定西市水保林综合效益分析

张佰林，邵臻，戚继阳

（1.甘肃省定西市水土保持科学研究所，甘肃定西743000；2.甘肃农业大学林学院，甘肃兰州 730070）

定西市水保林综合效益分析

张佰林1，邵臻2，戚继阳2

（1.甘肃省定西市水土保持科学研究所，甘肃定西743000；2.甘肃农业大学林学院，甘肃兰州 730070）

水土保持林建设是控制水土流失的有效手段之一，水保林所发挥的综合效益如何是社会各界普遍关注的问题。本文基于1980～2014年甘肃省多项科研成果，确定了定西市水保林的有效面积、蓄水保土指标、措施产投系数和生态效益指标，采用对比增量法计算了水保林的蓄水保土效益、经济效益和生态效益。结果表明，35年间定西市水保林累计调水22.31亿m3，保土1.97亿t；累计产值271.43亿元，经济净效益达177.83亿元；大面积水保林的营造，不仅提高了地面植被覆盖率，还增加了土壤肥力，吸收了大量有害气体，净化了空气，创造了巨大的生态价值。本研究为定西市水保林建设项目的经济、生态可行性评价提供借鉴，同时也对准确评价水保林于生态环境的效益具有重要意义。

水保林；调水保土；经济效益；生态效益

1　研究区概况

定西市位于甘肃省中部，辖安定区、通渭县、陇西县、渭源县、临洮县、漳县、岷县等7县（区），总面积19 609 km2，人口300万人。气候属于暖温带半湿润——中温带半干旱区，海拔高度介于1 640～3 900 m之间，年均气温5.7～7.7 ℃，年均降水量350～600 mm，降水主要集中在7～9月，且多以暴雨的形式出现。定西市境内群山起伏，沟壑纵横，山多川少、地形破碎、水土流失严重。水土流失主要类型为水力侵蚀与重力侵蚀，以水蚀为主，水蚀面积达7 564.81 km2。当地植被类型属于干旱草原植被类型，天然乔木林分布较少，天然植被多以灌草丛为主，人工植被主要为水土保持林、耕地种草和农作物。自1979年以来，定西市林业用地面积不断增长，2000年开始开展退耕还林还草试点，2002年安定区被省上列为全省退耕还林示范县。同时，天保工程、封山育林、“三北”四期工程全面启动，有力地推进了定西市的林业建设。对定西市水保林建设投入及其所发挥的综合效益进行系统的分析与研究，对准确评价水保林社会经济、生态环境效益具有重要意义。

2　计算参数的确定

2.1计算方法

根据《水土保持综合治理效益计算方法（GB/ T15774-2008）》规定，分析确定水保林的调水保土效益（调水模数、保土模数）、经济效益（基本建设费用、治理维护费用、产品增加量、增加值、净增产值等）、生态效益（提高地面林草覆盖、吸收有害物质及净化环境、增加土壤肥力）3大效益的10项效益指标参数，采用国标规定的对比增量法对水保林的综合效益进行计算。由于定西市各县（区）所处的地理位置和生态环境不同，各指标参数具有较大差异，因此根据各县（区）所处的黄土高原水土流失类型区，以相关类型区的各项效益指数代表相关各县（区）效益指数，分别计算出各县（区）的各项效益，再将各县（区）的各项效益相加，求得定西市水保林的各项效益。

2.2资料来源

（1）1980～2014年甘肃省水土保持年报资料；

（2）1980～2014年甘肃省农村经济年鉴统计资料；

（3）2011年甘肃省第一次全国水利普查（水土保持）资料；

（4）1980年以来黄河水沙基金项目及其祖厉河、渭河支流水沙变化研究等中央、省地科研成果资料。

3　结果分析

3.1参数确定

3.1.1水保林有效面积的确定

以黄河水利委员会黄河水沙基金项目[1-4]及甘肃省有关水保林保存率、效益等的数据资料[5-6]为依据，确定了不同时段水保林的保存率（表1），结合甘肃省水土保持年报定西市水保林数量，计算得到定西市各县（区）水保林的保存面积（表2）。计算结果表明，截至2014年，全市水保林生效面积达到32.88万hm2，其中水保乔木林和灌木林分别为20.42万hm2、12.47万hm2。1980～2014年间全市水保林累计生效面积664.96万hm2，水保乔木林和灌木林分别为408.26万hm2、256.67万hm2。

