王 偉，師慶東，許紫峻，汪溪遠(yuǎn)*，楊 健，張毓?jié)?/p>

(1.新疆綠洲生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆大學(xué) 干旱生態(tài)環(huán)境研究所,新疆大學(xué) 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830046；2.新疆林業(yè)科學(xué)院 森林生態(tài)研究所,新疆 烏魯木齊 830000)

經(jīng)濟(jì)林是森林生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，經(jīng)濟(jì)林生態(tài)系統(tǒng)集社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益于一體。隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和國(guó)家林業(yè)政策措施的大力推廣，經(jīng)濟(jì)林種植面積在逐年擴(kuò)大，新疆獨(dú)特的氣候環(huán)境條件非常有利于果品糖分的累積，新疆經(jīng)濟(jì)林產(chǎn)生的社會(huì)效益的經(jīng)濟(jì)效益是有目共睹的，但對(duì)其生態(tài)效益的研究較少。森林生態(tài)系統(tǒng)固碳功能是指森林生態(tài)系統(tǒng)通過(guò)森林植被、土壤動(dòng)物和微生物固定碳素、釋放氧氣的功能，全球陸地生態(tài)系統(tǒng)吸收碳補(bǔ)償了由于化石燃料使用造成的碳排放[1]。森林生態(tài)系統(tǒng)每年的碳固定量約占整個(gè)陸地生物碳固定量的2/3[2-3]，因此森林生態(tài)系統(tǒng)在調(diào)節(jié)全球碳平衡、減緩大氣中CO2等溫室氣體濃度上升以及維護(hù)全球氣候等方面具有不可替代的作用[4-5]。對(duì)經(jīng)濟(jì)林固碳功能及其價(jià)值定量評(píng)估，有利于促進(jìn)人與自然和諧相處美好局勢(shì)的建立，推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)進(jìn)程，進(jìn)一步了解經(jīng)濟(jì)林生態(tài)系統(tǒng)的碳收支和建立科學(xué)高效的經(jīng)營(yíng)管理方式。

目前，森林生態(tài)系統(tǒng)固碳方面的研究有很多，近兩年的相關(guān)研究主要集中于城市綠化樹(shù)種、園林植物、森林植被某一區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)[6-18]等方面的固碳功能研究，現(xiàn)階段研究多集中于對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值評(píng)估的簡(jiǎn)要介紹，在干旱區(qū)，不同經(jīng)濟(jì)林種、不同產(chǎn)期的固碳服務(wù)功能研究[19-21]還未見(jiàn)報(bào)道。本研究在前人的基礎(chǔ)上對(duì)新疆南疆、北疆和東疆3個(gè)區(qū)域進(jìn)行森林生態(tài)系統(tǒng)固碳功能及其價(jià)值評(píng)估。

本研究基于7種新疆經(jīng)濟(jì)林和產(chǎn)前、出產(chǎn)、盛產(chǎn)、衰產(chǎn)期4個(gè)生長(zhǎng)階段，利用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和新疆林果統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)計(jì)算出全疆經(jīng)濟(jì)林固碳功能量，運(yùn)用環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)理論——市場(chǎng)價(jià)值法中環(huán)境效益評(píng)估法定量分析新疆經(jīng)濟(jì)林固碳功能價(jià)值量，為全面了解新疆經(jīng)濟(jì)林固碳功能和對(duì)生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的評(píng)估提供數(shù)據(jù)參考。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

1.1 林分概況

將阿克蘇、克州、巴州、和田及喀什地區(qū)作為南疆，將烏魯木齊、博州、昌吉、塔城、阿勒泰、克拉瑪依及伊犁州作為北疆，將吐魯番和哈密地區(qū)作為東疆。2014年全疆經(jīng)濟(jì)林面積為7.6×105hm2，其中南疆經(jīng)濟(jì)林面積為7.22×105hm2，占總面積的94.8%；北疆經(jīng)濟(jì)林面積為2.57×104hm2，占總面積的3.4%；東疆經(jīng)濟(jì)林面積為1.39×104hm2，占總面積的1.8%。由此可見(jiàn)，在南疆地區(qū)，經(jīng)濟(jì)林的面積最大，作為生活條件相對(duì)惡劣、經(jīng)濟(jì)發(fā)展較為落后的地區(qū)，南疆適合推廣名優(yōu)果種的種植，有助于當(dāng)?shù)剞r(nóng)民脫貧致富，并成為農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的新增長(zhǎng)點(diǎn)。將全疆蘋(píng)果、核桃、棗樹(shù)、梨樹(shù)、杏樹(shù)、巴旦木以及其他喬木經(jīng)濟(jì)林(李樹(shù)、桃樹(shù)等)按樹(shù)齡劃分為產(chǎn)前期、初產(chǎn)期、盛產(chǎn)期及衰產(chǎn)期(表1)，分別對(duì)這4個(gè)時(shí)期的固碳功能及其價(jià)值量進(jìn)行計(jì)算。

