林分尺度森林生態系統服務功能價值空間格局分析
——以維西傈僳族自治縣為例*

宋永全，魏曉燕，鄭璞冰，趙爽，韋華名

(1.云南省林業調查規劃院，云南 昆明 650051；2.云南省測繪資料檔案館，云南 昆明 650034；3.西南林業大學 林學院，云南 昆明 650224；4.廣西壯族自治區國有東門林場，廣西 崇左 532108)

森林作為陸地生態系統的主體，具有涵養水源等重要生態服務功能，在維持生態安全、改善生態環境方面起著不可或缺的作用[1-2]，但其生態系統的服務功能價值并不像木材及林副產品以直觀的產品呈現，人們往往忽略森林生態系統服務功能的重要性，由此造成各類生態環境問題的產生。森林價值評估將生態學與經濟學結合，評估結果以直觀的貨幣值表示。因此，科學地對森林生態系統服務功能價值進行評估對于推動雙碳目標實現及協調經濟發展與生態保護之間的關系具有重要意義[3-4]。

隨著Belmontes[5]和Costanza[6]等對于不同生態系統服務功能價值的評估研究及MA(Millennium Assessment)報告的發表，各國學者相繼開展了相關評估工作，評估不同生態系統服務功能價值逐漸成為生態領域關注的熱點。侯元兆等[7]在國外價值評估的基礎上，基于林分價值、林地價值和森林資源環境價值第一次系統的估算出中國森林資源經濟價值約為1.37×1013元；2003年謝高地等[8]首次完成對中國陸地生態系統單位面積服務價值的統計，修正了各個生態因子，并對青藏高原6種生態資產的服務價值進行了評價，為我國生態系統服務的價值評價提供了參考方法；2008年國家林業局頒發的《森林生態系統服務功能評估規范》建立起規范化評價系統，明確提出了評估指標及方法等，基于此標準我國陸續開展了不同研究尺度及不同服務類型的森林生態系統服務功能價值評估[9-10]。張心語等[11]對雄安新區森林生態系統服務功能價值進行空間格局分析，發現總體呈現東部>西部>中部的分布規律?？臻g格局分析逐漸成為評估森林生態系統服務功能價值的重要內容，但目前針對林分尺度的空間格局研究相對較少，多以國家、省、市、縣等行政大尺度進行研究，此類研究難以對小區域森林資源資產清查和生態補償等提供準確的數據參考。

維西縣是三江并流和高山峽谷區域，集森林資源豐富、生物多樣性富集地和保護研究熱點地區之一。為更加直觀地了解維西森林生態系統服務功能價值，更好地保護維西森林植被，本文考慮數據的可獲取性，依據現行林業行業森林生態系統服務功能評估規范，以最新統計年鑒、2020年森林資源管理一張圖及公共數據為基礎，將維西縣森林生態系統的生態價值轉化為直觀的貨幣價值，借助GIS空間分析，從林分尺度評估維西縣森林生態系統服務功能價值，通過可視化專題地圖表達，分析其空間格局及分布規律，為因地制宜建立健全森林生態效益補償機制及生態產品價值化等提供借鑒。

1 研究區概況與研究方法

1.1 研究區概況

維西傈僳族自治縣(98°54′～99°34′E、 26°53′～28°02′N)隸屬云南省迪慶藏族自治州，地處青藏高原東南側，橫斷山脈中部縱谷地區，世界自然遺產“三江并流”腹地。維西縣處于三江地槽中，地質構造復雜，新構造運動活躍，地層發育較全。由于長時間河流侵蝕，“V”型地貌明顯。復雜的地形使得光照、熱量、降水等分布不均，氣候屬低緯溫帶高原季風氣候，峰巒疊嶂，河川縱橫，對光、熱、水起到再分配作用，水平變化和垂直變化迭加結果，形成明顯的立體氣候，從低到高可分為北亞熱帶、南溫帶、中溫帶和北溫帶。在云南植被區劃上維西縣巴迪鄉及塔城鎮部分屬青藏高原東南部寒溫性針葉林、草甸地帶，其他部分屬高原亞熱帶北部常綠闊葉林地帶，滇西橫斷山半濕潤常綠闊葉林區，云嶺瀾滄江高、中山峽谷云南松(Pinusyunnanensis)、元江栲(Castanopsisorthacantha)、冷杉(Abiesfabri)林亞區。該區域屬高原亞熱帶南部季風常綠闊葉林地帶向青藏高原東南緣寒溫性針葉林、草甸地帶的過渡區域。維西縣國土面積447 666.59 hm2，森林面積324 124.14 hm2，天然林面積317 578.62 hm2，森林覆蓋率達72.40%，單位面積蓄積量平均為166.21 m3/hm2。區域內森林以天然林為主，占森林面積97.98%。公益林地面積360 832.7 hm2，占土地總面積的80.6%，林業主要以生態保護為主[12]。云南松和冷杉是維西縣具有代表性的喬木樹種，山體中上部以冷杉為主，山體中下部以云南松為主。優勢樹種為云南松的面積126 169.6 hm2，占喬木林面積的38.2%，主要分布于維西縣中部。優勢樹種為冷杉的面積72 542.6 hm2，占喬木林面積的21.9%，主要分布于維西縣西部和北部的高海拔地區。形成外圍冷杉類，將云南松類包裹其中的分布趨勢。

