全 文 ：第 ww卷 第 t期
u s s {年 t 月
林 业 科 学
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¤±qou s s {
广州城市森林涵养水源 !固土保肥
的功能及价值分析
康文星t 郭清和u 何介南t 申初联t 邓湘雯t 赵仲辉t
kt1 中南林业科技大学 长沙 wtsssw ~u1 广州市林业局 广州 xtssvsl
摘 要 } 对广州城市森林涵养水源 !固土 !保肥的功能及其价值进行评估 o结果表明 }广州城市森林生态系统每年
贮水量比无林地多 y1wu|亿 °v o调节径流防洪能力大 u1ys|亿 °v ~每年植物组织净积累 ‘元素 w1|w|万·o°元素
s1wu{万·oŽ元素 w1wss万·~每年凋落物归还林地 ‘元素 v1xuw万·o°元素 s1uty万·oŽ元素 t1xv|万·~每年土壤流
失减少 tuv万·o有机质流失减少 v1|sx万·o‘元素流失减少 s1ut{万·o°元素流失减少 s1syy万·oŽ元素流失减少
u1vy{万·~森林贮水效益 t1u{y亿元 o防洪效益 s1xuu亿元 o储存在植物组织中养分效益 v1w|z亿元 o保持土壤效益
t1twx亿元 o改良土壤效益 t1{zu亿元 o广州城市森林每年涵养水源 !固土保肥的功能价值共 {1vuu亿元 ∀
关键词 } 城市森林 ~涵养水源 ~固土 ~保肥 ~经济评价
中图分类号 }≥zuz1u 文献标识码 }„ 文章编号 }tsst p zw{{kuss{lst p sst| p sz
收稿日期 }ussy p s| p tt ∀
基金项目 }广州市林业局科技攻关项目kussvsyl o国家重点野外科学观测试验站平台建设项目kussutuusl资助 ∀
Φυνχτιον ανδ ς αλυε Αναλψσισ οφ Ωατερ Χονσερϖατιον oΣοιλ Ρεινφορχεµεντ
ανδ Φερτιλιτψ Μαιντενανχε οφ Υρβαν Φορεστ ιν Γυανγζηου
Ž¤±ª • ±¨¬¬±ªt Š∏² ±¬±ª«¨ u ‹¨¬¨±¤±t ≥«¨ ± ≤«∏¯¬¤±t ⁄¨ ±ª ÷¬¤±ªº¨ ±t «¤² «²±ª‹∏¬t
kt1 ΧεντραλΣουτη Υνιϖερσιτψοφ Φορεστρψ ανδ Τεχηνολογψ Χηανγσηα wtsssw ~
u1 Γυανγζηου Φορεστρψ Βυρεαυ Γυανγζηου xtssvsl
Αβστραχτ } ׫¨ ©∏±¦·¬²±¶¤±§√¤¯∏¨¶²© º¤·¨µ¦²±¶¨µ√¤·¬²±o¶²¬¯ µ¨¬±©²µ¦¨ °¨ ±·¤±§©¨µ·¬¯¬·¼ °¤¬±·¨±¤±¦¨ ²©·«¨ ∏µ¥¤± ©²µ¨¶·¬±
Š∏¤±ª½«²∏ º¨ µ¨ ¤¶¶¨¶¶¨§q׫¨ µ¨¶∏¯·¶¶«²º¨ §·«¤··«¨ ∏µ¥¤±©²µ¨¶·¨¦²¶¼¶·¨°¬± Š∏¤±ª½«²∏¦¬·¼¦²∏¯§¶·²µ¨ y1wu| ≅ ts{ °v º¤·¨µ
¤±§¤§­∏¶·u1ys| ≅ ts{ °v ©¯²²§¬±ª°²µ¨ ·«¤±·«¤·²©±²±2¶·²¦®¨ § ¤¯±§q׫¨ ³¯¤±·¤±±∏¤¯ ±¨·¤¦¦∏°∏¯¤·¬²± ²©±∏·µ¬¨±·©²µ‘º¤¶
w1|w| ≅ tsw ·o©²µ° º¤¶s1wu{ ≅ tsw ·o¤±§©²µŽº¤¶w1wss ≅ tsw ·¤±§·«¨ ±∏·µ¬¨±·¶²©¤±±∏¤¯ ¬¯·¨µ©¤¯¯ µ¨·∏µ±¨ §¥¤¦®·²
©²µ¨¶·¯¤±§º¨ µ¨·«¤·©²µ‘º¤¶v1xuw ≅ tsw·o©²µ° º¤¶s1uty ≅ tsw·¤±§©²µŽº¤¶t1xv| ≅ tsw·~׫¨ ∏µ¥¤±©²µ¨¶·¬± Š∏¤±ª½«²∏
¦¬·¼ ¤¯¶²¦²∏¯§µ¨§∏¦¨ ¶²¬¯ ²¯¶¶¬±·«¨ ¤°²∏±·²©tuv ≅ tsw ·oµ¨§∏¦¨ ²µª¤±¬¦°¤·¨µ¯²¶¶¬±·«¨ ¤°²∏±·²©v1|sx ≅ tsw ·¬±¦¯∏§¬±ª
s1ut{ ≅ tsw ·‘os1syy ≅ tsw·°¤±§u1vy{ ≅ tsw·Ž~׫¨ ¦¨²±²°¬¦©∏±¦·¬²± ©¨©¨¦·²©·«¨ ¶¼¶·¨°©²µº¤·¨µ¶·²µ¤ª¨ º¤¶t1u{y ≅
ts{ ¼∏¤±o©²µ©¯²²§¬±ª³µ¨√¨ ±·¬²± º¤¶s1xuu ≅ ts{ ¼∏¤±o©²µ©¨µ·¬¯¬½¨ µ°¤¬±·¨±¤±¦¨ º¤¶v1w|z ≅ ts{ ¼∏¤±o©²µ¶²¬¯ µ¨¬±©²µ¦¨ °¨ ±·
