基于凈初級(jí)生產(chǎn)力的河南省黃河流域生物多樣性維護(hù)功能重要性評(píng)價(jià)

劉天可 肖軍倉

摘 要：為了更好地研究黃河流域河南段的生物多樣性的情況，本文采用NPP法對(duì)生物多樣性維護(hù)功能重要性進(jìn)行評(píng)估分級(jí)。結(jié)果表明，一般重要區(qū)域總面積為23 730.63 km2，占河南省黃河流域國(guó)土面積的64.91%，主要分布在黃淮海平原;重要區(qū)域總面積為10 958.83 km2，占比29.98%，主要分布在自然保護(hù)區(qū)毗鄰的山區(qū)等區(qū)域;極重要區(qū)域總面積為1 868.24 km2，占比5.11%，主要分布在太行山、熊耳山、伏牛山等山區(qū)的自然保護(hù)區(qū)。

關(guān)鍵詞：生物多樣性;凈初級(jí)生產(chǎn)力;黃河流域

中圖分類號(hào)：X176文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2020）16-0143-03

Abstract： In order to better study the situation of biodiversity in Henan section of the Yellow River Basin， this paper used NPP method to evaluate and grade the importance of biodiversity maintenance function. The results show that the total area of general important areas is 23 730.63km2， accounting for 64.91% of the total land area of the Yellow River Basin in Henan Province， mainly distributed in the North China Plain; the total area of important areas is 10 958.83 km2， accounting for 29.98%， mainly distributed in the mountain area adjacent to the nature reserve; the total area of the extremely important area is 1 868.25 km2， accounting for 5.11%， mainly distributed in the nature reserve of Taihang Mountain， Xionger mountain， Funiu Mountain and other mountain areas.

Keywords： biodiversity;NPP;Yellow River Basin

1 研究背景

生物多樣性是一個(gè)內(nèi)容較為廣泛的概念，可以將其理解為各類生物在層次上的多樣性，也可以理解為各類生物生命形式的多樣性。目前，較為流行的說法是生物與其生存環(huán)境所構(gòu)成的復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)的多樣性[1]。生物多樣性維護(hù)功能在生態(tài)保護(hù)紅線劃定過程中有著十分重要的作用，指的是各類生物（包括植物、動(dòng)物、微生物等）與生存環(huán)境所構(gòu)成的系統(tǒng)在基因維持、物種維護(hù)及生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)等方面所發(fā)揮出的積極作用，與人類社會(huì)的生存與發(fā)展有著密不可分的關(guān)系。

現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外的生物多樣性評(píng)價(jià)研究發(fā)展迅速，評(píng)價(jià)對(duì)象包括基因、物種、生態(tài)系統(tǒng)等多個(gè)層次，評(píng)價(jià)的尺度包括市級(jí)、省級(jí)、國(guó)家級(jí)甚至全球尺度。在評(píng)估過程中，概念框架有著指導(dǎo)設(shè)計(jì)和實(shí)施、理清思路、澄清科學(xué)假設(shè)的作用。其中，最典型的是以驅(qū)動(dòng)力—壓力—狀態(tài)—影響—響應(yīng)為主的概念框架[2]。

凈初級(jí)生產(chǎn)力（Net Primary Productivity，NPP）是指單位時(shí)間內(nèi)生物通過光合作用所吸收的碳除植物自身呼吸的碳損耗所剩的部分，是各種微生物用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖的能量值，也是生態(tài)系統(tǒng)中其他生物成員生存和繁衍的物質(zhì)基礎(chǔ)[3]。因此，也常用NPP法對(duì)生物多樣性維護(hù)功能重要性進(jìn)行評(píng)價(jià)[4]。另外，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和3S技術(shù)的快速發(fā)展，信息獲取途徑更加多元，獲取的信息量也逐步增多，因而形成了多源信息相結(jié)合的方法。

基于此，本文以河南省黃河流域生物多樣性維護(hù)功能重要性為評(píng)價(jià)目標(biāo)，選擇NPP、氣候、地形等生態(tài)環(huán)境為評(píng)價(jià)指標(biāo)，結(jié)合3S技術(shù)以及NPP法對(duì)研究區(qū)域進(jìn)行評(píng)價(jià)，分析研究區(qū)生物多樣性空間分布特征，以期為黃河流域生物多樣性維護(hù)提供科學(xué)的依據(jù)。

