An Assessment of Forest Ecosystem Loss and Restoration in the Severely Affected Areas of Wenchuan Earthquake

doi:10.13466/j.cnki.lyzygl.2020.02.023

Abstract

Abstract:

The 2008 Wenchuan M 8.0 earthquake has caused great damage to the local ecosystem.Based on satellite imagery from 2008 to 2018 and forest spatial distribution,this study assesses forest ecosystem services restoration in Hongxi River watershed in Pingwu county which was seriously hit by earthquake.The results show that Wenchuan earthquake has caused serious damage to the ecological environment of the study area and the economic value loss of forest ecosystem services reached 181 million Yuan in 2008.With the forest restoration over the past 10 years,the forest restoration generally shows a positive trend except for 2018 when larger losses were caused by extreme precipitation.The annual economic value loss of forest ecosystem services will remain around 50 to 60 million Yuan without human intervention.The overall economic value loss of forest ecosystem services over past 10 years is 12.44 billion Yuan with an annual average loss of 1.13 billion Yuan,in which the economic value of soil conservation and carbon fixation and oxygen production account for 75.9% in total.The restoration of forest ecosystem still needs long-term and systematic efforts.

Key words: Wenchuan earthquake, forest ecosystems, economic value loss of forest ecosystem services, ecological restoration, Hongxi River Basin in Pingwu county

CLC Number:

X171.4
Q143

ZHU Jiatong, LIU Kai, WANG Ming, LIANG Xin. An Assessment of Forest Ecosystem Loss and Restoration in the Severely Affected Areas of Wenchuan Earthquake[J]. FOREST RESOURCES WANAGEMENT, 2020, (2): 154-160.

Figures/Tables 8

Fig.1

Fig.2

Tab.1

Fig.3

Tab.2

Forest ecosystem services evaluation method and parameters description of study area

