廣西百色市森林生物多樣性研究及其服務(wù)價(jià)值評(píng)估

鄭海富，鄧必玉，邵元元，李常誠

(1.廣西壯族自治區(qū)林業(yè)勘測設(shè)計(jì)院，南寧 530011；2.廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院應(yīng)用微生物研究所，南寧 530004；3.廣西壯族自治區(qū)森林資源與生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，南寧 530028；4.南寧師范大學(xué)，南寧 530001)

生物的物質(zhì)流、能量流和信息流構(gòu)成了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)[1]，其服務(wù)的類型是依據(jù)生物多樣性所產(chǎn)生的功能差異來劃分的，因此生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的核心是生物多樣性，生物多樣性成為制約生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能發(fā)揮的最關(guān)鍵因素之一[2-4]。1991年國際科學(xué)聯(lián)合會(huì)環(huán)境委員會(huì)討論開展生物多樣性的定量研究，極大推動(dòng)了生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間相互關(guān)系的研究[5]。

2010年9月15日，國務(wù)院第126次常務(wù)會(huì)議審議通過并發(fā)布實(shí)施的《中國生物多樣性保護(hù)戰(zhàn)略與行動(dòng)計(jì)劃》(2011—2030年)，全國共劃分出35個(gè)生物多樣性保護(hù)優(yōu)先區(qū)域，而百色市就同時(shí)處在桂西黔南石灰?guī)r區(qū)和桂西南山地區(qū)兩個(gè)保護(hù)優(yōu)先區(qū)域。2015年廣西壯族自治區(qū)環(huán)保廳與越南高平省自然資源與環(huán)境廳共同簽署《中國廣西壯族自治區(qū)環(huán)境保護(hù)廳與越南高平省自然資源與環(huán)境廳生物多樣性保護(hù)合作諒解備忘錄》，百色市靖西市入選“廣西靖西—越南高平”大湄公河次區(qū)域生物多樣性廊道項(xiàng)目實(shí)施點(diǎn)。百色市在中國乃至全球生物多樣性保護(hù)中占據(jù)重要地位。

原國家林業(yè)局于2008年發(fā)布并實(shí)施了中華人民共和國林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估規(guī)范》(LY/T 1721—2008)[6](以下簡稱《評(píng)估規(guī)范》)，生物多樣性保育價(jià)值評(píng)估是其中一項(xiàng)重要內(nèi)容。不同學(xué)者根據(jù)《評(píng)估規(guī)范》對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)進(jìn)行研究，生物多樣性保護(hù)價(jià)值占整個(gè)森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的13.0%～28.8%[7-10]。通過開展生物多樣性保護(hù)價(jià)值的定量評(píng)估，有利于提升公眾對(duì)生物多樣性的科學(xué)認(rèn)知，有效促進(jìn)百色市生物多樣性保護(hù)工作開展。

1 區(qū)域自然概況

百色市位于廣西西部，處于云貴高原向廣西丘陵盆地過渡地帶， 104°26′—107°54′E， 22°51′—25°07′N。該區(qū)域自然植被豐富，主要有常綠闊葉林、落葉闊葉混交林、暖性落葉闊葉林、石灰?guī)r常綠落葉闊葉混交林、石灰?guī)r季雨林、溝谷雨林等；人工植被則以松樹林、杉木林、桉樹林、油茶林、板栗林為主。據(jù)2017年度百色市林地及森林資源變更成果顯示，百色市土地總面積361.4萬hm2，其中林地面積286.6萬hm2，占79.3%，其中有林地面積183.9萬hm2、灌木林地面積63.1萬hm2，分別占林地總面積的64.2%和22.0%。百色市森林面積247.0萬hm2，森林覆蓋率為74%。

