基于森林資源清查數(shù)據(jù)的區(qū)域生物多樣性評價(jià)方法：以北京市為例

劉春蘭，陳 龍，喬 青，馬明睿，裴 廈，王海華，寧楊翠，張繼平

(北京市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院/ 國家城市環(huán)境污染控制工程技術(shù)研究中心，北京 100037)

基于森林資源清查數(shù)據(jù)的區(qū)域生物多樣性評價(jià)方法：以北京市為例

劉春蘭，陳 龍①，喬 青，馬明睿，裴 廈，王海華，寧楊翠，張繼平

(北京市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院/ 國家城市環(huán)境污染控制工程技術(shù)研究中心，北京 100037)

隨著人類活動影響的加劇，生物多樣性急劇喪失，如何遏制生物多樣性的持續(xù)下降成為可持續(xù)發(fā)展所面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，實(shí)際工作中迫切需要準(zhǔn)確而快速地對區(qū)域生物多樣性進(jìn)行評估。以森林資源清查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，構(gòu)建一套區(qū)域尺度陸地生物多樣性的評價(jià)指標(biāo)體系，并以北京市為案例區(qū)進(jìn)行評價(jià)。依據(jù)生物多樣性的評價(jià)結(jié)果，堅(jiān)持連續(xù)性和完整性原則，以小班為單元，以高分辨率遙感影像為輔助，人工識別得到8個(gè)生物多樣性熱點(diǎn)區(qū)。熱點(diǎn)區(qū)面積共計(jì)約3 791 km2，約占北京市國土面積的23%，全部位于北部和西部山區(qū)。結(jié)果表明，評價(jià)結(jié)果較好地反映了北京市生物多樣性狀況，所識別的熱點(diǎn)區(qū)與物種調(diào)查結(jié)果相吻合，也涵蓋了現(xiàn)有自然保護(hù)區(qū)。同時(shí)利用現(xiàn)有保護(hù)地和遙感影像，識別生物多樣性空缺區(qū)和生態(tài)廊道的潛在分布區(qū)，形成生物多樣性一張圖。該方法簡單成熟，無需復(fù)雜的專業(yè)背景，所用數(shù)據(jù)為各地基礎(chǔ)調(diào)查數(shù)據(jù)，可為區(qū)域尺度的生物多樣性評估，特別是缺乏生物多樣性專業(yè)人才和物種調(diào)查數(shù)據(jù)的區(qū)域提供方法借鑒，在生物多樣性保護(hù)工作中具有實(shí)際應(yīng)用意義；同時(shí)以小班為單元的劃界方法解決了一般規(guī)劃落實(shí)難的問題，也可為政府部門的決策提供依據(jù)。

生物多樣性；熱點(diǎn)區(qū)；空缺區(qū)；指標(biāo)體系；生態(tài)廊道

生物多樣性是地球生命支持系統(tǒng)的重要組成部分，是人類賴以生存的條件，是經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)[1-2]。然而，隨著生境的消失和退化，自然資源的不合理利用、環(huán)境污染、外來物種入侵和氣候變化等原因，使得人類活動對生物多樣性的壓力日益加劇，生物多樣性急劇喪失[3-4]，直接影響生物多樣性提供給人類的產(chǎn)品和服務(wù)，間接影響人類福祉和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展[5]。如何遏制生物多樣性的持續(xù)下降成為可持續(xù)發(fā)展所面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，早已引起各國政府的關(guān)注，成為衡量一個(gè)國家生態(tài)文明水平和可持續(xù)發(fā)展能力的重要標(biāo)志。近年來，我國政府批準(zhǔn)成立了中國生物多樣性保護(hù)國家委員會，發(fā)布了《中國生物多樣性保護(hù)戰(zhàn)略與行動計(jì)劃(2011—2030年)》，明確了生物多樣性保護(hù)的基本原則、戰(zhàn)略目標(biāo)、優(yōu)先領(lǐng)域和優(yōu)先行動，將生物多樣性保護(hù)上升為國家戰(zhàn)略。目前開展的生物多樣性優(yōu)先區(qū)保護(hù)規(guī)劃、生態(tài)保護(hù)紅線劃定、生態(tài)安全格局構(gòu)建和生態(tài)功能評價(jià)等一系列工作都將生物多樣性作為重點(diǎn)內(nèi)容，迫切需要從大尺度上快速、準(zhǔn)確、有效地對生物多樣性進(jìn)行整體評估，從而為生物多樣性的保育和決策提供依據(jù)[6]。因此，如何快速而精確地獲取區(qū)域尺度陸域生物多樣性的狀況已成為地方政府相關(guān)部門的主要工作之一。

