基于生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的秦嶺山系自然保護(hù)體系規(guī)劃

房 志,徐衛(wèi)華,張晶晶,肖 燚,張 路

1 環(huán)境保護(hù)部自然生態(tài)保護(hù)司, 北京 100035 2 中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心, 城市與區(qū)域生態(tài)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100085 3 中國科學(xué)院大學(xué), 北京 100049

基于生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的秦嶺山系自然保護(hù)體系規(guī)劃

房 志1,徐衛(wèi)華2,*,張晶晶2, 3,肖 燚2,張 路2

1 環(huán)境保護(hù)部自然生態(tài)保護(hù)司, 北京 100035 2 中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心, 城市與區(qū)域生態(tài)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100085 3 中國科學(xué)院大學(xué), 北京 100049

生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是目前生態(tài)保護(hù)的兩大主要目標(biāo),在保護(hù)區(qū)體系規(guī)劃設(shè)計(jì)中兼顧兩個(gè)保護(hù)目標(biāo)有助于發(fā)揮自然保護(hù)區(qū)的綜合效益。以生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能都重要的秦嶺山系為研究區(qū)域,在生物多樣性、水源涵養(yǎng)和土壤保持重要性評(píng)估的基礎(chǔ)上,通過空缺分析,提出了秦嶺山系的保護(hù)區(qū)體系優(yōu)化方案。研究結(jié)果表明,現(xiàn)有的自然保護(hù)區(qū)保護(hù)了33.5%的生物多樣性極重要區(qū),22.9%的水源涵養(yǎng)極重要區(qū),但是只保護(hù)了7.4%的土壤保持極重要區(qū)；建議在秦嶺主峰、秦嶺西部和東南部分別建立自然保護(hù)區(qū)群和生態(tài)功能保護(hù)區(qū),保護(hù)區(qū)面積占秦嶺山系總面積的31.4%,使生物多樣性、水源涵養(yǎng)、土壤保持的極重要區(qū)的保護(hù)比例達(dá)76.2%、70.5%和41.5%,生態(tài)保護(hù)效益得到提升。研究結(jié)果可以為秦嶺山系生態(tài)保護(hù)政策的制定提供參考,同時(shí)對(duì)于其他地區(qū)自然保護(hù)體系規(guī)劃、以及國家公園構(gòu)建也具有重要的借鑒意義。

秦嶺山系；生物多樣性；生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能；保護(hù)體系規(guī)劃；水源涵養(yǎng)；土壤保持

Abstract： Biodiversity and ecosystem services are the two major targets in ecological protection. Considering both biodiversity and ecosystem services in ecological protection designing will contribute to the comprehensive effects of protected area networks. In this study, biodiversity and ecosystem services, including water supply and soil retention, were evaluated in the Qinling Mountains. On the basis of these evaluations, gap analysis was carried out and a protected area network was proposed. The results showed that the current nature reserves covered 33.5% of the highly important area for biodiversity and 22.9% for water supply, but only 7.4% for soil retention. We propose to establish a protected area network that includes nature reserves and ecosystem service reserves in middle Qinling, Southwest Qinling, and Southeast Qinling. The protected area network will cover 31.4% of the entire Qinling area, and encompass a high proportion of highly important areas for biodiversity (76.2%), water supply (70.5%), and soil retention (41.5%). The results of this study will provide a basis for ecological conservation policy in these mountains, and also have implications for the establishment of protected area systems in other regions.

KeyWords: Qinling Mountains; biodiversity; ecosystem service; protected area designing; water supply; soil retention

目前生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是生態(tài)保護(hù)的主要兩大主要目標(biāo)[1]。建立自然保護(hù)區(qū)是減緩人類活動(dòng)強(qiáng)度,實(shí)現(xiàn)生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)兩大保護(hù)目標(biāo)的主要途徑。但在保護(hù)實(shí)踐尤其是自然保護(hù)區(qū)設(shè)計(jì)與規(guī)劃中,生物多樣性仍然是保護(hù)主體,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)很少能得到充分考慮。因此,如何在保護(hù)資源有限的前提下兼顧二者的保護(hù)需求、實(shí)現(xiàn)生態(tài)保護(hù)效益的最大化是生態(tài)保護(hù)領(lǐng)域的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。