表1 不同經(jīng)濟(jì)林產(chǎn)期劃分

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，依照中國(guó)林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(LY/T 1688-2007)干旱半干旱區(qū)經(jīng)濟(jì)林生態(tài)系統(tǒng)定位觀測(cè)指標(biāo)體系，分別在昌吉、佳木試驗(yàn)站、農(nóng)科院輪臺(tái)國(guó)家資源圃、庫(kù)爾勒、阿克蘇、喀什地區(qū)、哈密等地選取長(zhǎng)勢(shì)良好、樹(shù)種豐富的果園設(shè)置樣地，按照既定7種經(jīng)濟(jì)林木類(lèi)型按樹(shù)齡分產(chǎn)前期、初產(chǎn)期、盛產(chǎn)期、衰產(chǎn)期不同生長(zhǎng)發(fā)育期，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)木觀測(cè)記錄與挖取采樣工作，累計(jì)設(shè)立樣地22個(gè)、伐標(biāo)準(zhǔn)木24株，并按0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm采集土壤樣品140份，及時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室相關(guān)理化測(cè)試及生物量測(cè)定；新疆林業(yè)2014年林果統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；價(jià)格參數(shù)選用國(guó)家權(quán)威部門(mén)公布的社會(huì)公共數(shù)據(jù)，固碳價(jià)格是依據(jù)中華人民共和國(guó)林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估規(guī)范》。

1.3 研究方法

參照中華人民共和國(guó)林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估規(guī)范》(LY/T 1721-2008)，借鑒國(guó)內(nèi)外經(jīng)濟(jì)林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估已有研究成果，綜合運(yùn)用生態(tài)學(xué)、環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)理論，以野外調(diào)查實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，進(jìn)行新疆經(jīng)濟(jì)林固碳功能量與價(jià)值量的效益評(píng)估。

1.3.1 固碳功能量研究方法 森林固碳服務(wù)功能是指森林生態(tài)系統(tǒng)通過(guò)森林植被、土壤動(dòng)物和微生物固定碳元素功能[22]。森林固碳量的計(jì)算主要有以生物量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的生物量法[23]和以森林蓄積量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的蓄積量法[24]，本研究采用前者。在以往的森林生態(tài)系統(tǒng)固碳研究中，大多忽略了森林土壤固碳一項(xiàng)，而整個(gè)森林生態(tài)系統(tǒng)的碳大部分固定于土壤中[17]，土壤固碳占有重要地位。因此本研究在參照森林固碳研究方法的基礎(chǔ)上，以土壤固碳與經(jīng)濟(jì)林植被固碳2個(gè)指標(biāo)來(lái)反映經(jīng)濟(jì)林生態(tài)系統(tǒng)固碳服務(wù)功能。

1.3.1.1 標(biāo)準(zhǔn)木選取及測(cè)量 在樣地內(nèi)進(jìn)行每木檢尺，測(cè)定指標(biāo)：測(cè)量樹(shù)高、樹(shù)高的1/4、1/2、3/4處的直徑、胸徑、冠幅、第1枝下高、生長(zhǎng)狀況。按照未掛果期、掛果期分別選取蘋(píng)果、核桃、棗、梨、杏、巴旦木和其他喬木經(jīng)濟(jì)林對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)木。

1.3.1.2 植被生物量測(cè)定 分產(chǎn)期對(duì)蘋(píng)果、核桃、棗、香梨、杏樹(shù)、巴旦木、其他喬木經(jīng)濟(jì)林進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)木挖掘，參照林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求分別測(cè)定樹(shù)干、樹(shù)葉、樹(shù)枝和根系生物量。為了能夠更為準(zhǔn)確地測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)木生物量，本研究對(duì)標(biāo)準(zhǔn)木進(jìn)行全根系挖掘，采用水沖法與人工挖掘相結(jié)合。對(duì)須根發(fā)達(dá)樹(shù)種，經(jīng)稱(chēng)重、修剪后，運(yùn)用3D掃描儀進(jìn)行三維立體掃描，并配套運(yùn)用3DMAX三維圖像分析軟件進(jìn)行后期圖像處理與數(shù)據(jù)分析工作，以確保與野外實(shí)際生物量測(cè)量進(jìn)行校驗(yàn)，提升精確度。