功能	指标	公式	说明
涵养水源	调节水量	$G 调 = 10 A P - E - C$ $U 调 = C 库 G 调$	$G 调$ 为林分调节水量(m³/a); A为林分面积(hm²); $P$ 为降水量(mm/a),由《绵阳统计年鉴》^[16]获得;E为林分蒸散量(mm/a),取值 $0.22 P$ ^[17];C为地表径流量(mm/a),取值 $0.045 P$ ^[18]; $U 调$ 为林分调节水量价值(元/a); $C 库$ 为水库建设单位库容造价(元/m³),2008年取值6.88元/m³^[13]
涵养水源	净化水质	$G 水质 = 10 A P - E - C$ $U 水质 = K G 水质$	$G 水质$ 为林分净化水量(m³/a);A为林分面积(hm²); $P$ 为降水量(mm/a),由《绵阳统计年鉴》^[16]获得;E为林分蒸散量(mm/a),取值 $0.22 P$ ^[17];C为地表径流量(mm/a),取值 $0.045 P$ ^[18]; $U 水质$ 为林分净化水质价值(元/a);K为水的净化费用(元/t),2008年取值2.21 $元 / t$ ^[13]
保育土壤	固土	$G 固土 = A X 2 - X 1$ $U 固土 = C 土 G 固土 / ρ$	$G 固土$ 为林分年固土量(t/a);A为林分面积(hm²); $X 1$ 为有林地土壤侵蚀模数(t/ $h m 2 · a$ ),取值0.73t/(hm²·a^)[19]; $X 2$ 为无林地土壤侵蚀模数(t/ $h m 2 · a$ ),取值37.85t/(hm²·a^)[19]; $U 固土$ 为林分固土价值(元/a); $C 土$ 为挖取和运输单位体积土方所需费用(元/m³),2008年取值15.56元/m³^[13];ρ为林地土壤容重(g/cm³),取值1.30g/cm³^[20]
保育土壤	保肥	$G N = AN X 2 - X 1$ $G P = AP X 2 - X 1$ $G K = AK X 2 - X 1$ $U 肥 = G N C 1 / R 1 + G P C 1 / R 2 + G K C 2 / R 3 + A X 2 - X 1 M C 3$	$G N$ 为减少的氮流失量(t/a); $G P$ 为减少的磷流失量(t/a); $G K$ 为减少的钾流失量(t/a); A为林分面积(hm²);N为林分土壤平均含氮量(%),黄壤取值0.17%,黄棕壤取值0.265%^[21]; $P$ 为林分土壤平均含磷量(%),黄壤取值0.05%,黄棕壤取值0.119%^[21]; $K$ 为林分土壤平均含钾量(%),黄壤取值1.1%^[21],黄棕壤取值0.107%^[21]; $X 1$ 为有林地土壤侵蚀模数(t/ $h m 2 · a$ ),取值0.73t/(hm²·a)^[19]; $X 2$ 为无林地土壤侵蚀模数(t/ $h m 2 · a$ ),取值37.85t/(hm²·a)^[19]; $U 肥$ 为林分年保肥价值(元/a); $M$ 为林分土壤有机质含量(%),取值1.78%^[20]; $C 1$ 为磷酸二铵化肥价格(元/t),2008年取值2 832元/t^[13]; $C 2$ 为氯化钾化肥价格(元/t),2008年取值2 596元/t^[13]; $C 3$ 为有机质价格(元/t),2008年取值377.6元/t^[13]; $R 1$ 为磷酸二铵化肥含氮量(%),取值14%^[13]; $R 2$ 为磷酸二铵化肥含磷量(%),取值15.01%^[13]; $R 3$ 为氯化钾化肥含钾量(%),取值50%^[13]
固碳释氧	固碳	$G 碳 = A F 植被碳 + F 土壤碳$ $U 碳 = C 碳 G 碳$	$G 碳$ 为林分年固碳量(t/a); A为林分面积(hm²); $F 植被碳$ 为单位面积林分植被固碳量(t/ $h m 2 · a$ ),取值3.4t/(hm²·a)^[22]; $F 土壤碳$ 为单位面积林分土壤固碳量(t/ $h m 2 · a$ ),取值70t/(hm²·a)^[22]; $U 碳$ 为林分年固碳价值(元/a); $C 碳$ 为碳税率(元/t),2008—2018年均取值1 200元/t^[13]
固碳释氧	释氧	$G 氧 = 1.19 A B 年$ $U 氧 = C 氧 G 氧$	$G 氧$ 为林分年释氧量(t/a); A为林分面积(hm²); B_年为林分净生产力(t/ $h m 2 · a$ ),取值12.754t/(hm²·a)^[23]; $U 氧$ 为林分年释氧价值(元/a); $C 氧$ 为氧气价格(元/t),2008年取值1 059元/t^[13]
积累营养物质	林木营养积累	$G 氮 = A N 营养 B 年$ $G 磷 = A P 营养 B 年$ $G 钾 = A K 营养 B 年$ $U 营养 = G 氮 C 1 / R 1 + G 磷 C 1 / R 2 + G 钾 C 2 / R 3$	$G 氮$ 为林分固氮量(t/a); $G 磷$ 为林分固磷量(t/a); $G 钾$ 为林分固钾量(t/a);A为林分面积(hm²); $N 营养$ 为林木含氮量(%),取值2.8%^[24]; $P 营养$ 为林木含磷量(%),取值0.18%^[24]; $K 营养$ 为林木含钾量(%),取值1.6%^[24];B_年为林分净生产力(t/ $h m 2 · a$ ),取值12.754t/(hm²·a)^[23]; $U 营养$ 为林分年营养物质积累价值(元/a); $C 1$ 为磷酸二铵化肥价格(元/t),2008年取值2 832元/t^[13]; $C 2$ 为氯化钾化肥价格(元/t),2008年取值2 596元/t^[13]; $R 1$ 为磷酸二铵化肥含氮量(%),取值14%^[13]; $R 2$ 为磷酸二铵化肥含磷量(%),取值15.01%^[13]; $R 3$ 为氯化钾化肥含钾量(%),取值50%^[13]
净化大气环境	提供负离子	$G 负离子 = 5.256 × 1015 A H Q 负离子 / L$ $U 负离子 = K 负离子 G 负离子 Q 负离子 - 600 / Q 负离子$	$G 负离子$ 为林分年提供负离子个数(个/a);A为林分面积(hm²); $H$ 为林分高度(m),取值11.08m^[25]; $Q 负离子$ 为林分负离子浓度(个/cm³),取值3 318个/cm³^[24]; $L$ 为负离子寿命(min),取值10 min^[13]; $U 负离子$ 为林分年提供负离子价值(元/a); $K 负离子$ 为负离子生产费用(元/个),2008年取值5.64元/10¹⁸个^[13]
	吸收二氧化硫	$G 二氧化硫 = Q 二氧化硫 A$ $U 二氧化硫 = K 二氧化硫 G 二氧化硫$	$G 二氧化硫$ 为林分年吸收二氧化硫量(t/a); $Q 二氧化硫$ 为单位面积林分吸收二氧化硫量(kg/ $h m 2 · a$ ),取值88.65kg/(hm²·a)^[26];A为林分面积(hm²); $U 二氧化硫$ 为林分年吸收二氧化硫价值(元/a); $K 二氧化硫$ 为二氧化硫治理费用(元/kg),取值12元/kg^[13]
	吸收氟化物	$G 氟化物 = Q 氟化物 A$ $U 氟化物 = K 氟化物 G 氟化物$	$G 氟化物$ 为林分年吸收氟化物量(t/a); $Q 氟化物$ 为单位面积林分吸收氟化物量(kg/ $h m 2 · a$ ),取值4.65kg/(hm²·a)^[26];A为林分面积(hm²); $U 氟化物$ 为林分年吸收氟化物价值(元/a); $K 氟化物$ 为氟化物治理费用(元/kg),2008—2018年均取值0.69元/kg^[13]
	滞尘	$G 滞尘 = Q 滞尘 A$ $U 滞尘 = K 滞尘 G 滞尘$	$G 滞尘$ 为林分年滞尘量(t/a); $Q 滞尘$ 为单位面积林分年滞尘量(kg/ $h m 2 · a$ ),取值10 110kg/(hm²·a)^[26];A为林分面积(hm²); $U 滞尘$ 为林分年滞尘价值(元/a); $K 滞尘$ 为降尘清理费用(元/kg),2008—2018年均取值0.15元/kg^[13]
生物多样性	物种保育	$U 生物 = S 生 A$	$U 生物$ 为林分年物种保育价值(元/a); $S 生$ 为单位面积森林年生物物种资源保护价值(元/ $h m 2 · a$ ),2008年取值20 000元/(hm²·a)^[27];A为林分面积(hm²)

