西宁市退耕还林工程生态效益研究

环建青，王 周

(1.湟源县林业工作站，青海 湟源 812100；2.国家林业局西北林业调查规划设计院，西安 710048)



西宁市退耕还林工程生态效益研究

环建青1，王 周2

(1.湟源县林业工作站，青海 湟源 812100；2.国家林业局西北林业调查规划设计院，西安 710048)

以西宁市为研究区域,调查了西宁市自2000年实施退耕还林工程7年来所取得的生态效益,并对生态效益进行了价值研究。研究结果表明:西宁市退耕还林工程的实施极大地改善了生态环境,该工程所取得的涵养水源效益、保育土壤和保净化环境效益随着退耕年限的增加而逐年增加。

退耕还林工程；生态效益研究；指标体系；西宁市

退耕还林工程是我国投资规模最大的保护环境生态工程之一，也是实施面最广、程序最复杂的生态工程。退耕还林工程建设后的生态效益如何，已成为全社会共同关注的焦点。针对退耕还林工程建设的生态效益问题，开展分析和评价工作十分必要。笔者通过对青海省西宁市的退耕还林工程生态效益的分析与评价，可以准确反映西宁市退耕还林工程的生态和经济效益，为林业决策部门提供系统、全面、准确、可靠的信息，及时发现林业项目执行中的问题。还可以为改进项目的实施，为退耕还林工程的宏观管理决策提供科学依据；充分地反映退耕还林工程对国民经济和农村发展的贡献[1]。

1 研究区概况

西宁市地处青藏高原东北隅，黄河上游支流湟水河流域，四面环山，三川会聚，扼青藏高原东方之门户，是黄土高原与青藏高原、农业区与牧业区结合部。全市位于东经100°54′～101°55′，北纬36°13′～37°25′之间，四周分别与海东地区的平安、互助、化隆三县，海北州的海晏、祁连、门源三县及海南州的贵德县、共和县相连。西宁辖区总面积7 649 km2，共4区3县，总户籍人口197.42万人。该研究区海拔为2 100～4 890 m，相对高差达2 790 m，属于温带草原向温带荒漠的过渡地带,为典型的大陆高原半干旱气候,年均气温5.8 ℃,年均降雨量330～450 mm。除了各种自然因素外,由于高原牧区,过度放牧,使得该地区的水资源匮乏、水土流失,土壤侵蚀严重,大量的土地沙化,生态环境遭到极大破坏,并且严重阻碍了当地社会经济的发展。实施退耕还林还草措施是恢复生态环境的重大举措。

2 研究内容与方法

根据西宁市生态灾害特点,确定西宁市退耕还林工程生态效益主要包括三个方面,即涵养水源、保育土壤和净化空气中有害物质。

2.1 涵养水源效益

目前，对森林涵养水源价值的评估方法大多是基于研究森林所能涵养水源总量及水的价格,进行森林涵养水源价值的评估。水量平衡法是基于森林涵养水源的总量取决于森林地带的降水量与森林地带的蒸散量及其它耗水量差值。根据西宁市气象局观测资料统计，该市多年平均降水量为373.8 mm。多年平均蒸发量为1 420.8 mm，多年林地年平均蒸散量为365.0 mm，多年平均地表径流为5.95 mm。据国内外森林水源涵养研究理论表明水量平衡法[7]，得出林分调节水量公式：

\%G调= 10A(P- E- C)

式中：G调为林分调节水量功能，单位：\% m3·a-1；P 为降水量，单位： mm·a-1；E 为林分蒸散量，单位：mm·a-1；C 为地表径流量，单位：mm·a-1；A 为林分面积，单位：hm2。

根据林分调节水量公式可以得出调节水量价值和净化水质价值公式如下[8]：

\%U调=10C库A(P- E- C )

U水质=10KA(P- E- C )

