馬 琳,李俊清

1 北京建筑大學(xué)人事處,北京 102616 2 北京林業(yè)大學(xué)森林資源與生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100083

氣候變化和棲息地喪失導(dǎo)致物種滅絕[1],生物多樣性面臨嚴(yán)重威脅。建立自然保護(hù)區(qū)是保護(hù)生物多樣性的有效途徑,然而人口快速增長(zhǎng)所產(chǎn)生的一系列土地利用問(wèn)題給保護(hù)區(qū)選址帶來(lái)了壓力,保護(hù)區(qū)與商業(yè)、社會(huì)占地的矛盾日益顯現(xiàn)[2]。世界上仍有許多關(guān)鍵的生態(tài)區(qū)域沒(méi)有被保護(hù)網(wǎng)絡(luò)覆蓋[3],濕地、森林、草原等生態(tài)系統(tǒng)銳減。有研究顯示,溫帶混交林的保護(hù)水平處于地球上20種自然森林類型中第二低的位置[4],急需保護(hù)。然而,在歐洲溫帶地區(qū),僅有3000000hm2(占林區(qū)總面積的0.4%)的原始森林被自然保護(hù)區(qū)和其他保護(hù)地嚴(yán)格保護(hù)[5],亞洲的保護(hù)狀況也不理想,全球森林覆蓋損失的第二大區(qū)域位于亞洲[6],作為森林生物群落損失的一部分,溫帶生物群落的損失位居第二,加強(qiáng)保護(hù)地球上特別是亞洲的溫帶森林非常迫切[7]。在中國(guó)長(zhǎng)白山地區(qū),分布著以紅松和多種闊葉樹(shù)種混合組成的針闊混交林,它是北溫帶物種最豐富的地帶性群落之一,是東北虎(Pantheratigrisaltaica)、遠(yuǎn)東豹(Pantherapardusorientalis)等瀕危物種的重要棲息地,極具保護(hù)價(jià)值。長(zhǎng)白山隨著海拔的增加,氣溫和降水量發(fā)生明顯變化,依次呈現(xiàn)5條不同的植被帶,是歐亞大陸從中溫帶到寒帶主要植被類型的縮影。

中國(guó)政府在長(zhǎng)白山地區(qū)建立了24個(gè)自然保護(hù)區(qū),用以保護(hù)這一地區(qū)的森林植被和瀕危野生動(dòng)植物,取得了積極的作用,但仍未能減緩瀕危物種的滅絕速度[8]。事實(shí)上,在長(zhǎng)白山地區(qū),20世紀(jì) 90年代還可見(jiàn)的瀕危種巖高蘭(Empetrumnigrumvar.japonicum)、草蓯蓉(Boschniakiarossica)等,現(xiàn)在已難見(jiàn)蹤跡[9],野生東北虎數(shù)量更是處于極度瀕危狀態(tài)[10]。保護(hù)網(wǎng)絡(luò)外人為干擾嚴(yán)重,盜獵、森林砍伐、藥用植物采挖、過(guò)度旅游等現(xiàn)象普遍存在[7,11],它們導(dǎo)致生境喪失,嚴(yán)重威脅生物多樣性的可持續(xù)發(fā)展。這些現(xiàn)象也反映了現(xiàn)有保護(hù)網(wǎng)絡(luò)仍存在漏洞的現(xiàn)狀,或具有較低的保護(hù)效率。2002年,長(zhǎng)白山地區(qū)被中國(guó)政府確立為具有全球性保護(hù)意義的生物多樣性關(guān)鍵地區(qū)[12],為這一地區(qū)的保護(hù)工作帶來(lái)了新的機(jī)遇與挑戰(zhàn),東北虎棲息地的跨國(guó)界生態(tài)保護(hù)優(yōu)先區(qū)和基于瀕危植物的小尺度闊葉紅松林生態(tài)保護(hù)關(guān)鍵區(qū)研究取得了一定的成果[10,13],但基于多物種綜合考慮的長(zhǎng)白山地森林生態(tài)區(qū)保護(hù)網(wǎng)絡(luò)研究仍不足,這正是本研究關(guān)注的熱點(diǎn)。

