全 文 ：第28卷第6期
2009年12月
生态
Ecolo百cal
科学
Scienbe
28(6)：523—527
Dec．2009
福建东山岛防护林景观格局与生态价值研究
李翠萍1，黄义雄1，叶功富2，陈利1，郭宏斌1
1．福建师范大学地理科学学院，福州350007
2．福建省林业科学研究院，福州350012
【摘要】 运用景观生态学原理和森林环境价值计量方法，对东山岛防护林景观格局与生态价值进行研究。首先选取斑
块密度、边缘密度、分维数、景观多样性、景观优势度和均匀度指数等指标，分析东山岛防护林景观的空间分布和空间
格局特征，并从中小尺度的防护林生态系统及其重要生态服务功能角度出发，运用市场价值法、造林成本法、生产成本
法、影子工程法等方法进行生态价值评估。结果表明人类活动对东山岛防护林的景观格局产生很大影响，得出东山岛防
护林生态系统固定C02、释放02及防风固沙服务功能的平均价值为39．45×106～92．55×106元。
关键词：防护林；景观格局；防护林生态价值；生态系统服务价值
doi：10．396哟．is龇．1008．8873．2009．06．007中图分类号：S718．55文献标识码：A 文章编号：1008—8873(2009)06—523—05
studyonlandscapep tternandecologicalValueofshelterfb estinDongshan
IslandofFujianProVince
LICui-pin91，m，ANGM．xion91，YEGbng—fh2，CHEN“1，GUOHon哥binl
1．Colle群《Geogr印hicn|science。F锄i硼Nom口lU ivers 桫F坭h洲350007r Chind
2．F匈i姗Acctd绷y《Foresttyscier}ces．FHzhotl3500l2．Chinn
Abstract：TIleauthofsstudyl锄dsc印epa仕咖姐decologicalvalueofshelterfo estsinDongsh锄Islandbyl锄dsc印eecological
也eor)r粕dq删tatiVeval训onmethodofoI．est∞Vironmentalvalue．SomelandScapeindicatofsincludingpatchdensi劬edge
densi吼舰ctaldiII ensionofpatches，landscapedive娼i饥landscapedominancedSh啪onfseve皿essindexweres lectedto
a∞lyzetllespatialdis仃ib谢onandspatialp _tt锄fbaturcofsheltcrfo estlaIldsc印et)，pesinDongsh锄Isl蚰d．Theservic
fIlnctionoft11eforcstecosystcmw船evaluatedusingmarketValuationmemodetc．丘‘omtheVi剀lrpoints0fsmallscalesheltcr
fbrestecosystem髓dimport锄tecologicalseⅣicefunction．Resultsshowedthatl嬲dscapepattemofshelterfb estsinDongsh姐
Isl柚dw鹬greatlyaff．ectedbyhllInanactivities，锄dthataveragedvalueofservicefIlnctionofsheltcrforcstsinDongsh孤Isl弛d
addsupt039．45×100一92．55×106yu肌interIllsofC02fⅨati∞，02rele嬲e，windprotcction锄ds锄dstabilization．
Keywords：shelterf．orest；l锄dsc印epa仕em；ecologicalValueofshelteI’forest；wonhofecosysbemervice
收稿日期：2009—10-10收稿，2009-12．20接受
基金项目：国家“十一五”科技支撑计划项目(2006BAD03A14．01)，
经济区资源与环境创新研究”资助项目。
作者简介：李翠萍(1984—)，女，硕士研究生，主要研究方向：
·通讯作者：黄义雄(1960一)，邮箱：yxhuang@驷u．d叫．饥
福建省重大科技专项(2006NzO001-2)，福建省科技计划重点项目“海峡西岸
景观生态学。E一眦il：ljclliping_94@yeaknet
万方数据
l引言(Int例ucIion)
防护林是海岛生态系统的主体，人们不仅仅要掌
握防护林生态系统的景观空间分布格局和功能，同时
需要把握防护林生态系统的生态价值，为改善其日益
