基于文獻計量的中國自然保護地監(jiān)測研究

李苗苗, 夏萬才,王 猛, 欒曉峰

北京林業(yè)大學生態(tài)與自然保護學院, 北京 100083

自然保護地指各級政府依法劃定或確認,對重要的自然生態(tài)系統(tǒng)、自然遺跡、自然景觀及其所承載的自然資源、生態(tài)功能和文化價值實施長期保護的陸域或海域[1]。目前我國已經(jīng)形成了類型多樣的自然保護地體系,基本覆蓋了我國絕大多數(shù)重要的自然生態(tài)系統(tǒng)和自然遺產(chǎn)資源。截止到2017年底,我國已經(jīng)建立各級別自然保護區(qū)2750個、森林公園3505個、濕地公園916個,以及風景名勝區(qū)、地質(zhì)公園等各類自然保護地,占國土面積18%以上[2- 3]。自然保護地的建立在自然生態(tài)系統(tǒng)及生物多樣性保護方面發(fā)揮了巨大作用,有效地減緩了自然生態(tài)系統(tǒng)退化及生物多樣性急劇下降[4- 5]。

監(jiān)測作為量化生態(tài)變化、確定變化原因以及界定變化范圍的重要手段[6],可以幫助管理者全面地了解自然保護地的資源現(xiàn)狀和趨勢,使其制定的管理決策建立在堅實的科學基礎(chǔ)之上[7- 8]。同時,利用監(jiān)測信息可以提高公眾對生態(tài)系統(tǒng)和物種的理解與認知,并吸引各方機構(gòu)參與自然保護地生態(tài)系統(tǒng)的長期保護[9]。監(jiān)測作為保護地資源調(diào)查及管理成效評價的主要方法,一直以來都備受相關(guān)政府部門及研究學者的重視。2005年《國家林業(yè)局關(guān)于加強自然保護區(qū)建設(shè)管理工作的意見》中提出,盡快建立自然保護區(qū)監(jiān)測體系,組織自然保護區(qū)開展資源、生態(tài)等方面的監(jiān)測工作; 加強自然保護區(qū)生態(tài)定位觀測站點的建設(shè)[10]。一系列標準的發(fā)布為監(jiān)測研究提供技術(shù)規(guī)范,如自然保護區(qū)生物多樣性調(diào)查規(guī)范(LY/T 1814—2009)[11]; 重要濕地監(jiān)測指標體系(GB/T 27648—2011)[12]; 野生動物紅外相機監(jiān)測技術(shù)規(guī)程(DB51/T 2287—2016)[13]; 森林生態(tài)系統(tǒng)長期定位觀測指標體系(GB/T 35377—2017)[14]等。研究學者們也很早就認識到自然保護地進行監(jiān)測的重要性,并認為自然保護地監(jiān)測是亟待研究的課題[15- 16]。

十九大報告提出建立以國家公園為主體的自然保護地體系后,我國的自然保護事業(yè)進入了新的時代[17- 18],同時也對以國家公園為主體的自然保護地體系的監(jiān)測工作提出了更高的要求。在此背景下,必須準確把握我國自然保護地監(jiān)測現(xiàn)狀、熱點與趨勢,并在此基礎(chǔ)上提出相應的監(jiān)測建議。本文選擇自然保護區(qū)、風景名勝區(qū)、森林公園、濕地公園和地質(zhì)公園5種主要自然保護地類型[19],采用文獻計量法,對文獻發(fā)表年份、監(jiān)測指標、監(jiān)測方法和監(jiān)測行政區(qū)域4個方面的參數(shù)進行了統(tǒng)計分析,闡述了中國自然保護地的監(jiān)測現(xiàn)狀,監(jiān)測重點和發(fā)展趨勢,并提出了今后自然保護地監(jiān)測管理建議。通過本文分析,可為我國自然保護地開展長期的監(jiān)測研究和管理部門的政策制定提供科學依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)來源與統(tǒng)計方法