3.1.2调水保土指标

水保林调水保土效益指标主要包括减水效益和减蚀效益。

（1）水保林减水总量：

（2）水保林减蚀总量：

表1　不同时间段定西市各县（区）水保林保存率　　　　　　　　　　　　　　　%

表2　不同时间段定西市各县（区）水保林有效数量　　　　　　　　　　万hm2

根据黄河水利委员会天水、西峰水土保持试验站，定西市、平凉市水土保持研究所及甘肃省水土保持研究所等单位的观测资料和研究成果[1-4]，以荒坡为对照区，确定定西市各县区的调水模数、保土模数[5-6]（表3）。

表3　定西市各县（区）调水保土模数

3.1.3经济效益指标

根据国标GB/T15774-2008，水土保持林经济效益指标主要包括水保林单位面积基本建设费用、治理维护费用、增加值、净增产值、净效益等。

单位面积产投比：

式中：K单位面积产投比；L单项措施单位面积的净增产值，元/hm2；d单项措施单位面积的基本建设投资，元/hm2；其它符号含义同前。

根据《关川河流域水土保持综合治理工程经济效益监测与评价》等[5-6]相关科研成果，确定水土保持林的投入产出数量、产出实物量等投入产出参数（表4）。研究结果表明，定西市水保乔木林主要有油松、刺槐、新疆杨等，生效时间为第8年，水保灌木林主要有柠条、沙棘等，生效时间为第3年。通过计算以上树种的投入产出来反映定西市水保林的经济效益指标。

为消除长系列、多品种投入产出项目在价格上的巨大变化，增强可比性，其投入产出项目的折价，以2010年甘肃省农产品及农业消耗产品价格为准，统一采用2010年价格水平。按照2010年的价格，劳工50元/工时，木材860元/m2，薪材0.5元/kg。各县（区）由于生态环境和社会经济情况的不同，其建设、维护费用及产值也有所差异。

表4　定西市各县（区）水保林经济效益参数

3.1.4生态效益指标

3.1.4.1增加土壤肥力指标

不同植被类型对土壤性状和肥力的影响研究较多。据王凯博等人对黄土丘陵区天然植被和人工植被下土壤理化性质的研究，与农田相比，天然灌木林地、天然草地和人工灌木林地土壤有机质、全氮都有明显提高，人工乔木林地和果园土壤有机质和全氮提高不明显[7]。另据魏义长等人研究，乔木林、灌木林和人工种草的土壤体积质量分别较荒坡地降低6.4%，6.4%和9.2%[8]。根据安韶山等人对宁南山区不同植被恢复下的土壤养分研究，通过对10年、30年的柠条林地不同土壤深度下的土壤养分的测定分析，得出了单位公顷（hm2）土壤有机质、速效氮、速效钾的增加量[9]（表5）。本文采用此标准来定量分析定西市水保灌木林的土壤养分增加量。

表5　不同林龄柠条土壤养分增加状况

3.1.4.2吸收有害物质及净化环境指标

根据吴岚等人对水土保持林草措施的气圈生态效益研究，结果表明每公顷林草能够年吸收SO2量0.59 t/hm2，吸收粉尘量为0.21 t/hm2，固定CO2量3.3 t/hm2，释放O2量2.6 t/hm2，其中SO2、粉尘、CO2、释放O2的价格按照600元/t、560元/t、250元/t、600元/t计算[10]。

3.2效益分析

3.2.1调水保土效益

根据表2、表3和定西市各县（区）1980～2014年累计生效面积，计算得出水保林的调水保土量（表6）。定西市水保林1980～2014累计调水22.31亿m3，年均调水0.65亿m3。1980～2014累计保土1.97亿t，年均保土0.056亿t。计算结果表明，至2014年，定西市水保措施调水量2.90亿m3/a，保土量0.51亿t/年，其中，水保林调水量为1.14亿m3/a，保土量为0.09亿t/年，占水土保持措施总调水量和总保土量的39.31%、17.65%。起到了重要的蓄水保土作用，使定西的生态环境有了明显改善，并带来巨大的间接经济效益。

