植物物種多樣性的資源調查、動態監測與保護研究進展

謝天寧+李建龍+孫政國+毛剛+浦惠民+李志剛+秦惠平+陳燕芳+徐超

摘 要：為了回顧總結我國植物物種多樣性調查、監測與保護的現狀和最新研究成果，筆者通過大量文獻查新、實地調查及過去多年工作總結的基礎上，對我國植物物種調查、動態監測與保護研究的最新進展及存在的問題進行系統的分析與總結，并在江蘇蘇州地區加以實施和應用。根據在蘇州市域內所開展的調查研究結果表明，現有高等植物778種，本地植物指數在0.75～0.79之間，目前仍未有完整的植物物種多樣性的動態監測體系，保護工作也有待進一步加強。針對現實生態保護的需要找出不足，為未來植物多樣性的研究與保護做出了科學的展望。因此，通過系統綜述和科學總結，可為將來蘇州地區乃至全國開展生物多樣性調查、監測與保護工作，提供了科學指導。

關鍵詞：植物物種多樣性；植物物種調查；多樣性動態遙感監測；植物物種多樣性研究進展；多樣性監測技術開發；植物物種調查新技術研發

中圖分類號：Q948.2 文獻標識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2015.10.007

Abstract：In order to review the present situation and latest research results of our country's plant species diversity of monitoring andprotection， we made systemic analysis and summary on progress of the study and the existing problems ofspecies investigation and dynamic monitoring based on a large number of new information-searching， field survey and related work summary， taking implementation and application in JiangsuSuzhou area. Through the survey results in Suzhou， there are 778 species of higher plants， with native plant index between 0.75～0.79.At present there is no complete system of dynamic monitoring of plant species diversity，conservation also needs to be further strengthened. According to the realistic need and deficiencies， we put forward the research and protection of plant species diversity in the future. Therefore， through the scientific summary and overview， we can offer the scientific guidance for the investigation， monitoring and conservation of biodiversity in Suzhou area in the future.

Key words： plant diversity； plant species investigation；diversity dynamicmonitoring； ecological conservation and preservation of diversity；progress of the study on plant diversity； diversity monitoring technology； new technology development of plant species investigation

生物多樣性是指生物及其與環境形成的生態復合體以及與此相關的各種生態過程的總和，是一個具有廣泛內涵的重要概念[1]，既是國民經濟持續發展的基礎，又是人類生存和社會可持續發展的戰略性資源。然而，作為人類生存基礎的生物多樣性正遭受到嚴重的威脅。由于生境喪失、不合理利用與過度開發、外來物種入侵、氣候變化等原因，我國生物多樣性喪失問題十分突出，一些特有動植物和重要經濟動植物的原有分布生境迅速萎縮甚至徹底消失，由此可見加強我國生物多樣性保護和管理工作迫在眉睫。在生物多樣性保護工作中植物物種多樣性的保護是重中之重，而農業物種多樣性則是生物多樣性進化后的一個階段，更是與我們人類健康發展密切相關，因此對這方面的研究意義重大。

近年來，國家已越發重視生物物種多樣性的保護工作。2008年由國家林業局、環境保護部和中國科學院聯合制定并發布了《中國植物保護戰略》；2009年由環保部牽頭組織研究并制定了《中國生物多樣性保護戰略與行動計劃》作為我國今后20年甚至更長時間的行動綱領，提出了新時期中國生物多樣性保護的戰略方針、戰略目標以及戰略任務，用以指導全國生物多樣性保護和可持續利用工作[2-3]；此外，《國家環境保護“十二五”規劃》（2011年）、《全國生態環境保護綱要》（2000年）、《全國生態環境建設規劃》（1998年）、《中國自然保護區發展規劃綱要》（1996—2010年）等重要文件都對我國生物多樣性保護工作提出了具體要求，在不同程度上推動了國家、部門或區域的生物多樣性保護工作[4]。