Tab.2

Tab.3

Fig.4

Fig.5

References 28

[1]	张翔, 王庆安, 王文国, 等. 汶川地震极重灾区植被恢复分区研究[J]. 中国水土保持, 2010(5):48-51.
[2]	沈茂英. “5·12”汶川地震极重灾区生态修复重建研究进程综述[J]. 四川林勘设计, 2013(2):1-7.
[3]	吴春生, 王文杰, 刘孝富, 等. 基于TM遥感数据的汶川地震极重灾区生态恢复研究[J]. 地球信息科学报, 2012,14(5):666-672.
[4]	杨渺, 谢强, 方自力. 等. “5·12”汶川地震极重灾区生态服务功能恢复总体评估[J]. 长江流域资源与环境, 2016,25(4):685-694. doi: 10.11870/cjlyzyyhj201604020
[5]	李甜甜. 汶川地震极重灾区生态恢复研究[D]. 长沙:湖南科技大学, 2012.
[6]	Wang Ming, Yang Wentao, Shi Peijun, et al. Diagnosis of Vegetation Recovery in Mountainous Regions After the Wenchuan Earthquake[J]. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, 2014,7(7):3029-3037. doi: 10.1109/JSTARS.2014.2327794
[7]	Li Congrong, Wang Ming, Xie Jun, et al. Topographic changes and their driving factors after 2008 Wenchuan Earthquake[J]. Geomorphology, 2018,311(15):27-36. doi: 10.1016/j.geomorph.2018.03.019
[8]	王顺利, 刘贤德, 王建宏, 等. 甘肃省森林生态系统服务功能及其价值评估[J]. 干旱区资源与环境, 2012,26(3):139-145.
[9]	Costanza R. The value of the world' s ecosystem services and natural capital[J]. Nature, 1997,387(15):253-260. doi: 10.1038/387253a0
[10]	余新晓, 鲁绍伟, 靳芳, 等. 中国森林生态系统服务功能价值评估[J]. 生态学报, 2005(8):2096-2102.
[11]	谢高地, 鲁春霞, 冷允法, 等. 青藏高原生态资产的价值评估[J]. 自然资源学报, 2003(2):189-196. doi: 10.11849/zrzyxb.2003.02.010
[12]	Salem M E, Evan M D. The Economic Value of Mangroves:A Meta-Analysis[J]. Sustainability, 2012,4(3):359-383. doi: 10.3390/su4030359
[13]	LY/T 1721-2008, 森林生态系统服务功能评估规范[S].
[14]	张春敏, 王根绪. 汶川大地震灾害对区域生态系统的影响——以青川、平武和茂县为例[J]. 生态学报, 2008,28(12):5833-5841.
[15]	李从容, 汪明, 刘凯. 半方差函数模型在滑坡泥石流、泥石流沟分布识别中的应用——以四川洪溪河流域为例[J]. 地理与地理信息科学, 2019,35(2):47-52.
[16]	绵阳统计局. 绵阳统计年鉴[J]. 北京: 中国统计出版社,2008— 2018.
[17]	程驰, 牟瑞芳. 九寨沟森林生态系统水源涵养量计算分析[J]. 河南科技大学学报:自然科学版, 2007(3):69-72.
[18]	龚诗涵, 肖洋, 方瑜, 等. 中国森林生态系统地表径流调节特征[J]. 生态学报, 2016,36(22):7472-7478. doi: 10.5846/stxb201601120081
[19]	刘琼阁. 三峡库区森林生态系统服务功能评估研究[D]. 北京:北京林业大学, 2014.
[20]	王绍强, 周成虎, 李克让, 等. 中国土壤有机碳库及空间分布特征分析[J]. 地理学报, 2000(5):533-544. doi: 10.11821/xb200005003
[21]	傅声雷, 蚁伟民, 丁明懋. 鼎湖山不同植被类型下土壤微生物养分的矿化[J]. 植物生态学报, 1995(3):217-224.
[22]	何英. 森林固碳估算方法综述[J]. 世界林业研究, 2005(1):22-27.
[23]	吴鹏, 丁访军, 陈骏. 中国西南地区森林生物量及生产力研究综述[J]. 湖北农业科学, 2012,51(8):1513-1518.
[24]	国政. 西南地区天然林保护工程综合效益评价研究[D]. 北京:北京林业大学, 2011.
[25]	雷平, 郭洪兴, 邹志安, 等. 无人为干扰下不同生境阔叶林的群落结构特征[J]. 江西林业科技, 2014,42(1):6-9.
[26]	刘盈盈, 贺红早, 张玉武, 等. 黔东南州森林净化大气环境价值评估[J]. 贵州科学, 2013(5):108-110.
[27]	赵海凤. 四川省森林生态系统服务价值计量与分析[D]. 北京:北京林业大学, 2014.
[28]	熊丹, 许小君. 四川民族地区“旅游兴县”特色县域经济研究——以平武县为例[J]. 贵州民族研究, 2016,37(7):167-171.