1.3.1.3 土壤固碳量測(cè)定 分別在樣地內(nèi)布設(shè)3～5個(gè)土壤采集點(diǎn)，按不同土層采集土樣，帶回室內(nèi)，按土壤有機(jī)碳樣品分析標(biāo)準(zhǔn)對(duì)樣品進(jìn)行處理后適宜條件保存，用于土壤有機(jī)碳分析。土壤有機(jī)碳實(shí)驗(yàn)室測(cè)定方法采用重鉻酸鉀外加熱氧化法。

1.3.1.4 國(guó)內(nèi)外關(guān)于植被固定二氧化碳量的計(jì)算方法 Ⅰ.根據(jù)光合作用和呼吸作用反應(yīng)方程式計(jì)算；Ⅱ.生物量法；Ⅲ.蓄積量法；Ⅳ.根據(jù)數(shù)學(xué)模型估算等，綜合考慮野外調(diào)查的可行性、核算的準(zhǔn)確性以及被采用的普適性，本研究認(rèn)為參照第1種方法計(jì)算在理論上最為準(zhǔn)確。土壤碳年固定物質(zhì)量則根據(jù)經(jīng)濟(jì)林土壤碳年增長(zhǎng)量來(lái)估算。

1.3.2 固碳功能價(jià)值量研究方法 目前國(guó)內(nèi)外有關(guān)如何計(jì)算森林固定和儲(chǔ)存碳的經(jīng)濟(jì)價(jià)值爭(zhēng)議較大，主要方法有碳稅法、造林成本法、人工固定二氧化碳成本法、避免損害費(fèi)用和溫室效應(yīng)損失法等[15]。本研究在比較了數(shù)據(jù)獲得可操作性、方法或模型得出的結(jié)果差別性，認(rèn)為采用國(guó)際通用碳稅法進(jìn)行評(píng)估較為合理。

2 結(jié)果與分析

2.1 新疆經(jīng)濟(jì)林固碳功能量與價(jià)值量核算

2.1.1 新疆經(jīng)濟(jì)林林分固碳功能量 由上述分析，對(duì)7種經(jīng)濟(jì)林木的林分固碳功能進(jìn)行測(cè)定(表2)。新疆經(jīng)濟(jì)林固碳功能量為1.45×106t·a-1，其中土壤固碳量是植被固碳量的4.04倍。從不同林種來(lái)說(shuō)，7種類(lèi)型經(jīng)濟(jì)林固碳功能量以杏最高(7.49×105t·a-1)，占總固碳功能量51.66%，最低為巴旦木(2.78×104t·a-1)，占總固碳功能量1.92%，各類(lèi)型經(jīng)濟(jì)林種固碳功能量依次為杏>核桃>梨>其他喬木經(jīng)濟(jì)林>蘋(píng)果>棗>巴旦木。從不同區(qū)域來(lái)說(shuō)，南疆固碳功能量為131.50×104t·a-1，占總固碳功能量90.74%，北疆為11.12×104t·a-1，占總固碳功能量7.68%，東疆為2.30×104t·a-1，占總固碳功能量1.59%。從不同生長(zhǎng)發(fā)育期分析，全疆經(jīng)濟(jì)林產(chǎn)前期固碳功能量為38.28×104t·a-1，初產(chǎn)期為62.54×104t·a-1，盛產(chǎn)期為41.87×104t·a-1，衰產(chǎn)期為2.23×104t·a-1。