1 研究地概況

蘇州位于長江三角洲中部，在北緯30°47′至32°2′，東經119°至121°20′之間，東鄰上海，南連浙江省嘉興、湖州兩市，西傍太湖，與無錫相接，北枕長江，其境內河港密布，交通網密織。蘇州是中國經濟發達的城市之一，是長三角經濟圈中重要的經濟中心之一，蘇南地區的工業中心。蘇州下轄4個縣級市：常熟市，張家港市，昆山市，太倉市；6個區：姑蘇區，吳中區，相城區，高新區、虎丘區，工業園區和吳江區，全市總面積8 488.42 km2，市區建成區面積為436.53 km2。全市地勢低平，平原占總面積的55%，蘇州分別隸屬于兩個一級的自然地理區：長江三角洲平原地區和太湖平原地區，分屬于4個二級自然區：沿江平原沙洲區、蘇錫平原區、太湖及湖濱丘陵區、陽澄淀泖低地區。地貌特征以平緩平原為上，全市的地勢低平，自西向東緩慢傾斜，平原的海拔高度3～4 m，擁有各級河道2萬多條，大小湖泊300多個，著名的有太湖、陽澄湖、長江、京杭運河等。蘇州屬于亞熱帶季風海洋性氣候，四季分明，氣候溫和，雨量充沛，年均降水量1 100 mm，年均溫15.7 ℃，1月均溫2.5 ℃，7月均溫28 ℃[5]。

2 研究方法

2.1 植物物種資源調查方法

2.1.1 傳統方法 主要有樣方法、樣線（帶）法、全查法以及訪談及市場調查法。

2.1.2 最新方法 （1）3S技術的應用 3S技術是遙感技術（RS）、地理信息系統（GIS）和全球定位系統（GPS）的統稱，目前3S技術已經普遍應用于物種多樣性資源的調查工作中。

（2）5S技術的應用 5S技術即把遙感技術（RS）、地理信息系統（GIS）、全球定位系統（GPS）、專家系統（ES）和智能化決策知識系統（IDSS）的一體化集成系統，簡稱為5S技術[6]。5S技術既能夠自動實時地采集、處理和更新數據，又能夠智能地分析和運用數據，為各種應用提供科學的決策咨詢，并回答用戶可能提出的各種復雜問題[7]。在物種多樣性資源調查時也可以運用5S技術，并結合傳統方法為調查者提供多種資源收集的渠道。（3）物聯網技術的應用 物聯網是一個基于傳統電信網、互聯網等信息承載體，讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象實現互通互聯的網絡[8]，即把所有物品通過信息傳感設備與互聯網連接起來，進行信息交換，即物物相息，以實現智能化識別和管理。未來，物聯網將會廣泛應用于環境監測，物種多樣性調查與建庫等多個研究領域。

2.2 植物物種資源監測方法

植物物種資源監測從豐度、分布、存活或健康等多個方面對監測植物狀況提供定量數據，闡釋植物種群的總體變化趨勢，揭示由自然或人為引起的變化對其所產生的各種效應，為保護和管理植物資源決策的評估與制定奠定扎實基礎。因此，植物物種資源監測是客觀了解植物物種資源現狀、科學開展植物物種資源保護與管理的基礎工作和重要手段[9]。以下是植物物種資源監測采用的方法：

（1）準備工作：包括方案制定、人力準備、工具準備、材料準備和后勤補給。

（2）監測對象選擇：根據監測目的和任務，在監測區內選擇具有代表性的群落，對群落中的植物物種多樣性進行監測。

（3）樣地選擇：樣地應具有代表性，易于監測工作展開，利于長期監測與維護，以正方形為宜，應能夠反映集合群落的組成和結構。

（4）樣地面積與樣方數量：森林監測樣地的面積以≥1 hm2（100 m×100 m）為宜；灌叢監測樣地一般不少于5個10 m×10 m的樣方，對大型或稀疏灌叢，樣方面積擴大到20 m×20 m或更大；草地監測樣地一般不少于5個1 m×1 m樣方，樣方之間的間隔不小于250 m，若監測區域草地群落分布呈斑塊狀，較為稀疏或草本植物高大，應將樣方擴大至2 m×2 m。

