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森林资源是重要的自然资源资产，是林业生态建设的基础，担负着维持国民经济可持续发展、保障人民生活水平稳步提升和保护生态环境的重要使命[1]。对森林资源开展定期调查，及时地掌握森林资源状况和其消长变化动态，对于科学的经营、利用、保护和管理森林资源具有重要意义[2]。我国自20世纪70年代开始，先后累积开展了8次全国森林资源清查工作，森林资源清查工作的实施有助于及时了解我国森林资源的动态变化。20世纪90年代以来，我国森林资源数量不断增长，对森林质量提升的要求不断强化。另外，在林业可持续发展战略的指导下，我国林业经营的目的已从生产木材为主，转变为了生产木材同时兼顾生态效益的发挥。党的“十八大”以来，提出了构建生态文明的理念，将自然生态系统列入国民经济核算体系。森林生态系统是陆地生态系统最大的生态系统，发挥着重要的生态功能，我国学者用分布式测算方法进行了多次森林生态系统服务功能的评估[3]。同时，也对安徽[4]、黑龙江[5]、吉林[6]、宁夏[7]、山东[8]、上海[9]、陕西[10]等多个省（市）开展了省级尺度森林生态服务功能的评估与研究，对退耕还林等林业生态工程也进行了生态效益评估[11]。海南省自20世纪80年代建省以来，森林面积和蓄积多次变化，但至今尚未见有关对海南建省以来的森林资源动态变化的分析，对海南省森林生态系统服务功能方面的研究也较少。为此，笔者采用全国森林资源清查（即一类调查）数据，系统分析海南省建省以来森林资源的动态变化。同时，应用监测获得的生态数据评估海南省森林生态系统服务功能变化，旨在为相关林业管理部门准确掌握森林资源现状及其消长过程，制定及修订相关的林业政策，保障林业可持续发展战略的实施提供重要依据。
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海南省位于中国最南端，北以琼州海峡与广东省划界，西临北部湾与越南相对，东濒南海与台湾省相望，东南和南边在南海中与菲律宾、文莱和马来西亚为邻。位于E108°37′～111°03′，N18°10′～20°10′之间，东北至西南向，长约290 km；西北至东南宽约180 km。管辖范围包括海南岛和西沙群岛、南沙群岛、中沙群岛的岛礁及其海域。全省陆地总面积3.5万km2，海域面积约200万km2，其中本岛面积3.39万km2。海南岛地处热带北缘，属热带季风气候，素来有“天然大温室”的美称，这里长夏无冬，年平均气温22～27 ℃，≥10 ℃的积温为8 200 ℃，年光照为1 750～2 650 h，光照率为50%～60%，光温充足，光合潜力高。海南岛入春早、升温快、日温差大、全年无霜冻、冬季温暖。海南省雨量充沛，年降水量在1 000～2 600 mm之间，年平均降水量为1 639 mm，有明显的多雨季和少雨季。每年的5～10月份是多雨季，占全年总降水量的70%～90%，每年11月至翌年4月为少雨季节，仅占全年降水量的10%～30%。海南植被生长快，植物繁多，是热带雨林、热带季雨林的原生地。截至2013年底，全省森林面积约200万亩，森林覆盖率61.9%，活立木总蓄积量为1.29亿m3，其中橡胶林贡献较大。有国有林场26个、各级森林公园25个。6个、各级森林公园25个。
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森林资源清查是指对林木、林地和林区内的野生动植物及其他自然环境因素进行调查工作。其目的在于查清森林资源的分布、种类、数量、质量，摸清其变化规律，客观反映自然条件、经济条件，进行综合评价，提出全面的、准确的森林资源调查资料。本研究采用全国森林资源清查，即一类调查数据，数据由国家林业和草原局资源司提供，并由中国森林生态系统服务功能评估项目组核算结果并公开结果[12]。根据《国家森林资源连续清查主要技术规定》中所记录的49个优势树种（组），海南省森林的主要优势树种（组）有杉木、桉树、木麻黄、软阔等。
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依据中华人民共和国林业行业标准《森林生态系统服务功能评估规范》（LY/T 1721—2008）[13]，选取5项森林生态系统功能（涵养水源、保育土壤、固碳、林木积累营养物质、净化大气环境）分别开展测算。对于生物多样性保护功能的评估，依照《规范》，基于Shannon指数法，结合濒危指数体系、特有种指数体系和古树年龄指数体系进行修正[14]，进而参照《森林生态系统生物多样性监测与评估规范》(TY/T2241—2014)进行评估测算。指标体系及相关计算公式详情参照文献[15]。
