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第 69 卷 第 3 期 2014 年 3 月 ACTA GEOGRAPHICA SINICA Vol.69, No.3 March, 2014 中 国 森 林 生 态 系 统 能 值 与 服 务 功 能 价 值 的 关 系 吴 霜 1, 延 晓 冬 2 1, 张 丽 娟 (1. 黑 龙 江 省 普 通 高 校 地 理 环 境 遥 感 监 测 重 点 实 验 室, 哈 尔 滨 师 范 大 学, 哈 尔 滨 150025; 2. 地 表 过 程 与 资 源 生 态 国 家 重 点 实 验 室, 北 京 师 范 大 学, 北 京 100875) 摘 要 : 本 研 究 利 用 1901-2009 年 全 球 温 度 和 降 水 数 据 以 及 全 国 1266 块 森 林 样 地 主 要 森 林 类 型 数 据 作 为 基 础 数 据, 应 用 能 值 理 论 和 生 态 系 统 服 务 功 能 理 论, 建 立 了 中 国 森 林 能 值 与 服 务 功 能 价 值 之 间 的 函 数 关 系, 并 且 研 究 了 1990 年 和 2009 年 中 国 森 林 服 务 功 能 价 值 密 度 的 变 化 结 果 表 明 : 应 用 函 数 关 系 模 拟 1994 年 中 国 森 林 生 态 系 统 服 务 功 能 价 值 的 结 果 与 Costanza 评 估 结 果 在 空 间 分 布 上 具 有 较 高 的 一 致 性 2009 年 全 国 有 林 地 栅 格 数 目 比 1990 年 增 长 14.02%, 其 平 均 森 林 生 态 系 统 服 务 功 能 价 值 密 度 增 加 了 54.46 USD/hm 2 北 京 上 海 江 苏 天 津 河 北 平 均 森 林 生 态 系 统 服 务 功 能 价 值 密 度 分 别 降 低 了 86.87% 85.45% 81.99% 46.48% 和 23.07% 河 南 湖 南 吉 林 江 西 黑 龙 江 和 浙 江 平 均 森 林 生 态 系 统 服 务 功 能 价 值 密 度 分 别 下 降 了 71.35% 58.65% 52.70% 34.56% 23.36% 和 22.03% 广 西 西 藏 甘 肃 内 蒙 古 四 川 云 南 宁 夏 森 林 破 坏 也 比 较 明 显, 这 些 省 份 的 平 均 森 林 生 态 系 统 服 务 功 能 价 值 密 度 下 降 了 2.89%~22.36% 根 据 全 国 第 四 次 和 第 七 次 森 林 清 查 报 告 显 示, 近 年 来 我 国 森 林 面 积 持 续 增 加 但 研 究 结 果 显 示 很 多 省 份 的 森 林 生 态 系 统 服 务 功 能 价 值 密 度 仍 然 降 低, 这 说 明 森 林 生 态 系 统 仍 然 没 有 完 全 恢 复 中 国 森 林 生 态 系 统 服 务 功 能 普 遍 低 于 全 球 森 林 生 态 系 统 服 务 功 能 值 的 平 均 水 平, 说 明 我 国 森 林 生 态 环 境 并 不 理 想, 人 类 活 动 对 生 态 系 统 产 生 巨 大 的 负 面 影 响 关 键 词 : 中 国 森 林 生 态 系 统 ; 能 值 ; 森 林 生 态 系 统 服 务 功 能 DOI: 10.11821/dlxb201403005 1 引 言 改 革 开 放 以 来, 随 着 我 国 社 会 和 经 济 的 迅 速 发 展, 肆 意 砍 伐 森 林, 导 致 森 林 生 态 系 统 遭 到 严 重 的 破 坏 生 态 系 统 破 坏 导 致 气 候 环 境 的 变 化 促 使 科 学 家 对 生 态 系 统 服 务 功 能 展 开 研 究 进 入 到 20 世 纪 90 年 代, 人 们 意 识 到 人 类 在 创 造 巨 大 物 质 财 富 的 同 时 也 造 成 了 对 全 球 生 态 系 统 的 破 坏, 这 会 削 弱 和 动 摇 社 会 发 展 的 基 础 为 此, 研 究 学 者 将 研 究 方 向 延 伸 到 对 生 态 系 统 物 种 多 样 性 全 球 变 化 和 生 态 系 统 的 可 持 续 发 展 三 个 研 究 方 向 而 21 世 纪 初 期, 随 着 千 年 生 态 系 统 评 估 开 展, 生 态 系 统 的 价 值 评 估 成 为 研 究 焦 点 之 一 目 前, 对 森 林 生 态 系 统 的 价 值 评 估 方 法 主 要 有 两 个, 即 生 态 系 统 服 务 功 能 价 值 和 能 值 理 论 1997 年,Costanza 评 估 全 球 生 态 系 统 服 务 功 能 价 值, 并 得 出 全 球 各 个 生 态 系 统 的 服 务 功 能 的 平 均 价 值 [1] 此 后, 各 国 学 者 根 据 这 一 方 法 对 全 球 不 同 区 域 的 多 个 生 态 系 统 进 行 评 估, 得 出 丰 厚 的 成 果 [2-11] 但 是, 生 态 系 统 服 务 功 能 价 值 的 计 算 是 根 据 经 济 学 中 的 替 代 成 本 影 子 价 格 等 方 法 进 行 评 估, 计 算 过 程 中 需 要 大 量 气 候 自 然 资 源 和 经 济 方 面 的 相 关 资 料, 资 料 收 稿 日 期 :2013-7-22; 修 订 日 期 :2014-01-04 基 金 项 目 : 