（5）樣方與樣地建立：在選定的位置用森林羅盤儀，測繩，卷尺或便捷式激光測距儀確定樣方的方向和基線，并將樣地劃分為小樣方，作為植物監測的基本單元；對每個樣方的頂點編號并永久標記，對小樣方頂點和邊界用塑料繩或其他材料臨時標記。

（6）野外數據采集：對監測樣地生境概況進行定性或定量描述；對植物進行監測并根據植物類型記錄植物數據如個體標記，定位，胸徑，冠幅，高度，蓋度，多度，基徑，葉片數量，枝下高，物候期，個體生長狀態以及物種鑒定等。

（7）內業計算：包括密度，頻度，基蓋度，重要值，Shannon-Wiener指數。

2.3 數據加工

本文所有數據處理，統計分析和制圖在Excel2010，ENVI5.1，ArcGIS10.2和IDL8.3下進行。

3 結果與分析

3.1 蘇州市植物物種多樣性調查結果

蘇州市地處北亞熱帶南部，境內河流、湖泊星羅棋布，因此，有著豐富的水生植物及淺灘植物，為獸類、鳥類、兩棲爬行類和魚類提供充足的天然餌料；西部低山丘陵區的植被以常綠落葉闊葉混交林為主，也為眾多野生動物物種提供了繁殖棲息的場所；蘇州市境內有肥沃廣闊的平原，因此農業生產較發達，農田植被以水稻、棉花、小麥為主，果、林、茶的種類也很多，無論是考古中發現的動物化石，還是歷史地志的文獻記載都可表明在蘇州地區生活著和曾經生存過種類繁多的生物種類。目前，已有一些研究人員對蘇州地區的生物多樣性，尤其是對植物物種多樣性做了相關調查工作。根據對蘇州科技學院生物系標本館蘇州地區植物標本的統計和相關資料的查閱以及彭志[10]的研究，得出結果即蘇州市共有維管植物854種，隸屬于152科、527屬，其中被子植物127科、486屬、788種，裸子植物6科、13屬、20種，蕨類植物19科、28屬、46種。在被子植物中，單子葉植物20科、96屬、156種，雙子葉植物107科、390屬、632種。由此可知，蘇州市地區維管束植物物種較豐富，雙子葉植物物種在其中占較大比例，是蘇州市地區維管束植物區系的主要組成部分。而根據戚仁海[11]的調查，蘇州市域范圍內總共有778種高等植物，本地物種有616種，有7種國家珍稀瀕危樹種，其中包括金錢松、大葉櫸（櫸樹）、鵝掌楸、杜仲、榧樹（香榧）、浙江楠、紅豆樹。建成區分布的624種植物中，以薔薇科、禾本科植物居多，且遠多于其他類群，其次是菊科、豆科、木犀科、百合科、忍冬科、唇形科、樟科、槭樹科、木蘭科等，本地植物指數在0.75～0.79之間。

3.2 蘇州市植物物種多樣性監測現狀

目前，蘇州地區尚未建立完整、全面、動態的植物物種多樣性監測體系，只有對太湖、澄湖、光福等幾個自然保護區有生物物種監測點。但是物種資源的監測工作不可缺少，有效的物種資源監測能在一定空間尺度上和時間范圍內，探測到與決策目標相關的變化，能快速地發現問題以便施行及時補救措施。監測體系作為一個早期預警系統，不僅可以完善今后的研究工作和保護措施，而且可以客觀地評價保護政策的效率[9]。因此，建立植物物種資源調查、動態監測平臺和先進的資源監測技術體系是連接植物物種多樣性資源調查與保護的紐帶，是必不可少的一個環節，也是未來蘇州地區生物多樣性相關工作的重中之重。建議建立地區性植物資源動態數據庫，并定期更新數據，以利于摸清和實時監測植物資源種類、數量、分布、瀕危狀況、保護狀況和利用情況。