º¤¶t1twx ≅ ts{ ¼∏¤±¤±§©²µ¶²¬¯¬°³µ²√¨ °¨ ±·º¤¶t1{zu ≅ ts{ ¼∏¤±q≥²·«¤··«¨ ¤±±∏¤¯ ∏µ¥¤±©²µ¨¶·¨¦²±²°¬¦©∏±¦·¬²±√¤¯∏¨ ¬±
Š∏¤±ª½«²∏¦¬·¼¬±·«¨ ¤µ¨¤¶²©º¤·¨µ¦²±¶¨µ√¤·¬²±o¶²¬¯µ¨¬±©²µ¦¨ °¨ ±·¤±§©¨µ·¬¯¬½¨ µ°¤¬±·¨±¤±¦¨ º¤¶{1vuu ≅ ts{ ¼∏¤±q
Κεψ ωορδσ} ∏µ¥¤±©²µ¨¶·~º¤·¨µ¦²±¶¨µ√¤·¬²±~¶²¬¯µ¨¬±©²µ¦¨ °¨ ±·~©¨µ·¬¯¬½¨ µ°¤¬±·¨±¤±¦¨ ~ ¦¨²±²°¬¦ √¨¤¯∏¤·¬²±
城市森林在城市水文过程中发挥着重要作用 o城市森林植被可减少径流 z h ∗ tu h o通过降低暴雨形成
的地表径流速率和流量 o可减轻洪水灾害 o节省城市抗洪救灾支出 ∀覆有植被的城市地区 o仅有 x h ∗ tx h
的降水形成地表径流 o对于没有植被的城市区域 o约 ys h的降水形成地表径流排到城市地下水道 o影响了地
下水质k…²¯∏±§ot|||l ∀吐克逊市 xs万株城市林木在 ws年内节约的抗洪救灾支出约为 ys万美元k⁄º¼¨ µo
t||tl ∀城市森林能显著影响城市区域的降水量k„√¬¶¶¤µot||yl ∀国内对城市森林涵养水源 !固土 !保肥等功
能进行了研究k阮宏华等 ot||u ~李士生等 ot||u ~唐万鹏等 oussu ~佘济云 oussw ~胡艳琳等 oussx ~杨昆等 oussx ~
柴一新等 oussw ~薛建辉等 oussu ~丁向阳等 oussx ~顾洪祥等 oussxl o但这些研究大都着重于城市森林蓄水保土
功能分析 o几乎没有涉及到其功能的效益价值 ∀本文利用 ussv年资料和实测得到的数据 o不仅分析了广州
市城市森林在涵养水源 !固土 !保肥等方面的生态服务功能大小 o而且运用市场价格法 !影子工程法 !等效益
相关替代法对其经济价值也进行了评价 ∀
t 研究地概况
广州地处我国南方kttuβxzχ ) ttwβvχ ∞ouuβuyχ ) uvβxyχ ‘l o市域面积 s1zwv万 ®°u o城区面积 s1tww万
®°u o人口 zss多万 ∀ussv年全市生产总值 v w|y1{{亿元 o是我国经济发达 !城市化速度较快的大城市 ∀广州
市总辐射量 w wss ∗ x sss #¤pt o年日照时数 t zzs ∗ t |ws «o年均温度 ut1w ∗ ut1| ε o年降雨量 t wss ∗
t yss °° o雨量充沛 !热量丰富 !长夏无冬 o属南亚热带季风气候 ∀土壤以赤红壤为主 o山地垂直谱带上还有
红壤和黄壤分布 ∀母岩为发育着的沉积岩 !岩浆岩和变质岩 ∀该市城市森林面积 x1yvy万 «°u ∀植物有 t|{
科 !w{z属 !t xss ∗ t yss种 ∀
u 研究方法
利用中国科学院遥感卫星地面站接收的 t|||年 tu月 |日陆地卫星¤±§¶¤·的 א 数据和 t|||年 tt月 x
日 ≥³²·卫星的 ‹• ∂ 数据 o结合广州市林业局 !园林局的实地调查与统计资料综合分析获得广州市城市森林
面积及森林类型 ∀
根据广州市 t|||年和 ussw年的森林资源二级清查资料 o得出这 x年内及年平均活立木蓄积量 ∀木材密
度为 s1vt ∗ s1yz·#°pv o平均 s1wx·#°pv ∀利用 ussv年净增加的立木蓄积量和木材密度 o可求出 ussv年各森
林类型净增加的生物量 ∀立木蓄积量没有包括树枝 !树叶和根这些部分 o而林分生物量应包括枝 !叶 !根 ∀多
次实测得出杉木k Χυννινγηαµια λανχεολαταl林枝 !叶 !根占生物量干质量的比例分别为 y1{ h !|1v h !|1x h o湿
地松k Πινυσ ελλιοττιιl分别为 tt1u h !tu1| h !tu1t h o马尾松k Πινυσ µασσονιαναl分别为 tt1{ h !ts1x h !tu1y h o
阔叶林分别为 ts1y h !t{1v h !ut1w h等数据 o根据这些数据求出各林分 ussv年净增长生物量k表 tl ∀通过
广州市 tx个竹林样地调查出 ussv年新生的立竹数 ∀然后选取大小不同的 us株竹子 o采取全株收获法 o求
出每株竹子的平均质量 o再计算出其总生物量k表 tl ∀
表 1 不同森林类型的面积和年净生长量
Ταβ .1 Αρεασ ανδ αννυαλ νετ γροωτησ οφ διφφερεντ υρβαν φορεστσ