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对海南省退耕还林工程生态效益评估测算时，需要将测算结果的物质量转化为价值量，该转化过程涉及到的社会公共数据主要由我国权威机构所发布，包括全国第8次森林生态系统服务功能评估[16]和中国森林资源核算研究[15]的相关参数。
1.1. 研究地概况
1.2. 森林资源清查数据
1.3. 生态效益评估指标及测算方法
1.4. 社会公共数据来源
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海南省历次清查期森林面积和蓄积如图1所示。海南省1988年从广东省划分出来，故未体现第1次（1973—1976年）清查期数据。海南森林面积自1981年起呈逐年增加的趋势，在第5次清查期（1994—1998年）后逐渐趋于稳定，在第8次清查（2009—2013年）后达最大的97.11万hm2。海南省森林蓄积变化第3次至第8次清查期蓄积逐渐增加的趋势。海南省森林面积处于不断增长的趋势，增长幅度为1.63倍，其增长量占有林地面积增长量的41.56%，森林蓄积量增长了32.61%。
Figure 1. Change in forest area and stock volume in different forest inventories in Hainan
海南历次清查期森林单位面积蓄积量如图2所示。海南森林质量第1次至第2次清查期有明显大幅度上升，与调查方法不一致有关，之后呈现先降后增趋势。早期海南过度开采、粗放经营，造成森林结构不合理，森林资源质量下降，林地生产力低。1999年通过了《海南生态省建设规划纲要》，2000年国家启动了全国重点地区天然林资源保护工程，使得其森林质量得到提升。
Figure 2. Stock volume of forests in different forest inventories in Hainan
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海南历次清查期主要优势树种（组）面积见表1。由表1可知，海南杉木、软阔和阔叶混交林面积从第3次至第6次清查呈增加趋势，在第6次清查面积达最大值，面积分别为7 100，62 300和575 600 hm2，第6次清查以后面积逐渐减小；桉树面积在第7次清查达最大值，为193 000 hm2；硬阔仅在第6和第8次清查中有面积，第8次清查时达到最大值，为15 600 hm2；木麻黄在第5次清查面积达最大值，为58 800 hm2，之后逐渐减小。
树种（组）
Tree species or mixed第3次
Third inventory第4次
Fourth inventory第5次
Fifth inventory第6次
Sixth inventory第7次
Seventh inventory第8次
Eighth inventory杉木 − 4 800 4 800 7 100 1 100 1 100 桉树 108 000 159 600 170 300 166 700 193 000 146 200 木麻黄 36 000 55 100 58 800 51 600 31 200 25 200 软阔 − 17 900 44 400 62 300 2 400 8 400 硬阔 − − − 23 − 15 600 阔叶混交 4 800 353 900 516 900 575 600 513 300 519 200 Table 1. Forest area of major dominant (mixed) tree species (mixed species) under forest inventory in Hainan
/hm2 海南省历次清查期主要优势树种（组）蓄积量变化见表2。由表2可知，从第3次至第6次清查期不同优势树种（组）中杉木、桉树、木麻黄和软阔的蓄积量逐渐增大，第6次清查期后蓄积量逐渐减小，第6次清查期其蓄积量达最大值。硬阔和阔叶混交的蓄积量在第8次清查期达最大值，第6次和第8次清查期分别为928 600 m3和65 155 100 m3。
树种（组）
Tree species or mixed第3次
Third inventory第4次
Fourth inventory第5次
Fifth inventory第6次
Sixth inventory第7次
Seven inventory第8次
Eighth inventory杉木 − 18 300 252 300 425 900 144 200 210 100 桉树 1 091 400 2 981 000 5 044 300 5 389 200 5 073 800 5 249 000 木麻黄 1 119 900 1 881 500 1 979 800 2 096 000 1 383 000 1 014 700 软阔 − 549 600 2 614 000 3 038 000 22 600 840 000 硬阔 − − − 199 100 − 928 600 阔叶混交 42 100 51 080 600 55 531 000 59 128 400 59 932 300 65 155 100 Table 2. Stock volume of major dominant (mixe) tree species in different forest inventories in Hainan
