全 文 ：黄淮海地区跨流域湿地生态系统保护网络体系优化*
宋晓龙1 摇 李晓文2**摇 张明祥3 摇 杨殿林1 摇 张黎娜2 摇 张贵龙1
( 1农业部环境保护科研监测所, 天津 300191; 2北京师范大学环境学院水环境模拟国家重点实验室, 北京 100875; 3北京林业
大学自然保护区学院, 北京 100083)
摘摇 要摇 运用系统保护规划方法,以集水区为保护规划单元,综合考虑三维(3D)连接性(横
向、纵向、垂向)和跨流域调水工程,通过不可替代性分析和保护空缺识别,对黄淮海地区跨流
域湿地生态系统保护网络体系优化进行研究,并通过与已有保护体系对比,评估了优化体系
的效用.结果表明: 依据不可替代性大小和连接性原则,湿地保护空缺可分为优先保护空缺
和一般保护空缺;黄淮海地区湿地生态系统保护体系经过优化后,湿地保护状况整体上有较
大改观,其中所有湿地类型受保护比重由初始的 20%左右增长到 46. 8% ,且各湿地类型保护
状况都有不同程度的改善,优化体系中的受保护比重大多在 40%以上.无论是从近期还是长
远来看,湖泊湿地保护都应给予较多关注.生态系统服务价值和生物多样性相整合、保护和恢
复相结合是未来湿地生态系统保护规划研究中应关注的方面.
关键词摇 黄淮海地区摇 跨流域摇 系统保护规划摇 湿地生态系统摇 保护网络摇 优化体系
文章编号摇 1001-9332(2012)02-0475-08摇 中图分类号摇 Q16;X176摇 文献标识码摇 A
Optimization of conservation network system for inter鄄basin wetland ecosystem in Huang鄄
Huai鄄Hai Region. SONG Xiao鄄long1, LI Xiao鄄wen2, ZHANG Ming鄄xiang3, YANG Dian鄄lin1,
ZHANG Li鄄na2, ZHANG Gui鄄long1 ( 1Agro鄄Environmental Protection Institute, Ministry of Agricul鄄
ture, Tianjin 300191, China; 2State Key Laboratory of Water Environment Simulation, School of
Environment, Beijing Normal University, Beijing 100875, China; 3College of Nature Conservation,
Beijing Forestry University, Beijing 100083, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2012,23(2): 475-482.
Abstract: By using systematic conservation planning ( SCP) method, and taking catchment as
planning unit, an optimization of conservation network system for the inter鄄basin wetland ecosystem
in Huang鄄Huai鄄Hai Region was conducted, with a comprehensive consideration of 3鄄dimensional
(lateral, longitudinal and vertical) connectivity and Inter鄄basin Water Transfer Project and by the
methods of irreplaceability analysis and gap identification. The efficacy of the optimized conserva鄄
tion network system was evaluated, as compared with the existing conservation network system.
According to the principles of irreplaceability and connectivity, the wetland conservation gaps could
be divided into two types, i. e. , be conserved in priority and in general. After the optimization, the
conservation status of the inter鄄basin wetland ecosystem in Huang鄄Huai鄄Hai Region had an overall
improvement. The conserved percentage of the wetland types was from about 20% up to 46. 8% ,
and, for each wetland type, its conserved level increased to some extent, almost above 40% . Both
in the near future and in the long term, more attention should be paid to the conservation of lake
wetland. In addition, the integration of ecosystem service function and biodiversity and the combi鄄
nation of protection with restoration would be the main task for the wetland ecosystem conservation
planning in the future.
Key words: Huang鄄Huai鄄Hai Region; inter鄄basin; systematic conservation planning; wetland eco鄄
system; conservation network; optimized system.
*国家重点基础研究发展计划项目 (2006CB403305)、国家自然科学基金项目 (40671072 )、遥感科学国家重点实验室开放基金项目
(OFSLRSS201004)和国家水体污染控制与治理科技重大专项(2009ZX07209鄄008)资助.
**通讯作者. E鄄mail: xwli_bnu@ 163. com
2011鄄05鄄13 收稿,2011鄄11鄄16 接受.
