石漠化山地造林初期生态效益评价.pdf

第 3 6卷第 3期 2 0 0 8年 8月 贵 州 林 业 科 技 Gu i z h o u F o r e s t r y S c i e n c e a n d Te c h n o l o g y Vo 1 3 6 N o 3 Au g，2 0 08 石漠化 山地造林初期生态效益评价 张晓珊 霍江 宋林 林朝阳。任朝辉(1 贵州省林科院贵州贵阳5 5 0 0 1 1 2 贵州省修文县林业局 贵州贵阳3 贵州省林业厅贵州贵阳)摘要：以贵州省修 文县石漠化造林项 目为例，对石 漠化 山地幼林 期生 态效 益评 价方 法进行 探讨，从项 目 实施后森林资源总量、植被覆盖度、林木生长量、群落生物量、持水量，评价林分涵养水源效益；以表土侵蚀 和泥沙含量变化、土壤有机质、N、P、K含量为评价指标，评价林分固土效益。对石漠化 山地造林项 目生态效 益的评价进行了探讨，旨在为石漠化山地生态恢复提供参考。关键词：石漠化山地；生态效益；评价方法 中图分类号：$7 1 8 5 5 7 文献标识码：B Me t h o d o f Ec o l o g i c a l Be n e fit Ev a l u a t i o n f o r t h e Ea r l y P l a n t a t i o n i n Ro c k De s e r t i f i c a t i o n Up l a n d s Z h a n g Xi a o s h a n Hu o J i a n g L i n Z h a o y a n g。Re n Z h a o h u i S o n g L i n (1 F o res t ry A c a d e m y o f F o r e s t r y；2 F o res t r y B u rea u o f X i u w e n；3 G u i z h o u F o r e s t r y D e p a r t me n t)A b s t r a c t：T a k i n g t h e e x a m p l e o f t h e p l a n t a t i o n p r o j e c t i n r o c k d e s e r t i fi c a t i o n a r e a i n X i u w e n C o u n t y，thi s p a p e r d i s c u s s e d t h e e v a l u a t i o n me t h o d f o r t h e e a r l y p l a n tat i o n i n r o c k d e s e r t i fi c a t i o n u p l a n d s As a r e s u l t，s e v e r a l p a r a me t e r s i n c l u d i n g t o t a l f o r e s t r e s o u r c e a mo u n t；v e g e tat i o n c o v e r a g e；t r e e g r o wth i n c r e me n t，c o mmu n i t y b i o ma s s，w a t e r h o l d i n g c a p a c i t y，w e r e u s e d for the e v a l u a t i o n o f the w a t e r c o n s e r v a t i o n b e n e fi t；t h e c h a n g e s o f the t o p s o i l e r o s i o n a n d t h e s i l t c o n t e n t，a s w e l l a s the c o n t e n t o f o r g a n i c ma t t e r，N，P，K i n t h e s o i l we r e u s e d for t h e e v a l u a t i o n n f小e s o i 1 f i x a t i o n b e n e fit Ke y wo r d s：R o c k d e s e r t i f i c a t i o n；U p l a n d s；Ec o l o g i c a l b e n e fi t；E v a l u a t i o n me tho d 贵州位于长江、珠江上游的分水岭地带，山地 和丘陵占国土面积的 9 2 5 ，据调查统计，全省严 重石漠化土地 1 6 1 万 h m。