我国不同气候区油用牡丹生态系统服务价值评估

摘要 油用牡丹是重要的木本油料植物，但以往主要关注其经济价值，缺乏对其生态系统生态服务功能的认识。基于野外观察数据，采用单位服务功能价格法，从水源涵养、土壤保持、防风固土、固碳释氧、净化环境和生物多样性保护等方面，对不同气候区和地形条件下的油用牡丹生态系统服务价值进行评估，并与自然草地生态系统进行比较。结果表明，油用牡丹生态系统平均固碳释氧价值显著低于自然草地，其他平均服务价值在油用牡丹和草地之间无显著差异；佳县油用牡丹生态系统土壤保持价值和防风固土价值低于自然草地，洛宁县油用牡丹生态系统土壤保持价值和防风固土价值高于自然草地，建昌县油用牡丹生态系统土壤保持价值高于自然草地。结果有助于在综合考虑气候特征、地形条件等因素的基础上，权衡油用牡丹生态系统经济价值和生态服务价值，合理安排油用牡丹种植和管理措施，为促进油用牡丹产业的可持续发展提供理论依据。

关键词 油用牡丹生态系统；生态效益；服务功能评估；价值估算

中图分类号 X826 文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2023）04-0061-07

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.04.015

The Assessment of the Oil Tree Peony Ecosystem Services Value in Different Climate Regions of China

GUO Jiao-jiao1，2，LIU Zheng-an1，ZHOU Ji-hua1 et al

（1.Key Laboratory of Plant Resources，Institute of Botany，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100093；2.University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049）

Abstract Oil tree peony is one of the important resource plants which can produce oil.However，the economic value of oil tree peony ecosystem was well considered，its ecological values were less understood.Based on the field observation data，the ecosystem services value of the oil tree peony and grassland in different climate regions and terrains were quantitatively assessed by six functional evaluation indexes of water conservation，wind erosion prevention，soil retention，carbon sequestration and oxygen release，environment purification，and biodiversity conservation.The results showed that the average value of the carbon fixation and oxygen release was significantly higher in oil tree peony ecosystem than that in natural grassland ecosystem，and no significant difference for other average service values between oil tree peony ecosystem and natural grassland ecosystem.However，the service values of wind erosion prevention and soil conservation of the oil peony ecosystem in Jiaxian County were lower than that of natural grassland，while the values were higher in Luoning County than that in natural grassland.And the service values of soil conservation of the oil peony ecosystem in Jianchang County was higher than that of natural grassland.The results in this research are useful for tradeoff between economic and ecosystem service values of the oil tree peony ecosystem based on the climate and terrain conditions，and for arranging the planting and management for the oil peony.The results also could provide a theoretical basis for the sustainable development of the oil tree peony industry.

Key words Oil tree peony ecosystem;Ecological benefits;Function evaluation;Value estimation

生态系统服务是指生态系统为人类生存和发展所提供的自然本底条件和功能［1］，包括有形物质产品和无形服务两方面，可分为供给服务、调节服务、支持服务和文化服务［2］。生态系统服务的可持续供给是社会经济可持续发展的基础，对人类的生计和福祉至关重要［3］。然而，近几十年来，由于气候变化和人类对资源需求的增加，对生态系统造成巨大压力［4］。全球约60%的生态系统服务处于退化之中［5］，其主因是对生态系统服务功能认识不足，导致对生态系统的不合理和过度利用。因而，开展生态系统服务功能评估有助于科学认识生态系统的生态服务价值，对于区域可持续发展和生态环境建设具有重要意义。

自1997年Costanza等［2］开展全球生态系统服务研究以来，生态系统服务得到学者的广泛关注［6-7］。国内外学者从生态系统服务功能评估、价值核算、生态系统服务间的关系、生态系统服务变化及驱动机制等方面开展了大量研究，对森林［8］、草地［9］、湿地［10］、灌丛［11］、农田［12］、果园［13］等主要自然与人工生态系统开展了系统研究，尤其在生态系统服务功能评估及价值核算等方面取得较大进展，发展了众多评估方法，主要包括单位面积价值当量因子法和单位服务功能价格法［14］两类。当量因子法主要考虑区域或更大尺度，评估精度较低［15］。单位服务功能价格法先计算各项服务功能的物质量，再依据经济学原理和方法计算价值量，评估精度较高，因而受到诸多学者的青睐［16］。如刘胜涛等［17］和宁虎森等［18］利用单位服务功能价格法分别对泰山森林和新疆柽柳林的生态系统服务功能进行评估，为管理决策提供科学参考。近年来，随着气候变化和人类活动的加剧，生态系统服务正在发生快速变化，研究生态系统服务变化及驱动因素成为热点问题［19］。研究表明，气候和地形条件是影响生态系统服务功能变化的重要因素［20］，可对生态系统结构、组成和功能产生强烈影响，进而影响生态系统服务供给水平，尤其是温度、降水等气候因子和坡度、坡向等地形因子会对生态系统服务产生重要影响［21-22］。尽管生态系统服务功能评估研究进展迅速，但对于一些具有重要经济价值的人工生态系统服务功能评估仍属空白，对于同一类型人工生态系统服务功能的区域差异关注不够。