生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)二者之間的空間關(guān)系是實(shí)現(xiàn)二者保護(hù)效益最大化的關(guān)鍵之一。但是二者的空間關(guān)系隨研究的空間尺度和研究區(qū)域不同而存在差異。在全球尺度上,生物多樣性熱點(diǎn)地區(qū)與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)熱點(diǎn)地區(qū)在空間上并不完全一致,一些生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)高的地區(qū)并未被生物多樣性熱點(diǎn)地區(qū)所涵蓋[2]。但在區(qū)域尺度上,例如中國的海河流域,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與生物多樣性之間存在很高的空間一致性[3]。此外,二者的空間關(guān)系還受生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型的影響,由于生物多樣性包括遺傳多樣性、物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性等不同層次,而生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)又包括產(chǎn)品提供、調(diào)節(jié)功能、文化功能和支持功能等多個(gè)方面,當(dāng)研究對(duì)象、尺度、區(qū)域等不同時(shí),都會(huì)導(dǎo)致生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)關(guān)系的存在不確定性[4- 6]。

盡管保護(hù)生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的空間關(guān)系存在不確定性,二者的保護(hù)優(yōu)先程度也存在權(quán)衡,但仍然可以通過系統(tǒng)規(guī)劃實(shí)現(xiàn)二者的協(xié)調(diào)[7],同時(shí)將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)納入保護(hù)規(guī)劃也可能是最具成本效益的保護(hù)途徑[8]。南非和南北美洲的研究表明,基于生物多樣性的保護(hù)規(guī)劃能夠使生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)得到一定的程度保護(hù),且基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的保護(hù)項(xiàng)目更容易吸引保護(hù)資金[9-10]。因此,將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)納入自然保護(hù)規(guī)劃體系成為當(dāng)前保護(hù)生物學(xué)和生態(tài)系統(tǒng)管理的研究熱點(diǎn)[8]。

秦嶺山系是我國南北氣候的分界線,不僅是我國生物多樣性保護(hù)優(yōu)先區(qū),還是我國南水北調(diào)的主要水源地,生態(tài)服務(wù)功能十分重要,因此在保護(hù)實(shí)踐中需要兼顧二者的保護(hù)需求。目前該山系已建立了34個(gè)自然保護(hù)區(qū),但主要以保護(hù)大熊貓等瀕危物種為主,對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的保護(hù)成效并不清楚。本研究擬在生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能空間格局評(píng)估的基礎(chǔ)上,評(píng)估現(xiàn)有的自然保護(hù)區(qū)空間布局的合理性,識(shí)別空缺區(qū)域,并提出該區(qū)域的保護(hù)區(qū)體系規(guī)劃方案,以期為該區(qū)域生態(tài)保護(hù)政策的制定及優(yōu)化提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域

本研究區(qū)域位于陜西中南部的秦嶺山系,涉及太白、眉縣、周至等38個(gè)縣級(jí)行政區(qū),總面積達(dá)5.8萬km2。秦嶺主峰為太白山,海拔3767m(圖1)。秦嶺山系是我國南北氣候的分界線,同時(shí)也是重要的生物地理分界線。復(fù)雜的地形與多樣的氣候與土壤條件為生物生存提供了良好的條件,生物多樣性資源豐富,是我國生物多樣性保護(hù)優(yōu)先區(qū)域之一。秦嶺山系有種子植物159 科892 屬3,124 種、野生脊椎動(dòng)物35目115科365屬736種,其中國家一級(jí)重點(diǎn)保護(hù)野生動(dòng)物19種,包括大熊貓(Ailuropodamelanoleuca)、金絲猴(Rhinopithecusroxellana)、羚牛(Budorcastaxicolor)等[11-12]。同時(shí),該區(qū)域具有重要的水源涵養(yǎng)和土壤保持功能,是我國重要的生態(tài)功能區(qū),是南水北調(diào)的重要水源區(qū)、西安等大城市的重要飲用水源地。因此該山系的生態(tài)環(huán)境的保護(hù)對(duì)于保障區(qū)域生態(tài)安全和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展具有十分重要的意義。

