豐林國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)生物多樣性保護(hù)價(jià)值量化1)

趙欣 張杰 林達(dá) 鐘林東 陳麗軍

(東北林業(yè)大學(xué)，哈爾濱，150040) (黑龍江豐林國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局) (黃岡師范學(xué)院)

自然保護(hù)區(qū)建設(shè)使我國(guó)的生物多樣性得到了有效保護(hù)[1]，從保護(hù)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(jīng)濟(jì)學(xué)中的價(jià)值概念引入到對(duì)自然保護(hù)區(qū)生物多樣性的研究中，能夠有助于提高人們對(duì)生物多樣性存在價(jià)值的認(rèn)知，并為決策者制定相關(guān)政策提供依據(jù)。各種定性和定量方法被應(yīng)用于對(duì)生物多樣性的保護(hù)價(jià)值評(píng)估中。其中，定性分析多為標(biāo)準(zhǔn)性評(píng)價(jià)分析，如《世界遺產(chǎn)名錄》等的評(píng)定,這種方法主要依賴于專家的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，受人為主觀因素影響大。量化研究主要應(yīng)用于3個(gè)決策研究領(lǐng)域：(1)以專家打分為主的等級(jí)或標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估[3-4]。(2)賦值或進(jìn)行指數(shù)分析的保護(hù)空缺、熱點(diǎn)及重點(diǎn)建設(shè)地區(qū)、保護(hù)區(qū)建設(shè)布局研究[5-7]。(3)采用市場(chǎng)價(jià)格替代法、支付意愿法(WTP)、費(fèi)用效益法等的貨幣價(jià)值計(jì)量，主要用于保護(hù)區(qū)生態(tài)價(jià)值貢獻(xiàn)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(chǎng)或替代性商品價(jià)格對(duì)野生動(dòng)物保護(hù)價(jià)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(hù)支付意愿受主觀因素和受訪者個(gè)體差異影響較大。

王兵等[13]首次利用Shannon-Wiener指數(shù)進(jìn)行保護(hù)等級(jí)劃分，設(shè)定合理的單位面積貨幣價(jià)值量標(biāo)準(zhǔn)，并經(jīng)過不斷修正[14-15]，較為客觀地對(duì)中國(guó)森林植物物種多樣性的保育價(jià)值進(jìn)行貨幣計(jì)量評(píng)估，也是目前我國(guó)森林型自然保護(hù)區(qū)生物多樣性保護(hù)價(jià)值評(píng)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(zhì)量角度對(duì)其進(jìn)行修正并應(yīng)用于評(píng)估。石小亮[18]依據(jù)Shannon-Wiener指數(shù)的7個(gè)價(jià)值等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，選取不同等級(jí)的中值和對(duì)應(yīng)的價(jià)值(年機(jī)會(huì)成本)進(jìn)行多項(xiàng)式模擬，得到單位面積物種損失的機(jī)會(huì)成本模擬曲線。

考慮到自然保護(hù)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(jié)合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[19-20]，對(duì)修正過的Shannon-Wiener指數(shù)再次進(jìn)行調(diào)整，加入集中代表度指數(shù)，并將植物與動(dòng)物全部納入森林型自然保護(hù)區(qū)生物多樣性保護(hù)價(jià)值的評(píng)估中，以豐林自然保護(hù)區(qū)為研究對(duì)象進(jìn)行計(jì)算，期望進(jìn)一步獲得對(duì)森林型自然保護(hù)區(qū)生物多樣性保護(hù)價(jià)值更有效、全面的貨幣評(píng)估結(jié)果。

1 研究區(qū)概況

始建于1958年的豐林國(guó)家級(jí)自然保護(hù)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(gè)自然保護(hù)區(qū)。豐林自然保護(hù)區(qū)1997年被聯(lián)合國(guó)教科文組織納入世界生物圈保護(hù)區(qū)網(wǎng)絡(luò)，是黑龍江省加入世界生物圈網(wǎng)絡(luò)最早的保護(hù)區(qū)。2015年成為我國(guó)首個(gè)通過森林認(rèn)證的自然保護(hù)區(qū)。豐林國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)的主要保護(hù)對(duì)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(dòng)植物(表1)，屬森林生態(tài)系統(tǒng)類型自然保護(hù)區(qū)，是我國(guó)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(hù)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(yàn)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(hù)區(qū)保存的天然紅松林平均蓄積量是黑龍江森工國(guó)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(guó)有林區(qū)1/5的天然紅松蓄積量[21]。

表1 豐林自然保護(hù)區(qū)動(dòng)植物保護(hù)等級(jí)