脆弱的生态系统与生态环境恢复提供科学依据，为经
济社会发展的综合决策提供科学的理论依据，促进其
社会经济的可持续发展。
目前生态系统服务价值评估大尺度区域在现阶
段占据主导地位【1|，这方面研究国际上以Cons伽：lza【2J
等人为代表，国内欧阳志云、谢高地等【3卅做了大量
工作。沿海地区，LalpJ研究了太平洋沿岸海洋红树
林价值及其对环境决策制定的意义；杨明钗【6】对我国
沿海地区的生态系统服务功能与经济发展之间的关
系进行初步的分析和评价。而对于沿海地区小尺度区
域生态系统或单个生态系统的价值评估研究较少，不
利于局地尺度的生态系统管理，所以本文选取福建东
山岛为例对防护林的生态价值评估进行研究。
2研究区概况(Sun，eyoftheStudyarea)
东山岛位于福建东南端，介于东经117018，~l17。
357，北纬23。34，~23。477之间，总面积241．57km2，为
福建省第二大岛。气候属南亚热带海洋性季风气候，
年均温20．8℃，最热月(7、8月)和最冷月(2月)月均
温分别为27．4℃和12．9℃。降水集中于5~9月，多年
平均降水量1113．9咖，低于全省多年平均l652mm
的水平。东山岛是福建沿海大风区之一，常年受东北
风侵袭，8级以上大风年均日数105d，多年平均风
速为7m·s～。植被长期受气候、土壤和人类活动的影
响，原生植被已不复存在，现存植被为人工次生植被，
主要是木麻黄(CasuarinaSpp．)、马尾松
(Pi肌smassoniana)、相思树(Acaciaconfhs )、黑松
(Pinusthullbergii)、农业植被等。特点为薪炭林、防
护林多，用材林、经济林、混交林少，林分结构单一。
3研究方法(ResearchMethods)
理，在野外调查的基础上，结合影像的目视判读，并
运用GIS软件对图件进行数字化处理，最后进行图像
的信息提取、统计海岛防护林的面积，构建东山岛防
护林资源数据库(研究范围内的农田、农村居民点、
交通道路以及灌丛和草地等均不在防护林统计之
列)。空间数据的处理则采用FRAGSTATS进行斑块水
平和斑块类型水平的景观格局指数计算。为保证计算
的精度，在矢量数据转换为栅格数据时将栅格大小设
置为30m。
3．2防护林景观类型的划分
防护林类型划分的原则是代表福建海岛防护林
基本类型，防护林生态系统结构和生态过程特点；结
合研究区防护林实际存在类型和利用状况、空间分布
特征、防护功能原则及研究的便利性，将研究区防护
林按功能用途划分为5种类型，其分布范围见图l。
其次根据东山岛防护林植被类型图和遥感影像，
并结合实地调查以优势种群落类型为分类依据，将防
护林划分为马尾松、木麻黄、相思树、湿地松、柠檬
桉、黑松相思混交林、马尾松相思混交林7种类型。
图l东山岛防护林景观类型分布图
Fig．1TheDistribu60nD，I’鹤of恤eShdterfo北stLand鲇ape
3．1数据来源及处理
本研究数据采用1：5万土地利用类型图、l：53．3防护林景观特征指数
万地形图、2006年TM影像数据。利用ERDAsImaging 防护林景观类型的大小、等级、形状和空间结构
8．7对东山岛进行图像的剪切、提取、几何纠正等处 的组合对海岛自身的功能结构、生态平衡、生活适宜
万方数据
6期 李翠萍，等：福建东山岛防护林景观格局与生态价值研究 525
度、区域小气候具有重大影响。本文以格局指数的有
效性、稳定性、生态意义的可解释性等为标准，参考
赵清、周廷刚等人的研究【7_s】，在以上两类分类结果
的基础上，在斑块水平和斑块类型水平上，对防护林
各景观类型的景观特征进行格局分析。
3．4生态价值估算指标的选取和估算方法
沿海防护林的可持续发展要考虑其生态效益，本
文主要从防护林林木本身，及其防风固沙、固碳释氧
的生态系统服务功能指标进行评价。欧阳志云、肖寒、
任志远等人p’9。10J分别对海南岛生态系统、海南岛森
林生态系统、秦巴山区植被进行研究，取得较好成果。
估算的方法主要从生态服务功能间接价值评估着手，
首先研究上述生态系统评价指标，利用价值量评价法
中的市场价值法、造林成本法、生产成本法、碳税率
法、影子工程法等【l叫lJ方法评估其经济价值。
4结果与分析(ResuItsandanaIysis)
4．1防护林景观格局基本特征
4．1．1景观斑块特征和空间结构分析
根据防护林功能划分的5种类型中，各种类型所
占的比例分别为，水土保持林占56．97％，防风固沙
林占1．28％，海岸防护林占9．23％，农田防护林网占
10．46％，公路防护林为2．1％。东山岛的防护林景观
类型比较简单，主要以水土保持林和防风固沙林为
主。斑块的个数和类型的面积成反比，水土保持林主
要分布在低丘和台地上，相对比较集中，斑块的面积
较大，斑块数量较少；而公路防护林和农田防护林网