圖1 秦嶺山系位置示意圖Fig.1 Location of Qinling Mountains

為了保護(hù)秦嶺大熊貓及其它珍稀瀕危物種,自1978年建立第一個(gè)自然保護(hù)區(qū)——佛坪大熊貓自然保護(hù)區(qū)以來,已經(jīng)在秦嶺山系建立自然保護(hù)區(qū)34個(gè),保護(hù)區(qū)總面積逾5000km2,包括佛坪、長青、太白山等10多個(gè)國家級(jí)自然區(qū),使秦嶺山系的生物多樣性得到了較好的保護(hù)。

1.2 研究方法

1.2.1 生物多樣性評(píng)估

本研究選擇珍稀瀕危的動(dòng)植物物種作為生物多樣性評(píng)價(jià)指標(biāo),通過物種的篩選、棲息地的評(píng)估和重要區(qū)的識(shí)別來明確生物多樣性保護(hù)的重要區(qū)域。

首先,確定物種的篩選準(zhǔn)則。主要包括：(1)國家重點(diǎn)保護(hù)物種；(2)《中國生物多樣性紅色名錄》確定的受威脅物種；(3)數(shù)據(jù)的可獲得性。參照《國家重點(diǎn)保護(hù)野生植物名錄》和《國家重點(diǎn)保護(hù)野生動(dòng)物名錄》來選擇國家一、二級(jí)保護(hù)動(dòng)物；根據(jù)《中國生物多樣性紅色名錄》[13-14],篩選極危、瀕危和易危3個(gè)等級(jí)的動(dòng)植物物種。根據(jù)數(shù)據(jù)的可獲得性,共選擇50種指示物種進(jìn)行評(píng)價(jià),其中包括植物12種,動(dòng)物38種。

其次,進(jìn)行潛在棲息地的評(píng)估。采取機(jī)理模型對(duì)所選取的物種來進(jìn)行棲息地評(píng)價(jià)[15],主要考慮物種分布區(qū)、分布海拔和植被類型3個(gè)因子,通過疊加分析,明確每個(gè)物種的潛在棲息地。物種分布區(qū)和棲息地的需求信息主要來自國內(nèi)外權(quán)威的數(shù)據(jù)庫,以及有關(guān)物種的論文與專著。海拔分布圖來自于美國NASA的DEM,分辨率為90m,植被分布圖來自于2010年全國生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估數(shù)據(jù),分辨率為30m。

最后,重要區(qū)域的確定。對(duì)所有物種的潛在棲息地進(jìn)行疊加,根據(jù)疊加數(shù)值的大小劃分為4個(gè)等級(jí),將50%以上物種的集中分布區(qū)確定為極重要區(qū),25%—50%的物種集中分布區(qū)為重要區(qū),其余的物種棲息地為較重要區(qū),非棲息地分布區(qū)為一般地區(qū)。

1.2.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估

(1)水源涵養(yǎng)功能

采用降水貯存量法,即用生態(tài)系統(tǒng)的蓄水效應(yīng)來衡量其涵養(yǎng)水分的功能(公式(1)—公式(3)),參見全國生態(tài)環(huán)境遙感十年評(píng)估的方法[16]。

Q=A×J×R

(1)

J=J0×K

(2)

R=R0-Rg

(3)

式中,Q為與裸地相比較,森林、草地、濕地、耕地等生態(tài)系統(tǒng)涵養(yǎng)水分的增加量(mm hm-2a-1)；A為生態(tài)系統(tǒng)面積(hm2)；J為計(jì)算區(qū)多年均產(chǎn)流降雨量(P>20mm)(mm)；J0為計(jì)算區(qū)多年均降雨總量(mm)；K為計(jì)算區(qū)產(chǎn)流降雨量占降雨總量的比例；R為與裸地(或皆伐跡地)比較,生態(tài)系統(tǒng)減少徑流的效益系數(shù)；R0為產(chǎn)流降雨條件下裸地降雨徑流率；Rg為產(chǎn)流降雨條件下生態(tài)系統(tǒng)降雨徑流率。

