摘 要 洮河國家級自然保護區(qū)作為我國重要的生態(tài)屏障，其森林生態(tài)系統(tǒng)的健康發(fā)展對維護區(qū)域生物多樣性和生態(tài)平衡具有至關重要的作用。為構建一套基于森林生物指標的監(jiān)測體系，以科學評估和保護洮河國家級自然保護區(qū)的森林資源，綜合分析森林生態(tài)系統(tǒng)中的植被、動物、環(huán)境等關鍵生物指標，提出了一套系統(tǒng)的監(jiān)測方法和技術路線，并對該監(jiān)測體系的未來發(fā)展方向進行了展望。

關鍵詞 森林生態(tài)；生物指標；監(jiān)測體系；洮河國家級自然保護區(qū)

中圖分類號：X84 文獻標志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.15.057

洮河國家級自然保護區(qū)（以下簡稱洮河保護區(qū)）位于甘肅省南部洮河中上游的迭山北坡，地跨甘南州的卓尼縣、臨潭縣、迭部縣、碌曲縣及合作市5縣（市）。截至2022年，洮河保護區(qū)總面積達287 760 hm2，其中核心區(qū)面積109 762 hm2，緩沖區(qū)面積67 434 hm2，實驗區(qū)面積110 564 hm2，主要保護天然原始山地寒溫性暗針葉林生態(tài)系統(tǒng)、珍稀野生動植物資源及其生境[1]。洮河保護區(qū)地處青藏高原與黃土高原過渡地帶，是我國西北地區(qū)重要的物種基因庫，是黃河上游重要水源涵養(yǎng)地，是青藏高原東北邊緣最原始的森林生態(tài)屏障，生態(tài)地位極其重要。

近年來，隨著甘南州旅游業(yè)的全面興起、牧業(yè)發(fā)展和氣候變化，洮河保護區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)正面臨嚴峻挑戰(zhàn)，如森林破壞、草地退化、濕地干涸、物種減退等，生物多樣性已經(jīng)面臨重大威脅。森林生態(tài)系統(tǒng)是地球上群落結構最復雜、生物多樣性最豐富、生態(tài)功能最齊全的自然生態(tài)系統(tǒng)，對維持大氣氣體平衡、涵養(yǎng)水源、保持水土等發(fā)揮著不可替代的作用。結合其他地區(qū)保護監(jiān)測森林生態(tài)系統(tǒng)的成功經(jīng)驗做法，圍繞洮河自然保護區(qū)實際，進一步建立健全森林生態(tài)保護監(jiān)測體系，既有利于保護區(qū)及時掌握生物現(xiàn)狀，也有利于保護區(qū)可持續(xù)發(fā)展，更便于對正在惡化或遭到破壞的生物種群及時采取防治措施。鑒于此，通過研究擬構建基于森林生物指標的洮河保護區(qū)森林生態(tài)保護監(jiān)測體系，加強植被、動物、環(huán)境等關鍵指標監(jiān)測，分析自然保護區(qū)各項監(jiān)測對象和相關監(jiān)測指標動態(tài)，以及時發(fā)現(xiàn)問題，制訂有效保護措施，以便于更好地開展保護工作。

1 "洮河保護區(qū)生物多樣性現(xiàn)狀

截至2022年，洮河保護區(qū)有野生脊椎動物26目59科275種，森林昆蟲1 055種；有國家重點野生保護動物60種，其中包括國家一級重點保護動物如林麝、雪豹、梅花鹿、鬣羚、斑尾榛雞、金雕、黑頸鶴、胡兀鷲及黑鸛等15種；有115種陸生野生動物被列入《國家保護的有益的或者有重要經(jīng)濟、科學研究價值的陸生野生動物名錄》[1]。洮河保護區(qū)境內(nèi)植物種類同樣豐富而繁雜，豐富的植物資源為該區(qū)域的動物提供了豐富的食物來源和棲息地，共同構成一個群落結構復雜而穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)（見表1）。

