长沙市森林生态系统净化大气的功能价值评价.docx

森林生态系统净化大气服务功能主要是森林通过吸收二氧化碳、释放氧气、茂 密的枝叶吸附、阻滞烟尘在大气中失去移动的动力而降落，从而使大气污染得以净化。 基于2010年森林资源调查成果，采用市场价值法、影子工程等方法，估算了长沙市 森林净化大气服务功能在固碳、释氧、吸收污染物、滞尘、提供负离子五个方面的价 值。研究结果表明：长沙市森林净化大气的功能总价值为330.15亿元.aL固碳的价 值为103.12亿元.小，提供负离子的价值为102.77亿元.小，释氧的价值为61.16亿 元.a/，滞尘的价值为32.73亿元al吸收污染物的价值为0.38亿元.a。本论文的 研究结果可为评价森林净化空气功能提供思路与依据，同时也为森林的可持续发展、 社会经济发展和环境建设提供科学依据。关键词：森林；森林生态系统；净化大气；价值估算；长沙1引言1.1 研究背景和意义森林生态系统服务功能通常可划分为提供产品、调节、文化和支持4类功能， 净化大气是森林生态系统的一项重要生态服务功能，国外对森林净化大气价值评价的 研究始于20世纪70年代，己有3()余年。Constanza等人综合国际上各种不同方法 对生态系统服务价值的评估研究成果叫在世界上最先开展对全球生物圈生态系统服 务价值进行估算，评估全球森林生态系统每年的总价值为4.7万亿美元；我国自20 世纪80年代开始森林服务功能评价工作,靳芳,鲁绍伟等估算我国森林生态系统净化 大气的总经济价值为19 511. 3亿元01。其中固碳释氧、净化空气、滞尘降噪等这 些生态调节服务功能对改善城市生态环境、维持生态平衡至关重要。通过对森林生态 系统价值评估，可以使人们更全面的了解森林生态系统的功能,有助于提高人们的环 境保护意识。森林生态系统服务功能的研究是实现国家可持续发展战略的需要,也是 使环境与生态系统保育引起社会重视的重要措施。目前，从社会、经济与环境的可持功能：G负离子=5.256x1015 xQ负离子AH/L(4.5.1)价值：U负离子二G负离子x5.8185xl0/8(Q负离子6()0)(4.5.2)式中：G负离子、U负离子为森林提供负离子个数和价值；Q负离子为森林负离 子浓度(个.cm-)；H为森林高度(m)； L为负离子寿命(10分钟)；K负离子为负 离子生产费用5.8185。得出：长沙市森林提供负离子186.21x1022个a/，产出价值 为102.76亿元.aL见表4.6。表4.6不同森林类型提供负离子功能价值森林类型提供负离子(X 1022个 a-l)价值(亿元.a-1)杉木90.3836.65马尾松15.008.60国外松22.2612.30阔叶树28.767.90毛竹29.8137.31合计186.21102.765长沙市森林生态系统净化大气功能价值0.13%滞尘号制109设20.37%0.13%滞尘号制109设20.37%根据计算结果，可以得出2010年长沙市森林净化大气功能价值屿叫如表5.1。表5.1长沙市森林净化大气功能价值表单位：亿元.a从表5.1可以看出，当年长沙市森林净化大气功能价值，各功能价值结构见图5.1：固碳释氧滞尘吸收污染物提供负离子总价值103. 1261. 1632. 730.38102. 76330. 15固碳蜂煞 口滞尘口吸收污染物提供负离子图5.1长沙市森林净化大气功能价值结构图6长沙市森林生态系统净化大气的功能价值分析(1)经过初步估算旧叫 长沙市森林净化大气功能的总价值为330.15亿元al 固碳的价值为103.12亿元.aL提供负离子的价值为102.76亿元.aL释氧的价值为 61.16亿元.a",滞尘的价值为32.73亿元.aL吸收污染物的价值为0.38亿元.