/m3 -
海南省森林生态系统服务功能物质量评估结果如表3所示，由表3可知，随着清查时间的推移，从第3次至第8次清查，海南省森林生态系统各项服务功能总体呈增加趋势，如涵养水源从第3次的每年34.82亿t，增加到第8次的每年82.56亿t，增加了137.11%；滞尘从第3次清查的每年93.33亿kg，增加到第8次的每年235.01亿kg。
清查期 涵养水源/
（亿t·a）固土/
（万t·a）保肥/
（万t·a）固碳/
（万t·a）林木积累营养物质/
（万t·a）产生负离子/
（1025 个·a）吸收污染气体/
（万kg·a）滞尘/
（亿kg·a）第3次 34.82 2 852.02 87.91 114.55 8.23 0.52 9334.87 93.33 第4次 43.27 3 546.18 108.49 137.29 9.88 0.60 11 557.23 113.47 第5次 61.99 4 989.86 156.54 198.65 14.20 0.90 16 319.91 163.46 第6次 65.52 5 493.75 162.72 230.29 15.93 1.00 18 013.51 181.32 第7次 66.32 5 765.00 169.07 211.62 16.02 0.99 18 916.39 190.20 第8次 82.56 6 963.89 207.62 263.52 19.76 1.24 22 965.46 235.01 Table 3. Physical assessment of forest ecological system service functions in Hainan
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海南历次清查期森林优势树种（组）森林水源涵养功能物质量见表4，由表4可见，杉木、木麻黄、阔叶混交均在第6次清查时达最大值，分别为每年1 147.57，98 990.84，310 236.89万m3；其他硬阔类和桉树在第5次清查时达最大值，分别为每年4 153.68，23 969.86万m3；其他软阔类在第8次清查时达最大值，为每年49 276.93万m3。历次清查期优势树种（组）森林固土功能见表5，从表5可见，从第3次清查开始，至第5次和第6次清查各树种固土物质量逐渐增加，第5次和第6次清查后各优势树种（组）固土物质量逐渐减小。杉木、木麻黄和阔叶混交均在第6次清查期达最大值；其他硬阔类和桉树在第5次清查达最大值；其他软阔类从第7次清查固土物质量开始逐渐增大，在第8次清查期达最大值，为每年288.51万t。历次清查期优势树种（组）森林固碳功能见表6。从表6可见，从第3次清查开始，至第5次和第6次清查各树种固土物质量逐渐增加，第5次和第6次清查后各优势树种（组）固碳物质量逐渐减小。杉木、木麻黄和阔叶混交均在第6次清查期达最大值；其他硬阔类和桉树在第5次清查期达最大值；从第7次清查期开始其他软阔类固碳物质量开始逐渐增大，在第8次清查期达最大值，为每年17.51万t。滞尘功能：海南省历次清查期森林滞尘量如表7所示，从表7可见，杉木、木麻黄和阔叶混交滞尘量均在第6次清查时达最大值，滞尘量分别为每年22.72，818.81，581.93万t；第5次清查期其他硬阔类和桉树滞尘量达最大值；从第7次清查期开始其他软阔类固碳物质量开始逐渐增大，在第8次清查期达最大值，为每年90.18万t。
树种（组）
Tree species or mixed第3次
Third inventory第4次
Fourth inventory第5次
Fifth inventory第6次
Sixth inventory第7次
Seventh inventory第8次
Eighth inventory杉木 0.00 775.82 986.82 1147.57 177.79 259.05 其他硬阔类 2 634.16 3 892.71 4 153.68 4 065.88 4 707.35 3 217.46 桉树 14 675.42 22 461.55 23 969.86 21 034.77 12 718.70 13 157.88 木麻黄 0.00 28 441.99 70 548.85 98 990.84 3 813.45 2 797.91 其他软阔类 0.00 0.00 0.00 0.00 1 325.78 49 276.93 阔叶混交 2 587.10 19 0745.02 278 598.76 310 236.89 276 658.43 300 767.83 Table 4. Forest water conservation of dominant (mixed) tree species in different forest inventories in Hainan
