基于保護價值與保護成本分析的滇西北植被優先保護區識別

陶國慶, 歐曉昆, 郭銀明, 徐 倩, 遇翹楚, 張志明, 王崇云

云南大學生態學與地植物學研究所, 昆明 650091

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基于保護價值與保護成本分析的滇西北植被優先保護區識別

陶國慶, 歐曉昆, 郭銀明, 徐 倩, 遇翹楚, 張志明*, 王崇云

云南大學生態學與地植物學研究所, 昆明 650091

生物多樣性喪失和保護資源不足是當前人類面臨的嚴峻問題,確定保護等級和優先保護區是當前一項重要工作。以滇西北三江并流區為例,基于多準則決策分析方法(MCDA),以物種豐富度、植被稀有性、國家級瀕危植物種數、省級瀕危植物種數、瀕危等級和生境特殊性6個因子為指標,對滇西北24種植被亞型進行保護價值評分。并融合海拔、距居民點距離、距道路距離、距河流距離4個人為干擾因子分析了保護成本。對保護價值和保護成本進行疊加分析確定研究區植被的保護等級以及優先保護區。結果表明：滇西北植被可分為4個保護等級,其中等級1作為優先保護區面積16983km2,占滇西北總面積25.58%,其主要保護的為季風常綠闊葉林,寒溫性針葉林,高山、亞高山草甸,寒溫性灌叢,積雪,水體這6類植被亞型；優先保護區作為綜合的保護區能夠對重要的森林、草地和濕地植被做到保護,等級2是作為森林保護主體區。等級3可作為保護緩沖區,等級4則作為傳統的土地利用區。

優先保護區；保護價值；功能區劃；多準則決策；人為干擾

隨著近年來人類對自然資源不合理開發利用的不斷加劇,全球生物多樣性資源正以前所未有的速度喪失[1-3]。自20世紀90年代以來,全球平均每年約有1000個野生物種滅絕[4],而近幾年滅絕的速度仍在加劇。同時,生物多樣性資源有著不可替代的價值,它不僅可以被直接用作食物、藥物、能源、工業原料,更可以間接的調節地區氣候、改善環境質量等,對人類自身的發展有著至關重要的作用[5]。

由于全球生物多樣性所面臨喪失的嚴峻現狀,很多國家對此越來越加以重視,并將其上升為影響全人類的全球問題之一[6]。針對生物多樣性保護的措施主要分為就地保護和遷地保護,其中以就地保護為主要保護手段[7]。目前,全球陸地表面的10%—11%已經建立為自然保護地[5]。但是,由于缺乏系統的保護分區規劃工作,很多自然保護地的保護效率較為低下[8-9],特別是在發展中國家。主要原因一方面是保護規劃主觀性強,很多規劃僅依靠經驗,沒有系統的保護價值評價體系做支撐。另一方面由于生物多樣性本身分布具有的不均勻性,而用于投入保護的資源有限,使得保護規劃工作的難度加大,尤其是在考慮到對生態系統完整性的保護和涉及經濟成本時,大多數自然保護地的規劃方案都過于簡單粗放[10-12],保護地規劃亟待尋找新的途徑。

為了彌補以往保護地規劃不合理的缺陷,對生物多樣性保護的關鍵地區做到全面有效的保護,各國學者都在嘗試尋找一種客觀的,定量的,并能綜合考慮生態保護與人類活動之間關系的保護規劃方法,為決策提供保護優先區域序列作為參考。其中以Myers提出生物多樣性熱點地區為較早期的代表性研究[10,13-14],生物多樣性熱點地區理論強調對地區特有物種和受威脅嚴重的物種加以優先保護。熱點地區以占全球陸地3.4%的面積涵蓋了超過60%的陸生物種[15],其劃分能夠有效幫助人們確定保護行動的優先序列,對于有效使用和節省人力、物力和時間具有重要的意義[16-17]。但是由于熱點地區是基于全球尺度上的研究,并且其主要是基于物種層面上的保護價值判斷,不能適應區域尺度上復雜保護地規劃問題[16]。因此在熱點地區理論框架之上,逐漸發展了其他的一些定量研究方法。其中應用較廣的有系統保護規劃方法(Systematic Conservation Planning,SCP)[18-21],保護空缺分析方法 (Geographic approach to protect biological diversity, GAP)[12,22-23]以及多準則決策分析方法(Multi-criteria decision analysis, MCDA)等[24-27]。

