基于Shannon-Wiener指数的三明市森林生物多样性评价

黄伙发

(三明市林业局林业规划队，福建 三明 365000)

基于Shannon-Wiener指数的三明市森林生物多样性评价

黄伙发

(三明市林业局林业规划队，福建 三明 365000)

参考LY/T 1721—2008森林生态系统服务功能评估规范，以2006年三明市森林资源二类调查数据为基础，采用Shannon-Wiener 指数计算三明市森林生物多样性保护价值。结果表明：三明市森林生物多样性保护价值为396.80亿元，单位森林面积生物多样性保护价值为2.28万元·hm-2，森林生物多样性保护价值占到福建省的20.58%，单位森林面积生物多样性保护价值略高于福建省平均水平(2.11万元·hm-2)，高于全国平均水平(1.40万元·hm-2)。

森林生物多样性；Shannon-Wiener指数；保护价值

发展林业是生态建设的基础，对森林资源的价值核算和评价，对于建立资源有偿使用制度和生态补偿制度、编制自然资源的资产负债表具有重要的参考意义，而森林生物多样性价值核算和评价是森林资源价值核算和评价的重要组成部分。维持森林生态系统的生物多样性对于维持地球生态平衡和发展具有不可或缺的作用[1]。目前，森林生物多样性正以惊人的速度丧失，气候变化的影响更是加快了森林生物多样性破坏的速度。人们对于森林生物多样性的认知目前主要停留在定性层面，定量认识不足，因此有必要开展森林生物多样性评价工作，加深公众对森林生物多样性保护的认识。

森林生物多样性价值主要体现在其间接价值，包括非消耗性价值、选择价值、存在价值[2]。森林生物多样性的非消耗价值主要是生态服务价值，体现在对森林生态系统功能的支撑上，森林生物多样性是森林向人类提供涵养水源、保育土壤、净化大气、美化环境等功能的基础。选择价值主要指人们尚未发现的潜在价值，科技进步使得现有物种的价值不断得到开发。存在价值是指物种存在的伦理学或哲学价值，任何物种存在都有其内在价值，都应当加以保护。目前森林生物多样性的评价方法除Shannon-Wiener 指数外，还有压力—状态—响应模型、专家咨询法、支付意愿法等。张颖[3]利用OECD的压力—状态—响应模型设计了我国森林生物多样性变化评价的框架、指标和计算公式。李金良等[4]利用目标法与专家咨询法相结合的方法，建立了一套东北过伐林区林业局级森林生物多样性评价指标体系。宋磊[5]采用支付意愿法对泰山森林生物多样性的非使用价值进行了评价。这些方法的不足之处在于人为主观因素在评价过程中占主导因素，无法确切反映客观价值。

Shannon-Wiener 指数由Marglef于1958年首次提出，它借用了信息论中不定性测定的方法，如果森林生态系统的多样性程度越高，其不定性就越大，则Shannon-Wiener 指数就越大。Shannon-Wiener 指数提出之后，便作为物种多样性的有力指标用于测度物种多样性在空间范围内的变化规律，黄建辉等[6]选择东灵山、太白山、黄山、西双版纳4个地区的地带性植被为研究对象，以Shannon-Wiener 指数表示物种多样性指标，发现群落物种多样性的纬度变化假说很好的体现在乔木层(随着纬度降低，生物多样性会下降)，在灌木层则比较勉强，在草本层则刚好相反。阎海平等[7]研究了北京西山地区10种人工林的物种多样性，发现Shannon-Wiener 指数与物种丰富度的变化趋势一致，使用效果理想，Shannon-Wiener 指数在不同群落间的变化幅度均为草本层>灌木层>乔木层。王兵等[8]利用中国生态系统研究网络的数据库建立全国范围内林分的Shannon-Wiener指数标准，实现森林生物多样性评价结果的分类和比较。

森林生物多样性评价的一个重要目的在于参考与比较，而这恰恰是支付意愿法等方法的局限所在，支付意愿法对于受访人的依赖很大，同一地区多次评价的结果可能偏差较大，因此可比性和参考价值相对较低。采用Shannon-Wiener 指数法对森林生物多样性进行评价能够实现不同地域范围的结果比较，实用性更高，本文也是基于此原因采用Shannon-Wiener指数法，并采用王兵等[8]所建立的标准，对三明市森林生物多样性进行评价，以期为三明市森林可持续经营提供参考。