2 "監(jiān)測體系構建

2.1 "監(jiān)測目標及原則

2.1.1 "監(jiān)測目標

1）全面掌握洮河保護區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)的現(xiàn)狀和變化趨勢，包括森林植被結構、物種組成、生物量、生境質量等多方面的動態(tài)變化情況。2）及時發(fā)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境退化、生物多樣性減少、外來物種入侵、關鍵種群數(shù)量減少等各類問題的早期跡象，并分析原因，為對策制訂提供依據(jù)。3）通過長期監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析現(xiàn)有保護政策和管理措施對森林生態(tài)系統(tǒng)的影響，為調(diào)整和優(yōu)化保護策略提供依據(jù)；基于森林資源動態(tài)變化數(shù)據(jù)，制訂可持續(xù)的林產(chǎn)品采集計劃和生態(tài)旅游發(fā)展方案，根據(jù)監(jiān)測結果，調(diào)整核心保護區(qū)、緩沖區(qū)、實驗區(qū)的范圍和管理措施，以更好平衡保護和利用需求[2]。

2.1.2 "監(jiān)測原則

1）科學性原則。監(jiān)測指標的選取和監(jiān)測方法設計需要具有堅實的理論基礎和科學依據(jù)，確?？尚哦取?）系統(tǒng)性原則。從森林生態(tài)系統(tǒng)的整體出發(fā)，選取植被、動物、環(huán)境等多方面的監(jiān)測指標，全面反映系統(tǒng)的運行狀況。3）針對性原則。根據(jù)洮河保護區(qū)的具體區(qū)位條件、自然環(huán)境狀況、生物多樣性特征，選擇最為關鍵且具有代表性的監(jiān)測指標。4）可操作性原則。監(jiān)測方案的設計要充分考慮現(xiàn)實條件，如人力物力、技術手段、經(jīng)費預算等，確保方案切實可行。5）持續(xù)性原則。森林生態(tài)系統(tǒng)的變化是長期緩慢的過程，監(jiān)測工作需要長期、持續(xù)、定期開展，以掌握森林生態(tài)系統(tǒng)動態(tài)變化趨勢。6）高效原則。權衡監(jiān)測收益和成本投入，選擇經(jīng)濟高效的監(jiān)測技術路線，做到因地制宜、合理分配資源。

2.2 "生物指標的選擇與監(jiān)測方法

2.2.1 "植被指標及監(jiān)測技術

森林覆蓋率是反映區(qū)域森林植被覆蓋程度的重要指標。通過對比不同時期衛(wèi)星遙感影像，精確計算森林覆蓋面積及變化，同時利用無人機低空遙感，獲取冠層高度、郁閉度等細致結構信息。植被多樣性指標包括物種豐富度、多樣性指數(shù)等[3]。通過開展樣地調(diào)查，完善林分內(nèi)植物名錄，基于物種數(shù)量和重要值計算多樣性指數(shù)，評估植被異質性。同時，高度重視外來入侵種分布范圍及危害。對于洮河保護區(qū)內(nèi)的優(yōu)勢種或關鍵植物種類，需要持續(xù)監(jiān)測種群數(shù)量、空間分布、更新狀況等，評估種群發(fā)展趨勢，確定保護重點。

洮河保護區(qū)植被核心檢測指標有7類：1）森林植被覆蓋率及面積變化；2）主要植被類型及其空間分布格局；3）喬、灌、草3層植被的物種豐富度、多樣性指數(shù)；4）關鍵物種，如國家重點保護植物的種群數(shù)量、更新狀況；5）外來入侵植物種類、分布范圍及危害程度；6）林分垂直分層結構、冠層郁閉度；7）生物量及其動態(tài)變化。

2.2.2 "動物指標及監(jiān)測技術

物種豐富度和多樣性是衡量區(qū)域生物多樣性水平的基本指標。采用視點法、樣線法、聲音記錄等多種調(diào)查方法全面記錄調(diào)查區(qū)內(nèi)的獸類、鳥類、兩棲爬行類及節(jié)肢動物等物種名錄，并計算相應的物種豐富度、香農(nóng)-威納指數(shù)、辛普森指數(shù)等多樣性指數(shù)[4]。種群的多度可通過視點計數(shù)、足跡調(diào)查、標記重捕法等方法估算種群數(shù)量，并結合面積計算密度值。對于洮河保護區(qū)內(nèi)極其珍稀或國家重點保護動物種群，需要長期追蹤監(jiān)測其數(shù)量變化趨勢，必要時可采用衛(wèi)星跟蹤、個體識別等技術手段。一旦種群數(shù)量持續(xù)減少，則說明其面臨威脅，需要采取應急保護措施。