在土地資源和資金有限的情況下,具有高保護(hù)效率的地點(diǎn)單元能夠先被保護(hù)起來(lái),優(yōu)先納入保護(hù)網(wǎng)絡(luò)[17]成為研究關(guān)注的核心問(wèn)題,因此如何界定保護(hù)效率的高低顯得尤為重要[15],基于不可替代性分析的系統(tǒng)保護(hù)規(guī)劃理論為我們提供了方法指導(dǎo)[16],它指出保護(hù)效率體現(xiàn)在保護(hù)網(wǎng)絡(luò)對(duì)實(shí)現(xiàn)保護(hù)目標(biāo)的貢獻(xiàn)程度上[17],保護(hù)目標(biāo)是根據(jù)保護(hù)對(duì)象的重要程度來(lái)定量確定的[16,18-19]。這種量化的保護(hù)目標(biāo)避免了保護(hù)效率評(píng)價(jià)的主觀性,更具合理性,這一方法已得到了廣泛的應(yīng)用[20-23]。

本文將根據(jù)長(zhǎng)白山地區(qū)生物多樣性特征,制定量化的保護(hù)目標(biāo),通過(guò)不可替代性分析方法在系統(tǒng)保護(hù)規(guī)劃理論框架指導(dǎo)下,識(shí)別未被保護(hù)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的生物多樣性高保護(hù)價(jià)值區(qū)域(保護(hù)空缺),并根據(jù)量化的人為干擾情況,針對(duì)保護(hù)空缺設(shè)計(jì)三個(gè)情景方案,即：以保護(hù)價(jià)值優(yōu)先的保護(hù)方案,以搶救優(yōu)先的保護(hù)方案,及以經(jīng)濟(jì)發(fā)展優(yōu)先的保護(hù)方案,并對(duì)各方案提出保護(hù)管理措施,為提高長(zhǎng)白山地區(qū)自然保護(hù)網(wǎng)絡(luò)保護(hù)效率及山地生態(tài)區(qū)可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

圖1 研究區(qū)概況Fig.1 Location of study area

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于吉林省東部的長(zhǎng)白山系(40°41′N—44°30′N；125°20′E—130°20′E),總面積105151.89km2,這個(gè)地區(qū)共有2座山,8條嶺,從西到東依次為老爺嶺、哈達(dá)嶺、威虎嶺、牡丹嶺、甑峰嶺、哈爾巴嶺、盤嶺(圖1),長(zhǎng)白山是最高山,主峰海拔2691m。該區(qū)屬于大陸性季風(fēng)氣候帶,年降水量550—910mm,無(wú)霜期為120—160d,年最低溫度在1月,-28℃,最高溫度在7月,30℃。

長(zhǎng)白山地區(qū)的珍稀瀕危物種接近300種[24],地帶性植被是以紅松和多種闊葉樹(shù)種,如椴(Tilia)、櫟(Oak)、槭(Acer)等組成的混交林。隨著海拔的增加,氣溫和降水量發(fā)生明顯變化,依次呈現(xiàn)不同的山地垂直分布帶,720—1100m是闊葉紅松林帶,1100—1800m是暗針葉林帶,1800—2100m為高山植被帶,2100m以上是高山苔原帶[25]。

2 研究方法

2.1 優(yōu)先保護(hù)物種及保護(hù)目標(biāo)

本研究?jī)?yōu)先保護(hù)物種的選擇標(biāo)準(zhǔn)至少滿足下列中的一項(xiàng)：(1)中國(guó)特有種；(2)中國(guó)物種紅色名錄[26]中的瀕危物種或國(guó)家Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)保護(hù)物種(3)對(duì)紅松種子擴(kuò)散起傳播作用的鳥(niǎo)類、獸類(4)紅松的主要伴生種和長(zhǎng)白山各垂直植被帶上的優(yōu)勢(shì)種。(5)具有多種經(jīng)濟(jì)價(jià)值的物種。共75個(gè)物種(附錄1),其中獸類21種、鳥(niǎo)類16種、植物38種。

