绿色南京生态效益评估

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作者：陈永中 焦加国 陆信娟 吴晓行 单位：南京市林业局 南京农业大学资源与环境学院

研究方法

本研究通过实地观测获得环境监测数据,并综合运用生态学、经济学理论方法,对“绿色南京”林业工程新增林的主要生态功能及价值进行研究分析,结合现有数据,选取适宜的评价指标构建评价指标体系,确定评价方法,定量分析和评估“绿色南京”林业工程建设10年来新增林的碳氧平衡、水土保持、净化空气、生物多样性保护、森林游憩等主要生态服务经济价值。

1调查与测定方法

1.1空气质量2012年6月22~24日先后测定南京化学工业园区和扬子石化周边的六合葛塘和平庄山庄组（样点Ⅰ）、六合葛塘新华路（样点Ⅱ）和六合长芦河东社区（样点Ⅲ）3个样点的杨树林SO2、NO2、总悬浮颗粒物（TSP）、空气微生物的含量,同时测定相应的无林地对照区域。每天分为3个时段测定,分别为08:00、12:00、17:00,计算日平均值。SO2、NO2和TSP的测定参考文献的方法进行,空气微生物的测定参考文献的方法。

1.2小气候观测2012年7月9~12日,分别测量长江防护林（杨树林和柳树林）和高速公路边杨树林及其相应的无林地对照区的气温,天气情况为多云、无风或微风。每样点从10:00到17:00每小时测量1次。测定时干湿球温度计距离地面150cm,直接测定环境气温,用湿球温度与干球温度相比求得空气相对湿度。采用TES-1352A声级计测定噪音情况,用通风干湿仪、QDF-3型热球式电风速仪、地温表等仪器测定被测样地内和对照样地的气温、地温（0、5、10、15、20cm）、相对湿度、平均风速。

1.3生物多样性测定林下生物多样性主要包括林下植物和动物。选择“绿色南京”建设典型样地,每个样地设16个样方（重复）,样方内记录林木的胸径、高度、冠幅,并调查、测定林下植被的种类和生物量。林下动物（昆虫、蜘蛛等）主要采用扫网法、陷阱法、每株调查法、直接捕捉计数法等方法,野外采集,室内鉴定分析;土壤生物多样性主要包括地表凋落物中的节肢动物、土壤线虫、土壤原生动物和土壤微生物,通过野外采集、室内鉴定分析;鸟类生物多样性主要通过实地调查的形式来完成,在一定的时间和一定的范围内观测鸟的种类和数量,定性和定量相结合。

2生态价值计算方法

2.1碳氧平衡价值“绿色南京”工程主要栽种的为杨树、广玉兰、香樟、雪松等,且大多在2003~2006年栽种。以杨树为例，通过野外调查发现2012年8月杨树胸径大多在20cm左右,树干高6m左右,密度500棵/hm2,目前新增林地面积约55000hm2。经计算得出,截至2011年新增林的木材总蓄积量为197万m3。根据木材蓄积量计算固碳释氧的总量,最后根据碳税法和工业制氧价格分别计算固碳和释放氧气的经济效益。

2.2吸收SO2价值《中国生物多样性经济价值评估》显示,针叶林对SO2的吸收能力为215.6kg/hm2、阔叶林为88.65kg/hm2,由于“绿色南京”新增林绝大部分为阔叶林,因此新增林对SO2的吸收能力按照100kg/hm2计算。在我国SO2的治理费用为0.6元/kg。吸收SO2的价值=0.6元/kg×100kg/hm2×林地面积（hm2）

2.3吸收NO2价值当氮氧化物的发生量为106.7万t时,林木的吸收量为6.0kg/hm2,可能的吸收率为3.5%。吸收NO2的价格采用中国大气污染物筹资型排污收费标准的平均值（1.34元/kg）。吸收NO2价值=1.34元/kg×6.0kg/hm2×森林面积（hm2）

2.4滞尘价值一般而言,阔叶林的滞尘能力为10.11t/hm2,针叶林为33.2t/hm2。由于“绿色南京”林业工程新增林大部分为杨树等阔叶树,因此滞尘能力为10.11t/hm2。阻滞降尘的价格采用燃煤炉窑大气污染物排污收费的平均值,即0.56元/kg。滞尘价值=0.56元/kg×10.11t/hm2×阔叶林面积（hm2）

2.5降噪价值根据防护林对交通噪音的降噪效果,采用替代法,对林地降噪的生态经济价值进行估算。即按照目前市场上隔音板价格及隔音效果,换算出减弱噪音的单价是50元/（dB•m）,其中m是隔音板的长度,换算成等效减噪林带,计算公式为:降噪价值（W）=林带长度（L）×植被减弱噪音单位价格（C）×减弱噪音分贝。

2.6净化空气微生物价值V0=aTq（1/K-1）式中:V0为森林净化空气微生物的价值;a为净化空气微生物价值占森林总生态价值的比例系数（通过调查评价和专家评议为15%）;T为森林立木价格（树干为800元/m3）;q为林木蓄积量;K为森林直接实物性使用价值占森林有形和无形总价值的比例系数,一般按10%计算。