SCP引用選址優化算法從保護成本與保護目標兩方面出發,研究目標區域內有限的保護資源應當如何配置[18],是目前應用較為廣泛的一種保護地規劃方法。其充分考慮從基因、物種和景觀尺度上選擇保護目標；同時量化保護規劃實施的成本,并對規劃結果進行可靠性評估,能夠有效對保護地進行規劃[5]。GAP主要是利用物種分部信息模擬物種的最適宜生境,并與已建立保護地進行對比尋找保護空缺的區域[9,28-29]。很多國家都較早的使用了這一類規劃方法,并取得一定成果。MCDA是決策學領域一套較為成熟的研究方法,能夠有效應對于總體受多個因子之間權衡問題進行復雜決策制定[24],它將保護目標和經濟成本都試做決策因子,通過對決策因子賦予不同的權重形成多套決策方案,再進行多方案評價選擇最佳方案。最近10年來它被廣泛應用于森林資源管理[30-31]和保護地規劃[32-33]的應用當中。目前SCP和GAP應用較為廣泛,但也存在一定的缺陷,尤其是GAP。它基于的是傳統的圖層疊加,對生態系統完整性、社會、經濟因素考慮不全面,并且忽視了保護成本的分析[16,29]。而SCP方法中對于保護目標的確定一直以來都是一個難點,缺少實地數據的積累,使得其還存在很多的不確定性[5]。MCDA通過選擇多尺度多屬性的生物多樣性評價指標篩選替代了SCP中直接確定保護目標的程序,使得確定需要保護的目標更加客觀；同時通過量化環境地理條件模擬出保護的經濟成本,避免了GAP研究方法的不足。就近年來MCDA應用來看,Valente等人選取森林鄰近度、大斑塊覆蓋度,地表水臨近度、距道路距離、距城市距離和土壤侵蝕性6個方面數據作為影響因子,確定了巴西圣保羅東部地區進行生物多樣性關鍵保護區域[34]。Poti等人選用空間環境狀況、生物多樣性和生境質量3個方面的15個因子,基于GIS的多準則決策分析,對美國南加利福尼亞州的喬治城日趨城市化現狀進行了生物多樣性敏感區劃分,并確定需優先保護的區域[35]。

滇西北處在全球34個生物多樣性熱點地區[14]和233個優先保護生態區之上[11],是中國生物多樣性資源最為豐富的地區之一。根據中華人民共和國環境保護部頒布的《全國自然保護區名錄》記載,截止到2012年底,滇西北共建有自然保護區22個,總面積7100 km2,占總面積的10.69%[36]。但是由于滇西北處在中國西南山區,當地15個縣市中有12個是貧困縣,居民的生產方式較為粗獷,而政府的發展戰略也比較落后,導致的生物多樣性遭受破壞的現狀特別嚴峻[37],現有保護體系不足以應對生物多樣性保護面臨的各種挑戰[38]。此前針對滇西北地區已有相關方面研究,張燕妮等基于層次分析法選擇了物種和群落層次上6個指標評價了滇西北優先保護的植物群落類型及其分布[39]。Zhang等基于MCDA方法對梅里雪山植被保護、旅游開發以及社區發展3個決策目標進行了功能區劃[40]。但是就整個滇西北而言還沒有明確的保護地規劃方面的研究,Zhang等基于物種分布模型的云南省優先保護地研究[41]和楊飛齡等基于國家重點保護植物種為指示種的保護優先區分析均表明目前滇西北自然保護區僅能夠代表當地少部分生物多樣性[42],因此急需構建滇西北自然保護地規劃方案。而制定保護規劃方案的前提基礎是確定保護地的保護等級,在識別優先保護區的基礎上才能進行有效的保護規劃。

