趙欣 張杰 林達 鐘林東 陳麗軍

(東北林業(yè)大學，哈爾濱，150040) (黑龍江豐林國家級自然保護區(qū)管理局) (黃岡師范學院)

自然保護區(qū)建設使我國的生物多樣性得到了有效保護[1]，從保護的角度看，最稀有或最受威脅的物種比普通物種具有更高的利益[2]。將經濟學中的價值概念引入到對自然保護區(qū)生物多樣性的研究中，能夠有助于提高人們對生物多樣性存在價值的認知，并為決策者制定相關政策提供依據。各種定性和定量方法被應用于對生物多樣性的保護價值評估中。其中，定性分析多為標準性評價分析，如《世界遺產名錄》等的評定,這種方法主要依賴于專家的知識與經驗，受人為主觀因素影響大。量化研究主要應用于3個決策研究領域：(1)以專家打分為主的等級或標準評估[3-4]。(2)賦值或進行指數(shù)分析的保護空缺、熱點及重點建設地區(qū)、保護區(qū)建設布局研究[5-7]。(3)采用市場價格替代法、支付意愿法(WTP)、費用效益法等的貨幣價值計量，主要用于保護區(qū)生態(tài)價值貢獻及重要性研究[8-11]。然而，使用這些方法中也存在著一些無法避免的問題，如依托特定市場或替代性商品價格對野生動物保護價值的估算[12]，只能局限于某些特有物種，采用問卷訪談方式了解保護支付意愿受主觀因素和受訪者個體差異影響較大。

王兵等[13]首次利用Shannon-Wiener指數(shù)進行保護等級劃分，設定合理的單位面積貨幣價值量標準，并經過不斷修正[14-15]，較為客觀地對中國森林植物物種多樣性的保育價值進行貨幣計量評估，也是目前我國森林型自然保護區(qū)生物多樣性保護價值評估的主要方法之一。杜燕等[16]從林木的組齡、起源，洪宇等[17]基于生境質量角度對其進行修正并應用于評估。石小亮[18]依據Shannon-Wiener指數(shù)的7個價值等級標準，選取不同等級的中值和對應的價值(年機會成本)進行多項式模擬，得到單位面積物種損失的機會成本模擬曲線。

考慮到自然保護區(qū)生物多樣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]，結合行業(yè)標準[19-20]，對修正過的Shannon-Wiener指數(shù)再次進行調整，加入集中代表度指數(shù)，并將植物與動物全部納入森林型自然保護區(qū)生物多樣性保護價值的評估中，以豐林自然保護區(qū)為研究對象進行計算，期望進一步獲得對森林型自然保護區(qū)生物多樣性保護價值更有效、全面的貨幣評估結果。

1 研究區(qū)概況

始建于1958年的豐林國家級自然保護區(qū)，位于黑龍江省伊春市小興安嶺中麓地段，是黑龍江省第一個自然保護區(qū)。豐林自然保護區(qū)1997年被聯(lián)合國教科文組織納入世界生物圈保護區(qū)網絡，是黑龍江省加入世界生物圈網絡最早的保護區(qū)。2015年成為我國首個通過森林認證的自然保護區(qū)。豐林國家級自然保護區(qū)的主要保護對象是紅松(Pinuskoraiensis)為主的北溫帶針闊葉混交林生態(tài)系統(tǒng)和珍稀野生動植物(表1)，屬森林生態(tài)系統(tǒng)類型自然保護區(qū)，是我國北方紅松林生態(tài)系統(tǒng)保存最完整，面積最大的天然集中分布區(qū)。保護區(qū)總面積18 165.4 hm2，其中核心區(qū)總面積4 165 hm2，緩沖區(qū)總面積3 812 hm2，試驗區(qū)總面積10 188.4 hm2，原始森林覆蓋面積占森林面積的92%以上，保護區(qū)保存的天然紅松林平均蓄積量是黑龍江森工國有林區(qū)天然紅松林平均蓄積量的1.97倍，且以很小的林地面積保存著黑龍江森工國有林區(qū)1/5的天然紅松蓄積量[21]。

