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《山东农业大学》 2009年
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黄河滩地杨树生态防护林生态系统服务的计量及其价值评估

于乃胜  
【摘要】: 生态系统生产功能下降、生物多样性减少、水旱灾害日益频繁、大气和水体污染加剧等等这些全球性和区域性的生态环境危机严重威胁到人类的生存与发展。黄河滩地生态防护林在区域经济发展、维持区域生态安全中发挥着越来越重要的作用。然而长期以来,人们只关心生态防护林的直接价值,即立木价值和林副产品的收益上,忽视了涵养水源、保育土壤、营养物质循环等间接效益。因此,适时研究现有黄河滩地生态防护林的结构和生态功能,既可提高人们对生态防护林的认识,也可为科学经营黄河滩区生态防护林提供理论依据。本文以济南市长清区黄河滩地的生态防护林为研究对象,选择生产上广泛应用的经营模式,采用专家咨询法构建了黄河下游滩区生态防护林生态系统服务的计量与价值评估指标体系,并采用空间代时间、定位观测与动态模拟相结合的方法,通过野外调查和资料收集,计量和评估了水源涵养、保育土壤、固碳释氧、净化环境等多种生态服务的功能及其价值。所获结论可黄河滩地生态防护林的可持续经营提供依据。主要结论如下: (1)计量与评估体系 从森林生态系统服务的内涵入手,结合生态防护林的特点,建立了生态防护林生态系统服务计量和价值评估指标体系。从一定程度上填补了国内对生态防护林生态系统服务研究的空白。体系中一级指标3个,二级指标10个,三级指标21个。 (2)防护林调节小气候作用 同一品种相同密度的防护林防风效能随风力等级的提高而提高,而随林龄的增加而下降,8m风速范围内,最大防风效能超过60%以上;不同杨树品种之间的防风效能差异不显著。防风效能和风速之间存在正相关关系,模型拟合以Expotential Association的效果最优。 生态防护林造林后,其调温增湿作用及其价值随林龄的增加而增强。其中增温作用林龄从2a到10a平均调节温度的幅度由0.1℃逐渐增大至2.03℃,各林龄的年调节温度价值分别为1512、6312、12768、16848、21072、26328、29328和30096和30528元·h-1·hm~(-2),调温耗电量、调温价值与林龄之间以Logistic模型拟合的效果最优;在增湿作用方面,林龄从2a到10a平均调节湿度的幅度由2%逐渐增大至3.35%,每公顷不同林龄的防护林每年增加湿度的价值依次为78.34、88.13、99.1、109.67、116.72、119.49、127.69、129.65和131.21元,增湿耗电量及其价值采用Expotential Association拟合效果较好;黄河滩地生态防护林的调温增湿价值合计分别为1590.34、6400.13、12867.1、16957.67、21188.72、26447.46、29455.69、30225.65和30659.21元·a~(-1)·hm~(-2)。 (3)生物多样性 长清黄河滩地造林后,生物多样性受到严重的影响。植物多样性不高,以草本植物为主,随着造林密度的减小有一定程度的增加;中林46品种的林地可以蕴含更多的多样性资源。 黄河滩地生态防护林栖息蝗虫8种,优势种为短额负蝗、长额负蝗和日本蚱,区系成分广布种占62.5%,东洋种和古北种分别占12.5%和25%。蝗虫密度都在安全密度以下,与人工地面蝗虫防治相比,每年每公顷的抑蝗价值为166.3元。 滩地防护林为喜鹊提供了营巢环境,营巢数量随林龄的增加而增加,从4a开始由0.08个/hm2增加9a的1.66个/hm2。从4a至9a,喜鹊控制害虫的价值依次由16元/hm2依次增加到46、110、148、222和332元/hm2。 (4)涵养水源服务 滩地造林改善了土壤的粒级组成和土壤水源涵养功能。防护林的水源涵养功能年均价值中,同一品种随密度的减小而减小,介于13164.6元/hm2和9910.0元/hm2之间;同一密度3m×8m的I107、L35、中荷1号和中林46林地之间,年际平均饱和蓄水量分别为1907.9、1863.9、1870.0和2128.9 t/hm2,年均蓄水价值分别为10901.4、10650.3、10685.3和12164.6元/hm2,中林46的涵养水源作用最大。 (5)保育土壤 生态防护林可以有效保育土壤,其中减少废弃地价值1.31元·hm~(-2)·a~(-1),保持土壤肥力价值319.8元·hm~(-2)·a~(-1),防止泥沙淤积的价值10.97元·hm~(-2)·a~(-1);林龄2a至9a增加有机质的价值为335.44、1492.12、1893.20、4423.25、11321.42、13248.42、18287.79和32542.05元·hm~(-2)·a~(-1);累计每年每公顷保育土壤的价值分别为667.52、1824.20、2225.28、4755.33、11653.50、13580.50、18619.87和32874.13元·hm~(-2)·a~(-1)。 (6)净化环境 生态防护林有较大的净化环境作用。其中净化水质的价值为6775.28元hm~(-2)a~(-1);9a或10a固碳释氧价值介于11146.9~19684.91元hm~(-2)a~(-1),滞尘价值为1718.7元hm~(-2)a~(-1)。 (7)直接实物产品的计量与价值 杨树个体生长曲线均呈“S”型,林分材积生长与密度成反比关系。长清黄河滩地杨树生态防护林树高和胸径方程以多项式方程为最优,单木材积和林分的材积生长的最优拟合方程为Logistic模型,各模型的相关系数均达0.99以上。 造林初期间作1~3a,密度大于625株/hm2的林地通常只间作1a,可获得纯收入6599.25~10420.37元/hm2,低密度林地可以适当延长间作期1~2a。 8a时不同密度的立木产品和木材剩余物价值依次是3m×3m3m×5m4m×6m4m×4m3m×8m。品种间相比I107和中林46最受欢迎并广泛栽植。 滩地防护林2a到10a时,3m×3m、3m×4m、3m×5m、4m×6m的中林46累计价值分别为16.62、10.74、10.31、12.00万元/hm2,9a的3m×8m的中林46、L35、I107和中荷1号分别为10.12、9.34、11.48和9.93万元/hm2。林龄6~9a时林木年收益达到最大,其后1~3a内更新利用可以获得最大经济效益。因此生产上通常在7~9a主伐更新。 (8)生态防护林生态服务总价值 长清区生态防护林生态系统服务功能给人类带来了巨大的经济价值,主要从活立木蓄积、林副产品方面给人类带来直接的福利;同时,还对起着涵养水源、保育土壤、气体调节、净化环境和气候调节等作用。其中单位面积生态防护林的生态系统服务的直接价值和间接价值比值介于1.74和9.28之间。
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