招遠羅山省級自然保護區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性監(jiān)測體系構建

●劉松濤 王玉春

（招遠羅山省級自然保護區(qū)管理服務中心 山東 煙臺 265414）

生物多樣性是人們生存基礎，在維持生態(tài)平衡中發(fā)揮重要作用。招遠羅山省級自然保護區(qū)傳統(tǒng)生物多樣性監(jiān)測保護工作主要通過地面調查方式，主要關注物種水平，該種調查方式存在周期長、工作量較大、監(jiān)測效率低的缺點，可在一定時間內為物種豐富多樣性提供準確信息，但并不能及時將生態(tài)系統(tǒng)多樣化變化表現出來。近年來，隨著生物多樣性監(jiān)測領域的技術得到高速發(fā)展，無人機、紅外攝像機、物聯網等技術已被廣泛應用于生物多樣性監(jiān)測工作中。本文將多種監(jiān)測系統(tǒng)應用于招遠羅山省級自然保護區(qū)生物多樣性監(jiān)測中，構建監(jiān)測體系。

1 保護區(qū)生物多樣性監(jiān)測體系的構建

招遠羅山省級自然保護區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)類型生物多樣性監(jiān)測體系，詳見圖1。

圖1 招遠羅山省級自然保護區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性監(jiān)測體系

1.1 確定保護區(qū)生物多樣性監(jiān)測對象及監(jiān)測指標

1.1.1 景觀 招遠羅山自然保護區(qū)監(jiān)測轄區(qū)內的自然景觀可隨時掌握森林環(huán)境結構變化及健康狀態(tài)，為及時調整管理方案提供參考。景觀格局是保護區(qū)景觀組成的多樣性配置，景觀格局及動態(tài)變化時刻影響森林發(fā)揮生物多樣性和生態(tài)功能。受森林火災、病蟲害等外界因素和管理力度、管理方式等自我調節(jié)的影響，森林景觀時刻處于動態(tài)變化中[1]。轄區(qū)內森林景觀可依賴高空遙感、中空航拍、低空無人機等進行監(jiān)測，監(jiān)測指標為各景觀組成的斑塊類型、面積及數量等。

1.1.2 生態(tài)系統(tǒng) 自然保護區(qū)內的森林生態(tài)系統(tǒng)是森林環(huán)境與生物之間相互作用，并產生能量物質轉換的體系。森林生態(tài)系統(tǒng)在維持生物多樣性方面具有重要意義。招遠羅山省級自然保護區(qū)轄區(qū)內的森林生態(tài)系統(tǒng)的監(jiān)測可通過固定樣地、紅外相機、物聯網等進行監(jiān)測，其主要監(jiān)測指標包括森林植被的多樣性、森林組齡結構、天然林占森林總面積比重、森林健康等。

1.1.3 物種 自然保護區(qū)在物種層面的監(jiān)測包括轄區(qū)內動植物、真菌等多種種群的監(jiān)測。物種層面的監(jiān)測應尤其重點關注指示、瀕危及經濟物種。保護區(qū)內各物種種群之間相互制約、互相促進，該種關系對物種群落的穩(wěn)定組成具有重要意義。招遠羅山自然保護區(qū)轄區(qū)內物種監(jiān)測對象包括哺乳類、鳥禽類、昆蟲真菌等，監(jiān)測指標包括物種種類、種群結構等，尤其重點關注外來物種、指示物種。

1.2 保護區(qū)監(jiān)測路線布局

招遠羅山省級自然保護區(qū)位于招遠市玲瓏鎮(zhèn)北部、距歐家夼村北2 km，監(jiān)測線路的布局設置應充分利用保護站，在人為互動較少的區(qū)域建立保護站，同時結合自然保護區(qū)功能劃分設置被監(jiān)測物種的主要分布區(qū)域。

1.3 主要監(jiān)測方法

1.3.1 遙感監(jiān)測

1.3.1.1 遙感技術 遙感技術是以電磁波為理論依據，通過傳感儀器收集、處理人造衛(wèi)星、航拍等遠距離目標的電磁輻射信息，判斷地面環(huán)境及資源的技術。將遙感器放置于飛機等航空器上進行遙感，稱為航空遙感，將遙感器放置于航天器上進行遙感，稱為航天遙感，航天遙感及航空遙感可從不同高度大面積的快速監(jiān)測并獲取信息。招遠羅山自然保護區(qū)傳統(tǒng)的監(jiān)測方法是機車地面監(jiān)測，遙感技術監(jiān)測可系統(tǒng)準確的提供地表覆蓋的定時信息，可準確提供生物多樣性信息，監(jiān)測當地生物多樣性變化，有效彌補地面監(jiān)測范圍有限的缺點。

1.3.1.2 無人機監(jiān)測技術 無人機監(jiān)測技術是一種新型的中低空快速獲取系統(tǒng)，與傳統(tǒng)飛機遙感平臺相比，無人機監(jiān)測技術平臺對影像信息的獲取速度較快，影像獲取時間較短，清晰度較高，不易受環(huán)境的影響，且運行維修成本較低。通過該監(jiān)測技術獲取的影像數據具有高度時空分辨率，高頻率的遙感數據可幫助生物多樣性的深入性監(jiān)測，完成物種分布、生存環(huán)境監(jiān)測及生物多樣性監(jiān)測等多種傳統(tǒng)地面遙感技術無法準確實現的監(jiān)測應用[2]。招遠羅山自然保護區(qū)在進行生物多樣性監(jiān)測時，可將遙感監(jiān)測技術作為重點技術手段，轄區(qū)內森林景觀及生態(tài)系統(tǒng)使用航空遙感及衛(wèi)星監(jiān)測，動植物精細化監(jiān)測使用與地面接近的低空無人機遙感技術開展監(jiān)測。