分布较广，但面积小，斑块数量多(如表1)。斑块形
状是景观空间结构度量的一个重要特征，本文中各类
防护林的斑块形状指数差别不大，但相对而言农田防
护林网的形状指数较高，具有复杂边界的斑块与周围
的联系更为密切，所以具有更多的边缘价值。
4．1．2斑块密度和景观特征指数分析
斑块密度在一定程度上反映了景观的破碎程度
和景观异质性的高低，斑块密度愈大，景观的破碎程
度愈大，景观异质性愈高【l21，研究区破碎度最大的
是农田防护林网，面积小斑块数量多，因而破碎程度
也较大；破碎度最小是水土保持林，面积最大且斑块
个数最少，在研究区的优势度较大，属于优势类型景
观；其他3类防护林的破碎度则介于二者之间。
分维数大小反映了人类活动对景观的影响，分维
度指数为l指数均较小，都很接近l，防护林的斑块形状较为简
单。但各类型防护林仍有差别，水土保持林的分维数
高于其它类型，由于其主要分布于低丘台地，受人类
干扰活动较小，植物类型有自我更新；而公路防护林
处于道路两旁，受人类活动的影响和制约较大，斑块
形状较为简单，所以其分维数相对较低。
4．2防护林树种类型景观多样性分析
海岛防护林植被中相思树混交林与马尾松面积
所占的比例较大，黑松与相思树混交林、木麻黄林和
相思树林面积其次，柠檬桉和湿地松较少。从斑块数
量上和景观斑块密度来分析，木麻黄林最多，破碎度
也最大，防风固沙林、农田防护林网和公路防护林基
本是由木麻黄构成，分布较广(如表2)。
表l 防护林景观类型的景观格局特征值
里叫坐1 TheLaⅡdscapeP tterncharacteris6coftheshelterfb estLandscapeType
防护林类型 NP／(个) C～(km2) Pi／(％) LPI(％) LSI PD FRAC
!￥旦!旦!!垦篁!!!望堕堡!!
海岸防护林shelterforestsof 3l 4．1895 2．0899 0．3178 8．3333 O．1546 1．0628
islaIld
公路防护林 35
Hi曲wayshelterbelt
防风固沙林wiIldbreakand 25
sand—fixation
水土保持林Water锄dsoil 20
conseIvationf10rests
农田防护林网tllefallll．sheltcr44
fbrestne觚ork
O．9364
9．6629
25．8707
4．7494
0．467l
4．820l
12．905l
2．3691
0．053 7．55 0．1746 1．0412
0．6741
2．8603
0．337l
7．4063 0．1247 1．0685
9．7778 O．2195 1．0592
防护林景观整体Shelterbcn155 45．4089 22．6513 2．8603 40．84620．7732 1．06196
1塑坐!堂皇塑垒型塾竺!!
万方数据
表2不同防护林景观类型景观格局指数
1rabIe2 TheLandscapeP n rnIndexofdifferentLaⅡdscapetypesoftheSheIterfb est
本文主要是从香农多样性指数、优势度指数及香
农均匀度指数3个指标进行防护林树种类型分析。均
匀度指数(SHEI)为1是景观最大多样性，SHEl值趋近
1时优势度低，说明景观中没有明显的优势类型且斑
块类型在景观中均匀分布。东山岛防护林植被类型的
香农多样性指数为0．9026，优势度指数为1．0433，香
农均匀度指数为0．434l，说明各植被类型所占比例差
别大，植被类型中有一定的优势类型，其中马尾相思
混交林景观类型占优势。
4．3东山岛防护林的生态价值评价
4．3．1木材产品生产的价值
东山岛防护林的面积为5097．2hm2，防护林的活
立木蓄积量为121207m3，占全省海岛的36．24％【l3|，
防护林单位面积平均蓄积量为23．78m3．hm～。生长率
取1988年全省森林资源连续清查第二次复查资料为
7．43％。目前市场价位中等的材种木麻黄木材的平均
价格300．00元．m弓估算，根据公式V本=S·W本·R术·P木。
其中：V术为木材产品生产的价值(元·a-1)，S为森林面积
(hm2)，W木为森林单位面积平均蓄积量(扩)，R木为年
均生长率，P木为木材产品价格(元．m。3)。可估算得东
山岛植被目前年生产木材的价值是27×105元。
4．3．2C02固定与02释放与价值评估
在评价过程中，以福建滨海木麻黄净第一性生产
力为基础，以不同年龄阶段净初级生产力取平均值为
23．5304t．hm2·a-1【14】，根据光合作用方程式，植被生
态系统每形成1．00kg植物干物质能固定1．63kgC02，
释放1．2kg的02。
①经测算，东山岛防护林每年固定C02的总量为
19．55×104t。利用造林成本法及碳税两种方法，评估