，此外短期内有潜在石漠 化趋势的喀斯特陡坡耕地 6 4 7万 h m。，两项共计 2 2 5 7 万h m 。贵州有9 5 的县市有喀斯特分布，9 5 的农村人 口、9 3 的耕 地都分布在喀斯特地形 发育区；9 4 的粮食产量和9 9 的工农业总产值也 出 自喀斯特地 区 J。全省每年流人长江、珠江的泥 沙达 2 7 亿立方米。为减缓了石漠化扩大蔓延的速 度，贵州省从“九五”开始就将喀斯特地区的石漠 化的治理放到了重要位置，“十五”期间配合天然 林保护、退耕还林、珠江 防护林体 系建设、坡改梯 收稿 日期：2 0 0 8 0 3 2 8 第一作者简介：张晓珊(1 9 5 4 一)，女，研究员，主要从事森林生态、林木 育种研究。通讯作者：宋林(1 9 6 2 一)男 硕士研究生 从事森林生态、森林培育研究。基金项目：国家林业局项目 中韩合作贵州省修文县喀斯特石质山地造林示范项 目中的部分内容。8 贵州林业科技 3 6卷 等林业生态建设工程的实施，加大 了石漠化山地生 态重建和治理力度，仅退耕还林工程一项，全省实 施面积 就达 1 0 5 8万 h m ，中央 累计 投 资 5 5亿 元】，“十一五”期间各项工程继续实施。因此如 何科学、客观认识石漠化山地造林成效，特别是造 林初期的生态经济效益，掌握石漠化治理对当地生 态环境改善以及对农村社会经济发展和农户生产生 活的影 响，巩 固石漠 化治理成 果，一直 是各级政 府、社会各界及学术界广泛关注问题。在“九五”、“十五”森林综合效益计量评价研究基础上，根据 近年林业生态工程效益监测与评价实践，以中韩合 作贵州省修文 县喀斯特石质 山地造林示范项 目为 例，进行石漠化山地造林初期的生态效益评价。1 评价方法 参考长江中上游生态林业工程效益评价指标体 系】，根据岩性、土地利用现状和岩石裸露率划分 造林类型，按造林类型建监测点采集数据，结合工 程建设 目标，利用造林 区面上 调查和林 区管 理资 料、森林资源二类调查数据资料综合分析研究，以 石漠化山地造林前后林地生态环境、森林资源发生 的变化为出发点，从造林前后植被覆盖度、林木生 长量、群落生物量和持水量、土壤有机质、N、P、K含量、表土侵蚀量变化为评价指标，对石漠化山 地幼林的生态功能进行分析，最后以价值的形式来 表示。1 1 森林资源量的变化 林地的生态效益是由于造林后森林资源量、林 草覆盖度、森林覆盖率增加产生 的，而资源量的增 加与造林保存率、造林树种生长量和林地面积增加 密切相关，因此从造林面积、林木生长量、林草覆 盖度和森林二类调查数据反映石漠化 山地造林后森 林资源量的增加。1 2 林分涵养水源效益计量及价值计算 林分涵养水源效益等于林地蓄水量加上林草植 被持水量。石漠化造林地水 源涵养 主要用 降水再分 配法，通过森林植物层、枯枝落叶及土壤层对降水的拦截 作用实现的 】。由于监测对象为石漠化幼林地，森 林的枯枝落叶层基本没有，所 以林地的水源涵养量 主要是土壤蓄水量和林草植被对降雨的持水量。(1)土壤蓄水量 林地土壤是水分储蓄的主要场所，其蓄水的多 少，主要取决于土壤总孔隙度 的大小，森林土壤蓄 水能力可用以下公式计算：W=1 0 0 0 0 H P (式 1)式中：w 为土壤贮水 量(T h m )，H为土层 厚度(c m)，P为总孔隙度()。(2)林草植被持水量 因林分还处于幼林阶段，层次不 明显，植被持 水量以林草植被持水总量(I )计。