表2 新疆經(jīng)濟(jì)林總固碳量

2.1.2 新疆經(jīng)濟(jì)林固碳價(jià)值核算 由前文所述，利用碳稅法對(duì)新疆經(jīng)濟(jì)林固碳功能價(jià)值量進(jìn)行核算，參照瑞典碳稅率確定固碳價(jià)格折合成人民幣后為1 200元·t-1。對(duì)7種經(jīng)濟(jì)林木的林分固碳價(jià)值進(jìn)行測(cè)定(表3)。全疆經(jīng)濟(jì)林總固碳功能價(jià)值量為20.95×108元·a-1，其中土壤固碳價(jià)值量是植被固碳價(jià)值量的4.04倍。從不同林種來(lái)說(shuō)，7種類(lèi)型經(jīng)濟(jì)林固碳功能價(jià)值量以杏最高(10.75×108元·a-1)，占總固碳功能價(jià)值量51.31%，最低為巴旦木(0.40×108元·a-1)，占總固碳功能價(jià)值量1.90%，各類(lèi)型經(jīng)濟(jì)林種固碳功能價(jià)值量依次為杏>核桃>梨>蘋(píng)果>其他喬木經(jīng)濟(jì)林>棗>巴旦木。從不同區(qū)域來(lái)說(shuō)，南疆固碳功能價(jià)值量為18.88×108元·a-1，占總固碳功能價(jià)值量90.13%；北疆為1.60×108元·a-1，占總固碳功能價(jià)值量7.62%；東疆為0.47×108元·a-1，占總固碳功能價(jià)值量2.25%。從不同生長(zhǎng)發(fā)育期分析，全疆經(jīng)濟(jì)林產(chǎn)前期固碳功能價(jià)值量為5.50×108元·a-1，初產(chǎn)期為9.09×108元·a-1，盛產(chǎn)期為6.04×108元·a-1，衰產(chǎn)期為0.32×108元·a-1。

表3 新疆經(jīng)濟(jì)林固碳功能價(jià)值

2.1.3 全疆經(jīng)濟(jì)林單位面積固碳功能量與價(jià)值量評(píng)估 由圖1分析新疆經(jīng)濟(jì)林不同類(lèi)型經(jīng)濟(jì)林單位面積固碳量與價(jià)值：全疆7種類(lèi)型經(jīng)濟(jì)林木的單位面積固碳量依次為蘋(píng)果>杏>其他喬木>核桃>巴旦木>梨>棗；不同類(lèi)型經(jīng)濟(jì)林分別從單位面積固碳價(jià)值：全疆7種類(lèi)型經(jīng)濟(jì)林木單位面積固碳價(jià)值依次為杏>其他喬木>蘋(píng)果>梨>棗>巴旦木>核桃。造成這種差異的原因可能是果樹(shù)自身生命運(yùn)動(dòng)的規(guī)律存在差別，同時(shí)還受到土壤理化性質(zhì)等生境因子和果樹(shù)管理因素的制約[26]。

由圖2分析新疆經(jīng)濟(jì)林不同區(qū)域單位面積固碳量與價(jià)值：不同區(qū)域單位面積固碳量在區(qū)域分布上表現(xiàn)為北疆>東疆>南疆；新疆經(jīng)濟(jì)林不同區(qū)域單位面積固碳價(jià)值分析：?jiǎn)挝幻娣e的固碳價(jià)值在區(qū)域分布上均表現(xiàn)為北疆>東疆>南疆，這種差異可能是新疆遠(yuǎn)離海洋，深居內(nèi)陸，四周有高山阻隔，海洋氣流不易到達(dá)，形成明顯的溫帶大陸性氣候，新疆獨(dú)特的“三山夾二盆”地形使各地降水量相差很大，南疆的氣溫高于東疆北疆，東疆北疆的降水量高于南疆，另外由于地理環(huán)境和歷史因素造成南疆經(jīng)濟(jì)落后于東疆北疆，這可能導(dǎo)致對(duì)經(jīng)濟(jì)林管理有差異。

圖1 新疆不同類(lèi)型經(jīng)濟(jì)林木單位面積固碳量與價(jià)值量

圖2 新疆經(jīng)濟(jì)林不同區(qū)域單位面積固碳量與價(jià)值量

由圖3分析新疆經(jīng)濟(jì)林不同生長(zhǎng)發(fā)育期單位面積固碳量與價(jià)值：不同生長(zhǎng)發(fā)育期單位面積固碳量表現(xiàn)為初產(chǎn)期>盛產(chǎn)期>產(chǎn)前期>衰產(chǎn)期；新疆經(jīng)濟(jì)林不同生長(zhǎng)發(fā)育期單位面積固碳價(jià)值分析：不同生長(zhǎng)發(fā)育期單位面積固碳價(jià)值表現(xiàn)為初產(chǎn)期>盛產(chǎn)期>產(chǎn)前期>衰產(chǎn)期。分析其原因是不同生長(zhǎng)階段經(jīng)濟(jì)林生長(zhǎng)速度不同，其光合表現(xiàn)各不相同，就整體而言，在一定階段隨著樹(shù)齡的增加光合速率有所提高，經(jīng)濟(jì)林在不同階段對(duì)環(huán)境適應(yīng)能力也存在差異[27-28]。