1.1 文獻數(shù)據(jù)來源

文獻主要來源于中國學術(shù)期刊全文數(shù)據(jù)庫(CNKI)和萬方數(shù)據(jù)知識服務平臺。首先,以“全文=‘自然保護區(qū)/森林公園/濕地公園/風景名勝區(qū)/地質(zhì)公園’并含‘監(jiān)測’”并且“摘要=‘自然保護區(qū)/森林公園/濕地公園/風景名勝區(qū)/地質(zhì)公園’并含‘監(jiān)測’”在CNKI對所有期刊文獻進行高級檢索,檢索時間為2018年12月31日為止的所有中文文獻,共計1646篇。

通過題目和摘要的粗略篩選,排除完全不符合研究主題的文獻,包括：政策法案、經(jīng)濟、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等,隨后在萬方數(shù)據(jù)知識服務平臺利用同樣的檢索方式對文獻進行補充,最后納入基本符合研究主題的期刊文獻768篇。

1.2 數(shù)據(jù)庫的建立

通過文獻管理軟件Endnote X8初步建立“自然保護地監(jiān)測”文獻數(shù)據(jù)庫,之后對無法明確是否符合研究要求的文獻進行全文查閱,刪去并未實際開展監(jiān)測工作的文獻,包括方法、體系、建議等文獻; 刪去并未以某一自然保護地為監(jiān)測研究的主要開展區(qū)域的文獻; 刪去信息冗雜,無具體的監(jiān)測時間和方法可供參考的工作總結(jié)類型的文獻,最后共698篇監(jiān)測文獻被用于本文研究。

1.3 統(tǒng)計方法

1.3.1 信息提取

作者對監(jiān)測文獻中涉及到的監(jiān)測信息進行提取,包括監(jiān)測指標、監(jiān)測方法、研究地所屬行政區(qū)等。在提取監(jiān)測指標的過程中,為了保證分析的客觀性,以全文中與以下指標名稱相匹配的關(guān)鍵詞作為判斷的依據(jù)(表1)。在過程中,如果包含該項指標,則在Excel表中標記為“1”,否則標記為“0”。

在提取監(jiān)測方法時,考慮到不同的監(jiān)測內(nèi)容所涉及的監(jiān)測方法各不相同,將監(jiān)測方法主要總結(jié)為以下四類：一是衛(wèi)星遙感; 二是紅外相機; 三是其他自動監(jiān)測系統(tǒng),包括：無線電項圈、監(jiān)測站、碳通量測量系統(tǒng)等; 四是人工實地調(diào)查,包括樣線樣方調(diào)查、實物取樣、定點觀測、手持設(shè)備定點監(jiān)測等。

1.3.2定性定量分析

根據(jù)自然保護地類型、文獻發(fā)表年份、監(jiān)測指標、監(jiān)測方法和研究地所屬行政區(qū)域進行信息整理。然后利用Excel的數(shù)據(jù)透視功能對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計,并將數(shù)據(jù)導入圖形可視化和數(shù)據(jù)分析軟件OriginPro 2019進行繪圖,以折線圖直觀地表示出一直以來我國自然保護地的監(jiān)測研究趨勢; 以柱狀圖對監(jiān)測指標熱點、監(jiān)測方法進行分析; 以條形圖直觀表示研究地所屬行政區(qū)域的分布情況。

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)文量年度變化趨勢

近40年來,自然保護地的監(jiān)測研究發(fā)文量總體呈上升趨勢(圖1)。依據(jù)文獻數(shù)量增長的快慢可將自然保護地監(jiān)測研究分為3個階段。萌芽期(1980—1999年),發(fā)文量極少且?guī)缀鯚o增長。該時期尚處于自然保護地的初步探索和建設(shè)階段(表2),監(jiān)測研究側(cè)重于環(huán)境監(jiān)測方面,總體受關(guān)注度很少。緩慢增長期(2000—2009年),發(fā)文量明顯增加且波動性緩慢增長。更多的自然保護地及其組分有監(jiān)測研究需求,結(jié)合前期自然保護地建設(shè)出現(xiàn)的管理問題,監(jiān)測研究引起行業(yè)學者的關(guān)注。跳躍式增長期(2010—2018年),發(fā)文量呈跳躍式迅速增長。其中在2012年和2016年達到峰值,分別為47篇和89篇,在2018年達到最大值117篇。在國家生態(tài)文明建設(shè)背景下,隨著社會經(jīng)濟和科技日益發(fā)展,研究范圍更廣且更細化,研究技術(shù)更加先進科學,加之前期監(jiān)測數(shù)據(jù)的積累,更多的學者開始參與到自然保護地的監(jiān)測研究中。

