招遠(yuǎn)羅山省級(jí)自然保護(hù)區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性監(jiān)測(cè)體系構(gòu)建

●劉松濤 王玉春

（招遠(yuǎn)羅山省級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理服務(wù)中心 山東 煙臺(tái) 265414）

生物多樣性是人們生存基礎(chǔ)，在維持生態(tài)平衡中發(fā)揮重要作用。招遠(yuǎn)羅山省級(jí)自然保護(hù)區(qū)傳統(tǒng)生物多樣性監(jiān)測(cè)保護(hù)工作主要通過(guò)地面調(diào)查方式，主要關(guān)注物種水平，該種調(diào)查方式存在周期長(zhǎng)、工作量較大、監(jiān)測(cè)效率低的缺點(diǎn)，可在一定時(shí)間內(nèi)為物種豐富多樣性提供準(zhǔn)確信息，但并不能及時(shí)將生態(tài)系統(tǒng)多樣化變化表現(xiàn)出來(lái)。近年來(lái)，隨著生物多樣性監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的技術(shù)得到高速發(fā)展，無(wú)人機(jī)、紅外攝像機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于生物多樣性監(jiān)測(cè)工作中。本文將多種監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用于招遠(yuǎn)羅山省級(jí)自然保護(hù)區(qū)生物多樣性監(jiān)測(cè)中，構(gòu)建監(jiān)測(cè)體系。

1 保護(hù)區(qū)生物多樣性監(jiān)測(cè)體系的構(gòu)建

招遠(yuǎn)羅山省級(jí)自然保護(hù)區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)類型生物多樣性監(jiān)測(cè)體系，詳見(jiàn)圖1。

圖1 招遠(yuǎn)羅山省級(jí)自然保護(hù)區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性監(jiān)測(cè)體系

1.1 確定保護(hù)區(qū)生物多樣性監(jiān)測(cè)對(duì)象及監(jiān)測(cè)指標(biāo)

1.1.1 景觀 招遠(yuǎn)羅山自然保護(hù)區(qū)監(jiān)測(cè)轄區(qū)內(nèi)的自然景觀可隨時(shí)掌握森林環(huán)境結(jié)構(gòu)變化及健康狀態(tài)，為及時(shí)調(diào)整管理方案提供參考。景觀格局是保護(hù)區(qū)景觀組成的多樣性配置，景觀格局及動(dòng)態(tài)變化時(shí)刻影響森林發(fā)揮生物多樣性和生態(tài)功能。受森林火災(zāi)、病蟲害等外界因素和管理力度、管理方式等自我調(diào)節(jié)的影響，森林景觀時(shí)刻處于動(dòng)態(tài)變化中[1]。轄區(qū)內(nèi)森林景觀可依賴高空遙感、中空航拍、低空無(wú)人機(jī)等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)指標(biāo)為各景觀組成的斑塊類型、面積及數(shù)量等。

1.1.2 生態(tài)系統(tǒng) 自然保護(hù)區(qū)內(nèi)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(chǎn)生能量物質(zhì)轉(zhuǎn)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(yuǎn)羅山省級(jí)自然保護(hù)區(qū)轄區(qū)內(nèi)的森林生態(tài)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)可通過(guò)固定樣地、紅外相機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其主要監(jiān)測(cè)指標(biāo)包括森林植被的多樣性、森林組齡結(jié)構(gòu)、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(hù)區(qū)在物種層面的監(jiān)測(cè)包括轄區(qū)內(nèi)動(dòng)植物、真菌等多種種群的監(jiān)測(cè)。物種層面的監(jiān)測(cè)應(yīng)尤其重點(diǎn)關(guān)注指示、瀕危及經(jīng)濟(jì)物種。保護(hù)區(qū)內(nèi)各物種種群之間相互制約、互相促進(jìn)，該種關(guān)系對(duì)物種群落的穩(wěn)定組成具有重要意義。招遠(yuǎn)羅山自然保護(hù)區(qū)轄區(qū)內(nèi)物種監(jiān)測(cè)對(duì)象包括哺乳類、鳥禽類、昆蟲真菌等，監(jiān)測(cè)指標(biāo)包括物種種類、種群結(jié)構(gòu)等，尤其重點(diǎn)關(guān)注外來(lái)物種、指示物種。

1.2 保護(hù)區(qū)監(jiān)測(cè)路線布局

招遠(yuǎn)羅山省級(jí)自然保護(hù)區(qū)位于招遠(yuǎn)市玲瓏鎮(zhèn)北部、距歐家夼村北2 km，監(jiān)測(cè)線路的布局設(shè)置應(yīng)充分利用保護(hù)站，在人為互動(dòng)較少的區(qū)域建立保護(hù)站，同時(shí)結(jié)合自然保護(hù)區(qū)功能劃分設(shè)置被監(jiān)測(cè)物種的主要分布區(qū)域。