林分类型
≥·¤±§·¼³¨
年龄
„ª¨Π¤
面积
„µ¨¤Π«°u
单位面积
林分生物量
≥·¤±§¥¬²°¤¶¶³¨µ
∏±¬·¤µ¨¤Πk·#«°pu¤p tl
林分总生物量
ײ·¤¯ ¥¬²°¤¶¶
Πktsw ·#¤ptl
阔叶林 …µ²¤§2¯ ¤¨√¨ § tu ∗ ys twy zuw tu1s| tzz1v|
湿地松 ≥¯ ¤¶«°¬±¨ tu ∗ wt y z{v tw1{x ts1sz
马尾松 ¤¶¶²± °¬±¨ z ∗ v{ vs wxv ts1vv vt1wy
杉木 ≤«¬±¨ ¶¨ ƒ¬µ | ∗ wy z x|y tt1yz {1{y
针叶混交林 ‘¨ §¨¯ 2¨¯ ¤¨√ §¨ °¬¬¨ § z ∗ wt w zvx tz1tw {1tu
针阔混交林 ‘¨ §¨¯ 2¨ ¤±§¥µ²¤§2¯ ¤¨√¨ § °¬¬¨ § z ∗ xt uv |{s tx1sw vy1sz
竹林 …¤°¥²²©²µ¨¶· y wtx tx1uv |1zz
经济果林 ƒµ∏¬·¶·¤±§ w ∗ vs wz w|y w1ws us1|s
灌丛疏林 ≥«µ∏¥¤±§²³¨ ± ¶·¤±§¶ | tzs y1tz x1yy
四旁散生 ⁄¬¶³¨µ¶¬√¨·µ¨ ¶¨ tz xwz |1{w tz1uz
城区园林 ¤±§¶¦¤³¨ ª¤µ§¨± xy vyu tv1ux zw1|s
ussv年 o在各类林分中 o分别设计 y个凋落物收集器ktss ¦° ≅ tss ¦°l o每月收集 t次 ∀将收集到的凋落
物分成叶 !枝 !果和碎屑 w部分 o用烘干恒重法测定其干质量 ∀地下细根枯死量根据张小全kusstl提出的阔
叶林细根枯死量与地上凋落物量 t1utu的比例及针叶林细根枯死量与地上凋落物量 s1{wu的比例来估计地
下根系每年的枯死量 ∀
在广州市 tt种林分类型中 o每种林分选取 t个kts ° ≅ ts °l有代表性的样方 o在样方内对植物枝 !叶 !
干 !根 w个组分分别取样 o分别将每种林分每个组分的取样混合后 o再在其中抽取 v个样品 o共计 tvu个植物
样品 ∀同时在每个样方内采集土壤样品 o土壤分 s ∗ tx !tx ∗ vs !vs ∗ wx !wx ∗ ys和 ys ∗ tss ¦° x个层次 o每个
层次土壤混合 o抽取 v个样品 o共计 tyx个土壤样品 ∀抽取样品用烘干恒重法测定其含水量 ∀根据各林分生
物量和面积 o分别求出各林分植物组织和 t °深土层的含水量k蓄水量l ∀再与无林地 t °深土层含水量比
su 林 业 科 学 ww卷
较得出有林生态系统比无林地多贮蓄的水量 ∀
凋落物的吸水能力用水浸泡法测定 ∀土壤的贮水能力由土壤中非毛管空隙度决定 o用环刀法测定土壤
k分 x个层次l非毛管孔隙度 o利用下面公式计算土壤的贮水能力 }
Σ € ts sss η π
式中 }Σ为土壤的贮水量k·l oη为土壤厚度k¦°l oπ为非毛管孔隙度k h l ∀求出有林地土壤的贮水能力 o然
后与无林地土壤比较 o得出有林地在降水过程中比无林地多出的蓄水量 ∀
植物 !土壤和凋落物样品的养分测定方法为 }植物分枝 !叶 !干 !根 w个组分 o凋落物分枝 !叶 !碎屑和细根
w个组分 o‘用凯氏法测定 o°用钼兰比色法测定 oŽ用石钼炉式 xtss型原子吸收分光光度计测定 o有机质用
重铬酸钾氧化外加热法测定 ∀
在一些有代表性的林地坡面下方和荒地坡面下方设置沉沙池 o每次雨后测定水土流失量 ∀
v 结果与分析
311 功能分析
v1t1t 蓄水功能 森林生态系统的蓄水能力与它的结构有关 ∀作为森林生态系统来说 o它的蓄水结构共两
部分 o一部分是植物本身的组织结构 o另一部分是林木作用下的土壤结构 ∀
表 2 不同类型的城市森林生态系统贮水量
Ταβ .2 Ωατερ στοραγε οφ διφφερεντ υρβαν φορεστ εχοσψστεµ
林分类型
≥·¤±§·¼³¨
面积
„µ¨¤Π«°u
凋落物层贮水
¬·¨µº¤·¨µΠ
k·#«°pul
植被层贮水量
∂ ª¨¨·¤·¬²±
º¤·¨µΠk·#«°pul
林分总贮水量
≥·¤±§¶∏°
º¤·¨µΠtsw ·
t °深土壤
贮水量
t ° §¨³·«¶²¬¯
º¤·¨µΠk·#«°pul
阔叶林 …µ²¤§2¯ ¤¨√¨ § twy zuw w1{ u|y w wtv1wx v yxx
湿地松 ≥¯ ¤¶«°¬±¨ y z{v v1u usu tv|1t| v tyu
马尾松 ¤¶¶²± °¬±¨ vs wxv v1w ut{ yzw1uu v s{|
杉 木 ≤«¬±¨ ¶¨ ƒ¬µ z x|y v1| tzv tvw1vz v uxy
