国家公园野生植物监测体系构建 ——以祁连山国家公园为例.pdf

第2卷 第4期2022 年 12 月林 草 政 策 研 究Jo urnal o f Fo restry and Grassland Po licyVo l.2 No.4Dec.2022国家公园野生植物监测体系构建*收稿日期：2022-12-01*基金项目：国家林业和草原局自主研发计划项目“国家公园设立评估技术体系研究”(”(LC-4-01)第一作者：崔雪晴(1985-),),博士，高级工程师，研究方向为野生动植物保护监测、林草规划、生态水文。E-mail：x ueqingc fo xmail.co m以祁连山国家公园为例崔雪晴侯 盟2刘 璐2李 一3(1国家林业和草原局野生动物保护监测中心北京100714；2国家林业和草原局林草调查规划院北京100714；3北京林业大学生态与自然保护学院北京100083)摘要：野生植物监测与评估是国家公园生物多样性保护与规划管理的基础工作。祁连山国家公园 是我国西部重要的生态安全屏障和生物多样性保护关键地区，对其现有野生植物资源进行监测 具有十分重要的意义。文中分析现有研究存在的问题与不足，结合祁连山国家公园野生植物监测 现状，采用传统监测方法与现代化智能科技手段相结合的技术，尝试构建“天空地”一体化综 合监测网络体系，对其野生植物资源及相关影响因素进行连续监测与科学评估；在此基础上，构 建相应的监测保障体系，即构建完备的野生植物监测管理制度、建立野生植物监测科技支撑体 系、建立野生植物“天空地”一体化综合监测网络、建立野生植物监测资金保障体系、建立野 生植物监测人才培养体系，以期为祁连山国家公园野生植物多样性的保护工作提供科学支撑。关键词：国家公园；野生植物；监测体系；祁连山国家公园中图分类号：S4，S759.91 文献标识码：A 文章编号：2096-9546(2022)04-0043-07DOI：10.12344/lczcyj.2022.12.01.0001崔雪晴，侯盟，刘璐，等.国家公园野生植物监测体系构建：以祁连山国家公园为例J.林草政策研究，2022,2(4)：43-49.Establishment of Wild Plants Monitoring System for National Parks:A Case Study of Qilian Mountain National ParkCui Xueqing1 Ho u Meng2 Liu Lu2 Li Yi3(1.Wildlife Co nservatio n Mo nito ring Center,Natio nal Fo restry and Grassland Administratio n,Beijing100714,China；2.Academy o f Fo restry Invento ry and Planning,Natio nal Fo restry and Grassland Administratio n,Beijing 100714,China；3.Scho o l o f Eco lo gy and Nature Co nservatio n,Beijing Fo restry University,Beijing 100083,China)Abstract:Wild plant mo nito ring and assessment is the base fo r bio diversity co nservatio n,planning and management in natio nal parks.As an impo rtant barrier fo r eco lo gical security and a key area o f bio diversity co nservatio n,it is o f great significance to mo nito r the wild plant reso urces in Qilian Mo untain Natio nal 4 4林 草 政 策 研 究第2卷Park.Based o n the analysis o f the pro blems and sho rtco mings rising the existing research,this paper co mbines the traditio nal mo nito ring metho ds and mo dern intelligent techno lo gy to attempt to establish a co mprehensive mo