包頭市退耕還林工程生態(tài)服務功能初步研究

吳建新，洪光宇，單玉梅，陳海軍，宋志萍

(1. 內蒙古自治區(qū)退耕還林和外援項目管理中心，內蒙古 呼和浩特010010； 2. 內蒙古自治區(qū)林業(yè)和草原工作總站，內蒙古 呼和浩特 010010； 3. 內蒙古自治區(qū)林業(yè)科學研究院，內蒙古 呼和浩特010010； 4. 內蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學院，內蒙古 呼和浩特 010031； 5. 內蒙古自治區(qū)生物技術研究院，內蒙古 呼和浩特 010070； 6. 內蒙古農(nóng)業(yè)大學，內蒙古 呼和浩特 010018)

森林生態(tài)系統(tǒng)具有多種功能：涵養(yǎng)水源、保護生物多樣性和調節(jié)大氣等。我國開展退耕還林工程的出發(fā)點就是恢復地表植被，提高涵養(yǎng)水源能力，從而改善生態(tài)環(huán)境，讓人民擁有更好的生活環(huán)境。自1999年退耕還林工程啟動至今，退耕還林還草面積已經(jīng)超過3 333萬hm2，其中退耕還林面積占 91.6%，退耕還草面積占 8.4%。通過分析內蒙古包頭市退耕還林工程的生態(tài)服務功能價值，展示此工程對改善生態(tài)環(huán)境的重大作用。

1 研究區(qū)概況

包頭市地理坐標為40°15′—42°43′N，109°15′—110°26′E，海拔 1 067.2 m，屬半干旱中溫帶大陸性季風氣候，年均氣溫 7.2 ℃，年均風速 1.2 m·s-1，年均降水量 421.8 mm，年日照時數(shù) 2 882.2 h。

2 研究方法與數(shù)據(jù)來源

本文采用時空對比分析方法，分析退耕還林工程的資源量分布特點及趨勢。生態(tài)服務功能價值評估依據(jù)《退耕還林工程生態(tài)效益監(jiān)測與評估規(guī)范》(LY/T 2573—2016)[1]、《森林生態(tài)系統(tǒng)長期定位觀測方法》(LY/T 1952—2011)[2]、中國森林生態(tài)連清技術體系[3]、《森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能評估規(guī)范》(LY/T 1721—2008)[4]，評價退耕還林工程涵養(yǎng)水源、保育土壤、固碳釋氧等生態(tài)功能。本文研究的數(shù)據(jù)主要來源于內蒙古退耕還林工程資源數(shù)據(jù)、逐級統(tǒng)計數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)，以及國內外前人研究和公開發(fā)表的數(shù)據(jù)成果等。

3 結果與分析

3.1 退耕還林工程任務量分析

從圖1中可以看出，1999—2016年，包頭市退耕還林工程任務量基本表現(xiàn)為先增后減再增加的過程，總體上基本呈現(xiàn)U型曲線分布，從3種植被恢復類型上看基本以退耕地還林和宜林荒山荒地造林為主。

圖1 退耕還林工程3種植被恢復類型任務量時序變化Fig.1 The temporal change of task load of three different vegetation restoration types in the Grain for Green Project

截止到2016年，包頭市退耕還林工程建設中，宜林荒山荒地造林所占比重略大于45%，退耕地還林所占比重為45%，封山育林占比不到10%，所占比重最小(圖2)。

圖2 退耕還林工程3種植被恢復類型面積比例Fig.2 Area ratio of three different vegetation restoration types in the Grain for Green Project

3.2 生態(tài)服務功能價值評估結果

3.2.1退耕還林工程生態(tài)服務功能價值

經(jīng)初步測算(表1)，包頭市退耕還林工程生態(tài)服務功能價值中，涵養(yǎng)水源 1.21×108m3·a-1；在保育土壤5項指標中，固土 188.40×104t·a-1，固氮0.16×104t·a-1，固磷 0.08×104t·a-1，固鉀 2.91×104t·a-1，固有機質 1.06×104t·a-1，其中固土最多，固磷最少，在固氮、固磷、固鉀3項指標中固鉀最多，固磷最少；在固碳釋氧方面，固碳 7.81×104t·a-1，釋氧 16.90×104t·a-1；在林木積累營養(yǎng)物質方面，積累氮 0.16×104t·a-1，積累磷 0.01×104t·a-1，積累鉀 0.15×104t·a-1；在凈化大氣環(huán)境方面，產(chǎn)生負離子 3.80×1022個·a-1，吸收污染物 0.79×104t·a-1，滯納TSP 67.87×104t·a-1，滯納PM108.49×104t·a-1，滯納PM2.53.40×104t·a-1，森林固沙量 145.10×104t·a-1。

表1 退耕還林工程生態(tài)服務功能價值Tab.1 The value of ecological service function in the Grain for Green Project