针叶混交林 ‘¨ §¨¯ 2¨¯ ¤¨√ §¨ °¬¬¨ § w zvx w1x uyv tuy1yy v vyz
针阔混交林 ‘¨ §¨¯ 2¨ ¤±§¥µ²¤§2¯ ¤¨√¨ § °¬¬¨ § uv |{s w1z uz{ yzz1|t v x|{
竹林 …¤°¥²²©²µ¨¶· y wtx v1z t|v tuy1t{ v ux|
经济果林 ƒµ∏¬·¶·¤±§ wz w|y v1x utw t svv1sw v tzv
灌丛疏林 ≥«µ∏¥¤±§²³¨ ± ¶·¤±§¶ | tzs u1t tsu |x1wy u |{{
四旁散生 ⁄¬¶³¨µ¶¬√¨·µ¨ ¶¨ tz xwz t1{ |y tzt1yt u {x|
城区园林 ¤±§¶¦¤³¨ ª¤µ§¨± xy vyu u1t tux zty1vy v stx
裸地 …¤µ¨ ¤¯±§ s s t z{y
合计 ײ·¤¯ vxz uyt { vs{1wx
研究结果表明 o广州市城市森林植物组织中含水 |y ∗ u|y·#«°pu o凋落物层含水 t1{ ∗ w1{·#«°puk表 ul o
广州市城市森林植被蓄水总量 { vs{1wx万·∀这意味着森林贮蓄了大量的水分 o是一个巨大的/绿色水库0 ∀
森林土壤在林木凋落物 !根系以及微生物的作用下 o土壤密度 !非毛管孔隙度 !总孔隙度 !土壤结构等物
理特性得以改善 o土壤蓄水能力提高 ∀也因为如此 o广州市每年不同城市森林 t °深土层土壤含水量平均比
裸地多 t szv ∗ t {y|·#«°pu o这个数值再乘以各类森林面积 o得到森林生态系统比裸地多贮蓄 x1x{t s ·水 o
加上贮存在植被结构中的 { vs{1wx万·水 o相当于广州市增添了一个贮蓄能力为 y1wu|亿 °v 的巨型水库 ∀
v1t1u 调节径流功能 当雨水由大气系统输入到森林系统时 o首先遇到森林冠层 o它巨大的作用面和吸水
性能截留部分雨水 ∀从表 v看出 o广州市城市森林林冠在降水过程中的截留能力为 tx ∗ yz ·#«°pu o森林类
型不同 o截留能力也不同 o一般而言 o针叶林截留能力大于阔叶林 o混交林大于纯林 ∀
穿透林冠层的雨水 o在达地表面前会遇到凋落物层的阻留 ∀凋落物具有巨大的吸水性能 ∀实测结果表
明 o凋落物的吸水率达到 uss h ∗ vss h ∀广州市城市森林凋落物层截留雨水的能力为 vv ∗ |v·#«°puk表 vl ∀
另外 o由于凋落物层粗糙的表面和疏松的结构 o在防止雨水直接冲击地面 !阻滞地表径流的形成上发挥着非
常重要的作用 ∀
与裸地相比 o森林土壤疏松多孔 o非毛管孔隙多 o吸水透水性能强 ∀正是森林土壤非毛管孔隙能暂时贮
tu 第 t期 康文星等 }广州城市森林涵养水源 !固土保肥的功能及价值分析
存水量的作用 o使得森林土壤具有很大的/吞吐0水量的能力 ∀从表 v可以看出 o广州市不同森林类型 t °深
土层土壤的贮水能力比裸地土壤多 tyy ∗ {{w·#«°pu ∀在大雨和暴雨时 o非毛管孔隙贮存作用使雨水滞留在
土壤内 o从而减缓了地表和地下径流的形成 ∀
表 3 城市森林生态系统在降水过程中的调蓄能力
Ταβ .3 Στοραγε χαπαχιτψ ον πρεχιπιτατιον οφ τηε υρβαν φορεστ εχοσψστεµ
林分类型
≥·¤±§·¼³¨
面积
„µ¨¤Π«°u
林冠截留
≤µ²º±¬±·¨µ¦¨³·¬²±Π
k·#«°pul
凋落物截留
¬·¨µ¬±·¨µ¦¨³·¬²±Π
k·#«°p ul
t °深土壤
调蓄水能力
t ° §¨³·«¶²¬¯
µ¨ª∏¯¤·¬±ªΠk·#«°pul
阔叶林 …µ²¤§2¯ ¤¨√¨ § twy zuw v| |v t vyz
湿地松 ≥¯ ¤¶«°¬±¨ y z{v yy xu |{x
马尾松 ¤¶¶²± °¬±¨ vs wxv yu wy |uy
杉木 ≤«¬±¨ ¶¨ ƒ¬µ z x|y yx wt |xv
针叶混交林 ‘¨ §¨¯ 2¨¯ ¤¨√ §¨ °¬¬¨ § w zvx yz ww t syz
针阔混交林 ‘¨ §¨¯ 2¨ ¤±§¥µ²¤§2¯ ¤¨√¨ § °¬¬¨ § uv |{s w{ z| t usv
竹林 …¤°¥²²©²µ¨¶· y wtx vu x{ t ts{
经济果林 ƒµ∏¬·¶·¤±§ wz w|y u| wy {xv
灌丛疏林 ≥«µ∏¥¤±§²³¨ ± ¶·¤±§¶ | tzs t{ wu zxu
四旁散生 ⁄¬¶³¨µ¶¬√¨·µ¨ ¶¨ tz xwz tx v{ yw|
城区园林 ¤±§¶¦¤³¨ ª¤µ§¨± xy vyu uz vv |yt
