基于《森林生态系统服务功能评估规范》(LY/T 1721—2008),搜集得到全国101个案例点的森林生态系统服务功能价值评估数据,并依据价值系数对森林生态系统服务功能进行综合分析.结果表明:中国森林生态系统服务功能单位面积总价值为6.11万元·hm-2,各项服务功能单位面积价值高低排序为涵养水源(2.44万元·hm-2)>保育土壤(1.15万元·hm-2)>生物多样性保护(1.00万元·hm-2)>固碳释氧(0.98万元·hm-2)>净化大气环境(0.28万元·hm-2)>森林游憩(0.23万元·hm-2)>森林防护(0.19万元·hm-2)>积累营养物质(0.16万元·hm-2),其中,涵养水源、保育土壤、生物多样性保护和固碳释氧是中国森林生态系统的主导服务功能.保护区森林生态系统服务功能单位面积价值高于县域,保护区的建立对于生物多样性保护和服务功能的发挥具有促进作用,但其在森林游憩功能上还存在不足,需要进一步提升.不同自然地区森林生态系统的主导服务功能存在差异,各项服务功能在空间上表现出不同的分异特征,其中,华南地区森林生态系统的单位面积总价值最高,为11.36万元·hm-2.服务功能总价值与森林面积、森林蓄积量之间的幂回归相关系数(R2)分别为0.905(P<0.01)、0.860(P<0.01),说明森林面积和蓄积是影响森林生态系统服务功能及其总价值的两个重要因素;此外,纬度和年均降水量都对服务功能单位面积价值存在显著影响.
The data of valuation of forest ecosystem service function (FESF) in 101 primary case studies of China were collected and obtained based on Specifications for Assessment of Forest Ecosystem Services in China (LY/T 1721—2008). FESF was then analyzed synthetically in terms of value coefficient. The results showed that the average value per unit area (VPUA) of FESF in China was 6.11×104 yuan·hm-2, and the order of VPUA of each service function was: water conservation (2.44×104 yuan·hm-2)> soil conservation (1.15×104 yuan·hm-2)> biodiversity conservation (1.00×104 yuan·hm-2)> carbon fixation and oxygen release (0.98×104 yuan·hm-2)> atmosphere environmental purification (0.28×104 yuan·hm-2)> forest recreation (0.23×104 yuan·hm-2)> action of forest against natural calamities (0.19×104 yuan·hm-2)> nutrient accumulation(0.16×104 yuan·hm-2). Water conservation, soil conservation, biodiversity conservation, carbon fixation and oxygen release were the four dominant service functions of forest ecosystem in China. The VPUA of FESF of the reserve level was higher than that of county level. The establishment of reserves played positive roles in biodiversity conservation and enhancement of service function, but the service function of forest recreation still existed with some insufficiency, and it needed to be further improved. Dominant service functions of forest ecosystem varied in different physicographic regions, and each type of service function presented different differentiation characteristics in space. The VPUA of FESF in South China was the highest up to 11.36×104 yuan·hm-2. The power regression correlation coefficients (R2) of the total value of FESF with forest area and forest stock volume were 0.905 (P<0.01) and 0.860 (P<0.01), respectively, indicating that forest area and forest stock volume were the two key factors affecting FESF and its total value. Moreover, latitude and mean annual precipitation also had significant effect on the VPUA of FESF.
全 文 :基于案例的中国森林生态系统服务功能评价
冯继广1 丁陆彬1 王景升2∗ 姚萍萍1 姚帅臣1 王志凯1,2
( 1中国人民大学环境学院, 北京 100872; 2中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室, 北京
100101)
摘 要 基于《森林生态系统服务功能评估规范》(LY / T 1721—2008),搜集得到全国 101 个
案例点的森林生态系统服务功能价值评估数据,并依据价值系数对森林生态系统服务功能进
行综合分析.结果表明:中国森林生态系统服务功能单位面积总价值为 6.11 万元·hm-2,各项
服务功能单位面积价值高低排序为涵养水源(2.44 万元·hm-2) >保育土壤(1.15 万元·
hm-2)>生物多样性保护(1.00 万元·hm-2) >固碳释氧(0.98 万元·hm-2) >净化大气环境
(0.28万元·hm-2)>森林游憩(0.23万元·hm-2)>森林防护(0.19 万元·hm-2)>积累营养物
质(0.16万元·hm-2),其中,涵养水源、保育土壤、生物多样性保护和固碳释氧是中国森林生
态系统的主导服务功能.保护区森林生态系统服务功能单位面积价值高于县域,保护区的建
立对于生物多样性保护和服务功能的发挥具有促进作用,但其在森林游憩功能上还存在不
足,需要进一步提升.不同自然地区森林生态系统的主导服务功能存在差异,各项服务功能在
空间上表现出不同的分异特征,其中,华南地区森林生态系统的单位面积总价值最高,为11.36
万元·hm-2 .服务功能总价值与森林面积、森林蓄积量之间的幂回归相关系数(R2)分别为
0.905(P<0.01)、0.860(P<0.01),说明森林面积和蓄积是影响森林生态系统服务功能及其总
价值的两个重要因素;此外,纬度和年均降水量都对服务功能单位面积价值存在显著影响.