其蓄水量计量 模 型 为：Q=M X S X L (式 2)S 造林 面积 I 广 一林草持水利用率(以3 0 计)M 单位面积林草持水量(3)林分涵养水源价值计算 林地涵养水源功能经济效益根据扬建波(6)等研究林地涵养水源量经济值为：S i=AB X r x a d (式 3)A林地涵养水量，B林地优势涵水量利用修正 系数为7 8，r 单位水库涵水量建设投资值按4 if _ m。计(参照贵州省周边地 区平均值)a 修正补差系 数取0 6，d 为人们的意愿支付系数为0 5 元。1 3 林地固土效益计量及计算(1)土壤侵蚀量 土壤流失一方面降低了土地生产力，同时也造 成江河及水库的淤积。因此，林地固土可通过测定 林地和无林地上的土壤侵蚀量计量】，其公式为：V s=S i(D oD I)i-1 n (式 4)V s 某地区森林年保土效益(t)S i 某森林面积(h m )D。无林地上土壤侵蚀模数(T k in 2 a)D。某类林地土壤侵蚀模数(T k m a)(2)固土效益计算 林地固土的生态功能应相当于它造成的生产力 损失和淤积造成的损失。目前 防止陡坡地土壤流失 的一般工程措施为坡改梯工程，衡量土壤流失对生 产力造成损失价值可用坡改梯时修筑梯 田的造价来 量度；而对淤积造成损失用控制一定量流失泥沙数 来量度。计算防治泥沙流失的经济评价值公式为：V g=K G D (式 5)式中l V g 固土效益经济评价值 3期 张晓珊等：石漠化山地造林初期生态效益评价方法 9 K 控制单位泥沙费用(元)G 坡土整理费用(5 0 0元 亩)D 土壤侵蚀减少量(T)土壤侵蚀的泥沙进入河道或移位后，需挖取或 整理土地，(K值按造林项 目区价格为4元 T，)。1 4 林地保肥效益计量及价值计算 林地的保肥功能是它固土功能的伴随现象，可 以用土壤中 N、P、K，3种养分 的损失量来计，以 N H 4 H C O 3，C a ll 2 P O ，和 K 2 s O 4 来衡量。计算公式 为：计算公式为：V f=D S P 1 i P 2 i P 3 i(式 6)V f 为林地保肥效益经济评价值；D为有林地比 无林地减少的侵蚀 量；S为造林 面积；P 1 i 为林地 中 N，P，K的含量；P 2 i 为纯 N、P，K折算成化肥 的比例；P i 为各类化肥的地方销售价格。综上，林地的固土保肥功能生态效益的经济评价值，按各 类化肥售价(T)3 8 0、3 5 0、1 5 0 0，有机质 价格按农家肥价格 4 0 0 计。1 5 林地固碳释氧功能的生态价值计算 据研究，不同类型的森林生产 l t 干物质可固定 1 61 8 5 t C O 2，每 生 产 1 t干 物 质 平 均 可 释 放 1 4 0 8 t O 2用 以下公式计量制氧效益：V =I 4 0 8 S B (公式 7)V e=1 7 2 5 S B (公式 8)V o；V c 分别为某大气森林释放 O 和吸收 C O 2 量(T a)S 造林面积(6 6 7 m )B 年生物量(k g 6 6 7 m )林地固碳制氧价值按治理 l t C O：平均需 2 5 0 元，我国化工 O 2 的售价 6 0 O t 计。2 石漠化山地造林初期生态效益评价 以中韩合作贵州省修文县石漠化山地造林示范 项目为例，以林地生态效益为主线，以价值为 目 标，从四个方面分析评价石漠化山地造林初期的生 态效益。2 1 项 目区概况 项目实施地点为贵州省修文县，该县位于贵州 高原中部的乌江中游地段，东经 1 0 6。2 1 1 0 6。5 3 ，北纬2 6。4 5 2 7。l 2 ，其西部边界的六广河、鸭池 河、猫跳河全长 9 9 6平方公里，平均海拔 1 2 5 0 m，丘陵、山原面积 占其 总面积 的 7 3 3 8。石灰岩、自云质石灰岩等碳酸盐类岩层 占项 目区总面积的 8 2 5 。项 目区为该县西部 的六广镇、大石乡、洒 坪乡、小箐乡 4个乡镇，土地总面积 3 3 4 8 0 0 h m (3 3 4 9 8 k m )，其中：林业用地 1 2 0 1 0 8 h m 、难利，用地(包 括石 山地、白云 质砂 石 山地 等)1 5 9 0 4 h m 、非 林 业 用 地 1 9 8 7 8 8 h m 。森 林 覆 盖 率 3 0 2 2 。水土流失面积 6 7 k in ，占项 目区总面积的 2 0；土壤侵蚀模数 6 8 2 9 t k m a，年土壤流失量 达 4 5 8万吨。