丰林国家级自然保护区生物多样性保护价值量化1)

赵欣 张杰 林达 钟林东 陈丽军

(东北林业大学，哈尔滨，150040) (黑龙江丰林国家级自然保护区管理局) (黄冈师范学院)

自然保护区建设使我国的生物多样性得到了有效保护[1]，从保护的角度看，最稀有或最受威胁的物种比普通物种具有更高的利益[2]。将经济学中的价值概念引入到对自然保护区生物多样性的研究中，能够有助于提高人们对生物多样性存在价值的认知，并为决策者制定相关政策提供依据。各种定性和定量方法被应用于对生物多样性的保护价值评估中。其中，定性分析多为标准性评价分析，如《世界遗产名录》等的评定,这种方法主要依赖于专家的知识与经验，受人为主观因素影响大。量化研究主要应用于3个决策研究领域：(1)以专家打分为主的等级或标准评估[3-4]。(2)赋值或进行指数分析的保护空缺、热点及重点建设地区、保护区建设布局研究[5-7]。(3)采用市场价格替代法、支付意愿法(WTP)、费用效益法等的货币价值计量，主要用于保护区生态价值贡献及重要性研究[8-11]。然而，使用这些方法中也存在着一些无法避免的问题，如依托特定市场或替代性商品价格对野生动物保护价值的估算[12]，只能局限于某些特有物种，采用问卷访谈方式了解保护支付意愿受主观因素和受访者个体差异影响较大。

王兵等[13]首次利用Shannon-Wiener指数进行保护等级划分，设定合理的单位面积货币价值量标准，并经过不断修正[14-15]，较为客观地对中国森林植物物种多样性的保育价值进行货币计量评估，也是目前我国森林型自然保护区生物多样性保护价值评估的主要方法之一。杜燕等[16]从林木的组龄、起源，洪宇等[17]基于生境质量角度对其进行修正并应用于评估。石小亮[18]依据Shannon-Wiener指数的7个价值等级标准，选取不同等级的中值和对应的价值(年机会成本)进行多项式模拟，得到单位面积物种损失的机会成本模拟曲线。

考虑到自然保护区生物多样性的地域集中代表性特征，本研究基于已有的研究成果[13-15]，结合行业标准[19-20]，对修正过的Shannon-Wiener指数再次进行调整，加入集中代表度指数，并将植物与动物全部纳入森林型自然保护区生物多样性保护价值的评估中，以丰林自然保护区为研究对象进行计算，期望进一步获得对森林型自然保护区生物多样性保护价值更有效、全面的货币评估结果。

1 研究区概况

始建于1958年的丰林国家级自然保护区，位于黑龙江省伊春市小兴安岭中麓地段，是黑龙江省第一个自然保护区。丰林自然保护区1997年被联合国教科文组织纳入世界生物圈保护区网络，是黑龙江省加入世界生物圈网络最早的保护区。2015年成为我国首个通过森林认证的自然保护区。丰林国家级自然保护区的主要保护对象是红松(Pinuskoraiensis)为主的北温带针阔叶混交林生态系统和珍稀野生动植物(表1)，属森林生态系统类型自然保护区，是我国北方红松林生态系统保存最完整，面积最大的天然集中分布区。保护区总面积18 165.4 hm2，其中核心区总面积4 165 hm2，缓冲区总面积3 812 hm2，试验区总面积10 188.4 hm2，原始森林覆盖面积占森林面积的92%以上，保护区保存的天然红松林平均蓄积量是黑龙江森工国有林区天然红松林平均蓄积量的1.97倍，且以很小的林地面积保存着黑龙江森工国有林区1/5的天然红松蓄积量[21]。

表1 丰林自然保护区动植物保护等级

2 研究方法

运用指数分析并结合设定价值对森林生物多样性保护价值的评价方法使货币计量客观化，统一的价值标准也使得不同区域之间具有可比性。森林作为重要的陆地生态系统，与人类之间的关系最为紧密，森林又是众多物种的栖息地和繁衍地。与其他生态系统价值相比，对森林保护价值的研究和关注更多，高保护价值森林的概念被广泛应用于森林认证、规划、政策制定中[22]。但需注意的是，对生物多样性的保护价值评估不应仅仅是以最丰富的物种资源为评价目标，而是应以最稀有或最受威胁的物种为核心评估对象，尤其是对自然保护区而言，这一点至关重要。随着Shannon-Wiener指数在森林型生态系统生物多样性保护价值评估中的广泛应用，指数公式被不断修正[14-15]，濒危指数、特有种指数及古树年龄被逐步增加到森林物种多样性保育价值的测算中。

Shannon-Wiener指数(H′)公式：

(1)

式中：Pi为第i个种在全体物种中的重要值比例;s为物种总数。

进行濒危指数、特有种指数、古树年龄修正的Shannon-Wiener指数(I)公式为：

(2)

式中：I0为原Shannon-Wiener指数(H′)；Em为物种m的濒危指数分值；Bn为物种n的特有种指数分值；Oi为古树i的年龄指数分值。

基于上述指数公式，再次进行修正，增加集中代表度指数对特有种指数进行补充(表2)。特有种的生存必然与特定的生境密切相关，但相似生境内特有种的种群数量可能存在差距，间或存在与广泛存在产生的保护效果和价值不尽相同，生境中稀有种群数量越多、越集中，就越易于维持生物多样性。如果自然保护地是建在物种集中分布的区域，那么将有更多的物种得到保护。这也说明，为什么墨西哥的保护地仅占国土总面积的4%，却保护了该国82%的哺乳动物[23]。例如，森林生态系统和森林动植物两种类型自然保护区中，动植物的分布种类可能相似，但保护的重点方向却不同，其保护价值体现也应有所差异。