国 家 重 大 科 学 研 究 计 划 项 目 课 题 (973 计 划 ) (2012CB95570003); 国 家 自 然 科 学 基 金 (42171217) [Foundation: The National Basic Research Program of China (973 Program), No.2012CB95570003; National Natural Science Foundation of China, No.42171217] 作 者 简 介 : 吴 霜 (1988-), 女, 黑 龙 江 省 哈 尔 滨 人, 硕 士 研 究 生, 主 要 从 事 生 态 系 统 与 气 候 变 化 研 究 Email: shuang_1988@hotmail.com 通 讯 作 者 : 张 丽 娟 (1965-), 女, 河 北 唐 山 人, 教 授, 主 要 从 事 气 象 灾 害 系 统 模 拟 研 究 Email: zlj19650205@163.com 334-342 页

3 期 吴 霜 等 : 中 国 森 林 生 态 系 统 能 值 与 服 务 功 能 价 值 的 关 系 335 获 取 难 度 大, 计 算 复 杂, 对 长 时 间 尺 度 的 核 算 难 度 较 大 而 H.T.Odum [12] 提 出 的 能 值 理 论 及 分 析 方 法, 将 生 态 系 统 和 经 济 系 统 中 的 资 源 商 品 或 服 务 等 的 价 值 进 行 定 量 分 析 产 品 或 劳 务 形 成 过 程 中 直 接 或 间 接 投 入 应 用 的 一 种 有 效 能 量, 就 是 其 所 具 有 的 能 值 (Emergy) 而 任 何 形 式 的 能 量 均 源 于 太 阳 能, 故 以 太 阳 能 为 基 准 来 衡 量 各 种 能 量 的 能 值 任 何 资 源 产 品 或 劳 务 形 成 所 需 直 接 和 间 接 应 用 的 太 阳 能 之 量, 就 是 其 所 具 有 的 太 阳 能 值 (Solar emergy), 其 单 位 为 太 阳 能 焦 耳 (solar emjoules, 即 sej) 该 方 法 解 决 了 不 同 等 级 和 不 同 类 型 的 物 质 不 能 同 时 分 析 比 较 的 难 题 对 此, 我 国 学 者 针 对 我 国 森 林 草 地 城 市 和 农 田 等 多 个 生 态 系 统 的 能 值 展 开 研 究 [13-17] 森 林 生 态 系 统 是 我 国 重 要 的 陆 地 生 态 系 统 根 据 第 7 次 全 国 森 林 资 源 清 查 及 森 林 资 源 状 况 报 告,2004-2008 年 我 国 森 林 覆 盖 面 积 为 19.5 亿 hm 2 占 我 国 陆 地 面 积 的 20.31% 森 林 生 态 系 统 的 变 化 对 我 国 环 境 生 态 起 重 要 作 用 应 用 能 值 理 论 对 生 态 系 统 进 行 评 价 的 方 法 相 对 简 单, 资 料 获 取 容 易, 且 可 以 做 长 时 间 尺 度 的 推 算 如 果 能 找 到 森 林 生 态 系 统 能 值 与 服 务 功 能 价 值 的 关 系, 就 可 以 通 过 森 林 生 态 系 统 能 值 计 算 该 生 态 系 统 服 务 功 能 的 价 值, 从 而 解 决 生 态 系 统 服 务 功 能 计 算 繁 锁, 资 料 获 取 难 度 大 等 问 题 因 此 本 文 的 研 究 目 标 为 : 1) 应 用 能 值 理 论 和 生 态 系 统 服 务 功 能 理 论 建 立 中 国 森 林 生 态 系 统 能 值 和 森 林 生 态 系 统 服 务 功 能 价 值 的 关 系 ;2) 对 1990 年 和 2009 年 中 国 森 林 生 态 系 统 服 务 功 能 价 值 密 度 进 行 研 究 在 建 立 中 国 森 林 生 态 系 统 能 值 和 森 林 功 能 生 态 系 统 服 务 功 能 价 值 关 系 时, 由 于 Costanza [1] 是 根 据 1994 年 的 货 币 标 准 估 算 全 球 陆 地 生 态 系 统 服 务 功 能 价 值, 为 保 持 研 究 数 据 的 一 致 性, 减 小 估 算 过 程 中 的 误 差, 本 文 以 1994 年 为 基 准 建 立 中 国 森 林 生 态 系 统 能 值 和 价 值 森 林 生 态 系 统 服 务 功 能 价 值 的 关 系 2 研 究 方 法 与 数 据 2.1 数 据 来 源 本 研 究 选 取 的 气 象 数 据 来 自 Climatic Research Unit 发 布 的 1901~2009 年 0.5 0.5 网 格 分 辨 率 的 逐 年 年 降 水 量 和 年 平 均 温 度 数 据 植 被 数 据 来 源 于 中 国 科 学 院 地 理 科 学 与 资 源 研 究 所 的 中 国 1266 块 森 林 样 地 主 要 森 林 类 型 数 据 和 1995 年 全 国 1 km 格 网 土 地 利 用 类 型 数 据 以 及 欧 洲 航 天 局 发 布 的 1994 年 全 球 森 林 覆 盖 数 据 和 2009 年 全 球 土 地 利 用 类 型 数 据 2.2 研 究 方 法 [18] [19] 2.2.1 植 被 生 物 量 数 据 计 算 根 据 宋 艳 玲 和 沈 妙 根 对 森 林 生 长 季 的 研 究 