郑州市森林植被涵养水源价值分析

张根梅 （河南省郑州市绿化工程管理处 450006）张亚民 （河南省工人文化宫，河南省郑州市 450007）

森林具有繁茂的林冠层，林下的灌木和草本植物以及林地上的枯枝落叶层和疏松的表土层，能够对大气降水进行重新分配和有效调节，具有独特的水源涵养功能[1，2]。例如，森林中草本植物能拦截大雨在地表形成的水流；枯枝落叶层能哆吸收大量的水分，且腐质层增加了土壤孔隙度，可提高土壤水蓄存空间；然而进入土壤中的水，能往下层母岩的孔隙缓慢移动，形成地下潜水，在枯水期补给地表水[3]。

郑州市土壤含沙量高，年降雨量小，水资源匮乏，雨季水土流失比较严重；而森林植被不仅可以调节当地的水量，增加地下水的贮存量，还可以净化水质。为了提高郑州市森林植被涵养水源的生态服务功能，根据郑州市森林资源清查和林业统计数据、森林生态监测站观测数据，选择相应参数和森林涵养水源评价指标，计算分析了郑州市森林植被涵养水源和净化水质量及其价值，以期为提高郑州市森林资源的管理水平提供科学依据。

1 研究区概况

1.1 自然条件

郑州市位于伏牛山脉东北翼、向黄淮海平原过渡的地带，地势西高东低，海拔高度差异明显；西北部、西南部为山地、丘陵沟壑区，北部和东部为平原，全市自西向东依次为山地、丘陵、平原，三类地貌所占面积大致相等；年平均气温在14～14.3℃之间，且随着自东北向西南地势的逐渐增高而略增高或持平，具有明显的大陆性气候特征。

郑州市地表水属黄河和淮河两大水系，其中黄河水系流域面积占全市总面积的25.2%，淮河水系流域面积占全市总面积的74.8%；年平均降水量为640 mm，人均水资源为212 m3，约占全省人均水资源量的1/3，占全国人均水资源量的1/10，水资源缺乏，尤其是西部水资源严重短缺。

在土壤地带性分布上，郑州市的土壤为温带棕壤和褐土带，土壤由西向东具有明显的差异，主要土壤种类包括潮土、褐土、棕壤土、风沙土、水稻土、石质土、粗骨土、新积土、红粘土、紫色土10个土类、30个亚类、53个土属、110多个土种。

1.2 森林资源

根据郑州市森林资源清查及林业统计资料，2015年全市林地总面积为72 012 hm2，主要森林类型有杨树林、桐树林、阔叶混交林、针叶林、经济林、硬阔叶林、灌木林、刺槐林。郑州市西部山区主要森林类型有阔叶混交林、硬阔叶林、油松林、柏木林、经济林、灌木林，中东部平原区主要森林类型有杨树林，西部平原专业森林类型是桐树林。郑州市不同森林类型面积从大到小的顺序为杨树林＞阔叶混交林＞经济林＞灌木林＞硬阔叶林＞桐树林＞针叶林＞刺槐林，见表1。

表1 郑州市不同森林类型面积统计

2 研究方法

2.1 评价依据

根据《森林生态系统服务功能评估规范》(LY/T1721-2008)[4]，对郑州市森林植被调节水量、涵养水源价值（调节水量的价值、净化水质的价值）进行评价。

2.2 评价方法

考虑到森林植被涵养水源与水库蓄水的情况相似，故用影子工程法来评价森林植被涵养水源价值，具体方法是根据水库工程的蓄水成本确定森林植被涵养水源价值[4]。根据中国水库年鉴，2015年水库的蓄水成本为7.0547元/m3；森林植被净化水质的价值采用郑州市2015年城市居民用水平均水价（2.5元 /t）。

2.3 计算公式

2.3.1 调节水量

根据水量平衡原理，森林调节水量为降水量、森林植被蒸散量及其它水分消耗差值，其公式为：G调=10A(P-E-C)……（1）。公式（1）中，G调为森林植被调节水量，单位为m3/（hm2·年）；A为森林面积，单位为hm2；P为降水量，单位为mm/年；E为蒸散量，单位为mm/年；C为地表径流量，单位为mm/年。由于郑州市降水量较小，森林植被区地表径流量很小，故C值可忽略不计[5]。

2.3.2 调节水量价值

郑州市森林植被调节水量价值的计算公式为:U调=C库G调……（2）。公式（2）中，U调为森林调节水量价值，单位为元/年；C库为水库建设单位库容投资（占地拆迁补偿、工程造价、维护费用等），为7.054 7 元/m3。

2.3.3 净化水质价值

郑州市森林植被净化水质价值的计算公式为:U水质=K水×U调……（3）。公式（3）中，U水质为森林植被净化水质价值，单位为元/年；K水为居民用水价格，为2.5元/t。

3 结果与分析

3.1 单位面积森林植被涵养水源价值

根据公式（1）计算郑州市单位面积森林植被调节水量，公式（2）计算郑州市森林植被调节水量价值，公式（3）计算郑州市森林植被净化水质价值。由表2可知，单位面积森林植被调节水量、调节水量价值、净化水质价值从大到小的顺序均为针叶林、经济林、硬阔叶林、刺槐林、桐树林、杨树林、灌木林、阔叶混交林。表明森林植被调节水量及其涵养水源价值与森林植被蒸散量呈负相关，蒸散量越大，涵养水源价值越小。

注：年降雨量来自郑州市气象局统计数据；林木蒸散量来自森林生态定位站统计数据

3.2 不同类型森林植被涵养水源的总价值

根据表1、2中不同类型森林植被调节水量及其面积，计算其调节水量总价值、净化水质总价值及其总价值。由表3可知，郑州市森林植被调节水量达2.31×108m3/年，森林植被涵养水源的总价值为22.07亿元/年；不同类型森林植被涵养水源的总价值以杨树林最大，其次从大到小依次为阔叶混交林、经济林、针叶林、硬阔叶林、灌木林、桐树林、刺槐林。

表3 不同类型森林植被涵养水源的总价值统计

4 结 论

研究结果表明，郑州市单位面积森林植被调节水量、调节水量价值、净化水质价值从大到小的顺序均为针叶林、经济林、硬阔叶林、刺槐林、桐树林、杨树林、灌木林、阔叶混交林；郑州市森林植被调节水量达2.31×108m3/年，涵养水源的总价值为22.07亿元/年；郑州市不同类型森林植被涵养水源的总价值以杨树林最大，其次从大到小依次为阔叶混交林、经济林、针叶林、硬阔叶林、灌木林、桐树林、刺槐林。因此，为提高森林植被涵养水源的生态服务功能，应大力营造涵养水源价值较高的森林植被类型，并采取科学的管理措施，以提高郑州市森林植被质量。

[1]白育英.大青山水源涵养林生态效益的研究[J].内蒙古林业科技,2000(2):16-19.

[2]鲍文，包维楷，何丙辉,等.岷江上游油松人工林对降水的截留分配效应[J].北京林业大学学报,2004,26(5):10-16.

[3]蔡春菊，彭镇华，王成.城市森林生态效益及其价值研究综述[J].世界林业研究,2004,17(3):17-20.

[4]国家林业局.LY/T 1721-2008森林生态系统服务功能评估规范[S].2008:1-10.

[5]王彬.重点公益林生态系统服务功能及价值研究:以鸡公山自然保护区为例[D].郑州：河南农业大学,2009.