本研究以滇西北15個縣市為研究區,結合張燕妮等[39]開展的滇西北優先保護的植物群落類型及其分布的基礎上,進行植被保護價值和保護成本分析,以確定優先保護區,為將來進行保護規劃提供基礎工作,為此需要達到以下3個具體研究目標：1)從物種、植被和生境方面搜集數據并確定了6個指標,確定滇西北24種植被亞型的保護價值；2)以海拔、距居民點距離、距道路距離和距河流距離為因子分析研究區的保護成本格局；3)根據保護價值和保護成本利用MCDA理論方法分析確定保護等級和優先保護區。利用本文取得的研究結果,期望對當前滇西北的保護方案提出改進意見,并對今后國內其他地方類似研究提供一定的借鑒價值。

1 研究區概況

本研究區位于云南省西北部(圖1)。其地理位置是25°33′—29°16′N 和 98°7′—100°19′E之間。研究區內包括迪慶藏族自治州的中甸、德欽和維西；怒江傈僳族自治州貢山、福貢、蘭坪和瀘水；大理白族自治州的大理、賓川、劍川、洱源和鶴慶和云龍；麗江地區的麗江和寧蒗共 15個縣市。海拔從700 m 左右的怒江河谷到6742 m的梅里雪山最高峰,高差達 6000m之多,地形起伏巨大,生境變化極為復雜,有近7000種高等植物, 占云南省高等植物的31.25%,特有種有910多種,國家級和省級瀕危植物70種、動物130余種[43]。根據滇西北植被圖計算得知研究區總面積66383 km2。

圖1 研究區位置圖Fig.1 The location of the research area

2 研究方法

多準則決策分析方法(MCDA)包含兩大主要部分,多目標決策和多屬性決策[44]。本研究利用多屬性分析中的層次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)構建評價指標體系來評價滇西北24種植被亞型的保護價值。同時融合ArcGIS 10.0軟件將保護價值與保護成本視作兩個對立的決策目標進行疊加分析,并對疊加結果進行K-means聚類分析,根據聚類結果進行分區規劃并確定優先保護區。

2.1 數據來源及處理

本研究的樣方數據主要根據 《云南植被》[45]中的分類情況,結合 《高黎貢山植物》[46]、《干熱河谷植被》[47]、《梅里雪山植被研究》[48]等研究資料,選出其中共有樣方數據的群落71個,歸入16種植被亞型。瀕危物種數據來源于中國稀有瀕危保護植物名錄(I)[49]、中國植物紅皮書——稀有瀕危植物 (1-冊)[50]、《云南省第一批省級重點保護野生植物名錄修訂》[51]、《滇西北生物、文化多樣性保護與經濟社會可持續協調發展研究》[43]、中國植物物種信息數據庫[52]等,統計了滇西北珍稀瀕危植物種分為國家級和省級,分別為33種和37種,瀕危等級分為瀕危、漸危和稀有3個級別。

空間數據主要包括本單位根據分辨率為30m的TM影像解譯制成的1∶10萬的Shape file格式的滇西北植被圖[53]。此外還有滇西北的數字高程數據(DEM,30m)[54]。

2.2 AHP方法構建保護價值評價體系

美國運籌學家Saaty于20世紀70年代初提出層次分析法(AHP),它的主要步驟是先把系統各因素之間的隸屬關系由高到低排成若干層次,建立不同層次因素之間的相互關系,然后對每一層次因素的權重給予定量表示,最后根據因素排序對問題進行分析和決策[55]。

以往不同研究中所使用的評價單元不一致,主要是基于物種[56-57]、群落[39]、群系[20]、生態系統[57]及生態區[58]等幾個層面。本研究以植被亞型作為評價單元,共24種。如表1所示是保護價值評價體系,該體系由“目標層”,“ 準則層”和“ 指標層”3 個層次構成[59]。