将 中 国 分 为 三 个 大 区 分 别 计 算 其 实 际 蒸 散 量, 凋 落 量 和 净 第 一 生 产 力 其 中 北 部 地 区 包 括 : 黑 龙 江 省 吉 林 省 辽 宁 省 内 蒙 古 自 治 区 甘 肃 北 部 地 区 和 新 疆 维 吾 尔 自 治 区 ; 中 部 地 区 包 括 : 山 东 省 河 北 省 北 京 市 天 津 市 陕 西 省 江 苏 省 北 部 地 区 安 徽 省 北 部 地 区 河 南 省 北 部 和 东 北 部 地 区 陕 西 省 北 部 和 中 部 地 区 宁 夏 回 族 自 治 区 甘 肃 省 南 部 大 部 分 地 区 青 海 省 西 藏 大 部 分 地 区 和 四 川 省 西 部 地 区, 其 余 为 南 部 地 区 实 际 蒸 散 量 : 采 用 1901~2009 年 0.5 0.5 网 格 分 辨 率 逐 年 的 全 年 降 水 量 和 年 平 均 气 温 数 据, 提 取 出 中 国 区 域 的 数 据 并 进 行 线 性 内 插 得 出 中 国 1901~2009 年 0.1 0.1 网 格 分 辨 率 的 全 年 降 水 量 和 年 平 均 气 温 数 据 结 合 Turc [20-21] 提 出 的 模 型 计 算 出 中 国 109 年 0.1 0.1 网 格 分 辨 率 的 实 际 蒸 散 量 数 据 计 算 公 式 为 : AET = P é0.9 + ù ë ( P 2 L 2 ) 1 2 û (1) L = 300 + 25T + 0.05T 3 (2) 式 中 :P 为 全 年 降 水 量 (mm/a), T 为 年 平 均 气 温 ( o C) [22] 净 第 一 生 产 力 数 据 获 取 : 根 据 Miami 模 型 计 算 得 出 公 式 如 下 :

336 { ( 69 卷 )} NPP = 3000 1 - exp [-0.0009695 ( AET - 20)] (3) 式中 NPP 为净第一生产力 单位 g/m3 生物凋落量 根据王斌[23]建立的中国主要森林类型生物量和年凋落量之间的函数关系 得出 生物量数据 植被生物量 (BIO) 由上一年的生物量 (BIO0) 和当年群落增长量 (ΔBIO) 组成 根据王斌[23]的研究 净第一生产力 (NPP) 可以近似的等于群落生长量 (ΔBIO) 和年 凋落量 (L) 由此可以推算出生物量 (BIO) 为上一年的生物量 (BIO0) 与当年净第一生产 力 (NPP) 的和减去上一年的凋落量 (L) 2.2.2 森林生态系统能值根据能值理论对森林生物量进行动态模拟[12-13, 23-26] 应用全国 1266 块森林样地主要森林类型数据 在计算实际蒸散量时线性内插得出中国 1901~2009 年 0.1 0.1 网格分辨率逐年的年降水量和年平均温度数据模拟中国 1994 年森林生物量分布 并计算出其能值 再根据 1995 年中国 1 km 网格土地利用数据将非森林格点赋值为 0 具 体获取方法如下 EN( BIO ) = BIOMASS 3.6( kcal g ) 4186( J kcal ) (4) EM( BIO ) = EN( BIO ) Tr( BIO ) S( BIO ) (5) 式中 EN(BIO) 森林生物量所具有的能量 单位 J/(hm2 a) EM(BIO) 森林能值 单 位 sej Tr(BIO) 太阳能值转换率 单位 sej/j S(BIO) 格网内有林地面积 单位 hm2 2.2.3 森林生态系统服务功能根据 Costanza[1, 27]等人对 1994 年全球生态系统服务与自然资 本价值的研究并结合 NASA 公布的与之对应的 0.25 0.25 网格分辨率土地利用类型覆盖数 据 (ISLSCPII) 估算出 1994 年中国森林生态系统服务功能价值 由于服务功能价值数据是 按照 IGBP 计划土地利用类型覆盖数据的分类方法 将全球陆地分为 17 种土地利用类型 每个格网所对应的土地 利用类型均对应一个服 务功能价值的均值 所 以本研究先将土地利用 类型覆盖数据差值为 0.1 0.1 网 格 分 辨 率 提取每个网格下所有土 地利用类型服务功能价 值的总值 再判断网格 的土地利用类型 不考 虑 非 森 林 网 格 ( 图 1) 随后将森林生态系统服 务功能价值 森林生态 系统能值和所在地理坐 标 以省为单位 建立 森林生态系统服务功能 价值与森林能值之间的 关系 由于上海 天津 有林地网格数很少 所 以将其分别与江苏和河 北合并 共同建立 图 1 1994 年中国森林生态系统服务功能价值 关系 Fig. 1 The value of Chinese forest ecosystem service in 1994