相。按 大小顺序为：固碳提供负离子释氧滞尘吸收污染物。森林生态系统净化大气功能 价值以固碳的功能最高，占总价的34.36%；其次是提供负离子功能为34.24%；吸 收污染物的价值最低，占总价的0.13%。(2)森林生态系统服务功能评估研究是进行绿色GDP核算、生态补偿机制研究 及生态省建设机制的重要依据。长沙市2010年的GDP为4567.06亿元.aL其森林生 态系统净化大气的功能的总价值为330.15亿元.屋，相当于长沙市全年GDP的7.2%。 说明森林的生态效益价值是显著的。(3)本文只对森林生态系统服务功能中的净化大气功能进行研究，除此之外，森 林生态系统还具有多样性保护、土壤保持、涵养水源、养分循环、提供木材、森林游 憩等多项经济、生态和社会服务功能。森林生态系统的综合功能价值的评估需要依赖 于各项功能价值评估的总结果。(4)本项目所选用的只是较常用的方法，对森林生态功能的动态过程未作考虑， 目前估算的净化大气价值总量可能比实际值偏小，部分生态服务功能由于受计量方法 和手段以及研究数据难以获得等因素影响，如净化大气中降低噪音、降温等指标未被 列入，内容还不够全面。长沙市森林类型只统计了主要5种，净化空气服务功能总价 值的估算只是对以上5个价值的简单累加，没有考虑到各个服务功能的权重，这必将 成为生态系统服务功能价值计量研究的重点之一阿。但随着计量测试手段的不断改进 和提高，森林生态服务功能的认识不断加深，其经济价值评估必定更加准确和完善。 续发展目的出发，对生态系统服务功能的研究和价值评估日益成为人们关注的焦点。 然而到目前为止,客观准确地计量评估生态系统的服务功能及其价值仍然是一个有待 深入研究的理论和技术难题，己成为国内外生态学与生态经济学研究的前沿课题。总 之,开展森林生态系统服务功能价值的评价研究，既有利于明确森林生态系统的综合 经济价值,为生态环境与建设提供决策依据；也有利于提高社会对森林资源保护与利 用的水平,为森林生态系统的科学管理提供理论依据。通过对森林生态系统服务功能 的评估，对长沙市森林资源的开发利用及保护提供建设性意见。本文采用目前国际、 国内通用方法，结合长沙市“十五”森林资源调查统计从森林固定CO2、释放。2、 吸收污染物叫滞尘和提供负离子等净化大气功能价值加以分析 ，旨在为长沙市林业 建设及可持续发展与生态环境建设发展提供科学依据。1.2 森林生态系统服务功能概述森林是地球上最发达的生态系统之一。森林作为陆地生态系统的主体和重要的 可再生资源，在人类发展中起着极其重要的作用，不仅为人类的生产生活提供木材及 林副产品等物质资源，还具有净化大气、调节气候、涵养水源、防风固沙、固土保肥 以及保护环境、维护生物多样性和维持生态平衡等生态服务功能与效益叫被誉为是 “大自然总调度室”。然而，由于人口、需求的剧增及其人为的破坏从而使有限的森 林资源过量消耗和森林生态环境持续恶化、空气质量恶化等一系列的环境问题。目前 我国已把大规模的林业生态环境建设作为解决空气污染和改善空气质量的重要举措， 深入分析和研究长沙市森林净化大气的服务功能进行评价研究，能合理指导林业生态 环境建设及利用、而最终为长沙市实现绿色GDP提供建设性意见。1.3 森林净化大气服务功能概述净化大气服务功能是指森林生态系统对大气污染物如（二氧化硫、氟化物、氮 氧化合物、粉尘、重金属等）的吸收、过滤、阻隔和分解，以及降低噪音、提供负离 子物质等功能。森林对大气污染的净化作用主要是通过吸收二氧化碳、释放氧气、茂 密的枝叶吸附、阻滞烟尘在大气中失去移动的动力而降落叫从而使大气污染得以净 化。因此，植树造林，保护森林是治理环境污染的一项重要的比较经济的有效措施， 城市应保持一定比例的绿地面积，农村应大力营造各种防护林，以起到净化和阻滞大 气污染的作用。