招远罗山省级自然保护区森林生态系统生物多样性监测体系构建

●刘松涛 王玉春

（招远罗山省级自然保护区管理服务中心 山东 烟台 265414）

生物多样性是人们生存基础，在维持生态平衡中发挥重要作用。招远罗山省级自然保护区传统生物多样性监测保护工作主要通过地面调查方式，主要关注物种水平，该种调查方式存在周期长、工作量较大、监测效率低的缺点，可在一定时间内为物种丰富多样性提供准确信息，但并不能及时将生态系统多样化变化表现出来。近年来，随着生物多样性监测领域的技术得到高速发展，无人机、红外摄像机、物联网等技术已被广泛应用于生物多样性监测工作中。本文将多种监测系统应用于招远罗山省级自然保护区生物多样性监测中，构建监测体系。

1 保护区生物多样性监测体系的构建

招远罗山省级自然保护区森林生态系统类型生物多样性监测体系，详见图1。

图1 招远罗山省级自然保护区森林生态系统生物多样性监测体系

1.1 确定保护区生物多样性监测对象及监测指标

1.1.1 景观 招远罗山自然保护区监测辖区内的自然景观可随时掌握森林环境结构变化及健康状态，为及时调整管理方案提供参考。景观格局是保护区景观组成的多样性配置，景观格局及动态变化时刻影响森林发挥生物多样性和生态功能。受森林火灾、病虫害等外界因素和管理力度、管理方式等自我调节的影响，森林景观时刻处于动态变化中[1]。辖区内森林景观可依赖高空遥感、中空航拍、低空无人机等进行监测，监测指标为各景观组成的斑块类型、面积及数量等。

1.1.2 生态系统 自然保护区内的森林生态系统是森林环境与生物之间相互作用，并产生能量物质转换的体系。森林生态系统在维持生物多样性方面具有重要意义。招远罗山省级自然保护区辖区内的森林生态系统的监测可通过固定样地、红外相机、物联网等进行监测，其主要监测指标包括森林植被的多样性、森林组龄结构、天然林占森林总面积比重、森林健康等。

1.1.3 物种 自然保护区在物种层面的监测包括辖区内动植物、真菌等多种种群的监测。物种层面的监测应尤其重点关注指示、濒危及经济物种。保护区内各物种种群之间相互制约、互相促进，该种关系对物种群落的稳定组成具有重要意义。招远罗山自然保护区辖区内物种监测对象包括哺乳类、鸟禽类、昆虫真菌等，监测指标包括物种种类、种群结构等，尤其重点关注外来物种、指示物种。

1.2 保护区监测路线布局

招远罗山省级自然保护区位于招远市玲珑镇北部、距欧家夼村北2 km，监测线路的布局设置应充分利用保护站，在人为互动较少的区域建立保护站，同时结合自然保护区功能划分设置被监测物种的主要分布区域。

1.3 主要监测方法

1.3.1 遥感监测

1.3.1.1 遥感技术 遥感技术是以电磁波为理论依据，通过传感仪器收集、处理人造卫星、航拍等远距离目标的电磁辐射信息，判断地面环境及资源的技术。将遥感器放置于飞机等航空器上进行遥感，称为航空遥感，将遥感器放置于航天器上进行遥感，称为航天遥感，航天遥感及航空遥感可从不同高度大面积的快速监测并获取信息。招远罗山自然保护区传统的监测方法是机车地面监测，遥感技术监测可系统准确的提供地表覆盖的定时信息，可准确提供生物多样性信息，监测当地生物多样性变化，有效弥补地面监测范围有限的缺点。

1.3.1.2 无人机监测技术 无人机监测技术是一种新型的中低空快速获取系统，与传统飞机遥感平台相比，无人机监测技术平台对影像信息的获取速度较快，影像获取时间较短，清晰度较高，不易受环境的影响，且运行维修成本较低。通过该监测技术获取的影像数据具有高度时空分辨率，高频率的遥感数据可帮助生物多样性的深入性监测，完成物种分布、生存环境监测及生物多样性监测等多种传统地面遥感技术无法准确实现的监测应用[2]。招远罗山自然保护区在进行生物多样性监测时，可将遥感监测技术作为重点技术手段，辖区内森林景观及生态系统使用航空遥感及卫星监测，动植物精细化监测使用与地面接近的低空无人机遥感技术开展监测。