3.2.2不同植被恢復類型生態(tài)服務功能價值

(1) 退耕地還林生態(tài)服務功能價值

經(jīng)初步測算(表2)，包頭市退耕地還林生態(tài)服務功能價值中，涵養(yǎng)水源 0.39×108m3·a-1；在保育土壤的5項指標中，固土 59.94×104t·a-1，固氮 0.05×104t·a-1，固磷 0.03×104t·a-1，固鉀 0.95×104t·a-1，固有機質 0.33×104t·a-1，其中固土最多，固磷最少，在固氮、固磷、固鉀3項指標中固鉀最多，固磷最少；在固碳釋氧方面，固碳 2.39×104t·a-1，釋氧 5.11×104t·a-1；在林木積累營養(yǎng)物質方面，積累氮 0.05×104t·a-1，積累磷不足 0.01×104t·a-1，積累鉀 0.05×104t·a-1；在凈化大氣環(huán)境方面，產(chǎn)生負離子 1.13×1022個·a-1，吸收污染物 0.25×104t·a-1，滯納TSP 21.73×104t·a-1，滯納PM102.72×104t·a-1，滯納PM2.51.09×104t·a-1，森林固沙量 39.01×104t·a-1。

表2 退耕地還林生態(tài)服務功能價值Tab.2 The value of ecological service function of returning cultivated land to forest

(2) 宜林荒山荒地造林生態(tài)服務功能價值

經(jīng)初步測算(表3)，包頭市宜林荒山荒地造林生態(tài)服務功能價值中，涵養(yǎng)水源 0.68×108m3·a-1；在保育土壤5項指標中，固土 107.29×104t·a-1，固氮 0.09×104t·a-1，固磷 0.04×104t·a-1，固鉀 1.61×104t·a-1，固有機質 0.61×104t·a-1，其中固土最多，固磷最少，在固氮、固磷、固鉀3項指標中固鉀最多，固磷最少；在固碳釋氧方面，固碳 4.62×104t·a-1，釋氧 10.08×104t·a-1；在林木積累營養(yǎng)物質方面，積累氮 0.09×104t·a-1，積累磷不足 0.01×104t·a-1，積累鉀 0.08×104t·a-1；在凈化大氣環(huán)境方面，產(chǎn)生負離子 2.31×1022個·a-1，吸收污染物 0.45×104t·a-1，滯納TSP 38.61×104t·a-1，滯納PM104.83×104t·a-1，滯納PM2.51.93×104t·a-1，森林固沙量 106.09×104t·a-1。

表3 宜林荒山荒地造林生態(tài)服務功能價值Tab.3 The value of ecological service function of barren hills and wasteland suitable for afforestation

(3)封山育林生態(tài)服務功能價值

經(jīng)初步測算(表4)，包頭市封山育林生態(tài)服務功能價值中，涵養(yǎng)水源 0.14×108m3·a-1；在保育土壤的5項指標中，固土 21.17×104t·a-1，固氮 0.02×104t·a-1，固磷 0.01×104t·a-1，固鉀 0.35×104t·a-1，固有機質 0.12×104t·a-1，其中固土最多，固磷最少，在固氮、固磷、固鉀3項指標中固鉀最多，固磷最少；在固碳釋氧方面，固碳 0.8×104t·a-1，釋氧 1.71×104t·a-1；在林木積累營養(yǎng)物質方面，積累氮 0.02×104t·a-1，積累磷不足 0.01×104t·a-1，積累鉀 0.02×104t·a-1；在凈化大氣環(huán)境方面，產(chǎn)生負離子 0.36×1022個·a-1，吸收污染物 0.09×104t·a-1，滯納TSP 7.53×104t·a-1，滯納PM100.94×104t·a-1，滯納PM2.50.38×104t·a-1。

表4 封山育林生態(tài)服務功能價值Tab.4 The value of ecological service function of closing hills for afforestation

4 結論

退耕還林工程以恢復植被、涵養(yǎng)水源、防風固沙、減少水土流失等為基本出發(fā)點。本文對包頭市退耕還林工程生態(tài)服務功能價值進行了初步研究，結果表明，生態(tài)服務功能價值整體變化是宜林荒山荒地>退耕地還林>封山育林。其中，退耕還林工程涵養(yǎng)水源 1.21×108m3·a-1；保育土壤方面，固土188.40×104t·a-1，固氮 0.16×104t·a-1，固磷 0.08×104t·a-1，固鉀 2.91×104t·a-1，固有機質 1.06×104t·a-1，森林固沙量 145.10×104t·a-1；固碳釋氧方面，固碳 7.81×104t·a-1，釋氧 16.90×104t·a-1，林木積累氮 0.16×104t·a-1、積累磷 0.01×104t·a-1、積累鉀 0.15×104t·a-1；凈化大氣環(huán)境方面，產(chǎn)生負離子 3.80×1022個·a-1，吸收污染物 0.79×104t·a-1，滯納TSP 67.87×104t·a-1，滯納PM108.49×104t·a-1，滯納PM2.53.40×104t·a-1。