物種瀕危程度、生境信息等來(lái)源于已出版文獻(xiàn)及自然保護(hù)區(qū)科考報(bào)告[26-30]。自然保護(hù)區(qū)空間分布由保護(hù)區(qū)總體規(guī)劃圖數(shù)字化得到或?qū)嵉乜辈烀枥L范圍運(yùn)用地理信息系統(tǒng)(GIS)數(shù)字化得到。土地利用數(shù)據(jù)來(lái)源于1∶1000000中國(guó)土地利用圖[31],研究區(qū)行政區(qū)劃、道路、居民點(diǎn)數(shù)據(jù)來(lái)源于國(guó)家基礎(chǔ)地理信息中心網(wǎng)站中的導(dǎo)航地理框架數(shù)據(jù)集1∶250000全國(guó)地形數(shù)據(jù)[32],30m分辨率數(shù)字高程模型(DEM)26幅、2010年的LandsatTM衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)26幅(分辨率為30m×30m)來(lái)源于地理空間數(shù)據(jù)云[33],影像時(shí)相均集中在6月份到9月份林木生長(zhǎng)茂盛期。植被分布根據(jù)1∶1000000中國(guó)植被圖獲得[30]。

利用上述數(shù)據(jù),初步確定物種分布的行政縣范圍,然后根據(jù)物種生境特征確定其偏好的植被類型和海拔,在Arcgis9.3支持下疊加高程、植被類型這兩個(gè)生境圖層,以此預(yù)測(cè)各物種適宜棲息地分布,得到物種潛在分布圖[23]。

根據(jù)長(zhǎng)白山地區(qū)生物多樣性特征咨詢專家意見(jiàn),對(duì)上述保護(hù)物種的保護(hù)目標(biāo)進(jìn)行量化計(jì)算,公式為：

TSp=(IEn+IPr+IKp+ISp+IAr)/5[34]

TSp是物種的保護(hù)目標(biāo)指數(shù)；IEn按物種的瀕危程度打分；IPr按國(guó)家保護(hù)等級(jí)和特有性打分；IKp按對(duì)闊葉紅松林恢復(fù)作用打分；ISp按獸類的空間需求打分；IAr按物種潛在棲息地面積打分,認(rèn)為保護(hù)物種的稀有性通過(guò)該物種生境面積大小IAr來(lái)反映,棲息地面積小的物種應(yīng)具有更高的保護(hù)優(yōu)先級(jí)。

鳥(niǎo)類不考慮空間需求,,所以公式去掉ISp后四項(xiàng)取平均值。對(duì)于植物來(lái)說(shuō),公式中ISp替換為IEA,長(zhǎng)白山地區(qū)很多植物具有藥用、色素、野菜、觀賞、油脂、纖維、蜜源、香料、野果等經(jīng)濟(jì)價(jià)值,因此制定優(yōu)先保護(hù)植物的保護(hù)目標(biāo)時(shí),將IEA按照植物的經(jīng)濟(jì)用途打分,同時(shí)具有多種經(jīng)濟(jì)用途的植物具有更高的分值。將得到的TSp值與物種的棲息地面積相乘,得到保護(hù)目標(biāo)ATarget值。

