自然保护区对珍稀濒危野生植物保护效率评价

赵晓冏,王 建,苏军德

自然保护区对珍稀濒危野生植物保护效率评价

赵晓冏1,2,王 建2*,苏军德3

(1.甘肃省生态环境科学设计研究院,甘肃 兰州 7300206；2.中国科学院西北生态环境资源研究院,甘肃 兰州 730000；3.甘肃有色冶金职业技术学院,甘肃 金昌 737100)

本文以生物多样性热点区域甘肃省为研究区域,在系统收集甘肃省主要珍稀濒危野生植物分布及其栖息地资源信息的基础上,预测各物种的栖息地适宜生境分布格局,采用替代成本法计算了甘肃省主要珍稀濒危植物生物多样性保护价值,并从多视角评价了全省自然保护区对珍稀濒危野生植物的保护成效.结果表明,珍稀濒危野生植物适宜生境分布范围面积达到72988.12km2(去除重叠面积),全省珍稀濒危野生植物生境适宜度高的区域分布较少,且南北分布差异较大.甘肃省珍稀濒危野生植物的保护价值为2674.74亿元.高值区主要集中在甘肃南部的陇南、甘南,其分布总体趋势从东北到西南逐渐减少,最高位于甘肃省南部森林区域,其次为北部祁连山地区,低值区主要集中分布在黄土高原. 甘肃省自然保护区虽然在一定程度上能够较好地代表全省适宜生境,但其在空间分布上与珍稀濒危野生植物适宜分布范围和生物多样性保护价值高值区存在空间上的错配.本研究结果对自然保护地优化调整和制定生物多样性保护规划具有重要指导意义.

自然保护区；生物多样性；珍稀濒危；生物多样性保护优先区

生物多样性是人类社会赖以生存和可持续发展的重要保障,保护生物多样性不仅对维持地球生态系统的功能至关重要,而且是生态系统服务多样化的基础,对人类福祉具有重要意义[1-2].随着社会经济的快速发展,由于不恰当的土地利用,如盲目的城镇化、工业化、农田扩展及森林采伐等,导致自然生境退化、生物多样性下降和丧失[3-4],尤其是一些珍稀濒危植物受到的影响更大.

自然保护区是生物多样性保护的基石,在过去的60a间,作为全球生物多样性最丰富的国家之一的中国,自然保护区发展迅速,为减缓全球生物多样性丧失发挥了关键作用.据国家林业和草原局公布的,截至2020年底,全国自然保护地总数量达到1.18万个,占国土面积18%以上,其中国家级自然保护区474个.为我国生物多样性保护起到了关键作用.但在自然保护区建立之初,由于缺乏科学、详细的调查和统一规划,加之地方政府对自然保护区建立的重要性认识不足,存在布局不均衡和生物多样性富集地区就地保护力度不够等诸多问题[5],被保护区域连通性不足与破碎化现象严重,导致自然保护区对生物多样性的保护效率空间差异较大.因此急需通过评估自然保护区的保护效率,识别保护空缺,优化自然保护区空间分布,对于提升自然保护区的保护效率和功能分区优化具有重要意义,这也是目前生物多样性研究的热点领域之一.

自然保护区对珍稀濒危野生物种的保护效率评估,可反映自然保护区对特定物种或某一类群及其栖息地的保护效果,亦可反映自然保护区对整体物种多样性保护目标的实现情况[6].当前研究多集中在针对某个自然保护区内的动物物种数量及其生境的动态变化监测来进行评估其保护效率[7-10],而对植物物种保护效率的研究成果较少,仅仅涉及某个自然保护区内的单一物种[11-12],研究对象相对单一.