1.3 主要監(jiān)測(cè)方法

1.3.1 遙感監(jiān)測(cè)

1.3.1.1 遙感技術(shù) 遙感技術(shù)是以電磁波為理論依據(jù)，通過(guò)傳感儀器收集、處理人造衛(wèi)星、航拍等遠(yuǎn)距離目標(biāo)的電磁輻射信息，判斷地面環(huán)境及資源的技術(shù)。將遙感器放置于飛機(jī)等航空器上進(jìn)行遙感，稱為航空遙感，將遙感器放置于航天器上進(jìn)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(cè)并獲取信息。招遠(yuǎn)羅山自然保護(hù)區(qū)傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法是機(jī)車地面監(jiān)測(cè)，遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)可系統(tǒng)準(zhǔn)確的提供地表覆蓋的定時(shí)信息，可準(zhǔn)確提供生物多樣性信息，監(jiān)測(cè)當(dāng)?shù)厣锒鄻有宰兓?，有效彌補(bǔ)地面監(jiān)測(cè)范圍有限的缺點(diǎn)。

1.3.1.2 無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)技術(shù) 無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)技術(shù)是一種新型的中低空快速獲取系統(tǒng)，與傳統(tǒng)飛機(jī)遙感平臺(tái)相比，無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)技術(shù)平臺(tái)對(duì)影像信息的獲取速度較快，影像獲取時(shí)間較短，清晰度較高，不易受環(huán)境的影響，且運(yùn)行維修成本較低。通過(guò)該監(jiān)測(cè)技術(shù)獲取的影像數(shù)據(jù)具有高度時(shí)空分辨率，高頻率的遙感數(shù)據(jù)可幫助生物多樣性的深入性監(jiān)測(cè)，完成物種分布、生存環(huán)境監(jiān)測(cè)及生物多樣性監(jiān)測(cè)等多種傳統(tǒng)地面遙感技術(shù)無(wú)法準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)的監(jiān)測(cè)應(yīng)用[2]。招遠(yuǎn)羅山自然保護(hù)區(qū)在進(jìn)行生物多樣性監(jiān)測(cè)時(shí)，可將遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)作為重點(diǎn)技術(shù)手段，轄區(qū)內(nèi)森林景觀及生態(tài)系統(tǒng)使用航空遙感及衛(wèi)星監(jiān)測(cè)，動(dòng)植物精細(xì)化監(jiān)測(cè)使用與地面接近的低空無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)開展監(jiān)測(cè)。

1.3.2 物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是指通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息傳感設(shè)備對(duì)物品進(jìn)行智能化管理的網(wǎng)絡(luò)，保護(hù)區(qū)生態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)中加入物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)，可有效提升監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性和分析能力，充分發(fā)揮監(jiān)測(cè)作用，提升轄區(qū)內(nèi)生物多樣性監(jiān)測(cè)效率[3]。保護(hù)區(qū)轄區(qū)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)可使用移動(dòng)通信技術(shù)、數(shù)字化傳感器對(duì)轄區(qū)內(nèi)氣象、空氣質(zhì)量因子，植物礦物質(zhì)及土壤理化因子等生態(tài)指標(biāo)進(jìn)行持續(xù)大面積監(jiān)測(cè)。例如在轄區(qū)內(nèi)關(guān)鍵路口安裝監(jiān)控設(shè)備，對(duì)動(dòng)物定位跟蹤，與氣象部門聯(lián)合建立氣象服務(wù)站，隨時(shí)掌握天氣變化，分析環(huán)境是否適合植被生長(zhǎng)。

1.3.3 紅外相機(jī)監(jiān)測(cè) 紅外監(jiān)測(cè)攝像機(jī)又稱陳列式紅外攝像機(jī)，紅外攝像機(jī)亮度較高，監(jiān)測(cè)效率較高光線均勻且體積較小，較小的體積不會(huì)占用大空間，其隱蔽性和可持續(xù)工作的特點(diǎn)使其尤其適用于野生動(dòng)物的活動(dòng)監(jiān)測(cè)。近年來(lái)，紅外相機(jī)監(jiān)測(cè)被廣泛應(yīng)用于動(dòng)物行為生態(tài)研究和稀有動(dòng)物的監(jiān)測(cè)記錄等野生動(dòng)物研究的相關(guān)領(lǐng)域，在我國(guó)自然保護(hù)區(qū)野生動(dòng)物監(jiān)測(cè)中也被廣泛使用[4]。招遠(yuǎn)羅山自然保護(hù)區(qū)生物多樣性監(jiān)測(cè)中使用紅外相機(jī)監(jiān)測(cè)技術(shù)與傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)技術(shù)相結(jié)合，可有效查詢野生動(dòng)物名錄、種群分布及棲息地活動(dòng)數(shù)據(jù)，可為保護(hù)野生動(dòng)物的工作提供重要參考依據(jù)。轄區(qū)內(nèi)可根據(jù)野生動(dòng)物的分布特點(diǎn)，合理放置紅外攝像機(jī)位置，合理分配數(shù)量，建立紅外相機(jī)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。