2 研究方法

運(yùn)用指數(shù)分析并結(jié)合設(shè)定價(jià)值對(duì)森林生物多樣性保護(hù)價(jià)值的評(píng)價(jià)方法使貨幣計(jì)量客觀化，統(tǒng)一的價(jià)值標(biāo)準(zhǔn)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(guān)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(jià)值相比，對(duì)森林保護(hù)價(jià)值的研究和關(guān)注更多，高保護(hù)價(jià)值森林的概念被廣泛應(yīng)用于森林認(rèn)證、規(guī)劃、政策制定中[22]。但需注意的是，對(duì)生物多樣性的保護(hù)價(jià)值評(píng)估不應(yīng)僅僅是以最豐富的物種資源為評(píng)價(jià)目標(biāo)，而是應(yīng)以最稀有或最受威脅的物種為核心評(píng)估對(duì)象，尤其是對(duì)自然保護(hù)區(qū)而言，這一點(diǎn)至關(guān)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(hù)價(jià)值評(píng)估中的廣泛應(yīng)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(jià)值的測(cè)算中。

Shannon-Wiener指數(shù)(H′)公式：

(1)

式中：Pi為第i個(gè)種在全體物種中的重要值比例;s為物種總數(shù)。

進(jìn)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(jìn)行修正，增加集中代表度指數(shù)對(duì)特有種指數(shù)進(jìn)行補(bǔ)充(表2)。特有種的生存必然與特定的生境密切相關(guān)，但相似生境內(nèi)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(chǎn)生的保護(hù)效果和價(jià)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(hù)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(hù)。這也說明，為什么墨西哥的保護(hù)地僅占國(guó)土總面積的4%，卻保護(hù)了該國(guó)82%的哺乳動(dòng)物[23]。例如，森林生態(tài)系統(tǒng)和森林動(dòng)植物兩種類型自然保護(hù)區(qū)中，動(dòng)植物的分布種類可能相似，但保護(hù)的重點(diǎn)方向卻不同，其保護(hù)價(jià)值體現(xiàn)也應(yīng)有所差異。

表2 修正的Shannon-Wiener指數(shù)

新指數(shù)將原有針對(duì)森林中優(yōu)勢(shì)植物生物多樣性的評(píng)價(jià)，轉(zhuǎn)為針對(duì)森林型自然保護(hù)區(qū)珍稀瀕危動(dòng)植物生物多樣性的評(píng)估，為了能夠繼續(xù)應(yīng)用LY/T 1721—2008《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估規(guī)范》中的價(jià)值當(dāng)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(hù)區(qū)生物多樣性保護(hù)價(jià)值(V)：

V=AS。

(4)

式中：V為生物多樣性保護(hù)價(jià)值；A為林分面積；S為Shannon-Wiener指數(shù)對(duì)應(yīng)的單位面積生物多樣性保護(hù)價(jià)值當(dāng)量(表3)。

表3 Shannon-Wiener指數(shù)等級(jí)劃分及其價(jià)值當(dāng)量

3 結(jié)果與分析

通過對(duì)豐林自然保護(hù)區(qū)野生動(dòng)植物資源的分析，結(jié)合修正的Shannon-Wiener指數(shù)，對(duì)豐林自然保護(hù)區(qū)生物多樣性的保護(hù)價(jià)值行了全面評(píng)估。經(jīng)過計(jì)算，豐林自然保護(hù)區(qū)內(nèi)棲息的野生保護(hù)動(dòng)物瀕危指數(shù)多以2和1為主，少量物種的瀕危指數(shù)達(dá)到3。特有種指數(shù)在豐林自然保護(hù)區(qū)內(nèi)呈現(xiàn)空白，保護(hù)區(qū)內(nèi)優(yōu)勢(shì)物種紅松的樹齡可達(dá)500 a以上，樹齡指數(shù)最高可達(dá)到3，另外保護(hù)區(qū)內(nèi)的紅松密度和覆蓋率極高，紅松蓄積量是黑龍江森工國(guó)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(dá)2。綜上分析，豐林自然保護(hù)區(qū)內(nèi)生物多樣性保護(hù)的Shannon-Wiener指數(shù)達(dá)到3級(jí)，單位面積生物多樣性維護(hù)價(jià)值在30 000元·hm-2·a-1，最終可得豐林自然保護(hù)區(qū)生物多樣性保護(hù)價(jià)值約為5.45億元·a-1。

運(yùn)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(wù)功能評(píng)估規(guī)范》計(jì)算方法，對(duì)比豐林自然保護(hù)區(qū)已有研究成果[24-25]，發(fā)現(xiàn)計(jì)算所得的生物多樣性保護(hù)價(jià)值應(yīng)居于其各單項(xiàng)價(jià)值首位，與甘肅白水江[26]、神農(nóng)架[27]等森林型自然保護(hù)區(qū)的研究結(jié)論一致，說明生物多樣性保護(hù)價(jià)值是森林型自然保護(hù)區(qū)價(jià)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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等方面的服務(wù)價(jià)值巨大。而這些價(jià)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(chǔ)。森林型自然保護(hù)區(qū)與一般森林既有共性也存在著差異，自然保護(hù)區(qū)生物多樣性保護(hù)價(jià)值應(yīng)該高于一般森林。從保護(hù)的重視程度上，森林型自然保護(hù)區(qū)是森林保護(hù)的重點(diǎn)和熱點(diǎn)地區(qū)；從功能組成上，是森林服務(wù)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(hù)區(qū)的標(biāo)簽。