关键词 森林生态系统; 服务功能; 价值评估; 价值系数; 自然地理区划
本文由中国科学院西部行动计划项目(KZCX2⁃XB3⁃08⁃03)和国家重点基础研究发展计划项目(2015CB452705)资助 This work was supported by
West Action Plan of the Chinese Academy of Sciences (KZCX2⁃XB3⁃08⁃03) and the National Key Basic Research Program of China (2015CB452705).
2015⁃08⁃10 Received, 2016⁃02⁃10 Accepted.
∗通讯作者 Corresponding author. E⁃mail: wangjsh@ igsnrr.ac.cn
Case⁃based evaluation of forest ecosystem service function in China. FENG Ji⁃guang1, DING
Lu⁃bin1, WANG Jing⁃sheng2∗, YAO Ping⁃ping1, YAO Shuai⁃chen1, WANG Zhi⁃kai1,2 ( 1School of
Environment and Natural Resources, Renmin University of China, Beijing 100872, China; 2Key La⁃
boratory of Ecosystem Network Observation and Modeling, Institute of Geographic Sciences and Natu⁃
ral Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China) .
Abstract: The data of valuation of forest ecosystem service function (FESF) in 101 primary case
studies of China were collected and obtained based on Specifications for Assessment of Forest Eco⁃
system Services in China (LY / T 1721—2008). FESF was then analyzed synthetically in terms of
value coefficient. The results showed that the average value per unit area (VPUA) of FESF in Chi⁃
na was 6.11×104 yuan·hm-2, and the order of VPUA of each service function was: water conser⁃
vation (2.44×104 yuan·hm-2)> soil conservation (1.15×104 yuan·hm-2)> biodiversity conserva⁃
tion (1.00 × 104 yuan·hm-2) > carbon fixation and oxygen release (0. 98 × 104 yuan·hm-2) >
atmosphere environmental purification (0. 28 × 104 yuan·hm-2 ) > forest recreation (0. 23 × 104
yuan·hm-2)> action of forest against natural calamities (0.19×104 yuan·hm-2)> nutrient accu⁃
mulation(0.16×104 yuan·hm-2). Water conservation, soil conservation, biodiversity conservation,
carbon fixation and oxygen release were the four dominant service functions of forest ecosystem in
China. The VPUA of FESF of the reserve level was higher than that of county level. The establish⁃
ment of reserves played positive roles in biodiversity conservation and enhancement of service func⁃
tion, but the service function of forest recreation still existed with some insufficiency, and it needed
to be further improved. Dominant service functions of forest ecosystem varied in different physico⁃
应 用 生 态 学 报 2016年 5月 第 27卷 第 5期 http: / / www.cjae.net
Chinese Journal of Applied Ecology, May 2016, 27(5): 1375-1382 DOI: 10.13287 / j.1001-9332.201605.015
graphic regions, and each type of service function presented different differentiation characteristics
in space. The VPUA of FESF in South China was the highest up to 11.36×104 yuan·hm-2 . The
power regression correlation coefficients (R2) of the total value of FESF with forest area and forest
stock volume were 0.905 (P<0.01) and 0.860 (P<0.01), respectively, indicating that forest area
and forest stock volume were the two key factors affecting FESF and its total value. Moreover, lati⁃
tude and mean annual precipitation also had significant effect on the VPUA of FESF.
Key words: forest ecosystem; service function; valuation; value coefficient; physiographic regio⁃
nalization.
