延安城市森林生态系统服务功能价值评估

发布时间：2020-09-24 09:23

　　森林生态功能是人类生存的根本保障和基本支撑,是林业自然资源资产的重要组成部分,也是自然资源资产质量的重要体现。目前,国内外森林生态功能量化评估领域的研究日益得到关注,我国相继开展的森林生态系统服务功能评价,使得森林资源纳入绿色GDP核算正逐渐从理论研究走向具体实践。城市森林是我国森林资源中的特殊类型,人工生态系统占有很大比重,相比较而言,无论是服务功能评估理论还是方法均存在较大差距和不足。本研究选取延安城市森林为研究对象,以林学、园林、生态学、景观学、气象学、土壤学等原理为指导,参照中国森林生态系统服务功能评估规范(LY/T1721-2008),结合该区城市森林特点和主体功能定位,构建提出科学合理的延安城市森林生态系统服务功能评估指标体系,并对城郊森林、城区绿地和行道树的各项功能指标进行观测分析,在此基础上计算延安城市森林生态系统服务功能价值。以期为干旱半干旱区城市森林生态服务功能评估理论和方法奠定基础,为延安城市森林建设合理规划与布局、树种的选择及现有林种结构的优化配置提供基础数据,为政府经济与技术调控政策制定,促进建立生态效益补偿机制和城市林业可持续发展提供依据。主要结果如下:(1)通过实地调查,对研究区各类生态单元面积进行提取,研究区域总面积为1545.05 km2,建成区面积56.53 km2。划分城市森林生态单元,郊区森林中林地面积913.10km2,草地面积146.24 km2,森林覆盖率59.10%;城区绿地面积614.92 hm2,人均绿地面积为28.88 m2,绿地率为10.88%;行道树共计25979株,分属13科23属28种,其中阔叶树11科16属20种,针叶树2科7属8种;数量最多的是槐(Sophora japonica)和绦柳(Salix matsudana f.pendula),分别占总株数的50.78%和14.81%。对区内常用绿化植物进行统计,共有246种,其中乔木132种(针叶树33种,阔叶树99种),灌木72种,草本花卉32种,藤本植物10种。(2)通过测定不同功能区主要绿化树种不同季节净光合速率日变化,结合叶面积回归模型,计算城市森林固碳释氧功能。结果表明,郊区森林中单位面积年固碳释氧量最大的为阔叶混交林,城区绿地中最大为乔灌草型。研究区城市森林年固碳量188721.25t·a-1,年释氧量505028.97 t·a-1,年固碳价值22664.77万元·a-1,年释氧价值50502.89万元·a-1。(3)选取代表林分,建造径流场观测林分年净流量和侵蚀量,用水量平衡法计算研究区城市森林涵养水源与保育土壤功能价值为698234.77万元·a-1,其中,调节水量价值324302.98万元·a-1,净化水质价值90156.23万元·a-1,固土价值69194.08万元·a-1,保肥价值214581.48万元·a-1。阔叶混交林的水土保持功能最强,水平阶整地能显著减少林地地表径流与侵蚀量。(4)利用绿化物种光合作用参数、叶面积指数、林木营养物质(n、p、k)的积累量,计算积累营养物质功能。结果表明,受土地利用方式影响,经济林和退耕后形成的灌木林有较强的积累营养物质能力。研究区城市森林年积累营养物质量598071.36t·a-1,总价值为11675.53万元·a-1;其中积累氮元素总量401104.23t·a-1,价值为10027.59万元·a-1;积累磷元素总量46303.26t·a-1,价值为1045.23万元·a-1;积累钾元素总量150663.87t·a-1,价值为602.70万元·a-1。(5)通过测定城市不同功能区主要绿化树种叶片重金属和二氧化硫含量,测定不同树种叶片滞尘能力,对照观测城区绿地提供负离子和降噪功能,计算研究区城市森林年净化大气环境功能价值量为53910.60万元·a-1,其中郊区森林和草地年净化大气环境的价值是53834.55万元·a-1,城区绿地年净化大气环境价值75.30万元·a-1,行道树年净化大气环境价值7504.66元·a-1。主要绿化树种中,积累重金属能力较强的树种有龙柏(sabinachinensis,mai=3.89)、刺柏(juniperusformosana,3.32)、臭椿(ailanthusaltissima,3.06)、槐(2.56)、绦柳(2.68)和金叶女贞(ligustrumvicaryi,2.91);吸收so2能力较强的树种有旱柳(salixmatsudana,3.21mg·g-1)、绦柳(3.49mg·g-1)和白蜡(fraxinuschinensis,1.21mg·g-1);滞尘能力较强的针叶树为龙柏(7.23g·m-2)、刺柏(7.18g·m-2),阔叶树为槐(2.12g·m-2)、榆树(ulmuspumila,3.47g·m-2)和白蜡(2.11g·m-2),灌木为榆叶梅(amygdalustriloba,10.80g·m-2)、贴梗海棠(chaenomelesspeciosa,5.36g·m-2)和紫丁香(syringaoblata,3.70g·m-2)。(6)测定春夏秋三季植物蒸腾速率日变化,计算植物蒸腾耗水量和吸热量,通过转化为空调制冷和水汽化所耗电量,计算调节气候功能价值。结果显示:延安城区绿地和行道树可有效的降低城区温度和增加湿度,其降温增湿功能价值为33662.85万元·a-1,其中,夏季降低温度价值为6984.69万元·a-1,春季增加湿度价值为2539.04万元·a-1,夏季增加湿度价值为19293.40万元·a-1,秋季增加湿度价值为4845.71万元·a-1。降温增湿能力较强的乔木树种为槐类(sophoraspp.)、柳类(salixspp.)、臭椿、碧桃(amygdaluspersicaf.duplex)和榆树,灌木为金叶女贞和贴梗海棠。(7)通过样方法计算郊区森林和城区绿地多样性指数,参照物种保育价值等级确定各林分与绿地类型物种保育价格,计算研究区城市森林生物多样性保护功能价值为93748.48万元·a-1。采用实地调查、问卷调查、座谈访问等方法,结合延安市政府网站、延安市统计年鉴、林业局和园林局等提供的有关资料,通过支付意愿法和条件价值法等计算城市森林社会经济功能价值为37823.64万元·a-1。延安城市森林具有巨大的生态系统服务功能,其年总价值为100.22亿元·a-1。各生态单元功能价值排序为:城郊森林城区绿地行道树;各项功能价值量的排序为:水源涵养保育土壤生物多样性保护固碳释氧净化大气环境调节气候社会功能积累营养物质经济功能。
【学位单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2015
【中图分类】：S718.56
【部分图文】：

