洮河國家級自然保護區森林生態保護監測體系構建探討

摘 要 洮河國家級自然保護區作為我國重要的生態屏障，其森林生態系統的健康發展對維護區域生物多樣性和生態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測體系，以科學評估和保護洮河國家級自然保護區的森林資源，綜合分析森林生態系統中的植被、動物、環境等關鍵生物指標，提出了一套系統的監測方法和技術路線，并對該監測體系的未來發展方向進行了展望。

關鍵詞 森林生態；生物指標；監測體系；洮河國家級自然保護區

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（以下簡稱洮河保護區）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，洮河保護區總面積達287 760 hm2，其中核心區面積109 762 hm2，緩沖區面積67 434 hm2，實驗區面積110 564 hm2，主要保護天然原始山地寒溫性暗針葉林生態系統、珍稀野生動植物資源及其生境[1]。洮河保護區地處青藏高原與黃土高原過渡地帶，是我國西北地區重要的物種基因庫，是黃河上游重要水源涵養地，是青藏高原東北邊緣最原始的森林生態屏障，生態地位極其重要。

近年來，隨著甘南州旅游業的全面興起、牧業發展和氣候變化，洮河保護區森林生態系統正面臨嚴峻挑戰，如森林破壞、草地退化、濕地干涸、物種減退等，生物多樣性已經面臨重大威脅。森林生態系統是地球上群落結構最復雜、生物多樣性最豐富、生態功能最齊全的自然生態系統，對維持大氣氣體平衡、涵養水源、保持水土等發揮著不可替代的作用。結合其他地區保護監測森林生態系統的成功經驗做法，圍繞洮河自然保護區實際，進一步建立健全森林生態保護監測體系，既有利于保護區及時掌握生物現狀，也有利于保護區可持續發展，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森林生態保護監測體系，加強植被、動物、環境等關鍵指標監測，分析自然保護區各項監測對象和相關監測指標動態，以及時發現問題，制訂有效保護措施，以便于更好地開展保護工作。

1 "洮河保護區生物多樣性現狀

截至2022年，洮河保護區有野生脊椎動物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濟、科學研究價值的陸生野生動物名錄》[1]。洮河保護區境內植物種類同樣豐富而繁雜，豐富的植物資源為該區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定的生態系統（見表1）。

2 "監測體系構建

2.1 "監測目標及原則

2.1.1 "監測目標

1）全面掌握洮河保護區森林生態系統的現狀和變化趨勢，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變化情況。2）及時發現生態環境退化、生物多樣性減少、外來物種入侵、關鍵種群數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。3）通過長期監測數據，分析現有保護政策和管理措施對森林生態系統的影響，為調整和優化保護策略提供依據；基于森林資源動態變化數據，制訂可持續的林產品采集計劃和生態旅游發展方案，根據監測結果，調整核心保護區、緩沖區、實驗區的范圍和管理措施，以更好平衡保護和利用需求[2]。

2.1.2 "監測原則

1）科學性原則。監測指標的選取和監測方法設計需要具有堅實的理論基礎和科學依據，確保可信度。2）系統性原則。從森林生態系統的整體出發，選取植被、動物、環境等多方面的監測指標，全面反映系統的運行狀況。3）針對性原則。根據洮河保護區的具體區位條件、自然環境狀況、生物多樣性特征，選擇最為關鍵且具有代表性的監測指標。4）可操作性原則。監測方案的設計要充分考慮現實條件，如人力物力、技術手段、經費預算等，確保方案切實可行。5）持續性原則。森林生態系統的變化是長期緩慢的過程，監測工作需要長期、持續、定期開展，以掌握森林生態系統動態變化趨勢。6）高效原則。權衡監測收益和成本投入，選擇經濟高效的監測技術路線，做到因地制宜、合理分配資源。

2.2 "生物指標的選擇與監測方法

2.2.1 "植被指標及監測技術

森林覆蓋率是反映區域森林植被覆蓋程度的重要指標。通過對比不同時期衛星遙感影像，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、多樣性指數等[3]。通過開展樣地調查，完善林分內植物名錄，基于物種數量和重要值計算多樣性指數，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。對于洮河保護區內的優勢種或關鍵植物種類，需要持續監測種群數量、空間分布、更新狀況等，評估種群發展趨勢，確定保護重點。

洮河保護區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；4）關鍵物種，如國家重點保護植物的種群數量、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）生物量及其動態變化。

2.2.2 "動物指標及監測技術

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

洮河保護區核心動物監測指標有6類：1）主要動物類群的物種豐富度、多樣性指數；2）優勢種或指示種的多度指數及種群數量變化；3）國家重點保護動物種群數量、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 "環境指標及監測技術

野外實地調查是森林生物多樣性監測的傳統且重要手段，常用方法有樣方法（植被、大型真菌、節肢動物）、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、蝴蝶等對環境變化敏感的生物可作為指示生物，大量動植物數據與遙感影像信息相結合，可建立有效的監測模型。

洮河保護區核心環境監測指標有5類：1）水環境質量，如主要河流、湖泊的水質參數；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 "監測執行規劃