总体来看,虽然一些旗舰物种得到的关注较多,但是多数自然保护区并不是仅仅涉及一种或几种珍稀濒危物种,评估对象的全面性是影响评估准确性的重要制约因素[13-14].此外,现有研究中自然保护区对珍稀濒危野生物种的保护效率评估,主要从自然保护区保护物种的数量、密度及其生境的面积作为切入点[15-17],并未真正关注物种生物多样性本身的价值,如何把生物多样性的“价值”定量体现到自然保护区对生态系统管理与生物多样性保护当中去?估算生物多样性的价值,其重要目的之一是充分认识生物多样性的重要性,同时体现自然保护区在保护生物多样性方面的贡献,从而为自然保护区管理提供服务,实现对生态系统服务功能及价值的全面提升.

本文在调查收集甘肃省主要珍稀濒危保护植物分布及其栖息地资源信息的基础上,在地理信息系统和物种生境适宜性评价模型支持下,采用替代成本法定量计算了甘肃省生态系统保护主要濒危植物的保护价值,在此基础上详细分析了自然保护区对珍稀濒危植物的保护效率,为甘肃省保护生物多样性的决策提供理论依据和技术支撑,将生物多样性价值作为自然保护区优化调整和设立的参考依据,也为能够完善甘肃省生态系统服务价值评估指标体系,为甘肃省制定生态系统服务管理对策奠定基础.

1 数据来源与研究方法

1.1 研究区概况

甘肃省地处西北内陆,位于黄土高原、青藏高原、内蒙古高原三大高原和西北干旱区、青藏高寒区、东部季风区三大自然区域的交汇处,全省地域狭长,地质地貌、气候类型复杂多样,涵盖了森林、草原、荒漠、湿地、农田、城市等六大陆地生态系统类型,总土地面积为42.58万km2.主要山系有阿尔金山、祁连山、岷山、秦岭、子午岭、六盘山、合黎山和龙首山等.它位于国家“两屏三带”生态安全战略格局中的青藏高原生态屏障、黄土高原-川滇生态屏障和北方防沙带,是长江、黄河上游重要的水源涵养地和补给区.

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源

2.1.1 生态系统类型数据 本研究所用生态系统类型数据来源于生态生态环境部卫星应用中心,该数据由生态环境部卫星应用中心联合中国科学院生产,采用基于面向对象的分类方法,全国建立大约200个解译标志库,对30m分辨率的LandsatTM/ ETM、5m或2.5m的SPOT5、30m分辨率的ENVISAT、ASAR、HJ-1遥感影像进行分类解译,甘肃省生态系统类型数据的时间为2015年.结合2508个地面核查点的数据,其分类的总体精度达到85%以上[18].甘肃省包括9个一级类、19个二级类和38个三级类的生态系统类型,根据研究需要,将研究区生态系统类型整合为7个一级类(森林、灌丛、草地、耕地、湿地、建设用地、荒漠),21个二级类(落叶阔叶林、常绿针叶林、针阔混交林、落叶阔叶灌丛、草甸、草原、其他草地、水田、旱地、园地、草本湿地、湖泊、水库、河流、城市绿地、建设用地、裸岩、裸地、沙漠、盐碱地、冰川),建立相应的数据库.

2.1.2 物种保护对象数据 本文涉及的物种数据来源于受威胁物种-中国生物多样性红色名录-高等植物卷;中国Ⅰ、Ⅱ级重要保护物种,省级或地方重要保护物种;中国特有种、区域特有物种;甘肃省县域物种分布数据.

甘肃省涉及7个国家生物多样性保护优先区(图2),包括祁连山生物多样性保护优先区、西鄂尔多斯-贺兰山-阴山生物多样性保护优先区、羌塘-三江源生物多样性保护优先区、库姆塔格生物多样性保护优先区、六盘山-子午岭生物多样性保护优先区、岷山-横断山北段生物多样性保护优先区、秦岭生物多样性保护优先区.根据相关研究[19],生物多样性优先保护区既考虑了物种丰富度高的生态系统和包含珍稀濒危物种的生态系统的分布区,也选取了反映地带性和非地带性的典型生态系统分布区,以及仅在中国分布的生态系统的分布区.故本研究认为,7个生物多样性保护优先区内的保护物种能够代表甘肃省的生物多样性保护的主要物种.故便于研究,本研究以甘肃省7个生物多样性保护优先区内的珍稀濒危野生植物为研究对象,相应优先区内的物种保护对象类型、级别及数量见表1,由于部分保护物种现有研究资料缺失,无法准确确定其适宜生境范围,故本研究中仅针对有相关研究资料的29种珍稀濒危野生植物进行分析研究.