1.3.4 固定樣地、樣點(diǎn)、樣線監(jiān)測(cè)

1.3.4.1 固定樣地監(jiān)測(cè) 固定監(jiān)測(cè)樣地的建立是完善森林監(jiān)測(cè)體系提升動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)效果的有效路徑，近年來(lái)，固定監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)建立的森林生物多樣性監(jiān)測(cè)受到研究者關(guān)注，且已建立部分大型固定樣點(diǎn)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)[5]。固定樣點(diǎn)的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)可積累豐富調(diào)查數(shù)據(jù)，可掌握森林資源的動(dòng)態(tài)變化，同時(shí)長(zhǎng)期的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)也可了解森林生態(tài)系統(tǒng)物種組成和結(jié)構(gòu)關(guān)系，可提升森林資源信息的數(shù)量質(zhì)量，降低成本，提升監(jiān)測(cè)效率。在建立固定樣點(diǎn)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，應(yīng)根據(jù)轄區(qū)內(nèi)面積確定固定樣地的數(shù)量，樣地應(yīng)包括一定數(shù)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(fù)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(cè)內(nèi)容包括樣地基礎(chǔ)信息及植物物種狀態(tài)，基礎(chǔ)信息包括影響植物生長(zhǎng)發(fā)育的氣候、環(huán)境因子及林木郁閉度、樹種優(yōu)勢(shì)等，植物植被包括對(duì)喬木、灌木、林下更新等植被的調(diào)查，并將植被的詳細(xì)信息資料記錄在冊(cè)。

1.3.4.2 固定樣點(diǎn)、樣線監(jiān)測(cè) 招遠(yuǎn)羅山自然保護(hù)區(qū)野生動(dòng)物種群的監(jiān)測(cè)調(diào)查手段是樣點(diǎn)樣線調(diào)查，該種調(diào)查適用于保護(hù)區(qū)內(nèi)鳥類、獸類、昆蟲等動(dòng)物種群。轄區(qū)內(nèi)樣點(diǎn)樣線的覆蓋在物種保護(hù)區(qū)主要分布生境，兩者之間相互獨(dú)立，避開大風(fēng)、大雨天氣對(duì)動(dòng)物活動(dòng)軌跡進(jìn)行調(diào)查，要求調(diào)查人員具備豐富的野外調(diào)查經(jīng)驗(yàn)，對(duì)野外物種具有一定識(shí)別能力。

2 總結(jié)

生物多樣性是指動(dòng)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(cè)技術(shù)應(yīng)用于招遠(yuǎn)羅山省級(jí)自然保護(hù)區(qū)生物多樣性監(jiān)測(cè)中，構(gòu)建監(jiān)測(cè)體系。在轄區(qū)內(nèi)生物多樣性監(jiān)測(cè)中充分利用衛(wèi)星遙感、中空航拍遙感、低空無(wú)人機(jī)技術(shù)、激光雷達(dá)等空中調(diào)查技術(shù)，結(jié)合當(dāng)?shù)匚锫?lián)網(wǎng)、紅外攝像技術(shù)、固定樣地、樣點(diǎn)等人工檢測(cè)手段，從景觀、生態(tài)系統(tǒng)等各個(gè)層次的監(jiān)測(cè)對(duì)象開展多樣性監(jiān)測(cè)調(diào)查。其中航天衛(wèi)星等遙感技術(shù)根據(jù)轄區(qū)內(nèi)保護(hù)需要，實(shí)現(xiàn)對(duì)保護(hù)對(duì)象的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。固定樣地、樣點(diǎn)、樣線等轄區(qū)內(nèi)現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)手段應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)轄區(qū)內(nèi)自身區(qū)域特點(diǎn)和監(jiān)測(cè)需求合理制定固定樣地、樣點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)對(duì)象的人為動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。物聯(lián)網(wǎng)、紅外攝像機(jī)等監(jiān)測(cè)方式可有效對(duì)轄區(qū)內(nèi)鳥禽類、哺乳類等野生動(dòng)物進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)＋區(qū)域性物聯(lián)網(wǎng)全自動(dòng)檢測(cè)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)轄區(qū)內(nèi)野生動(dòng)物的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。