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河北黑龙山国家森林公园生态效益分析与评价
邱贵福

摘要:国家森林公园为林业发展及人类与自然和谐相处提供了很好的平台,但人们对森林公园所发挥的生态效益没有一个“量”上的认识。本文通过选择合理的评价模型,采用等价替代或等效益替代等方法,首次对黑龙山国家森林公园生态效益进行了客观、科学地实证研究,为该森林公园可持续发展、保护与合理开发以及生态效益补偿提供科学依据。
关键词: 黑龙山 国家森林公园 生态效益
    黑龙山国家森林公园于2009年12月15日经国家林业局公园管理办公室批准成立。该公园地处北京正北方向,与延庆一山之隔,距北京主城区240公里。是距京较近的一处原生态森林公园,其生态、社会、经济效益日显重要。 本文通过对黑龙山国家森林公园生态效益几个方面的评价 ,一是从科学的角度体现其巨大的生态效益、经济效益和社会效益,二是为其今后发展和生态补偿提供可靠依据。
    1 研究区概况
    
1.1自然条件
    黑龙山国家森林公园地处冀北山地边缘的燕山与阴山余脉的大马群山交界地带,辖区海拔高度在1330—2292.6米之间。研究区属东亚大陆性季风气候,具有水热同期,昼夜温差大的特点。年均降水量567mm,年均蒸发量为386mm。该区处于高寒区,最高气温18.1℃,最低气温-16.2℃,年平均气温1.9℃,年积温2193℃,无霜期90天。林场内流域自产地表径流 0.5 亿立方米,年均径流量为1.6m3/s,该区为黑河流域源头,是密云水库的主要水源地,黑河年均流量为1.24亿立方。
    1.2 森林资源
    全场总经营面积12504.8公顷,其中林业用地面积12404.48公顷,有林地面积10969.95公顷,疏林地18.83公顷,未成林地面积323.37公顷,苗圃面积2.21公顷,宜林荒山荒地917.71公顷,森林覆被率89.2%。
                                                      表1-1 各类土地面积统计表

总面积
(hm2)
林业用地(hm2)
非林业用地(hm2)
合计
森林
未成林造林地
采伐迹地
苗圃地
其他林地
合计
耕地
其他用地
森林覆被率%
12504.8
12401.48
10969.95
323.37
2.21
1105.95