(2)土壤保持功能

采用通用水土流失方程進(jìn)行評(píng)價(jià),通過降雨、坡度坡長、植被和土壤等因素評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)土壤保持功能的強(qiáng)弱。在具體計(jì)算的時(shí)候,需要利用已有實(shí)測(cè)的土壤保持?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)模型模擬結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證,并且修正參數(shù),詳見全國生態(tài)環(huán)境遙感十年評(píng)估的方法[16]。

A=R×K×LS×(1-C)

(4)

式中,A表示土保持量；R為降雨侵蝕力；K為土壤可蝕性；LS為坡度-坡長因子；C為植被覆蓋因子；P為管理因子。

(3)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性評(píng)估

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性指示不同生態(tài)單元的生態(tài)保護(hù)意義。首先以秦嶺地區(qū)水源涵養(yǎng)和土壤保持量為基礎(chǔ),分別計(jì)算其重要性。根據(jù)重要性大小分為4級(jí),將功能量最高的50%的區(qū)域劃分為極重要區(qū),50%—75%的區(qū)域劃分為重要區(qū),75%—90%的區(qū)域?yàn)檩^重要地區(qū),其余為一般地區(qū)。

將生物多樣性保護(hù)、水源涵養(yǎng)和土壤保持的重要性結(jié)果進(jìn)行疊加,取三者的最高等級(jí)作為生態(tài)保護(hù)的最終重要性等級(jí)。

1.2.3 保護(hù)空缺分析及自然保護(hù)體系設(shè)計(jì)

以生物多樣性保護(hù)重要性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性為基礎(chǔ)進(jìn)行保護(hù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì),通過GAP 分析,將秦嶺地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)分布圖、生物多樣性保護(hù)重要性分布圖、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性圖與自然保護(hù)區(qū)分布現(xiàn)狀圖進(jìn)行疊加分析,識(shí)別出生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能極重要區(qū)域中尚未分布在保護(hù)區(qū)內(nèi)的空間單元。并根據(jù)如下規(guī)則進(jìn)行規(guī)劃：(1)自然保護(hù)區(qū)外生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)都為極重要的地區(qū),或者只有生物多樣性極重要的地區(qū),建議新建或擴(kuò)建自然保護(hù)區(qū)；(2)自然保護(hù)區(qū)外,生物多樣性保護(hù)不重要、但生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)極重要的地區(qū),建議新建生態(tài)功能保護(hù)區(qū)。

2 研究結(jié)果

2.1 生物多樣性保護(hù)與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性格局

(1)生物多樣性

秦嶺山系生物多樣性保護(hù)重要區(qū)主要分布在中西部的中高海拔地區(qū),集中分布在太白、周至、洋縣、佛坪、寧陜等縣(市),以及城固、留壩、鳳縣、戶縣、眉縣等縣的部分地區(qū),另外在略陽、寧強(qiáng)、勉縣等縣(市)山區(qū)也有分布(圖2)。其中,極重要與重要地區(qū)面積分別為7882.8km2與7295.3km2,占山系總面積的13.6%和12.6%(表1)。較重要地區(qū)主要分布在秦嶺山系的中東部與南部的部分地區(qū),面積為18532.1km2,占山系總面積的32.0%。

(2) 水源涵養(yǎng)功能評(píng)估

秦嶺山系水源涵養(yǎng)功能極重要區(qū)主要分布在中西部地區(qū)的太白、眉縣、周至、戶縣、城固、洋縣、佛坪、寧陜等區(qū)縣,另外,西南部的勉縣和留壩,南部的西鄉(xiāng)、漢陰、資陽與旬陽的部分地區(qū)分布也較為集中(圖2),占山系總面積的25.2%(表1)。水源涵養(yǎng)重要地區(qū)主要分布在西部與東南部地區(qū)的鳳縣、留壩、鎮(zhèn)安、旬陽等區(qū)縣,占總面積的19.7%。較重要地區(qū)主要分布在秦嶺山系的中東部地區(qū),占總面積的17.2%。