圖1 研究區位置

1.2 數據與方法

1.2.1 數據來源

根據維西縣2020年森林資源管理一張圖成果數據獲取維西縣各小班森林面積及林分類型等情況，將維西森林生態系統的林分分為冷杉、云杉(Piceaasperata)、鐵杉(Tsugachinensis)、落葉松(Larixgmelinii)、華山松(Pinusarmandii)、云南松、櫟類(Quercusspp.)、樺木(Betulaspp.)、木荷(Schimasuperba)、槐(Styphnolobiumjaponicum)、楊樹(Populusspp.)、泡桐(Paulowniaspp.)、桉樹(Eucalyptusrobusta)、榿木(Alnuscremastogyne)、經濟林、竹林、灌木林、其他硬闊類、其他軟闊類及其他闊葉類20個林分類型；物質量、價值量計算參數主要參考《森林生態系統服務功能評估規范》(GB/T 38582—2020)以及我國權威機構公開的社會公共數據及同類研究成果[10，13](表1)；維西縣社會經濟情況等具體數據來源于維西縣統計年鑒[14]。

表1 維西縣森林生態系統服務功能價值指標Tab.1 Value index of forest ecosystem service function in Weixi County

1.2.2 指標選取及評估方法

根據現行的森林生態系統服務功能評估規范，結合當地森林生態系統實際情況，選取涵養水源、保育土壤、固碳釋氧等6個方面的11個評估指標(表2)，應用影子工程法、替代工程法和機會成本法[15-16]對維西縣森林生態系統服務功能價值進行評估。

表2 維西縣森林生態系統服務功能價值評估指標體系及計算公式Tab.2 Index system and calculation formula of forest ecosystem service function value evaluation in Weixi County 元

2 結果與分析

2.1 森林生態系統服務功能價值及構成分析

根據表1、表2計算得到維西縣森林生態系統服務功能單位面積價值每年為9.31×104元/hm2，總價值每年為335.91×108元(表3)。據地方統計年鑒，維西縣地區生產總值50.95×108元，本研究評估結果為地區生產總值的4.69倍。各項服務功能價值排序為涵養水源>生物多樣性保護>固碳釋氧>凈化大氣環境>保育土壤>積累營養物質。涵養水源功能產生的價值最大，占各功能總價值的32.83%，為110.27×108元。其中，調節水量功能價值約為凈化水質功能價值的4倍，為瀾滄江等徑流量提供穩定補給，對于流量穩定具有重要意義；其次是生物多樣性保護功能，共產生價值量87.47×108元，體現了維西在生物多樣性保護上的巨大經濟價值；固碳釋氧功能產生價值量68.21×108元，價值量所占比重為各功能總價值的20.31%，構成該價值的固碳功能價值和釋氧功能價值分別占比31.96%和68.04%，這說明該地森林生態系統具有良好的釋氧能力；凈化大氣環境功能價值占各功能總價值的9.45%，通過計算得出維西縣森林生態系統每年可吸收二氧化硫6.32×107kg、氮氧化物2.17×106kg，相比維西二氧化硫和氮氧化物年排放量僅為5.09×105kg和4.96×104kg，可以看出吸收量遠大于排放量，這主要得益于當地良好的生態環境；保育土壤、積累營養物質功能由于維西縣地形起伏大，河流沖刷侵蝕作用強烈導致價值量相對較低，分別為24.36×108元和13.85×108元。

維西森林生態系統中，涵養水源、生物多樣性保護、固碳釋氧三種服務功能共提供了約80%的價值，是主要服務功能。這可能是因為維西縣森林以松杉林為主，植被質量較好，林下枯落物富集，可以涵養更多的水量；同時，維西縣作為國家重點生態功能區，在不足國土面積0.4%的縣境內，擁有全國25%的動植物物種，不僅是CITIES及國家一級保護動物滇金絲猴(Rhinopithecusbieti)的故鄉，還存在著云南紅豆杉(Taxusyunnanensis)、禿杉(Taiwaniaflousiana)和榧樹(Torreyagrandis)等珍稀樹種，森林覆蓋率高達78.55%，其吸收二氧化碳、釋放氧氣功能顯著，使得生物多樣性保護與固碳釋氧功能產生的價值量巨大。