净化大气是森林生态系统的一项重要生态服务功能，国外对森林净化 大气价值评价的研究始于20世纪70年代，已有30余年。Constanza等人综合国际 上各种不同方法对生态系统服务价值的评估研究成果巴在世界上最先开展对全球生 物圈生态系统服务价值进行估算,评估全球森林生态系统每年的总价值为4.7万亿美 元；我国自20世纪80年代开始森林服务功能评价工作叫靳芳,鲁绍伟等估算我国森 林生态系统净化大气的总经济价值19 511.3亿元-aL2长沙市区域概况1. 1自然地理概况长沙市位于中国中南部的长江以南地区，湖南省东部偏北。地处洞庭湖平原的南 端向湘中丘陵盆地过渡地带，浏阳境内的大围山七星岭海拔1607.9m,为辖区最高 处；岳麓山的云麓峰海拔300.8m,为城区至高点。地理坐标为东经1114。05', 北纬27。51'28。40'。地域呈东西向长条形状，地貌北、西、南缘为山地，东南以丘陵 为主，东北以岗地为主，山地、丘陵、岗地、平原大体各占四分之一。长沙市属亚热 带季风性湿润气候,市区年平均气温17.2,年均降水量1361.6mm。长沙市的河流 大都属湘江水系,支流河长5km以上的有302条,其中湘江流域289条。土壤种类多样, 以红壤、水稻土为主,分别占土壤总面积的70%与25%。2. 2森林资源概况长沙市地处亚热带常绿阔叶林区，主要植被类型为针叶林、针阔混交林、常绿阔 叶树、竹林等，现有植被主要为马尾松林、国外松林、杉木林、竹林，经济林以油茶、 柑桔为主。根据长沙市“十五”森林资源调查统计叫全市土地总面积1 182 800 hm2, 其中林业用地面积616 133.5 hn?,占土地总面积的52.09%；非林地面积566 666.5 hm2,占土地总面积的47.91%,植被覆盖率53.28%,比全省低3.15个百分点。按优势 树种来分，长沙市森林资源主要有马尾松、国外松、柏木、杉木、杨树、竹林和次生 林。其中，以马尾松林、杉木林、次生林、竹林所占面积居大，分别为乔木林地面积的 39.25%、36.13%、11.55%、11.24%；林分蓄积以马尾松林、国外松林、杉木林、 次生林所占比例居大，分别占林分蓄积的36.6%、7.4%、41.7%、10.1%。各主要 森林类型和蓄积量见表2.1。表2.1长沙市主要森林类型面积、蓄积结构数据来源于长沙市2010年森林资源统计公报森林类型面积(hm2)蓄积（m3）杉木1657258760727.6马尾松1800347689271.7国外松273181554661阔叶树850772121902.8毛竹51547合计50969620126563.12. 3社会经济状况初步核算，全年实现地区生产总值（GDP） 4567.06亿元，比上年增长15.5%, 分产业看，第一产业实现增加值202.01亿元，增加4.5%；第二产业实现增加值 2437.03亿元，增加20.7%,其中工业实现增加值2020.68亿元，增长21.6%；第三 产业实现增加值1908.02亿元，增长11.5%。第一、二、三次产业分别拉动GDP增长 0.2、9.8、5.5个百分比，三次产业对GDP增长的贡献率分别为1.3%、63.1%、35.6%。 长沙GDP总量在全省的占比为28.6%,经济总量在长株潭三市中的占比达67.7%, 全年完成农林牧渔业增加值202.2亿元，比上年增长4.5%,其中林业增加值8.8亿元, 增长6.1%。农林牧渔服务业增加值4.3亿元，增长5.5%。3长沙市森林生态系统净化大气功能价值的研究方法2.1 评估基础数据及来源长沙市森林面积及森林类型分布等相关数据资料来源于湖南省的2010年统计 年鉴、中国宏观挖掘数据库、长沙市“十五”森林资源调查统计、2010年湖 南省长沙市国民经济和社会发展统计公报、公开发表的文献资料、国家权威部门 发布的社会公共数据及林业部门的统计报表。