森林公园生态系统服务功能评估综述

林丽丽，董建文，刘兴诏，黄柳菁，林 日，王 齐，张增可

(福建农林大学园林学院，福州350002)

森林公园生态系统服务功能评估综述

林丽丽，董建文，刘兴诏，黄柳菁，林 日，王 齐，张增可

(福建农林大学园林学院，福州350002)

在论述森林公园的发展现状及森林生态系统服务功能研究进展的基础上，总结了森林公园生态系统服务功能价值评估的主要指标，如涵养水源、固碳释氧、净化空气与生物多样性等。其次，对涵养水源、固碳释氧、生物多样性的计量方法进行探讨，分析计量原理与优缺点。最后，针对目前评估指标不一的情况下，提出了基于分布式测算方法构建我国森林公园生态系统的评估体系。建议未来森林公园的发展应结合生态系统评估的精准化和应对气候变化的机制进行研究。

森林公园;生态系统服务功能;计量方法;分布式测算方法;评估体系

森林是陆地生态系统的重要组成部分，同时是人类赖以生存和发展的物质基础。一方面，森林为人类提供多种林木产品;另一方面森林具有水土保持、固碳释氧、大气调节等多种生态系统服务功能。森林资源在全球生态系统中发挥重要的作用，成为衡量国家经济水平、人民生活富庶、民族文明昌盛的重要标志［1］。其森林生态系统服务功能的评估已成为当前的研究热点。

Ralf Seppelt等［2］把生态系统服务定义为人类从中获得利益。森林生态系统的主要载体有森林公园、生态公益林、风景区、自然保护区等。近年来，生态系统服务已被认为是有价值的，其生态系统的主要类别(支持、调节、供给、文化)都在森林公园中体现，但往往难以货币化或保护［3］。森林公园的首要目的是对生物、植物等自然资源和生态环境进行保护。综合国内外相关文献，诸多学者基于不同视角和出发点对森林公园进行了评价，但有关森林公园的研究主要集中在景观资源特征与森林文化［4－5］、视觉景观资源评价［6－8］、旅游规划分析［9－10］、生态安全游憩承载力［11］以及旅游资源评价［12］等。尽管森林公园的重要价值引起了关注，然而人们往往无法清晰地了解其生态价值与社会经济价值的关系。

本文以森林公园为主，对其森林生态系统服务价值评估的现状、评估指标及计量方法进行综述。意义在于:1)对森林公园生态系统服务功能的评价有助于摸清森林公园的森林资源质量、空间分布等相关信息;2)有助于科学合理地指导其今后的发展;3)加强人们对其生态价值的认识和理解。因此，对其生态服务价值进行定量化的评估，使自然资源和生态环境的价值以价值量的形式表现出来［13］，在当前林业政策下，对森林资源的保护及科学利用具有重要意义。

1 开展森林公园生态系统服务功能评估的必要性

森林公园是具有一定规模和质量的森林风景资源与环境条件，承担着资源保护、生态安全和旅游开发的双重功能。对森林景观资源进行科学的管理是森林公园发展的必然需求［14］。我国自1982年创建第一个国家森林公园—张家界国家森林公园至今，森林公园的数量迅猛上升。据中国森林公园网公示，截至2015年，我国森林公园数量达到3 234个，面积180万hm2，占国土面积1.88%(图 1)。我国森林公园建设的基本方针是“以保护为前提，保护与开发利用相结合”［15］，但其数量上升的同时，由于城市扩张、人类活动干扰和台风、洪涝灾害、水土流失等自然环境的影响，我国森林公园的生态环境并不理想。且各省份森林公园的数量结构分布不均，尤其是对各市(县)级森林公园重视不足，其森林质量不高、发展滞后。

图1 我国森林公园占国土面积的比例Fig 1 .The proportion of China's forest parks to national land area

综合我国目前森林公园的发展状况，存在的问题有:1)人工林面积占有较大的比例;2)自然灾害导致其生物多样性的减少;3)林种、林龄结构不合理［16］;4)林相较为单一，易发生病虫害;5)管理存在冲突与漏洞［17］。为此，通过森林生态系统服务功能价值评估的方式，摸清当前的森林环境现状，可以证实是否存在森林群落结构简单、树种比例不协调等情况，以及森林公园“无形”的经济价值与社会经济发展的关系，进而改善森林公园的生态环境质量。