2.2 林分類型服務功能價值分析

通過各林分類型服務功能價值圖(圖2)可以看出，各林分類型提供的功能價值量不同，產生功能價值較大的前四類分別為云南松(111.06×108元)、冷杉(60.37×108元)、其他軟闊類(47.02×108元)和櫟類(45.44×108元)，價值最小的為桉樹(53×104元)。研究發現，維西縣不同林分類型生態系統服務功能價值以松杉林為主，共產生價值209.04×108元，占總價值的62.23%，其中，云南松面積(1.27×105hm2)與價值(111.07×108元)均最高，其次為冷杉(面積7.33×104hm2、價值60.37×108元)。因此，松、杉是地方生態保護和國家生態補償的主要目標。不同林分類型的服務功能價值排序為云南松>冷杉>其他軟闊類>櫟類>灌木類>鐵杉>云杉>經濟林>華山松>楊樹>落葉松>樺木>其他闊葉類>木荷>其他硬闊類>榿木>槐>竹類>泡桐>桉樹，各林分類型服務功能價值與其面積的變化趨勢基本一致，面積越大價值越大。

圖2 各林分類型服務功能價值Fig.2 Service function value of each stand type

2.3 區域森林生態系統服務功能價值分析

維西縣下轄10個鄉鎮，通過各鄉鎮森林生態系統服務功能價值圖(圖3)可以看出，各鄉鎮價值排序為：塔城鎮>白濟汛鄉>巴迪鄉>葉枝鎮>康普鄉>維登鄉>中路鄉>永春鄉>保和鎮>攀天閣鄉，但各鄉鎮人均價值排序與其存在較大差異。塔城鎮的森林生態服務價值最高，但人均比不上巴迪鄉，主要是因為塔城鎮整體經濟實力位于維西縣第二，人口相對密集，而巴迪鄉地處高海拔地區，地廣人稀，導致人均價值較高；保和鎮森林生態系統服務功能價值總量僅高于攀天閣鄉，且作為縣政府駐地，人口最多，經濟活動最為強烈，導致人均價值量最低；另外，白濟汛鄉森林生態系統服務功能人均價值排名遠低于總價值排名，主要是由于白濟汛鄉常住人口數量僅次于保和鎮，造成人均價值量較低。由此可以看出，維西縣各鄉鎮森林生態服務功能價值與人均價值分布存在差異，人口數量、經濟發展水平和生存環境是其主要影響因素。

圖3 各鄉鎮森林生態系統服務功能價值Fig.3 Value of forest ecosystem service function in each township

2.4 森林生態系統服務功能價值空間格局分析

受亞熱帶與溫帶季風高原山地氣候影響，加之維西縣海拔高差大，瀾滄江縱貫全縣，河流切割沖刷作用強烈，使得生態系統比較脆弱，保護它們并使之繼續發揮森林生態系統服務功能成為滇西北生態穩定的重要環節。

利用ArcGIS 10.8對各服務功能產生的價值進行空間分析制圖，并將各服務功能價值疊加進行專題地圖制作，如圖4所示，維西縣的總價值整體呈現中部高四周低的特點。東部、西部和北部縣界附近屬于低價值區〔0～8.24×104元/(hm2·a)〕，東部地區目前處于造林階段，存在大量未成林造林地；西部和北部由于高寒導致植被稀疏，且樹種以冷杉為主，單位面積冷杉生態系統服務功能價值僅為8.24×104元/(hm2·a)，屬于價值較低的樹種，提供服務功能價值能力較弱。中價值區〔8.24×104～11.03×104元/(hm2·a)〕與金沙江支流臘普河、瀾滄江及其支流安一河和慶福河走向基本一致，這主要是因為河流兩側地形相對平坦、水源充足，形成了大面積林帶，產生了可觀的生態價值。但河流流經的地區及沿岸由于沖刷侵蝕作用強烈，森林生態系統功能脆弱，保育土壤、積累營養物質等作用不明顯，故河流沿岸地區森林生態系統價值較低。中價值區外圍高山人為活動較少、河流的切割沖刷作用薄弱，使得森林生態系統結構完整、穩定性高，且主要樹種為櫟類和經濟林，經測算，櫟類和經濟林單位面積服務功能價值較高，分別為11.44×104元/(hm2·a)和11.24×104元/(hm2·a)，因此該區域評估的價值量較高〔11.03×104～12.80 ×104元/(hm2·a)〕。