表2 修正的Shannon-Wiener指数

新指数将原有针对森林中优势植物生物多样性的评价，转为针对森林型自然保护区珍稀濒危动植物生物多样性的评估，为了能够继续应用LY/T 1721—2008《森林生态系统服务功能评估规范》中的价值当量，保证研究的一致性，新的指数公式去掉了公式(2)中的I0，再次修正后的Shannon-Wiener指数(In)为：

(3)

式中：Cj为物种j的集中代表度指数分值。

最终得出森林型自然保护区生物多样性保护价值(V)：

V=AS。

(4)

式中：V为生物多样性保护价值；A为林分面积；S为Shannon-Wiener指数对应的单位面积生物多样性保护价值当量(表3)。

表3 Shannon-Wiener指数等级划分及其价值当量

3 结果与分析

通过对丰林自然保护区野生动植物资源的分析，结合修正的Shannon-Wiener指数，对丰林自然保护区生物多样性的保护价值行了全面评估。经过计算，丰林自然保护区内栖息的野生保护动物濒危指数多以2和1为主，少量物种的濒危指数达到3。特有种指数在丰林自然保护区内呈现空白，保护区内优势物种红松的树龄可达500 a以上，树龄指数最高可达到3，另外保护区内的红松密度和覆盖率极高，红松蓄积量是黑龙江森工国有林区天然红松林平均蓄积量的1.97倍，其集中代表度指数可达2。综上分析，丰林自然保护区内生物多样性保护的Shannon-Wiener指数达到3级，单位面积生物多样性维护价值在30 000元·hm-2·a-1，最终可得丰林自然保护区生物多样性保护价值约为5.45亿元·a-1。

运用修正后的Shannon-Wiener指数，采用LY/T 1721—2008《森林生态系统服务功能评估规范》计算方法，对比丰林自然保护区已有研究成果[24-25]，发现计算所得的生物多样性保护价值应居于其各单项价值首位，与甘肃白水江[26]、神农架[27]等森林型自然保护区的研究结论一致，说明生物多样性保护价值是森林型自然保护区价值的核心组成部分。森林作为生态系统的重要组成部分，在净化空气、涵养水源、保育土壤、固碳释氧、积累营养物质等方面的服务价值巨大。而这些价值的发挥又需要依赖于稳定的生态系统与生物多样性环境，可以说，生物多样性既是生命和谐共生的象征，也是森林生态系统可持续发展的基础。森林型自然保护区与一般森林既有共性也存在着差异，自然保护区生物多样性保护价值应该高于一般森林。从保护的重视程度上，森林型自然保护区是森林保护的重点和热点地区；从功能组成上，是森林服务功能极为富集或是珍稀物种的集中栖息地。丰富与稀有、濒危与脆弱是森林型自然保护区的标签。

丰林自然保护区主要的优势物种是红松，如果采用Shannon-Wiener指数，仅以红松的单位面积价值对整个自然保护的生物多样性价值进行核算，不同研究结果存在较大的差异，石小亮[18]估算为12 990元·hm-2·a-1，刘林馨等[24]估算为10 000元·hm-2·a-1，这些结果均小于对丰林自然保护区生物多样性保护价值采用再次修正后的Shannon-Wiener指数计算得出的30 000元·hm-2·a-1。通过对Shannon-Wiener指数的再次修正，能够对森林型自然保护区内的保护价值进行全面的评估，完整地反映了保护区生物多样性的保护价值构成。

4 讨论

本研究依照LY/T 1721—2008《森林生态系统服务功能评估规范》，采用再次修正的Shannon-Wiener指数对森林型自然保护区的生物多样性保护价值进行评估与货币计量。对生态服务价值的货币化计量，学术领域一直存在着不同的声音，如Pearce[28]认为生态系统服务功能价值的可算性或其结果没有实际意义，应该以“支付意愿”表达的“消费者偏好”和边际分析作为计量方法。Costanza et al.[29-30]则认为在计算过程中可以综合采用市场价格、准市场价格、替代成本等各种方法。从争论看，焦点还是集中在对生态系统价值或者生物多样性价值评估的准确性上，尤其是对于森林型自然保护区生物多样性的保护价值评估就尤为困难，既要对保护对象进行定量分析，还要解决货币计量的标准。因此，在对保护价值的评估中必然会面临价值评估不准确的质疑。但定量赋值型的保护价值评估研究[6-7]更适合标准性评估，即在这种方法下更适合对自然保护区生物多样性保护价值的单一评价，从保护视角评估保护区管理的有效性及保护热点或空缺。而本研究以货币方式对森林型自然保护区生物多样性保护价值的评估，适用于对自然保护区整体综合价值的评估研究，有助于将保护价值与其他生物多样性价值进行比较评价以及绿色GDP核算的实践与应用，让人们能够了解并重视自然保护区的建设。

采用再次修正的Shannon-Wiener指数，将对野生动物的评价加入到新指标中，增加了集中代表度指标，同时由于最后的价值结果还取决于对应的林分面积，因此，这种方法在对小尺度的研究中更具有针对性。

在过去20年，学者、实践工作者和政策制定者们都认识到了文化多样性和生物多样性之间存在空间上的联系，也存在概念性上的联系。保护区内的原住民是值得重视的知识拥有者和生物多样性守护者[31]。然而由于原住民的文化价值更加难以进行指标或经济计量，加之绝对的保护主义认为自然保护区不应有任何人类的印记，因此在对自然保护区的保护价值评估中，同生物多样性一样具有特殊性、濒危性的原住民文化及其社区的保护价值并未考虑在内，未来随着技术和认知的不断进步与发展，文化多样性的价值也应该计入到自然保护区的保护价值中。