森林作为陆地生态系统的主体,在全球生态系
统中起着决定性的作用,是人类和多种生物赖以生
存和发展的物质基础[1-2] .与其他类型的生态系统相
比,森林生态系统是陆地生态系统中群落结构最复
杂、生物产量最大、生物多样性最丰富、生态功能最
齐全的自然生态系统[3-4];同时,森林也是自然界最
丰富和稳定的有机碳贮库、基因库、资源库、蓄水库
和能源库,在维护地球生物圈生态平衡、全球碳平
衡、应对全球气候变化和保护生物多样性等方面发
挥着举足轻重的作用[5-7] .
森林生态系统服务功能指森林生态系统与生态
过程所形成及所维持人类赖以生存的自然环境条件
与效用[8-9] .近年来生态环境日益恶化,人类深刻认
识到了森林的重要作用,分析和评价森林生态服务
功能已成为当前生态学和生态经济学等研究的热点
问题之一[9-11] .对森林生态系统服务功能做出正确
的价值评估,能够有效地指导森林资源的合理利用,
为维护森林生态系统的健康发展提供有力保障[12],
对于森林保护、森林可持续经营以及生态补偿有着
重要意义[13] .2008年国家林业局颁布并实施了林业
行业标准 《森林生态系统服务功能评估规范》
(LY / T 1721—2008) [14],将森林生态系统的服务功
能分为涵养水源、保育土壤、固碳释氧、积累营养物
质、净化大气环境、森林防护、生物多样性保护和森
林游憩 8个类别,并概括总结了各项服务功能的物
质量和价值量评估公式和参数设置等,不仅解决了
评估标准系统化的问题,更加推进了研究者对于森
林生态系统服务功能价值的研究.近年来,国内学者
依据或参考该规范对全国范围内的各类森林生态系
统的服务功能进行了评估,研究尺度涉及全国层
面[13,15]和自然保护区[16-17]、山系[18-19]、县市级行政
区[20-21]等中小尺度,研究区范围涵盖东北地区、华
北地区、华中地区、华南地区、西北地区等区域.
本文通过搜集与整理国内相关的森林生态系统
服务功能价值评估研究案例,分析比较了全国尺度
上森林生态系统各项服务功能价值的高低及其在总
价值中的构成情况,对比了不同类别、不同区域森林
生态系统服务功能及价值的特征与差异,并探讨了
服务功能总价值与单位面积总价值的影响因素,以
期为探讨我国森林生态系统服务功能及其价值的特
征与现状以及不同类别、不同区域服务功能之间的
重要性与差异性提供基础的理论支持,从而为更好
地发挥森林生态系统的服务功能以及森林可持续发
展与生态环境建设提供科学依据.
1 数据来源与研究方法
1 1 数据来源与处理
通过中国知网(CNKI),输入关键词“森林生态
系统”、“服务功能”、“价值评估”或“价值评价”进
行检索,符合以下条件的视为有效文献:1)研究案
例为评估中国某一县级或市级行政区、山系、林区或
自然保护区等森林生态系统服务功能价值的文献;
2)文献发表于 2008年及以后,依据或参考《森林生
态系统服务功能评估规范》 (LY / T 1721—2008) [14]
中所述的功能分类、评估方法对森林生态系统的服
务功能进行货币化计算,其所使用的评估类别包括
涵养水源、保育土壤、固碳释氧、积累营养物质、净化
大气环境、森林防护、生物多样性保护、森林游憩;
3)对于重复发表的森林生态系统服务功能价值评
估的案例点文献,选择其中一篇.通过筛选,最终得
到有效文献 70 篇,案例点 101 个,案例中的研究区
森林生态系统类别主要包括县或市级行政区、山系、
流域、林区、森林公园、风景区和自然保护区 7 种.案
例点分布如图 1所示.
1 2 研究方法
提取文献中案例点的研究区面积、森林面积、森
林覆盖率、地理位置(经度与纬度)、活立木蓄积量、
年均降水量,以及各项生态系统服务功能的价值及
其总价值.根据文献中出现的实物量,依据评估规范
中所推荐使用的价格,对其各项服务功能价值进行
6731 应 用 生 态 学 报 27卷
图 1 案例点分布
Fig.1 Distribution of case study points.