年份	滑坡泥石流面积	阔叶林损失面积	黄壤损失面积	黄棕壤损失面积
2008	830.66	515.23	125.66	389.57
2010	555.28	399.54	125.51	274.03
2011	555.55	376.69	120.14	256.55
2012	554.89	379.15	125.71	253.45
2013	408.72	303.40	142.17	161.24
2014	345.39	248.02	95.71	152.31
2015	250.95	175.36	73.11	102.25
2016	225.48	158.76	76.43	82.34
2018	274.03	195.85	89.75	106.10

功能类别	指标	2008年	2010年	2011年	2012年	2013年	2014年	2015年	2016年	2018年
涵养水源	调节水量/万m³	289.35	263.40	270.45	190.11	262.13	136.62	93.73	99.39	165.19
涵养水源	净化水质/万m³	289.35	263.40	270.45	190.11	262.13	136.62	93.73	99.39	165.19
保育土壤	固土/万t	1.80	1.38	1.30	1.31	1.03	0.85	0.62	0.54	0.66
保育土壤	保肥/万t	20.37	14.76	13.86	13.76	9.55	8.50	5.81	4.29	6.20
固碳释氧	固碳/万t	3.78	2.93	2.76	2.78	2.23	1.82	1.29	1.17	1.44
固碳释氧	释氧/万t	1.75	1.36	1.28	1.29	1.03	0.84	0.60	0.54	0.67
积累营养物质	积累N/万t	0.028	0.022	0.021	0.021	0.017	0.014	0.0096	0.0087	0.011
	积累P/万t	0.0035	0.0027	0.0026	0.0026	0.0021	0.0017	0.0012	0.0011	0.0013
	积累K万t	0.0048	0.0037	0.0035	0.0035	0.0028	0.0023	0.0016	0.0015	0.0018
净化大气环境	提供负离子/万个	5.36	4.16	3.92	3.95	3.16	2.58	1.82	1.65	2.04
	吸收二氧化硫/万kg	4.57	3.54	3.34	3.36	2.69	2.2	1.56	1.41	1.73
	吸收氟化物/万kg	0.25	0.19	0.179	0.179	0.149	0.12	0.081	0.074	0.091
	滞尘/万kg	520.87	403.93	380.87	383.33	306.73	250.73	177.27	160.53	198.00