万m3·a 树种（组）
Tree species or mixed第3次
Third inventory第4次
Fourth inventory第5次
Fifth inventory第6次
Sixth inventory第7次
Seven inventory第8次
Eighth inventory杉木 0.00 13.36 15.26 19.76 3.06 4.46 其他硬阔类 17.02 25.15 26.83 26.27 30.41 20.79 桉树 712.86 1 091.08 1 164.34 1 021.77 617.69 639.15 木麻黄 0.00 751.01 1 862.85 2 613.86 100.69 73.88 其他软阔类 0.00 0.00 0.00 0.00 7.76 288.51 阔叶混交 15.52 1 144.29 1 671.33 1 861.13 1 659.69 1 804.32 Table 5. Soil conservation of forests of dominant (mixed) tree species in different forest inventories
万t·a 树种（组）
Tree (mixed) species第3次
Third inventory第4次
Fourth Inventory第5次
Fifth inventory第6次
Sixth inventory第7次
Seventh inventory第8次
Eighth inventory杉木 0.00 1.03 1.35 1.52 0.24 0.18 其他硬阔类 1.34 1.98 2.11 2.06 2.39 0.87 桉树 71.91 110.16 117.56 103.16 62.38 34.20 木麻黄 0.00 41.97 104.09 146.06 5.63 2.19 其他软阔类 0.00 0.00 0.00 0.00 0.89 17.51 阔叶混交 1.27 93.40 136.41 151.9 135.46 78.05 Table 6. Carbon sequestration of forests of dominant (mixed) tree species in different forest inventories
万t·a 树种（组）
Tree species or mixed第3次
Third inventory第4次
Fourth inventory第5次
Fifth inventory第6次
Sixth inventory第7次
Seventh inventory第8次
Eighth inventory杉木 0.00 15.36 17.54 22.72 3.52 5.13 其他硬阔类 5.37 7.94 8.47 8.30 9.60 6.56 桉树 225.14 344.59 367.73 322.7 195.12 201.86 木麻黄 0.00 235.26 583.55 818.81 31.54 23.14 其他软阔类 0.00 0.00 0.00 0.00 2.43 90.18 阔叶混交 4.85 357.79 522.59 581.93 518.95 564.17 Table 7. Dust retention of forests with dominant (mixed) tree species in different forest inventories in Hainan
万t·a -
海南省“十一五”“十二五”期间的森林生态系统服务功能价值量分别为1 126.59亿元·a和1 359.67亿元·a，增长幅度为20.69%/年，且分别相当于2008年与2013年本地区GDP的77.20%和43.64%。海南省近2次清查期间主要优势树种（组）生态功能价值量如图3所示。由图3可知，海南省第8次森林清查优势树种组主要生态功能价值总量除了其他硬阔和软阔类树种外均高于第7次清查，阔叶混交林在第7和第8次森林服务功能价值量达最大值。
Figure 3. Value of ecological service function of dominant (mixed) tree species in Hainan
2.1. 海南省森林资源动态变化
2.1.1. 海南省森林资源清查面积和蓄积变化
2.1.2. 海南省森林优势树种（组）面积和蓄积变化
2.2. 海南省森林生态服务功能物质量动态变化
2.2.1. 生态服务功能物质量评估结果