图2 甘肃省生物多样性优先保护区分布

2.1.3 自然保护区数据 本研究中用到的自然保护区边界数据包括甘肃省境内的国家级和省级自然保护区,共计55个,该数据通过自然保护区功能区划图矢量化得到,坐标系统一到大地2000.自然保护区分布见图3.

表1 甘肃省物种保护对象类型、级别及数量

图3 甘肃省自然保护区分布图

2.1.4 植被覆盖度数据 本研究根据象元二分模型原理[20]计算植被覆盖度,数据选取覆盖甘肃省的2015年MODIS NDVI数据集,时间分辨率为16d,空间分辨率为250m.2015年最大NDVI数据经过原始数据提取子数据集、拼接、投影栅格、换算单位、裁剪得到16d 250m的NDVI数据后,再利用最大合成法得到2015年最大NDVI数据,进而得到研究区植被覆盖度.

2.2 研究方法

2.2.1 珍稀濒危野生植物异地保护成本确定 本研究对珍稀濒危野生植物异地保护成本的确定,主要参考唐小平等[21]对青海省主要珍稀濒危野生植物异地保护成本的计算方法,考虑到植物园中植物的多为珍贵品种,养护成本较高,能够在较大程度上反映珍稀濒危野生植物的异地保护成本,故本研究对兰州市植物园和市场进行调查,内容包括区域范围的劳动力成本V、病虫害防治成本V、肥料施用成本V、土地租赁成本V、农业灌溉用水成本V.分别计算乔木的异地保护成本V1和草本的异地保护成本V2,并按下式确定珍稀濒危野生植物异地保护成本V:

据调查,兰州市植物园面积36.67ha,人员52人,按照甘肃省最低工资1470元/(月·人)计算,劳动力成本为2.5元/m2;土地租赁成本价格为5000元/hm2,森林病虫害防治用药为750g/hm2,单价为6元/g;草原病虫害防治用药为1.8g/hm2,单价0.36元/ha.乔木一年浇水5次,草本一年浇水8次,每次成本为150元/hm2.最终得到乔木树种异地保护成本为3.527元/ m2,草本植物异地保护成本为3.123元/m2.

2.2.2 珍稀濒危野生植物生境适宜性分析方法 本研究采用生境适宜性模型确定物种适宜生境分布范围,该模型是通过分析物种生存条件及其与所在区域的自然环境之间的适应性,明确生境的分布范围与特征[22].考虑到由于本研究中对物种适宜生境的确定用到了县域物种分布数据,该分布数据通过大量调查获得,故认为采用生境适宜性模型确定的物种适宜生境范围接近真实分布范围.物种适宜生境分布范围确定的主要步骤包括:

(1)生境适宜性影响因子的筛选

影响陆生植物生境适宜性的因子包括物理环境因子、生物环境因子[22].本研究中,针对物理环境因子选择海拔,生物环境因子选择植被类型,因子的选择主要根据野外调查数据及前人研究的相关文献[22-23]确定.

(2)生境适宜性赋值

通过野外调查、查阅相关文献资料中对物种适宜分布的物理环境因子和生物环境因子的描述,对每一个物种的生境进行赋值,若为适宜生境,赋值为1,否则赋值为0.同时,还利用生态环境部南京所的甘肃省县域物种分布数据确定重要物种的县级分布范围,如该物种在某个县无分布,则将该区域的适宜生境也赋值为0.