表1 豐林自然保護區(qū)動植物保護等級

2 研究方法

運用指數(shù)分析并結合設定價值對森林生物多樣性保護價值的評價方法使貨幣計量客觀化，統(tǒng)一的價值標準也使得不同區(qū)域之間具有可比性。森林作為重要的陸地生態(tài)系統(tǒng)，與人類之間的關系最為緊密，森林又是眾多物種的棲息地和繁衍地。與其他生態(tài)系統(tǒng)價值相比，對森林保護價值的研究和關注更多，高保護價值森林的概念被廣泛應用于森林認證、規(guī)劃、政策制定中[22]。但需注意的是，對生物多樣性的保護價值評估不應僅僅是以最豐富的物種資源為評價目標，而是應以最稀有或最受威脅的物種為核心評估對象，尤其是對自然保護區(qū)而言，這一點至關重要。隨著Shannon-Wiener指數(shù)在森林型生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性保護價值評估中的廣泛應用，指數(shù)公式被不斷修正[14-15]，瀕危指數(shù)、特有種指數(shù)及古樹年齡被逐步增加到森林物種多樣性保育價值的測算中。

Shannon-Wiener指數(shù)(H′)公式：

(1)

式中：Pi為第i個種在全體物種中的重要值比例;s為物種總數(shù)。

進行瀕危指數(shù)、特有種指數(shù)、古樹年齡修正的Shannon-Wiener指數(shù)(I)公式為：

(2)

式中：I0為原Shannon-Wiener指數(shù)(H′)；Em為物種m的瀕危指數(shù)分值；Bn為物種n的特有種指數(shù)分值；Oi為古樹i的年齡指數(shù)分值。

基于上述指數(shù)公式，再次進行修正，增加集中代表度指數(shù)對特有種指數(shù)進行補充(表2)。特有種的生存必然與特定的生境密切相關，但相似生境內特有種的種群數(shù)量可能存在差距，間或存在與廣泛存在產生的保護效果和價值不盡相同，生境中稀有種群數(shù)量越多、越集中，就越易于維持生物多樣性。如果自然保護地是建在物種集中分布的區(qū)域，那么將有更多的物種得到保護。這也說明，為什么墨西哥的保護地僅占國土總面積的4%，卻保護了該國82%的哺乳動物[23]。例如，森林生態(tài)系統(tǒng)和森林動植物兩種類型自然保護區(qū)中，動植物的分布種類可能相似，但保護的重點方向卻不同，其保護價值體現(xiàn)也應有所差異。

表2 修正的Shannon-Wiener指數(shù)

新指數(shù)將原有針對森林中優(yōu)勢植物生物多樣性的評價，轉為針對森林型自然保護區(qū)珍稀瀕危動植物生物多樣性的評估，為了能夠繼續(xù)應用LY/T 1721—2008《森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能評估規(guī)范》中的價值當量，保證研究的一致性，新的指數(shù)公式去掉了公式(2)中的I0，再次修正后的Shannon-Wiener指數(shù)(In)為：

(3)

式中：Cj為物種j的集中代表度指數(shù)分值。

最終得出森林型自然保護區(qū)生物多樣性保護價值(V)：

V=AS。

(4)

式中：V為生物多樣性保護價值；A為林分面積；S為Shannon-Wiener指數(shù)對應的單位面積生物多樣性保護價值當量(表3)。

表3 Shannon-Wiener指數(shù)等級劃分及其價值當量

3 結果與分析

通過對豐林自然保護區(qū)野生動植物資源的分析，結合修正的Shannon-Wiener指數(shù)，對豐林自然保護區(qū)生物多樣性的保護價值行了全面評估。經過計算，豐林自然保護區(qū)內棲息的野生保護動物瀕危指數(shù)多以2和1為主，少量物種的瀕危指數(shù)達到3。特有種指數(shù)在豐林自然保護區(qū)內呈現(xiàn)空白，保護區(qū)內優(yōu)勢物種紅松的樹齡可達500 a以上，樹齡指數(shù)最高可達到3，另外保護區(qū)內的紅松密度和覆蓋率極高，紅松蓄積量是黑龍江森工國有林區(qū)天然紅松林平均蓄積量的1.97倍，其集中代表度指數(shù)可達2。綜上分析，豐林自然保護區(qū)內生物多樣性保護的Shannon-Wiener指數(shù)達到3級，單位面積生物多樣性維護價值在30 000元·hm-2·a-1，最終可得豐林自然保護區(qū)生物多樣性保護價值約為5.45億元·a-1。