由于時(shí)間、資金、人力等投入的有限性，生物多樣性存在空間異質(zhì)性以及受威脅程度存在差異性等，生物多樣性保護(hù)工作有輕重緩急之分[7]。因此，識別區(qū)域內(nèi)生物多樣性的熱點(diǎn)地區(qū)和潛在空缺地區(qū)，集中力量優(yōu)先進(jìn)行保護(hù)，是生物多樣性保護(hù)較為現(xiàn)實(shí)和高效的途徑[8]，也是目前較為通用的做法[9-11]，有助于明確最急需保護(hù)的區(qū)域，為政府部門更有效地利用保護(hù)資源提供依據(jù)[12]。

目前對區(qū)域生物多樣性進(jìn)行評價(jià)，進(jìn)而獲取熱點(diǎn)區(qū)和空缺區(qū)的空間分布尚存在諸多困難[13]，通常表現(xiàn)為無法兼顧區(qū)域尺度的全覆蓋和數(shù)據(jù)在小尺度上的精確性。如基于樣點(diǎn)的物種調(diào)查是最常用的方法，是表征區(qū)域生物多樣性的理想手段，然而經(jīng)典生物多樣性調(diào)查和編目依賴小尺度上的大量野外調(diào)查[14]，耗時(shí)耗力且要求調(diào)查者具備一定采樣技術(shù)[15]，同時(shí)受分類知識和技術(shù)條件限制，不少生物門類的物種鑒定還無法實(shí)現(xiàn)[16]，因此，該方法在大尺度區(qū)域很難實(shí)現(xiàn)全覆蓋。環(huán)境保護(hù)部發(fā)行的區(qū)域生物多樣性評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)通過若干替代指標(biāo)計(jì)算出評價(jià)區(qū)域的生物多樣性指數(shù)來評定其生物多樣性狀況[17]，該標(biāo)準(zhǔn)同樣依賴于完備的物種調(diào)查數(shù)據(jù)，且無法獲取區(qū)域內(nèi)部生物多樣性的空間異質(zhì)性狀況。若要獲取鄉(xiāng)鎮(zhèn)、縣或省的不同尺度上的物種數(shù)據(jù)，則還需對區(qū)域內(nèi)所有物種樣方數(shù)據(jù)根據(jù)其采樣地點(diǎn)重新統(tǒng)計(jì)科、屬、種的編目工作，數(shù)據(jù)獲取困難且工作繁瑣。遙感技術(shù)能提供區(qū)域尺度的諸多信息[18]，但在生物多樣性領(lǐng)域的應(yīng)用也存在一定制約[19]。首先在技術(shù)層面，遙感在生物多樣性方面的應(yīng)用處于探索階段，尚無得到廣泛認(rèn)可的成熟方法；其次遙感監(jiān)測同樣需要大量的地面調(diào)查結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證才能提高其精度；另外，許多生態(tài)學(xué)家和保護(hù)生物學(xué)家對遙感方法表示懷疑也是限制其應(yīng)用的一個(gè)重要因素[20]。

因此，全面、準(zhǔn)確、可靠地掌握區(qū)域內(nèi)生物多樣性信息是識別生物多樣性熱點(diǎn)區(qū)和空缺區(qū)的前提和難點(diǎn)，需要非常詳細(xì)的普查數(shù)據(jù)。森林資源清查數(shù)據(jù)具有調(diào)查范圍廣、精確度高、連續(xù)監(jiān)測等特點(diǎn)，既具有小尺度的精確度，又做到了大尺度上的全覆蓋，是各地林業(yè)部門都具備的基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)不但包含森林的詳實(shí)數(shù)據(jù)，而且包含對灌木和草地的詳細(xì)記錄，是我國目前生態(tài)系統(tǒng)方面最詳細(xì)的調(diào)查數(shù)據(jù)，其中隱含著很多與生物多樣性直接或間接相關(guān)的指標(biāo)。因此，充分利用森林清查數(shù)據(jù)，從中篩選與生物多樣性有關(guān)的指標(biāo)，輔以物種調(diào)查結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)充和驗(yàn)證，完全可以快速、準(zhǔn)確、直觀、全面反映區(qū)域尺度陸地生物多樣性的狀況[21]。