U调为林分年调节水量价值，单位：\%元·a-1；\%U水质为林分年净化水质价值，单位：\%元·a-1；\%P为降水量，单位：\%mm·a-1； \%E为林分蒸散量，单位：\%mm·a-1；\%C为地表径流量，单位：\%mm·a-1；\%C库为水库建设单位库容投资(占地拆迁补偿、工程造价、维护费用等等)，\%单位元·m-3；K 为水的净化费用，单位：元·t-1； \%A 为林分面积，\%单位：hm2。

根据1993-1999 年《中国水利年鉴》平均水库库容造价为2.17 元· m-3，2005 年价格指数为2.816，即得到\%C库的造价为6.110 7 \%元·m-3。采用网格法得到2007 年全国各大中城市的居民用水价格的平均值，为2.09 元·t-1，由此可以得出\%K\%值[8]。

2.2 保育土壤效益

退耕还林封山禁牧后形成的森林草地，由于其林冠层、枯枝落叶层和地下庞大的根系层，拦截、分散、滞留及过滤地表径流。同时增强土壤腐殖质及水稳性团聚体含量，能起到固持土壤，减少土壤养分流失，改良土壤理化性质等保育土壤的作用。因此，森林植被保育土壤效益主要从减少土壤侵蚀效益方面加以考虑。其固土保肥价值公式为：

\%U固土= AC土(X2- X1)/ρ

U肥=A(X2-X1)(N1C1/R1+ P1C1/R2+K1C2/R3)

式中: U固土为林分年固土价值，单位：\%元·a-1； \%U肥为林分年保肥价值，单位：\%元·a-1；\%X1为林地土壤侵蚀模数，单位：\%t·hm-2·a-1；\%X2为无林地土壤侵蚀模数，单位：\%t·hm-2·a-1；\%C土为挖取和运输单位体积土方所需费用，单位:\%元·m-3；\%A为林分面积，单位：\%hm2；\%ρ\%为林地土壤容重，单位：t·m-3；\%N为林分土壤平均含氮量，\%单位：%；\%P为林分土壤平均含磷量，\%单位：%；\%K为林分土壤含钾量，\%单位：%；\%R1为磷酸二铵化肥含氮量，\%单位：%；\%R2为磷酸二铵化肥含磷量，单位：\%%；\%R3为氯化钾化肥含钾量，单位：\%%；\%C1为磷酸二铵化肥价格，单位：\%元·t-1；\%C2为氯化钾化肥价格，\%单位：元·t-1。

根据《大通县土地利用/覆被变化与土壤侵蚀的研究》结果得到，2000年西宁市无林地土壤侵蚀模数75 t·hm-2·a-1； 2010年西宁市林地土壤侵蚀模数42 t·hm-2·a-1；根据2002 年《中华人民共和国水利部水利建筑工程预算定额》(上册)人工挖土方Ⅰ和Ⅱ土类每100 m3需42个工时，按每个人工每天30 元计算，得出\%C土\%所需费用为13.6元·m-3。根据实验结果，西宁市退耕还林地土壤容重为1.2 t·m-3；西宁市退耕林地表层平均土壤全氮含量为0.12%，全磷含量为0.064%，全钾含量为0.17%。据市场调查，磷酸二胺为4 000元·t-1，氯化钾为2 400元·t-1。磷酸二铵含氮量14%，磷酸二铵含磷量15.01%，氯化钾含钾量50.0%。

2.3 净化环境效益

森林具有吸收SO2等作用。退耕林地植被对于SO2有害气体的吸收、降解、积累和迁移，是对大气环境的净化。通过增加植被覆盖度，形成乔灌草本植被立体体系可以很好的拦挡沙尘，使其降落到地面，下垫面环境的改变又可以防止扬尘[9]。而且乔灌层、草本层叶皮表面还可以吸收部分沙尘，起到阻滞降尘的作用。本研究退耕还林净化环境效益评价包括吸收SO2价值、滞尘价值二方面。