项 目区气候属 中亚热 带湿润气候，年均 温 1 4 3 c【=。1 0 o I=积温在 4 5 0 0 6 0 0 0 之间，无霜期 2 7 0天，年 日照约 1 3 2 4小时，年降雨量 1 1 5 0 5 mm。项 目区土壤属地带性分布的有黄壤、黄棕壤；属隐 域性的岩成土有石灰土、紫色土，少量山地灌丛草 甸土。植被属黔中山原灰岩常绿栎林、常绿落叶混 交林及马尾松林区，代表植被有石灰岩常绿阔叶林 及次生的藤刺灌丛、以禾本科草及蕨类为主的山地 草坡、次生的马尾松林及常绿阔叶混交林等。2 2 石漠化山地造林生态效益评价 2 2 1 森林资源总量增加(1)不同立地类型植被恢 复情况 实测固定样地造林保存率和林木生长量见表 1。石漠化山地造林时间 3年，由表 l 可见，各地 类造林后林草平均覆盖度增加 4 9 6 (1 9 9 增加 到 6 9 5)，比荒山(2 0)高 2 9 6。(2)森林资源变化 2 0 0 3 年 一 2 0 0 5年修文石漠化山地造林项 目造 林 1 3 2 1 9 h m ，2 0 0 6年修文县森林资源调查统计数 据。森 林 覆 盖 率 增 加1 0 0 4(3 0 3 3 一 4 0 2 6)。以项 目造林面积占4 个乡镇森林总面积 百分比计算，项目区森林覆盖率提高4 2 7。2 2 2 水源涵养效益：等于林地蓄水量加上林草植被持水量。(1)林地蓄水量：林地土壤是水分储蓄的主要 场所，其持水 的多少，主要取决于土壤总孔 隙度的 大小，因造林项 目区为石漠化 山地，不同地形和地 类土壤厚度变化较大，为方便计算，参考项 目区土 壤调查结果，土壤平均厚度各造林类型以 3 0 e m计，潜在石漠化耕地土壤平均厚度以4 5 e m计。森林土 壤蓄水能力用公式(1)计算结果见下表。l 0 贵州林业科技 3 6卷 表内 1 9 9 5年数据为森林 资料二类调查 资料，2 0 0 6年数据 由贵州省林业厅资源站提供 表3 不同造林类型土壤蓄水量 单位：(吨 h m )项 目区各地类幼林 以潜在石漠化耕地土壤蓄水 量最高，喀斯特灌丛最低，各地类土壤单位面积蓄 水量大于荒山5 6 6 一 4 6 2 4。(2)林草植被持水量 对项 目区不同造林类型土壤 和林草持水量进行 分析测定，用公式(2)计算得项 目区各造林类型 林草蓄水量见表 4。表4 各地类植被持水量表 单位：(T h m 、倍、h m 、T)表 中单位 面积林草持水量为单位面积植 被利用率持水量 3 期 张晓珊等：石漠化山地造林初期生态效益评价方法 造林项目 植被持水总量为 9 3 3万吨，各地类 植被持水量是荒山的 1 O 5倍 4 1 倍，以潜在石漠 化耕地植被持水量最高，白云质砂石山持水量虽然 最低。但白云质砂石山植被贮水量比荒山(对照)高 5 。表 5 不同地类造林地总蓄水量表 单位(万吨)；万元 2 0 0 3 2 0 0 5年项 目区造林 1 3 2 1 9 h m ，今后每 年植 被持水 总 量 9 3 2 7万 m。，林 地持 水 总量 3 0 5 7 6万 n l ，以式 3计算出修文石漠 化山地造林 项 目区，每年水源涵养效益经济值为 3 7 3 4 9万元。2 3 3 回土保肥 效益 项目于2 0 0 3年造林，现在刺槐、滇柏、杜仲、金银花等人工植被增加了地表林 草覆盖度，减少 了 雨滴对地表的溅蚀和地表径流的侵蚀作用，因而产 生了显著的固土效益。(1)固土效益 通过测定林地和无林地上的土壤浸蚀量，从 2 0 0 3 年 到 2 0 0 5年各地类 土壤平均 侵蚀模 数从 2 1 7 4 8 T k m a 下降到 1 2 8 4 9 9 T k m a，各地类 土壤侵蚀模数下降4 0 一 4 5，用以上公式(4)计算项目固土量 1 3 0万吨。用公式(5)计量防治 泥沙流失的经济评价值，则中韩造林项 目固土效益 值为 2 6 0 5 2 4万元 年。(2)保肥效益：用公式(6)计算，中韩造林 项 目固土保肥效益值为 3 0 0 3 6 2万元。2 3 4固碳释氧效益 森林净化大气和维持大气平衡的巨大作用主要 体现在森林 中绿色植 物每 年 吸收 C O ，放 出大量 0 ，实测项目区5大地类生物总量为5 9 8 万吨。