103.3

103.3
89.2

    依据森林资源调查成果,林场活立木总蓄积398487立方米。其中有林地397516立方米,疏林地279.5立方米,散生木691.5立方米。     研究区林分总面积为10969.95。其中针叶林面积为734.23hm2,占森林总面积的6.69%;落叶阔叶林面积为7527.07 hm2,占森林总面积的68.62%;针阔混交林面积为2708.65 hm2,占森林总面积的24.69%。林场境内阔叶树以桦为主,针叶树以落叶松为主。
bet36备用39022送68     1.3野生动植物资源
    经调查,林场所在地有植物101科754种,其中木本植物 158种,草本植物 596 种。其中国家Ⅱ级保护植物有黄檗、紫椴、野大豆三种。林场内分布有野生脊椎动物71种,其中兽类23种、鸟类15科45种、爬行动物3种。国家Ⅰ级保护动物有金钱豹、黑鹳、金雕三种;国家Ⅱ级保护动物有鸳鸯、苍鹰、白尾鹞、雀鹞、鹗五种。省级保护动物有野猪、狍子、獾子、半翅等,野兔、野鸡、半翅等。
    2、研究方法
    本论文主要采用已有模型(米锋,2003;秦中云,2006;韩枫,2010),对黑龙山国家森林公园涵养水源、水土保持、固碳制氧进行分析评价。
    2.1 评价模型
    2.1.1涵养水源评估模型及货币量模型
    2.1.1.1蓄水评估模型
    ①蓄水实物量模型:W=(P-E)?S=α×P×S×10 (2-1)。式中,W为生态系统涵养水源量(m3);α为径流系数;P为降水量(mm);E为蒸散量(mm);S为生态系统面积(hm2)(陈应发,1995)。
    ②货币量模型:蓄水效益的货币量V = W×市场替代价格参数 (2-2)。市场替代物价格参数按照影子工程法确定,本文主要采用供用水的价格确定方法。
    2.1.1.2防洪效益评估模型
    ①防洪实物量:研究表明(李传文,2006),覆盖有1cm厚枯落物时,可减少土壤冲刷量47.1%~89.8%,覆盖2 cm时即可基本或完全防止冲刷发生。由于径流不能在短时间内过量集中,因而能减免土壤侵蚀、洪灾和地质灾害的发生。黑龙山国家森林公园植被盖度达85%以上,枯落物及腐殖质层较厚,平均在2cm以上,所以由此可以得出该区降雨量即为其防洪实物量。
    ②防洪货币量模型: V = W×市场替代价格参数 (2-3)。该公园防洪效益的价格参数用水库的蓄水成本进行计算,即按拦蓄单位体积洪水的水库和堤坝的平均修建费用。
    2.1.1.3净化水质评价模型
    ①净化水质实物量:黑龙山国家森林公园植被覆盖较高且没有工业污染源,属于未开发的原始生态区。按照国家地表水环境质量标准,黑龙山国家森林公园的水质优于Ⅱ类水质要求。可见,净化水质的实物量可以用涵养水源实物量来表示。即该公园蓄水量 = 该公园净化水质量。
    ②净化水质货币量模型: V = W×市场替代价格参数 (2-4)。净化水质效益的影子价格参数是从等效益替代物的理论出发,本文以污水净化的成本费用作为计算标准。
    2.1.2水土保持评估模型及货币量模型
    2.1.2.1固土评估模型
    ①固土实物量模型:A = W/100×S (2-5)。式中,A为生态系统固土量(t);W为无林地土壤侵蚀模数(t?km-2);S为有林地面积(hm2)。
    ②固土货币量模型: V=W×ρ×市场替代价格参数 (2-6)。本研究采用因河道、水库泥沙沉积而挖泥沙的费用作为固土效益的替代价格参数。其中ρ为进入河道或水库的泥沙占总泥沙量的比值(%)。据舒尔茨研究,进入河道径流中的固体物质约为泥沙流失量的50%。因此,ρ值取0.5。
    2.1.2.2保肥评估模型
    ①保肥实物量模型为: W =A?∑P1i P2i+A?Pi (2-7)。式中,W为生态系统保持土壤肥力效益的实物量(t);A为生态系统固土量(t);P1i为森林土壤中N、P、K的含量(%);P2i为纯N、P、K折算成化肥的比例(即纯N、P、K分别换算成碳酸氢氨、过磷酸钙、硫化钾化肥的比例,分别为97/14、506/62、174/78);Pi为该公园森林土壤中有机质的含量(%)。
    ②保肥货币量模型: V = W×市场替代价格参数 (2-8)。
    2.1.3固碳制氧评估模型及货币量模型
    2.1.3.1 固碳制氧实物量模型:W=C∑Si?Gi (2-9)。式中,W为生态系统的总生产力(t?a-1);C为常数:CO2为1.63;O2为1.2;Si为第i种林分的面积(hm2);Gi为第i种林分的净生产力。
    2.1.3.2 固碳制氧货币量模型
    ①固碳的货币量模型: V =W×市场替代价格参数 (2-10)。
    ②释放氧气的货币量模型: V=W×市场替代价格参数 (2-11) 2.2调查和收集资料 根据研究需要,从黑龙山国家森林公园及县、市调查和收集相关资料和数据。
     3 生态效益分析与评价
     3.1涵养水源分析与评价
     ⑴蓄水效益
     根据模型(2-1)求得该森林公园蓄水实物量为W=(567-386)×10969.95=198.56万m3/a,根据模型(2-2)并参照张家口市区居民用水价格每吨1.8元求得该森林公园蓄水货币量为V=198.56×1.8×104=357.4×104元/a。
     ⑵防洪效益
     根据李传文研究,可以得出该森林公园总防洪能力为W=567×10969.95=622.0万m3,按照拦蓄1m3水河北省修建堤坝的平均费用为0.63元,以70年计算,于是依(2-3)可得防洪货币量V=622.0×0.63×104=391.86×104元.
     ⑶净化水质效益
     该森林公园净化水质实物量等于蓄水实物量,张家口市区污水处理费为0.8元/ m3,根据模型(2-4)计算得出净化水质效益为158.85×104元/a。
     ⑷涵养水源总货币量V=357.4+391.86+158.85=908.11×104元/a。
     3.2水土保持分析与评价
     ⑴固土效益 黑龙山国家森林公园的非林地土壤侵蚀模数为1675t/km2/a,根据模型(2-5)得出固土实物量A=1675/100×10969.95=183746.66t/a。根据张家口水务局数据显示,张家口市清水河道清淤费用87.5元/t,由模型(2-6)得出固土货币量V=183746.66×87.5×0.5=803.89×104元/a.
     ⑵黑龙山国家森林公园土层厚度为5.0cm的土壤中有机质、N、P、K的平均含量分别为7.11%、0.52%、0.19%、0.91%(表3-1),则根据模型(2-5)和(2-6)求得该公园保持土壤肥力效益为1894.16×104元/a,见(表3-2)。
                                         表3-1 黑龙山国家森林公园土壤营养养分含量表