油用牡丹是一种重要的木本油料植物。2011年以来，在国家相关政策的支持下，在全国大面积推广种植油用牡丹，面积近千万亩。油用牡丹适应性强，可在贫瘠和边际土地上种植，既能改善生态环境，又能兼顾农民增收和脱贫致富，成为一些地区“生态和脱贫”的双赢产业［23］。油用牡丹产业与“美丽中国”建设提出的绿色、低碳、循环经济发展道路相契合，是繁荣地区经济和建设美丽乡村的良好选择。然而，目前在油用牡丹经营管理方面，人们仍普遍关注其经济价值和短期效益而忽略其生态效益。同时，由于自然状况、气候及地形条件的差异，不同地区油用牡丹生态系统服务功能表现出较大的空间异质性，但目前对于油用牡丹人工生态系统的生态服务价值及区域差异了解很少，制约了油用牡丹生态服务功能的发挥。该研究以分布于我国不同气候区的3个典型油用牡丹人工生态系统为研究对象，基于野外观察数据，采用单位面积服务功能价格法，评估不同气候和地形条件下油用牡丹生态系统服务价值，阐明油用牡丹生态系统服务功能及其影响因素，为油用牡丹产业的可持续发展，以及经济和生态效益的优化提供科学依据。

1 研究区概况

研究地点为辽宁省建昌县、陕西省佳县和河南省洛宁县3个油用牡丹种植基地。建昌县位于辽宁省西南部，40°24′～41°06′N、119°13′～120°18′E，气候类型为温带大陆性季风气候，年均温8.2 ℃，年降雨量569.7 mm。境内山峦起伏，沟壑纵横，油用牡丹人工生态系统位于牤牛营子乡天香园生态农场，面积约133.3 hm2，于2015年开始种植。佳县位于陕西省东北部，黄河中游西岸，37°41′～38°23′N、110°0′～110°45′E，气候类型为温带大陆性半干旱季风气候，年均温10 ℃，年降雨量547.7 mm。境内山丘连绵，是典型的黄土高原沟壑地貌，油用牡丹人工生态系统位于乌镇刘家山乡，面积约66.7 hm2，于2016年开始种植。洛宁县位于河南省西部，洛河中游，34°05′～34°38′N、111°08′～111°49′E，气候类型为温带季风气候，年均温13.7 ℃，年降雨量659 mm，气候宜人，适宜多种农作物生长，油用牡丹人工生态系统位于罗岭乡，面积约66.7 hm2，于2014年开始种植。3个地点的油用牡丹种植模式均分为平地和坡地种植，人工管理措施包括灌溉和除草。

2 材料和方法

2.1 数据来源

2.1.1 野外测定。在3个油用牡丹种植基地，选择种植时间和株龄相近的油用牡丹群落，分别在3个不同地形条件（平地、阴坡和阳坡）的油用牡丹群落设立样地，以相邻的自然草本植物群落作为对照。记录样地基本状况，包括经纬度、坡度、坡向等信息。在每个牡丹群落随机设置3个5 m×5 m的样方，记录牡丹株数、高度、冠幅和盖度等，采用样株收获法［24］测定牡丹群落生物量。在相邻的自然草本植物群落随机设置3个1 m×1 m的样方，记录样方内草本植物种数、高度和盖度，采用全株收获法［24］测定群落生物量。在每一个样方内用土壤环刀在40 cm深度处采集1个土壤样品，用于测定土壤容重；采集0～50 cm的土壤混合样品，用于测定土壤理化性质。采集的土壤样品带回实验室进行相关指标测定。土壤机械组成采用密度计法测定（LY/T 1225—1999）；土壤有机碳含量采用重铬酸钾氧化-分光光度计法测定（HJ 615—2011）；土壤碳酸钙含量采用中和滴定法测定（LY/T 1250—1999）。

2.1.2 数据收集。气象数据来源于中国气象数据网（http：//data.cma.cn/），包括2014—2019年逐年日均降水、气温、日照时数和风速等；蒸散量数据来源于MODIS全球蒸散发产品数据集（http：//files.ntsg.umt.edu/data/NTSG_Products），包括2014—2019年逐年的蒸散量数据；DEM高程数据来源于地理空间数据云（http：//www.gscloud.cn/）；各省市统计年鉴数据来源于统计局官网。