林业生态工程森林生态效益计量理论和方法研究

    盛晓宇

    一、森林生态效益计量概述

    基于森林生态效益的计量，结合对生态效益作用机理的充分考量，对森林生态效益进行了明确定义，具体而言，森林资源作为森林生态效益载体，这两者间存在松散的相关关系，又称第二类相关关系，以此为基础形成森林生态效益自变量独有的林分及区域自变量集。在针对包括森林海洋水源等生态效益的相关关系及概念等开展界定操作的过程中，明确其特有的标准化因变量集与自变量集，并对其整体扩散模型开展有效创设，能够实现有效估计我国林业生态工程多种森林生态效益的目的。

    二、林业生态工程森林生态效益计量理论和方法

    1、计量模型理论

    具体开展森林生态效益计量操作的过程中，存在两种具备较高明确必要性的变量，包括形成森林生态效益的自变量集与对森林生态效益物理量加以描述的因变量集。此为一般意义上的森林生态效益指标体系。但此处并非基于一般意义开展指标体系探讨，而是需要在明确、有效的对上述两种变量加以区分的条件下，针对森林生态效益指标体系理论问题进行研究。

    （1）自变量集

    基于对森林生态效益的研究，可以得知，森林生态效益主要指森林植物土壤及大气气候互相影响后形成的，基于此，可以认定森林生态效益自变量具体有两种，即林分自变量及区域自变量。

    （2）因变量集

    森林生态效益主要指森林基于个别化学、物理作用形成的效益量，加以简化以后，只将其物理量记录下来，其货币量主要指将物理量经由货币模型加以转化以后的效益量表现形式。通常来讲，由于此类物理量一般有相关变量组成，所以，又称为森林生态效益因变量，具体需要满足的要求包括：第一，于因变量集中需要互相独立;第二，遵循所规定的标准化要求;第三，每个生态效益都需要界定其因变量集;第四，每个生态效益都需要对其概念开展有效的审定及界定。

    （3）整体扩散模型

    结合对森林生态效益性质的了解和研究，其主要指一种森林计测，因此其总计量理应顺应基于样本测定开展估测的思路，且此样本需要是广义上的，不应是随机的，又可以称为生态定位观测站测定值。一般情况下，生态效益测定具有的困难性都相对较高，在实际开展相关抽样比计算操作时，取得的记过照比其他森林资源估测抽样来讲，要小的多。此类基于微观观测数据向宏观总体开展的拓广需要是循序渐进的，通常称为扩散。

    每个三林生态效益都具有多个自变量及因变量相关关系，为了防止由于传统回归影响导致的变量方程矛盾问题产生，需要构建出森林生态效益整体模型。将自变量、因变量观测值设计矩阵假设为M和N，则其满足的回归模型具体可表示为：

    N=MB+E

    该公式中，B表示待估系数矩阵、E表示误差项矩阵。

    正规表达式为：

    MMB=MN

    解矩阵为：

    B=（MM）-1MN

    此为多元线性模型待估系数矩阵，通过对其加以有效应用的方式，基于分区分类原则开展森林生态效益计量，可取得较为优良的效果。

    2、具体方法

    （1）森林吸收CO2的效益

    ①概念

    森林发挥着维持大气中O2、CO2平衡的重要作用，倘若其白天基于光合作用吸收44克CO2，便可以释放出32克O2;夜晚基于植物呼吸则相反。白天经由光合作用释放的O2为相应植物夜晚呼吸消耗量的20倍。森林年均净吸收的CO2又称森林吸收CO2效益。

    ②因变量

    植物光合作用表达式为：

    CO2（264g）+H2O（108g）→葡萄糖（180g）+O2（193g）

    植物发生光合作用的过程中，1t干物质的形成需要以1.63tCO2的吸收作为支撑，同时会释放1.2t的O2。于森林中形成的干物质也叫作生物量，基于测树学相关理论，可对林分或者单木生物量开展有效测定。为了提升基于样木推总体的便捷性，此处需要对相关个别生物量参数加以规定：第一，林木材积生长率及其生物量生长率保持一致;第二，林木生物量平均密度为每立方米0.45t。加入个别林分蓄积为U;采集生长率为P，那么，此林分年均CO2净吸收量C可表示为：

    C=U×0.45×1.3×P×1.63=0.95355×U×P

    故而，可以明确的是，一立方米蓄积森林的生长年均CO2净吸收量，又叫做森林吸收CO2效益因变量U的表达式为：

    U=0.95355×P（t/（m3·a））

    ③性质及扩散方程

    首先，森林吸收的CO2效益的因变量主要指附加于林木材积生长率的一种变量，由于这两者间存在线性关系，现实因变量为林木材积生长率P;其次，显而易见，森林吸收CO2效益的自变量包括郁闭度及林分类型等，区域自变量作用效果并不明显;最后，森林吸收CO2效益和森林资源存在亲密关联，呈第一类相关关系。

    上述因变量即林分材积生长率线性函数，因此，上述因变量整体扩散模型即为林分材积生长率整体扩散模型，基于此，可经由估算得出，四大林业生态工程年均CO2吸收效益约为3.197×105t，人民币约为3.197×1010元。

    （2）森林凈化大气效益

    ①内涵

    与森林吸收CO2不同，森林净化效益并不明确，且是仅针对人类而言的，尤其是针对长时间定居于城市中的人们，此类人群需要呼吸新鲜空气，此处的新鲜主要指无菌、无尘以及O2含量多等，森林空气浴即人们利用此类效益而形成的。基于该角度而言，森林净化大气效益主要应涵盖：第一，有毒物体吸收功效;滞尘功效以及O2释放功效等。

    个别人员可能认为森林释放O2的功效无需计入其中，由于其主要是经由森林吸收CO2必然会产生的，此类必然并非可以人为转移，此类说法存在误区，主要原因为：森林吸收CO2与释放O2的存在的价值存在差异，基于价值层面而言，两者相互独立，因此不存在重复计量的问题。

    从本质意义上来讲，森林生态效益内，也存在一些和O2释放相同的依从的相关性。具体开展森林生态效益计量操作时，需要尽可能的防止对其开展重复计量。结合森林生态效益概念，基于使用价值层面加以考量，个别森林净化大气效益的项目，由于只能在城市森林中发挥相应价值，所以在具体开展国家森林总体生态计量的过程中，可以不进行考虑。

    ②O2释放效益计量

    森林O2效益本身不独立存在，物理计量表达式具体为：

    H=0.45×1.3×1.2×P=0.702×P

    其中，H代表1m3木材所释放的O2的物理量，单位t/m3。

    （作者单位：151100 黑龙江省肇东市肇岳山国家湿地公园服务中心）