成份
有机质
N
P 
含量(%)
7.11
0.52
1.19
0.91

                                          表3-2 黑龙山国家森林公园保持土壤肥力实物量和货币量

纯氮量(t)
折算比例
实物量(t)
化肥价格(元/t)
货币量(×10的4次方元)
有机质
3919.32
3919.32
100
39.19
N
955.48
97/14
6620.11
2050
1357.12
P
349.12
506/62
2849.27
700
199.45
K
1672.09
174/78
3730.05
800
298.4
合计
17118.75
1894.16

    ⑶水土保持货币总量为:V=803.89+1894.16=2698.05×104元/a
    3.3固碳制氧分析与评价
    ⑴根据模型(2-9)及朱文泉等的研究成果(朱文泉,2007),求得该国家森林公园的总生产力为55318.35t,见表3-3。根据固定1tCO2折合碳为272.48kg,按照目前世界认可的瑞典碳税率0.15美元/kg,将此碳税率换算为固定CO2率为每吨CO2为40.87美元,折合人民币为259.26元/t(按2012年6月1日汇率计算)。由模型(2-10)求得固定CO2的效益为V=55318.35×1.63×259.26=2337.71×104元/a。
                                            表3-3 黑龙山国家森林公园植被生产力

森林类型
面积(hm2)
平均净生产力(t?hm-2
总生产力(t)
针叶林
734.23
4.9
3597.73
落叶阔叶林
7527.02
5.18
38989.96
针阔混交林
2708.65
4.7
12730.66
合计
10969.9
55318.35

                       注:针叶林、阔叶林平均净生产力数据来源于参考文献[7]。
    
⑵当前,我国工业制氧价格为400元/t(国家林业局网),由模型(2-11)得出释放O2的效益为:V=55318.35×1.2×400=2655.28×104元/a。
   ⑶固定制氧总货币量V=(2337.71 +2655.28)×104元/a=4992.99×104元/a。
    3.4生物多样性效益分析
    从1.4内容可以看出,该研究区域动植物资源非常丰富,其良好的生态系统,为生物繁衍和保存物种多样性、遗传多样性提供了很好生态环境,其是华北地区生物物种的“基因库”,是人类不可多得的巨大财富,其价值不可估量。
    3.5生态效益总值分析与评价
    ⑴生态效益总值
    经过以上计算分析,该森林公园各项生态效益结果汇总如下(表3-4):
                                                  表3-4 黑龙山国家森林公园生态效益汇总表

效益类型
实物量(t或m的3次方)
货币量(×10的4次方元)
平均量(元?hm的负2次方)
涵养水源效益

蓄水

198.56

347.1

 

防洪

6219961.65

391.86

 

净化水质

198.56

158.85

 

合计

 

908.11

827.82

水土保持效益

固土

183746.66

803.89

 

保肥

17118.75

1894.16

 

合计

 

2698.05

2459.49

固碳制氧效益

固定CO2

55318.35

2337.71

 

释放氧气

55318.35

2655.28

 

合计

4992.99

4551.52

总效益

8599.15

7838.83


    从表3-4可以看出,黑龙山国家森林公园每年至少能产生8599.15万元的效益,其中固碳制氧效益最高为每年4992.99万元。平均每公顷每年产生7838.83元,所以我们得出黑龙山国家级森林公园蕴含巨大的生态、经济效益。
    ⑵生态效益构成比例及分析

   
     
   



    根据以上该国家森林公园生态效益构成比例图,可以看出,各类生态效益之间差异显着。在所有生态效益构成中,涵养水源效益和水土保持效益之和仅占生态效益总值的42%,而固碳制氧效益占生态效益总值得58%,其中固定效益CO2占了27%,制O2 效益为31%,表明黑龙山国家森林公园在改善生态环境、维持碳平衡中占着十分重要的地位和作用。
    此外,本文只是从三个大方面对该国家森林公园生态效益进行了探讨,所以得出的生态效益总值是偏低的。原因是:一方面,本研究对于生物多样性保护效益没有做定量研究,而生物多样性往往又是一个生态系统最主要的,加之对净化空气、发展旅游业等等效益未纳入研究,致使评估结果偏低。另一方面,该研究中模型的效益替代物的市场价格随时间变化,个别参数为几年前数据,精度显然不高,也势必导致该国家森林公园效益总值偏低。即便如此,我们从本文所得数据足以看出黑龙山国家森林公园所蕴含的生态效益价值是巨大的,这势必加深人们对国家森林公园的认识,有利于促进森林公园的可持续发展,推动人与自然和谐发展。

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