裸地 …¤µ¨ ¤¯±§ s s w{v
合计 ײ·¤¯ vxz uyt
v1t1v 营养元素积累功能 表 w是根据广州市城市森林每年的净生物量及各植物组分的养分含量而推算
出来的森林年净积累养分量 ∀广州市城市森林每年净积累 ‘w1|w|万·!° s1wu{万·!Žw1wss万·∀可见 o广
州市城市森林是一个巨大的养分贮存库 ∀
表 4 城市森林营养元素年净积累量
Ταβ .4 Αννυαλ νετ αχχυµ υλατιον οφ νυτριεντ ιν τηε υρβαν στανδσ ·#¤pt
林分类型 ≥·¤±§·¼³¨ ‘ ° Ž
阔叶林 …µ²¤§2¯ ¤¨√¨ § vt |zw1w u x{s1v uu vsu1v
湿地松 ≥¯ ¤¶«°¬±¨ t t{t1| tww1z t u||1x
马尾松 ¤¶¶²± °¬±¨ t yys1w tzz1u t {{u1|
杉 木 ≤«¬±¨ ¶¨ ƒ¬µ vtt1u u|1y t{{1v
针叶混交林 ‘¨ §¨¯ 2¨¯ ¤¨√ §¨ °¬¬¨ § w|v1u wz1w wxt1|
针阔混交林 ‘¨ §¨¯ 2¨ ¤±§¥µ²¤§2¯ ¤¨√¨ § °¬¬¨ § v tvu1v uy{1{ u w{v1{
竹林 …¤°¥²²©²µ¨¶· {zt1w vu1v y|s1{
经济果林 ƒµ∏¬·¶·¤±§ u xzz1t ywt1x u yys1s
灌丛疏林 ≥«µ∏¥¤±§²³¨ ± ¶·¤±§¶ wtu1y |1t yx|1w
四旁散生 ⁄¬¶³¨µ¶¬√¨·µ¨ ¶¨ v x|v1t u{s1| u yw{1{
城区园林 ¤±§¶¦¤³¨ ª¤µ§¨± v u{t1s zu1y { zwt1y
合计 ײ·¤¯ w| w{{1y w u{w1w ww ss|1v
v1t1w 营养元素的归还效应 营养物质循环是城市森林生态系统的一个重要功能 o即城市森林植被通过根
系从土壤中吸收各种营养元素用来构建植物组织 o同时又以凋落物的形式每年将营养元素归还给土壤 ∀这
种作用在维持土壤稳定 o改良土壤结构 o改善土壤理化性能及提高土壤肥力方面起着重要作用 ∀
森林的凋落物量除了来源于地上部分的枯枝 !落叶 !花 !果等外 o还有地下部分根系的枯死量 o因此在研
究森林的营养元素归还时 o不仅要计算地上凋落物的养分归还量 o还要包括地下枯死的根系养分归还量k表
xl ∀从表 x中看出 }广州市城市森林生态系统每年凋落物归还林地土壤的主要营养元素量分别为 }‘v1xwu
万·o° s1uty万·oŽt1xv|万·∀ ‘!° !Ž总量为 x1u|z万·∀
v1t1x 固土效能 植被面积与土壤侵蚀之间明显地呈负相关 ∀幼林期林地被扰动 o植被覆盖度低 o土壤侵
蚀量大 o随着植被覆盖度变大 o土壤侵蚀量减少 ∀植被覆盖度是影响土壤侵蚀的重要因素 o因此 o按林龄分析
广州市城市森林保持水土功能 o结果会更真实 ∀
uu 林 业 科 学 ww卷
表 5 城市森林凋落物年归还量
Ταβ .5 Αννυαλ νυτριεντ ρετυρν οφλιττερ ιν τηε υρβαν στανδσ ·#¤pt
林分类型
≥·¤±§·¼³¨
地上凋落物 ¬·¨µ¬±¶∏µ©¤¦¨ 根凋落物 ¬·¨µ²©µ²²·¶
‘ ° Ž 小计≥∏¥·²·¤¯ ‘ ° Ž
小计
≥∏¥·²·¤¯
总计
ײ·¤¯
阔叶林 …µ²¤§2¯ ¤¨√ §¨ y x{|1uw v||1w{ u {tz1vx | {sy1sz x wx|1vv vvs1|z u vvw1uw { tuw1xw tz |vs1yt
湿地松 ≥¯ ¤¶«°¬±¨ yxy1xz v|1{t u{s1zv |zz1tt w{|1vu u|1yy us|1ut zu{1t| t zsx1v
马尾松 ¤¶¶²± °¬±¨ v yxu1y{ uut1wx t xyt1zz xwvx1| u ywz1wv tys1w| t tvt1|x v |v|1{z | vzx1zz
杉木 ≤«¬±¨ ¶¨ ƒ¬µ w|u1sw u|1{v uts1v{ zvu1ux uuw1|y tv1yv |y1t| vvw1z{ t syz1sv
针叶混交林 ‘¨ §¨¯ 2¨¯ ¤¨√¨ § °¬¬¨ § ytt1tv vz1sx uyt1v |s|1w{ usy1zx ut1| txw1wv v{v1s{ t u|u1xy
针阔混交林 ‘¨ §¨¯ 2¨ ¤±§¥µ²¤§2¯ ¤¨√¨ §°¬¬¨§ u uvy1tt tvx1xz |xy1s| v vuz1zz t zsx1y tsv1wt {yx1uw u yzw1ux y ssu1su