nito ring system o f“sky-earth integratio n”netwo rk fo r ensuring co ntinuo us mo nito ring and scientific evaluatio n o f the wild plant reso urces and related influencing facto rs.Based o n the system,the co rrespo nding suppo rt systems fo r mo nito ring are set up,including so und management system,techno lo gical suppo rt system,co mprehensive mo nito ring netwo rk o f“sky-earth integratio n,financial suppo rt system and talent cultivatio n system.This study is expected to pro vide a scientific suppo rt fo r the pro tectio n o f wild plant diversity in Qilian Mo untain Natio nal Park.Keywords:natio nal park；wild plant；mo nito ring system；Qilian Mo untain Natio nal Park生物多样性是指生物及其与环境形成的生 态复合体以及与此相关的各种生态过程的总 和1,与人类福祉休戚相关，是人类赖以生存 及社会经济可持续发展的物质基础2。而生物 多样性的变化与维持机制也是认识和优化生态 系统结构与功能的科学基础3。工业革命以来,各国争相发展工业而忽视环境保护，为生态环 境恶化埋下了祸根，加上人口数量的爆炸式增 长，导致生态资源的开发力度逐年加大，生物 多样性也遭受到了严重的破坏。野生植物是生物多样性的重要组成部分,有重要的生态、社会和经济价值，也是生物多 样性保护的重点、热点和难点4-6。近年来，相 关专家针对野生植物监测网络构建不完善、植 被群落动态变化规律不清晰等问题，开展了大 量研究工作。谢宗强等通过分析三峡库区的 生境破碎化进程，提出建立生境破碎化监测网 络以及点、线、面相结合的生物多样性监测体 系，对陆生植被多样性、典型群落结构功能以 及外来入侵植物种群变化进行监测，为评估三 峡工程对库区生态系统的影响提供了支撑；余 建平等7通过红外相机网格化布设，结合卫星 和近地面遥感技术，实现了对钱江源国家公园 全境森林生态系统的长期动态监测；杨沛芳8 通过固定样地、样线调查，对梅里雪山国家公 园的植被资源、人为干扰、火灾隐患等因子进 行了科学监测；王发忠等9在采用样方法进行 普洱国家公园野生植物监测的同时，通过对气 象、森林水文及土壤三大环境要素进行监测，掌握环境要素变化特征，结合植物监测数据,分析环境与植物之间相互关系，为更科学地保 护野生植物提供依据。中共十九大以来，我国提出构建以国家公 园为主体的自然保护地体系，加大对野生植物 保护的投入和行动力度，但缺乏有效的监测和 评估体系，对珍稀濒危野生植物的保护成效和 存在的问题缺乏科学的认识10-11。本文以祁连 山国家公园为例，分析祁连山国家公园野生植 物监测必要性及现状，通过建立综合系统的野 生植物监测体系，为国家公园生物多样性保护 工作与环境管理决策提供参考。1祁连山国家公园野生植物监测必要性为了保护生态系统、提高生物多样性，我 国自1956年以来开展了大量的自然保护地工 作，相继建立了自然保护区、风景名胜区、森 林公园、地质公园等多种保护地类型12。然 而，近几十年来，随着我国经济社会的高速发 展，自然生态系统面临严重挑战，自然资源保 护与过度开发利用之间矛盾突出13。传统的自 然保护地模式存在自然保护地完整性和连通性 欠缺，以及生态系统破碎化等问题，已经不能 很好地适应新时代生态保护的目标12。为了解 决这些问题，中共十八届三中全会上提出了要“建立以国家公园为主体的自然保护地体 系”14-15。在生态文明思想的引领下，中国将 生物多样性保护上升为国家战略，把生物多样 性保护纳入各地区、各领域中长期规划10,其 中生物多样性调查监测是生物多样性保护的基 础工作和重要手段16。第4期崔雪晴 侯 盟 刘 璐，等：国家公园野生植物监测体系构建452017年，习近平总书记主持召开中央全民 深化改革领导小组第三十六次会议，审议通过 了祁连山国家公园体制试点方案。