1.3.2 物联网监测 物联网技术是指通过互联网技术和信息传感设备对物品进行智能化管理的网络，保护区生态监测网络中加入物联网相关技术，可有效提升监测数据的可靠性和分析能力，充分发挥监测作用，提升辖区内生物多样性监测效率[3]。保护区辖区物联网监测网络可使用移动通信技术、数字化传感器对辖区内气象、空气质量因子，植物矿物质及土壤理化因子等生态指标进行持续大面积监测。例如在辖区内关键路口安装监控设备，对动物定位跟踪，与气象部门联合建立气象服务站，随时掌握天气变化，分析环境是否适合植被生长。

1.3.3 红外相机监测 红外监测摄像机又称陈列式红外摄像机，红外摄像机亮度较高，监测效率较高光线均匀且体积较小，较小的体积不会占用大空间，其隐蔽性和可持续工作的特点使其尤其适用于野生动物的活动监测。近年来，红外相机监测被广泛应用于动物行为生态研究和稀有动物的监测记录等野生动物研究的相关领域，在我国自然保护区野生动物监测中也被广泛使用[4]。招远罗山自然保护区生物多样性监测中使用红外相机监测技术与传统的监测技术相结合，可有效查询野生动物名录、种群分布及栖息地活动数据，可为保护野生动物的工作提供重要参考依据。辖区内可根据野生动物的分布特点，合理放置红外摄像机位置，合理分配数量，建立红外相机监测网络。

1.3.4 固定样地、样点、样线监测

1.3.4.1 固定样地监测 固定监测样地的建立是完善森林监测体系提升动态监测效果的有效路径，近年来，固定监测样点建立的森林生物多样性监测受到研究者关注，且已建立部分大型固定样点监测网络[5]。固定样点的长期监测可积累丰富调查数据，可掌握森林资源的动态变化，同时长期的动态监测也可了解森林生态系统物种组成和结构关系，可提升森林资源信息的数量质量，降低成本，提升监测效率。在建立固定样点监测网络时，应根据辖区内面积确定固定样地的数量，样地应包括一定数量的植物生境类型，保证固定样地建立的植物种类具有一定的代表性和成熟度，地形复杂且不利于仪器人员操作处、建筑道路周围，不宜制定固定样地。固定样地监测内容包括样地基础信息及植物物种状态，基础信息包括影响植物生长发育的气候、环境因子及林木郁闭度、树种优势等，植物植被包括对乔木、灌木、林下更新等植被的调查，并将植被的详细信息资料记录在册。

1.3.4.2 固定样点、样线监测 招远罗山自然保护区野生动物种群的监测调查手段是样点样线调查，该种调查适用于保护区内鸟类、兽类、昆虫等动物种群。辖区内样点样线的覆盖在物种保护区主要分布生境，两者之间相互独立，避开大风、大雨天气对动物活动轨迹进行调查，要求调查人员具备丰富的野外调查经验，对野外物种具有一定识别能力。

2 总结

生物多样性是指动植物、微生物在所有形式层次中的多样化，包括生态系统多样性、物种多样性及基因多样性。本文将多种监测技术应用于招远罗山省级自然保护区生物多样性监测中，构建监测体系。在辖区内生物多样性监测中充分利用卫星遥感、中空航拍遥感、低空无人机技术、激光雷达等空中调查技术，结合当地物联网、红外摄像技术、固定样地、样点等人工检测手段，从景观、生态系统等各个层次的监测对象开展多样性监测调查。其中航天卫星等遥感技术根据辖区内保护需要，实现对保护对象的动态监测。固定样地、样点、样线等辖区内现有的监测手段应严格根据辖区内自身区域特点和监测需求合理制定固定样地、样点，实现对监测对象的人为动态监测。物联网、红外摄像机等监测方式可有效对辖区内鸟禽类、哺乳类等野生动物进行监测，通过互联网＋区域性物联网全自动检测网实现对辖区内野生动物的动态监测。