綜上，基于森林資源清查數(shù)據(jù)，筆者試圖借助表征生物多樣性的關(guān)鍵指標(biāo)，構(gòu)建區(qū)域尺度陸地生物多樣性的評價(jià)指標(biāo)體系；在空間上表現(xiàn)生物多樣性的相對重要程度，從而快速識別評價(jià)區(qū)域生物多樣性的熱點(diǎn)區(qū)以及生態(tài)廊道、空缺區(qū)的潛在分布區(qū)域。該結(jié)果可以根據(jù)研究尺度和研究范圍進(jìn)行任意裁切和統(tǒng)計(jì)，簡單快捷，適用于生物多樣性保護(hù)優(yōu)先區(qū)規(guī)劃、生態(tài)安全格局構(gòu)建以及生態(tài)保護(hù)紅線劃定等相關(guān)工作的前期研究。

1 評價(jià)方法

1.1 評價(jià)流程

生物多樣性評價(jià)流程詳見圖1。首先,基于森林資源清查數(shù)據(jù)以及專家綜合評判，篩選相關(guān)指標(biāo)構(gòu)建生物多樣性評價(jià)指標(biāo)體系，得到評價(jià)區(qū)域小班尺度的生物多樣性狀況。然后,結(jié)合該區(qū)域最新的遙感影像以及歷史物種調(diào)查記錄，得到區(qū)域生物多樣性的熱點(diǎn)區(qū)和連接熱點(diǎn)區(qū)的生態(tài)廊道的潛在分布區(qū)。最后,結(jié)合現(xiàn)有保護(hù)地的分布狀況，得到區(qū)域生物多樣性的潛在空缺區(qū)。

圖1 生物多樣性評價(jià)技術(shù)路線Fig.1 Technical route of biodiversity evaluation

1.2 指標(biāo)體系構(gòu)建

區(qū)域生物多樣性評估一般涉及物種和生態(tài)系統(tǒng)的豐富性、特有性、受威脅性和稀有性等指標(biāo)。其中，豐富性是最重要的內(nèi)容，也是最普適的屬性，任何區(qū)域的物種和生態(tài)系統(tǒng)都具有一定的豐富性，而特有性、受威脅性和稀有性等則是部分區(qū)域物種和生態(tài)系統(tǒng)所特有的屬性。基于以上分析，考慮到區(qū)域尺度生物多樣性評價(jià)的全覆蓋性和空間可視化，首先,可通過表征替代指標(biāo)建立指標(biāo)體系，對豐富性進(jìn)行全覆蓋評價(jià)和空間可視化表達(dá)；繼而根據(jù)需要，利用評價(jià)區(qū)域內(nèi)保護(hù)物種或?yàn)l危物種的分布調(diào)查數(shù)據(jù)識別其空間分布，歸一化后對豐富性評估結(jié)果實(shí)現(xiàn)后期矯正和補(bǔ)充，來表征特有性、受威脅性和稀有性。

森林清查數(shù)據(jù)記錄中與生物多樣性有關(guān)的包括群落結(jié)構(gòu)、林層結(jié)構(gòu)、樹種結(jié)構(gòu)、森林健康、林木起源、郁閉度等級、森林自然度、灌草覆蓋度、枯枝落葉厚度和腐殖質(zhì)層厚度等十余個(gè)指標(biāo)。首先,基于科學(xué)性、代表性、層次性和互補(bǔ)性原則，形成了由8個(gè)指標(biāo)構(gòu)成的用于反映喬木、灌木、草本和土壤4個(gè)層次生物多樣性的一套評價(jià)體系。然后,經(jīng)過生態(tài)學(xué)、生物多樣性、林學(xué)、地理學(xué)等多學(xué)科的30位專家的經(jīng)驗(yàn)分析和綜合判斷，對各指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重賦值，滿分為100分。每一指標(biāo)的得分等距分為5級(0.2、0.4、0.6、0.8、1)，并給出了評分依據(jù)。其中,定性指標(biāo)根據(jù)其意義和經(jīng)驗(yàn)直接歸類賦值(如群落結(jié)構(gòu)、樹種結(jié)構(gòu)和自然度)；定量指標(biāo)中蓋度和郁閉度為等距分級后賦值，腐殖質(zhì)厚度和枯枝落葉厚度則根據(jù)所有小班記錄數(shù)據(jù)的分布情況，采用自然間斷點(diǎn)分級(natural breaks)方法分級賦值，該方法可對相似值進(jìn)行最恰當(dāng)?shù)胤纸M，并可使各個(gè)類之間的差異最大化(表1)。據(jù)此可以計(jì)算得到每個(gè)小班的生物多樣性得分，表征其生物多樣性狀況。