圖2 秦嶺山系生物多樣性與生態(tài)服務(wù)功能重要性空間分布Fig.2 Spatial patterns of biodiversity and ecosystem services importance in Qinling Mountains

類型Types極重Highlyimportant重要Important較重要Moderatelyimportant一般Commonarea面積/km2%面積/km2%面積/km2%面積/km2%生物多樣性保護(hù)Biodiversityconservation7882.813.67295.312.618532.132.024151.841.7水源涵養(yǎng)Watersupply14586.925.211407.119.79933.917.221934.137.9土壤保持Soilretention14323.624.812820.122.211275.019.519443.333.6綜合重要性Comprehensiveimportance22392.638.715217.726.312498.221.67753.513.4

(3) 土壤保持功能評(píng)估

秦嶺山系土壤保持功能極重要區(qū)主要分布在中南部的鎮(zhèn)安、旬陽、安康、紫陽、石泉、洋縣、城固、略陽等區(qū)縣(圖2),占山系總面積的24.8%(表1)。水源涵養(yǎng)重要地區(qū)主要分布在中北部的太白、周至、寧陜、戶縣等區(qū)縣,占總面積的22.2%。較重要地區(qū)主要分布在秦嶺山系的中部,占總面積的19.5%。

(4) 生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能綜合分析

秦嶺山系生物多樣性重要區(qū)域與水源涵養(yǎng)功能的重要區(qū)域具有較大的重疊性,都主要分布在秦嶺中段。與二者不同的是,土壤保持重要區(qū)域主要分布在中南部地區(qū)。綜合考慮生物多樣性、水源涵養(yǎng)和土壤保持三者的重要性,秦嶺山系生態(tài)保護(hù)極重要與重要地區(qū)分別為22392.6 km2和15217.7 km2,占總面積的38.7%和26.3%(表1),主要分布在秦嶺中段,西秦嶺南部,以及東秦嶺南部。生態(tài)保護(hù)較重要地區(qū)面積為12498.2 km2,占總面積的21.6%,主要分布在秦嶺東部地區(qū)(圖2)。

2.2 保護(hù)狀況分析與自然保護(hù)體系規(guī)劃

目前秦嶺山系已建立了自然保護(hù)區(qū)34個(gè),占整個(gè)秦嶺山系總面積的9.8%,集中分布在秦嶺山系的中西部地區(qū)。自然保護(hù)區(qū)與生物多樣性及水源涵養(yǎng)功能重要區(qū)域的重疊度相對(duì)較高,生物多樣性與水源涵養(yǎng)極重要區(qū)在自然保護(hù)區(qū)的保護(hù)比例分別為33.5%和22.9%。但自然保護(hù)區(qū)對(duì)土壤保持功能的保護(hù)不夠,僅涵蓋了7.4%的極重要區(qū)。尤其是在水源涵養(yǎng)與土壤保持功能都重要的西南與東南部地區(qū),保護(hù)區(qū)分布很少,存在較大的保護(hù)空缺。

基于生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性評(píng)估結(jié)果,通過新建和擴(kuò)建自然保護(hù)區(qū),新建生態(tài)功能保護(hù)區(qū),來構(gòu)建整個(gè)秦嶺山系的保護(hù)體系(圖3)。