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 研究區(qū)域概況

河南省黃河流域（如圖1所示）界于北緯34°46′～35°00，東經(jīng)110°21′～113°30′。黃河自陜西潼關(guān)進(jìn)入河南省，西起靈寶市，東至臺(tái)前縣，流經(jīng)三門峽、洛陽、濟(jì)源、鄭州、焦作、新鄉(xiāng)、開封、濮陽等8個(gè)省轄市28個(gè)縣（市、區(qū)），河道總長(zhǎng)711 km，流域面積3.62萬km2，占黃河流域總面積的5.1%，占河南省總面積的21.7%。河南省大部分地處暖溫帶，南部跨亞熱帶，屬北亞熱帶向暖溫帶過渡的大陸性季風(fēng)氣候，同時(shí)還具有自東向西由平原向丘陵山地氣候過渡的特征，屬于暖溫帶半濕潤(rùn)半干旱氣候區(qū)。伏牛山、嵩山分別是黃河流域同長(zhǎng)江、淮河流域的分水嶺。太行山聳立在黃土高原與華北平原之間，最高嶺脊海拔為1 500～2 000 m，是黃河流域與海河流域的分水嶺，也是華北地區(qū)一條重要的自然地理分界線。

2.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

本研究的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括：①多年植被凈初級(jí)生產(chǎn)力數(shù)據(jù)（[NPPmean]），即計(jì)算多年植被凈初級(jí)生產(chǎn)力平均值;②降水?dāng)?shù)據(jù)，即根據(jù)降水?dāng)?shù)據(jù)計(jì)算多年平均降雨量;③氣溫?cái)?shù)據(jù)，即根據(jù)氣溫?cái)?shù)據(jù)計(jì)算多年平均氣溫;④地形數(shù)據(jù)，即結(jié)合ArcGIS軟件以及研究區(qū)域的DEM數(shù)據(jù)，計(jì)算海拔因子。

2.3 研究方法

3 結(jié)果與分析

3.1 生物多樣性維護(hù)功能重要性空間分級(jí)

利用ArcGIS的空間分析功能，將研究區(qū)域的各個(gè)生物多樣性評(píng)估因子相乘，同時(shí)根據(jù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，將河南省黃河流域生物多樣性維護(hù)功能重要性分為一般重要、重要以及極重要3個(gè)等級(jí)。一般重要區(qū)域總面積為23 730.63 km2，占河南省黃河流域國(guó)土面積的64.91%;重要區(qū)域總面積為10 958.83 km2，占河南省黃河流域國(guó)土面積的29.98%;極重要區(qū)域總面積為1 868.24 km2，占河南省黃河流域國(guó)土面積的5.11%。評(píng)估結(jié)果詳見圖2。

3.2 生物多樣性維護(hù)功能空間格局分析

生物多樣性維護(hù)功能指的是各類生物與生存環(huán)境所構(gòu)成的系統(tǒng)在基因維持、物種維護(hù)以及生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)等方面所發(fā)揮出的積極作用，與人類社會(huì)的生存與發(fā)展有著密不可分的關(guān)系。河南省黃河流域地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)多樣，包括自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)、地質(zhì)公園、濕地公園、地表水飲用水水源保護(hù)區(qū)、國(guó)家級(jí)水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)等各類保護(hù)地，對(duì)當(dāng)?shù)氐臍夂蛘{(diào)節(jié)、涵養(yǎng)水源、防洪防澇、改善環(huán)境等都起著極其重要的作用;主要保護(hù)對(duì)象為黃河濕地和各類野生水禽;重點(diǎn)保護(hù)的動(dòng)物包括大鴇、黑鸛、東方白鸛、金雕、灰鶴、大天鵝、小天鵝等;重點(diǎn)保護(hù)的植物包括野大豆等[5]。

由圖2可以看出，極重要區(qū)域主要分布在太行山、熊耳山、伏牛山等山區(qū)的自然保護(hù)區(qū)，這些區(qū)域多氣候環(huán)境好，植被資源豐富，為各類動(dòng)物的生存、繁殖、棲息提供了良好的生存空間。同時(shí)，適宜的氣候條件使微生物的活動(dòng)更加頻繁，使各類營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在生物體內(nèi)與土壤之間進(jìn)行循環(huán)利用，從而使生態(tài)環(huán)境更好地發(fā)展。重要地區(qū)主要分布在自然保護(hù)區(qū)毗鄰的山區(qū)等區(qū)域。一般重要區(qū)域主要分布在黃淮海平原等區(qū)域，該區(qū)域多為居住地、耕地，人為干擾較大，因此動(dòng)植物類型較少。