1 三明市森林资源概述

三明市位于福建省中西北部，年降水量近1700 mm，是我国南方重点集体林区和全国集体林区改革试验区。森林资源丰富，质量优良，森林资源总量和主要林产品产量占福建省的四分之一，林分平均蓄积占福建省第一，森林覆盖率达到75.00%。根据2013年三明市县级森林资源数据，三明市现有林业用地面积190.50万hm2，林业用地占全市土地总面积的82.94%。有林地面积172.15万hm2，按经营类型划分：生态林面积41.16万hm2，商品林面积130.99万hm2。林分面积(按林型划分的森林面积)136.50万hm2，其中，防护林面积33.41万hm2，占24.47%；特用林面积7.75万hm2，占5.68%；用材林面积95.29万hm2，占69.81%；薪炭林面积0.05万hm2，占0.04%。林分中按优势树种又可划分为杉木42.16万hm2、马尾松56.43万hm2、阔叶树37.91万hm2。全市活立木总蓄积14155.58万m3，其中林分蓄积13576.79万m3，林分蓄积(按林种类型划分)：防护林3414.56万m3，占总蓄积的25.15%；特用林878.99万m3，占6.47%；用材林9277.83万m3，占68.34%；薪炭林5.41万m3，仅占0.04%。

从地域分布看，全市林地资源分布比较均衡，各县(市、区)林业用地占土地面积的比重在77.51%～87.33%，永安市最高，宁化县最低；总量上，尤溪县、永安市、宁化县、将乐县、大田县5个县市占了全市林业用地的57.28%。

2 森林生物多样性评价方法

3 森林生物多样性评价结果与分析

3.1 森林生物多样性指数及单位面积机会成本

根据文献[9]计算的Shannon-Wiener生物多样性指数及单位面积机会成本，划分为7级：当指数<1时，S生(单位面积年物种损失的机会成本)为3000元·hm-2·a-1；当1≤指数<2时，S生为5000元·hm-2·a-1；当2≤指数<3时，S生为10000元·hm-2·a-1；当3≤指数<4时，S生为20000元·hm-2·a-1；当4≤指数<5时，S生为30000元·hm-2·a-1；当5≤指数<6时，S生为40000元·hm-2·a-1；当指数≥6时，S生为50000元·hm-2·a-1。调整为2013年的价格水平。当指数<1时，S生为3830.92元·hm-2·a-1；当1≤指数<2时，S生为6384.87元·hm-2·a-1；当2≤指数<3时，S生为12769.74元·hm-2·a-1；当3≤指数<4时，S生为25539.48元·hm-2·a-1；当4≤指数<5时，S生为38309.21元·hm-2·a-1；当5≤指数<6时，S生为51078.95元·hm-2·a-1；当指数≥6时，S生为63848.69元·hm-2·a-1。

查阅相关文献[8]可知，杉木、马尾松、阔叶树、竹林、灌木林、经济林的Shannon-Wiener 指数等级分别是：3≤指数<4、2≤指数<3、4≤指数<5、2≤指数<3、3≤指数<4、4≤指数<5。详见表1。

表1 森林生物多样性指数及单位面积机会成本

3.2 各县森林生物多样性保护价值

由表2可看出，三明市森林生物多样性保护价值为396.80亿元，单位面积生物多样性保护价值为2.28万元·hm-2，为各种动植物提供了优越的栖息地，为保护生物多样性发挥了重要作用。

3.3 不同林种森林生物多样性保护价值

从表3可以看出，三明市不同林种森林生物多样性保护价值合计392.25亿元，单位面积生物多样性保护价值为2.28万元·hm-2。其中，用材林生物多样性保护价值最高，为205.38亿元，占到整个林种价值的52.36%；其次为防护林，92.29亿元，占23.53%；薪炭林最小，为0.13亿元，占0.03%。单位面积生物多样性保护价值大小排序为：经济林>特用林>防护林>薪炭林>用材林>竹林。