參考前人相關研究方法,不同指標的權重設置采用判斷矩陣方法計算[39-40],如表2所示,是本研究構建的判斷矩陣以及根據矩陣計算所得各指標的權重。判斷矩陣中各指標的相對重要性度量規則選用“1—9”標度法[39](表3)。最后對指標權重進行一致性檢驗,一致性值(CR)<0.1表示構建矩陣合理。

各指標內涵及度量方法：

(1)物種豐富度 反映了各植被亞型中物種的豐富程度。物種豐富度高是植物群落、 生態系統健康的重要表現,也是保護價值高的體現[3,57]。本研究選用物種豐富度R=物種數N/面積S來統計。

表1 不同植被亞型保護價值評價指標體系

(2)植被稀有性 是指某種植被亞型在該地區的分布面積比,比例越小稀有性越高,潛在的保護價值就較高[39]。本研究采用某種植被亞型分布面積占滇西北總的面積比來衡量該植被亞型稀有性。

(3)國家級瀕危植物種數 珍稀瀕危物種是保護工作的重點,植被中珍稀瀕危植物物種數是衡量植被保護價值的一個重要依據[60],以各植被亞型中所含國家級瀕危植物的種類數來度量。

(4)省級瀕危植物種數 以各植被亞型所含省級瀕危植物種數來度量。

(5)瀕危等級 不同等級瀕危物種的保護緊迫程度不同[39],根據所統計的瀕危植物物種數據,參考中國植物紅皮書將國家級瀕危植物分為瀕危(Endangered)、漸危(Vulnerable)、和稀有(Rare)3個級別[50],同時根據《云南省第一批省級重點保護野生植物名錄修訂》將省級瀕危植物也分為1、2、3三個級別[51]。

(6)生境特殊性：特殊生境為特殊物種,尤其是為珍稀瀕危物種提供棲息環境,特別是高山生態系統和高原湖泊生態系統包含了大量的瀕危物種[43]和維持了滇西北特有的景觀異質性以及文化價值,這些特殊生境的保護價值巨大[40]。具體評分征求相關專家意見,無確定的分值度量方法。

表2 判斷矩陣法計算指標權重

CR =0.02<0.1；C1：物種豐富度 Species diversity；C2：植被稀有性 Rarity of the vegetation；C3：國家級瀕危植物種數 Number of national endangered plants；C4：省級瀕危植物種數 Number of provincialendangered plants；C5：瀕危等級 Endangered category；C6：生境特殊性 Habitat specificity

表3 “1—9標度法”的評價標尺

2.3 植被亞型保護價值確定

本研究采用Corel Draw X7畫圖軟件制作阿米巴平面圖(Amoeba-polts)來計算不同植被亞型的保護價值分值。圖2是阿米巴平面圖,其構建于一個極坐標系內,有一個圓心和多個不同方向坐標軸,一般用在環境質量評價和氣象服務信息系統等多指標影響下的最終決策方向問題研究當中[61-63]。傳統的對于多指標下的總得分計算問題通常采取加權求和的方式[3,23,61],阿米巴平面圖和傳統的加權求和方法無本質區別；但是較加權求和方法而言,其更能夠直觀反映全指標下得分受何指標所影響[62-63],并且在一定程度上可以突出重要目標的分值和削弱非重要目標分值。

根據所收集數據的特征,同時參考Zhang[40]等對于梅里雪山國家公園功能區規劃評分方法,擬采用100分制對各個指標進行賦值。即在指標數據統計后按照100進行標準化處理,即可得100分值下得分。圖(3)是本研究構建的阿米巴平面圖,其中C1至C6是各指標乘以相應權重所得的數值大小；即Ci=Si×Wi,Si為各指標在100分制下的度量值,Wi為各指標權重值。連接C1至C6構成封閉六邊形,計算此六邊形面積來表示不同植被亞型在全指標下的保護價值分值。

圖2 阿米巴平面圖原型Fig.2 Prototype of Amoeba-poltsOA、OB、OC、OD、OE、OF是6條坐標軸，其中OA是指物種豐富度Species diversity(C1)；OB是指植被稀有性Rarity of the vegetation(C2)；OC是指國家級瀕危植物種數No. of national endangered plants(C3)；OD是指省級瀕危植物種數No. of provincial endangered plants(C4)；OE是指瀕危等級Endangered category(C5)；OF是指生境特殊性Habitat specificity(C6)