洮河保護區(qū)核心動物監(jiān)測指標有6類：1）主要動物類群的物種豐富度、多樣性指數(shù)；2）優(yōu)勢種或指示種的多度指數(shù)及種群數(shù)量變化；3）國家重點保護動物種群數(shù)量、分布范圍及生境狀況；4）入侵外來動物種類及危害情況；5）林下小型獸類和節(jié)肢動物的群落結構；6）鳥類、蝙蝠等對生境質量的指示作用。

2.2.3 "環(huán)境指標及監(jiān)測技術

野外實地調(diào)查是森林生物多樣性監(jiān)測的傳統(tǒng)且重要手段，常用方法有樣方法（植被、大型真菌、節(jié)肢動物）、樣線法（鳥類、獸類痕跡）、標記重捕法（鳥類、嚙齒動物）、自動相機法（大中型獸類）、聲音記錄法（蛙類、鳥類）及誘捕法（小型獸類、昆蟲）等[5]。生物物種本身也可作為探測手段，如鳥類、蝴蝶等對環(huán)境變化敏感的生物可作為指示生物，大量動植物數(shù)據(jù)與遙感影像信息相結合，可建立有效的監(jiān)測模型。

洮河保護區(qū)核心環(huán)境監(jiān)測指標有5類：1）水環(huán)境質量，如主要河流、湖泊的水質參數(shù)；2）空氣質量，如可吸入顆粒物、臭氧等；3）土壤質量，如重金屬含量、酸堿度等；4）生物廊道連通性，如棲息地破碎化程度；5）外部干擾因素，如人為活動影響、火災等。

2.3 "監(jiān)測執(zhí)行規(guī)劃

1）時間安排。設立長期持續(xù)、常年監(jiān)測的工作機制，每年4—5月和9—10月各開展1次集中的全面監(jiān)測，其余時間根據(jù)實際情況適當增加監(jiān)測頻次，同時對已發(fā)現(xiàn)的熱點區(qū)域或重點保護物種實施針對性的高頻率監(jiān)測。2）工作人員。組建專門的監(jiān)測工作小組，包括森林植物、動物、環(huán)境等多學科背景的專業(yè)技術人員，對監(jiān)測人員進行統(tǒng)一培訓，編制技術操作規(guī)范，明確分工。3）技術路線。①制訂詳細、標準化的監(jiān)測方案，確定監(jiān)測指標、樣地（線）布設、技術手段、時間安排等。②實施現(xiàn)場采樣和調(diào)查，包括植被樣方調(diào)查、動物痕跡調(diào)查、自動相機和聲音記錄等。③對采集的樣品（植物、動物、土壤等）實施實驗室分析和鑒定工作。④利用地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）、統(tǒng)計軟件及模型對采集的數(shù)據(jù)進行綜合分析，科學評估生態(tài)系統(tǒng)狀況變化。⑤定期編制系統(tǒng)的年度或階段性監(jiān)測報告，并對發(fā)現(xiàn)的問題提出對策建議。

2.4 "數(shù)據(jù)管理與信息共享

1）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)建設。構建完整的野外數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和實驗室數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，涵蓋植被、動物、環(huán)境等各類數(shù)據(jù)，并基于GIS建立空間數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)對監(jiān)測數(shù)據(jù)的規(guī)范化、標準化管理。2）數(shù)據(jù)質量控制。制定統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集、錄入、審核的規(guī)范和標準，建立三級審核制度，包括現(xiàn)場初審、實驗室復審、專家終審，確保數(shù)據(jù)的準確性和一致性。3）數(shù)據(jù)分析與建模。在規(guī)范的數(shù)據(jù)庫基礎上，借助先進的統(tǒng)計分析軟件和模型算，對數(shù)據(jù)信息進行多層次、多角度的分析，得到生態(tài)系統(tǒng)動態(tài)變化的客觀評估結果。4）監(jiān)測報告編制與發(fā)布。定期編制系統(tǒng)的年度和階段性監(jiān)測分析報告，并以文本、圖表等多種形式向公眾發(fā)布，提升社會各界對保護區(qū)生態(tài)狀況的關注度。5）信息交流與共享。建立洮河保護區(qū)生態(tài)信息交流共享平臺，加強與其他自然保護區(qū)、科研機構、政府決策部門的信息互通，共享數(shù)據(jù)和經(jīng)驗，提高監(jiān)測成果的利用率。