根 据公式(7)、(8)计量，制氧效益：V o=0 8 4万 吨；固碳 V e=1 0 3万吨，项 目区吸收 C O。和释放 O 的经济评价值分别为：2 5 7 5万元；5 0 4万元，即项目区林地每年固碳释氧效益值为 7 6 1 5 万元。3 结论 3 1 2 0 0 3年 一 2 0 0 5年项 目造林 1 3 2 1 9 h m ，2 0 0 6 年修文县森林资源调查统计数据。森林覆盖率增加 1 0 o 4 (3 0 3 3 一 4 0 2 6)。项 目区森林覆盖率 提高 4 2 7。3 2 造林项 目植被持水总量为 9 3 3万吨，各地类 植被持水量是荒山的 1 0 5倍 一 4 1 倍，林地蓄水总 量 3 0 5 7 6万 m ，今后每年林分蓄水总量为 3 9 9 0 3 万 m。3 3 从 2 0 0 3年到 2 0 0 5年各地类 土壤平均侵蚀模 数从 2 1 7 4 8 T k m a下 降 到 1 2 8 4 9 9 T k m a，各地类土壤侵蚀模数下降 4 0 一 4 5 。综上所 述：中韩 项 目生 态 经 济值 目前 为 4 1 3 8 6 1 万元(固碳释氧效益 7 6 1 5万元+固土保 肥效 益 3 0 0 3 6 2万 元+水 源 涵 养 效益 3 7 3 4 9万 元)。石漠化山地造林，是贵州省生态建设和环境保 护的一项重要内容，是以改善和保护生态环境，实 现山川秀美为 目标，其本质是为实现生态可持续发 展。但如何衡量石漠化山地造林后的生态效益值，到 目前还未见系统的研究报道，本文从 4个方面分 析评价了石漠化 山地造林后 的生态效益，目的是为 石漠化山地造林效益评价提供一种思路和参考。参考文献 1 贵州省区域地理信息领导小组编 贵州省地理信息 数据集 贵州人民出版社，1 9 9 6 2 贵州岩溶区域地区农村经济开发研究课题组 贵州 岩溶地区农村经济开发研究 气象出版社，1 9 9 2，5 3 周红，张晓珊，周军 贵州省退耕还林工程社会经 济效益阶段评价研究 贵州林业科技，2 0 0 7 1 3 5 1 6 4 王金锡等 长江中上游生态林业工程效益评价指标 体系及其应用“九五”国家重点科技公关林业项 目重大成 1 2 贵州林业科技 3 6卷 果汇编 2 0 0 1 年 5 张晓珊，巫启 新，刘延 惠 贵 州省长 防林体 系生态 经济效益计量与评价 贵州林业科技，2 0 0 1 4 2 9 3 7 4 0 6 杨建波等 退耕还 林生 态效益 评价 方法 中国土地 科学，2 0 0 3，1 7(5)：5 4 5 8(2)：1 2 21 2 6 7 朗奎建等 林业生态工程 1 O种森林身体效益计量理 论和方法研究 东北林业大学学报，2 0 0 0，1 (上接 第 6页)通过几年的实施，工程区天然林资源得到了切 实保护，森林植被得到了有效恢复，森林资源质量 得到了提高，森林生态系统得到了逐步的改善。但 不容忽视的问题是，天保工程建设成果如何有效地 维护和继续发展。虽然工程 区的森林 资源总量、单位面积蓄积、乔木林平 均胸 径和林 分质量 等均有不 同程 度的提 高，但与全国和世界平均水平相比仍然存在一定差 距，工程区森林资源总体质量水平依然较低，树种 结构、龄组结构依然不尽合理，森林资源经营管理 还 比较粗放，这一状况极大地影响着森林生态功能 效益的发挥。一方面刚刚恢复和培育的森林还 比较 脆弱，抵御各种 自然或人为破坏 因素的能力还比较 低，而由于我省广大集体林区客观存在的较低的生 产生活条件和水平，森林被破坏 的风险和威胁依然 存在，因此有必要继续对森林资源采取严格的管 护。另一方面，通过前一阶段的工程实施证明，作 为公益林建设主要建设内容的封山育林，十分符合 我省实际。我省是世界上喀斯特分布最广、发育最 典型的地区之一，土地石漠化现象严重，现余宜林 地资源立地条件普遍较差，常规人工造林 的难度较 大，应继续大力实施 以封 山育林为主的植被恢复。总之，在“天保工程”取得明显阶段性成果的同 时，我们必须清醒地看到，恢 复和保护森林资源是 一个长期 的任务，有必要把天保工程延续下去。