(3)生境适宜性评价模型

决定物种生存的环境因子较多,且其对物种生存的影响程度差异性较大,其中对物种生存具有关键作用的环境因子若被破坏或丧失,将直接影响到物种的生存和繁衍.因此本文得出如下假设:在已确定的主要环境因子中,若某种环境因子不适宜物种生存,那么即使其它因子均适宜,其综合结果也是不适宜该物种生存.因此,本研究采用模糊赋值求积法进行物种生境评价,计算方法如下:

式中:S表示不同评估单元针对某一物种生境的综合适宜度值,表示不同生境因子,U表示不同生境因子对该物种生境适宜性影响程度的重要性值.当某一因子U为0时,S将为0.

生成某个重要物种适宜生境分布数据的具体步骤是,首先利用某物种分布数据确定重要物种的县级分布范围,其次利用数字高程模型提取该物种的海拔分布范围,再次利用生态系统数据提取该物种的适宜生境类型,最后将以上3个图层进行空间叠加分析,公共区域即为该重要物种的适宜生境分布范围.

2.2.3 珍稀濒危野生植物适宜生境重要性值确定 本研究中将通过生境适宜性评价模型得到的珍稀濒危野生植物物种适宜生境分布范围内的栅格单元赋值为1,表示该物种在某个栅格单元上的适宜生境的重要性值为1;若有多个物种的适宜生境分布范围相重叠,则将这些物种在栅格单元上的适宜生境重要性值相加,作为区域内某个栅格单元上所有珍稀濒危野生植物的适宜生境重要性值.

2.2.4 珍稀濒危野生植物保护价值 由于通过生境适宜性评价模型计算出来的适宜生境分布范围是均一化的范围,没有考虑植物物种分布的稀疏和稠密,计算出来的物种保护价值不能完全真实反映物种分布状况.为此引入植被覆盖度更能反映物种分布的真实性,考虑到区域植被覆盖状况总体相对较稳定,故本研究采用现状植被覆盖度来表征适宜生境分布范围内的植被覆盖状况.本研究对珍稀濒危野生植物经济价值的评估,结合物种适宜生境分布范围及栽种植物的单位异地保护成本价格,采用如下计算公式,在ArcGIS支持下得到生态系统保护各濒危物种的保护价值.计算公式如下:

式中,EV为野生植物物种的经济价值;为物种个体异地保护成本价值;A为物种适宜生境分布面积;F为物种所在栅格的植被覆盖度;为1～.

2.2.5 自然保护区的保护效率评价 本研究中自然保护区对珍稀濒危野生植物保护效率的评价,主要通过生境面积、生境重要性、珍稀濒危植物保护价值指标进行分析.

将珍稀濒危野生植物物种的适宜分布范围与自然保护区进行叠加,如果(自然保护区内适宜生境/全省适宜生境面积)>(自然保护区/全省总面积),则该保护区被认为具有良好的适宜生境代表性.否则,被认为对适宜生境的代表性不佳[24].

将珍稀濒危野生植物物种的生物多样性保护价值分布范围与自然保护区进行叠加,珍稀濒危野生植物保护价值高值区面积占自然保护区、自然保护区核心区面积的比例视为自然保护区对珍稀濒危野生植物的保护效率.

3 研究结果

3.1 珍稀濒危野生植物适宜生境空间分布

在获取珍稀濒危野生动植物县级分布范围、物种的海拔分布范围、物种的适宜生境类型的基础上,利用珍稀濒危野生动植物生境适宜性分析方法,提取了甘肃省境内29种珍稀濒危野生植物的适宜生境空间分布范围(图4).

从图4(A)中可以看出,珍稀濒危野生植物适宜生境分布范围主要分布在甘肃西部的酒泉、张掖;甘肃南部的甘南、陇南、天水、庆阳等市州.29种珍稀濒危野生植物的分布范围面积达到72988.12km2(去除重叠面积),其中,27种植物重叠区域面积达到22407.32km2,占适宜生境面积的30.70%.适宜生境分布范围较大的植物包括山莨菪()(24.84%)、黄花白芨()(17.08%)、羽叶点地梅()(14.89%)、红花绿绒蒿()(14.47%)、庙台槭()(13.30%),5种植物适宜生境面积达到58918.26km2(去除重叠面积),占到总适宜生境分布面积的80.72%.