表1 自然保護地監(jiān)測指標體系

圖1 1980—2018年自然保護地監(jiān)測研究發(fā)文量 Fig.1 Number of published literatures on natural protected areas monitoring during 1980 to 2018

各自然保護地的監(jiān)測文獻初始發(fā)表時間均較其始建時間有5年以上的延遲(圖1,表2)。自然保護區(qū)的監(jiān)測研究發(fā)文量在總發(fā)文量中占比最高,且總發(fā)文量的變化及趨勢主要受自然保護區(qū)文獻數(shù)量的影響(圖1)。研究結(jié)果表明我國自然保護區(qū)監(jiān)測研究受到更高且持續(xù)的關(guān)注度,有更多的科研力量投入。森林公園和濕地公園的監(jiān)測研究發(fā)文量呈現(xiàn)波動式增長(圖1),其中,社會關(guān)注度高的自然保護地的發(fā)文量也較多,如張家界國家森林公園和西溪國家濕地公園。風景名勝區(qū)和地質(zhì)公園的監(jiān)測研究發(fā)文量較少且增長趨勢不明顯(圖1),所受關(guān)注度遠遠低于其他類型的自然保護地。

2.2 監(jiān)測指標與方法分析

2.2.1監(jiān)測指標

自然保護地監(jiān)測文獻中所涉及的監(jiān)測研究,其監(jiān)測內(nèi)容關(guān)注度依次為：生物多樣性 > 生態(tài)環(huán)境 > 人類活動 > 生態(tài)安全(圖2)。在生物多樣性監(jiān)測方面,各指標受到的關(guān)注度差異顯著,鳥類和獸類發(fā)文量最多,超過130篇,其次是植物和植被,而兩棲爬行類、魚類和無脊椎動物所受關(guān)注度較低,發(fā)文量低于23篇。在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測方面,各監(jiān)測指標所受關(guān)注度均較高并呈梯度變化,由高到低依次為水文水質(zhì)(138篇)>氣象(112篇)>地質(zhì)與土壤(69篇)。在人類活動方面,各監(jiān)測指標所受關(guān)注度較低且依次為土地利用(41篇)>游憩(29篇)>社區(qū)(21篇)。在生態(tài)安全方面,四項指標發(fā)文量均低于20篇,所受關(guān)注度低?？傮w來看,鳥類監(jiān)測所受關(guān)注度最高,占文獻總量的20.75%; 水文水質(zhì)、獸類、植物、氣象所受關(guān)注度緊隨其后,均在15%以上; 植被,地質(zhì)與土壤,土地利用,均在5%以上; 最后,包括游憩、社區(qū)和兩棲爬行類在內(nèi)的其他9項指標所受關(guān)注度低,在5%以下。

表2 自然保護地始建時間

圖2 自然保護地監(jiān)測指標關(guān)注度 Fig.2 Attention paid to monitoring indicators in natural protected areas

2.2.2監(jiān)測方法

一直以來,人工實地調(diào)查都是監(jiān)測項目采取的主要監(jiān)測手段。隨著其他三項監(jiān)測技術(shù)手段的發(fā)展,在最近10年間,采取人工實地調(diào)查法的文獻數(shù)量占比呈現(xiàn)下降趨勢(圖3)。采取紅外相機進行自然保護地監(jiān)測的研究在2010年后開始普及,并且在2015—2018年得到快速發(fā)展,監(jiān)測文獻占比達18%,其主要應用于鳥獸類監(jiān)測研究。采取自動監(jiān)測系統(tǒng)手段的監(jiān)測文獻數(shù)量呈現(xiàn)穩(wěn)步上升,近4年年平均發(fā)文量達13篇,其主要應用于植物生理活動和環(huán)境因子等方面的監(jiān)測研究。采取衛(wèi)星遙感手段的監(jiān)測文獻數(shù)量雖然在逐漸上升,但占比不高,近4年,監(jiān)測文獻占比僅10%左右。由于遙感技術(shù)的局限性,其監(jiān)測研究主要應用于大尺度的植被群落和土地利用等。