2 研究方法

2.1 調(diào)查方法

根據(jù)2017年度百色市各縣(市、區(qū))林地及森林資源變更成果，根據(jù)優(yōu)勢樹種將評(píng)估林分劃分為杉木林、松樹林、闊葉林、桉樹林、喬木經(jīng)濟(jì)林、竹林、石山灌木林和灌木經(jīng)濟(jì)林等8種林分，分別在不同的林分類型中設(shè)置調(diào)查樣地。設(shè)置的固定樣地面積為30 m×30 m，進(jìn)一步劃分為36個(gè)5 m×5 m的小樣方，從上到下、從左到右按“之”字型按順序進(jìn)行編號(hào)，分塊標(biāo)記并調(diào)查其中的植物。喬木層調(diào)查記錄胸徑≥5 cm 的樹木的物種名和株數(shù)；灌木層(含喬木樹種的幼樹幼苗)調(diào)查記錄灌木的物種名、株數(shù)和蓋度。在小樣方的左下角設(shè)置一個(gè)1 m×1 m的樣方，調(diào)查草本植物的種類、株(叢)數(shù)和蓋度。

本次多樣性研究樣地?cái)?shù)量為117個(gè)，其中：廣西生態(tài)公益林監(jiān)測百色地區(qū)樣地?cái)?shù)量為14個(gè)、2017年7—9月補(bǔ)充調(diào)查樣地?cái)?shù)量為103個(gè)。樣地?cái)?shù)量及分布情況詳見表1。

表1 生物多樣性調(diào)查樣地分布及數(shù)量地點(diǎn)樣地?cái)?shù)量合計(jì)杉木林松樹林闊葉樹桉樹林喬木經(jīng)濟(jì)林竹林石山灌木林灌木經(jīng)濟(jì)林百色市1171217251013111514右江區(qū)1333232田陽縣1012322

續(xù)表1 生物多樣性調(diào)查樣地分布及數(shù)量地點(diǎn)樣地?cái)?shù)量合計(jì)杉木林松樹林闊葉樹桉樹林喬木經(jīng)濟(jì)林竹林石山灌木林灌木經(jīng)濟(jì)林田東縣1141231平果縣82222德保縣52111靖西市413那坡縣6222凌云縣611112樂業(yè)縣92412田林縣212262333西林縣11223112隆林縣131251112

2.2 生物多樣性指數(shù)測算方法

生物多樣性指數(shù)采用Patrick豐富度指數(shù)(D)、Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H′)、Pielou均勻度指數(shù)(J′)3個(gè)指標(biāo)表示生物多樣性[11]，計(jì)算公式如下：

D=S

(1)

(2)

J′=H′/ logS

(3)

式中:S為調(diào)查樣地中所有物種數(shù)量；Pi為物種i個(gè)體數(shù)占樣方中所有物種個(gè)體的比率，Pi=Ni/N；Ni為物種i的個(gè)體數(shù)，N分別為樣地中所有物種個(gè)體數(shù)之和。

2.3 生物多樣性服務(wù)價(jià)值評(píng)估方法

森林生態(tài)系統(tǒng)的物種保護(hù)價(jià)值采用Shannon-Wiener指數(shù)法計(jì)算：

(4)

式中：U生物為總林分年物種保護(hù)價(jià)值(元/年)；n為林分類型數(shù)量；S生物為單位面積年物種損失的機(jī)會(huì)成本(元/ hm2·a)；A為林分面積(hm2)。

Shannon-Wiener指數(shù)等級(jí)劃分及其價(jià)值如下：

指數(shù)S生<1時(shí)，S生物為4 391.41元/(hm2·a)；

1≤S生<2時(shí)，S生物為7 315.36元/(hm2·a)；

2≤S生<3時(shí)，S生物為14 619.78元/(hm2·a)；

3≤S生<4時(shí)，S生物為29 239.55元/(hm2·a)；

4≤S生<5時(shí)，S生物為43 870.28元/(hm2·a)；

5≤S生<6時(shí)，S生物為58 490.06元/(hm2·a)；

S生≥6時(shí)，S生物為73 109.84元/(hm2·a)。

Shannon-Wiener指數(shù)價(jià)值由廣西壯族自治區(qū)統(tǒng)計(jì)局提供(依據(jù)《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估規(guī)范(LY/T 1721—2008)》價(jià)值量，通過貼現(xiàn)率逐年貼現(xiàn))。

3 結(jié)果與分析

3.1 物種多樣性指數(shù)