图4 珍稀濒危野生植物适宜生境分布范围

从图4(B)中可以看出,珍稀濒危野生植物适宜生境高值区主要分布在天水南部、陇南山地,中值区集中分布在甘南高原,陇南山地有零星分布,低值区分布范围较广,祁连山地区、平凉、庆阳以及甘南等地.适宜生境重要性值大于5的面积仅占到全省生境适宜面积的0.28%.适宜生境重要性值在2～5之间的面积占到全省生境适宜面积的10.63%,而适宜生境重要性值在1～2之间的面积占到全省生境适宜面积的89.09%.总体来看,全省珍稀濒危野生植物适宜生境重要性值高的区域分布较少,且南北分布差异较大,甘肃南部自然条件较为适宜野生植物生长.

3.2 珍稀濒危野生植物生物多样性保护价值分析

图5 甘肃省珍稀濒危野生植物保护价值空间分布与各市州占比

根据本研究珍稀濒危野生植物保护价值评估方法,共计算了29种甘肃省重要珍稀濒危野生植物的保护价值,其中木本植物16种,经济价值总量为1333.89亿元;草本植物13种,保护价值为1340.85亿元.甘肃省29种珍稀濒危野生植物保护价值2674.74亿元.从图5(A)保护价值空间分布格局看,全省生物生物多样性保护价值分布总体上南高北低,呈带状分布,高值区主要集中在祁连山西段以及甘肃南部的陇南、甘南、天水和庆阳南部等地,在空间上形成了子午岭-陇山-秦岭-白龙江、玛曲-大夏河-洮河、阿尔金山-祁连山-乌鞘岭为主线的生物多样性分布集聚格局.

从图5(B)生物多样性保护价值在市州的分布看,全省十四个市州中生物多样性保护价值差异性较大,陇南市生物多样性保护价值占比最高,达到43.01%,其次为甘南,其生物多样性保护价值占比达到28.37%,天水的生物多样性保护价值占比为12.59%,三市州的生物多样性保护价值占到全省保护价值的84%.金昌市和嘉峪关市的生物多样性保护价值最低,主要原因是这两个城市为工业城市,所在区域多受人类活动扰动,未形成珍稀濒危野生植物适宜生境.

3.3 自然保护区对珍稀濒危野生植物的保护效率评价

甘肃省国家级和省级自然保护区面积约87708.80km2,其中,核心区面积22970.13km2,缓冲区面积20023.63km2,实验区面积44715.04km2,分别占自然保护区总面积的26.19%,22.83%,50.98%.从自然保护区与适宜生境分布范围来看,自然保护区并未与适宜生境的分布完全一致,其重叠面积为24493.45km2,占到全省适宜生境分布面积的33.56%,而全省自然保护区面积仅占到全省国土面积的20.64%,自然保护区外的适宜生境分布面积为48494.67km2,是自然保护区内适宜生境分布面积的1.97倍.由此可以看出,虽然自然保护区未能覆盖的适宜生境面积较大,但是从自然保护区内适宜生境面积占比与自然保护区面积占比大小来看,自然保护区还是在一定程度上能够较好地代表全省适宜生境.

从自然保护区与珍稀濒危野生植物适宜生境重要值的分布范围来看,位于自然保护区内的适宜生境重要性值小于2的区域(低值区)面积占到全省适宜生境低值区的35.91%;位于自然保护区内的适宜生境重要性值2～5之间的区域(中值区)面积占到全省适宜生境中值区的11.63%;位于自然保护区内的适宜生境重要性值大于5的区域(高值区)面积仅占到全省适宜生境高值区的34.86%,尚有很大一部分高值区(主要为陇南东部和天水南部分布的铁箍散()、水曲柳()、庙台槭()、连香树()、厚朴()、巴山榧树()等植物生境,甘南北部分布的羽叶点地梅()、手参()、红花绿绒蒿()、独叶草()、山莨菪()、半日花()等植物生境)未纳入自然保护区严格保护.从自然保护区保护高适宜生境的效率看,甘肃省自然保护区远未达到高效率保护的要求.