圖3 1980—2018年自然保護地四種主要監(jiān)測方法應用情況Fig.3 Application of four main monitoring methods in natural protected areas from 1980 to 2018

2.3 監(jiān)測行政區(qū)域分析

近四十年來,自然保護地監(jiān)測文獻中的研究地區(qū)涉及全國31個一級行政區(qū)(香港特別行政區(qū)、澳門特別行政區(qū)和臺灣省資料缺乏),其中,文獻數(shù)量≥30篇,由高到低依次為：四川、浙江、湖南、云南、廣東、北京、黑龍江、陜西、甘肅; 20—29篇,由高到低為：貴州、福建、江蘇、江西、新疆、湖北、廣西和河南; 10—19篇,由高到低為：安徽、內(nèi)蒙古、重慶、山東、吉林、上海、河北、寧夏、海南和青海; 10篇以下的為：遼寧、天津、西藏和山西(圖4)。

圖4 各個省份的自然保護地監(jiān)測發(fā)文量統(tǒng)計Fig.4 Publication statistics of natural protected areas monitoring in various provinces

3 結(jié)論與討論

3.1 自然保護地監(jiān)測研究與國家政策和自然保護地發(fā)展密不可分

大量的文獻和出版物是反映研究工作的一種重要形式,本文基于698篇自然保護地監(jiān)測文獻,分析了1980—2018年我國自然保護地的監(jiān)測情況。自1956 年我國第一個自然保護區(qū)——廣東鼎湖山自然保護區(qū)成立至1995年期間我國自然保護地數(shù)量相對較少,監(jiān)測工作和成果較少,此時期為自然保護地監(jiān)測的萌芽期?！熬盼濉逼陂g,我國自然保護地建設(shè)出現(xiàn)了快速增長的勢頭。一方面是 1993 年底《生物多樣性公約》生效和 1994 年國務院頒布了《中華人民共和國自然保護區(qū)條例》,可持續(xù)發(fā)展成為我國的國家戰(zhàn)略；另一方面,1998 年后各類自然災害的發(fā)生加速了我國的生態(tài)建設(shè)和環(huán)境保護工作。國家不僅啟動了天然林保護、退耕還林等生態(tài)建設(shè)工程,還新建了一大批自然保護地(特別是自然保護區(qū)),這使得我國的自然保護地數(shù)量和面積同步快速增長[2,20]。更多的自然保護地有監(jiān)測研究需求,結(jié)合逐步顯現(xiàn)的管理問題,監(jiān)測研究引起行業(yè)學者的關(guān)注,進入自然保護地監(jiān)測的緩慢增長期(2000—2009年)。

在國家生態(tài)文明建設(shè)背景下,隨著國家社會經(jīng)濟和科技日益發(fā)展,研究范圍更廣并更細化,研究技術(shù)更加先進科學,加之前期監(jiān)測數(shù)據(jù)的積累,2010—2018年間呈現(xiàn)出發(fā)文量的跳躍式增長。其中,2013年,十八大提出要大力推進生態(tài)文明建設(shè); 2017年,十九大報告為未來中國的生態(tài)文明建設(shè)和綠色發(fā)展指明方向,規(guī)劃線路,提出建立以國家公園為主體的自然保護地體系。國家對生態(tài)文明建設(shè)和自然保護領(lǐng)域的重視,與2013年和2017年后發(fā)文量的兩次大幅跳躍相契合。當前,中國正在快速推進自然保護地體系重構(gòu),并提出對各類自然保護地要實行全過程統(tǒng)一管理[21],這將對監(jiān)測研究工作提出新的挑戰(zhàn)。