2.2 地點(diǎn)選擇軟件

本研究按照自然地形地貌,采用Arcgis中的Hydrology分析模塊,將30m的DEM模型在細(xì)胞值2000的模式下建立集水區(qū)規(guī)劃單元,共劃分出15871個(gè)規(guī)劃單元(平均面積為6.625km2)。系統(tǒng)保護(hù)規(guī)劃軟件C-Plan在GIS系統(tǒng)支持下被用來(lái)識(shí)別優(yōu)先保護(hù)網(wǎng)絡(luò)[35],利用規(guī)劃單元的不可替代性程度對(duì)選擇算法進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。不可替代性指在區(qū)域生物多樣性保護(hù)研究中,根據(jù)保護(hù)對(duì)象的空間分布,計(jì)算每個(gè)規(guī)劃單元在實(shí)現(xiàn)這些保護(hù)對(duì)象之保護(hù)目標(biāo)過(guò)程中的重要性,即：體現(xiàn)特定規(guī)劃單元實(shí)現(xiàn)保護(hù)目標(biāo)的可能性[18]。通過(guò)計(jì)算規(guī)劃單元的不可替代性值來(lái)體現(xiàn),它是0—1范圍內(nèi)的連續(xù)值,值越高,代表所在規(guī)劃單元的保護(hù)價(jià)值越高,能夠替代該規(guī)劃單元完成保護(hù)目標(biāo)的其他規(guī)劃單元數(shù)量越少[34]。運(yùn)行C-plan軟件前,應(yīng)用ERDAS IMAGINE 9.2遙感影像處理系統(tǒng),對(duì)研究區(qū)域2010年的26幅衛(wèi)星遙感影像進(jìn)行處理,獲取土地利用/土地覆被數(shù)據(jù)。在對(duì)原始影像進(jìn)行波段合成、投影變換、幾何校正、直方圖匹配、增強(qiáng)、裁剪等預(yù)處理之后,對(duì)景觀類型信息進(jìn)行解譯。首先通過(guò)GPS野外調(diào)查數(shù)據(jù)、森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)等輔助數(shù)據(jù)人工選取訓(xùn)練樣區(qū),用最大似然比分類法對(duì)各期影像進(jìn)行監(jiān)督分類。然后在監(jiān)督分類基礎(chǔ)上,加入ndvi植被指數(shù)、海拔和坡度等因子,通過(guò)專家分類器實(shí)施分類。最終將研究區(qū)分為林地、灌草叢、耕地、水田、建設(shè)用地、水體、未利用地6大類。將此分類圖矢量化,挑選出非林地,將建設(shè)用地、旱地、未利用地等非物種生境在C-plan軟件操作界面中設(shè)置成“excluded”,不參與不可替代性值計(jì)算。由于本研究不更改現(xiàn)有保護(hù)區(qū)的邊界,所以現(xiàn)有保護(hù)網(wǎng)絡(luò)不參與不可替代性值的計(jì)算,設(shè)置成“existing reserved”(圖2),其他規(guī)劃單元可參與優(yōu)先保護(hù)網(wǎng)絡(luò)選址,設(shè)置成“available”。然后根據(jù)C-Plan數(shù)據(jù)格式要求,在C-Plan表格編輯器中建立數(shù)據(jù)庫(kù)。計(jì)算規(guī)劃單元的不可替代性值,并將C-Plan與ArcView3.3連接,生成不可替代性分布圖,直觀的看出研究區(qū)域的高保護(hù)價(jià)值規(guī)劃單元分布。

2.3 不同保護(hù)策略情景下的優(yōu)先保護(hù)方案

不同保護(hù)策略情景下的優(yōu)先保護(hù)方案以人類干擾為依據(jù)[23]。本研究選擇道路和居民點(diǎn)密度來(lái)作為反映人類干擾程度的指標(biāo)。人為干擾對(duì)生態(tài)的威脅過(guò)程由干擾源向外輻射,其外沿緩沖區(qū)形成影響域,不同等級(jí)的干擾源對(duì)生物多樣性的影響范圍也不同。本研究根據(jù)不同的干擾源確定其影響范圍,并以如下公式計(jì)算每個(gè)規(guī)劃單元的人為干擾指數(shù)：

HTIi=(∑WijJij+WijRij)/2[36]

HTIi為第i個(gè)規(guī)劃單元的人類活動(dòng)指數(shù),Jij為第i個(gè)規(guī)劃單元中第j個(gè)居民點(diǎn)影響閾所占的面積百分比,Rij為第i個(gè)規(guī)劃單元中第j個(gè)道路影響閾所占的面積百分比,Wij表示不同等級(jí)居民點(diǎn)和道路的權(quán)重(表1)。