表1生物多樣性評價(jià)指標(biāo)體系
Table1Theindicatorsystemofbiodiversityevaluation

得分喬木灌木草本土壤群落結(jié)構(gòu)樹種結(jié)構(gòu)郁閉度自然度灌木蓋度/%草本蓋度/%腐殖質(zhì)厚度/cm枯枝落葉厚度/cm1 完整結(jié)構(gòu)類型6、7gt;0 8Ⅰgt;80gt;80gt;5gt;50 8完整結(jié)構(gòu)類型5gt;0 6～0 8Ⅱgt;60～80gt;60～80 3～5 3～50 6復(fù)雜結(jié)構(gòu)類型4gt;0 4～0 6Ⅲgt;40～60gt;40～60 1～3 1～30 4復(fù)雜結(jié)構(gòu)類型3gt;0 2～0 4Ⅳgt;20～40gt;20～400 5～10 5～10 2簡單結(jié)構(gòu)類型1、2≤0 2Ⅴ≤20≤20≤0 5≤0 5

群落結(jié)構(gòu)、樹種結(jié)構(gòu)、郁閉度、自然度、灌木蓋度、草本蓋度、腐殖質(zhì)厚度和枯枝落葉厚度的權(quán)重分別為21.6、15.0、7.9、14.0、14.3、10.6、8.5和8.1。

1.3 指標(biāo)解釋

群落結(jié)構(gòu)用于表征森林層次的豐富情況，森林層次越多表示其生物多樣性越豐富,分為完整結(jié)構(gòu)、復(fù)雜結(jié)構(gòu)、簡單結(jié)構(gòu)3類：完整結(jié)構(gòu)指具有喬木層、下木層、草本層和地被物層4個(gè)植被層的森林群落結(jié)構(gòu)類型；復(fù)雜結(jié)構(gòu)指具有喬木層和其他1～2個(gè)植被層；簡單結(jié)構(gòu)指只有喬木1個(gè)植被層。

樹種結(jié)構(gòu)表征森林群落樹種的豐富程度，主要包括以下幾種類型：類型1—針葉純林；類型2—闊葉純林；類型3—針葉相對純林；類型4—闊葉相對純林；類型5—針葉混交林；類型6—針闊混交林；類型7—闊葉混交林。

郁閉度指林木樹冠覆蓋林地的程度，以樹冠垂直投影面積與林地面積之比表示。

森林自然度按照現(xiàn)實(shí)森林類型地帶性與原始頂極森林類型的差異，或次生森林類型位于演替中的階段來劃分，也反映了人為干擾的情況。Ⅰ級：原始或受人為影響很小而處于基本原始狀態(tài)的植被。Ⅱ級：有明顯人為干擾的天然森林類型或處于演替后期的次生森林類型，以地帶性頂極適應(yīng)值較高的樹種為主，頂極樹種明顯可見。Ⅲ級：人為干擾很大的次生森林類型，處于次生演替的后期階段，除先鋒樹種外，也可預(yù)見頂極樹種出現(xiàn)。Ⅳ級：人為干擾很大，演替逆行，處于極為殘次的次生林階段，以地帶性先鋒樹種為主。Ⅴ級：人為干擾強(qiáng)度極大且持續(xù)，地帶性森林類型幾乎破壞殆盡，處于難以恢復(fù)的逆行演替后期，包括各種人工森林類型。