3期 吴 霜 等 中国森林生态系统能值与服务功能价值的关系 337 图 2 1994 年中国森林能值密度分布图 (a) 与 1994 年中国每个 0.1o 0.1o 网格上森林总能值分布图 (b) Fig. 2 The densityof forest emergyin China 1994 (a) and total forest emergyon every 0.1o 0.1o grid of China in 1994 (b) 3 结果与分析 3.1 森林生态系统能值分布 根据能值动态模型模拟结果 (图 2) 1994 年中国森林能值储备情况南方优于北方 从 各省森林生态系统能值的空间分布看 森林能值分布基本与森林面积分布情况相一致 其 中各省森林生态系统的平均森林能值密度以西藏自治区最高 为 2.87E+17 sej/hm2 其次 是青海省 福建省 和江西省 分别为 2.28E+17 sej/hm2 2.21E+17 sej/hm2 和 1.86E+17 sej/hm2 上海市 江苏省和山东省森林生态系统的平均森林能值密度最低 分别为 8.31E+ 16 sej/hm2 7.80E + 16 sej/hm2 和 6.84E + 16 sej/hm2 但 从 各 省有森林生态系统的森林能值 总量来看 其分布与森林能值 密度略有差异 森林能值总量 最高的省份是云南省 为 3.61E+24sej 其次是西藏自治 区 黑龙江省和四川省 分别 为 3.59E + 24sej 3.16E + 24sej 和 2.92E + 24sej 森 林 能 值 最 少的地区为江苏省 天津市和 上 海 市 分 别 为 2.07E + 22sej 2.60E + 21sej 和 2.99E + 19sej 由 此 可 见 森 林 生 态 系统能值的高低不仅受森林能 值密度的影响 还受森林面积 影响 森林生态系统能值总量 的空间分布和森林生态系统的 图 3 1994 年中国森林服务功能价值模拟结果 服务功能的空间分布具有较高 Fig. 3 The model result of Chinese forest ecosystem service value in 1994

338 69 卷 的 一 致 性 ( 图 1 图 2) 3.2 森 林 生 态 系 统 能 值 与 服 务 功 能 价 值 之 间 的 关 系 基 于 1994 年 平 均 森 林 生 态 系 统 能 值 密 度 数 据 和 森 林 服 务 功 能 价 值 的 栅 格 数 据, 结 合 经 纬 度 坐 标, 建 立 森 林 能 值 密 度 与 服 务 功 能 价 值 的 关 系 ( 表 1) 其 中 FSV 为 森 林 生 态 系 统 服 务 功 能 价 值 (forest ecosystemservice value), 单 位 为 USD/ hm 2 ; X 为 经 度 ;Y 为 纬 度 ;DEN 为 森 林 能 值 密 度, 即 EN (BIO) Tr (BIO), 单 位 为 1E+15 sej/ hm 2 相 关 显 著 性 检 验 中 均 在 0.01 水 平 上 显 著 相 关 (P < 0.01) 基 于 森 林 生 态 系 统 能 值 与 服 务 功 能 的 关 系, 模 拟 1994 年 中 国 森 林 生 态 系 统 服 务 功 能 价 值 密 度 的 平 均 价 值 模 拟 结 果 显 示,1994 年 我 国 森 林 生 态 系 统 服 务 功 能 价 值 密 度 在 0.3~1011.19 USD/(hm 2 a), 其 变 化 规 律 与 Costanza [1] 和 陈 仲 新 张 [3] 新 时 估 算 的 结 果 相 一 致 ( 图 3) 但 是 单 位 面 积 森 林 省 区 安 徽 北 京 福 建 甘 肃 广 东 广 西 贵 州 海 南 a 河 北 河 南 黑 龙 江 湖 北 湖 南 吉 林 b 江 苏 江 西 辽 宁 内 蒙 古 宁 夏 青 海 山 东 山 西 陕 西 四 川 台 湾 西 藏 新 疆 云 南 浙 江 重 庆 表 1 森 林 能 值 与 服 务 功 能 的 函 数 关 系 Tab. 1 Relations between forest ecosystem emergy and service value 服 务 功 能 价 值 能 值 方 程 FSV = 14.403 X-32.850 Y+2.625 DEN-763.028 FSV = -61.249 X+202.436 Y-5.424 DEN-281.426 FSV = -37.284 X+80.941 Y-0.153 DEN+2590.789 FSV = -4.855 X-23.368 Y-0.230 DEN+1620.022 FSV = -4.760 X+34.919 Y+0.255 DEN-160.495 FSV = -57.016 X+38.484 Y-0.286 DEN+5541.518 FSV = 52.239 X-53.432 Y+0.928 DEN-4023.813 FSV = 0.091 X-62.952 Y+10.826 DEN-400.617 FSV = -9.994 X+27.163 Y-0.406 DEN+230.978 FSV = -30.274 X-36.724 Y-1.536 DEN+4963.812 FSV = 24.491 X+33.580 Y-1.569 DEN-3983.125 FSV = -15.437 X+11.126 Y+0.792 DEN+1497.928 FSV = -49.713 X-24.774 Y-1.605 DEN+6729.276 FSV = 34.312 X-43.649 Y-0.972 DEN-2218.864 FSV = -12.536 X-13.358 Y-1.134 DEN+2112.845 FSV = 12.287 X-11.455 Y-0.631 DEN-785.422 FSV = 86.061 X-40.867 Y+3.122 DEN-8907.368 FSV = -8.023 X+49.801 Y+0.153 DEN-1002.052 FSV = 4.796 X-12.272 Y-0.083 