祁连山成 为全国第1批国家公园试点。祁连山孕育了我国第2大内陆河流域一 黑河，是我国重要的水源涵养区、河西走廊乃 至西北地区生命之源的敏感区，也是西北干旱 半干旱地区生物多样化繁衍生息的最高区域17。特殊的地形、多变的气候及生态环境构成了祁 连山地带差异明显的环境类型，其丰富的生物 多样性资源是维持这种山地一荒漠一绿洲复合 生态系统稳定和持续发展的基础18。祁连山也 正因其独特而典型的地理位置和气候条件成为 我国32个生物多样性保护的优先区之一，也是 西北地区重要的高寒生物种质资源库。近年来，在气候变化和人类活动的双重压 力下，祁连山生态环境面临严峻考验，部分区 域出现天然林草植被退化、水土流失，及冰川、雪线不断退缩等生态环境问题19。同时，过度 放牧造成了高寒草地的严重退化，也为外来物 种入侵创造了条件，祁连山区域野生物种栖息 地遭受重创，生物多样性减弱，物种生存领域 进一步受到限制20。除此之外，祁连山多年滥 砍滥伐、大规模采矿和勘探、过度旅游开发等 不合理的人为活动，也使得祁连山的生态环境 异常脆弱。我国政府高度重视祁连山的生态环境问题，在国家发展和改革委员会、生态环境部、国家 林业和草原局，以及青海和甘肃2省的安排和 部署下，祁连山地区开展了生态环境保护综合 治理、山水林田湖草沙生态系统保护与修复，如天然林保护工程、退耕还林还草工程、矿区 修复、水电站关停退出、生态移民等21,在一 定程度上改善了区域生态环境，促进了区域生 态环境可持续发展。但上述项目主要为生态环 境治理、生态系统保护与修复类项目，而在自 然资源、野生植物等基础监测上考虑较少，监 测技术方法和手段也比较单一，亟待建立完整 的监测和评价体系，摸清国家公园内野生植物 资源本底及面临的主要威胁，为保护脆弱高寒 生态系统提供重要依据。2祁连山国家公园野生植物监测现状祁连山国家公园横跨甘肃、青海2省，是 高寒地区自然生态系统的典型代表，总面积 5.02万km2。由于复杂的地形和水热条件，祁 连山国家公园内主要有高寒草甸、高寒草原、冰川雪山、河流沼泽、阔叶林、针叶林、灌丛、荒漠等生态系统及植被覆盖类型，分布有维管 植物95科451属1 311种。其中，苔藓植物3 科6属6种，蕨类植物8科14属19种，裸子植 物3科6属12种，被子植物81科425属1 274 种。有国家重点保护野生植物34种。其中，国 家一级重点保护野生植物（第2批）裸果木、绵刺2种，国家二级重点保护野生植物星叶草、野大豆、桃儿七、红花绿绒蒿、山萇菪等32 种。此外，还有列入 濒危野生动植物种国际 贸易公约的兰科植物16种。公园内典型优势 物种有头花杜鹃、百里香杜鹃、金露梅、山生 柳、鬼箭锦鸡儿、高山绣线菊、窄叶鲜卑花、肋果沙棘等。祁连山作为我国生物多样性保护的重点地 区，较早就受到国内学者的关注。到目前为止,祁连山国家公园已经开展了较多的野生植物监 测工作。例如，陈桂芳等22通过实地勘察，结 合高分辨率Dendro meter以及全自动气象台站对 祁连山北麓的重要树种祁连圆柏的径向动态变 化进行了监测；邱丽莎等23利用线性趋势模拟 和相关性分析等方法研究了 20002017年祁连 山植被的时空变化及其影响因素；刘峰等24根 据不同植被类型设置不同样方面积，结合室内 鉴定，对祁连山国家公园青海片区的野生植物 资源进行了调查。同时，国家公园管理机构也 在积极推进祁连山国家公园生态监测工作。祁 连山国家公园青海省管理局在原祁连山省级自 然保护区监测体系基础上，积极推进生态监测 体系建设，建立了祁连山国家公园青海片区大 数据中心，对重点区域开展了一些专项监测,通过98个植物监测样地对乔木、灌木和草本3 个典型植被群落进行了物种调查。祁连山国家 4 6林 草 政 策 研 究第2卷公园甘肃省管理局在原祁连山国家级自然保护 区科学考察的基础上，于2020年对祁连山国家 公园甘肃片区张掖市范围内的珍稀濒危植物进 行了调查研究。目前，祁连山国家公园实行中央和省级人 民政府共同管理、以省级人民政府为主的管理 体制，但甘肃、青海2个片区的野生植物调查 体系还存在一些不足，主要表现在：1）片区 调查不同步、深度不一致，已有监测样地典型 性和数量不足，缺少生态系统综合监测考量，基线数据缺失；2）监测范围不足，目前的很 多调查研究只是集中在了部分区域的重点物种 上，对整个国家公园的重点物种缺乏系统研 究；3）很多监测中调查指标单一，缺乏对物 种与其所处环境、气候条件、入侵种间关系的 分析预测；4）对于不同的监测对象，由于研 究区域、目的及方法的不同，所获取的数据也 有所差异，很难统一进行比较分析；5）智慧 化应用不足，虽然初步搭建了大数据平台，但 仍需进一步开发感知系统建设，提升监测成果 在生态感知、数据分析、生态评估等方面的应 用和支持；6）在传统监测的基础上，通过结 合卫星与遥感技术，形成“天空地”一体化综 合监测网络，目前这方面工作正在开展，但仍 有很大的进步空间。