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中国西北保护区生态效益评价

叶欣^1，2，刘国华¹，李宗山¹，宫丽^1，2，王猛^1，2，王浩^1，2

（1.城市与区域国家重点实验室，生态环境科学研究中心，中国科学院，中国·北京10085；2.中国科学院大学，中国·北京10049）

摘要：在过去的三十年，中国西北保护区经历了飞速的增长，但它们在代表区域生态系统多样性方面的有效性尚未引起足够的重视。效率低下会加剧保护与发展的冲突，尤其是在西部大发展战略的影响下。因此，对保护区网络的有效性评估显得格外重要。我们提出了代表区域生态系统多样性的自然植被群落概念，并提出了全球200多个重点生态区域，用重点鸟类保护区和生态功能区代表重要的自然保护区。为了确定他们的有效性，我们研究了现有的96个保护区所代表的生态系统多样性重要程度。我们的结果显示西北地区植被群落的总体覆盖还不够全面。随着自然保护区的扩张，保护区总体面积的增长大于植被群落的丰富程度。大部分重要需要保护的区域都由保护区覆盖，但是有一些地区还没有达到10%的门槛；进一步讲，保护区分布并不均匀，保护区之间仍然存在着缺口。因此，当计划建立新的保护区时，这些区域应该得到更多的关注。整合更多的生物多样性数据集和生态功能区域评价，为政府制定合理的保护和发展战略提供依据是至关重要的。

关键词：保护策略；生物多样性；生态系统功能；保护区有效性；生态系统的表示

1.简介

在当前，保护区覆盖了全球陆地表面的13%左右，与1970年相比增长了400%。这个指标到2030年还会增长15%-29%。全球保护区网络扩张战略一直在被强调，《生物多样性公约》(CBD)成员国认为，2010年生物多样性保护目标尚未在全球范围内实现，并建议到2020年，保护区至少应有效的保护17%的土地。建立保护区在全球保护策略中是非常重要的，但是在生物多样性覆盖上依旧存在很多问题。评价保护区的有效性是确定保护区保护状况和差距的重要方面，并且能够使我们根据不同的生物多样性层次结构采取合理的行动，包括基因、物种、栖息地、植被群落、生态系统以及和他们相关的进展和功能。在理想情况下，应充分保护每一个全球生态系统和植被群落的比例，以最佳地分配全球灵活的保护资源。然而，已有的保护区在很多区域并不能很好的保护生物多样性并且当他们做到了，实际效果也达不到预想的水平。

在过去的三十年，中国经济经历了显著的飞速发展，然而，西部地区仍然达不到发达水平。为了缩小西部地区与全国其他地区的经济差距和促进区域发展，国家和政府把实现西部大开发战略作为一项长期的民族战略。这一发展主要集中在矿产资源开发和提炼、工业发展以及基础设施的改善。然而，这些经济增长活动给环境状况带来了消极的影响，导致自然资源枯竭、生物多样性丧失和生态退化。尽管在过去的三十年，国家和当地政府很努力的通过快速增加保护区覆盖来保护自然区域，在计划之外的保护区扩张却很难达到预想的保护结果。因此，面对GWDS的实施，需要重新评估保护区的有效性。伴随着有限的土地资源，应仔细规划保护区，以最大限度地发挥其在保护生物多样性和其他服务方面的作用。然而，工业或基础设施需求与保护需求之间的权衡是发展中国家面临的最复杂的挑战。在西部地区，决定哪个国家应该被发展或者哪个国家应该被保护对政府而言是一个困难的问题。因此，评估保护区的有效性对于政府确定需要保护的差距和关键领域非常重要。这些信息可以帮助他们确定重要的优先保护区域并调整行业布局，以协调生态和环境需求与社会经济发展。

传统上可以用生态影响方法评估保护区的有效性，重点关注保护区中的生态变化或栖息地破坏是否得到缓解。虽然这种方法提供了有关保护区内保护成功的基本信息，这并不意味着保护区外的未受损害的栖息地不值得保护。这个方法基于特定监测和报告数据的方法提供了有关生态，社会经济和文化价值的详细信息。但是，许多研究项目尚未与适应性管理相结合，因此，他们无法提供有效的反馈和管理建议。 相比之下，对保护区的覆盖率以及生态系统和物种代表性的评估已被广泛使用，尤其是应对管理需求。因此，该方法更适合于GWDS环境下的大规模研究。