DEN+173.886 FSV = 15.046 X-11.582 Y-0.073 DEN-876.818 FSV = -7.055 X+18.402 Y+0.789 DEN+226.407 FSV = -1.292 X-2.775 Y+0.204 DEN+407.927 FSV = -17.629 X-5.959 Y+0.671 DEN+2312.608 FSV = -21.732 X-4.793 Y-0.152 DEN+2704.639 FSV = 106.024 X+122.685 Y+8.597 DEN-17051.409 FSV = 3.108 X-39.398 Y+0.205 DEN+1089.818 FSV = -6.979 X+21.440 Y+0.193 DEN-194.805 FSV = -101.968 X-96.942 Y+0.011 DEN+13321.155 FSV = -41.664 X-107.529 Y-0.729 DEN+8435.438 FSV = 42.034 X-15.042 Y+0.653 DEN-3995.561 (1) a: 包 括 天 津 ;b: 包 括 上 海 ;(2) ** 表 示 在 0.01 水 平 显 著 ;(3) n: 森 林 栅 格 数 目 ;R: 相 关 系 数 生 态 服 务 功 能 价 值 的 均 值 低 于 Costanza [1] [3] 和 陈 仲 新 张 新 时 估 算 的 结 果 森 林 覆 盖 数 据 比 较 粗 糙 生 物 量 数 据 较 少 都 是 导 致 计 算 结 果 产 生 偏 差 的 主 要 原 因 3.3 中 国 森 林 生 态 系 统 服 务 功 能 价 值 的 动 态 变 化 基 于 中 国 1994 年 森 林 生 态 系 统 能 值 和 服 务 功 能 价 值 建 立 的 关 系, 估 算 出 1990 年 和 2009 年 中 国 森 林 生 态 系 统 服 务 功 能 价 值 密 度 由 于 我 国 还 未 公 布 2000 年 以 后 的 中 国 土 地 覆 盖 数 据 中 各 土 地 利 用 类 型 在 栅 格 中 所 占 面 积 的 数 据, 所 以 没 有 对 森 林 生 态 系 统 服 务 功 能 价 值 的 总 价 值 进 行 估 算 通 过 逐 栅 格 计 算 发 现,2009 年 全 国 有 林 地 栅 格 数 目 比 1990 年 增 长 14.02%, 其 中 有 13 个 省 份 直 辖 市 的 平 均 森 林 服 务 功 能 价 值 密 度 呈 上 升 趋 势, 有 19 个 省 份 直 辖 市 平 均 森 林 生 态 系 统 服 务 功 能 价 值 密 度 呈 降 低 趋 势 ( 图 4 图 5) 全 国 平 均 森 林 生 态 系 统 服 务 功 能 价 值 密 度 由 1990 年 229.50 USD/hm 2 增 长 到 2009 年 282.96 USD/hm 2 其 中, 除 黑 龙 江 内 蒙 古 和 辽 宁 四 省 外, 南 方 地 区 提 供 的 森 林 服 务 功 能 大 于 北 方 地 区, 这 与 我 国 森 林 空 间 分 布 规 律 和 生 物 多 样 性 相 一 致 到 2009 年 为 止, 各 省 市 森 林 生 态 系 统 服 务 功 能 价 值 密 度 平 均 值 最 高 的 是 海 南 台 湾 和 云 南, 分 别 为 1689.19 USD/hm 2 900.66 USD/ hm 2 和 540.58 USD/hm 2 ; 其 次 是 辽 宁 n 486 119 1009 928 1331 1865 1462 216 862 457 3337 1293 1763 1279 84 1346 984 3366 86 781 300 823 1052 3690 227 1560 1169 2971 762 556 R 0.55 ** 0.85 ** 0.77 ** 0.33 ** 0.59 ** 0.70 ** 0.45 ** 0.44 ** 0.53 ** 0.60 ** 0.48 ** 0.61 ** 0.25 ** 0.64 ** 0.42 ** 0.28 ** 0.74 ** 0.69 ** 0.49 ** 0.53 ** 0.38 ** 0.25 ** 0.60 ** 0.19 ** 0.35 ** 0.44 ** 0.52 ** 0.72 ** 0.63 ** 0.49 **

3期 吴 霜 等 中国森林生态系统能值与服务功能价值的关系 339 图 4 中国森林服务功能价值 1990 年 (a) 和 2009 年 (b) Fig. 4 Forest ecosystem service value of China in 1990 (a) and 2009 (b) 图 5 中国 2009 年与 1990 年森林服务功能价值变化 Fig. 5 The change of forest ecosystem service value in China between 2009 and 1990 黑龙江和内蒙古 分别是 433.88 USD/hm2 424.83 USD/hm2 和 401.53 USD/hm2 各省 市 平均森林生态系统服务功能价值密度最低的是天津 北京 江苏和上海 分别是 59.83 USD/hm2 50.42 USD/hm2 21.80 USD/hm2 和 14.11 USD/hm2 从森林生态系统服务功能 价值密度的变化量来看 北京 湖南 河南和黑龙江四个地区森林生态系统服务功能价值 密度平均值减少最多 海南 台湾 安徽和辽宁四个地区平均森林生态系统服务功能价值 密度增长最多