表6　1980~2014年定西市各县（区）累计调水效益和保土效益

从图1、图2中可知，调水量和保土量均在2000年以后年间增加量加快，这与该时期水保林面积迅速增加有关。漳县和岷县由于调水模数远大于其它县（区），所以调水量也明显高于其他县（区）。定西市各县（区）的保土模数差异不大，但是因为安定区的水保林面积较大，这就导致了安定区的保土量一直大于其它县（区）。

与荒坡地相比，水土保持林土壤侵蚀量明显呈下降趋势，水土流失面积不断减少。彰县、岷县的水保林减少径流量效益显著，平均每公顷减少径流量1 245 m3；其次是通渭县和临洮县，平均为233 m3；安定区、渭源县、陇西县的水保林减少径流量效益相对较差，平均为27 m3。各县（区）水保林的减少径流的效益有较大差异，这与区域内降雨量分配不均，尤其是漳县、地质条件（土石山区）很大关系。全市水保林平均每公顷减少侵蚀量28 t。说明水保林减沙保土效益显著。

图1　定西市各县（区）1980～2014各年代间累计调水量

图2　定西市各县区1980～2014年间累计保土量

3.2.2经济效益

根据表4和定西市各县（区）1980～2014年累计生效面积，计算得出1980～2014年之间水保林投资、增量运行费和经济效益等的累计值及其产投比。计算结果表明，1980～2014年间定西市水保林基本建设投资达43.35亿元，生产维护费用达162.82亿元，总产值达271.43亿元，经济净效益达177.83亿元，平均产投比为0.32（表7）。水保乔木林的单位面积投资回收年限一般在12～14年之间，水保灌木林的单位面积投资回收年限6年左右，这主要是因为水保林的生效年限较长所致。

表7　1980~2014年定西市各县（区）水保林累计经济效益　　　　　　亿元

3.2.3生态效益

3.2.3.1 提高地面林草覆盖

定西市1980年营造水保林3.65万hm2，到2014年已经达到了32.88万hm2，35年间，水保林面积增加了9倍。治理期间，共增长了29.23万hm2，平均每年增长0.84万hm2，水保林覆盖度由1980年的1.29%增长到2014年的16.77%，增长15.47百分点。

3.2.3.2增加土壤肥力

水保林地面积的增加，使得水土流失不断减少，土层厚度不断增加，加之有机物质返田，枯枝落叶层形成腐殖质等作用，最终使得土壤养分流失减少，土壤肥力大大提高。根据前文提到的标准，以10年柠条单位面积土层养分含量为此次计算标准，即1 hm2水保灌木林地增加780.39 kg有机质、20.07 kg速效N、52.20 kg速效K。得到定西市1980～2014年土壤养分增加量（表8）。

表8　1980～2014年定西市各县（区）水保灌木林累计增加土壤养分量　　　　　kg

另外根据近年来对安家沟典型小流域的调查研究，结果表明水保林地具有很好的蓄水作用，林地的水分含量达到了15%～18%，相当于40 mm的降水量，相对于荒地增加7～8百分点；全N、速效P、全K含量分别为0.87 g/kg、0.01 g/kg、75.4 g/kg，较荒地增加0.0210、0.0004、1.4300百分点；有机质含量达到了14.5～16.4 g/kg。

3.2.3.3吸收有害物质及净化环境

森林不仅能够吸收CO2，促进碳循环，释放O2，而且能够吸收SO2、FH、Cl2和其它有害气体，同时对灰尘有滞留、吸附、过滤等作用。因此森林对减少大气有害气体，降低空气中浮尘的效果非常显著。定西市1980～2014年间水保林累计吸收SO2391.68万t，产生效益20.38亿元；累计吸收粉尘139.41万t，产生效益7.81亿元；累计吸收CO22 190.77万t，产生效益54.76亿元；累计释放O21 726.06万t，产生效益103.56亿元（表9）。