调查面积为509696hm2。3. 2评估方法基于我国森林定位研究和国内外已有的研究成果，依据林生态系统服务功能评 估规范（LY/T1721-2008）叫综合运用生态学、经济学理论，定量分析和评价了 长沙市主要森林类型固定CO?、释放。2、吸收污染物，阻滞粉尘、提供负离子等5个 方面的物质量及价值量。3. 3生物量计算方法3. 3. 1林分生物量生物量的计算方法可以利用蓄积量与生物量的转换系数或关系模型进行推算。此 方法简便易用，只要知道了各类树种的生物量与蓄积量的转换系数，便可以根据调查 数据中的蓄积量求得生物量，故被普遍适用国内外的研究。本文的转换系数采用相关 研究文献提出的转换系数模型仍叫B=aV+b（3.1）公式中：B为单位森林的生物量（t.hm-2）,V为单位森林的蓄积量（mhm-2）a和b为参数。表3.1不同树种林分类型生物量与蓄积量的I可归方程林分类型生物量（B）-蓄枳量（V）回归方程杉木B = 0.399 9V+ 22.541 0马尾松B = 0.52V国外松B= 0.516 8V+ 18.743 5阔叶树B= 14.54 （取平均值）毛竹B= 10.918 （取平均值）确定林分生物量与生长量的关系。一种林分的净生长量也就是该林分的净生长 力，它与林分生物量、林分状况以及林龄有关。一般情况下，林分生长状况与林龄可 由生物量体现。由现有数据情况来看，可得出生物量的数据，因此，本文采用利用生 物量来推算林分的生长量（即生产力）的方法。表3. 2不同树种林分生物量与生长量函数关系表林分类型生长量(M)-生物量(B)函数关系杉木Y = -0.018x+ 9.059马尾松Y = 5.565xOJ57国外松Y = 5.565x0J57阔叶树Y= 14.54毛竹Y=10.9183. 3. 2竹林生物量的计算竹林的总生物量是由总株数和平均单株生物量来推算。在全市森林资源调查资料 中，竹林主要以毛竹为主，但我国对杂竹的生物量研究很少，故取毛竹的净生长量 10.918t.hnr2 作为参考。表3. 3不同森林类型年净生产力森林类型B 年(t-hm-.a1)杉木8.273马尾松9.055国外松12.375阔叶树14.54毛竹10.9184长沙市森林生态系统净化大气的功能价值计算4. 1森林固定CCh功能价值根据固定CCh总量计算公式：G植被固碳如gA (1.63x0.27273 +F土壤)(A 为森林面积)，估算出长沙市森林固定CO2达1582.28x10"。国际上计算森林固碳价 值的方法主要有碳税法和造林成本法。本文采用碳税法评价森林的固碳价值g,根据 计算固定CO2价值碳税率法和造林成本法。目前，为减少估算误差，综合众多研究的 取值方法，固碳成本采用瑞典碳税率法，取值15（）美元（为了与森林资源数据保持 同期和计算简化，取2010年美元对人民币汇率约为1:7）和参照欧共体的碳税率10.3 欧元.d ,若以1欧元换算为10.04元人民币的汇率标准计，取二者均值为651.7 元.tL固碳价值=总固碳量x碳税率。所以长沙市森林固碳效益年价值为103.12亿元。 各森林类型固定CCh功能价值见表4.1。表4.1各森林类型固碳价值森林类型单位年固碳量（l.hnr?）面积(hnr)总固碳量杉木19.1521657253173965.20马尾松29.3311800345280577.25国外松50.607273181382482.03阔叶树37.539850773193705.50毛竹54.163515472791940.16总计190.79250969615822670.104. 