340 69 卷 从 空 间 分 布 上, 城 市 化 水 平 较 高 地 区, 森 林 生 态 系 统 破 坏 最 为 严 重 如 上 海 北 京 江 苏 天 津 河 北, 平 均 森 林 生 态 系 统 服 务 功 能 价 值 密 度 分 别 减 少 了 86.87% 85.45% 81.99% 46.48% 和 23.07%; 其 次 是 长 江 中 下 游 地 区 和 黄 河 下 游 沿 岸 地 区 以 及 东 北 的 北 部 和 中 部 地 区, 河 南 湖 南 吉 林 江 西 黑 龙 江 和 浙 江 平 均 森 林 生 态 系 统 服 务 功 能 价 值 密 度 分 别 下 降 71.35% 58.65% 52.70% 34.56% 23.36% 和 22.03%; 我 国 广 西 西 藏 甘 肃 内 蒙 古 四 川 云 南 宁 夏 森 林 破 坏 也 比 较 明 显, 平 均 森 林 生 态 系 统 服 务 功 能 价 值 密 度 分 别 下 降 了 22.36%~2.89% 不 等 ; 其 他 地 区 的 森 林 生 态 系 统 服 务 功 能 价 值 密 度 均 有 不 同 程 度 的 增 长 以 上 结 果 显 示, 造 成 森 林 生 态 系 统 服 务 功 能 价 值 密 度 降 低 的 主 要 原 因 是 由 于 这 些 地 区 人 类 活 动 频 繁 持 续 的 城 市 扩 张 和 长 期 发 展 农 业 导 致 的 根 据 全 国 第 4 次 和 第 7 次 森 林 清 查 报 告 显 示, 近 年 来 我 国 森 林 面 积 持 续 增 加, 但 是 森 林 服 务 功 能 价 值 密 度 仍 处 于 下 降 趋 势, 这 说 明 森 林 生 态 系 统 的 恢 复 比 较 缓 慢, 在 这 期 间 我 国 对 森 林 生 态 系 统 破 坏 的 速 度 远 大 于 对 其 恢 复 的 速 度, 森 林 保 护 和 可 持 续 发 展 工 作 需 要 长 时 期 的 进 行 下 去 4 结 论 本 文 基 于 能 值 理 论 和 生 态 系 统 服 务 功 能 理 论, 建 立 中 国 森 林 生 态 系 统 能 值 与 服 务 功 能 价 值 密 度 之 间 的 函 数 关 系, 并 研 究 1990 年 和 2009 年 中 国 森 林 生 态 系 统 服 务 功 能 价 值 密 度 及 其 变 化 研 究 结 果 显 示 : (1) 基 于 森 林 能 值 服 务 功 能 价 值 密 度 和 坐 标 数 据, 建 立 我 国 森 林 生 态 系 统 能 值 与 服 务 功 能 价 值 的 关 系, 其 相 关 显 著 性 检 验 均 在 0.01 水 平 上 显 著 相 关 模 拟 1994 年 中 国 森 林 生 态 系 统 服 务 功 能 价 值 密 度 的 平 均 价 值 为 0.3~1011.19 USD/(hm 2 a), 其 变 化 规 律 与 Costanza [1] [3] 和 陈 仲 新 张 新 时 估 算 的 结 果 相 一 致 但 是 单 位 面 积 森 林 生 态 服 务 功 能 价 值 的 均 值 低 于 Costanza [1] [3] 和 陈 仲 新 张 新 时 估 算 的 结 果 (2) 对 1990 年 和 2009 年 单 位 面 积 森 林 生 态 系 统 服 务 功 能 价 值 变 化 进 行 分 析,2009 年 全 国 平 均 森 林 生 态 系 统 服 务 功 能 价 值 密 度 比 1990 年 增 加 了 54.46 USD/hm 2 但 各 省 份 的 分 析 结 果 显 示, 与 1990 年 相 比,2009 年 我 国 有 13 个 省 份 ( 直 辖 市 ) 的 平 均 森 林 服 务 功 能 价 值 密 度 呈 上 升 趋 势,19 个 省 份 ( 直 辖 市 ) 的 平 均 森 林 服 务 功 能 价 值 密 度 呈 下 降 趋 势 其 中 平 均 森 林 服 务 功 能 价 值 密 度 下 降 的 最 多 的 是 北 京 湖 南 河 南 和 黑 龙 江 四 个 地 区, 上 升 最 多 的 是 海 南 台 湾 安 徽 和 辽 宁 四 个 地 区 (3) 从 空 间 分 布 上, 城 市 化 水 平 较 高 地 区 森 林 生 态 系 统 破 坏 最 为 严 重, 仅 上 海 和 北 京 平 均 森 林 生 态 系 统 服 务 功 能 价 值 密 度 下 降 就 分 别 下 降 了 86.87% 和 85.45%; 其 次 是 长 江 中 下 游 地 区 和 黄 河 下 游 沿 岸 地 区 以 及 东 北 的 北 部 和 中 部 地 区, 河 南 湖 南 吉 林 江 西 黑 龙 江 和 浙 江 平 均 森 林 生 态 系 统 服 务 功 能 价 值 密 度 下 降 71.35~22.03% 不 等 ; 西 部 和 南 部 的 边 远 地 区 森 林 生 态 系 统 也 有 不 同 程 度 的 破 坏, 广 西 西 藏 甘 肃 内 蒙 古 四 川 云 南 宁 夏 平 均 森 林 生 态 系 统 服 务 功 能 价 值 密 度 分 别 下 降 了 22.36%~2.89% 不 等 ; 其 他 地 区 均 有 不 同 程 度 的 增 长 