2.7涵养水源价值采用降水储存量估算模型计算涵养水源价值,森林截留的降水量占总降水量的50%,水的成本为1元/t。涵养水源价值=年平均降水量（1200mm）×森林面积×50%×水价（1元/t）

2.8固土保肥价值J=k•S•g•d式中：J为固土效能经济评价值（元）,即防止泥土流失的效益值;k为挖取泥沙费用（1.5元/t）;S为森林总面积（hm2）;g为进入河道或水库中的泥沙占总泥沙流失量的比值（1/2）;d为有林地比无林地减少的侵蚀量（0.003685t/m3）。保肥效益仅计算N、P、K3种主要养分的损失量,将土壤中纯N、P、K分别换算成尿素、过磷酸钙和氯化钾的量。采用公式I=d×S×∑P1P2P3计算。式中:I为森林保肥效益值（元）;d为有林地比无林地减少的侵蚀量（0.003685t/m3）;S为森林总面积（59237hm2）;P1为林区土壤中N、P、K含量,分别为0.090%、0.054%、1.55%,N、P、K的含量通过野外不同林地种类的土壤采样,室内分析计算得来;P2表示纯N、P、K折成化肥（尿素、过磷酸钙、氯化钾）的比例,分别为60/28、506/62、75.5/39;P3为各类化肥在当地的销售价,尿素、过磷酸钙、氯化钾平均价格分别为1800元/t、460元/t和2200元/t。

2.9生物多样性保护价值采用生物多样性指数计算森林生态系统保护生物多样性的功能。森林对生物物种资源的保护价值采用U=S•A计算。式中:U为生物多样性保护价值;S为单位面积森林年生物物种资源保护价值,根据Shan-non-Wiener指数（H′）得出“绿色南京”林业工程新增林中,经济林单位面积的生物多样性保护价值为6000元/hm2,其他林地平均为3万元/hm2;A为林地面积（hm2）。

结果与分析

1碳氧平衡作用树木作为生态系统中的生产者,在吸收CO2的同时释放O2,给人们带来了巨大的效益,是城市森林的最基本的生态服务。采用碳税法（即向大气排放CO2的税费）计算固定CO2的经济价值,固定CO2率即CO2340元/t。根据活立木的蓄积量计算出2011年吸收CO2的量为202万t其经济价值为9.87亿元。采用工业制氧价格（400元/t）来计算植物释放O2的经济价值。根据活立木的蓄积量计算出2011年释放的O2量为149万t其经济价值为6.95亿元。最后得出2011年“,绿色南京”工程碳氧平衡的经济价值为16.82亿元。然后根据每年的林木蓄积量计算出“绿色南京”林业工程实施10年新增林的碳氧平衡的总价值为42.73亿元。#p#分页标题#e#

2对空气质量的影响

2.1吸收空气中SO2、NO2和TSP由表1可见,3个样点林地内的空气SO2浓度均低于林地外,林地内和林地外的空气SO2浓度均在0.01~0.02mg/m3之间,均达到国家一级标准（≤0.05mg/m3）。与SO2一样,3个样点林地内的NO2的浓度均低于林地外,且林地内和林地外的空气NO2浓度均达到国家一级标准（≤0.08mg/m3）。3个样点林地内的TSP含量分别为0.16、0.18、0.11mg/m3,均低于林地外,3个区域的杨树林滞尘率分别为28%、36%、15%。提示林地可以减少空气中的SO2、NO2和TSP含量,改善空气质量。通过前面的方法计算出“:绿色南京”林业工程实施10年新增林吸收SO2、氮氧化物和滞尘价值分别为25.63亿元、7400万元和27.95亿元。

2.2净化空气微生物3个样点林地内外的细菌、真菌和放线菌含量均处于清洁到微污染的范围内。空气微生物中均以细菌含量最高,范围为40%~90%。植物可以通过其本身滞尘、防风和吸附等作用减少空气中的微生物数量,但本研究结果得出林地内的空气微生物含量要高于林地外,这是由于夏季林地内湿度较大,有利于空气中微生物的生长繁殖,导致林地内空气微生物含量的增加。若林地卫生状况较差,如垃圾堆积等,则很有可能增加空气中微生物的含量,因而要加强对林地的管理,保证林地清洁、卫生的空气环境。而林地外的空气干燥,温度较高,紫外线强,不利于微生物的繁殖。通过计算,得出“绿色南京”林业工程实施10年新增林净化空气微生物作用产生的经济价值为81.29亿元。

2.3降噪作用由表2可见,机场高速的景观绿化及防护林带具有十分显著的降噪效果。距离机场高速越远,噪音值越小。机场高速防护林外侧噪音指标,全部达到国家标准允许范围。根据防护林对交通噪音的降噪效果,计算出“绿色南京”林业工程实施10年新增林的降噪总价值为16.26亿元。