物種豐富度分析結(jié)果(表2)表明，不同林分物種豐富度均值在29～78之間，由大到小排列順序?yàn)殚熑~林>石山灌木林>松樹林>竹林>杉木林>喬木經(jīng)濟(jì)林>桉樹林>灌木經(jīng)濟(jì)林；不同林分物種均勻度均值為0.38～0.75，由大到小排列順序?yàn)殚熑~林>石山灌木林>杉木林>竹林>松樹林>灌木經(jīng)濟(jì)林>桉樹林>喬木經(jīng)濟(jì)林；物種Shannon-Wiener指數(shù)均值在1.91～4.69之間，由大到小排列順序?yàn)殚熑~林>石山灌木林>竹林>杉木林>松樹林>灌木經(jīng)濟(jì)林>桉樹林>喬木經(jīng)濟(jì)林?？傮w上，物種多樣性指數(shù)較高的均為闊葉林和石山灌木林，其次為杉木林、松樹林和竹林，較低的為灌木經(jīng)濟(jì)林、桉樹林和喬木經(jīng)濟(jì)林。

物種多樣性指數(shù)變動(dòng)系數(shù)與多樣性指數(shù)相反，多樣性指數(shù)越高，變動(dòng)系數(shù)則較小，多樣性指數(shù)越低，則變動(dòng)系數(shù)較大，可能與受到人類的經(jīng)營活動(dòng)影響有關(guān)，闊葉林和石山灌木等林分受人類活動(dòng)影響小，多樣性指數(shù)高，變動(dòng)系數(shù)?。还嗄窘?jīng)濟(jì)林和喬木經(jīng)濟(jì)林經(jīng)營強(qiáng)度大，桉樹林則經(jīng)營周期短，受人類活動(dòng)影響頻繁，多樣性指數(shù)偏低，變動(dòng)系數(shù)大；杉木林、松樹林和竹林的經(jīng)營周期較長，受人類經(jīng)營活動(dòng)的影響要小一些，多樣性指數(shù)和變動(dòng)系數(shù)居中。

表2 不同林分物種多樣性比較林分類型豐富度均勻度Shannon-Wiener指數(shù)均值變動(dòng)系數(shù)/%均值變動(dòng)系數(shù)/%均值變動(dòng)系數(shù)/%杉木林42±1231.30.61±0.1626.63.24±0.8627.8松樹林46±1329.80.54±0.1222.92.95±0.7626.5闊葉林78±1418.70.75±0.0912.14.69±0.6113.3桉樹林30±8 30.30.47±0.1229.62.33±0.7734.7喬木經(jīng)濟(jì)林35±1132.90.38±0.0937.91.91±0.4839.7竹林43±1641.10.60±0.1728.43.25±1.0331.2石山灌木林66±1523.70.63±0.1016.23.80±0.7119.4灌木經(jīng)濟(jì)林29±1139.40.51±0.1529.32.58±0.8232.8

3.2 生物多樣性服務(wù)價(jià)值

根據(jù)評(píng)估結(jié)果(表3)，百色市2017年度森林生物多樣性保護(hù)價(jià)值703.01億元，不同林分生物多樣性保護(hù)價(jià)值由大到小的順序?yàn)殚熑~林>石山灌木林>杉木林>松樹林>桉樹林>灌木經(jīng)濟(jì)木林>喬木經(jīng)濟(jì)林>竹林林。闊葉林和石山灌木林2種林分面積占總評(píng)估林分面積的55.9%，生物多樣性保護(hù)價(jià)值約為總價(jià)值的3/4，其余林分面積占44.1%，生物多樣性保護(hù)價(jià)值約為1/4。

表3 百色市森林生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性保護(hù)價(jià)值林分類型林分面積/hm2Shannon-Wiener指數(shù)單位面積物種年保護(hù)價(jià)值/[元/(hm2·a)]物種保護(hù)年總價(jià)值/(億元/a)杉木林270 203.83.2428 374.0076.67松樹林217 164.72.9514 187.0030.81闊葉林916 765.14.6942 572.00390.28桉樹林190 561.02.3314 187.0027.03喬木經(jīng)濟(jì)林223 106.41.917 099.0015.84竹林27 196.73.4228 374.007.72石山灌木林464 445.03.828 374.00131.78灌木經(jīng)濟(jì)林161 259.52.5814 187.0022.88合計(jì)2 470 702.2 703.01