4 结论与讨论

根据福建省2010年10月发布的福建省森林生态服务功能价值评估结果[10]和2014年10月国家林业局与国家统计局联合发布的全国森林资源价值核算结果[11]，福建省森林生物多样性保护价值为1927.75亿元，全国为43347.04亿元；单位森林面积生物多样性保护价值福建省为2.11万元·hm-2，全国为1.40万元·hm-2。将三明市森林生物多样性评价结果与福建省和全国的评价结果进行对比看出，三明市森林生物多样性保护价值(396.80亿元)占到福建省的20.58%(三明市国土面积为福建省的18.86%)，单位森林面积生物多样性保护价值(2.28万元·hm-2)略高于福建省平均水平，高于全国平均水平。主要缘于其丰富的森林资源，林业用地面积占全市土地面积近83%，森林覆盖率达到75%。此外，还与三明市“生物多样性保护工程”的实施分不开，全市建立了以自然保护区为核心、天然阔叶林和湿地保护为主的保护工程，具体包括保护区、自然保护区和自然保护点的建设。同时也应该看到，基于Shannon-Wiener指数的森林生物多样性评价方法对于具有特殊价值的树种或动物的价值体现不出来，如三明市的珍稀树种南方红豆杉、红茶树、格氏栲等，这些树种形成的森林肯定不能以其森林面积的大小作为生物多样性价值的评价基准。事实上，这也是目前森林生物多样性评价方法普遍存在的问题，也是今后研究中亟待解决的问题。

表2 三明市各区县森林生物多样性保护价值

*：表中森林面积包括有林地和灌木林地的面积。

表3 三明市有林地不同林种森林生物多样性保护价值

[1]刘俊清，牛树奎，刘艳红.森林生态学[M].2版.北京：高等教育出版社，2010.

[2]陈梦.森林生物多样性理论与方法研究及应用[D].南京：南京林业大学，2005.

[3]张颖.我国森林生物多样性变化的评价研究[J].林业资源管理，2002(2)：45-52.

[4]李金良，郑小贤，王昕.东北过伐林区林业局级森林生物多样性指标体系研究[J].北京林业大学学报，2003，25(1)：48-52.

[5]宋磊.泰山森林生物多样性价值评估[D].泰安：山东农业大学，2004.

[6]黄建辉，高贤明，马克平，等.地带性森林群落物种多样性的比较研究[J].生态学报，1997，17(6)：611-618.

[7]阎海平，谭笑，孙向阳，等.北京西山人工林群落物种多样性的研究[J].北京林业大学学报，2001，23(2)：16-19.

[8]王兵，郑秋红，郭浩.基于Shannon-Wiener指数的中国森林物种多样性保育价值评估方法[J].林业科学研究，2008，21( 2)：269-274.

[9]国家林业局.LY/T 1721—2008森林生态系统服务功能评估规范[S].北京：中国标准出版社，2008.

[10]谢添石.福建森林生态服务功能总价值愈七千亿元[EB/OL].[2010-10-31].http：//www.fjsen.com/c/2010-10/31/content_3807118_2.htm.

[11]吴兆喆.中国森林资源核算研究成果彰显绿色力量[N].中国绿色时报，2014-10-23(A2-A3).

Evaluation of Forest Biodiversity in Sanming Based on Shannon-Wiener Index

HUANG Huo-fa

(ForestryPlanningTeamofSanmingForestryBureau，Sanming365000，Fujian，China)

Based on the national forestry industry standard ″LY/T 1721—2008 forest ecosystem services assessment specification″ and the survey data of two kinds of forest resources in Sanming city in 2006，Shannon-Wiener index was calculated using in the evaluation of forest biological diversity in Sanming. The results show that forest biodiversity conservation value is 39.68 billion yuan in Sanming, the unit area of forest biodiversity conservation value is 22800 yuan·hm-2，accounted for 20.58% of forest biodiversity conservation value in Fujian Province, the unit area biodiversity conservation value is slightly higher than Fujian Province(21100 yuan·hm-2), higher than the national average(14000 yuan·hm-2).

forest biological diversity；Shannon-Wiener index；conservation value

10.13428/j.cnki.fjlk.2015.04.026

2015-08-10；

2015-09-29

国家林业局项目(2014年林产品市场研究，JYC2015-11)

黄伙发(1966—)，男，福建惠安人，三明市林业局林业规划队林业工程师，从事森林资源培育、规划管理等研究。E-mail：fjsmhhf@126.com。

S718

A

1002-7351(2015)04-0121-04