Changbai Forest Industry Group.ResultsThe results showed that the quantity and value of services showed an increasing trend during the implementation of the NFPP. The increase and the growth rate of the five forest ecosystem services were: water conservation, 7.78×108t/a； soil conservation, 2 255.32×104t/a; carbon fixation and oxygen release, 191.87×104t/a; trees’ nutrient accumulation, 6.35×104t/a, 0.22×1023negative ions/a; pollutant absorption, 2 879.16×104kg/a; PM10adsorption, 122.43×104kg/a; PM2.5adsorption, 18.38×104kg/a. During the implementation of natural forest protection project, the results showed that the total value of natural forest ecosystem services of Changbai Forest Industry Group increased by 381.75 billion/a. The order of values of the six service functions was as: biodiversity conservation, water conservation, soil conservation, atmosphere purification, carbon fixation and oxygen release order trees’ nutrient accumulation. The value of biodiversity conservation and water conservation were more than 50%, which was the main ecosystem service function.ConclusionsDuring the implementation of NFPP, the growth rate of soil conservation value was the largest, and water conservation was the second，which account for 27% and 20%, respectively. The study provides reference for the development of natural forest protection project, and provides scientific basis and guidance for the management of natural forest.

nature forest protection project; forest ecosystem services; ecology continuous investigation system; ecological benefit

S718.5

A

2096-2673(2017)05-0086-08

10.16843/j.sswc.2017.05.011

2017-03-02

2017-07-03

項(xiàng)目名稱： 林業(yè)公益性行業(yè)科研專項(xiàng)“東北森林生態(tài)要素全指標(biāo)體系觀測技術(shù)研究”(201404303)；北京市科技創(chuàng)新服務(wù)能力建設(shè)項(xiàng)目“協(xié)同創(chuàng)新中心-林業(yè)果業(yè)生態(tài)環(huán)境功能提升協(xié)同創(chuàng)新中心(2011協(xié)同創(chuàng)新中心)(市級)” (PXM2017_014207_000043)

王慧(1989—)，女，博士研究生。主要研究方向：森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)。E-mail:wh244828129@sina.com

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牛香(1982—)，女，博士，副研究員。主要研究方向：森林生態(tài)效益監(jiān)測與評估. E-mail: niuxiang@caf.ac.cn