Ⅰ: 东北地区 Northeast China region; Ⅱ: 华北地区 North China re⁃
gion; Ⅲ: 华中地区 Central China region; Ⅳ: 华南地区 South China
region; Ⅴ: 内蒙古地区 Inner Mongolia region; Ⅵ: 西北地区 North⁃
west China region; Ⅶ: 青藏高原地区 Qinghai⁃Tibet Plateau region. 下
同 The same below.
重新计算与调整.对于未直接提供森林面积的案例
点,依据研究区面积与森林覆盖率等数据计算
其森林面积.然后,依据价值系数[22] 将案例点的
各项服务功能价值统一调整为单位面积价值
(万元·hm-2).
为比较采取特殊保护措施与相对较为自然条件
下的森林生态系统服务功能及其价值之间的差异,
将案例中出现的 7 种研究区类型进行重分类,划归
为 2 个类别:1)将县级或市级行政区、山系、流域、
林区、林场等划归为县域类别;2)将森林公园、风景
区和自然保护区等划归为保护区类别.然后,将其各
项服务功能与价值进行对比分析,以探讨自然保护
区等的建立是否对区域森林生态系统服务功能的提
升具有促进作用,以及保护区服务功能上还存在哪
些不足.
森林生态系统在不同的空间单元上具有不同的
生态功能,森林作为一种可再生资源,在分布上具有
区域性特征,在功能发挥或价值实现上也具有明显
的地域特征[2,23] .为了探讨不同地理环境背景下森
林生态系统服务功能的区域差异与特征,采用中国
自然地理区划[24]对全国划分的自然地区进行分区
对比分析,该区划根据中国自然地理的特点将全国
划分为东部季风区、西北干旱区、青藏高原区 3个一
级区;其次,根据温度和水分条件组合大致相同,区
域气候的成因基本相似,土壤、植被、土地利用等方
面有一定共同性,将全国分为 7个自然地区:东北地
区、华北地区、华中地区、华南地区、内蒙古地区、西
北地区、青藏高原地区(图 1).
1 3 数据处理
将以上相关信息录入到 SPSS 20.0 软件中,创
建森林生态系统案例点服务功能价值数据库.采用
箱线图[箱线图(box plot)即用一个简单的组合图形
直观地表现出数据批的形状,可反映一组或多组连
续型定量数据分布的中心位置和散布范围[25] ]对案
例点各项服务功能价值量在总价值中的占比情况进
行比较分析.采用方差分析(ANOVA)分析全国层面
各项服务功能以及不同类别、不同区域之间森林生
态系统服务功能及其价值的差异.相关分析可以定
量描述两个变量之间的线性相关程度,明确两个变
量之间的相关方向[26] .采用 Pearson 相关系数,以森
林生态系统服务功能单位面积总价值为变量,定量
描述其与森林覆盖率、森林单位面积蓄积、经度、纬
度、年均降水量之间的相关关系.采用回归分析分析
生态系统服务功能总价值与森林面积、森林蓄积之
间相互依赖的定量关系.根据相关分析和回归分析,
来确定森林生态系统服务功能及价值的影响因素.
采用 ArcGIS 10.2和 GraphPad Prism 6.0 软件作图.
2 结果与分析
2 1 全国森林生态系统服务功能及其价值
基于全国 101个案例点的森林生态系统服务价
值评估数据进行统计,得到生态系统各项服务功能
价值量的统计学参数(表 1).全国层面森林生态系
统服务功能单位面积总价值为 6.11 万元·hm-2,各
项服务功能单位面积平均价值量的高低排序依次
为:涵养水源(2.44万元·hm-2)>保育土壤(1.15 万
元·hm-2)>生物多样性保护(1.00万元·hm-2)>固
碳释氧(0.98 万元·hm-2) >净化大气环境(0.28 万
元·hm-2)>森林游憩(0.23万元·hm-2)>森林防护
(0.19 万元·hm-2) >积累营养物质(0. 16 万元·
hm-2).不同服务类型间的价值量存在显著差异;各
项服务功能价值量的变化范围及其变异系数均非常
大,体现出全国尺度上不同地理区域的森林生态系
统服务功能存在明显差异.