2 森林生态系统服务功能的相关研究进展

对森林生态效益的价值评估，可以追溯20世纪70年代“生态系统服务”一词的提出。之后不少国家和地区相继开展了生态系统的价值评估，如1972年日本林野厅估算了全日本森林的生态功能价值，1993年联合国有关机构正式出版了《综合环境与经济核算手册》临时版本(SEEA)等。其中较具代表性的成果有:1997年 Daily等［18］主编的 Nature’sServices，第一次比较全面、系统地介绍了生态系统服务的各个方面;Costanza等［19］在Nature期刊上发表文章，将生态系统服务功能分为17大类生态系统服务功能指标，对全球生物圈生态系统服务价值的估算，引起了全世界的轰动;联合国千年生态系统评估(The United Nations Millennium Ecosystem Assessment)(2001—2005年)将生态系统服务分为四大类，在全球范围内开展生态系统服务功能评估，并指出全球60%的生态系统正在减弱;2008年我国国家林业局发布的《森林生态系统服务功能评估规范(LY/T 1721－2008)》［20］(以下简称《规范》)，统一了我国森林生态系统服务功能的评估指标和方法，使评估结果具备可对比性和应用性。

国外关于森林生态系统服务功能价值的研究，都带有明显的区域目的性特征［1］。目前，国外关于生态系统服务价值的研究涉及全球、区域、流域尺度、单个生态系统价值评估以及物种和生物多样性保护价值评估［21］。Claire Kremen指出人类对生态系统服务各方面的认识还不够充分［22］，特别是对生态系统服务研究的关键问题，即生态系统服务之间的相互关系与反馈机制研究薄弱［23］。Rudolf S.de Groot等［24］说明生态功能和服务可以重叠，从而会导致重复计算其经济价值的可能性，如气体调节功能，可以单独估价，也可以作为气候调节的一个组成部分。以及之后 Ryan A.Chisholm［25］应用动态的生态经济模型评估斯泰伦博斯附近流域辐射松造林与木材、碳、水之间的关系，指出在进行土地利用决策时，不同的生态系统服务之间存在权衡。

而我国森林生态系统服务功能的评价研究起步较晚。以时间年份为划分依据，大致可以分为3个时期，萌芽期(20世纪60—80年代)、探索期(20世纪80年代—1998年)和迅速发展期(1998—)。目前，我国的森林生态系统服务功能价值评估在国家、省份、地带、城市和流域尺度上都有了大量的研究。郑华［26］从自然资源、生存环境两个方面讲述我国的生态系统服务功能管理研究从认知走向管理实践以及面临的挑战。赵煜［27］通过对比分析各类城市森林生态服务价值的评估方法，将其归纳为3种:单株树木经济价值评估法、城市森林生态服务综合价值评估法、空间显式景观模型评估法。郭延凤［28］、时宇［29］等应用CLUE模型分别探讨了江西省、城市森林公园土地利用变化的情景分析。

3 森林公园生态系统服务功能指标选取及计量方法

尽管规范［20］提出了一套可操作的评估体系，但学者在研究中通常会根据地区特点、数据获取的可能性进行指标的选取［16］。表1列举了我国部分森林公园生态系统服务价值评估的指标选取情况，由表1可知涵养水源、固碳释氧、净化空气、生物多样性、保育土壤和森林游憩是采用较多的指标，也表明这些指标是森林公园生态系统的主导功能，这些功能为人类的生存与发展提供了必不可少的服务。由于不同地区的生态系统服务功能存在差异，本文选择了在森林公园生态系统服务功能评价文献中出现频度较高的涵养水源、固碳释氧以及评估较为困难的生物多样性保护3个功能进行阐述。