2017年度百色市森林生物多樣性保護(hù)價(jià)值平均28 453.9元/hm2，闊葉林單位面積價(jià)值量比平均價(jià)值高一半，杉木林、竹林和石山灌木林與平均價(jià)值基本持平，松樹林和桉樹林和灌木經(jīng)濟(jì)林為平均價(jià)值的一半，喬木經(jīng)濟(jì)林最低，僅為平均價(jià)值的1/4。

2017年度百色市公益林面積97.5萬hm2，占評(píng)估林分面積的39.5%，生物多樣性保護(hù)價(jià)值318.5億元，占總價(jià)值的45.3%。在公益林中，闊葉林和石山灌木林生物多樣性價(jià)值分別185.1億元和106.7億元，分別占公益林總價(jià)值的58.1%和33.5%；其余6種林分生物多樣性價(jià)值26.7億元，占8.4%。2017年度百色市商品林面積149.6萬hm2，占評(píng)估林分面積的60.5%，生物多樣性保護(hù)價(jià)值384.5億元，占總價(jià)值的54.7%。在商品林中，闊葉林和杉木林生物多樣性價(jià)值分別205.2億元和68.4億元，分別占商品林總價(jià)值的53.4%和17.8%；其余6種林分生物多樣性價(jià)值109.9億元，占28.8%。在公益林和商品林種，闊葉林生物多樣性保護(hù)價(jià)值均最高。

2017年度百色市各縣(市、區(qū))生物多樣性保護(hù)價(jià)值由大到小的順序?yàn)樘锪挚h(18.0%)>右江區(qū)(11.2%)>隆林縣(10.4%)>西林縣(9.5%)>樂業(yè)縣(8.9%)>靖西縣(7.5%)>凌云縣(6.4%)>那坡縣(6.3%)>田陽縣(5.7%)>田東縣(5.4%)>平果縣(5.4%)>德?？h(5.2%)?？傮w上，百色市生物多樣性價(jià)值主要分布在中西部地區(qū)，中西部的4個(gè)縣(區(qū))(田林縣、右江區(qū)、隆林縣、西林縣和)與其余8個(gè)縣(市)服務(wù)價(jià)值基本相等。

4 結(jié)論與討論

百色市2017年度森林生物多樣性保護(hù)價(jià)值703.01億元，闊葉林占森林面積的37.1%，提供了超過50%的生物多樣性保育價(jià)值，說明闊葉林在生物多樣性保育中占據(jù)最重要的地位，在生態(tài)環(huán)境保護(hù)與建設(shè)過程中應(yīng)高度重視闊葉林分的保護(hù)。石山灌木林面積僅次于闊葉林，占森林面積的17.3%，其生態(tài)環(huán)境服務(wù)價(jià)值占總生態(tài)服務(wù)價(jià)值的10.9%，其單位面積價(jià)值僅為平均價(jià)值的58.9%，是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的低洼區(qū)域，具有較大的提升空間，可挖掘潛力巨大，因此，今后須繼續(xù)推進(jìn)石漠化綜合治理、退耕還林等工程，采取以封山育林為主和選擇生態(tài)效益較高的樹種人工造林為輔的措施，促進(jìn)巖溶地區(qū)植被恢復(fù)，進(jìn)一步提高石山地區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。

《評(píng)估規(guī)范》中利用Shannon-Wiener指數(shù)法測算生態(tài)系統(tǒng)物種多樣性保育價(jià)值，王兵等[12]根據(jù)云南省第7次森林資源清查數(shù)據(jù)研究了云南省森林生態(tài)系統(tǒng)物種多樣性保育價(jià)值，結(jié)果表明，將瀕危指數(shù)和特有種指數(shù)引入Shannon-Wiener指數(shù)法后，能夠更加科學(xué)合理地反映出物種多樣性保育價(jià)值。目前百色市已建立自然保護(hù)區(qū)18個(gè)，面積達(dá)35.6萬hm2，占百色市土地面積的9.8%，保護(hù)了大量瀕危和特有種，但由于本次調(diào)查樣地?cái)?shù)量不足，評(píng)估未考慮到瀕危物種和特有物種的保育價(jià)值，在以后的工作中還可以深入研究。