对小气候环境的影响

1降温增湿以机场高速边的林地内外对比情况来说明林地的小气候效应。对8年林龄的杨树林观测表明,夏季白天防护林有较为明显的降温效果,观测时段内平均温度降低1~2℃,其中12:00~16:00时近2℃。同样,防护林还可以降低地温,地表温度降低幅度最大,高达15~30℃,其他深度（5、10、15、20cm）平均降幅为3~5℃。此外,防护林可以提高相对湿度10%~30%。长江防护林的杨树林和柳树林的观测结果趋势和高速公路防护林相近。

2降低风速由图1可见,防护林对降低风速有显著作用,平均降低风速约1m/s。

生物多样性保护价值

1植物多样性“绿色南京”林业工程建设的新增林地在保护生物多样性方面的作用非常明显。造林后自然演替的林地物种丰富度比人为干扰的林地高,种群结构更复杂。经过6~8年的演替,已经或正在形成新的群落结构,由于林地的生长发育,林地的郁闭度增加,林下阳光辐射减少,林下植被的总类和生物量与2005年的调查相比有所下降,但同时也有新的木本植物生长,进一步优化了林地的群落结构。人工林栽后自然演替的最初回归的乡土木本植物有构树、桑、楝树、乌桕、榆、野蔷薇、白杜、柘树、泡桐等,还包括归化种刺槐、枫杨等。

2鸟类和其他动物多样性鸟类以白鹭、野鸡、鸥类、椋鸟、燕子、喜鹊、麻雀等较为常见。哺乳类野生动物主要有野兔和野猪。

3土壤生物多样性3个样点林地内共有节肢动物27目,总体个数1309,真螨目在各林地均占到了所有节肢动物总量的70%左右。此外,鞘翅目、弹尾目、双翅目、等足目、寄螨目、等翅目、膜翅目、半翅目、双翅目幼虫、鳞翅目幼虫也较多,占整体数量的1%~5%,为林地的常见类群。土壤线虫平均密度为3.21头/g干土,其中植食线虫和食细菌线虫为优势种群,密度最大;土壤原生动物的平均密度为6103头/g干土,其中鞭毛虫比例最大（70%~90%）,其次为变形虫,而纤毛虫比例最小（1%~5%）;与无林地相比,林地改变了土壤的微生物群落结构。经计算“,绿色南京”林业工程新增林的生物多样性总价值为71.11亿元。

4涵养水源和固土保肥价值涵养水源是林地的重要生态功能之一,属于非消耗性的利用价值。林地被称为“绿色的海洋”“看不见的水库”。林地通过林冠截留、枯枝落叶层和其他植被对地面的保护,能大大削弱雨水对地面的侵蚀,提高地表的吸水性能,减小地表径流对土壤的冲刷,从而保护土壤,减少土壤侵蚀,达到固土保肥作用。通过计算得出“,绿色南京”林业工程新增林地涵养水源和固土保肥经济价值分别为29.64亿元和12.75亿元。

5森林游憩价值森林游憩价值是森林多重价值的重要组成部分,也是森林经营的重要目标之一。森林为人类提供美丽的自然风景和旅游景观,与人类的生活、居住、娱乐等休戚相关。根据南京市林业局已有的统计数据,再结合实际情况,最终按照每个公园和森林农庄年收益分别为700万元和50万元计算“,绿色南京”林业工程主要新增公园和森林农庄的年均收益共计4.31亿元,因此“绿色南京”林业工程实施10年来的总收入为43.10亿元。

6生态效益价值总体评价由表3可见,2002~2012年“绿色南京”林业工程新增森林的生态效益总价值为351.15亿元,平均35亿元/年。其中,净化空气微生物价值最大,为81.29亿元,占生态服务总价值的23.15%;其次是生物多样性保护价值,为71.11亿元,占生态服务总价值的20.25%;森林游憩、碳氧平衡价值也较大,分别占生态服务总价值的12.26和12.17%;生物多样性保护价值和碳氧平衡价值占了生态服务总价值的近50%。但不同的研究所得出的结果相差很大,胡海胜研究得出森林游憩价值最大,占总价值的65%左右;邓燔（2007）认为森林生物多样性保护价值最大,占了整体总价值的42%。这与不同森林的主要生态服务重点不同有关,例如,高速公路边森林的生态服务主要以降噪为主,森林公园的生态服务主要以休闲游憩为主;其次还与不同的研究者所采用的评估方法不同有关。

小结

“绿色南京”林业工程新增林在改善小气候、净化空气质量、生物多样性保护等多方面均有明显的作用,林地的生态服务非常广泛。但由于受技术水平、计量方法和监测手段的限制,本研究目前尚无法对新增林生态服务的每项功能都一一计量,其价值体现仍然是不完全的,评价也必然是部分的。除研究中涉及到的10项主要服务价值外,尚有其他价值未被评估,因此本次评估的总生态价值要低于实际的生态价值。不过,我们有理由相信,即便是这样一个初步的评估依然清楚地说明了“绿色南京”林业工程森林生态系统在维系和促进当地社会经济持续发展和环境保护中的巨大作用。不仅将为政府生态环境政策的制定提供参考,也可成为公众日常环境教育的依据,进而从整体上有利于“绿色南京”林业工程可持续发展战略的实施和推进。#p#分页标题#e#