3.2 自然保護區(qū)以外其他自然保護地類型科研監(jiān)測力量投入不足

近40年時間,自然保護區(qū)的監(jiān)測文獻總數(shù)占比達67%,且增長趨勢顯著。在不同的自然保護地類型中,自然保護區(qū)起步最早、數(shù)量最多、面積最大,保護價值高[22],其監(jiān)測研究作為管理工作及生物多樣性保護的重要一環(huán),需要繼續(xù)受到重視。但是包括森林公園、濕地公園、地質(zhì)公園和風景名勝區(qū)在內(nèi)的可供人們游覽或者進行科學、文化和教育活動的區(qū)域,其管理工作同樣需要引起更多專業(yè)學者和相關(guān)機構(gòu)的重視,目前這些保護地類型科研監(jiān)測力量明顯投入不足。

3.3 生物多樣性和生態(tài)環(huán)境是當前自然保護地監(jiān)測重點

涉及生物多樣性監(jiān)測的發(fā)文量占比達79%,其中鳥類和獸類多樣性監(jiān)測文章占比最大。一方面是我國獸類和鳥類多樣性高且受威脅嚴重[23- 24],社會公眾關(guān)注度高；另一方面,鳥類和獸類易于識別,加之紅外相機技術(shù)的發(fā)展促進了大型獸類和地棲鳥類的監(jiān)測[25]。兩棲爬行類、魚類和無脊椎動物所受關(guān)注度低,三者總發(fā)文量不足植物發(fā)文量的二分之一,考慮是監(jiān)測技術(shù)受限且物種個體活動隱蔽,不易辨識有關(guān)。生態(tài)環(huán)境普遍受到較高的關(guān)注度,其中水文水質(zhì)占比最大,尤其對于濕地公園,水環(huán)境是用來判斷濕地生態(tài)系統(tǒng)健康與否的直接證據(jù)。森林公園主要對大氣質(zhì)量進行監(jiān)測。人類活動和生態(tài)安全所受關(guān)注度均較低,七項指標平均發(fā)文量不足20篇,需要引起行業(yè)學者重視。

3.4 傳統(tǒng)的人工監(jiān)測技術(shù)正逐漸被高效便捷的新興科技取代

雖然人工實地調(diào)查方法的監(jiān)測文獻數(shù)量一直很高,但其占比在逐漸下降,隨著其他三類監(jiān)測方法的發(fā)展,行業(yè)學者選擇更為高效且省時省力的方式。紅外相機作為新興的自然保護地監(jiān)測手段,主要應用于鳥獸等生物多樣性監(jiān)測中；衛(wèi)星遙感技術(shù)主要應用于大尺度的監(jiān)測研究,其發(fā)文量雖然較少,但作為客觀、實時且有效提高監(jiān)測效率的手段,將繼續(xù)成為自然保護地監(jiān)測的重要手段。其他自動監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)文量穩(wěn)步增長,其具備的實時性、多樣性、可靠性和快速分析能力等,將有效提升自然保護地監(jiān)測效率[26]。

3.5 監(jiān)測研究地存在區(qū)域間不平衡現(xiàn)象

研究地所屬行政區(qū)的監(jiān)測文獻數(shù)量在6—48篇之間不等。一方面各省市自然保護地數(shù)量及生態(tài)系統(tǒng)類型不一,生物多樣差異較大,整體而言自然保護地數(shù)量多且生物多樣性高的省市自然保護地監(jiān)測成果相對較多。另一方面,自然保護地和其主要保護對象的社會關(guān)注度也是造成監(jiān)測成果產(chǎn)出差異的重要原因。發(fā)文量較少的省份,自然保護地社會關(guān)注度較低且科研力量投入不足。但是,發(fā)文量多的地區(qū)也存在區(qū)域內(nèi)不平衡,監(jiān)測研究主要針對社會關(guān)注度較高的少數(shù)幾個自然保護地的現(xiàn)象,比如研究地為奧林匹克森林公園、松山國家級自然保護區(qū)的發(fā)文量總和占北京地區(qū)自然保護地監(jiān)測文獻總數(shù)的43%。