1.3.2 物聯網監(jiān)測 物聯網技術是指通過互聯網技術和信息傳感設備對物品進行智能化管理的網絡，保護區(qū)生態(tài)監(jiān)測網絡中加入物聯網相關技術，可有效提升監(jiān)測數據的可靠性和分析能力，充分發(fā)揮監(jiān)測作用，提升轄區(qū)內生物多樣性監(jiān)測效率[3]。保護區(qū)轄區(qū)物聯網監(jiān)測網絡可使用移動通信技術、數字化傳感器對轄區(qū)內氣象、空氣質量因子，植物礦物質及土壤理化因子等生態(tài)指標進行持續(xù)大面積監(jiān)測。例如在轄區(qū)內關鍵路口安裝監(jiān)控設備，對動物定位跟蹤，與氣象部門聯合建立氣象服務站，隨時掌握天氣變化，分析環(huán)境是否適合植被生長。

1.3.3 紅外相機監(jiān)測 紅外監(jiān)測攝像機又稱陳列式紅外攝像機，紅外攝像機亮度較高，監(jiān)測效率較高光線均勻且體積較小，較小的體積不會占用大空間，其隱蔽性和可持續(xù)工作的特點使其尤其適用于野生動物的活動監(jiān)測。近年來，紅外相機監(jiān)測被廣泛應用于動物行為生態(tài)研究和稀有動物的監(jiān)測記錄等野生動物研究的相關領域，在我國自然保護區(qū)野生動物監(jiān)測中也被廣泛使用[4]。招遠羅山自然保護區(qū)生物多樣性監(jiān)測中使用紅外相機監(jiān)測技術與傳統(tǒng)的監(jiān)測技術相結合，可有效查詢野生動物名錄、種群分布及棲息地活動數據，可為保護野生動物的工作提供重要參考依據。轄區(qū)內可根據野生動物的分布特點，合理放置紅外攝像機位置，合理分配數量，建立紅外相機監(jiān)測網絡。

1.3.4 固定樣地、樣點、樣線監(jiān)測

1.3.4.1 固定樣地監(jiān)測 固定監(jiān)測樣地的建立是完善森林監(jiān)測體系提升動態(tài)監(jiān)測效果的有效路徑，近年來，固定監(jiān)測樣點建立的森林生物多樣性監(jiān)測受到研究者關注，且已建立部分大型固定樣點監(jiān)測網絡[5]。固定樣點的長期監(jiān)測可積累豐富調查數據，可掌握森林資源的動態(tài)變化，同時長期的動態(tài)監(jiān)測也可了解森林生態(tài)系統(tǒng)物種組成和結構關系，可提升森林資源信息的數量質量，降低成本，提升監(jiān)測效率。在建立固定樣點監(jiān)測網絡時，應根據轄區(qū)內面積確定固定樣地的數量，樣地應包括一定數量的植物生境類型，保證固定樣地建立的植物種類具有一定的代表性和成熟度，地形復雜且不利于儀器人員操作處、建筑道路周圍，不宜制定固定樣地。固定樣地監(jiān)測內容包括樣地基礎信息及植物物種狀態(tài)，基礎信息包括影響植物生長發(fā)育的氣候、環(huán)境因子及林木郁閉度、樹種優(yōu)勢等，植物植被包括對喬木、灌木、林下更新等植被的調查，并將植被的詳細信息資料記錄在冊。

1.3.4.2 固定樣點、樣線監(jiān)測 招遠羅山自然保護區(qū)野生動物種群的監(jiān)測調查手段是樣點樣線調查，該種調查適用于保護區(qū)內鳥類、獸類、昆蟲等動物種群。轄區(qū)內樣點樣線的覆蓋在物種保護區(qū)主要分布生境，兩者之間相互獨立，避開大風、大雨天氣對動物活動軌跡進行調查，要求調查人員具備豐富的野外調查經驗，對野外物種具有一定識別能力。

2 總結

生物多樣性是指動植物、微生物在所有形式層次中的多樣化，包括生態(tài)系統(tǒng)多樣性、物種多樣性及基因多樣性。本文將多種監(jiān)測技術應用于招遠羅山省級自然保護區(qū)生物多樣性監(jiān)測中，構建監(jiān)測體系。在轄區(qū)內生物多樣性監(jiān)測中充分利用衛(wèi)星遙感、中空航拍遙感、低空無人機技術、激光雷達等空中調查技術，結合當地物聯網、紅外攝像技術、固定樣地、樣點等人工檢測手段，從景觀、生態(tài)系統(tǒng)等各個層次的監(jiān)測對象開展多樣性監(jiān)測調查。其中航天衛(wèi)星等遙感技術根據轄區(qū)內保護需要，實現對保護對象的動態(tài)監(jiān)測。固定樣地、樣點、樣線等轄區(qū)內現有的監(jiān)測手段應嚴格根據轄區(qū)內自身區(qū)域特點和監(jiān)測需求合理制定固定樣地、樣點，實現對監(jiān)測對象的人為動態(tài)監(jiān)測。物聯網、紅外攝像機等監(jiān)測方式可有效對轄區(qū)內鳥禽類、哺乳類等野生動物進行監(jiān)測，通過互聯網＋區(qū)域性物聯網全自動檢測網實現對轄區(qū)內野生動物的動態(tài)監(jiān)測。