采用面积吸收能力法来估算退耕还林吸收SO2的价值，等同于人工治理SO2的成本。根据《中国生物多样性国情研究报告》(1998)[10]，针叶林对吸收SO2能力为215.6 kg·hm-2，阔叶树对吸收SO2能力为88.65 kg·hm-2，可以推算出吸收SO2物质量。据调查西宁市人工治理SO2费用为600元·t-1。该市退耕还林工程林地针叶林、阔叶林基本比例为3∶7。得出公式：

\%Ve1=Cs·∑Ri·Si×10-4

式中:Ve1—森林吸收\%SO2的价值104元；\%Cs—治理\%SO2的单位成本(元·t-1)；\%R1—不同类型森林单位面积吸收\%SO2量(t·hm-2)；\%S1—退耕还林效益计算面积\%(hm2)。

采用面积滞尘能力法估算阻滞降尘价值，可以等同于人工消除粉尘、净化环境的价值。根据等效替代法《中国生物多样性国情研究报告》(1998)，阔叶林阻滞降尘能力为10.11 kg· hm-2·a-1，针叶林阻滞降尘能力为33.2 kg· hm-2·a-1)，计算出森林阻滞降尘的物质量。根据调查，西宁市人工消除粉尘、净化环境的治理成本为340元·t-1，该市退耕还林工程林地针叶林、阔叶林基本比例为3∶7。得出公式:

\%Ve2=Cd·∑Li·Si×10-4

式中:Ve2—林木阻滞降尘价值104元；Cd—人工消减粉尘的成本\%(元·t-1)；\%Li\%—不同类型林木单位面积滞尘能力(t·hm-2)；\%Si-退耕还林效益计算面积\%(hm2)。

3 结果与分析

3.1 西宁市退耕还林面积

2000-2006年,西宁市新增退耕还林林地面积总计20 009 hm2(表1)，其中大通县、湟中县面积最大，城西区、城中区面积最小。造林树种以云杉、杨树和柠条等灌木树种为主,灌木树种造林3年后已基本郁闭成林,可充分发挥水土保持效益等生态效益。2006-2009年,10年间西宁市退耕还林工程中发挥涵养水源等生态效益的价值核算林地累计总面积为20 009 hm2(表2)。

3.2 西宁市退耕还林生态效益价值

表1 2000-2006年西宁市新增退耕还林面积 hm2

3.2.1 涵养水源效益 西宁市自2000年实施退耕还林工程以来,2003年退耕还林工程开始发挥生态效益,由于每年都有新增加的退耕还林工程面积,而且林木也会逐年累积发挥效益,因此发挥涵养水源的退耕还林工程面积和涵养水源量均逐年增加,水土保持效果逐年增加。具体结果见表2。

由表2可看出,通过7年的退耕还林的实施,截至2009年,发挥涵养水源效益的总价值为林分年调节水量价值和林分年净化水质价值之和，其价值为2 255.82万元。随着退耕年份的增加,发挥效益的面积累计增加,涵养水源量也逐年提高。

3.2.2 保育土壤效益 通过西宁市退耕还林工程的实施，退耕还林地的腐殖质和枯枝落叶层的存在,能够降低雨水对表土层的溅蚀和减少地表径流对土壤的冲刷,同时林木根系又能固结土层增强土壤抗蚀力,免受土壤内有效养分的损失,有着显著的固土保肥功能。西宁市退耕还林地固土保肥价值具体见表表2。

由表2可看出,通过7年的退耕还林的实施,截至2010年,发挥固土保肥效益的总价值为林分年固土价值和林分年保肥价值之和，其价值为16 788.2万元。随着退耕年份的增加,发挥效益的面积累计增加,固土保肥量也逐年提高。