甘肃省国家级和省级自然保护区内珍稀濒危野生植物生物多样性保护价值为637.22亿元,其中自然保护区核心区为197.63亿元,缓冲区为156.70亿元,实验区为282.89亿元.分别占到自然保护区内生物多样性保护价值的31.01%,24.59%,44.39%.自然保护区与适宜生境分布范围重叠区域的生物多样性保护价值为645.85亿元,占到全省生物多样性保护价值的24.15%.自然保护区外的生物多样性保护价值为2048.43km2,是自然保护区内生物多样性保护价值的3.21倍.

甘肃省自然保护区多分布在甘肃北部的河西五市(酒泉、嘉峪关、张掖、金昌和武威)一带,该区域自然保护区面积占到全省自然保护区面积的76.35%,甘肃南部自然保护区面积占比仅为河西五市的三分之一,虽然甘肃省自然保护区面积是全省适宜生境分布面积的1.2倍,但是从分布范围上看存在严重的空间错配.一方面,从自然保护区与适宜生境分布的不匹配上看,虽然河西五市自然保护区面积较大,但珍稀濒危野生植物的适宜生境面积仅占到全省适宜生境面积的33.58%,并且这些自然保护区多为保护珍稀野生动物及其生境而设立,并未充分考虑到珍稀濒危野生植物的生境范围而划定自然保护区;而珍稀濒危野生植物的适宜生境面积却是河西五市适宜生境面积的两倍.另一方面,从自然保护区与生物多样性保护价值分布的不匹配上看,河西五市自然保护区面积较大,但河西五市生物多样性保护价值仅占到全省生物多样性保护价值的8.31%,尚未达到甘肃南部生物多样性保护价值占比的十分之一,而甘肃南部因其自然本底条件较好,适宜珍稀濒危野生植物生长,其生物多样性保护价值较高,但自然保护区对生物多样性保护价值较高的区域则很少覆盖,例如陇南的东部、天水的南部以及甘南的北部,形成保护空缺.

4 讨论与建议

物种保护是当代社会面临的最紧迫的环境问题[25],保护物种具有经济价值[26],保护珍稀濒危生物的价值评估受到了高度关注[27-29].本研究得出甘肃省珍稀濒危野生植物的生物多样性保护价值为2674.74亿元/年,其中,木本植物保护价值为83.37亿元/年/种;草本植物保护价值为103.08亿元/年/种,总体上比唐小平等人[21]计算的青海省木本植物和草本植物的单个保护价值均高10倍,但该两项研究中单个草本植物的保护价值均是木本植物保护价值的1.23倍,如果剔除地域差异、市场历史价格差异以及物种分布范围面积差异等因素,本研究计算出的保护价值应该具有较大的合理性.

基于本研究结果,甘肃省南部的陇南还有大面积的生物多样性保护高价值区域,当前这些区域位于天水南部和陇南东部,呈连片状分布,该区域虽然也有部分区域划入了自然保护区管理,但现有自然保护区所覆盖的面积远远不足,当前仅有两当县的张家黑河省级自然保护区、徽县和两当县境内的小陇山国家级自然保护区、成县鸡峰山省级自然保护区,这些自然保护区面积仅为697.68km2,生物多样性保护高价值区(栅格值达到40000元)面积则高达6059.34km2.由此可以看出大部分区域并没有纳入到自然保护区进行严格保护,即形成了保护空缺区.赵晓冏等[30]对甘肃省生境质量的研究结果也证实了这一点,在该区域部分高质量生境区并没有划入自然保护地进行管理.这与李霄宇[31]对国家级森林类型自然保护区保护价值评价及合理布局研究中的结论是一致的,他指出该区域保护价值较高,主要保护对象为针阔混交林生态系统,金丝猴等珍稀濒危野生动植物及其生境,而该区域并没有完全被纳入自然保护地管理.孙工棋[32]通过研究中国陆生濒危哺乳动物的保护空缺,指出该区域生物多样性极度敏感,但该区保护空缺的存在,将成为岷山-横断山生态安全的隐患.因此,需要从生态系统完整性保护的需要,这些高价值区域也应在国家自然保护地优化调整过程中统筹考虑纳入自然保护区进行保护.