5 讨 论 生 态 系 统 的 服 务 功 能 价 值 已 受 到 人 们 的 重 视, 而 起 评 估 的 方 法 也 有 很 多 本 研 究 只 是 初 步 根 据 森 林 生 态 系 统 能 值 和 服 务 功 能 价 值, 按 照 省 级 建 立 森 林 能 值 与 服 务 功 能 价 值 的 关 系 为 将 来 生 态 系 统 服 务 功 能 价 值 评 估 提 供 新 思 路 : 找 出 生 态 系 统 能 值 与 服 务 功 能 价 值 的 关 系, 建 立 生 态 系 统 服 务 功 能 价 值 模 型, 简 化 繁 琐 的 估 算 方 法 研 究 过 程 中 发 现 到 目 前 为 止 我 国 森 林 面 积 虽 然 很 大, 但 是 其 生 态 环 境 并 不 理 想, 人 类 活 动 对 森 林 生 态 系 统 的 影 响 巨

3 期 吴 霜 等 : 中 国 森 林 生 态 系 统 能 值 与 服 务 功 能 价 值 的 关 系 341 大 ; 我 国 森 林 生 态 系 统 服 务 功 能 价 值 略 低 于 全 球 平 均 水 平 在 经 济 高 速 发 展 的 同 时 应 减 少 森 林 砍 伐, 提 倡 植 树 造 林, 加 强 对 森 林 生 态 系 统 的 保 护 研 究 过 程 中 还 有 很 多 不 足 之 处, 由 于 森 林 服 务 功 能 资 料 是 应 用 Costanza [1] 的 研 究 结 果, 即 全 球 森 林 服 务 功 能 价 值 的 平 均 值, 不 能 按 照 森 林 类 型 建 立 函 数 关 系 其 次 森 林 类 型 根 部 数 据 比 较 粗 糙, 生 物 量 数 据 较 少, 在 估 算 森 林 能 值 时 也 存 在 一 些 误 差, 在 接 下 来 的 研 究 工 作 中 会 对 此 进 行 改 进 参 考 文 献 (References) [1] Costanza R, Arge R d' et al. The value of the world's ecosystem services and natural capital. Nature, 1997, 387(6630): 253-260. [2] Tscharntke T, Klein A M, Kruess A et al. Landscape perspectives on agricultural intensification and biodiversityecosystem service management. Ecology Letters, 2005, 8(8): 857-874. [3] Bateman I J, Mace G M, Fezzi C et al. Economic analysis for ecosystem service assessments. Environmental and Resource Economics, 2011, 48(2): 177-218. [4] Jiang Yanling, Zhou Guangsheng. Estimation of ecosystem services of major forest in China. Chinese Journal of Plant Ecology, 1999, 25(5): 426-432. [ 蒋 延 玲, 周 广 胜. 中 国 主 要 森 林 生 态 系 统 公 益 的 研 究. 植 物 生 态 学 报, 1999, 25(5): 426-432.] [5] Chen Zhongxin, Zhang Xinshi.The benefit value of Chinese ecosystem service. Chinese Science Bulletin, 2000, 45(1): 17-22. [ 陈 仲 新, 张 新 时. 中 国 生 态 系 统 效 益 的 价 值. 科 学 通 报, 2000, 45(1): 17-22.] [6] Xie Gaodi, Zhang Yili, Lu Chunxia et al. Study on valuation of rangeland ecosystem services of China. Journal of Natural Resources, 2001, 16(1): 47-53. [ 谢 高 地, 张 镱 锂, 鲁 春 霞 等. 中 国 自 然 草 地 生 态 系 统 服 务 价 值. 自 然 资 源 学 报, 2001, 16(1): 47-53.] [7] Zhao Tongqian, Ouyang Zhiyun, Zheng Hua et al. Forest ecosystem services and their valuation in China. Journal of Natural Resources, 2004, 19(4): 480-491. [ 赵 同 谦, 欧 阳 志 云, 郑 华 等. 中 国 森 林 生 态 系 统 服 务 功 能 及 其 价 值 评 价. 自 然 资 源 学 报, 2004, 19(4): 480-491.] [8] He Hao, Pan Yaozhong, Zhu Wenquan et al. Measurement of terrestrial ecosystem service value in China. Chinese Journal of Applied Ecology, 2005, 16(6): 1122-1127.