豐林自然保護(hù)區(qū)主要的優(yōu)勢(shì)物種是紅松，如果采用Shannon-Wiener指數(shù)，僅以紅松的單位面積價(jià)值對(duì)整個(gè)自然保護(hù)的生物多樣性價(jià)值進(jìn)行核算，不同研究結(jié)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(jié)果均小于對(duì)豐林自然保護(hù)區(qū)生物多樣性保護(hù)價(jià)值采用再次修正后的Shannon-Wiener指數(shù)計(jì)算得出的30 000元·hm-2·a-1。通過對(duì)Shannon-Wiener指數(shù)的再次修正，能夠?qū)ι中妥匀槐Ｗo(hù)區(qū)內(nèi)的保護(hù)價(jià)值進(jìn)行全面的評(píng)估，完整地反映了保護(hù)區(qū)生物多樣性的保護(hù)價(jià)值構(gòu)成。

4 討論

本研究依照LY/T 1721—2008《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估規(guī)范》，采用再次修正的Shannon-Wiener指數(shù)對(duì)森林型自然保護(hù)區(qū)的生物多樣性保護(hù)價(jià)值進(jìn)行評(píng)估與貨幣計(jì)量。對(duì)生態(tài)服務(wù)價(jià)值的貨幣化計(jì)量，學(xué)術(shù)領(lǐng)域一直存在著不同的聲音，如Pearce[28]認(rèn)為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值的可算性或其結(jié)果沒有實(shí)際意義，應(yīng)該以“支付意愿”表達(dá)的“消費(fèi)者偏好”和邊際分析作為計(jì)量方法。Costanza et al.[29-30]則認(rèn)為在計(jì)算過程中可以綜合采用市場(chǎng)價(jià)格、準(zhǔn)市場(chǎng)價(jià)格、替代成本等各種方法。從爭(zhēng)論看，焦點(diǎn)還是集中在對(duì)生態(tài)系統(tǒng)價(jià)值或者生物多樣性價(jià)值評(píng)估的準(zhǔn)確性上，尤其是對(duì)于森林型自然保護(hù)區(qū)生物多樣性的保護(hù)價(jià)值評(píng)估就尤為困難，既要對(duì)保護(hù)對(duì)象進(jìn)行定量分析，還要解決貨幣計(jì)量的標(biāo)準(zhǔn)。因此，在對(duì)保護(hù)價(jià)值的評(píng)估中必然會(huì)面臨價(jià)值評(píng)估不準(zhǔn)確的質(zhì)疑。但定量賦值型的保護(hù)價(jià)值評(píng)估研究[6-7]更適合標(biāo)準(zhǔn)性評(píng)估，即在這種方法下更適合對(duì)自然保護(hù)區(qū)生物多樣性保護(hù)價(jià)值的單一評(píng)價(jià)，從保護(hù)視角評(píng)估保護(hù)區(qū)管理的有效性及保護(hù)熱點(diǎn)或空缺。而本研究以貨幣方式對(duì)森林型自然保護(hù)區(qū)生物多樣性保護(hù)價(jià)值的評(píng)估，適用于對(duì)自然保護(hù)區(qū)整體綜合價(jià)值的評(píng)估研究，有助于將保護(hù)價(jià)值與其他生物多樣性價(jià)值進(jìn)行比較評(píng)價(jià)以及綠色GDP核算的實(shí)踐與應(yīng)用，讓人們能夠了解并重視自然保護(hù)區(qū)的建設(shè)。

采用再次修正的Shannon-Wiener指數(shù)，將對(duì)野生動(dòng)物的評(píng)價(jià)加入到新指標(biāo)中，增加了集中代表度指標(biāo)，同時(shí)由于最后的價(jià)值結(jié)果還取決于對(duì)應(yīng)的林分面積，因此，這種方法在對(duì)小尺度的研究中更具有針對(duì)性。

在過去20年，學(xué)者、實(shí)踐工作者和政策制定者們都認(rèn)識(shí)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(hù)區(qū)內(nèi)的原住民是值得重視的知識(shí)擁有者和生物多樣性守護(hù)者[31]。然而由于原住民的文化價(jià)值更加難以進(jìn)行指標(biāo)或經(jīng)濟(jì)計(jì)量，加之絕對(duì)的保護(hù)主義認(rèn)為自然保護(hù)區(qū)不應(yīng)有任何人類的印記，因此在對(duì)自然保護(hù)區(qū)的保護(hù)價(jià)值評(píng)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(hù)價(jià)值并未考慮在內(nèi)，未來隨著技術(shù)和認(rèn)知的不斷進(jìn)步與發(fā)展，文化多樣性的價(jià)值也應(yīng)該計(jì)入到自然保護(hù)區(qū)的保護(hù)價(jià)值中。