灌木蓋度指灌木植被覆蓋小班的程度，以小班內(nèi)灌木植被垂直投影面積與小班面積之比表示，用于反映灌木層的生物多樣性。

草本蓋度指草本層覆蓋小班的程度，以小班內(nèi)草本植被垂直投影面積與小班面積之比表示，用于反映草本層的生物多樣性。

腐殖質(zhì)厚度為土壤生物提供有機(jī)物和棲息地等支持，用于反映土壤層的生物多樣性。

枯枝落葉為土壤提供有機(jī)物、水分和養(yǎng)分支持，并為昆蟲和菌類等提供豐富的食物來源，枯枝落葉厚度也是反映土壤表層生物多樣性的重要指標(biāo)。

2 案例應(yīng)用

2.1 研究區(qū)概況

北京市位于華北平原西北隅，北緯39°26～41°03′，東經(jīng)115°25′～117°30′，面積為16 410 km2。由西北山地(61.29%) 和東南平原(38.71%) 兩大地貌單元組成，處于平原與高原、山地過渡的地帶，生境類型多樣，具有豐富的植被類型和復(fù)雜的生物群落，野生動植物資源非常豐富[22]。目前，北京市共建成各類自然保護(hù)區(qū)20個(gè)，總面積約13萬km2，約占國土面積8%。然而近年來快速城市化導(dǎo)致生物棲息地喪失、退化和破碎化[23]，使得生物多樣性保護(hù)工作面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。有必要在區(qū)域尺度對其進(jìn)行整體評價(jià)，為生物多樣性的保育和決策提供依據(jù)，從而開展下一步工作。

2.2 數(shù)據(jù)來源及評價(jià)方法

研究數(shù)據(jù)：北京市森林資源清查數(shù)據(jù)(2009年)，2015年SPOT遙感影像數(shù)據(jù)(分辨率5 m)，北京市現(xiàn)有保護(hù)地分布數(shù)據(jù)(包括自然保護(hù)區(qū)、森林公園和風(fēng)景名勝區(qū))，對李景文等[24]基于鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度的北京市野生維管植物調(diào)查結(jié)果進(jìn)行空間化生成的矢量數(shù)據(jù)。

生物多樣性評估：首先基于森林資源清查數(shù)據(jù)，利用所建指標(biāo)體系對案例區(qū)生物多樣性狀況進(jìn)行評價(jià)，采用自然間斷點(diǎn)分級(Jenks)分類方法對評價(jià)結(jié)果進(jìn)行分級，該方法可使組間方差最大、組內(nèi)方差最小，從而使各組之間的差異達(dá)到最大化，結(jié)果較為客觀。將評價(jià)結(jié)果分為生物多樣性豐富區(qū)、較豐富區(qū)、一般區(qū)、較低區(qū)和低區(qū)5級。由于北京缺乏具有重要意義的保護(hù)種和瀕危種，因此案例評估重點(diǎn)考慮生物多樣性的豐富程度。

熱點(diǎn)區(qū)識別：為保持生物多樣性熱點(diǎn)區(qū)的連續(xù)性、完整性和可行性，以調(diào)查小班為單元，對生物多樣性豐富區(qū)和較豐富區(qū)集中分布的區(qū)域進(jìn)行人工邊界識別，并疊加最新高分辨率遙感影像作為輔助，目視扣除人為干擾劇烈的區(qū)域。

空缺區(qū)識別：生物多樣性熱點(diǎn)區(qū)中除去現(xiàn)有保護(hù)地則為空缺區(qū)的潛在分布區(qū)。

生態(tài)廊道：構(gòu)建原則以生物多樣性熱點(diǎn)區(qū)為依托，選擇植被現(xiàn)狀條件較好且遠(yuǎn)離人為干擾的地塊，而邊界則盡量最小化。實(shí)際操作時(shí)基于小班邊界，以生物多樣性評估結(jié)果為依據(jù)，選擇得分較高的地塊，同時(shí)疊加最新高分辨率遙感影像以避開人為干擾劇烈的區(qū)域。

采用ArcGIS 10.2軟件對以上所有數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、空間分析和可視化。

2.3 結(jié)果與分析

2.3.1生物多樣性熱點(diǎn)區(qū)識別

依據(jù)上述指標(biāo)體系和評價(jià)方法，利用森林清查數(shù)據(jù)對北京市生物多樣性狀況進(jìn)行評價(jià)，得到生物多樣性豐富程度不同的5個(gè)級別(圖2)?；谶B續(xù)性和完整性原則，識別得到8個(gè)生物多樣性熱點(diǎn)區(qū)，并根據(jù)其所在地對熱點(diǎn)區(qū)進(jìn)行命名。同時(shí)在熱點(diǎn)區(qū)之間識別出生態(tài)廊道的潛在分布區(qū)。熱點(diǎn)區(qū)面積共計(jì)約3 791 km2，約占北京市國土面積的23%，全部位于北部和西部山區(qū)。