(1)秦嶺中段自然保護(hù)區(qū)群。秦嶺中段主峰太白山及周邊區(qū)域包括太白、周至、城固、洋縣、佛坪、寧陜等縣(市),是大熊貓、金絲猴,扭角羚等珍稀瀕危物種的集中分布區(qū),目前已經(jīng)建立了14個(gè)自然保護(hù)區(qū),包括太白山、佛坪、長青等國家級(jí)自然保護(hù)區(qū),但仍有部分重要棲息地位于自然保護(hù)區(qū)以外。建議以現(xiàn)有的自然保護(hù)區(qū)為基礎(chǔ),通過在娘娘山、板橋等地新建與擴(kuò)建自然保護(hù)區(qū),建立秦嶺中段自然保護(hù)區(qū)群,使珍稀瀕危物種及其生境能得到有效保護(hù)。同時(shí)建議在物種隔離的關(guān)鍵地段建設(shè)生態(tài)廊道,恢復(fù)自然棲息地,促進(jìn)物種之間的交流。由于該區(qū)域也是水源涵養(yǎng)重要區(qū),自然保護(hù)區(qū)群的建設(shè)也能促進(jìn)水源涵養(yǎng)功能的保護(hù)與恢復(fù)。

(2)西秦嶺南部保護(hù)區(qū)。西秦嶺南部區(qū)域包括留壩、勉縣、略陽等縣(市),具有水源涵養(yǎng)、土壤保持等生態(tài)系統(tǒng)功能,同時(shí)也分布有扭角羚、大鯢等珍稀物種。目前該區(qū)域已建立了紫柏山、寶峰山與略陽大鯢三個(gè)省級(jí)自然保護(hù)區(qū),使物種的主要棲息地得到了保護(hù),但大部分的水源涵養(yǎng)與土壤保持的重要區(qū)域仍位于保護(hù)區(qū)外。建議在該區(qū)域的勉縣北部、留壩南部等地新建生態(tài)功能保護(hù)區(qū),使主要的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能得到有效保護(hù)與恢復(fù)。

(3)東秦嶺南部生態(tài)功能保護(hù)區(qū)。東秦嶺區(qū)域包括鎮(zhèn)安、旬陽、紫陽、安康市漢濱區(qū)、漢陰等縣(市),是主要的水源涵養(yǎng)區(qū),同時(shí)土壤保持功能也十分重要,珍稀瀕危動(dòng)物分布較少。建議在該區(qū)域新建生態(tài)功能保護(hù)區(qū),使水源涵養(yǎng)和土壤保持極重要的區(qū)域得到保護(hù)。

圖3 秦嶺山系保護(hù)區(qū)體系規(guī)劃Fig.3 Protected area systems designing in Qinling Mountains

3 討論

生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是目前生態(tài)保護(hù)的兩大主要目標(biāo),兼顧生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的自然保護(hù)體系規(guī)劃有助于發(fā)揮保護(hù)區(qū)的綜合效益,更容易使地方政府和居民接受,從而有利于自然保護(hù)區(qū)的建設(shè)[17]。同時(shí),由于生物多樣性保護(hù)重要區(qū)域與其他生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)保護(hù)重要區(qū)域在空間上并不完全重疊,秦嶺山系生物多樣性重要區(qū)域與水源涵養(yǎng)功能的重要區(qū)域具有較大的重疊性,都主要分布在秦嶺中段,但土壤保持重要區(qū)域主要分布在中南部地區(qū),因此,以生物多樣性為主要保護(hù)對(duì)象建立的自然保護(hù)區(qū)并不能完全兼顧其他服務(wù)功能的保護(hù)需求。為了使生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能都得到保護(hù),急需對(duì)現(xiàn)有的保護(hù)體系進(jìn)行優(yōu)化。

本研究提出的基于生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的保護(hù)體系規(guī)劃提高了保護(hù)效率。以生物多樣性、水源涵養(yǎng)、土壤保持空間格局為基礎(chǔ),提出了自然保護(hù)體系優(yōu)化方案,將使生態(tài)重要區(qū)域的保護(hù)比例大大提高。生物多樣性極重要區(qū)的保護(hù)比例由現(xiàn)狀的33.5%提高至76.2%,水源涵養(yǎng)極重要區(qū)的保護(hù)比例由22.9%提高至70.5%,土壤保持極重要區(qū)的保護(hù)比例由7.4%提高至41.5%,使秦嶺山系大部分生態(tài)重要區(qū)域得到較為嚴(yán)格的保護(hù)。