3.2.3 净化环境效益 退耕林地植被对于SO2有害气体的吸收、降解、积累和迁移，是对大气环境的净化。随着退耕还林工程增加的植被覆盖度，可以降低风速，使一些空气尘粒因风速减弱而在重力作用下沉降于地面；另外粗糙的叶皮表面也可以吸收一部分粉尘使大气含尘量降低，从而发挥阻滞降尘的作用[11-13]。西宁市退耕还林工程地吸收SO2和阻滞降尘的价值具体见表2。

由表2可看出,通过7年的退耕还林的实施,截至2010年,发挥净化环境效益的总价值为林分吸收SO2的价值和林分阻滞降尘价值之和，其价值为416.09万元。随着退耕年份的增加,发挥效益的面积累计增加,净化环境价值量也逐年提高。

3.2.4 退耕还林工程总生态效益 截至2009年西安市退耕还林工程总生态效益价值19 460.86万元,其中涵养分源价值2 255.82万元,占11.60%,保育土壤价值16 788.95万元,占86.3%,净化空气价值416.09万元,占2.1%。

4 结论

西宁市2000-2006年退耕还林工程面积总计20 009 hm2,2003-2009年退耕还林工程生态效益发挥累计面积96 518 hm2,生态效益价值19 460.86万元,其中涵养水水源工程价值2 255.82万元,保育土壤价值16 788.95万元,净化空气价值416.09万元。

退耕还林工程从2000年开始实施以来,生态效益逐步发挥,而且逐年呈稳步增长趋势,取得了很大的效益。退耕还林效益估算涉及面广,影响因子复杂,本文仅对西宁市退耕还林工程中涵养水源、保育土壤和净化环境的生态效益进行了经济量化,得出的评估结果仅是退耕还林工程生态效益的组成部分,由于退耕还林工程生态效益评估属于间接效益评价,产生的效益只是潜在地发挥作用。而且,对退耕还林还草工程效益计算的同时,最好能把成本计算在内,比较其投入产出比,那样会使评估结果更精确,也更具有说服力。因此,本价值评估仍不够完全,有待于进一步完善。

[1] 张景光.甘宁蒙陕退耕还林中的适地适树问题[J].中国沙漠,2002(5):489-494.

[2] 雷孝章.中国生态林业工程效益评价指标体系[J].自然资源学报，1999，14(2):175-182.

[3] 国家林业局.退耕还林技术模式[M]. 北京：中国林业出版社，2001.

[4] 于志民.水源涵养林效益研究[M].北京：中国林业出版社，1999.

[5] 余新晓.水源保护林培育经营管理评价[M].北京:中国林业出版社,2001.

[6] 仝小林,马丽,毕俊国,等.延安市退耕还林生态效益评价[J].江西农业学报,2009(21): 123-126.

[7] 彭坷珊.黄土高原地区退耕还林(草)的基本思路[J].贵州林业科技,2000,28(2): 37-44.

[8] 国家林业局.森林生态系统服务功能评估规范[S].2008.

[9] 王守春.古代黄土高原植被[J].地理研究,1990(4):72-79.

[10] 杨琼.白云山森林生态系统间接经济价值评估[J].生态科学,2002(21):72-75.

[11] 王周.青海省森林生态效益补偿基金绩效评价研究[J].陕西林业科技,2014(2):22-26.

[12] 王周.青海省大通县林地保护研究[J].陕西林业科技,2013(3):34-36.

Ecological Benefits Evaluation of Land Conversion Engineering in Xining City

HUAN Jian-qing1，WANG Zhou2

(1.HuangyuanForestryWorkstation,Huangyuan,Qinghai812100;2.NorthwestInstituteofForestInventory,PlanningandDesign,SFA,Xi’an,Shannxi710048)

The ecological benefits of land conversion engineering since 2000 in Xining city were evaluated. The results showed that the land conversion project improved the eco-environment greatly. The benefits of self-restraining water source,soil conservation and protection environment purification would increased with the increase of years of reforestation.

Land conversion project; ecological benefits evaluation; index system; Xining

S326.20

A

1001-2117(2016)05-0050-04