圖3 利用六邊形面積計算保護價值Fig.3 Use hexagon area to calculate the scores of protection valueOA是指物種豐富度Species diversity(C1)；OB是指植被稀有性Rarity of the vegetation(C2)；OC是指國家級瀕危植物種數No. of national endangered plants(C3)；OD是指省級瀕危植物種數No. of provincial endangered plants(C4)；OE是指瀕危等級Endangered category(C5)；OF是指生境特殊性Habitat specificity(C6)。其中C1、C2、C3、C4、C5、C6分別是指每條坐標軸上保護價值評價指標的數值

2.4 保護成本格局分析

保護生物多樣性要求購置土地,投入人員管理和建立保護設施等[5]。而其中最為主要的就是被保護的土地不能再直接用以其他經濟目的,只有少部分的生態服務功能可利用。保護成本較大的地方通常被認為是人為干擾強度較大的地區,遷走當地居民或者禁止和限制居民利用自然資源都會加大保護工作的難度[23,40]。本研究根據所掌握資料,同時結合專家意見,以海拔、距居民點距離、距道路距離、距河流距離來模擬人為干擾強度[34,40,64],干擾強度越大則保護成本越高。

人為干擾因子內涵：

(1)海拔(ALT) 滇西北處在三江并流和橫斷山脈并行的復雜地形之上,從河谷至高山草甸之間人為活動的可達性遞減[40],以海拔高度可以有效反映人為干擾強度的分布規律。

(2)距居民點距離(DVI) 居民點是人類生產生活的聚集區,人為活動干擾的強弱以居民點為中心而遞減[64],隨著人口增長,人們對建筑用材、薪材、耕地等的需求增加,而距離居民點越近,受到的潛在威脅也就越大[65]。保護成本也就越高。

(3)距道路距離(DRO) 道路會對生態系統產生直接和間接的影響。直接的影響包括動植物生境的喪失和生境破碎化；間接的影響可能會致使生態系統退化[66]。道路附近人為活動強度明顯增大,保護成本越大。

(4)距河流距離(DRI) 河流具有涵養水源和改善地區小氣候的作用[3]；但同時也是居民活動的聚集區；針對滇西北地區而言,其居民點主要是圍繞著河流分布[43],所以距河流越近,人為干擾強度越大。

本研究采用IDRISI制圖軟件中的Distance模塊和Fuzzy模塊實現人為干擾因子標準化[40](圖4)。干擾因子權重設置采取判斷矩陣法來確定,如表4所示。

表4 干擾因子權重

CR=0.02<0.1,ALT：海拔 Altitude；DSE：距居民點距離 Distance to villages；DRO：距居民點距離 Distance to roads；DRI：距河流距離 Distance to rivers

圖4 干擾因子標準化Fig.4 Standardization of impact factors

2.5 保護分區規劃及優先保護區確定

將保護價值與保護成本進行疊加分析,然后再進行K-means聚類分析。本研究將保護價值高同時保護成本低的地區作為最終保護優先地區。

K-means聚類是利用歐式距離原理將n個數據對象通過迭代運算聚成設定的k個類別。相同類別之內的數據差異性小而不同類別之間的差異性大,以達到對數據對象進行歸類的目的[40,67]。本研究擬將研究區土地分成4個等級,不同等級保護優先性不同,稱為保護優先序列,優先級別最高的則為最終的優先保護區。

3 研究結果

3.1 植被亞型的保護價值

根據所統計數據對有樣方數據的16個植被亞型進行指標得分計算(表5)。

通過Amoeba-plots構建的六邊形得到各植被亞型的保護價值分值(圖5)。16種植被亞型有樣方數據可采用此方法計算,剩余8種植被亞型以專家經驗進行賦值,本研究制作28份專家調查表,取專家賦分的平均值。其中多數專家認為積雪和高原湖泊具有較高的保護價值。因為積雪是滇西北較為獨特的自然景觀和地質遺產；而高原湖泊為很多高原動物提供棲息地,特別是珍稀瀕危禽類,因此這兩類的植被亞型保護價值很高。竹林由于其海拔較高,保存度較好,因此也具有一定保護價值。剩余5種植被亞型都是人為活動較大或是植被覆蓋度較低地區,保護價值低。