2.2.2. 优势树种（组）各生态功能物质量
2.3. 海南省森林生态服务功能价值量动态变化
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海南省森林资源自第2次清查开始，森林面积逐渐增加，由第2次清查期的41万hm2增加至第8次清查（2009—2013年）的97.11万hm2，增加了136.85%。从时间来看，第2至第4次清查期海南省森林面积增加缓慢，第5次清查出现了较快增长。原因是20世纪80年代人们尚未认识到森林发挥的价值，而且当时国家政策是鼓励采伐木材、开发木材，造成森林面积的大幅减少，从而不利于森林面积的增加。20世纪90年代以来人们开始意识到森林资源遭受破坏的后果，各地纷纷实施了科学化造林，并强化了森林经营管理措施，再加上全社会造林绿化行动的迅猛发展和林业生态工程的实施，森林资源逐渐得到恢复[1]。海南省森林蓄积从第3次清查期的6 000万m3增加到第8次清查期的8 903.83万m3，20年间森林蓄积了增加了2 903.83万m3，增加了32.61%。随着森林面积的增加，国家对森林的生产力和森林质量的提升越来越重视，还颁布了多项关于提升森林质量的政策，也要求地方政府制定自己的林业质量提升政策；同时，国家还实施了退耕还林、天然林保护等多项林业生态工程。相关林业政策的制定和林业工程的实施，不但改变了生态恶化状况，而且森林质量稳步提升[2]。党的“十八大”以来，提出了生态文明制度和理念，精准提升森林质量的发展政策，这更有利于森林蓄积的提升。从不同优势树种（组）来看，海南省森林由最初的以单一树种桉树和木麻黄面积占优，逐渐转变为阔叶混交林为主。这是因为单一林分为主的纯林结构性不稳，而阔叶混交林的林分结构比较稳定。海南大面积的阔叶混交林大部分处于热带雨林，而阔叶混交林林相整齐、结构稳定。
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海南省森林生态系统服务功能从第2次清查开始，涵养水源、固土、固碳、滞尘等各项指标均不断增大，这说明森林的质量在不断提升；其单位面积生态系统服务功能在不断增强。如涵养水源从第3次清查的每年34.82亿t，增加到第8次清查的每年82.56亿t，增加了137.11%；滞尘从第3次清查的每年93.33亿kg，增加到第8次清查的每年235.01亿kg。这一方面与森林面积的增加有关系，如第3次清查海南省森林面积为54.48万hm2，而第8次清查的森林面积是97.11万hm2，第8次森林资源清查面积是第3次的1.78倍，较大的森林面积保证了其较大的服务功能总量，这在不同优势树种（组）上也表现出相似的变化，针阔混交林的面积在第4次清查期以后最大，其生态系统服务功能也在第4次清查期后显示较大值。同时，也与林分质量有关，即与生物量有直接关系。研究表明，生物量的高增长也会带动植被生态系统服务功能的增强[16]。生态系统单位面积生态功能的大小与该生态系统的生物量有密切关系[17]，一般来说，生物量越大，生态系统功能越强[18]。大量研究结果证实了随着森林蓄积量的增长，涵养水源功能逐渐增强的结论，主要表现在森林林冠截留、枯落物蓄水、土壤层蓄水和土壤入渗等方面的提升。但是，随着森林蓄积的增长，枯落物厚度和土壤结构将达到一个相对稳定的状态，此时的涵养水源能力也处于一个相对稳定的最高值。森林生态系统涵养水源功能较强时，其固土功能也必然较高，即固土功能也与森林蓄积存在相关关系。森林蓄积量的增加即为生物量的增加，生物量的增加即为植被固碳量的增加。另外，土壤固碳量也是影响森林生态系统固碳量的主要原因，全球陆地生态系统碳库的70%左右被封存在土壤中，即在地表植被覆盖不发生剧烈变化的情况下，土壤碳库是相对稳定的。海南省森林生态系统服务功能评估的结果显示阔叶混交林在第7次和第8次森林服务功能价值量达最大值，远远高于其他林分类型，一方面是因为阔叶混交林面积较大，另一方面也与阔叶混交林质量较高、生物量较大、生长稳定有关系。可见，阔叶混交林应该是海南省今后造林的主要选择树种和林分搭配模式。现今，海南省正在积极建设热带雨林国家公园，可将阔叶混交林等生态功能高的林分类型作为主要的树种和林分选择。海南森林资源面积、蓄积和生态功能实现了“三增长”，海南省森林面积自1981年起呈逐年增加的趋势，海南省森林蓄积变化第2次至第8次清查期蓄积逐渐增加的趋势，第2次至第3次清查期资源数量有大幅度上升，森林蓄积量增长了53.14%；从第3次清查至第8次清查，海南省森林生态系统各项服务功能总体呈增加趋势；海南省“十一五”“十二五”期间的森林生态系统服务功能价值量分别为1 126.59亿元·a和1 359.67亿元·a，增长幅度为每年20.69%。研究结果对进一步提高人们对森林资源保护意识、推动国民经济核算体系和生态文明建设制度的构建具有重要的意义。
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