竹林 …¤°¥²²©²µ¨¶· uty1xv t|1t| tvx1vw vzt1sy vs|1tv t{1zw tvu1t{ wys1sx {vt1tt
经济果林 ƒµ∏¬·¶·¤±§ u uuy1zt tvx1s |xu1sz v vtv1z{ zwz1|| wx1vw vt|1{t t ttv1tw w wuy1|u
灌丛疏林 ≥«µ∏¥¤±§²³¨ ± ¶·¤±§¶ uyw1{v ty1sy ttv1uv v|w1tu uuu1vx tv1w{ |x1sz vvs1| zux1su
四旁散生 ⁄¬¶³¨µ¶¬√¨ ·µ¨ ¶¨ t svx1z| yu1{ wwu1{z t xwt1wy {x{1tz xu1sv vyy1|v t uzz1tv u {t{1x|
城区园林 ¤±§¶¦¤³¨ ª¤µ§¨± u w{v1y| txs1xz t syt1|x v y|y1ut u s{x1vv tuy1wu {|t1yu v tsv1vz y z||1x{
合计 ײ·¤¯ us wyx1vu t uwy1{t { z|v1s{ vs xsx1ut tw |xy1vy |ty1sz y x|y1{z uu wy|1v xu |zw1xt
表 6 城市森林土壤侵蚀量
Ταβ . 6 Σοιλ εροσιον οφ τηε υρβαν φορεστ
林分类型
≥·¤±§·¼³¨
侵蚀量
≥²¬¯ µ¨²¶¬²±Πk·#«°pu¤p tl
森林面积
≥·¤±§¤µ¨¤Π«°u
森林幼林地 ≠²∏±ª¶·¤±§ u1wyv |t y|z
森林成林地 ¤·∏µ¨ ¶·¤±§ s1{tz tu{ xxs
经济林幼林地 ≠²∏±ª©µ∏¬·¶·¤±§ u1|vx ty yuv
经济林成林地 ¤·∏µ¨ ©µ∏¬·¶·¤±§ t1txt vs {zu
灌木疏林地 ≥«µ∏¥¤±§²³¨ ± ¶·¤±§ v1uuu | tzs
荒地 …¤µ¨ ¤¯±§ y1sxx
合计 ײ·¤¯ uzy |tu
从表 y可见 o广州市城市森林的土壤侵蚀
量 s1{tz ∗ v1uuu·#«°pu¤p t o比无林荒地ky1sxx
·#«°pu ¤pt l少流失 u1{vv ∗ x1uv{ ·#«°pu ¤pt ∀
结合各类森林面积计算 o广州市城市森林每年
减少流失土壤 tuv万·∀
v1t1y 保肥效能 表层土壤被径流带走的同
时 o表层土壤养分也被带走 ∀多次土壤分析结
果表明 o各类林地地表土层养分含量为有机质
u1x| h ∗ w1vu h o‘s1tuz h ∗ u1tv h o° s1swx h
∗ s1syy h oŽt1ux{ h ∗ u1uvt h ∀根据统计分
析 o各林地比无林荒地少流失有机质 v1|sx万·o‘s1ut{万·o° s1syy万·oŽu1vy{万·k表 zl ∀
表 7 森林比无林地每年多保留的养分量
Ταβ .7 Αννυαλ µ ορε χοντεντ οφ νυτριεντ ελεµεντσιν τηε υρβαν στανδστηαν ον τηε βαρρεν λανδ ·#¤pt
林分类型 ≥·¤±§·¼³¨ ‘ ° Ž 有机质’µª¤±¬¦°¤·¨µ
森林幼林地 ≠²∏±ª¶·¤±§ xsv1|{ tzt1u| x ||{1vz | wus1{w
森林成林地 ¤·∏µ¨ ¶·¤±§ t vuy1ws vzz1sx tv xys1uy uv s|w1t|
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经济林成林地 ¤·∏µ¨ ©µ∏¬·¶·¤±§ uvv1tx zz1ut u {us1x{ w vys1vu
灌木疏林地 ≥«µ∏¥¤±§²³¨ ± ¶·¤±§ wy1su tv1xu wxx1ss zyw1w
合计 ײ·¤¯ u tz|1|| yyv1|v uv yz{1xx v| sw{1zt
312 功能价值分析
v1u1t 涵养水源功能价值 森林涵养水源的功能价值主要从以下几个方面进行评价 }
tl不仅森林植被体内含有大量的水分 o而且森林土壤结构疏松 !孔隙较多 o比无林地土壤多贮存了大量
水分 ∀可见 o森林生态系统是一个巨大的水库 ∀这个巨大的/绿色水库0的功能决不亚于水利工程 o这方面的
效益为森林生态系统的蓄水效益 ∀
ul由于林冠层 !凋落物层对降水的层层截留与吸收 o以及林地土壤比无林地土壤调蓄水量能力要大 o使
得大量雨水滞留于森林生态系统内 o从而减少了径流 o削弱了洪峰 o减轻了暴雨和洪水对工农业生产和人民
生命财产的危害 o从而产生防洪效益 ∀
vl由于森林涵养水源 o调节了江河年径流量格局 o延长了丰水期 o缩短了枯水期 o从而提高了农田灌溉 !