3.3 不同土地利用類型的生物多樣性維護(hù)功能分析

利用ArcGIS空間分析功能，將不同土地利用類型與生物多樣性維護(hù)功能重要性分級(jí)圖進(jìn)行疊加，最終得到不同土地利用條件下生物多樣性維護(hù)功能的重要性（見表1）。由表1可知，生物多樣性維護(hù)一般重要區(qū)域中所占比例最大的是耕地，其面積約為18 120.69 km2，占河南省黃河流域國(guó)土面積比例為50.08%;重要區(qū)域所占比例較大的為林地和草地，其面積分別為5 943.03 km2和2 662.13 km2，占河南省黃河流域國(guó)土面積的比例分別為16.11%和7.36%;極重要區(qū)域主要的土地利用類型為林地，其面積為1 732.98 km2，占河南省黃河流域比例為4.74%。

4 結(jié)論

①本文應(yīng)用NPP模型，結(jié)合地理信息系統(tǒng)和遙感技術(shù)，對(duì)河南省黃河流域進(jìn)行生物多樣性的研究，并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分類分級(jí)。結(jié)果表明，河南省黃河流域生物多樣性維護(hù)功能一般重要區(qū)域總面積為23 730.63 km2，占河南省黃河流域國(guó)土面積的64.91%;重要區(qū)域總面積為10 958.83 km2，占河南省黃河流域國(guó)土面積的29.98 %;極重要區(qū)域總面積為1 868.24 km2，占河南省黃河流域國(guó)土面積的5.11%。

②根據(jù)生物多樣性維護(hù)功能重要性評(píng)估結(jié)果可知，極重要區(qū)域主要分布在太行山、熊耳山、伏牛山等山區(qū)的自然保護(hù)區(qū)，重要地區(qū)主要分布在自然保護(hù)區(qū)毗鄰的山區(qū)等區(qū)域;一般重要區(qū)域主要分布在黃淮海平原等區(qū)域，該區(qū)域多為居住地、耕地，人為干擾較大，使得動(dòng)植物類型較少。對(duì)于重要性和極重要性區(qū)域，可以在綠色空間中加入生物走廊和連接性，這樣可以為野生動(dòng)植物提供旅行和尋找新的食物來源、水源和伙伴。同時(shí)，還要制定并且落實(shí)有關(guān)政策法規(guī)保護(hù)野生動(dòng)植物，并且加大宣傳力度，提高公眾保護(hù)生物多樣性的意識(shí)。

③生物多樣性維與土地利用類型的關(guān)系十分密切，從河南省黃河流域生物多樣性維護(hù)功能重要性評(píng)估結(jié)果圖可知，極重要區(qū)域和一般重要區(qū)域多分布在林地，因此保護(hù)森林生態(tài)系統(tǒng)有利于維護(hù)該地區(qū)的生物多樣性。首先禁止亂砍濫伐，改變“靠山吃山”的落后思想，同時(shí)要加強(qiáng)“綠水青山就是金山銀山”的思想觀念;其次要大力植樹造林，保護(hù)生態(tài)環(huán)境;同時(shí)還要保護(hù)好自然界的生物鏈，維護(hù)生物鏈的完整，這樣才可以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展;人為創(chuàng)造適合這些生物生存的環(huán)境，比如自然保護(hù)區(qū)、動(dòng)物園、植物園等，并借助法律力度，為這些物種創(chuàng)造適宜的環(huán)境并促進(jìn)其繁衍生息。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐琬瑩，田建茹，邵蕊，等.生物多樣性保護(hù)優(yōu)先區(qū)域劃定方法研究：以青島為例[J].生態(tài)經(jīng)濟(jì)，2019（6）：224-229.

[2] Haines-Young R， Potschin M. Proposal for a common international classification of ecosystem goods and services （CICES） for integrated environmental and economic accounting[J].European Environment Agency，2010.

[3]許仲林，彭煥華，彭守璋.物種分布模型的發(fā)展及評(píng)價(jià)方法[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2015（2）：557-567.

[4]環(huán)境保護(hù)部，國(guó)家發(fā)展改革委.生態(tài)保護(hù)紅線劃定指南[Z].2017.

[5]黃萍，葉永忠，高紅梅，等.河南省伊洛河流域生物多樣性調(diào)查及評(píng)價(jià)[J].河南師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012（1）：142-145.