圖4 維西縣森林生態系統服務功能價值空間分布Fig.4 Spatial distribution of forest ecosystem service function value in Weixi County

維西縣森林生態系統各項服務價值空間分布格局與總價值基本一致，但個別服務功能存在差異。涵養水源、保育土壤、凈化大氣環境價值與總價值分布規律大致相同，價值均呈現出中部高四周低的分布特點，而固碳釋氧和積累營養物質價值，由于中部地區受河流沖刷侵蝕，碳及營養物質流失嚴重，導致價值低于四周。

3 討論與結論

3.1 討論

(1)維西縣森林生態系統單位面積服務功能價值為9.31×104元/(hm2·a)，這與趙玉堂[17]2021年對迪慶州森林生態系統單位面積服務功能價值為9.86×104元/(hm2·a)的評估結果較接近，但稍偏小，可能是評估所用的指標類別以及具體參數不同，再加上維西縣因為瀾滄江流域沖刷嚴重、高海拔以及雪山的影響，導致最終評估結果略低于迪慶州。但服務功能價值遠高于全國5.52×104元/(hm2·a)和云南省6.77×104元/(hm2·a)的水平[18]，分別是全國和云南省單位面積價值的1.81倍和1.47倍。由此可見，維西作為云南省重要林區之一，森林生態系統提供了巨大的生態價值，應加大森林保護力度、提升森林質量。今后維西縣可借助生態優勢，整合森林游憩與康養資源，在保護森林資源的基礎上發展森林旅游產業，促進生態資源與經濟發展相融共生。

(2)本文從林分尺度，以可視化、直觀地表達維西縣森林生態系統服務功能價值的空間分布規律，對實現生態產品價值化更具有實踐指導意義。目前森林生態系統服務功能價值評估大多求算總體價值量來表達研究區的整體結果[18]，而本研究以森林資源小班尺度，以可視化專題地圖評估了涵養水源、保育土壤等具體服務功能。同時也對單位面積的年度總體服務功能價值量進行了計算，即將其單價(價格)刻劃至空間單元，該價格與相應的林分面積相乘累加，就可得到某一空間范圍或研究區的森林生態系統服務功能價值總量，結果對于林業發展規劃等實踐更具有現實空間操作性。

(3)維西縣地處國家重點生態功能區，目前大量物種數量、價值等受限于研究水平并未完全摸清，甚至不少物種還未被發現，因此維西森林生態系統的實際生物多樣性保護功能價值可能高于本次評估價值。

(4)本文以林地小班中優勢樹種評估參數來計算價值量，忽略了小班中其他樹種，且僅評估了維西森林生態系統的6項服務功能價值，對于文化功能、產品提供等價值并未計算，可能會使評估價值與實際情況存在偏差。

3.2 結論

本文基于林分尺度從涵養水源、保育土壤、固碳釋氧、凈化大氣環境、積累營養物質和生物多樣性保護6個方面的11個評估指標對維西縣森林生態系統服務功能價值進行評估，并借助ArcGIS 10.8將各服務功能價值評估結果進行疊加分析，將維西縣森林生態系統服務的時空變化特征進行可視化，為我國森林資源管理和利用的決策提供科學依據。研究結論如下。

(1)維西縣森林生態系統服務功能總價值為每年335.91×108元，單位面積價值為9.31 ×104元/(hm2·a)，遠高于全國及全省水平。2022年維西縣累計完成地區生產總值(GDP)71.49×108元，本研究中森林生態系統服務功能價值評估結果為地區生產總值的4.69倍，呈現出西部大多地方生態區位良好，但其經濟發展落后的現狀。

(2)維西縣的森林生態系統中，各種服務功能和林分類型所創造的價值差別很大，而且在空間上也有很大的異質性。首先，從服務功能上看，涵養水源、生物多樣性保護、固碳釋氧功能是維西縣森林生態價值的主要提供者；從林分類型上看，云南松產生的價值最大，其次為冷杉，最小為桉樹。松杉林的服務功能價值相對高于其他林分類型，展現出松杉類作為滇西北優勢樹種的重要地位；受河流、地形、樹種和社會經濟條件等因素影響，維西縣森林生態系統服務功能價值整體上呈現中部高四周低的分布格局，各鄉鎮價值差異較大。

(3)森林生態系統服務功能價值以林分尺度、可視化專題地圖方式形象直觀地表達為單位面積年度價值量，對于林業發展經營實踐更具現實指導意義。