3.1 涵养水源

森林水源涵养是生态系统的重要功能，是森林3个作用层(植被层、枯枝落叶层和土壤层)对降水进行再分配的复杂过程［39］，具有拦蓄降水、调节径流和净化水质等功能。由于3个作用层对涵养水源的影响不同，归纳如下:林冠层主要受树种、林龄、郁闭度、林冠干燥程度、降水性质等因素的影响;枯枝落叶层主要受林分组成、坡位、枯落物层的厚度干燥程度、枯落物的分解程度等因子的影响;土壤层主要受土壤性质的影响［40］。此外，有学者指出在空间尺度上，拦蓄洪水削减洪峰在较小尺度上有效，调节径流只有森林入渗量超过蒸散量时才会起到作用;时间尺度上，次降水事件中表现为拦蓄降水，长时间尺度上，主要表现为净化水质和调节径流［41］。因此，不同地区、不同尺度上森林公园所表现出来的水源涵养功能不同，在计算其水源涵养功能时，应确定准确的核算方法，表2列出了涵养水源量的主要方法以及各计量方法的优缺点。对森林公园水源涵养的计算，首先要算出其森林涵养水源的总量，然后选择适合的评价方法进行价值评估。而价值评估一般采用替代工程法(影子工程法)进行换算，如欧阳志云等［42］、王斌等［43］采用水库蓄水成本法确定其价格，白杨等［44］采用修建水库的费用替代涵养水源的价值。

表1 我国部分森林公园生态系统服务功能评估指标的选取Tab 1 .Indexs of forest park ecosystem services and their valuation in China

表2 涵养水源量的主要计量方法Tab 2 .The main measurement methods of water conservation

3.2 生物多样性保护

生物多样性是生物(动物、植物、微生物)与环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的总和，包括生态系统、物种和基因3个层次。一直以来，国内外对生物多样性的评价研究各有不同，很难对其进行全面综合的评价［49］。有学者通过国内核心期刊对我国森林公园的文献进行统计分析，其中关于生物多样性的研究占据优势［50］。目前，对生态系统多样性的研究主要以物种多样性为主，评估方法主要有物种保护基准价法、支付意愿调查法等(表3)。目前较常采用支付意愿调查法和Shannon-Wiener指数评估法，其中应用 Shannon-Wiener指数和单位面积物种多样性保育价值划分等级进行评估的方法，与支付意愿调查法相比，更突出对物种多样性保育的价值，而物种保护基准价法和支付意愿法对于主体和客体的限制导致其可使用范围狭窄，不具有普遍性。一般认为生物多样性丰富的区域，其森林的生态系统结构较为复杂。森林公园具有丰富的动植物资源，其中影响生物多样性的重要因素有:森林的垂直结构、森林空间异质性。而从人类角度，尽管相关部门、组织对生物多样性制定了相应的政策法规，但由于人们缺乏对生物多样性的认识，生物多样性的保护见效不大。因此，对森林公园生物多样性的保护，首先应增强人们对生物多样性的了解。同时通过生物多样性评估应掌握生物多样性的现状和变化趋势以及人类活动的影响，从而更好地为管理者提供科学可靠的决策信息。

表3 生物多样性价值量的主要计算方法Tab.3 The main measurement methods of biodiversity conservation value

3.3 固碳释氧

森林公园作为森林生态系统乃至陆地生态系统的主要碳库来源之一，在全球气候变化、温室效应的影响下，人们对森林公园固碳释氧的功能越加重视。森林公园的碳汇主要来源于植物的净光合固碳和土壤碳库，其中植物碳库主要包括乔木、灌木和草本三大部分，乔木的固碳能力大于后两者。而气候变化，火灾、虫害等自然因素和人为因素是影响森林公园生态系统固碳释氧量变化的主要原因［54］。对森林生态系统固碳释氧功能的核算，主要是基于生物量和蓄积量的大小转换为生产力大小，从而得到森林的固碳量和释氧量，再进行价值评估。通过文献分析，固定CO2量的计算方法主要有光合作用法、实验测定法和森林蓄积量法。而核算森林固定CO2价值的方法有碳税法、造林成本法等，释放O2价值的方法有造林成本法、工业制氧法和影子价格法。表4列出价值评估的主要计量方法和优缺点，其中碳税法是最为简单、最常被采用的计量方法。