由图 2 可以看出,案例点各项服务功能价值量
在总价值中的构成比例均存在不同程度的波动,其
中,以涵养水源、保育土壤、生物多样性保护和固碳
释氧的波动最为剧烈,说明不同区域的森林生态系
统的服务功能价值构成不尽相同,受地理环境条件
77315期 冯继广等: 基于案例的中国森林生态系统服务功能评价
表 1 森林生态系统各项服务功能单位面积价值量统计参数
Table 1 Statistical parameters of value per unit area of each service function of forest ecosystem (×104 yuan·hm-2)
服务类型
Service type
样本数
Sample number
平均值
Average
最小值
Minimum
最大值
Maximum
标准差
SD
变异系数
CV (%)
涵养水源 Water conservation 101 2.44a 0.0043 12.15 1.95 79.7
保育土壤 Soil conservation 100 1.15b 0.0105 8.64 1.44 124.5
固碳释氧 Carbon fixation and oxygen release 100 0.98b 0.0290 2.44 0.55 56.0
积累营养物质 Nutrient accumulation 85 0.16c 0.0001 2.22 0.26 160.9
净化大气环境 Atmosphere environmental purification 100 0.28c 0.0001 1.44 0.23 82.3
生物多样性保护 Biodiversity conservation 96 1.00b 0.0050 4.00 0.92 91.4
森林防护 Action of forest against natural calamities 24 0.19c 0.0004 0.98 0.24 125.7
森林游憩 Forest recreation 61 0.23c 0.0003 3.84 0.56 240.3
服务功能总价值 Total service value 101 6.11 0.4925 18.87 3.26 53.4
不同字母表示服务类型间差异显著(P<0.05) Different letters meant significant difference among different service types at 0.05 level.
的影响较大.涵养水源、保育土壤、固碳释氧、生物多
样性保护功能的价值占比的下四分位数(依次为
28.6%、5.0%、11.8%、6.2%)整体高于或略低于积累
营养物质、净化大气环境、森林防护、森林游憩 4 项
服务功能价值的上四分位数(依次为 3.3%、5.8%、
4 2%、2.0%),层次差异十分明显,反映出森林生态
系统服务功能的价值构成具有显著的主次之分.案
例点各项服务功能价值在总价值中的构成比例平均
值高低排序依次为:涵养水源(38.7%) >固碳释氧
(18 5%) >保育土壤 (16. 2%) >生物多样性保护
(15.7%)>净化大气环境(4.3%)>森林防护(2.8%)
>积累营养物质(2.3%) >森林游憩(1.7%).总体而
言,涵养水源、固碳释氧、保育土壤、生物多样性保护
图 2 森林生态系统各项服务功能价值占比的箱线图
Fig.2 Box plot of value proportion of each service function of
forest ecosystem.
WC: 涵养水源 Water conservation; SC: 保育土壤 Soil conservation;
CFOR: 固碳释氧 Carbon fixation and oxygen release; NA: 积累营养物
质 Nutrient accumulation; AEP: 净化大气环境 Atmosphere environ⁃
mental purification; BC: 生物多样性保护 Biodiversity conservation;
AFANC: 森林防护 Action of forest against natural calamities; FR: 森林
游憩 Forest recreation. 下同 The same below. 不同字母表示服务类型
间差异显著 ( P < 0. 05) Different letters meant significant difference
among different service types at 0.05 level. 箱体中的黑点和横线分别指
示均值和中位数 Black spot and straight line in box indicated mean and
median, respectively.
4项服务功能的价值在总价值占有相对较高的比
例,是森林生态系统服务总价值的重要组成部分.
综合各项服务功能的价值量绝对值及其在总价
值的构成比例,可以看出森林生态系统的各项服务
功能具有等级性,这是由森林自身的性质所决定.根
据价值量及构成比例的差异,可以将森林生态系统
的服务功能分为 3 个等级层次:第一等级为涵养水
源,第二等级为保育土壤、固碳释氧、生物多样性保
护,第三等级为积累营养物质、净化大气环境、森林
防护、森林游憩.第一和第二等级所包含的涵养水
源、保育土壤、生物多样性保护和固碳释氧功能的价
值量及其在总价值的构成比例均显著高于其他几
项,说明这 4项功能是森林生态系统的主导服务功
能,其对应的价值代表着森林生态系统服务功能的
价值取向.第三等级所包含的净化大气环境、森林游
憩、森林防护、积累营养物质 4 项功能的价值量
(<0.3万元·hm-2)及其构成比例 ( < 5%)普遍较
低,然而,作为生态系统服务价值的组成部分,无论
价值量的高低,其同样发挥着不可替代的作用,如积
累营养物质功能,森林植物通过生化反应,在大气、
土壤和降水中吸收 N、P、K 等营养物质并贮存在体
内各器官[14],对于维持生态系统的物质循环与养分
平衡具有重要意义.值得注意的是,最小价值所对应
的服务功能决定了整个生态系统的稳定性[27] .为
此,在发挥生态系统主导服务功能及其价值的同时,
也要兼顾生态系统的持续稳定.