運用修正后的Shannon-Wiener指數(shù)，采用LY/T 1721—2008《森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能評估規(guī)范》計算方法，對比豐林自然保護區(qū)已有研究成果[24-25]，發(fā)現(xiàn)計算所得的生物多樣性保護價值應居于其各單項價值首位，與甘肅白水江[26]、神農架[27]等森林型自然保護區(qū)的研究結論一致，說明生物多樣性保護價值是森林型自然保護區(qū)價值的核心組成部分。森林作為生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，在凈化空氣、涵養(yǎng)水源、保育土壤、固碳釋氧、積累營養(yǎng)物質等方面的服務價值巨大。而這些價值的發(fā)揮又需要依賴于穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)與生物多樣性環(huán)境，可以說，生物多樣性既是生命和諧共生的象征，也是森林生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的基礎。森林型自然保護區(qū)與一般森林既有共性也存在著差異，自然保護區(qū)生物多樣性保護價值應該高于一般森林。從保護的重視程度上，森林型自然保護區(qū)是森林保護的重點和熱點地區(qū)；從功能組成上，是森林服務功能極為富集或是珍稀物種的集中棲息地。豐富與稀有、瀕危與脆弱是森林型自然保護區(qū)的標簽。

豐林自然保護區(qū)主要的優(yōu)勢物種是紅松，如果采用Shannon-Wiener指數(shù)，僅以紅松的單位面積價值對整個自然保護的生物多樣性價值進行核算，不同研究結果存在較大的差異，石小亮[18]估算為12 990元·hm-2·a-1，劉林馨等[24]估算為10 000元·hm-2·a-1，這些結果均小于對豐林自然保護區(qū)生物多樣性保護價值采用再次修正后的Shannon-Wiener指數(shù)計算得出的30 000元·hm-2·a-1。通過對Shannon-Wiener指數(shù)的再次修正，能夠對森林型自然保護區(qū)內的保護價值進行全面的評估，完整地反映了保護區(qū)生物多樣性的保護價值構成。

4 討論

本研究依照LY/T 1721—2008《森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能評估規(guī)范》，采用再次修正的Shannon-Wiener指數(shù)對森林型自然保護區(qū)的生物多樣性保護價值進行評估與貨幣計量。對生態(tài)服務價值的貨幣化計量，學術領域一直存在著不同的聲音，如Pearce[28]認為生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值的可算性或其結果沒有實際意義，應該以“支付意愿”表達的“消費者偏好”和邊際分析作為計量方法。Costanza et al.[29-30]則認為在計算過程中可以綜合采用市場價格、準市場價格、替代成本等各種方法。從爭論看，焦點還是集中在對生態(tài)系統(tǒng)價值或者生物多樣性價值評估的準確性上，尤其是對于森林型自然保護區(qū)生物多樣性的保護價值評估就尤為困難，既要對保護對象進行定量分析，還要解決貨幣計量的標準。因此，在對保護價值的評估中必然會面臨價值評估不準確的質疑。但定量賦值型的保護價值評估研究[6-7]更適合標準性評估，即在這種方法下更適合對自然保護區(qū)生物多樣性保護價值的單一評價，從保護視角評估保護區(qū)管理的有效性及保護熱點或空缺。而本研究以貨幣方式對森林型自然保護區(qū)生物多樣性保護價值的評估，適用于對自然保護區(qū)整體綜合價值的評估研究，有助于將保護價值與其他生物多樣性價值進行比較評價以及綠色GDP核算的實踐與應用，讓人們能夠了解并重視自然保護區(qū)的建設。

采用再次修正的Shannon-Wiener指數(shù)，將對野生動物的評價加入到新指標中，增加了集中代表度指標，同時由于最后的價值結果還取決于對應的林分面積，因此，這種方法在對小尺度的研究中更具有針對性。

在過去20年，學者、實踐工作者和政策制定者們都認識到了文化多樣性和生物多樣性之間存在空間上的聯(lián)系，也存在概念性上的聯(lián)系。保護區(qū)內的原住民是值得重視的知識擁有者和生物多樣性守護者[31]。然而由于原住民的文化價值更加難以進行指標或經濟計量，加之絕對的保護主義認為自然保護區(qū)不應有任何人類的印記，因此在對自然保護區(qū)的保護價值評估中，同生物多樣性一樣具有特殊性、瀕危性的原住民文化及其社區(qū)的保護價值并未考慮在內，未來隨著技術和認知的不斷進步與發(fā)展，文化多樣性的價值也應該計入到自然保護區(qū)的保護價值中。