3 "監(jiān)測體系的局限性及未來發(fā)展方向

3.1 "局限性

1）人力物力投入有限。實施全面深入的森林生態(tài)監(jiān)測工作需要大量的人力、物力投入，而洮河保護區(qū)受經(jīng)費和人員編制的限制，難以完全滿足監(jiān)測需求。這可能導致監(jiān)測體系無法覆蓋所有關鍵監(jiān)測點位，或者降低監(jiān)測頻率。2）監(jiān)測技術水平有待提高。盡管現(xiàn)有的監(jiān)測技術手段在不斷更新，但一些尖端技術設備的使用和數(shù)據(jù)分析處理能力仍有欠缺，存在技術瓶頸，如何引進和消化吸收新技術是一大挑戰(zhàn)。3）數(shù)據(jù)質量控制困難。對于來自多個渠道的大量生態(tài)數(shù)據(jù)，其難免存在差異和偏差，洮河保護區(qū)雖已建立嚴格的質量審核制度，但難免存在人為疏漏，保證所有數(shù)據(jù)的一致性并非易事。4）樣本代表性不足。受制于人力、物力等條件，監(jiān)測樣本量可能無法完全覆蓋各類生境類型，存在一定的代表性不足問題，影響監(jiān)測結果的可推廣性。5）對重大變化響應滯后。森林生態(tài)系統(tǒng)變化通常是緩慢的，一些突發(fā)事件（火災、病蟲害等）可能在短時間內(nèi)造成重大變化，而常規(guī)監(jiān)測周期可能無法及時響應。

3.2 "未來發(fā)展方向

1）信息技術深度融合。洮河保護區(qū)可充分利用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等新興信息技術，實現(xiàn)自動化、智能化監(jiān)測，如生態(tài)物聯(lián)網(wǎng)、無人機低空遙感監(jiān)測等，提高監(jiān)測效率和質量。2）多源數(shù)據(jù)互補集成。整合野外調(diào)查、遙感、模型模擬等多源數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)融合和交互校正，彌補單一數(shù)據(jù)源的不足，提高監(jiān)測結果的可靠性。3）構建精細化模型。借助人工智能、機器學習等技術，持續(xù)完善各類生態(tài)過程模型，實現(xiàn)對未來發(fā)展趨勢的精確預測，為科學決策提供支持。4）創(chuàng)新多樣化監(jiān)測手段。結合新技術、新理論，創(chuàng)新性開發(fā)適用于監(jiān)測的新方法、新手段，豐富現(xiàn)有監(jiān)測技術體系，提高監(jiān)測的精確度和效率。5）加強區(qū)域聯(lián)動協(xié)作。加強與周邊保護區(qū)、科研單位的協(xié)作，建立統(tǒng)一的監(jiān)測標準和數(shù)據(jù)共享機制，克服單個保護區(qū)監(jiān)測的局限，提高監(jiān)測結果的代表性。6）分級分類、精細化管理。針對不同類型、不同保護對象，制訂差異化的精細監(jiān)測方案，避免“一刀切”式粗放管理，提升管理的精細化水平。

4 "結語

構建科學完善的森林生態(tài)監(jiān)測體系對保護洮河保護區(qū)的珍貴生物資源和維持生態(tài)系統(tǒng)平衡至關重要。研究從森林生態(tài)系統(tǒng)整體出發(fā)，綜合考慮植被、動物、環(huán)境等多方面關鍵因素，提出一套基于森林生物指標的監(jiān)測體系。該體系明確核心目標，堅持科學性、系統(tǒng)性等原則，全面梳理植被指標、動物指標、環(huán)境指標的具體內(nèi)容及相應監(jiān)測技術方法，無論是傳統(tǒng)野外調(diào)查還是現(xiàn)代化遙感監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析均有涉及。監(jiān)測執(zhí)行的時間安排、人員、技術路線、經(jīng)費預算等也有詳細部署。該監(jiān)測體系高度重視監(jiān)測數(shù)據(jù)管理、分析利用及對外共享，注重監(jiān)測成果的實效性，具有重要理論價值和實踐意義，可為洮河保護區(qū)生物多樣性和生態(tài)環(huán)境保護做出貢獻。同時，針對該體系需要與時俱進，不斷吸收先進的理論方法予以優(yōu)化完善。

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（責任編輯：張春雨）

收稿日期：2024-07-11

作者簡介：魏春葉（1989—），本科，工程師，主要從事林業(yè)技術研究。E-mail：353392797@qq.com。