因此，亟需建立一个野生 植物监测体系。3 祁连山国家公园野生植物监测体系 构建本研究将监测对象聚焦在了祁连山国家公 园全境的重点物种上，在吸纳已有监测方法基 础上改进其不足，通过增加一些新型智能监测 设备，结合卫星及遥感影像技术，构建成熟的 祁连山“天空地”一体化综合监测网络，形成 祁连山国家公园野生植物监测体系，对典型物 种及其影响因素进行系统监测和分析。本研究 所提出的指标体系衔接了祁连山国家公园总 体规划（试行）。为了落实总体规划的有关任 务，祁连山国家公园甘肃片区、青海片区已经 开展了部分指标的专项监测，并积累了一定的 监测数据。目前，国家林业和草原局正在启动 祁连山国家公园“天空地”一体化监测体系建 设，本研究所提出的指标体系对接了 GB/T397382020国家公园监测规范的有关要 求，可以为开展国家公园建设绩效评价提供基 础数据支撑。3.1监测对象和内容根据祁连山国家公园的自然地理条件、气 候变化趋势以及野生植物分布情况，最后确定 了野生植物种群、生境特征和干扰因子3个方 面的监测内容（表1）。对于野生植物种群，根 据祁连山国家公园试点范围内公布的34种国家 重点保护野生植物名录，将其确定为主要监测 对象，重点对其种群特征、生长特征、物候期 及天然更新进行监测；对于野生植物生境特征,主要监测群落特征以及气象、土壤和水文等非 生物环境因素；对于野生植物干扰因子，主要 监测重点物种周边的气象灾害、人为干扰、外 来入侵物种对其产生的影响。表表1祁连山国家公园野生植物种群监测内容及监测周期祁连山国家公园野生植物种群监测内容及监测周期监测层面监测内容监测周期植物种群种群特征3年生长特征3年物候期1年天然更新1年生境特征群落特征3年气象连续土壤连续水文连续干扰因子气象灾害连续人为干扰 连续外来入侵物种 连续3.2监测指标体系3.2.1 野生植物种群监测针对野生植物种群数量动态、生活型、分 布面积等种群特征，植物株高、胸径和冠幅等 个体生长特征，物候期和种群天然更新率，结 合传统和现代监测手法，对野生植物种群进行 监测（表 2）。第4期崔雪晴 侯 盟 刘 璐，等：国家公园野生植物监测体系构建47表表2祁连山国家公园野生植物种群监测指标体系祁连山国家公园野生植物种群监测指标体系监测内容监测指标监测方法种群特征种类样带法结合固定样地数量生活型分布面积海拔范围植被总盖度无线传感器网络生物量探地雷达系统生长特征平均高度（附生高度）样方法结合固定样地平均胸径（基径）平均冠幅（冠径）森林塔吊观测系统物候期物候期森林物候自动监测系统天然更新更新率样带法结合固定样地3.2.2 野生植物生境特征监测野生植物生境特征监测主要从植物群落和 自然地理环境2方面开展，通过群落组成、物 种丰富度等指标充分反映祁连山国家公园植物 生物多样性状况。通过设置固定样地和气候观 测站，实时监测土壤和气候指标，掌握环境变 化动态（表3）。表表3祁连山国家公园野生植物生境特征监测指标体系祁连山国家公园野生植物生境特征监测指标体系内容类别监测内容监测指标监测方法群落群落特征群落组成 郁闭度 叶面积指数 盖度（草本）物种丰富度 物种多样性三维激光扫描仪 固定样地、遥感判 读结合实地核查 无线传感器网络自然地理环境土壤土壤类型有机质含量和有机碳 土壤含水量 土壤 pH 值 土壤容重固定样地气象降水降水pH值 日照时数 气压 风（风向、风速）空气温度 相对湿度 蒸发 辐射气候站点定位观测3.2.3 野生植物干扰因子监测野生植物干扰因子监测主要从气象灾害、人为干扰和外来物种入侵3方面开展。其中,气象灾害主要为冻害、风害、水灾和自然火灾,人为干扰主要是盗采和放牧，外来物种入侵主 要监测新出现的物种及其分布等，以便及时采 取防治措施（表4）。表表4祁连山国家公园野生植物干扰因子监测指标体系祁连山国家公园野生植物干扰因子监测指标体系监测内容监测指标监测方法气象灾害冻害及程度 风害及程度 水灾及程度 自然火灾及程度无人机观测结合全区域长时序遥感监测人为干扰盗采放牧巡逻执法外来入侵物种干扰物种名称 分布地点 种群密度繁殖和扩散方式样带法、样地法4祁连山国家公园野生植物监测保障体系 构建4.1构建完备的野生植物监测管理制度监测站点需在科研机构的指导下，编制长 期野生植物监测方案和计划，还要制定监测工 作制度、人员职责，明确数据采集、录入、分 析、上报工作分工；做好监测资料管理，建立 监测数据库。监测人员在正式开始监测工作前,必须接受专业培训课程，掌握植物物种识别、采样等技能，能够熟练使用智能监测设备。