工业和生活供水能力 o由此而产生的效益即为森林调节和增加水资源利用的效益 ∀
森林涵养水源功能价值评价 o一般采用/等效益相关代替法0 o即/影子工程价格法0 ∀水利部门一般通过
修筑水库和堤坝等工程来调节和贮蓄水量 ∀森林生态系统就如同一个蓄满水库的影子工程 o如果将森林调
vu 第 t期 康文星等 }广州城市森林涵养水源 !固土保肥的功能及价值分析
蓄水量换算成调蓄这些水量的水利工程所需的费用 o再乘上效益与投入的比值 o就可求得森林涵养水源的效
益价值 ∀
前面已分析出 o广州市城市森林生态系统比无林地的生态系统多贮蓄 y1wu|亿 °v 水 ∀广州市中小型水
库每立方米容积造价为 ts元 o按水库寿命 xs年计算 o则投资效益比为 s1u元#°pv ∀以此推算 o广州市城市
森林生态系统比无林地多贮蓄水量 y1wu|亿 °v o其蓄水效益价值为 t1u{y亿元 ∀调节径流与防洪能力 u1ys|
亿 °v o按上述方法计算 o其效益价值为 s1xuu亿元 ∀两项合计得出广州市城市森林涵养水源的功能价值为
t1{s{亿元 ∀
v1u1u 营养元素积累功能价值 每年广州市城市森林植物组织净积累 ‘w1|w|万·!° s1wu{万·!Žw1wss万
·o加上森林地比无林地少流失 ‘s1ut{万·!° s1syy万·!Žu1vy{万·∀把营养元素含量折算成化肥质量 o再
根据化肥市场价格评价出营养元素积累功能的价值k吴钢等 oussu ~肖寒等 ousss ~欧阳志云等 oussu ~邓容海 o
t|{x ~韩维栋等 ousss ~周晓峰等 oussu ~王如松等 ot|||l ∀将 ‘!° !Ž按比例计算成碳酸氢铵 !过磷酸钙 !硫酸
钾 o由此推算出每年广州市城市森林可积累碳酸氢铵 vw1u{{万·!过磷酸钙 v1w|u万·!硫酸钾 z1wy|万·o这 v
种化肥 ussv年在广州市的市场价格为碳酸氢铵每吨 xss元 !过磷酸钙每吨 wss元 !硫酸钾每吨 u uss元 ∀由
此可得出广州市城市森林每年的保肥功能价值为 ‘t1ztw亿元 !° s1tws亿元 !Žt1ywv亿元 o总价值每年
v1w|z亿元 ∀
v1u1v 改良土壤功能价值 目前 o对于凋落物改良土壤结构和改善土壤理化性能的功能价值还没有一个大
家认可并切实可行的计量标准与评价方法 ∀本研究仅从凋落物释放养分能提高土壤肥力方面来评价森林的
改良土壤功能价值 ∀广州城市森林生态系统在生物循环过程中 o每年将营养元素以凋落物的形式归还给土
壤 o其中 ‘v1xwu万·!° s1uty万·!Žt1xv|万·o按照保肥效益的计算方法推算 o广州市森林每年改良土壤的
功能价值为 t1{zu亿元 ∀
v1u1w 保持土壤功能价值 森林保持土壤的功能价值一般从以下几个方面评价 }
tl减少土地废弃面积的价值 o用替代法计算 ∀广州城市森林每年多保持土壤 tuv万·o相当于有耕种价
值土层土地面积 v|w1t{ «°u ∀按中国 ussv年林业生产平均收入 {zx1{v元#«°pu¤pt计算 o每年减少土地废弃
面积带来的价值为 s1ssv亿元 ∀
ul如果广州没有森林的存在 o每年就会多流失 tuv万·泥沙 o这些泥沙将淹没农田和水库 !阻塞河道 o由
此产生的经济损失难以计算 ∀这里仅用从河道中挖掘泥沙的工程费用来评价它的价值 o其价值为 s1tuv亿
元k据广州市劳动市场价格 o用机械疏通河道泥沙价格为 ts元#°v 计算l ∀
vl土壤表层被径流带走的同时 o表层土壤养分也被带走 o研究结果表明 }森林地比无林地少流失 ‘
s1ut{万·!° s1syy万·!Žu1vy{万·!有机质 v1|sx万 ·∀前面计算的是植物组织中积累与凋落物归还的养
分 o并没有计算森林地比无林地少流失的土壤中的养分价值 o按照营养元素的计算方法k有机质每吨 tss元l
推算广州市每年因森林的存在而少流失的土壤养分的功能价值 o‘是 s1szx亿元 o°是 s1sut亿元 oŽ是
s1{{w亿元 o有机质是 s1sv|亿元 o其保肥价值 t1st|亿元 ∀保肥价值加上减少废弃地价值和挖掘泥沙价格 o
广州市城市森林保持土壤价值共计 t1twx亿元 ∀
w 结论与讨论
城市森林作为一个与城市环境密切联系的生态环境 o它广泛参与城市生态系统物质 !能量的高效利用和
社会 !自然的协调发展 o在系统自我调节中起着重要作用 o具有巨大的功能效益 ∀有关城市森林功能效益的
提法很多 ∀国外大都认为城市森林具有经济和公益两方面的效能 o而我国认为森林具有经济 !社会和生态效