4　结论

截至2014年底，定西市水土保持林面积已达到32.88万hm2，水保林覆盖度达到16.77%，与1980年相比增长了15.47百分点。35年来，水保林累计调水22.31亿m3、保土1.97亿t，起到了重要的蓄水保土作用。水保林累计产值271.43亿元，经济净效益达177.83亿元，平均产投比0.32，产生了十分可观的经济收益。由于大面积营造水保林，提高了定西市地面林草覆盖度，增加了土壤肥力，吸收了SO2等有害气体，降低了大气中粉尘含量，释放了大量O2，净化了空气，创造了巨大的生态价值。同时，水保林减少了洪水流量，大大减轻了自然灾害。这些效益明显改善了当地的生态环境，为定西市的生态安全做出了贡献，也证明了水保林对防治水土流失的明显著效果和产生的巨大效益。

表9　1980~2014年定西市各县（区）水保林气圈生态效益统计

[1] 甘肃省水利厅水土保持局. 祖历河流域水利水保措施对入黄水沙变化的影响及发展趋势研究[R]. 定西市水土保持研究所，1995.

[2] 甘肃省水土保持研究所. 渭河流域水利水保措施减水减沙效益分析研究和预测[R]. 1995.

[3] 黄河水利委员会西峰试验站. 泾河、北洛河、渭河流域水土保持措施减水减沙作用分析[R]. 黄河水利委员会西峰试验站，2004.

[4] 甘肃省水土保持研究所. 泾河流域水利水保措施减水减沙效益及水沙变化趋势的预测研究[R]. 1995.

[5] 常丹东，刁鸣军. 黄河流域水土保持减水定额研究[J]. 中国水土保持科学，2005（2）：57-64．

[6] 张富，姚进忠，雷升文，王守俊. 甘肃省水土保持综合治理效益研究[M]. 郑州：黄河水利出版社，2014.

[7] 王凯博，时伟宇，上官周平. 黄土丘陵区天然和人工植被类型对土壤理化性质的影响[J]. 农业工程学报，2012，28（15）：80-86.

[8] 魏义长，康玲玲，王云璋，王延岭，常玮，王晓星，贾西安，黄治江. 水土保持措施对土壤物理性状的影响——以黄土高原水土保持世界银行贷款项目区为例[J]. 水土保持学报，2003，17（05）：114-116.

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[10] 吴岚，秦富仓，余新晓，饶良懿. 水土保持林草措施生态服务功能价值化研究[J]. 干旱区资源与环境，2007，21（9）：20-24.

Comprehensive Benefits of soil and water conservation forest in Dingxi City

ZHANG Bai-lin1, SHAO Zhen2, QI Ji-yang2

(1.Dingxi Institute of Soil and Water Conservation, Dingxi, Gansu 743000, China; 2.Forestry College, Gansu Agriculture University, Lanzhou 730070, China)

The construction of soil and water conservation forest is one of effective means to control soil erosion, the comprehensive benefits of it construction costs and the social issues of common concern. This paper is based on a number of scientific research achievements of Gansu Province in 1980～2014, the study quantified the effective areas of Dingxi City of effective areas of the forest for soil and water conservation, the runoff reduction coefficients, the sediment reduction coefficients, the production-devotion coefficients and Eco-efficiency indicators. We calculated the soil and water conservation benefits, the economic benefits and the ecological benefits by comparing the incremental method. The results show that the period of 35 years, soil and water conservation forests has the accumulative benefits in terms of runoff reduction reached 2.231 billion cubic meters, sediment reduction reached 197 million tons, yet economic benefit reached 17.783 billion yuan, not only improved the coverage of ground vegetation, but also increased soil fertility, absorbed a lot of harmful gas, purified the air, and also created a huge ecological benefits. The study provide reference in economic and ecological feasibility evaluation of soil and water conservation forest in Dingxi City, but also has importantsignificance to evaluate the benefits of the ecological environment of it accurately.

soil and water conservation forest; water and soil conservation; the economic benefit; cological benefits

S157

A

10.3969/j.issn. 1006-0960.2016.01.010

1006-0960（2016）01-0029-07

2016-01-07

张佰林（1975—），男，甘肃定西人，工程师，主要研究方向水土保持综合治理研究。