3 結(jié)論與討論

依據(jù)2014年林果統(tǒng)計(jì)年報(bào)相關(guān)數(shù)據(jù)，參照森林生態(tài)系統(tǒng)固碳功能及其價(jià)值評(píng)估方法，基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，以南、北、東疆為區(qū)域劃分，以蘋(píng)果、棗、核桃、香梨、杏、巴旦木及其他喬木經(jīng)濟(jì)林種為研究對(duì)象，對(duì)新疆經(jīng)濟(jì)林固碳功能效益進(jìn)行評(píng)估。

林分總固碳量為144.93×104t·a-1，固碳價(jià)值為20.96×108元·a-1，其中固碳中的土壤固碳實(shí)物量是植被固碳實(shí)物量4.18倍，土壤固碳價(jià)值量是植被固碳價(jià)值量的的4.03倍。

圖3 新疆經(jīng)濟(jì)林不同生長(zhǎng)期單位面積年固碳量與價(jià)值量

按區(qū)域和生長(zhǎng)時(shí)期來(lái)說(shuō)，南疆固碳功能量為131.50×104t·a-1，占總固碳功能量90.74%，是北疆固碳實(shí)物量的11.82倍，是東疆的57.19倍；南疆固碳功能價(jià)值量為18.88×108元·a-1，占總固碳功能價(jià)值量90.13%，是北疆固碳價(jià)值量的11.82倍，是東疆的40.17倍；初產(chǎn)期固碳功能量占總固碳功能量43.40%，是衰產(chǎn)期固碳功能量的28.39倍；初產(chǎn)期固碳功能價(jià)值量占總固碳功能價(jià)值量43.15%，是衰產(chǎn)期固碳功能價(jià)值量的28.04倍。

從研究對(duì)象來(lái)說(shuō)，總固碳實(shí)物量和價(jià)值量均表現(xiàn)為杏>核桃>梨>蘋(píng)果>其他喬木>棗>巴旦木；單位面積的固碳實(shí)物量表現(xiàn)為蘋(píng)果>杏>其他喬木>巴旦木>核桃>棗>梨，價(jià)值量為杏>其他喬木>蘋(píng)果>梨>棗>巴旦木>核桃，各林種單位面積的實(shí)物量和價(jià)值量在區(qū)域上均表現(xiàn)出相同的分布特征。

新疆經(jīng)濟(jì)林的種植因地理、土壤質(zhì)地和氣候條件等因素的影響，多集中于南疆地區(qū)，因而南疆地區(qū)的實(shí)物量和價(jià)值量在全疆中所占的比例最高；從不同類(lèi)型林種來(lái)看，杏樹(shù)的種植范圍相對(duì)較廣，遍布南北東疆，說(shuō)明其對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力較強(qiáng)，其實(shí)物量和價(jià)值量不論是從總量和單位面積量上均較高。

隨著新疆林果業(yè)的快速發(fā)展，特色經(jīng)濟(jì)林建設(shè)已經(jīng)成為新疆林業(yè)產(chǎn)業(yè)體系主體工程，是構(gòu)筑新疆生態(tài)安全屏障的重要環(huán)節(jié)，對(duì)新疆農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、促進(jìn)農(nóng)民持續(xù)增收以及農(nóng)村經(jīng)濟(jì)健康可持續(xù)發(fā)展起到了積極的作用，為有效提高新疆碳匯能力各級(jí)政府及相關(guān)部門(mén)要擴(kuò)大全疆經(jīng)濟(jì)林置換退耕地措施實(shí)施，合理配置經(jīng)濟(jì)林分布，提高土地利用效率；制定以生態(tài)建設(shè)為主的林業(yè)建設(shè)目標(biāo)，強(qiáng)化經(jīng)濟(jì)林經(jīng)營(yíng)，教授果農(nóng)專(zhuān)業(yè)經(jīng)濟(jì)林管理方法，提高新疆經(jīng)濟(jì)林單位面積固碳能力；推進(jìn)新疆森林碳匯市場(chǎng)建立與完善，激勵(lì)全疆林業(yè)碳匯產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

本研究從不同區(qū)域、不同類(lèi)型經(jīng)濟(jì)林木，利用碳稅法和市場(chǎng)價(jià)值法定量分析了新疆經(jīng)濟(jì)林固碳功能及其價(jià)值，對(duì)了解新疆經(jīng)濟(jì)林種分布格局，種植林種的選擇以及全面了解新疆經(jīng)濟(jì)林固碳功能，深入了解新疆經(jīng)濟(jì)林碳匯，評(píng)估新疆經(jīng)濟(jì)林生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力提供數(shù)據(jù)參考。

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