由于指標(biāo)體系的評價(jià)結(jié)果帶有一定的主觀性，為保證結(jié)果與實(shí)際情況相符，其結(jié)果必須進(jìn)行驗(yàn)證和修訂。將熱點(diǎn)區(qū)識別結(jié)果與物種調(diào)查結(jié)果和自然保護(hù)區(qū)現(xiàn)狀分別進(jìn)行對比，以保證結(jié)果的準(zhǔn)確性。

與基于鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度物種調(diào)查結(jié)果(圖3)進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)，熱點(diǎn)區(qū)基本包含了具有150種以上維管植物的鄉(xiāng)鎮(zhèn)。由于物種調(diào)查存在很多空白區(qū)域，以及由點(diǎn)(樣點(diǎn))到面(鄉(xiāng)鎮(zhèn))的統(tǒng)計(jì)無法精確識別鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域內(nèi)生物多樣性豐富區(qū)，該結(jié)果還可以與物種調(diào)查結(jié)果進(jìn)行相互驗(yàn)證和補(bǔ)充。與現(xiàn)有自然保護(hù)區(qū)位置(圖4)進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)，除了水域類型和地質(zhì)類型保護(hù)區(qū)外，熱點(diǎn)區(qū)涵蓋了其他所有自然保護(hù)區(qū)。綜合結(jié)果表明，該研究識別的熱點(diǎn)區(qū)與現(xiàn)實(shí)情況基本相符，同時(shí)對物種調(diào)查結(jié)果和自然保護(hù)區(qū)的分布也可起到補(bǔ)充作用。

2.3.2生物多樣性潛在空缺區(qū)識別

如圖5所示,根據(jù)熱點(diǎn)區(qū)的分布結(jié)果和北京市現(xiàn)有保護(hù)地的分布(包括自然保護(hù)區(qū)、森林公園和風(fēng)景名勝區(qū))，參考最新的遙感影像，識別生物多樣性潛在空缺區(qū)(圖5)，其主要分布于八達(dá)嶺—四?！Ъ业陞^(qū)域、云蒙山區(qū)域、百花山—東靈山區(qū)域和霧靈山區(qū)域，面積約1 068 km2，結(jié)果可為下一步生物多樣性保護(hù)工作提供依據(jù)。

結(jié)合實(shí)地調(diào)查驗(yàn)證，最終劃定生物多樣性空缺區(qū)，通過自然保護(hù)區(qū)、森林公園、風(fēng)景名勝區(qū)或國家公園等多種形式予以保護(hù)。

圖2 北京市生物多樣性熱點(diǎn)區(qū)及生態(tài)廊道Fig.2 Biodiveristy hotspots and ecological corridors in Beijing

根據(jù)李景文等[24]數(shù)據(jù)繪制。

3 討論

區(qū)域尺度生物多樣性的評估是目前的研究熱點(diǎn)之一，在地方政府的工作中有很大需求。而森林資源清查數(shù)據(jù)是各地都具備的，既覆蓋大尺度，又能保證小尺度精度的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，且長期進(jìn)行監(jiān)測可用于分析變化情況。

圖4 熱點(diǎn)區(qū)分布與現(xiàn)有自然保護(hù)區(qū)Fig.4 Distribution of hotspots and existing nature reserves

圖5 生物多樣性潛在空缺區(qū)Fig.5 Potential distribution of biodiversity protection absent areas

筆者基于森林資源清查數(shù)據(jù)，構(gòu)建了區(qū)域尺度陸地生物多樣性評估指標(biāo)體系，并以北京市為案例進(jìn)行了評估，結(jié)果與物種調(diào)查數(shù)據(jù)基本相符，且涵蓋了目前已有的自然保護(hù)區(qū)，較好地表征了北京市區(qū)域尺度生物多樣性狀況，并基于遙感影像的輔助，形成了生物多樣性熱點(diǎn)區(qū)、生態(tài)廊道潛在分布區(qū)和空缺區(qū)的一張圖(圖6)。所用方法簡單成熟，無需復(fù)雜的專業(yè)背景，可為區(qū)域尺度的生物多樣性評估，特別是缺乏生物多樣性專業(yè)人才和物種調(diào)查數(shù)據(jù)的區(qū)域提供方法借鑒。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可根據(jù)區(qū)域?qū)嶋H情況調(diào)整指標(biāo)及其權(quán)重，快速而準(zhǔn)確地得到評價(jià)區(qū)域的生物多樣性狀況，且基于小班尺度識別的熱點(diǎn)區(qū)和空缺區(qū)分布結(jié)果非常精細(xì)，可直接規(guī)劃到地塊，解決了一般規(guī)劃落實(shí)難的問題。

