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生态系统服务功能内涵与机制的研究可以为退化生态系统的恢复工作提供依据和标准,退化生态系统服务功能的恢复与生态系统的结构和功能是密切相关的一个动态变化过程,它们对人类福利的价值是生态系统服务价值评估研究的重要方面。本文在鹤山国家森林生态系统定位研究站长期定位研究的基础上,参照和修订了我国《森林生态系统服务功能评估规范》(LY/T1721-2008)给出的生态系统服务价值量化方法与服务价格,综合运用环境经济学和能值分析方法,从环境经济效用价值和生物物理学成本价值两个角度分析揭示了马占相思林、针叶林和乡土混交林三种南亚热带典型人工林生态系统0-22龄间的生态系统服务价值结构特点及其动态规律。主要得出以下结果:
(1)人工林生态系统服务的环境经济效用价值方面:0-22龄间,三种南亚热带人工林各生态系统服务价值呈现非线性、不同步的动态发展特征:涵养水源是最重要的服务功能,主导了系统总服务价值的动态特征,即先大幅上涨,然后上升速度减缓,最终维持在一定价值高度出现小幅波动;固碳释氧和林木积累营养物质价值动态特征为0-5龄间迅速增长,然后趋于缓慢下降;生物保育价值和保育土壤价值动态特征为一直处于上升态势,但上升过程中变幅较大。0-22龄间,涵养水源始终是三种人工林生态系统服务价值组成中的最大组分,其次是固碳释氧和生物保育。三种人工林相比,在12龄以前马占相思林生态系统服务总价值最高,之后三者生态系统服务总值差异明显变小,乡土混交林生态系统服务功能总价值逐渐超越马占相思林。
(2)人工林生态系统服务的能值成本价值方面:三种人工林的生态系统服务的生态经济学价值在林龄小于10时,增长均较为缓慢,随后上升幅度加大,总服务价值走势基本与生物保育价值走势一致。各服务项中,涵养水源价值、固碳释氧价值、积累营养物质价值上升曲线较平缓,而保育土壤价值和生物保育价值上升曲线有波动。三种人工林各项服务生态经济学价值有如下关系,涵养水源价值:马占相思林>针叶林>乡土混交林;保育土壤价值:针叶林>乡土混交林>马占相思林;固碳释氧价值:马占相思林>乡土混交林>针叶林;积累营养物质和生物保育价值:乡土混交林>马占相思林>针叶林。三种林型二十二年间的平均生态经济学总服务价值大小为:乡土混交林>针叶林>马占相思林。
(3)人工林生态系统效用与成本价值比较与耦合方面:0-22龄间,效用价值和成本价值组成结构比重的格局存在差异,效用价值组成结构比重较大的前两项为涵养水源价值和固碳释氧价值,而成本价值组成结构比重较大的前两项为生物保育价值和保育土壤价值。生态系统服务功能的环境经济效用价值是该服务功能被公众认可的程度及其替代成本的表征,而其生物物理学成本价值则是生态系统提供该服务功能所消耗的自然资源成本价值。因此,效/成比越高说明该服务功能的生态价值得到人类认可的程度越高,或者当前对该服务功能的替代效率越低。三种人工林生态系统五项服务功能价值有着较为一致的效/成比大小顺序:固碳释氧>涵养水源>林木营养物质积累>保育土壤>物种保育。只有固碳释氧服务功能的效/成价值比大于1,其于均低于0.5。排在最后的物种保育功能,其效/成比还不足0.02,说明其效用价值处于严重低估状态。0-22龄间,三种人工林中马占林生态系统服务总价值的效成比最高(0.0588),然后是针叶林(0.0453),最低是乡土林(0.0447)。
(4)生态系统服务价值横向对比方面:不同地域森林生态系统服务价值比较,单位面积林地生态系统服务价值低纬度地区的要普遍大于高纬度地区。本研究中的三种人工林生态系统与鹤山森林生态系统和鼎湖山季风常绿阔叶林森林生态系统位于同一地域,对比显示22龄的人工林生态系统服务价值要低于当地成熟林生态系统服务价值,尤其是和当地区域顶级植被生态系统服务价值差距较大。