建議針對(duì)保護(hù)對(duì)象和保護(hù)區(qū)類型的不同采取相應(yīng)的管理對(duì)策。對(duì)于生物多樣性為主要保護(hù)對(duì)象的秦嶺中部區(qū)域,建議盡快新建與擴(kuò)建自然保護(hù)區(qū),嚴(yán)格禁止或控制威脅生物多樣性的開發(fā)活動(dòng),通過生態(tài)廊道建設(shè)和棲息地的恢復(fù)增強(qiáng)野生動(dòng)植物棲息地的連通性。對(duì)于水源涵養(yǎng)生態(tài)功能保護(hù)區(qū),應(yīng)該禁止開展與保護(hù)水源無關(guān)的建設(shè)項(xiàng)目,并通過退耕還林還草、生態(tài)恢復(fù)提高水源涵養(yǎng)能力,保障南水北調(diào)、西安等大城市對(duì)水資源的需求。對(duì)土壤保持生態(tài)功能保護(hù)區(qū),開展小流域綜合治理和退耕還林還草等生態(tài)工程,增加區(qū)域植被覆蓋,降低區(qū)域水土流失。建議在本研究的基礎(chǔ)上,構(gòu)建秦嶺國家公園,統(tǒng)籌自然保護(hù)區(qū)、生態(tài)功能保護(hù)區(qū),以及風(fēng)景名勝區(qū)、森林公園、地質(zhì)公園等其他各類自然保護(hù)地,對(duì)秦嶺山系生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃與管理。

綜合考慮生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是保護(hù)評(píng)價(jià)和規(guī)劃是今后的發(fā)展方向[8]。生物多樣性一直是生態(tài)保護(hù)的主要目標(biāo),但近年來我國自然保護(hù)區(qū)面積變化不大,穩(wěn)定在國土面積的15%左右,因此要大幅增加陸地自然保護(hù)區(qū)面積可能性不大。然而,以生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)為主要保護(hù)對(duì)象的保護(hù)區(qū)很少,通過建立生態(tài)功能保護(hù)區(qū)提升自然保護(hù)空間的潛力巨大。因此結(jié)合自然保護(hù)區(qū)與生態(tài)功能保護(hù)區(qū)來完善自然保護(hù)體系是一種可行的途徑。本研究建立了兼顧生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的區(qū)域自然保護(hù)體系規(guī)劃方法,提出了秦嶺山系的自然保護(hù)體系,為秦嶺山系保護(hù)區(qū)的建設(shè)明確了方向,同時(shí)對(duì)于全國其他地區(qū)自然保護(hù)體系規(guī)劃、以及國家公園的構(gòu)建也具有借鑒意義。

[1] Mace G M. Whose conservation?. Science, 2014, 345(6204): 1558- 1560.

[2] Turner W R, Brandon K, Brooks T M, Costanza R, da Fonseca G A B, Portela R. Global conservation of biodiversity and ecosystem services. BioScience, 2007, 57(10): 868- 873.

[3] Bai Y, Zhuang C W, Ouyang Z Y, Zheng H, Jiang B. Spatial characteristics between biodiversity and ecosystem services in a human-dominated watershed. Ecological Complexity, 2011, 8(2): 177- 183.

[4] Díaz S, Lavorel S, de Bello F, Quétier F, Grigulis K, Robson T M. Incorporating plant functional diversity effects in ecosystem service assessments. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2007, 104(52): 20684—20689.

[5] Anderson B J, Armsworth P R, Eigenbrod F, Thomas C D, Gillings S, Heinemeyer A, Roy D B, Gaston K J. Spatial covariance between biodiversity and other ecosystem service priorities. Journal of Applied Ecology, 2009, 46(4): 888- 896.

[6] Naidoo R, Balmford A, Costanza R, Fisher B, Green R E, Lehner B, Malcolm T R, Ricketts T H. Global mapping of ecosystem services and conservation priorities. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2008, 105(28): 9495- 9500.

[7] Chan K M A, Shaw M R, Cameron D R, Underwood E C, Daily G C. Conservation planning for ecosystem services. PLoS Biology, 2006, 4(11): e379.