固定C02的间接经济价值。中国造林成本260．90
元·t_1[10】，其年固定C02总价值为5．1×lO7元。用瑞典碳
税为150美元·f1碳(以100美元兑换人民币683．33元计)，
则固碳价值为20×107元。东山岛防护林生态系统每年
固定碳的总价值取平均值为12．57×107元。②防护林每
年释放02的总量为14．39×104t，采用造林成本法和工
业制氧影子价格法估算其释放02的价值量。中国造林
成本352．93元·f102[10】和工业制氧成本400元·t一，可得
造林成本法、碳税率法测算的0z释放价值分别为
50．8×106元、57．57×106元，取平均值为54．18×loo元。
4．3．3防灾固沙功能评价
海岛防护林对来白海洋的大风有明显的削减作
用，在防风固沙、抗御风害等方面发挥了重大作用。
本文运用市场价值法评价沿海防护林生态系统价值
量。中国沿海118×104lan的海岸线上已营造防护林
1×104l锄，据研究每年可为沿海地区减少因台风带来
的经济损失约9×108～12×108元【”J。东山岛现有沙滩
防风固沙林2267hm2，水土保持林4333lHn2，农田
林带网166条，总长184km，按比例估算，其防护功
能的价值为16．56×106～20．08×106元。
5结论(ConcIusion)
(1)通过防护林景观格局特征指标的分析，可以
看出东山岛的防护林景观类型比较简单，内部生态结
构单一，稳定性差，生态群落脆弱。从其各向指标中
可以发现人类活动对各类防护林均造成很大影响，其
中农田防护林网受人为干扰最大，所以要加强对现有
的各类防护林植被的保护，维护海岛的生态安全。
(2)东山岛防护林生态系统生态价值评价结果表
万方数据
6期 李翠萍，等：福建东山岛防护林景观格局与生态价值研究 527
表3东山岛与海南岛防护林生态系统服务功能价值
TabIe3 DifT打entsenricevalueoftheshelterfDrestecOsystembetweentheDongshanIslandandHainanIsland
服务功能services
东山岛Dongsh柚isl锄d 海南岛Hain柚isl姐d
物质量 价值量Mon哪q啪t时 物质量 价值量Monetaryq啪衄
Materialf!!殳!坚垫：匹!! Mate^al f兰!Q：理垫：坦!)
掣衄tity 下限Lowcrlimit上限Upperlimitq啪ti哆 下限klwerlimit 上限Upp盯li血t
l兰!Q：!：z尘 !：!Q：!：坚12
固CCfⅨation 19．55 510．oo 2000．00 72．42 515．30 2024．45
释0202reIe弱e
防风固沙
Windbreakf砸lction
土壤保持
SoilconserVancy
合计Total
14．39 508．oo
165．60
394．53
575．70
200．80
925．50
5．68
1350
0．77
622．02
1800
O．77
1275．07
明，东山岛防护林生态系统所提供的生态系统产品价
值为27×105元，固定C02、释放02及防风固沙服务功
能的平均价值为39．45×106～92．55×106元。本文虽只
对防护林部分功能进行了估算，但可以看出防护林的
生态功能应该引起足够的重视。
为更好的说明东山岛防护林生态系统的生态价
值，本文与欧阳志云、赵同谦【l5】等人对海南岛生态
系统中防护林生态系统的生态价值进行比较(表3)，
结果表明：①从价值量上看，东山岛防护林生态系统
有一定的生态价值，其总体价值不如海南岛防护林生
态系统高，分析原因是由于面积小，植被类型单一，
防护林的生长环境恶劣导致。②从其地位和功能上
看，东山岛防护林生态系统是东山岛必不可少的生态
系统，防护林生态系统除为社会提供直接产品价值
外，还具有巨大的间接使用价值，在维护生态系统平
衡、环境等方面中起重要的作用。
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万方数据
福建东山岛防护林景观格局与生态价值研究
作者： 李翠萍， 黄义雄， 叶功富， 陈利， 郭宏斌， LI Cui-ping， HUANG Yi-xiong， YE
Gong-fu， CHEN Li， GUO Hong-bin
作者单位： 李翠萍,黄义雄,陈利,郭宏斌,LI Cui-ping,HUANG Yi-xiong,CHEN Li,GUO Hong-bin(福建师
范大学地理科学学院,福州,350007)， 叶功富,YE Gong-fu(福建省林业科学研究院,福州
,350012)
刊名： 生态科学
英文刊名： ECOLOGICAL SCIENCE
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