本文中研究对象为珍稀濒危野生植物物种,根据物种相关保护名录,甘肃省7个生物多样性保护优先区中涉及的珍稀濒危野生植物物种为57种,由于部分物种现有调查研究资料少或为空白,无法相对准确地模拟其适宜生境分布范围,故本研究经过筛选,最终选取有可靠研究基础的珍稀濒危野生植物物种有29种,研究对象数量超过50%.本研究认为接近一半数量的物种模拟结果虽然对该区域珍稀濒危野生植物保护价值的计算结果有影响,但由于大部分物种的生境在空间上有较大的重叠,故在很大程度上完全能够反映该区域植物物种生境重要性的空间差异,其研究结果也能够有效指导生物多样性保护的具体实践工作.

本研究创新性地采用植物的异地保护成本作为基准价值,计算生态系统对珍稀濒危野生植物的生物多样性保护价值,在技术方法上具有相对较强的可操作性和一定的科学合理性,是对生物多样性评估方法和研究思路的补充完善和拓展.作为生物多样性的主要内容和组成生态系统的基本单元,物种多样性也反映了区域生态系统功能和服务的重要性,特别是属于生物多样性保护优先对象的珍稀濒危保护物种,是物种多样性的研究和保护热点[33],这些珍稀濒危保护物种的生存条件持续受到的威胁将成为生物多样性富集地区生态保护与修复的主要决策参考.该方法所依据的理论简单,具有较强的可操作性,希望本研究的方法可应用于其他区域生物多样性的研究与评价,也可为国土空间规划、生态修复治理、自然保护地优化调整和国家公园建设提供参考.

基于本研究结果,陇南市东部、天水的南部以及甘南的北部的自然保护区外还有大面积的生物多样性保护高价值区域,从生态系统完整性保护的需要,这些区域需要增设自然保护区或生物多样性保护小区,纳入自然保护地进行严格管理.河西走廊地区已设立的部分自然保护区,由于历史原因,其设立范围过大,且对珍稀濒危植物的生境保护不足,应该在自然保护地优化调整阶段对该区域的部分自然保护区范围进行优化,纳入未受保护的植物生境,调整出面积过大而丧失保护价值的区域,使得自然保护区的分布更加科学、合理.

5 结论

5.1 珍稀濒危野生植物适宜生境分布范围面积达到72988.12km2(去除重叠面积),山莨菪、黄花白芨、羽叶点地梅、红花绿绒蒿、庙台槭等5种植物的适宜生境分布范围较大,分别占全省国土面积和总适宜生境分布面积的13.52%、80.72%,全省珍稀濒危野生植物生境适宜度高的区域分布较少,且南北分布差异较大.

5.2 替代成本法计算显示甘肃省珍稀濒危野生植物的保护价值为2674.74亿元,生物生物多样性保护价值分布总体上南高北低,呈带状分布.高值区主要集中在甘肃南部的陇南、甘南、天水,其分布总体趋势从东北到西南逐渐减少,最高位于甘肃省南部森林区域,其次为北部祁连山地区,低值区主要集中分布在黄土高原.

5.3 甘肃省自然保护区与适宜生境分布范围重叠区域的生物多样性保护价值为645.85亿元,占到全省生物多样性保护价值的24.15%.甘肃省自然保护区虽然在一定程度上能够较好地代表全省适宜生境,但在天水南部和陇南东部,自然保护区的分布与珍稀濒危野生植物适宜分布范围和生物多样性保护价值高值区存在空间上的错配,自然保护区未能高效率保护物种的高适宜生境.