[ 何 浩, 潘 耀 忠, 朱 文 泉 等. 中 国 陆 地 生 态 系 统 服 务 价 值 测 量. 应 用 生 态 学 报, 2005, 16(6): 1122-1127.] [9] Jin Fang, Lu Shaowei, Yu Xinxiao et al. Forest ecosystem service and its evaluation in China. Chinese Journal of Applied Ecology, 2005, 16 (8): 1531-1536. [ 靳 芳, 鲁 绍 伟, 余 新 晓 等. 中 国 森 林 生 态 系 统 服 务 功 能 及 其 价 值 评 价. 应 用 生 态 学 报, 2005, 16(8): 1531-1536.] [10] Costanza, R. Embodied energy and economic valuation. Science, 1980, 210(4475): 1219-1224. [11] Farber S C, Costanza R et al. Economic and ecological concepts for valuing ecosystem services. Ecological Economics, 2002, 41(3): 375-392. [12] Odum H T, Jiang Youxu. The Ecological System. Beijing: Science Press, 1993. [Odum H T, 蒋 有 绪. 系 统 生 态 学. 北 京 : 科 学 出 版 社, 1993.] [13] Yan Maochao. New Theory of Ecological Economics: Theory, Methods and Applications. Beijing: China Zhi Gong Press, 2001. [ 严 茂 超. 生 态 经 济 学 新 论 : 理 论, 方 法 与 应 用. 北 京 : 中 国 致 公 出 版 社, 2001.] [14] Yan Maochao, Odum H. T.A study on emergyevaluation and sustainable development of Tibetan eco-economic system. Journal of Natural Resources, 1998, 13(2): 116-125. [ 严 茂 超, Odum H T. 西 藏 生 态 经 济 系 统 的 能 值 分 析 与 可 持 续 发 展 研 究. 自 然 资 源 学 报, 1998, 13(2): 116-125.] [15] Lan Shengfang, Qin Pei. Emergy analysis of ecosystem. Chinese Journal of Applied Ecology, 2001, 12(1): 129-131. [ 蓝 盛 芳, 钦 佩. 生 态 系 统 的 能 值 分 析. 应 用 生 态 学 报, 2001, 12(1): 129-131.] [16] Su Juan, Lan Shengfang. A new method for evaluation the multiple benefits of forests: The energy analysis. World Forest Research, 2000, 13(1): 32-37. [ 粟 娟, 蓝 盛 芳. 评 估 森 林 综 合 效 益 的 新 方 法 能 值 分 析 法. 世 界 林 业 研 究, 2000, 13(1): 32-37.] [17] Shen Shanrui, Lu Hongfang et al. Some frontier points of emergy study. Journal of Tropical and Subtropical Botany, 2004, 12(3): 268-272. [ 沈 善 瑞, 陆 宏 芳. 能 值 研 究 的 几 个 前 沿 命 题. 热 带 亚 热 带 植 物 学 报, 2004, 12(3): 268-272.] [18] Song Y, Linderholm H W et al. Trends of the thermal growing season in China, 1951-2007. International Journal of Climatology, 2010, 30(1): 33-43. [19] Shen M, Tang Y et al. Specification of thermal growing season in temperate China from 1960 to 2009. Climatic Change, 2012, 114(3/4): 783-798. [20] Turc L. Estimation of irrigation water requirements, potential evapotranspiration. Ann., Agron., 1961, 12(1): 13-49.

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