4 基于分布式测算方法的森林公园生态系统评估体系

由于不同学者对生态系统服务功能指标的选取存在较大的主观性，评价的结果往往存在差异。如何使森林公园的生态系统评估结果具有可对比性和实现全国范围评估的统一性?分布式测算方法的应用，将其划分为不同单元，分不同行政区划、不同林分类型、不同林龄实现了标准化的评估，是我国目前森林生态系统服务功能评估中采用的较为科学有效的方法。本文试图构建基于分布式测算方法的森林公园生态系统评估体系，以期为我国的森林公园评估提供参考依据。其中评估指标的选取参照《规范》，分别选取涵养水源、保育土壤、固碳释氧、净化大气环境、生物多样性和森林游憩6个主要功能，共11项指标。评估数据主要来源于我国森林资源清查二类数据和实地调研数据，而评估方法建议结合最新的技术，如遥感、模型模拟等手段。通过分布式测算方法构建我国森林公园生态系统评估体系，从大尺度上，可以得到各省份森林公园生态系统服务功能价值的空间分布，实现了森林公园生态系统的动态评估;中小尺度上可以明确评估出某区域森林公园生态系统的主导功能、不同龄组的生态系统服务功能的价值量大小以及不同林分类型的价值量。

表4 固碳释氧价值量的主要计量方法Tab 4 .The main measurement method of carbon fixation and oxygen release value

5 讨论与展望

目前森林公园以生态优先的发展模式，对改善人类生存环境、森林生态系统的保护都有了质的提高。而提高森林质量、增强生态功能，仍是我国林业可持续发展、生态文明建设的主要任务。如何应用生态系统服务功能的评估方法，使森林生态系统服务功能发挥最大的效益，从而加深人们对生态服务功能的认识，未来的研究应包含以下两个方面:

5.1 森林生态系统服务功能评估的精准化

我国目前已经建成森林生态系统定位研究网络(CFERN)以及生态监测站，同时结合全国各地的森林资源清查数据，基于分布式测算方式，实现了综合的监测体系［56］。由于我国目前森林生态系统评估已逐渐由大尺度转向中小尺度的研究，类似于对各区域森林公园个体的中小尺度范围的研究，仍无法实现评估结果的精准性。因此，在将来的研究中，对中小尺度的评估应确保数据获取的准确性、评估方法选用的合理性以及指标体系的统一性。

5.2 森林生态系统服务功能过程对气候变化的响应

目前大量的生态系统服务功能评估注重于对价值的描述，而未对生态系统提供服务的过程进行深入的探讨［57－58］。在全球气候变化下，森林公园的水文情况、固碳释氧能力、防御病虫害能力等随之受到影响，导致森林公园生态系统的各项服务功能发生变化。又由于人类对生态系统的认识的局限性以及生态系统的复杂性，人们缺乏对生态系统服务功能之间相互关系、生态系统结构及应对突发情况的认知。因此，有必要深入研究生态系统如何应对气候变化以及其内部的调节机制。

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Review on Assessment of Forest Park Ecosystem Service Functions

LIN Lili，DONG Jianwen，LIU Xingzhao，HUANG Liujing，LIN Ri，WANG Qi，ZHANG Zengke
(College of Landscape Architecture，Fujian Agriculture and Forestry University，Fuzhou 350002，China)

Based on the analysis of forest park development status and forest park ecosystem service function research progress，this paper summarizes the main evaluation indexes for forest park ecosystem service function value assessment such as water conservation，carbon fixation and oxygen release，air purification and biodiversity.Secondly，it discusses the measurement method of water conservation，carbon fixation and oxygen release and biodiversity conservation，and analyzes measurement principle，advantages and disadvantages.Finally，according to the current situation of different evaluation indexes，it proposes that Chinese forest park ecological evaluation system be established based on distributive calculation method.It is suggested that study should conducted on the development of future forest park combining with ecosystem assessment precision and the mechanism for dealing with climate change.

forest park，ecosystem services function，measurement method，distributive evaluation method，assessment system

S718.55

A

1002－6622(2017)01－0019－08

10．13466/j．cnki．lyzygl．2017．01．005

2016－11－03;

2017－01－18

国家自然科学基金项目“城市化进程中自然遗留地植物群落的演变策略及其影响机制”(41301058);国家林业局“森林公园工程技术研究中心开放课题”(PTJH1500205)

林丽丽(1991－)，女，福建莆田人，在读硕士，主要研究方向:城市绿地系统研究。Email:fjldd@outlook.com

黄柳菁，女，讲师，主要研究方向:城市生态学系统研究。Email:huanglj@fafu.edu.cn