表5 各植被亞型權重前(后)的指標得分

滇西北保護價值得分較高的植被亞型主要為季風常綠闊葉林、高山亞高山草甸、寒溫性灌叢、寒溫性針葉林、山地濕性常綠闊葉林以及亞高山沼澤草甸等。

利用滇西北植被圖將不同植被亞型的保護價值得分進行數字化處理(圖6)。保護價值較高的為西北部高海拔地區,這些地區通常植被完整度較高,有著大面積的寒溫性針葉林和高山生態系統。得分較低的地區位于滇西北南部和東南部的低海拔地區。

3.2 保護成本格局

將經過標準化后人為活動因子進行加權疊加得到保護成本格局圖(圖7)。保護成本較大的地區位于研究區南部的低海拔地區以及西北部高海拔地區的河谷地帶,并有著河谷向高山遞減的趨勢；在研究區南部的低海拔地區,大部分地區的保護成本都較大。

3.3 滇西北保護分區規劃

通過對保護價值和保護成本進行疊加分析,確定滇西北植被保護優先值(圖8)。將保護優先值進行聚類分析得到保護優先等級(圖9)。

圖5 不同植被亞型保護價值得分Fig.5 The protection score of different subvegetation types

圖6 保護價值得分適應性圖Fig.6 The suitability map of protection score

等級1是保護優先性最高的一個區,面積16983km2,占滇西北總面積的25.58%。基本上可分為6個片區,第1片區位于中甸縣的東北部,該區域整體海拔較高,主要為中甸大雪山和小雪山。第2片區是以德欽縣瀾滄江兩邊的高山為主,主要是白馬雪山和梅里雪山。第3片區為貢山縣和福貢縣的高黎貢山。第4片區為怒江與瀾滄江之間的怒山和碧羅雪山。第5片區落在中甸縣的南部、麗江的東北部和寧蒗西北部的部分區域,但是分布較為零散,其中以中甸哈巴雪山、麗江玉龍雪山以及寧蒗綿綿山為代表。第6片區為大理洱海。等級1的分布區域是滇西北植被保護的核心區域,這一地區包含了滇西北主要的高山生態系統、濕地生態系統和部分森林生態系統。

圖8 優先保護值圖Fig.8 The map of priority protection score

圖9 優先等級分區圖Fig.9 The map of priority protection class

圖10 保護空缺分析圖Fig.10 The gaps of conservation area

等級2的保護優先性僅次于等級1,其面積23250 km2,占總面積的35.02%。等級2所占的面積較大,包含了滇西北大部分的森林植被,保護優先性略低于等級1,其對維持滇西北典型的地帶性植被具有重要作用。

等級3面積16694 km2,占總面積的25.15%,其是介于植被保護和當地居民生產生活的過度區域,相當于我國自然保護區規劃中緩沖區的作用。

等級4面積9456 km2,占總面積的14.25%,其主要位于研究區東南部低海拔地區,是當地居民開展生產活動較為聚集的地區,保護價值低同時保護成本高。其在西北部高海拔地區的河谷地帶也分布著一定面積的,主要是位于河谷地帶。

利用分區結果將等級1的區域作為本研究最終確定的優先保護區,其保護優先性最高,應施與最高的保護力度并限制人為開發活動。

3.4 保護空缺分析

利用本研究所確定的優先保護區與目前滇西北現存的自然保護區進行疊加對比分析,確定了目前保護體系的保護空缺地區(圖10)。優先保護區16983 km2,其中被當前自然保護保護的面積3651 km2,占總面積的21.50%,則未被保護的面積占78.50%。未受到保護的地區主要是位于中甸縣和德欽縣境內。這部分地區目前也面臨急劇增加的旅游開發和礦產開發,保護生物多樣性工作刻不容緩,需要擴增當地自然保護區面積。