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Evaluation on the conservation efficiency of natural reserves for rare and endangered wild plants.

ZHAO Xiao-jiong1,2, WANG Jian2*, SU Jun-de3

(1.Gansu Academy of Eco-environmental Sciences, Lanzhou 730000, China；2.Northwest Institute of Eco-Environment and Resources, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, China；3.Gansu Vocational & Technical College of Nonferrous Metallurgy, Jinchang 737100, China)., 2023,43(10)：5412～5421

Nature reserves play an irreplaceable role in the in-situ conservation of biodiversity. Currently, quantitative assessment of the conservation efficiency of nature reserves for rare and endangered species is one of the hot research topics. In the present study, Gansu Province, a biodiversity hotspot, was chosen as the research area. Based on remote sensing and GIS technology, the distribution of the main rare and endangered wild plants and the information of resources in their habitats were systematicly collected. The habitat suitability distribution pattern of 29 species of rare and endangered plants was then simulated by using the species habitat suitability evaluation model, and the biodiversity conservation value of the main rare and endangered plants was calculated by using the substitution cost method. Finally, the protection effect of the natural reserves on rare and endangered wild plants was evaluated from multiple perspectives by using indicators including the suitable habitat area of species, the importance of habitat, and the protection value of rare and endangered plants. The results indicate that: (1) The area of the suitable habitat was 72988.12km2, with few region having high suitable values. The five species of plants includingwere widely distributed, accounting for 80.72% of the total suitable habitat distribution area. In addition, the distribution difference of suitable habitat between the northern and southern part of Gansu Province was obvious; (2) The protection value of rare and endangered wild plants was 267.474billion Yuan in Gansu Province. The high value areas are mainly concentrated in Longnan and Gannan in the south of Gansu Province, and the overall distribution trend of the protection value gradually decreases from the northeast to the southwest, with the highest value area located in the forest area in the south of Gansu Province, followed by the northern Qilian Mountain area, and the Chinese Loess Plateau; (3) The area of suitable habitats in nature reserves accounts for 33.56% of the distribution area of suitable habitats in Gansu Province. The area of region with an importance value of suitable habitats greater than 5 (high-value region) in nature reserves only accounts for 34.86% of the high-value areas of suitable habitats in Gansu Province. A large part of high-value regions are not included in the strict protection of nature reserves. The value of biodiversity conservation in the overlapping area of natural reserves and suitable habitats is 64.585billion Yuan, accounting for 24.15% of biodiversity conservation value in Gansu Province. Although the natural reserves can better represent the suitable habitats in Gansu Province to a certain extent, there is a mismatch between their spatial distribution and the suitable distribution range of rare and endangered wild plants and the high value regions for biodiversity conservation. The present study has important guiding significance for the optimization and adjustment of nature reserves and the formulation of biodiversity conservation strategies.

nature reserve；biodiversity；rare and endangered；biodiversity conservation priority area

X32

A

1000-6923(2023)10-5412-10

2023-02-24

甘肃省陇原青年英才支持计划;甘肃省自然科学基金资助项目(22JR5RC1081);甘肃省科技计划项目软科学专项(20CX3ZA002)

* 责任作者, 研究员, wjian@lzb.ac.cn

赵晓冏(1986-),男,甘肃武威人,正高级工程师,博士,主要研究方向为生态环境遥感.发表论文10篇.379458923@qq.com.

赵晓冏,王 建,苏军德.自然保护区对珍稀濒危野生植物保护效率评价 [J]. 中国环境科学, 2023,43(10):5412-5421.

Zhao X J, Wang J, Su J D.Evaluation on the Conservation Efficiency of Natural Reserves for Rare and Endangered Wild Plants [J]. China Environmental Science, 2023,43(10):5412-5421.