地理位置,城市森林,沟壑

2.1 自然环境2.1.1 地理位置延安市地处陕北黄土高原丘陵沟壑区，属黄河中游地区，位于陕西省北部，地理位置介于东径 107°38′57″～110°32′44″，北纬 35°20′37″～37°29′59″之间。北接榆林市，南连咸阳、铜川、渭南市，东隔黄河与山西省临汾、吕梁地区相望，西依子午岭与甘肃省庆阳市为邻，东西最大横距 257.85 km，南北最大纵距 239.12 km，全市总面积 37 043 km2。地势西北高东南低，平均海拔 1 200 m 左右。北部以黄土梁峁、沟壑为主，占全区总面积 72%；南部以黄土塬沟壑为主，占总面积 19%；全区石质山地占总面积 9%。依据城市森林的概念与宝塔区当地实际，划定枣园镇、桥沟镇、川口镇、李渠镇、柳林镇、姚店镇、万花山乡、河庄坪镇、南泥湾镇为延安城市森林范围，其地理范围为36°11'15.03"～36°45'53.58"N，109°16'29.91"～109°46'49.29"E，面积 1 545.05 km2，占宝塔区面积的 43.57 %。

行道树,结构组成

将延安市区街道划分为 4 个区域，调查中有行道树街道有 5 条，分别是南滨路（局部）、东大街、东滨路（局向街道有 6 条，分别是 210 国道、南滨大道、南河滨路、南向街道有 5 条，分别是圣地路+枣园路（无明显分界）、延滨路；东北向街道有 23 条，分别是长青路、向阳沟路、双东三巷、东四巷、永安路、欧锦园街、尹家沟路、永兴路、、永祥路、永青路、东升路、永宁路、朝阳街、丽森路、联路。组成特征道路共计各类乔木、灌木行道树 25979 株，隶属于 13 科 2 科 16 属 20 种，针叶树 2 科 7 属 8 种。由行道树结构组成最多的是槐，占总株数的 50.78 %，其次是绦柳，占 14.81 侧柏和银杏，分别占 6.09 %、5.42 %和 5.36 %，而数量比例的 3.40 %。行道树以少数种为主的结构既不利于结构稳定富性。总体来看，延安市行道树树种较为丰富，但配置模式划与经营中，应适当增加其他绿化树种的使用率。

植物叶片,Cu含量,正常范围,必需元素

图 7-1 研究区植物叶片 Pb、Cu 含量Fig. 7-1 Concentrations of Pb and Cu in the leaf samples collected from the study area铜是植物体的必需元素，植物体内正常范围是 3-30 mg·kg-1，毒性范围是 g-1，在不同的自然和人为条件下，多数植物可以积累大量的铜（Padmavathiamm07；Serbula et al. 2012）。研究区植物叶片铜浓度为 0.58-9.97 mg·kg-1（图 7-1量较高的为臭椿、金叶女贞和槐，最低的是云杉，均在正常范围内。

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