3.3 植物物種多樣性保護措施與對策

（1）以就地保護為主，重視保護和恢復原生境就地保護有利于保持生態系統內生物的繁衍與進化并維持系統內的物質能量流動與生態過程，建立自然保護區和各種類型的風景名勝區是生境保護中有效的生態保育手段[12]。作為一個經濟快速發展的地區，蘇州地區在開發建設中不可避免的對原有生境進行改造和重建，但相比較人工生境而言，原生生境具有運營成本小、日常維護簡單、生態系統穩定、生態凈化效果強、更加適應當地生態環境、更好為當地生態系統服務的特點，與人工植被相比本身也具有不可替代的觀賞效果，建議選擇部分未開發的區域加以保護，同時在生境重建過程中考慮恢復原生的生態環境，增加塊狀綠地和濱水濕地建設。如在對蘇州市吳中區規劃生態紅線區域時，對一級管控區就采取的是生態保育的方法[13]，體現了對原生境保護與恢復的理念。

（2）增加群落搭配垂直結構的多樣性蘇州是我國最重要古典園林城市之一，但古典園林豐富的群落組成在城市區域內很少有發現，栽培植被群落組成極為簡單，盡管物種數量較多，卻很難發揮復雜群落那樣高效的生態效應。垂直結構復雜化首先應建立在大面積鄉土樹種為建群種的基礎之上，城區內栽培廣泛的烏桕、樸樹等均可作為建群種；其次，應注重層片組成的復雜化，至少應該有相當比重的人工植被的群落組成較為復雜，同一個群落中最好同時具有喬木、灌木、草本和藤本的物種存在。

（3）推廣種植本地物種，降低外來種入侵風險遵循適地適樹的原則，堅決杜絕盲目引進不適合本地種植的植物物種，在進行觀賞植物資源配置時，應先考慮使用本地植物物種，避免過多地使用外來物種。引進外來物種具有一定風險，需要謹慎對待[14]。從目前的調查結果來看，蘇州市地區物種入侵風險尚較低，這與相關政府部門重視外來物種的防范工作有關。然而，因為城區內以人工生境為主，植物物種大多為人工栽培，一方面人工引種栽培的外來物種本身具有爆發的可能，另一方面脆弱的人工生境也為外來物種的生態入侵創造了先天的環境，因此外來入侵種防范工作仍需繼續保持和重視。

（4）將植物物種多樣性保護融入到生態文明建設中面對資源約束趨緊、環境污染嚴重、生態系統退化的嚴峻形勢，國家提出了生態文明建設，即必須樹立尊重自然、順應自然、保護自然的生態文明理念，走可持續發展道路。而生物物種多樣性的保護工作正是生態文明建設中的重要組成部分，將其融入到國家生態文明建設當中去，不僅可以加快促進植物物種多樣性的恢復，而且契合生態文明建設的宗旨，即把可持續發展提升到綠色發展高度，為后人留下更多的生態資產。

4 今后有待解決的問題

4.1 調查與監測中的問題

（1）基礎數據庫匱乏，物種分布數據信息缺失嚴重。缺少系統的，可及時更新的物種資源數據庫，為進一步的調查與監測工作帶來困難和阻礙。

（2）植物物種鑒定問題。由于物種資源本底數不清，如何來鑒定長期生存在某個地方的物種是本地物種還是外來物種是一個問題。

（3）調查、監測的手段落后、方法不新，監測監管能力不足。缺少動態、立體的全方面監測體系，在分子基因水平上的調查與監測工作也較欠缺。

（4）國家生物多樣性調查與監測相關文件和規范手冊剛剛擬定和施行，目前許多物種多樣性調查、監測工作仍然有不規范和不科學的地方，其宣傳實施的力度不足，管理體制機制不順，導致生物物種資源的喪失與流失的現象依然嚴重。