2 2 不同类别森林生态系统服务功能及其价值的
比较
保护区和县域森林生态系统服务功能单位面积
总价值分别为(7. 41 ± 4. 86)万元·hm-2和(5. 90 ±
2 91)万元·hm-2,保护区单位面积价值高于县域,
但两者之间的差异不显著.由图 3 可知,保护区和县
8731 应 用 生 态 学 报 27卷
域在涵养水源和生物多样性保护 2项服务功能上存
在显著差异,其在保育土壤、固碳释氧等其他 6项服
务功能上的差异在统计学上均不显著.保护区的生
物多样性保护功能单位面积价值高于县域,说明保
护区具有较高的生物多样性指数( Shannon 指数).
自然保护区建立的最直接目的是保护生物多样性和
保持生态系统的功能稳定[28],研究数据也反映出自
然保护区或森林公园的建立的确对区域生物多样性
保护具有明显的促进作用,起到了良好的保护成效.
保护区森林游憩单位面积价值稍高于县域,但是相
差不大,反映出自然保护区或森林公园在提供旅游
休闲方面存在一定的限制与不足,这与保护区自身
的功能定位有关.根据 MA[29]的报告可知,保护区潜
在服务价值很高,具有较高的调节、支持和文化服务
功能,如果得到合理有效的开发和利用,将会受益无
穷.然而,生物多样性保护和生态资源开发的两难问
题普遍存在于各地保护区[30-31] .因此,需要探讨合
适、有效的路径,加强保护区的经营管理,在自然资
源和环境所能承受的范围内开展生态旅游,以提高
保护区森林生态系统的游憩功能.
2 3 不同区域森林生态系统服务功能及其价值的
比较
中国自然地理条件复杂多样,南北纬度跨度较
大,森林分布广泛,由于降水、热量等的差异,形成了
不同的植被类型,不同区域环境下的森林生态系统
有着不同特征,其生态系统所发挥的各项服务功能
也不尽相同.对案例点的价值评估数据按照中国自
然地理区划进行分区整理(图 4),分析不同自然地
区条件下森林生态系统功能发挥的异同.东北和华
北地区森林防护功能,以及内蒙古地区森林防护和
森林游憩价值评估的案例点数据缺失或只有 1 个,
因此这些地区相应的服务功能不做分析.
图 3 保护区和县域森林生态系统各项服务功能单位面积
价值的比较
Fig.3 Comparison of value per unit area of each service func⁃
tion of forest ecosystem between the reserve and county level.
同一服务类型不同字母表示差异显著(P<0.05)Different letters in the
same service type meant significant difference at 0. 05 level. 下同 The
same below.
不同区域各项服务功能之间均存在差异,总体
而言,其单位面积价值量与全国层面的特征具有一
致性.各区域在同一类型服务功能上体现出不同的
主导性,涵养水源功能以华南和华中地区最为显著,
单位面积价值超过 3 万元·hm-2,这两个区域分布
在秦岭、淮河以南,分属于热带⁃南亚热带和亚热带
湿润季风气候区,是全国年均降水量最高的区域;而
内蒙古和青藏高原地区因降水稀少,其涵养水源功
能较弱.保育土壤功能以青藏高原和华南地区最为
显著,以华中、华北和内蒙古地区最弱.净化大气环
境功能以华南、东北和青藏高原地区最为显著,其他
地区间差异不大.生物多样性保护功能以青藏高原、
华中和华南地区最为显著,华中和华南地区水热条
件较好、森林生态系统复杂多样、生物种类众多,具
有较高的生物多样性指数;而西北地区属温带荒漠
植被区域,因生物种类稀少和较差的生境条件,其生
物多样性保护功能最弱,单位面积价值仅为0.32
图 4 不同区域森林生态系统各项服务功能单位面积价值比较
Fig.4 Comparison of value per unit area of each service function of forest ecosystem among different regions.