4 討論

高山積雪和高原湖泊是滇西北較為特殊的兩類生境。滇西北有積雪的山體多被藏族人民視為神山,當地人禁止人為對其植被的破壞[68-69],所以雪山有著較高的物種豐富度和生境完整性,因此保護價值較高,例如白馬雪山就屬于國家級自然保護區。本研究中將海拔作為中重要的人為干擾因子也是考慮對滇西北雪山的保護,同時參考了Zhang對于梅里雪山國家公園功能區規劃評分方法[40]以及相關專家的意見,對積雪這個植被亞型值賦予較高保護價值。另外,高原湖泊是很多珍稀瀕危禽類的棲息地,例如昆明動物所對于拉市海1999年10月至2000年7月的3期調查中,統計得到158種鳥類名錄[43]。同時考慮到高原湖泊在地區水源涵養方面具有重要的作用,所以對于其賦予較高的保護價值得分。

河流在水源涵養和地區氣候調節方面有著積極的作用,在地區生物多樣性保護方面應優先考慮其保護價值[3]。目前也有很多研究強調對河流濕地優先保護[57,70],對于滇西北地區而言,河流處在干熱的河谷地帶,氣候干燥,植被稀缺。由于落石落沙等原因,河內水環境很不穩定,同時由于強烈的人為干擾加大了保護成本。所以本研究中河流的保護優先性并不高,這是與相關研究的不同之處。

此前,國內已有學者采用層次分析法從物種、植被和生態系統多個層面上選取評價指標來確定某一地區生物多樣性保護價值和優先保護區,不同研究選取不同指標進行保護價值評價,這些研究對全指標下得分的計算主要采取加權累加的方式[3,39,57]。本研究較之前研究不同的是利用Amoeba-polts構建多邊形,以六邊形面積表示全指標下得分,和之前計算方法結果相近,但更能夠直觀反映全指標下得分受單個指標影響的趨勢并且在一定程度上突出重點保護目標的分值,這是本研究的創新之處。本研究是基于張燕妮等對滇西北優先保護群落研究之后的進一步研究,主要解決了其未考慮的人為干擾因子方面的影響,對其因數據受限未判定11種植被亞型進行了判定,并對滇西北進一步做了較為具體的功能區劃分。

生物多樣性保護策略制定與人為活動干擾強度之間的關系一直是保護規劃工作中的一個熱點問題[71]。一些保護地評價研究中強調保護地的自然性,對活動弱的地區賦予較高的保護優先性,同時也降低的保護成本[40,72]。而另外一些研究中強調保護物種受威脅的程度,將人為活動強的區域賦予較高的優先度[21,60,73]。特別是系統保護規劃理論強調保護目標的受威脅程度,并給予威脅程度高的優先保護[5,20]。實際上就中國的保護區建設而言,東部地區保護地數量多而面積小,較為零碎化。而西部保護區平均面積較東部大,保護區的整體性高[74]。東部人口密度大,人為干擾強度大,西部反之；對比東西部保護區可知東部多為搶救式保護而西部為前瞻性的保護。本研究對保護價值高而人為干擾弱的地區賦予高優先度。主要是出于保護的前瞻意識,因為目前滇西北地區目前人口密度相對較低但開發速度快,特別是旅游業和礦產采集業。對目前未開發的同時保護價值較大的地區建立保護區進行就地保護可積極避免后期經濟發展帶來的生物多樣性破壞。

需要注意的是,要確定滇西北瀕危物種數和瀕危等級需要從瀕危植物和瀕危動物兩個方面來進行考慮,但是由于本研究所能搜集到的數據有限,無法提供瀕危動物方面的研究數據作為支撐。另外,在對瀕危物種生境確定時,主要依據瀕危物種信息庫中提供的該瀕危物種生境條件為主要信息,比對不同植被類型的生境條件,生境相同則認為該植被亞型中含有此瀕危物種,而未能去野外進行實地考證,所以這方面的結果與現實可能有一定差距。