[8] Chan K M A, Hoshizaki L, Klinkenberg B. Ecosystem services in conservation planning: less costly as costs and side-benefits. BC Journal of Ecosystems and Management, 2011, 12(1): 98- 100.

[9] Egoh B, Reyers B, Rouget M, Bode M, Richardson D M. Spatial congruence between biodiversity and ecosystem services in South Africa. Biological Conservation, 2009, 142(3): 553- 562.

[10] Goldman R L, Tallis H, Kareiva P, Daily G C. Field evidence that ecosystem service projects support biodiversity and diversify options. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2008, 105(27): 9445- 9448.

[11] 徐衛(wèi)華, 羅翀, 歐陽志云, 張路. 區(qū)域自然保護(hù)區(qū)群規(guī)劃——以秦嶺山系為例. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2010, 30(6): 1648- 1654.

[12] Xu W H, Via A, Qi Z X, Ouyang Z Y, Liu J G, Liu W, Wan H. Evaluating conservation effectiveness of nature reserves established for surrogate species: case of a giant panda nature reserve in Qinling Mountains, China. Chinese Geographical Science, 2014, 24(1): 60- 70.

[13] 環(huán)境保護(hù)部, 中國科學(xué)院. 關(guān)于發(fā)布《中國生物多樣性紅色名錄——高等植物卷》的公告. 公告2013年第54號(hào). 北京: 環(huán)境保護(hù)部, 2013.

[14] 環(huán)境保護(hù)部, 中國科學(xué)院. 關(guān)于發(fā)布《中國生物多樣性紅色名錄——脊椎動(dòng)物卷》的公告. 公告2015年第32號(hào). 北京: 環(huán)境保護(hù)部, 2015.

[15] 歐陽志云, 劉建國, 肖寒, 譚迎春, 張和民. 臥龍自然保護(hù)區(qū)大熊貓生境評(píng)價(jià). 生態(tài)學(xué)報(bào), 2001, 21(11): 1869- 1874.

[16] Ouyang Z Y, Zheng H, Xiao Y, Polasky S, Liu J G, Xu W H, Wang Q, Zhang L, Xiao Y, Rao E M, Jiang L, Lu F, Wang X K, Yang G B, Gong S H, Wu B F, Zeng Y, Yang W, Daily G C. Improvements in ecosystem services from investments in natural capital. Science, 2016, 352(6292): 1455- 1459.

[17] 肖燚, 陳圣賓, 張路, 岳平, 歐陽志云, 劉賢詞. 基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的海南島自然保護(hù)區(qū)體系規(guī)劃. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2011, 31(24): 7357- 7369.

DesigningprotectedareasystemsintheQinlingMountainsbasedonbiodiversityandecosystemserviceevaluation

FANG Zhi1, XU Weihua2,*, ZHANG Jingjing2,3, XIAO Yi2, ZHANG Lu2

1DepartmentofNatureandEcologyConservation,MinistryofEnvironmentalProtectionofthePeople′sRepublicofChina,Beijing100035,China2StateKeyLaboratoryofUrbanandRegionalEcology,ResearchCenterforEco-EnvironmentalSciences,ChineseAcademyofSciences,Beijing100085,China3UniversityofChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China

國家自然科學(xué)基金(41671534)

2016- 05- 23; < class="emphasis_bold">網(wǎng)絡(luò)出版日期

日期:2017- 03- 27

*通訊作者Corresponding author.E-mail: xuweihua@rcees.ac.cn

10.5846/stxb201605230993

房志,徐衛(wèi)華,張晶晶,肖燚,張路.基于生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的秦嶺山系自然保護(hù)體系規(guī)劃.生態(tài)學(xué)報(bào),2017,37(16):5334- 5341.

Fang Z, Xu W H, Zhang J J, Xiao Y, Zhang L.Designing protected area systems in the Qinling Mountains based on biodiversity and ecosystem service evaluation.Acta Ecologica Sinica,2017,37(16):5334- 5341.