4.2 保護中面臨的問題

（1）中國的很多城市像蘇州一樣處于經濟飛速發展的時期，因此工業化、城鎮化的加速使得物種的棲息地受到嚴重的威脅，生態系統承受的壓力也隨之增加，環境污染對水生和河岸生物多樣性及物種棲息地造成極其嚴重的影響。

（2）筆者認為，外來入侵種的問題現在來說是除了棲息地之外第二大造成破壞生物多樣性的原因之一，其造成生物多樣性的破壞和生物多樣性的喪失目前還沒有人去評估，而我國也未建立相應健全的法律制度控制外來入侵物種的問題，值得政府有關部門警示。

（3）就保護植物物種多樣性而言，我國開展了許多大項目和工程，如人工林工程和進行森林建設，目的是提高森林覆蓋率，但在進行恢復的時候，所采用的手段和方法卻沒有按照生態學的基本原理，人工林的面積增加并不能掩蓋天然林的減少。

（4）對于生物燃料的生產，有些地方為了種植能源植物而占據了原有植被的生存空間，破壞了當地的生物多樣性。此外，公民大眾對于生物多樣性的保護意識淡薄，說明在這方面的宣傳教育力度不足，這些問題的總結體現了我國的生物多樣性保護工作仍不夠成熟。

5 研究與展望

從目前的研究進展來看，我國關于植物物種多樣性調查、監測與保護的研究依然要比一些發達國家落后。我國關于植物物種多樣性的研究大部分還是停留在對目前現狀的定性以及半定量的描述上，缺乏更加深層次地研究。現在工業化和城鎮化進程已經越來越快，開展全面地深層次地植物物種多樣性調查、監測與保護的相關研究非常有必要，在實現合理科學的植物物種多樣性深入研究中，應該加強定量分析，并與交叉學科緊密結合，在研究中提倡并推廣使用高新科學技術手段和實驗器材。在此提出幾點建議與展望：

5.1 擴展研究對象與領域

從單一的生態物種豐富至整個生態系統，從傳統的生物多樣性概念擴充至生態文化，生態產業的多樣化，從基礎理論走向實踐應用。現如今，生態文化已成為大眾生活中不可缺少的一部分，人們向往著生態化的生活方式和生活環境；生態旅游，生態農業越來越流行，生態產業的發展前景不可估量，尤其是對農業物種多樣性的重視直接關聯著農業新品種的產生和研發，對將來農業現代化的發展與和食品安全問題產生深遠影響。

5.2 開發新的調查研究方法與手段

加強本底調查和立體調查，建立不同區域的、不同層次的（如分子基因水平上），完整的植物物種多樣性數據庫，為進一步分析研究奠定扎實基礎；提倡使用更多的高新科學技術手段，探究植物物種多樣性與整體自然環境之間的聯系。目前，我國已開始應用遙感等新技術進行科學研究，基于GIS技術的對森林的相關研究也已初見成效[18]，此外還有新提出的3S、5S技術，如何將這些先進的高新技術手段應用于物種多樣性研究將是未來熱點之一。

5.3 擴展研究思路與視角

運用多種監測方法，如物理方法，化學方法等，由原先靜態平面的監測體系發展為動態立體的監測體系，研究的視角可以由中觀分別向宏觀與微觀的水平上擴展延伸，使其更加豐富、立體、有深度。

5.4 加強物種多樣性的研究，為實施城市可持續發展提供依據

切實加強自然保護區的建設，與時俱進，開拓保護區管理思路，對現有的管理手段大膽創新；因地制宜，使保護區的自然效益，經濟效益和社會效益同步化；建議進一步開展以縣域為基本單元，在生態系統、物種和遺傳資源3個層次進行生物多樣性綜合性本底調查和編目，并建立以縣域為單元的生物多樣性數據庫，同時建立生物多樣性監測和評估體系，為生物多樣性的保護和可持續利用提供堅實的、持續的和穩定的基礎數據支撐[16]；大力推動生態紅線的劃定工作，促進區域生態紅利的開發，突出生物物種多樣性的價值體現。