1）時間安排。設立長期持續、常年監測的工作機制，每年4—5月和9—10月各開展1次集中的全面監測，其余時間根據實際情況適當增加監測頻次，同時對已發現的熱點區域或重點保護物種實施針對性的高頻率監測。2）工作人員。組建專門的監測工作小組，包括森林植物、動物、環境等多學科背景的專業技術人員，對監測人員進行統一培訓，編制技術操作規范，明確分工。3）技術路線。①制訂詳細、標準化的監測方案，確定監測指標、樣地（線）布設、技術手段、時間安排等。②實施現場采樣和調查，包括植被樣方調查、動物痕跡調查、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（Geographic Information System，GIS）、統計軟件及模型對采集的數據進行綜合分析，科學評估生態系統狀況變化。⑤定期編制系統的年度或階段性監測報告，并對發現的問題提出對策建議。

2.4 "數據管理與信息共享

1）數據庫系統建設。構建完整的野外數據采集系統和實驗室數據庫系統，涵蓋植被、動物、環境等各類數據，并基于GIS建立空間數據庫，實現對監測數據的規范化、標準化管理。2）數據質量控制。制定統一的數據采集、錄入、審核的規范和標準，建立三級審核制度，包括現場初審、實驗室復審、專家終審，確保數據的準確性和一致性。3）數據分析與建模。在規范的數據庫基礎上，借助先進的統計分析軟件和模型算，對數據信息進行多層次、多角度的分析，得到生態系統動態變化的客觀評估結果。4）監測報告編制與發布。定期編制系統的年度和階段性監測分析報告，并以文本、圖表等多種形式向公眾發布，提升社會各界對保護區生態狀況的關注度。5）信息交流與共享。建立洮河保護區生態信息交流共享平臺，加強與其他自然保護區、科研機構、政府決策部門的信息互通，共享數據和經驗，提高監測成果的利用率。

3 "監測體系的局限性及未來發展方向

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監測工作需要大量的人力、物力投入，而洮河保護區受經費和人員編制的限制，難以完全滿足監測需求。這可能導致監測體系無法覆蓋所有關鍵監測點位，或者降低監測頻率。2）監測技術水平有待提高。盡管現有的監測技術手段在不斷更新，但一些尖端技術設備的使用和數據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。3）數據質量控制困難。對于來自多個渠道的大量生態數據，其難免存在差異和偏差，洮河保護區雖已建立嚴格的質量審核制度，但難免存在人為疏漏，保證所有數據的一致性并非易事。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，影響監測結果的可推廣性。5）對重大變化響應滯后。森林生態系統變化通常是緩慢的，一些突發事件（火災、病蟲害等）可能在短時間內造成重大變化，而常規監測周期可能無法及時響應。

3.2 "未來發展方向

1）信息技術深度融合。洮河保護區可充分利用物聯網、云計算、大數據等新興信息技術，實現自動化、智能化監測，如生態物聯網、無人機低空遙感監測等，提高監測效率和質量。2）多源數據互補集成。整合野外調查、遙感、模型模擬等多源數據，通過數據融合和交互校正，彌補單一數據源的不足，提高監測結果的可靠性。3）構建精細化模型。借助人工智能、機器學習等技術，持續完善各類生態過程模型，實現對未來發展趨勢的精確預測，為科學決策提供支持。4）創新多樣化監測手段。結合新技術、新理論，創新性開發適用于監測的新方法、新手段，豐富現有監測技術體系，提高監測的精確度和效率。5）加強區域聯動協作。加強與周邊保護區、科研單位的協作，建立統一的監測標準和數據共享機制，克服單個保護區監測的局限，提高監測結果的代表性。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監測體系對保護洮河保護區的珍貴生物資源和維持生態系統平衡至關重要。研究從森林生態系統整體出發，綜合考慮植被、動物、環境等多方面關鍵因素，提出一套基于森林生物指標的監測體系。該體系明確核心目標，堅持科學性、系統性等原則，全面梳理植被指標、動物指標、環境指標的具體內容及相應監測技術方法，無論是傳統野外調查還是現代化遙感監測和數據分析均有涉及。監測執行的時間安排、人員、技術路線、經費預算等也有詳細部署。該監測體系高度重視監測數據管理、分析利用及對外共享，注重監測成果的實效性，具有重要理論價值和實踐意義，可為洮河保護區生物多樣性和生態環境保護做出貢獻。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化完善。

參考文獻：

[1] 劉毅風，祁關平.探索持續推動洮河國家級自然保護區生態保護與發展的策略[J].甘肅科技，2020，36（21）：158-160.

[2] 溫遠光，周曉果，王磊，等.中國巖溶森林生態保護修復的理論與技術[J].廣西科學，2022，29（1）：61-70.

[3] 馬建業.生物多樣性在洮河自然保護區林業害蟲防治中的實踐應用[J].南方農業，2023，17（18）：196-198.

[4] 陳雷.森林生態系統自然保護區生物多樣性監測分析[J].中國林副特產，2023（2）：99-101.

[5] 徐夢，田大栓，王易恒，等.國家尺度自然保護地生態系統聯網監測指標體系構建與應用研究[J].植物生態學報，2022，46（10）：1219-1233.

（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，主要從事林業技術研究。E-mail：353392797@qq.com。