圖6 生物多樣性評價(jià)結(jié)果Fig.6 Biodiversity evaluation map

4 結(jié)論

基于森林資源清查數(shù)據(jù)，構(gòu)建了一套區(qū)域尺度陸地生物多樣性的評價(jià)指標(biāo)體系，并以北京市為例，評價(jià)識別了生物多樣性的熱點(diǎn)區(qū)以及生態(tài)廊道、空缺區(qū)的潛在分布區(qū)域，其結(jié)果與北京市生物多樣性狀況較為吻合，有助于生物多樣性保護(hù)優(yōu)先區(qū)規(guī)劃以及生態(tài)保護(hù)紅線劃定等相關(guān)工作的前期研究。該方法在缺乏生物多樣性專業(yè)人才或物種基礎(chǔ)調(diào)查數(shù)據(jù)的區(qū)域具有良好的應(yīng)用前景。

然而，指標(biāo)體系的評價(jià)方法本質(zhì)仍屬于替代指標(biāo)評價(jià)，在森林小班調(diào)查質(zhì)量較高和一致性良好的區(qū)域效果較好，若調(diào)查質(zhì)量不高或調(diào)查人員對指標(biāo)的理解和記錄差別較大則容易出現(xiàn)誤差。因此，評價(jià)結(jié)果若有當(dāng)?shù)匚锓N調(diào)查資料輔助驗(yàn)證或請有經(jīng)驗(yàn)的專家進(jìn)行判斷則結(jié)果會更為準(zhǔn)確。下一步筆者擬借助物種分布模型，對評價(jià)區(qū)有重要意義的物種分布區(qū)域進(jìn)行提取，結(jié)合該方法在評價(jià)生物多樣性狀況的基礎(chǔ)上，識別重要物種的分布區(qū)，使生物多樣性保護(hù)工作有的放矢，更具實(shí)際意義。

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劉春蘭(1978—)，女，河北唐山人，副研究員,博士，研究方向?yàn)樯鷳B(tài)系統(tǒng)評估與生物多樣性保護(hù)。E-mail：liuchunlan@cee.cn

(責(zé)任編輯：陳 昕)

EvaluationMethodofRegionalBiodiversityBasedonForestInventoryData：ACaseStudyofBeijing.

LIU Chun-lan,CHEN Long,QIAO Qing,MA Ming-rui,PEI Sha,WANG Hai-hua,NING Yang-cui,ZHANG Ji-ping

(Beijing Municipal Research Institute of Environmental Protection/ National Urban Environmental Pollution Control Engineering Research Center,Beijing 100037,China)

With the increasing impact of human activities and the rapid loss of biodiversity,how to prevent the continued decline in biodiversity has become a serious challenge we are facing in sustainable development. Thus,there is an urgent need for accurate and efficient assessment of regional biodiversity in practical work. Based on the forest inventory data,we designed a set of indicating system which had been used to evaluate the regional biodiversity of Beijing City. We manually identified eight biodiversity hotspots consisted of forest sublots by utilizing the established biodiversity evaluation results and high-resolution remote sensing images. The evaluation complied with the principle of consecutiveness and comprehensiveness. All hot spots were located in the northern and western mountain areas of Beijing,with a total area of about 3 791 km2,taking account for 23% of Beijing′s land area approximately. The results well reflected the biodiversity status of Beijing city. These hotspots areas identified which covered the existing nature reserves are consistent with the findings of field surveys. Meanwhile,we also identified the potential distribution of the protection gap areas and ecological corridors by using existing protected areas and remote sensing images. The system is simple and stable and requires very little professional backgrounds and data. It could be used as a reference for assessments of biodiversity at the regional level,especially useful for those lacking biodiversity expertise and field survey data. Therefore,the system is significantly practical in biodiversity conservation work. At the same time,the demarcation method solved the problem of operation planning difficulties by using boundaries of forest sublots. It also provided the theory evidences which could help and support government decisions.

biodiversity; hotspot; gap area; indicator system; ecological corridor

2017-02-17

國家自然科學(xué)基金(41501607)；北京市自然科學(xué)基金(5164031)；北京市科技計(jì)劃(Z161100001116017)；北京市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院基金(2017-A-03,2016-B-01)

① 通信作者E-mail：bryum@163.com

X826；X176

A

1673-4831(2017)11-1042-07

10.11934/j.issn.1673-4831.2017.11.012