表1 干擾因素及權(quán)重Table 1 Disturbance factors and weight

將不可替代性值較高的規(guī)劃單元與現(xiàn)有保護(hù)區(qū)分布圖對(duì)比,確定現(xiàn)有保護(hù)網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)空缺,并結(jié)合人為干擾指數(shù),針對(duì)保護(hù)空缺設(shè)計(jì)三種不同保護(hù)策略情景下的優(yōu)先保護(hù)方案,即(1)以生態(tài)價(jià)值優(yōu)先的保護(hù)方案,該方案不考慮人為干擾,將高保護(hù)價(jià)值規(guī)劃單元(0.80.2),(3)以經(jīng)濟(jì)發(fā)展優(yōu)先的保護(hù)方案,將人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)強(qiáng)度高的地區(qū)剔除,即以人為干擾低而保護(hù)價(jià)值高的區(qū)域建立優(yōu)先保護(hù)網(wǎng)絡(luò)(0.8

2.4 保護(hù)效率評(píng)估

本研究以保護(hù)貢獻(xiàn)值Ti來(lái)評(píng)估被保護(hù)物種在被保護(hù)區(qū)域中實(shí)現(xiàn)保護(hù)目標(biāo)的程度,即：若一種保護(hù)對(duì)象i,分布在k個(gè)規(guī)劃單元中,并且這些規(guī)劃單元被保護(hù),那么保護(hù)區(qū)域(由這k個(gè)規(guī)劃單元組成)對(duì)保護(hù)對(duì)象i實(shí)現(xiàn)其設(shè)定的保護(hù)目標(biāo)的貢獻(xiàn)值為Ti=AProtected/ATarget,AProtected表示保護(hù)對(duì)象i在這k個(gè)規(guī)劃單元中的分布面積,ATarget為保護(hù)對(duì)象i的保護(hù)目標(biāo)(2.1中已設(shè)定的)。Ti值由C-Plan軟件中“Features to Target” 模塊[35]計(jì)算獲得,Ti≥100表示保護(hù)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

3 研究結(jié)果

3.1 高保護(hù)價(jià)值規(guī)劃單元及保護(hù)空缺

可以進(jìn)行保護(hù)優(yōu)先網(wǎng)絡(luò)選址的規(guī)劃單元其不可替代性指數(shù)(Ir)被分為五個(gè)等級(jí)(表2),分布情況(圖2),其中0.8

表2 長(zhǎng)白山地區(qū)可利用的規(guī)劃單元不可替代性值分布Table 2 Irreplaceability classification in avaliable site of Changbai Mountain

圖2 長(zhǎng)白山地區(qū)規(guī)劃單元不可以替代性值分布Fig.2 Irreplaceability distribution of Changbai Mountain

3.2 三種不同策略需求下的保護(hù)方案

人為干擾分析結(jié)果顯示,長(zhǎng)白山地區(qū)人為干擾強(qiáng)烈的規(guī)劃單元較集中分布在龍崗山、牡丹嶺、威虎嶺北部,老爺嶺西部,哈達(dá)嶺東部和龍崗山地區(qū)。這些地區(qū)有長(zhǎng)圖線、沈吉線、梅集線等鐵路線,延吉、敦化、吉林、通化等市級(jí)居民點(diǎn)。

綜合上述人為干擾和保護(hù)價(jià)值情況提出三種保護(hù)策略的情景方案(圖2、圖3)：

(1)以生態(tài)價(jià)值優(yōu)先的保護(hù)方案。該方案以生態(tài)保護(hù)為優(yōu)先策略,不考慮人為干擾對(duì)保護(hù)效果的影響,將未納入現(xiàn)有保護(hù)網(wǎng)絡(luò)的所有高保護(hù)價(jià)值空缺地區(qū)全部保護(hù)(圖2中的GAP區(qū)域),該方案可以涵蓋所有保護(hù)對(duì)象,且具有較高的保護(hù)效率。紅松、梅花鹿等64種保護(hù)對(duì)象的生境達(dá)到100%保護(hù)。保護(hù)措施主要以新建、擴(kuò)建保護(hù)區(qū)為主,位于保護(hù)區(qū)內(nèi)的居民點(diǎn)可以考慮適當(dāng)遷出。

(2)以搶救優(yōu)先的保護(hù)方案(圖3)。該方案以人為干擾程度高的高保護(hù)價(jià)值空缺建立優(yōu)先保護(hù)網(wǎng)絡(luò),搶救這些高保護(hù)價(jià)值區(qū)域,避免物種生境因公路、鐵路威脅進(jìn)一步被破壞。

(3)以經(jīng)濟(jì)發(fā)展優(yōu)先的保護(hù)方案(圖3)。該方案將人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)強(qiáng)度高的地區(qū)剔除,以人為干擾低而保護(hù)價(jià)值高的區(qū)域建立優(yōu)先保護(hù)網(wǎng)絡(luò),環(huán)境保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展可同步進(jìn)行。

圖3 不同情境模式的保護(hù)策略Fig.3 Conservation scenarios combined with Human disturbance

3.3 保護(hù)貢獻(xiàn)評(píng)估

現(xiàn)有保護(hù)網(wǎng)絡(luò)面積為17125km2,占研究區(qū)總面積的16%(圖4),長(zhǎng)白落葉松(Larixolgensis)、豺(Cuonalpinus)等22種保護(hù)對(duì)象的生境被現(xiàn)有保護(hù)網(wǎng)絡(luò)覆蓋,實(shí)現(xiàn)其保護(hù)目標(biāo),占保護(hù)對(duì)象種類的32%。東北虎、梅花鹿(Cervusnippon)、紅松、遠(yuǎn)東豹等16種保護(hù)對(duì)象的生境沒(méi)有完全被現(xiàn)有保護(hù)網(wǎng)絡(luò)覆蓋,達(dá)到保護(hù)目標(biāo)的比例不足50%(附錄1)。這表明現(xiàn)有保護(hù)網(wǎng)絡(luò)保護(hù)效果仍不滿足需要,應(yīng)擴(kuò)大保護(hù)網(wǎng)絡(luò)使更多的保護(hù)對(duì)象可以實(shí)現(xiàn)保護(hù)目標(biāo)。

圖4 保護(hù)效果對(duì)比Fig.4 Comparison of conservation efficiency

將現(xiàn)有保護(hù)網(wǎng)絡(luò)外的高保護(hù)價(jià)值規(guī)劃單元納入保護(hù)網(wǎng)絡(luò)(即在生態(tài)價(jià)值優(yōu)先的保護(hù)情景),新保護(hù)網(wǎng)絡(luò)面積為27897km2,占研究區(qū)域總面積的26%,能夠使64種保護(hù)對(duì)象實(shí)現(xiàn)其各自的保護(hù)目標(biāo)(附錄1),占保護(hù)對(duì)象總種類數(shù)的85%(一共75種保護(hù)對(duì)象),其他未能完全實(shí)現(xiàn)保護(hù)目標(biāo)的11種保護(hù)對(duì)象,其保護(hù)貢獻(xiàn)值Ti也不同程度提高(圖5),能夠被更好的保護(hù)。

納入生態(tài)價(jià)值優(yōu)先保護(hù)情景后所形成的新保護(hù)網(wǎng)絡(luò)較原已建保護(hù)網(wǎng)絡(luò),其面積占研究區(qū)總面積的比例增加10%(圖4),保護(hù)對(duì)象實(shí)現(xiàn)其保護(hù)目標(biāo)占保護(hù)對(duì)象種類數(shù)的比例較原保護(hù)網(wǎng)絡(luò)同比提高53%(圖4),這說(shuō)明用科學(xué)的選址方法增加保護(hù)面積可提高保護(hù)網(wǎng)絡(luò)對(duì)保護(hù)對(duì)象的保護(hù)貢獻(xiàn)。

圖5 11種保護(hù)對(duì)象在現(xiàn)有保護(hù)網(wǎng)絡(luò)和優(yōu)化后的保護(hù)網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)保護(hù)目標(biāo)情況Fig.5 Percentage of conservation target achieved by 11 protected species in the existing conservation network and after optimization additions

4 結(jié)論與討論

保護(hù)區(qū)選址方法在地理信息系統(tǒng)和物種生境模型的支持下得到很快的發(fā)展,選擇區(qū)域物種豐富度高的熱點(diǎn)地區(qū),并結(jié)合空缺分析,可有效識(shí)別大尺度生物多樣性保護(hù)優(yōu)先區(qū)[3]。系統(tǒng)保護(hù)規(guī)劃方法綜合保護(hù)物種、生態(tài)系統(tǒng)、生態(tài)過(guò)程多尺度生物多樣性特征,通過(guò)量化的保護(hù)目標(biāo)對(duì)研究區(qū)域進(jìn)行保護(hù)區(qū)選址,它不僅重視保護(hù)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化,更重視保護(hù)效果的實(shí)施[16],國(guó)際上該方法應(yīng)用較早取得一些研究成果[18,37-39],近些年我國(guó)學(xué)者也開(kāi)始嘗試將該方法應(yīng)用到濕地[2,39]、森林生態(tài)系統(tǒng)[8,36]以及區(qū)域[23,40]、國(guó)家尺度[41-42]的保護(hù)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化研究中。

不可替代性分析方法與以往多種指標(biāo)反映一個(gè)地區(qū)的生物多樣性方法不同,它是一個(gè)綜合的指標(biāo),反映規(guī)劃單元在完成整體保護(hù)目標(biāo)中的重要性[18]。不可替代性指數(shù)受研究區(qū)域生物多樣性特征和保護(hù)目標(biāo)雙重驅(qū)動(dòng),針對(duì)不同研究區(qū)域,所選擇的保護(hù)對(duì)象應(yīng)具有代表性和典型性,能夠反映當(dāng)?shù)氐纳锒鄻有蕴卣鳌１狙芯酷槍?duì)長(zhǎng)白山地區(qū)闊葉紅松林的特點(diǎn),選取的保護(hù)對(duì)象以森林植被居多,包括長(zhǎng)白山地區(qū)瀕危、特有物種；能傳播紅松種子的生態(tài)關(guān)鍵種,如松鼠、星鴉、普通鳾；能維持闊葉紅松林生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定與平衡的食物鏈頂端的大型哺乳動(dòng)物東北虎、遠(yuǎn)東豹等；紅松的伴生種；長(zhǎng)白山各垂直帶的建群種、優(yōu)勢(shì)種等。對(duì)濕地植被、鳥(niǎo)類等關(guān)注較少,所以研究結(jié)果顯示山地的不可替代性較高(圖2),而河流、濕地、草原等其他生態(tài)系統(tǒng)類型并不突出,由此可見(jiàn),基于不可替代性的生物多樣性保護(hù)規(guī)劃方法具有很高的靈活性和一定的主觀性,保護(hù)對(duì)象選擇以及保護(hù)目標(biāo)的設(shè)定差異會(huì)導(dǎo)致不同的研究結(jié)果。在今后的研究過(guò)程中選取保護(hù)對(duì)象時(shí)應(yīng)考慮的更加全面,確保研究結(jié)果的客觀性?？紤]到長(zhǎng)白山地區(qū)居民以采挖藥用、蜜源等經(jīng)濟(jì)植物為生計(jì)的現(xiàn)實(shí),本研究在設(shè)定植物的保護(hù)目標(biāo)時(shí),將經(jīng)濟(jì)價(jià)值作為了一個(gè)指標(biāo),若這些經(jīng)濟(jì)植物的生境得到保護(hù),同時(shí)也能減弱人為干擾對(duì)其他物種生境的破壞。優(yōu)化后的保護(hù)網(wǎng)絡(luò)面積27897km2,占研究區(qū)總面積的百分比較現(xiàn)有保護(hù)網(wǎng)絡(luò)所占比例提高10%,可使85%的保護(hù)對(duì)象(64種)達(dá)到保護(hù)目標(biāo),而現(xiàn)有保護(hù)網(wǎng)絡(luò),此比例僅有32%(34種)(圖4),提高了53%,這說(shuō)明保護(hù)效率的提高與保護(hù)面積增加有關(guān),但保護(hù)效率的增加量遠(yuǎn)大于保護(hù)面積的增加量,我們僅需要將那些不可替代性值高的規(guī)劃單元納入保護(hù)網(wǎng)絡(luò),就可以大大增加保護(hù)效率,這正是我們研究意義所在。