从保护的角度来看，评估当前形势和建立代表生态系统多样性的保护区的发展过程是政府调整旧保护区和建立新保护区的重要基础。从可持续发展的角度，我们必须确认重要的保护区域是否被保护区系统恰好的覆盖以确认和修改未来的发展计划。这个能够帮助我们理解哪个重要的区域具有很好的代表性，哪个不具备很好的代表性。面对协调人类发展和生物多样性保护的压力越来越大，这样的评估是非常重要也是非常有效的，尤其是在不发达的地区。我们的目的是评估生态系统多样性在保护区系统中的代表程度，自1963年第一个保护区成立以来，保护区系统覆盖的生态系统多样性在多大程度上已经积累以及现有系统如何保护重要区域。这些结果可以为政府提供战略性建议，帮助他们调整经济发展活动，促进产业发展和保护目标的协调。

2.料和方法

2.1研究区域

中国的西北部地区传统上包括新疆、甘肃、青海、宁夏和陕西省，位于欧亚大陆的腹地。在这项研究中，我们只涉及研究新疆，甘肃和青海三个省份。这个三个省（区）面积约为2.8X10⁶km²，基本上反映了该地区的整体特征（图一）。该地区包含地方性，濒危和稀

其他保护区

国家保护区

研究区域

图.1 研究区内保护区的分布

有物种的重要沙漠，草地和湿地栖息地，包括一些珍惜骆驼、普氏野马、西藏野驴、藏羚羊以及一些珍惜鸟类。在西北地区，主要地形是山地和盆地，在东南地区主要是高原。大部分地区位于干旱和半干旱地区，特征是季风气候之间的相互作用，其中降水量由西向东逐渐增加。一直以来，这些地区都是不发达的不管是GDP总量还是人均GDP均低于全国平均水平。主要人口和经济发展集中在城市和绿洲，其中GWDS可能计划未来最多的矿产资源开采和产业分配。

2.2数据源

2.1.1生态系多样性

我们使用植被群落来代表生态系统规模的生态多样性。使用比例为1：1000000的植被图来评估研究区域中生态系统多样性。植被图基于三层分类系统：植被型群体，植被类型，植被培养和子培养。共有10个植被类型群，40种植被类型，同时在研究区域还有413种植被培养。在本研究中，未考虑栽培植物。植被类型群由相似的生活形式的建设性物种和群落地貌定义，是最高的分类单位，包括阔叶林，针叶林，灌木丛等。植被类型由具有一致的水热条件生态关系的相似生命形式的建设性物种定义，是一个中等分类单元。由相同的建设性物种或优势种确定的植被形成和亚地层是最低的分类单位。我们采用植被形成和子形成作为基础研究单元，然后在空间上叠加并与保护区相结合。如果在保护区中出现较高百分比的植被形成和子形成，则可能表明一种类型的自然植被得到了更加集中和广泛的重视和保护，反之亦然。

2.2.2全球200个优先生态区（G200s）

五个优先生态区在当前的研究区域内。设定了5％的阈值以选择符合条件的生态区域，这表明生态区域的总面积的5％以上位于该区域内。只有三个优先生态区达到了5％的最低资格门槛：中亚山地兀兰和草原，中国西南温带森林以及青藏高原（图.2a）。

2.2.3重点鸟类保护区（IBAs）

在研究区域内有59个重点鸟类保护区。因为所有的重点鸟类保护区都由点状信息识别，我们根据重点鸟类保护区数据集中发布的区域信息缓冲所有点位置周围的圆形区域，这个多边形矢量数据被认为是重要鸟类的栖息地（图.2a）。

2.2.4关键生态功能区（KEFZs）

国家生态功能区划（NEFZ）项目由环境保护部和中国科学院联合发起，全面分析空间生态特征并且定义不同区域的生态功能。关键生态功能区的任务是：1）确定生态系统类型的结构和过程及其空间分布特征；2）评估不同生态系统类型的生态功能以及他们对当地经济发展的影响；3）确定生态敏感性和高敏感区域的分布特征；4）确定关键的生态功能区。在中国，总共有50个关键生态功能区，覆盖了18.9%的陆地表面，其中有13个位于研究区域。这13个关键生态功能区需要优先选择生态和环境保护，包括六个供水和保水区，四个用于生物多样性保护，两个用于防风和固沙，一个用于保护土壤（图.2b）。