各 级部门应定期对监测站点进行技术审查和质量 评估。同时，还要根据用户需求、监测内容,以及生态监测数据分析、管理支持等需要，基 于三维地理信息系统、互联网+、云计算、模型 模拟、遥感和地理信息手段等技术，整合定位 观测点、监测样方、调查数据和各部门管理数 据，构建野生植物数据管理体系，实现祁连山 国家公园野生植物资源时间空间全覆盖监测、评估和管理。4.2建立野生植物监测科技支撑体系祁连山国家公园甘肃省管理局和青海省管 4 8林 草 政 策 研 究第2卷理局积极与省内外高等院校、科研所联合开展 祁连山生态系统结构演变、生境景观特征、珍 稀濒危物种种群状况等方面的分析评估。开展 祁连山生态系统修复治理关键技术、生态环境 监测技术、流域水循环规律、生物资源开发技 术，及传统农牧业优化升级技术等科技攻关、继承和示范，为祁连山国家公园建设提供科技 支撑。加快科技成果转化，积极推动产学研合作，激发调动国家公园科技人员和全社会的创新创 造活力，促进科技成果转化为现实生产力。加 强与国内外专家学者密切合作，构建祁连山国 家公园专家智库。加强平台建设，完善转化服 务体系。围绕成果转化关键环节，搭建科技成 果转化信息服务、技术转移、评估分析等平台。4.3建立野生植物“天空地”一体化综合监测 网络通过基于物联网的地面长期协同观测，以 及对典型样地进行长期的无人机观测，结合重 点区域高时空分辨率与全区域长时序遥感监测，从而形成祁连山国家公园多源、多尺度、多要 素的“天空地”一体化综合监测网络，提升野 生植物综合监测能力，为祁连山地区生态保护 与修复、国家公园建设提供科学支撑。通过该 监测网络，能够获取祁连山国家公园各个片区 调查监测时间及进度，进行统筹规划。同时,由于智能监测设备如无人机的引入，使其能够 进入之前难以到达的样地进行监测，从而获取 更多的样地数据以及监测指标，使得监测结果 更加可靠。“天空地”一体化综合监测网络还可与祁连 山国家公园初步搭建的大数据平台结合，使得 监测成果能够在生态感知、数据分析、生态评 估等方面发挥更大作用。4.4建立野生植物监测资金保障体系祁连山国家公园野生植物监测是社会公益 性项目，政府资金投入是监测体系建设的主要 来源；因此，应积极争取各级政府财政对野生 植物监测的投入。同时，社会投资也是建设资 金的重要来源，应加强对祁连山国家公园的宣 传工作，吸引广大社会投资者前来投资，不断 拓宽融资渠道，从而保障野生植物监测工作能 够常态化、稳定化运行，推进国家公园野生植 物监测体系的建设和发展。4.5建立野生植物监测人才培养体系在人才引进方面，科研监测是一项专业性 很强的工作，必须建立一套完善的人才激励机 制，制定优惠政策，积极创造条件，吸引省内 外、国内外优秀的相关专业科研人员，进而形 成由生态、环境保护、动物、植物、遥感等学 科人才构成的专业队伍。在人才培养方面，制定培训计划，对科研 监测人员分期分批进行培训，使培训计划经常 化和制度化。在培训形式上，可采取委托有关 大专院校培养或送往学校、研究单位进修；也 可以发挥国家公园专家委员会和相关高校、科 研院所的作用，邀请专家学者来国家公园讲学 或者进行科学研究；定期组织专家对监测站点 技术人员进行技能培训，使其能够掌握野生植 物物种识别、采样技能，熟练使用各种智能监 测设备，从而胜任监测工作。此外，鼓励和支 持职工自学和参加函授学习野生植物监测相关 专业知识，促进专业人才知识水平和实践能力 的提升，保证国家公园科研和监测工作正常 开展。5结语本研究基于祁连山国家公园野生植物监测 现状，在总结以往研究不足的基础上，参考相 关先进监测经验，从野生植物种群、生境及干 扰因子3方面，建立综合全面的野生植物监测 体系。同时，从管理、科技、资金、人才等角 度构建祁连山野生植物监测的保障体系，将对 未来全面掌握祁连山国家公园植物多样性状况、制定保护管理策略起到指导作用，为守护我国 西部重要的生态安全屏障奠定科学基础。目前,对于植物多样性监测的空间范围和广度已经有 了很大进展，一些珍稀濒危植物物种也逐步被 发现，但对于濒危物种的保护管理对策还不够 完善。当前的国家公园植物监测体系大多与生 第4期崔雪晴 侯 盟 刘 璐，等：国家公园野生植物监测体系构建49态学领域结合得较为紧密，未来应当关注与农 学、生物学和植物医学领域的交叉合作。在植 物监测体系中，可以通过跨学科的合作交流,在保护濒危物种的同时，获得适宜当地生境的 优质物种，并产生一定经济效益。参考文献1 孙萍,罗杰斯森林生态系统类型自然保护区生物多样性监测 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