2森林释放02功能价值森林中每年绿色植物吸收大量CO2,并释放大量。2,这是森林净化大气和维 持大气平衡所起到的一个非常重要的作用。对森林释放进行功能计量评价，根据 释放。2总量公式：G氧气=1.19ABq估算出长沙市森林年释放O2达6115553.81。 再根据氧气工业生产费用及出厂价格（1000元.），长沙市森林释放。2价值为 61.16亿元.短。各森林类型释放氧气功能价值见表4.2。表4.2不同森林类型年释放。2功能价值毛竹669720.25森林类型释氧（1 ）杉木1631541.08马尾松193994737国外松402291.70阔叶树1472053.30合计6115553.704.3森林吸收污染物(S02v HFx NOx)功能价值森林依靠特殊的结构和功能对SO2、HF、NOx等有毒有害气体进行吸收、过 滤、分解，把有害物质转化为无害物质或积累在某一器官里，或由根系排除体外，从 而达到净化环境的目的。吸收污染物功能价值估算用单位面积森林每年吸收各种污染 物的平均值乘以研究区域森林面积，得到每年森林吸收各种污染物的总量，再用影子 工程法，根据近年污染治理过程中消减单位重量各种污染物的投资成本算出森林生态 系统吸收各种污染物的价值。森林净化各种污染物的工程费用为：二氧化硫为每 kgl.2O元；氟化物为每kg 0.69元；氮氧化物为每kg 0.63元。通过计算，长沙市森 里吸收污染物功能为价值为0.38亿元.相(见表4.3)。表4. 3不同森林类型年吸收污染物功能价值森林类型面积(hm2)吸收污染物能力(kg.hnr2.a*') *功能(kg.a")价值(元.a/)SO2HFNOx杉木16572535.2999.8568476668.038772702.59马尾松18003434.4309.8569052109.529342414.35国外松27318233.6759.8566816523.957949169.21阔叶树8507780.1889.8568170624.939086402.26毛竹5154748.7182.5862953540.013198068.66合计50969635469466.4438348757.07注：*表示其数据来源于中国生物多样性国情研究报告刊4. 4森林滞尘功能森林对粉尘也有很强的吸收和过滤作用，树叶树枝表面粗糙不平，有绒毛，能 分泌粘性油脂，又能吸附黏着一部分粉尘，降低大气环境中的含尘量。用单位面积森 林每年能截持的粉尘量，再乘以森林面积，得到每年森林截留粉尘的含量，运用替代 消费法以消减粉尘的成本来估算森林生态系统滞尘功能的价值。除尘运行成本为150 元通过计算，长沙市森林滞尘功能为2森217X10”，价值为32.73亿元.小。（见 表 4.4）表4. 4不同森林类型年吸收污染物功能价值森林类型面积(hn?)滞尘能力(t.hm'2.a')滞尘量(xlt.a-1)滞尘价值（亿元.相）杉木16572533.255020708.25马尾松18003433.25977128.88.97国外松2731833.29069957.613.60阔叶树8507710.11860128.471.29毛竹5154784)23766.19合计50969621821660.932.734.5森林提供负离子功能价值空气负离子被誉为“空气维生素和生长素”，具有很强的杀菌、降尘、清洁空气 的作用，对人体健康十分有益。根据对城市森林小气候有关研究成果综合分析，不同 森林类型提供负离子能力如下修叫表4. 5不同森林类型提供负离子能力森林类型负离子浓度（个.cm-3）杉木1297马尾松1585国外松1550阔叶树1072毛竹2751依据计算公式: