王俊智，裴鵬祖，楊 飛，崔 柳，王 亮

（甘肅安西極旱荒漠國家級自然保護(hù)區(qū)管理局，甘肅瓜州736100）

生物多樣性是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，是地球生命系統(tǒng)的重要組成部分，具有巨大的經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)價值[1]。隨著人口的不斷增長和對自然資源需求的與日俱增，生物多樣性受到了嚴(yán)重的威脅[2]。為了保障生物多樣性得到有效的保護(hù)，一些國際性公約，如《二十一世紀(jì)章程》《生物多樣性公約》等都要求締約國對其生物多樣性進(jìn)行監(jiān)測，同時這些國家都制定了生物多樣性損失程度的目標(biāo)，凸顯了全球、國家、區(qū)域?qū)哟紊蠈ι锒鄻有赃M(jìn)行監(jiān)測的重要性[3]。生物多樣性監(jiān)測就是在一定時限和區(qū)域?qū)ι锒鄻有赃M(jìn)行重復(fù)監(jiān)測，它通過獲取生態(tài)系統(tǒng)的格局和質(zhì)量、物種的組成與分布以及生長環(huán)境因素等方面的數(shù)據(jù)，闡明生物多樣性變化的規(guī)律和趨勢，揭示自然或人為引起的環(huán)境發(fā)生變化所產(chǎn)生的效應(yīng)[4]。通過建立區(qū)域生物多樣性監(jiān)測體系，可以了解該區(qū)域生物多樣性狀況與變化規(guī)律，揭示優(yōu)勢物種、生物群落動態(tài)演變規(guī)律和生態(tài)過程的變化機(jī)制，了解物種的生態(tài)需求和種群動態(tài)，了解土地利用和氣候變化帶來的生態(tài)效應(yīng)，識別威脅因素，確定重點(diǎn)保護(hù)地點(diǎn)，減輕外來干擾。生物多樣性監(jiān)測指標(biāo)是一些簡化的生物或環(huán)境特征參數(shù)，可用于獲取生物多樣性現(xiàn)狀和變化趨勢的信息，以反映人為活動對生物多樣性造成的影響[5]。近年來，國內(nèi)外學(xué)者對生物多樣性指標(biāo)體系的構(gòu)建進(jìn)行了諸多探索工作，取得了有效進(jìn)展，其中有些指標(biāo)已經(jīng)成熟應(yīng)用于實(shí)際監(jiān)測工作。荒漠生態(tài)系統(tǒng)以干旱多風(fēng)的氣候、水資源缺乏、地表以物理風(fēng)化為主且土壤成土歷程緩慢、植被種類單一且蓋度低、生物量和物種多樣性相對較低以及食物鏈簡單為特征，是陸地上最為脆弱的生態(tài)系統(tǒng)之一[6]。但是荒漠生態(tài)系統(tǒng)作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，其面積占比較大，與其他的生態(tài)系統(tǒng)同樣在維持全球生態(tài)平衡和安全中起著不可替代的作用。

甘肅安西極旱荒漠國家級自然保護(hù)區(qū)是以保護(hù)極旱荒漠及其生物多樣性為主的荒漠生態(tài)系統(tǒng)類型保護(hù)區(qū)，具有廣泛的區(qū)域代表性和地域分界特點(diǎn)，在保護(hù)生物多樣性、維護(hù)生態(tài)平衡方面發(fā)揮著重要的作用。隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，一大批重點(diǎn)工程項目穿越保護(hù)區(qū)域，如西氣東輸一、二、三線、蘭新鐵路二線、西電東送750 kV、800 kV工程等，這些開發(fā)活動的持續(xù)開展，勢必給保護(hù)區(qū)內(nèi)生物多樣性造成了一定的影響和變化。因此，加大生物多樣性監(jiān)測力度，完善生物多樣性監(jiān)測項目，為評價保護(hù)區(qū)保護(hù)效力，提高保護(hù)區(qū)管理水平勢在必行。保護(hù)區(qū)自1987年建區(qū)以來，先后于1987年、2002年、2013年圍繞保護(hù)區(qū)的地理地貌特征、植被類型、土壤類型、氣候氣象特征、水資源、生物資源進(jìn)行了3次綜合性的本底調(diào)查和物種編目。本文在借鑒國內(nèi)外荒漠生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性觀測指標(biāo)后，參考森林、濕地、草原等其他陸地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性的觀測指標(biāo)，針對安西自然保護(hù)區(qū)荒漠生態(tài)系統(tǒng)的獨(dú)特環(huán)境特征，以準(zhǔn)確、快捷、客觀反映區(qū)內(nèi)生物多樣性及環(huán)境質(zhì)量為目的，提出并建立了安西極旱荒漠自然保護(hù)區(qū)生物多樣性監(jiān)測指標(biāo)體系，為我國西部其他區(qū)域荒漠生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性監(jiān)測提供了參考。

1 保護(hù)區(qū)概況

安西極旱荒漠自然保護(hù)區(qū)位于河西走廊的甘肅省瓜州縣境內(nèi)，總面積8.0×105hm2，海拔1300～3300 m，分南北兩個片區(qū)，地貌主要由低山丘陵、剝蝕準(zhǔn)平原地形和山前沖積平原3種組成。保護(hù)區(qū)屬典型的大陸干旱荒漠氣候，降水極少，蒸發(fā)量大，空氣相對濕度低，日照時間較長，熱量充足，晝夜溫差大，風(fēng)大沙多。年平均溫度在7.8～10℃，年均日照總時數(shù)為2 940.4～3 171.9 h，多年平均年日照率為73%，多年降水量均在52.0 mm以下，年蒸發(fā)量平均為2 754.9 mm。保護(hù)區(qū)內(nèi)共有維管束植物63科210屬455種，主要以典型的中亞4大荒漠植物合頭草（Sympegmaregelii）、紅砂（Reaumuriasoongorica）、泡泡刺（Nitrariasphaerocarpa）、珍珠豬毛菜（Salsola passerina）為代表性的植被為主要保護(hù)對象，其中國家Ⅰ級重點(diǎn)保護(hù)植物有裸果木（Gymnocarposprzewalskii），植物區(qū)系的主要成份是亞洲中部成份。區(qū)內(nèi)分布有脊椎動物29目65科210種，國家重點(diǎn)保護(hù)動物有36種，其中國家Ⅰ級重點(diǎn)保護(hù)動物有普氏野馬（Equusprzewalskii）、雪豹（Unciauncia）、北山羊（Capraibex）、金雕（Aquilachrysaetos）、蒙古野驢（Equushemionus）、白唇鹿（Gervusalbirostris）等9種；國家Ⅱ級重點(diǎn)保護(hù)動物有盤羊（Ovisammon）、巖羊（Pseudoisnayaur）、鵝喉羚（Gazellasubgutturosa）、猞猁（Lynxlynx）、大天鵝（Cygnuscygnus）等27種。區(qū)內(nèi)昆蟲有10目95科261屬387種（含天敵昆蟲）[7-9]。目前保護(hù)區(qū)內(nèi)有各類植被定點(diǎn)監(jiān)測樣方94個；鳥類、哺乳類調(diào)查樣線15條，總長175 km；紅外觸發(fā)相機(jī)監(jiān)測點(diǎn)4處，相機(jī)120部；地下水位觀測井3處，氣象站11處。同時，保護(hù)區(qū)被原環(huán)保部南京環(huán)境研究所列為全國生物多樣性野外觀測示范基地。

2 生物多樣性監(jiān)測指標(biāo)的篩選原則

生物多樣性監(jiān)測指標(biāo)是監(jiān)測生物多樣性保護(hù)近狀、變化規(guī)律和影響因素，評估生物多樣性保護(hù)成效的一種重要工具和手段[2]。生物多樣性包括基因、物種、生境、生態(tài)系統(tǒng)等4種不同的尺度，并且在各個層次上都具有不同的功能和結(jié)構(gòu)，所以選擇的指標(biāo)要盡量全面反映這一概念的復(fù)雜性。很多學(xué)者從不同角度對監(jiān)測指標(biāo)提出了一些篩選標(biāo)準(zhǔn)，例如要具備代表性、科學(xué)性、及時性、敏感性；要易數(shù)量化，便于分析；要與目的及密切相關(guān)；要經(jīng)濟(jì)適用；要與管理相關(guān)等[10]。結(jié)合保護(hù)區(qū)的實(shí)際需求以及經(jīng)濟(jì)和科研條件有限的情況下，需特別考慮經(jīng)濟(jì)適用和可操作性以及管理應(yīng)用等標(biāo)準(zhǔn)。但是無論怎么選擇指標(biāo)，都應(yīng)圍繞生物多樣性監(jiān)測和評估的目標(biāo)進(jìn)行選擇和設(shè)計，其結(jié)果不僅能夠真實(shí)地反映所確定問題的變化規(guī)律，更應(yīng)與政策和管理決策相聯(lián)系，能夠隨政策變化而發(fā)生變化響應(yīng)，并為政策制定和管理決策提供科學(xué)有效的信息。

3 生物多樣性監(jiān)測指標(biāo)體系擬解決的科學(xué)問題

從保護(hù)區(qū)生物多樣性的保護(hù)和研究層面上提出了生物多樣性監(jiān)測體系需要解決的科學(xué)問題。通過選擇瀕危旗艦重要物種、典型物種和指示物種等，監(jiān)測其種群動態(tài)變化趨勢和主要影響因素，提供反映氣候、環(huán)境變化導(dǎo)致的荒漠生態(tài)系統(tǒng)變化的動態(tài)信息，并預(yù)測可能產(chǎn)生的后果；通過選擇生態(tài)系統(tǒng)類型并在其典型代表區(qū)域設(shè)置一定面積的長期固定監(jiān)測樣地樣方，實(shí)現(xiàn)對生態(tài)系統(tǒng)的功能、組成和關(guān)鍵旗艦物種、瀕危重要物種等的監(jiān)測，為保護(hù)區(qū)生物多樣性的保護(hù)和研究提供一個科學(xué)的、完整的數(shù)據(jù)庫；通過遙感手段和GIS對一定范圍的景觀格局和過程及其影響因子進(jìn)行長期監(jiān)測，為實(shí)現(xiàn)對保護(hù)區(qū)中最為脆弱和敏感地區(qū)的情景觀測、預(yù)報和預(yù)警。具體擬解決以下科學(xué)問題：一是保護(hù)區(qū)內(nèi)的植物組成及物種多樣性現(xiàn)狀如何？哪些物種有滅絕的危險？哪些區(qū)域是生物多樣性保護(hù)的重點(diǎn)？二是隨著國家重點(diǎn)工程建設(shè)和開礦、放牧等人類開發(fā)活動，保護(hù)區(qū)內(nèi)的植物多樣性發(fā)生了怎樣的變化?哪些區(qū)域?qū)τ谌祟惢顒雍铜h(huán)境變化的響應(yīng)最為敏感？多樣性的演變規(guī)律怎樣？人類活動干擾對物種多樣性喪失的影響多大？三是保護(hù)區(qū)內(nèi)國家重點(diǎn)保護(hù)植物的α、β、γ多樣性空間分布格局的特征？形成、維持和變化的機(jī)理及其與生態(tài)系統(tǒng)功能關(guān)系怎樣？四是保護(hù)區(qū)內(nèi)的典型優(yōu)勢植物種空間分布格局怎樣？驅(qū)動因素有哪些？植物種間的消長變化是否受立地條件、環(huán)境因子以及人類活動等因素的影響？五是保護(hù)區(qū)內(nèi)的動物（魚類、兩棲類、爬行類、有蹄類、鳥類）生物多樣性現(xiàn)狀如何？是否受到人類活動干擾和環(huán)境變化的脅迫？該如何保護(hù)？六是在當(dāng)前管理模式和未來可能的環(huán)境變化情景下，保護(hù)區(qū)生境內(nèi)的生物多樣性組成和結(jié)構(gòu)會怎樣變化？該如何應(yīng)對？

4 保護(hù)區(qū)生物多樣性監(jiān)測指標(biāo)體系的構(gòu)建

要建立一個有效的生物多樣性監(jiān)測指標(biāo)體系，必須要選擇適合的指標(biāo)以及數(shù)據(jù)分析的方法，用來闡明生物多樣性保護(hù)的現(xiàn)狀與監(jiān)測指標(biāo)之間的相互關(guān)系。當(dāng)前國際上生物多樣性監(jiān)測體系大都從其保護(hù)的角度出發(fā)，采用“驅(qū)動力—壓力—狀態(tài)—影響—響應(yīng)”的概念框架作為生物多樣性評估項目主要使用的評估框架[2]。通過借鑒國內(nèi)外荒漠生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性的監(jiān)測指標(biāo)，同時參照濕地、森林、草原等其他陸地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性的監(jiān)測指標(biāo)，提出了針對安西極旱荒漠自然保護(hù)區(qū)的多樣性評估指標(biāo)體系，該指標(biāo)體系包括生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性、生物系統(tǒng)服務(wù)與功能、生態(tài)系統(tǒng)完整性、環(huán)境4個方面，17個指標(biāo)層，40個具體指標(biāo)，詳見表1。

表1 安西極旱荒漠自然保護(hù)區(qū)生物多樣性指標(biāo)體系

5 區(qū)內(nèi)生物多樣性監(jiān)測指標(biāo)體系樣點(diǎn)的布設(shè)

5.1 植物

生物多樣性監(jiān)測體系樣點(diǎn)的布設(shè)一般有2種方法：一種是按照植被群落的類型進(jìn)行布設(shè)。其布設(shè)的前提條件是需要植被圖作為依據(jù)，是基于植被調(diào)查數(shù)據(jù)，要能真實(shí)的反映植被的分布狀況，否則會影響調(diào)查結(jié)果。另外一種是系統(tǒng)隨機(jī)布設(shè)。這種方法不需要植被圖，不考慮植被類型，取樣是一種隨機(jī)的方法，所有觀測點(diǎn)均可以作為隨機(jī)樣本進(jìn)行統(tǒng)計分析，但是工作量大，精確度低，往往需要設(shè)置大量的野外監(jiān)測點(diǎn)，代價高，可行性差[11]。

采用隨機(jī)布設(shè)樣點(diǎn)，已有的多樣性監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)大都以1 km2為基本調(diào)查單元，10 m2的作為一個樣方單元。例如處于世界領(lǐng)先水平的瑞士生物多樣性監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，全國建立了1 600個系統(tǒng)分布的1 km2正方形單元，每個樣方10 m2，調(diào)查樣方內(nèi)的所有維管束植物。但這種方法會導(dǎo)致監(jiān)測植物種類和數(shù)量相對欠缺，大多無法滿足研究所需的調(diào)查要求。同時，如若在荒漠區(qū)以1 km2作為1個基本調(diào)查單元進(jìn)行物種多樣性調(diào)查，調(diào)查密度過高且耗時過多，無法在具體實(shí)踐中開展野外工作[8]。因此，在開展景觀尺度多樣性調(diào)查時，其空間范圍需縮減一半，確定為500 m×500 m作為一個基本景觀單元，100 m2為一個基本樣地單元。

按照植被圖進(jìn)行生物多樣性樣點(diǎn)的選取和布設(shè)方案：首先，將研究區(qū)域分成方格，然后通過整合植被圖、高分辨率遙感圖、保護(hù)區(qū)地理要素圖（1∶50 000）的信息，在每個方格內(nèi)綜合考慮植被群落類型、遙感植被信息和空間地理位置，選取適當(dāng)數(shù)量的監(jiān)測樣點(diǎn)。每個方格內(nèi)的監(jiān)測樣點(diǎn)要盡量分散，監(jiān)測樣點(diǎn)越多，空間的異質(zhì)性和檢出率越高?？紤]到保護(hù)區(qū)人力、物力的限制，建議以5 km×5 km為1個方格，每個方格設(shè)5個點(diǎn)。

5.2 動物

對鳥類、昆蟲多樣性監(jiān)測，建議以1 km2的大樣地作為1個基本調(diào)查單元，這也是國際上采用最多的方法，如英國鳥類觀測計劃設(shè)有2 800個1 km2的樣方，調(diào)查其種類、數(shù)量、棲息地狀況；瑞士建立了520個系統(tǒng)分布的1 km2正方形單元，在每個單元內(nèi)沿對角線設(shè)置樣線，記錄樣線兩側(cè)的蝴蝶、鳥類的種數(shù)和種群數(shù)量，計算景觀水平的生物多樣性。

對于利用紅外觸發(fā)相機(jī)監(jiān)測野生動物，可采用分層抽樣法或系統(tǒng)抽樣法設(shè)置觀測樣點(diǎn)。分層抽樣法中，觀測樣點(diǎn)應(yīng)涵蓋觀測樣地內(nèi)不同的生境類型，每種生境類型設(shè)置10個以上樣點(diǎn)（樣點(diǎn)之間間距至少0.5 km）。系統(tǒng)抽樣法中，在監(jiān)測樣地內(nèi)劃定網(wǎng)格設(shè)置觀測樣點(diǎn)，網(wǎng)格大小為1 km×1 km。1 km2至少設(shè)置1個觀測樣點(diǎn)。

6 討論

本文提出的針對安西自然保護(hù)區(qū)生物多樣性監(jiān)測指標(biāo)體系仍需通過實(shí)踐進(jìn)一步優(yōu)化完善，特別是通過不斷的監(jiān)測，對其逐步進(jìn)行調(diào)整和篩選。在數(shù)據(jù)解譯技術(shù)和綜合評價技術(shù)的支撐下，最終建立符合荒漠生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測（包括監(jiān)測、評價和預(yù)警等）多層次的指標(biāo)體系。