5.5 提倡物種資源保護與發展并舉

推動開展地區以及國際間的合作交流與探討，加快相關研究進展，提高研究人員整體水平，汲取國外先進的技術和經驗以服務于我國的生態文明建設，為改善和保護我國的生態環境做出貢獻；讓物種多樣性資源保護工作與景觀生態維護，信息農業發展，食品安全保障，5S智能化農業管理、城市規劃設計相結合，這也是未來發展的必然趨勢。

5.6 完善法律體系，加強宣傳教育

有關生物多樣性保護的法律體系內部還很不完整，它是我國環境保護法體系中非常重要的組成部分，應盡快完善相關法律體系，出臺明確的條例與規范，為管理部門和職能部門提供切實可行的指導依據[17]；加強對公眾的宣傳教育，提高全民生物多樣性保護意識。要讓人們真正意識到人與大自然之間息息相關，讓大眾從內心意識到保護生物物種多樣性是迫在眉睫的，充分借助媒體的強大力量去普及有關生物物種多樣性保護的知識，讓更多人的知道生物多樣性破壞所可能帶來的致命后果，從而自覺承擔起保護環境的義務。

6 結 論

隨著國家生態文明的提出和城市生態保護的需要，生物多樣性調查、監測與保護工作也越加受到國家政府和公民的重視。目前我國已經加快生態文明建設，在物種多樣性資源調查、監測與保護方面的工作取得了一定的進展和成果，但仍然存在許多問題和不足亟需解決和補足。這不僅僅需要政府的決策力與執行力，研究人員的相關技術創新與應用，也需要每一位公民真正理解和重視生物多樣性的保護，這是生態系統結構與功能延續的物質基礎，是我國可持續發展的重要物質保障，因此，植物多樣性的調查、監測和保護研究是我國生態學當前乃至今后一段時間非常重要的科學研究工作，具有重要的科學和實際應用意義。

為了回顧總結我國植物物種多樣性調查、監測與保護的現狀和最新研究成果，我們通過大量文獻查新、實地調查及過去多年工作總結的基礎上，對我國植物物種調查、動態監測與保護研究的最新進展及存在的問題進行系統的分析與總結，并在江蘇蘇州地區加以實施和應用。根據在蘇州市域內所開展的調查研究結果表明，現有高等植物778種，國家珍稀瀕危樹種7種，本地植物指數在0.75～0.79之間，目前仍未有完整的植物物種多樣性的動態監測體系，保護工作也有待進一步加強。針對現實生態保護的需要找出不足，為未來植物多樣性的研究與保護做出了科學的展望。因此，通過本文的系統綜述和科學總結，可為將來蘇州地區乃至全國開展生物多樣性調查、監測與保護工作，提供了科學指導。

誠然，植物物種多樣性的調查、監測與保護的研究其實與很多科學問題以及我們的日常生活都是息息相關的，如蘇州吳中區等地的生態紅線區的劃分對植物物種多樣性保護起到了積極促進作用；新農業、綠色農業的發展離不開糧食品種安全的保障，食品安全問題也與農業物種多樣性、農業生態系統多樣性密切關聯。因此如何創新思路，將物種多樣性調查保護研究與國民經濟，國家生態文明建設和可持續發展戰略同步，形成產業一體化，將是值得我們思考的問題。同時，對各地自然生態及半人工生態系統的生物多樣性的保護戰略及其行動，也是我國建設生態文明的具體的內容，今后乃至相當長的時間都需要各級政府、科研院所和科技人員高度重視此項工作，筆者以此文獻給從事這項工作的人們，起到拋磚引玉的作用。

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