97315期 冯继广等: 基于案例的中国森林生态系统服务功能评价
万元·hm-2 .各区域的固碳释氧、积累营养物质和森
林游憩功能均不存在显著差异,其中,积累营养物质
和森林游憩功能非常微弱,单位面积价值均小于
0.50万元·hm-2,这与森林生态系统服务功能的发
挥具有等级性有关.
不同区域的森林生态系统各项服务功能单位面
积价值在空间上并不具有相似的分布规律,而是表
现出不同的分异特征,说明各项服务功能的主要影
响因素是不同的.总体而言,地理环境间的差异导致
不同植被区域森林生态系统在各项服务功能的发挥
上存在异同,其主要服务功能不尽相同.华南地区具
备优越的自然地理条件,其森林生态系统所提供的
单位面积总价值高达 11.36 万元·hm-2,将近全国
平均水平的 2倍,各项服务功能价值也基本高于其
他区域,这与其具有较好的水热条件以及较高的净
生产力和生物多样性有关.内蒙古和西北地区属西
北干旱区的植被类型分别以温带草原和温带荒漠为
主,其涵养水源、固碳释氧、营养物质积累、净化大气
环境、生物多样性保护 6 项功能基本都低于其他区
域,成为区域生态功能发挥的限制因素,需要通过采
取相关措施提高森林的生态功能.
基于森林生态系统的自然地区分区,通过货币
化的定量评价对全国尺度上不同区域的森林生态系
统服务功能进行比较,以确切地找出区域间生态系
统服务功能的重要性及差异性,并为国家层次的生
态区划和生态规划,以及森林生态系统的经营管理
与保护提供科学性和实践性的建议,从而保障森林
资源的可持续利用和服务功能更好地发挥.
2 4 森林生态系统服务功能及价值的影响因素
相关系数( r)是反映变量之间相关程度的指
标,r>0为正相关,r<0 为负相关;当 | r |越接近 1,相
关越密切; | r |越接近于 0,相关越不密切.一般认为,
| r |在 0.3以下为弱相关,0.3~0.7 为中等相关,0.7 ~
1.0为强相关[32] .单位面积总价值与森林覆盖率、森
林单位面积蓄积、经度、纬度、年均降水量的相关系
数分别为 0.228(P>0.05)、0.127(P>0.05)、-0.041
(P>0.05)、-0.294(P<0.01)、0.465(P<0.01),单位
面积价值与森林覆盖率、单位面积蓄积和纬度不具
有相关性,与纬度和年均降水量具有较强的相关性.
这说明纬度和年均降水量是森林生态系统服务功能
单位面积价值的显著影响因素.随纬度梯度的变化,
中国从南到北水分和温度条件呈现逐步降低的趋
势,森林类型也由热带季雨林、雨林变为寒温带针叶
林,进而使得森林生态系统的服务功能发生变化.相
表 2 森林生态系统服务功能总价值与森林面积、森林蓄积
的相关性
Table 2 Correlations between the total value of forest eco⁃
system service function ( FESF) and forest area, forest
stock volume
项目
Item
森林生态系统服务功能总价值
Total value of FESF
(×108 yuan)
模型 Model R2
森林面积
Forest area (×104 hm2)
y= 5.386x0.986 0.905∗∗∗
森林蓄积
Forest stock volume (×104 m3)
y= 0.105x1.004 0.860∗∗∗
∗∗∗P<0.0001.
关性分析表明,随着纬度的增加,中国森林生态系统
服务功能和单位面积价值逐渐减弱和降低,随着年
均降水量的增加,服务功能和单位面积价值呈增强
和升高的趋势.
分别以森林面积、森林蓄积为自变量,以服务功
能总价值为因变量,以幂函数为模型进行回归分析,
结果如表 2所示.森林生态系统服务功能总价值与
森林面积、森林蓄积均呈显著关系(P<0.01),即研
究区森林面积和蓄积越大,其服务功能总价值越大.
原因在于生态学意义上,森林只有具有一定的面积
才能为大多数植物和动物提供核心生存环境,才能
维持其生境的稳定性以及生态系统服务功能的发
挥,如生物多样性保护功能.一般而言,生物量越大,
生态系统服务功能越强[33] .森林蓄积量代表某一区
域范围内生物量的大小,对于营养物质积累、固碳释
氧等功能的发挥具有决定性作用.总体而言,森林面
积和森林蓄积是森林生态系统服务功能及其价值的
两个重要影响因素,决定着其价值量的高低和服务
功能的发挥.