2.2.5面向关键功能的区域（KFOZs）

混乱的经济发展计划引发了人与自然的冲突, 生产和生活活动，以及研究区域的发展和保护。结果，有序的空间发展，如合理开发和利用自然资源，关键地区的生态保护以及生存环境的提升都是急需的。考虑到资源和环境承载能力，以及人口和经济的未来发展，其他的项目，面向主要功能区划（MFOZs）在“十一五”期间，中国国务院也提出了这一计划。面向主要功能区计划着重注意区域经济和社会贡献，除了考虑自然属性外，还要优化区域开发和保护的空间格局。共有25个面向关键功能的区域被认为是限制强烈开发活动以保护生态系统功能的重要区域。在研究区域有八个面向关键功能的区域，包括淡水供应，生物多样性保护，土壤和养分保护以及防风和固沙区域（图.2c）。

图二 在研究区域中重要保护区的分布，包括全球200优先生态区（G200s）（a）,重点鸟类保护区（IBAs）（a），和生态功能区（包括关键生态功能区（KEFZs）（b）和面向关键功能的区域（KFOZs）（c））

2.2.6保护区系统

我们的96个保护区的空间数据集来自最近正式的保护区系统的主要组成部分，这些数据由中国环境保护部出版。这些数据集包括保护区的最初信息：名称，建立日期，保护水平，主要保护目标和面积，以及其他具体细节。大多数的大型保护区包括多边形信息，但是一些小的或者低水平的保护区只能提供一些位置信息。基于出版的区域信息，我们在质心周围建立起缓冲区，在每个点位置周围创建了一个适当大小的圆形区域。随后合并这两个保护区部分以生成最终的多边形矢量数据（图.1）。保护区被四个不同水平的政府所管理：国家，省，市和县。级别越高的保护区被管理的越严格，越系统化。通常来讲，国家保护区（NPAs）管理和保存得很好，并有更好的支持,比如人力资源和财力资源。因此，对应于相应的分析，我们把保护区分为两个数据集：仅限所有和国有。

2.3计算方法

依据上面的数据集，我们根据保护区总面积的增加来评估生态系统多样性的累积保护区覆盖率。我们使用不同的表示阈值，以反映生态系统多样性的保护状况的差异。然后，通过存在的保护区系统，我们评估了重点区域的保护效益。在ARCMAP10.0中进行分析。

3.结果

3.1保护区的发展进程

保护区的总面积已经达到了5.269X10⁵Km²,占该地区18.7%的土地面积，这比国家保护区覆盖率高三个百分点。在这些当中，33个国家保护区占地面积4.101X10⁵Km²,占保护区总面积的77.83%。在研究区域的第一个保护区建立在1963年，但是在1980年以前，只存在3个保护区，他们只是在近30年才经历了飞速的增长（图.3）。其中有一半是在1992之前积累的，到了2005年就接近了98%。到了1995年已经积累了多一半。从2000年开始，不管是普通保护区还是国家保护区的数量都经历了飞速的增长，尤其是那些国家保护区，它们的总数量和面积由2000年到2012年增长了三倍。然而，从2006年开始，大规模的保护区建设有所下降。

国家保护区的数量

所有保护区的总数量

国家保护区的总面积

所有保护区的总面积

国家保护区的总数量

保护区的数量

保护区面积

图.3 所有保护区的数量和面积的变化（PAs）和国家保护区（NPAs）从1963到2012在研究区域的数量。

3.2受保护区系统覆盖的植被群落

保护区保护着413个中的285个自然群落和子群落，剩下128个自然植被群落和其下属子群落在自然保护区，194个自然植被群落和其下属的自群落在国家保护区。被保护区和国家保护区保护着的自然植被群落和其子群落的比例如地图所示（图.4）。然而，在考虑构成保护区土地面积10％和20％以上的天然植被形成和地层的数量时，仅发现192例（46.5％）和142例（34.4％）（图.5）。因此，在研究区域的保护区系统，所提供的超过阈值10%的植被群落并不具备代表性。从保护区的发展趋势和他们代表的植被群落丰富度来看，我们发现从1975年到1987年以及从1999年到2005年，新的植被形成和地层数量急剧增加（图.5a）。然而，其他年份的积累速度相当

资料编号：[5422]