針對(duì)人為干擾情況,設(shè)計(jì)不同策略的三種保護(hù)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案,應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況和決策需要確定實(shí)施計(jì)劃,分期調(diào)整。以搶救優(yōu)先的保護(hù)方案,人為干擾強(qiáng)烈,應(yīng)及時(shí)建立保護(hù)區(qū)及生態(tài)廊道,特別是長(zhǎng)白山東部地區(qū)跨境廊道,加強(qiáng)物種在中俄、中朝幾個(gè)國(guó)家破碎化生境之間自由遷徙、擴(kuò)散和基因交流。針對(duì)人為干擾和生態(tài)威脅進(jìn)行嚴(yán)格管理,制定完善的管理措施,避免森林砍伐、盜獵、采藥、過(guò)度旅游和基礎(chǔ)設(shè)施及城市化擴(kuò)張引起的生物多樣性喪失。生態(tài)價(jià)值優(yōu)先的保護(hù)方案,未考慮人為干擾的影響,該方案的保護(hù)措施以新建、擴(kuò)建保護(hù)區(qū)為主,位于保護(hù)區(qū)內(nèi)的居民點(diǎn)可以考慮適當(dāng)遷出,并建立完善的生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制,根據(jù)資源、資金、政策情況延緩建立保護(hù)區(qū)的時(shí)限,有選擇的先建立起一些保護(hù)區(qū),但必須制定相應(yīng)措施控制人為干擾的進(jìn)一步惡化。以經(jīng)濟(jì)發(fā)展優(yōu)先的保護(hù)方案,保護(hù)網(wǎng)絡(luò)分布在長(zhǎng)白山海拔較高、人煙稀少的地區(qū),生態(tài)環(huán)境保持在比較原始的狀態(tài),這些保護(hù)空缺應(yīng)給予長(zhǎng)期監(jiān)測(cè),盡量維持其現(xiàn)有的生物多樣性水平。

森林生態(tài)系統(tǒng)優(yōu)先保護(hù)網(wǎng)絡(luò)體系優(yōu)化,不僅與這一地區(qū)的生物多樣性豐富程度密切相關(guān),還與森林生態(tài)系統(tǒng)所提供的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值、氣候變化趨勢(shì)、保護(hù)區(qū)建設(shè)管理成本、歷史文化多樣性等有緊密聯(lián)系[34,43],這些因素未在本文中深入研究,將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值和建立保護(hù)區(qū)的機(jī)會(huì)成本、土地成本、政府政策等納入系統(tǒng)保護(hù)規(guī)劃[2],分別構(gòu)建與生物多樣性相結(jié)合的保護(hù)網(wǎng)絡(luò),是未來(lái)研究的方向。森林生物多樣性保護(hù)規(guī)劃應(yīng)考慮全面的生態(tài)脆弱性評(píng)估指標(biāo)[34]。本文受資料限制,僅選擇了公路、居民點(diǎn)兩項(xiàng)人為干擾因素作為生態(tài)脆弱性評(píng)估的代表指標(biāo),希望在今后的研究中,可加入其他諸如氣候、水資源、森林覆蓋率、外來(lái)物種入侵、人口密度、人均GDP、人均耕地面積、城市化、污染狀況、水電站開(kāi)發(fā)、森林采伐、放牧、旅游、農(nóng)業(yè)擴(kuò)張和政策效應(yīng)等生態(tài)脆弱性指標(biāo)[44-46],建立更加合理有效的生態(tài)脆弱性評(píng)估體系。