3 讨 论
3 1 森林生态系统服务功能价值及其影响因素
本研究基于案例数据统计分析,得出中国森林
生态系统服务功能单位面积价值为 6. 10 万元·
hm-2,稍高于王兵等[13]对 2009 年全国森林生态系
统的评估结果(5.52 万元·hm-2).这可能与两方面
原因有关:一是本研究的评估指标相比王兵等[13]的
研究多了森林防护和森林游憩 2 项功能,二是森林
生态系统具有动态变化,其森林资源存在此消彼长
的情况,评估年限的不同也会造成价值的差异.在单
位面积价值排序上,涵养水源、保育土壤、固碳释氧、
积累营养物质、净化大气环境、生物多样性保护 6 项
服务功能的价值排序与王兵等[13]的研究结果基本
0831 应 用 生 态 学 报 27卷
一致.
森林生态系统是一个复杂并且具有动态变化的
复合系统,决定其服务功能的因素有很多,包括自然
地理因素和森林自身因素.由于获取的数据有限,本
研究只分析了森林生态系统服务功能单位面积价值
与森林覆盖率、森林单位面积蓄积、经度、纬度、年均
降水量之间的关系,并未考虑林分类型、森林结构、
树种、海拔等因素的影响.森林自身的环境特征也会
影响到各项生态服务功能的发挥.有研究表明,不同
林分类型森林生态系统服务功能的大小不同,且同
一林分类型的不同服务功能高低规律也不一致,即
不同林分所发挥的主要生态系统服务功能不同[34] .
对于同一林分类型,不同小班的森林生态系统服务
功能也是不同的,这不仅与森林内部因素(如森林
健康、森林结构、生物多样性等)有关,还与各种外
界影响(如人类活动干扰程度、各种自然气候等)等
诸多因素有关[35] .从不同自然地区的各项服务功能
的单位面积价值来看,在进行服务价值核算过程中,
必须要考虑区域差异,因为生态系统服务功能受不
同区域的地理、生态、气候等条件的影响[27] .目前,
关于生态系统服务价值与环境因子关系的研究还很
少[12,36-37],环境因子对森林生态系统服务功能及其
价值的作用方向及作用大小,仍然需要进一步研究
与探讨.
3 2 案例点样本大小和分布对评价结果的影响
为使评价结果具有可比性,避免不同文献在价
值评估中因功能分类和研究方法的不同所带来的偏
差,本研究依据国家林业行业标准《森林生态系统
服务功能评估规范》 (LY / T 1721—2008) [14]对森林
生态系统服务价值研究的相关文献进行筛选,得到
有效文献 70篇、案例点 101 个.由表 1 可以看出,案
例中价值评估中所选取的功能类别以涵养水源、保
育土壤、固碳释氧、积累营养物质、净化大气环境、生
物多样性保护 6 项服务功能为主;而对森林游憩与
森林防护功能却涉及较少,可能是由于对这些间接
服务功能无法进行准确地定量化描述,在获取数据
上存在难度.此外,所得到的案例点主要分布在东北
地区、华北地区、华中地区和西北地区 4 个区域,而
在其他区域仅零星分布,案例点在全国尺度和自然
地区的空间上均存在分布不均的情况;同一自然地
区的不同空间位置上也存在气象、土壤等因子的差
异,致使森林生态系统服务功能的发挥存在异同.因
此,案例点样本大小以及空间分布使得不同区域森
林生态系统服务功能及其价值的比较不尽精确与详
细,都会或大或小地对评价结果产生影响.
致谢 本文所使用的数据来源于国内众多已发表的论文,谨
对相关作者表示感谢.感谢中国科学院地理科学与资源研究
所石培礼研究员为本文润色英文摘要.
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作者简介 冯继广,男,1990年生,硕士研究生. 主要从事森
林生态学和全球变化研究. E⁃mail: fjg@ ruc.edu.cn
责任编辑 杨 弘
冯继广, 丁陆彬, 王景升, 等. 基于案例的中国森林生态系统服务功能评价. 应用生态学报, 2016, 27(5): 1375-1382
Feng J⁃G, Ding L⁃B, Wang J⁃S, et al. Case⁃based evaluation of forest ecosystem service function in China. Chinese Journal of Applied
Ecology, 2016, 27(5): 1375-1382 (in Chinese)
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