益 ∀其中 o生态功能是城市林业研究的主要内容 ∀
国内对城市森林服务价值的研究起步较晚 o人们普遍感兴趣的是森林改善城市环境的生态效益 o如滞尘
吸污 !碳氧平衡 !调节小气候及改善空气质量等 ∀涵养水源 !固土 !保肥也是城市森林生态服务功能之一 o以
往对这些功能的研究较少 ∀本文的研究结果表明 }广州市城市森林生态系统每年贮蓄水量 y1wu|亿 °v o这
个巨大的/绿色水库0的蓄水功能价值 t1u{y亿元 o调节径流防洪能力 u1ys|亿 °v o其价值 s1xuu亿元 ∀每
年 o广州市城市森林植物组织净积累 ‘w1|w|万·!° s1wu{万·!Žw1wss万·o林地比无林地少流失 ‘s1ut{
万·!° s1syy万·!Žu1vy{万·!有机质 v1|sx万·o由此每年产生价值 v1w|z亿元 ∀凋落物每年归还土壤 ‘
wu 林 业 科 学 ww卷
v1xwu万·!° s1uty万·!Žt1xv|万·o其价值为 t1{zu亿元 ∀每年使广州市减少土壤流失 tuv万·o产生价值
t1twx亿元 ∀广州市城市森林每年在蓄水 !防洪 !固土 !保肥 !改良土壤等功能上的价值高达 {1vuu亿元 ∀城
市森林涵养水源 !固土 !保肥的功能及其价值是我国城市森林建设中迫切需要研究的问题 ∀
参 考 文 献
柴一新 o王晓春 o孙洪志 o等 qussw q中国城市森林研究热点 q东北林业大学学报 ovukul }zw p z| q
邓容海 qt|{x q森林生态效能经济评价的理论和方法 q林业科学 outktl }yt p yz q
丁向阳 o何 方 qussx q城市森林在我国生态发展战略中的作用和意义 q湖南林业科技 ovuktl }zz p {s q
顾洪祥 o朱 俊 o王祥东 o等 qussx q上海城市森林综合评价研究 q中国人口资源与环境 otxkvl }tt| p tuv q
韩维栋 o高秀梅 o卢昌义 o等 qusss q中国红树林生态系统生态价值评估 q生态科学 ot|ktl }ws p wy q
胡艳琳 o戚仁海 o由文辉 o等 qussx q城市森林生态系统服务功能的评价 q南京林业大学学报 ou|kvl }ttt p ttv q
李士生 o姜志林 qt||u q苏南丘陵主要森林类型地表径流的初步研究ΠΠ森林生态系统定位研究论文集 q北京 }中国林业出版社 owu p w| q
欧阳志云 o肖 寒 o赵景柱 o等 qussu q海南省生态系统服务功能及其生态价值研究ΠΠ李文华 o欧阳志云 o赵景柱 q生态系统服务功能 q北京 }气象
出版社 otxz p t|t q
阮宏华 o孙 多 o叶镜中 qt||u q林场主要森林类型凋落物水文特性的研究ΠΠ森林生态系统定位研究论文集 q北京 }中国林业出版社 ovy p wt q
佘济云 qussw q长株潭地区城乡一体现代林业系统构架研究 q中南林学院学报 ouwkvl }uv p u{ q
唐万鹏 o刘学军 o张新叶 o等 qussu q宜昌市城市森林生态系统建设技术 q东北林业大学学报 ovskvl }tvx p tws q
王如松 o赵景柱 qt||| q生态服务功能及其生态经济价值评价 q应用生态学报 otskxl }yvx p yws q
吴 钢 o肖 寒 o李 静 qussu q东北亚典型森林生态系统服务功能研究 ) ) ) 以长白山森林生态系统为例ΠΠ李文华 o欧阳志云 o赵景柱 q生态系
统服务功能 q北京 }气象出版社 ousw p uut q
肖 寒 o欧阳志云 o赵景柱 o等 qusss q森林生态系统服务功能及其生态经济评价初探 ) ) ) 以海南岛尖峰岭热带森林为例 q应用生态学报 ott
kwl }w{t p w{y q
薛建辉 o李苏萍 qussu q城市森林的综合效益与可持续性研究展望 q南京林业大学学报 }人文社会科学版 ouktl }vt p vx q
杨 昆 o管东生 qussx q城市森林生态系统服务功能的研究 q环境科学动态 okul }tw p tx q
张小全 o吴可红 qusst q森林细根生产和周转研究 q林业科学 ovzkvl }tuy p tvx q
周晓峰 o张洪军 qussu q森林生态系统服务功能ΠΠ李文华 o欧阳志云 o赵景柱 q生态系统服务功能 q北京 }气象出版社 ovw p yx q
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k责任编辑 于静娴l
xu 第 t期 康文星等 }广州城市森林涵养水源 !固土保肥的功能及价值分析