需要注意的是,本文仍具有一定的局限性,因為森林公園、濕地公園、地質(zhì)公園和風景名勝區(qū)與自然保護區(qū)的自然屬性、功能屬性不盡相同[20],監(jiān)測的側(cè)重點和頻次本身差異較大,而且各類保護地建立時間不在一個起點(表2),其監(jiān)測工作基礎(chǔ)有差異。另外,其他各類保護地從管理要求方面也并未像自然保護區(qū)一般進行嚴格管理[17,27]。此外,在行政區(qū)域的分析中,不同地域的主要自然生態(tài)系統(tǒng)類型以及自然保護地數(shù)量不一也確實對研究結(jié)果有一定影響。但毋庸置疑的是,以上保護地均屬于自然保護地的范疇,均以自然保護作為第一要義,保護著我國的自然生態(tài)系統(tǒng)及生物多樣性[19],其監(jiān)測管理工作反映著我國自然保護工作的管理有效性。本文通過對自然保護地監(jiān)測研究趨勢、監(jiān)測指標、監(jiān)測方法和所屬行政區(qū)的分析中,以提供我國自然保護地監(jiān)測研究的整體概況為主要目的,同時也比較清楚地反映了自然保護地監(jiān)測方面存在的不足,可為今后自然保護地的監(jiān)測研究提供方向,也可為政府相關(guān)部門在自然保護地監(jiān)測管理策略制定提供技術(shù)支撐。同時建議將單一自然保護地類型的監(jiān)測現(xiàn)狀分析以及同一地理區(qū)劃的自然保護地監(jiān)測研究對比等作為后續(xù)深入研究的內(nèi)容。

4 建議

通過以上對一直以來自然保護地監(jiān)測研究的系統(tǒng)分析,針對當前監(jiān)測中存在的問題,對今后自然保護地的監(jiān)測工作提出如下建議：

(1) 在當前以國家公園為主體的自然保護地體系重構(gòu)與變革的背景下,需加大并兼顧對各類自然保護地的管理水平以及科研監(jiān)測力量投入；迫切需要構(gòu)建新的針對于面積更大、物種更多、生態(tài)系統(tǒng)類型更復雜的國家公園的監(jiān)測體系。

(2) 為保護自然生態(tài)系統(tǒng)的原真性和完整性,需要擴大監(jiān)測對象。在生物多樣性方面需加強對兩棲爬行類、魚類以及無脊椎動物的監(jiān)測,實現(xiàn)生物多樣性全面監(jiān)測。還應重視對自然保護地干擾較大的指標監(jiān)測,如人類活動和生態(tài)安全方面的監(jiān)測。

(3) 隨著科學技術(shù)的發(fā)展,監(jiān)測技術(shù)日新月異,例如無人機遙感技術(shù)[28- 29]、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)[30-31]。 管理機構(gòu)以及行業(yè)學者應提高監(jiān)測研究水平,將新技術(shù)、新方法應用于自然保護地監(jiān)測研究中,更科學、系統(tǒng)地反應出自然保護地的資源變化及受脅程度。

(4) 地方政府應高度重視生態(tài)文明建設(shè)的重要性,加強自然保護地體系建設(shè),制定相關(guān)政策,加大資金投入,鼓勵與支持當?shù)刈匀槐Ｗo地的監(jiān)測管理工作,并對其實施有效監(jiān)督,使管理和規(guī)劃工作建立在科學基礎(chǔ)之上。鼓勵自然保護地管理機構(gòu)加強與科研院所和相關(guān)高校的監(jiān)測合作,建立長期監(jiān)測檔案,并將監(jiān)測結(jié)果有效應用于自然保護地管理。同時,作為信息共享的一種方式,鼓勵將監(jiān)測結(jié)果以文獻的形式進行公開發(fā)表,成果共享。