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Priority area identification for vegetation in northwest Yunnan, based on protection value and protection cost

TAO Guoqing, OU Xiaokun, GUO Yinming, XU Qian, YU Qiaochu, ZHANG Zhiming*, WANG Chongyun

Institute of Ecology and Geobotany, Yunnan University, Kunming 650091, China

Biodiversity losing and unreasonable use of nature resources are two important environmental issues. In order to protect biodiversity rescources, many countries have established numerous nature reserves and other types of protected areas. However, degradation of natural resources is a big challenge in conservation projects, and we cannot prohibit all the activities associated with economic development in the conserved areas, particularly in southwest China. There is a serious conflict between two aspects. One aspect is the rich biodiversity, increasing its importance for conservation. The other is the backward economy that requires more resources for local development. Therefore, land zoning is an important approach that can reduce conflict by partitioning the landscape into various land use units that are managed according to different levels of human activity. Our research focuses on the Three Parallel Rivers of the Yunnan Protected Area. We present a systematic methodology that integrates vegetation plot data with Geographic Information Systems (GIS) using a multi-criteria decision analysis (MCDA) technique to guide a zoning scheme. The vegetation plot data include species richness, rarity of vegetation, number of endangered plant species, ranking of endangered species, and quality of habitat. Based on these data, the protection value scores for the sub-vegetation in northwest Yunnan were obtained. Then altitude, distance to villages, distance to roads and distance to rivers were used as the impact factors to simulate the pattern of protection cost. The protection value and protection cost were integrated to generate a final combined suitability map. A K-means cluster analysis was performed to classify the suitability map into four priority levels. In this study, the area considered under level 1 was 16983 km2, accounting for 25.58% of the total research area. The targeted areas for protection in level 1 included sub-vegetation of monsoon evergreen broad-leaved forest, cold-temperate coniferous forest, alpine and sub-alpine meadow, cold-temperate shrub, and areas covered by snow and water; level 1 accounts for the most important protection areas where important forest ecosystems, grassland ecosystems, and wetland ecosystems can be found. The areas under level 1 can be further divided into six parts. Part 1 is located northeast of Zhongdian; the average altitude is above 3000 m, and it is covered by cold-temperate coniferous forest. Part 2 comprises most areas of Denqing and northern Weixi, which include the Meili and Baima snowmountains. Part 3 forms the main part of the Nu mountains in Yunnan, and it appears as a line. Part 4 is located in Gongshan and Fugong, including the main part of Gaoligong National Nature Reserve. Part 5 comprises regions of southeast Zhongdian, northwest Ninglang, and northeast Lijiang. Although this part has a large area, its distribution is scattered. Part 6 comprises the Erhai Lake in Dali, which has a small area, and it is the only critical conservation region southeast of our research area. Level 2 accounts for the main areas for the conservation of forest ecosystems. Therefore, we suggested that an equal protection effort as level 1 should be made. Level 3 had a low protection value and we could use it as a buffer zone. Level 4 had no protection value and was considered the traditional land use area. According to the priority levels, we determined the area under level 1 as the priority area. We believe that our results will be useful as a reference for extension of reserves in northwest Yunnan in the future.

priority area；protection value；zone division；MCDA；human disturbance

國家自然科學基金項目(41361046)；科技部國家科技支撐計劃項目(2011BAC09B07)；中國科學院“西部之光”人才培養計劃

2015-04-04;

2016-03-21

10.5846/stxb201504040677

*通訊作者Corresponding author.E-mail: zhiming_zhang76@hotmail.com

陶國慶, 歐曉昆, 郭銀明, 徐倩, 遇翹楚, 張志明， 王崇云.基于保護價值與保護成本分析的滇西北植被優先保護區識別.生態學報,2016,36(18):5777-5789.

Tao G Q, Ou X K, Guo Y M, Xu Q, Yu Q C, Zhang Z M, Wang C Y.Priority area identification for vegetation in northwest Yunnan, based on protection value and protection cost.Acta Ecologica Sinica,2016,36(18):5777-5789.