应 用 生 态 学 报摇 2012 年 2 月摇 第 23 卷摇 第 2 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Feb. 2012,23(2): 475-482
摇 摇 系统保护规划方法 ( systematic conservation
planning, SCP)强调:生态保护不仅要关注目标物种
本身,还要考虑其所在的生态系统和有关生态过程;
不仅要重视保护区,还应重视保护区与周围环境的
关系;生物多样性保护战略应在物种鄄生境鄄保护区鄄
保护区网络等多层次和多尺度上进行,基于物种生
境格局和生态学过程的保护对生物多样性的维持更
有意义[1-4] .由于大多数自然保护区是在“抢救式冶
意识下建设,缺乏建设前的科学评估,且保护区的选
址和管理有待优化,导致大多数物种生境(保护区)
呈现被人类活动区域所包围的“孤岛状冶格局[5-6],
存在明显的保护空缺( gap),难以满足当前生物多
样性保护的需求[7-9] . 人类剧烈活动造成的生境退
化和生物多样性丧失,又加剧了保护区格局的这种
“孤岛现象冶. 自然保护与管理的实践表明,若能通
过建立生态廊道( ecological corridor)、绿道( green鄄
way)等生态网络( ecological network)将单个、孤立
的自然保护区连接起来形成保护区网络[10-12],并识
别出未受保护的重要生态功能区(保护空缺),将其
纳入已有的自然保护区体系中,同时协调处理好自
然保护与区域开发之间的矛盾,则能显著提高生物
多样性保护的效率[13-15] .基于生态网络保护和优先
性保护思想而发展的系统保护规划方法可望提供有
效的科学指导[16-19] . 目前,系统保护规划的相关理
论方法已在国际保护生物学界引起了广泛关
注[18-19],国内也有部分学者对其进行了探索性研
究[3,20] .
湿地既是地球上生物多样性资源最丰富的生态
系统类型之一,同时也是遭受人类破坏最严重的生
态系统类型之一.截至 2008 年底, 我国已建立 550
多处湿地自然保护区,基本形成了以湿地自然保护
区为主体的湿地保护网络体系[21] .但许多湿地保护
区最初不是以湿地保护为目的而建立,或者有一部
分保护区是陆生 /海洋保护区,只是这些保护区内含
有湿地而已.这些保护区的最大问题就是不能有效
地捕捉区域湿地信息. 随着系统保护规划方法的应
用推广,部分学者开始关注湿地的系统保护规划研
究[22-24] .需要注意的是,不同于陆生 /海洋生态系
统,在湿地生态系统的保护规划中,连接性(connec鄄
tivity)是一个非常重要的考虑因素. 湿地生态系统
的连接性是一个多维(multi鄄dimension)概念,包括横
向连接性、纵向连接性、垂向连接性,即 3D 连接性,
甚至还有随时间变化的连续性. 但已有的湿地生态
系统保护规划研究主要集中于不同湿地生态系统类
型间的横向联系和河流湿地生态系统上下游间的纵
向联系,对地表和地下水文之间的垂向联系几乎没
有涉及,而多维连接性的综合考虑则是未来湿地生
态系统保护规划研究的趋势或焦点[25-28] .
以往系统保护规划研究多关注陆生 /海洋生态
系统,有关湿地的研究相对较少[29-31] . 不同类型湿
地生态系统往往是以栖息地网络的形式为湿地生物
(水禽、鱼类等)所利用,与陆生 /海洋生态系统相
比,对其进行有效保护更需科学合理地构建和优化
保护网络体系.本研究立足于现阶段我国湿地保护
区建设和湿地保护战略的迫切需求,以地处我国社
会经济发展重心之一,同时生态环境比较脆弱、生物
多样性和生态系统服务价值巨大的黄淮海地区湿地
生态系统为研究对象,依托系统保护规划的理论、方
法和技术手段,对该区域湿地生态系统保护网络体
系优化进行研究.本研究既契合了我国湿地资源环
境保护与区域可持续发展战略需求,同时其研究成
果也将进一步丰富、拓展系统保护规划的理论方法
和应用价值.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 研究区概况
黄淮海地区主体由黄河、淮河和海河及其支流
冲积而成的黄淮海平原以及与其相毗连的鲁中南丘
陵和山东半岛组成. 本研究区主要包括海河区的海
河北系、海河南系、徒骇马颊河流域、滦河及冀东沿
海流域 4 个二级流域单元,黄河区的花园口以下区
域 1 个二级流域单元,淮河区的全部(包括淮河上
游、淮河中游、淮河下游、沂沭泗河流域、山东半岛沿
海诸河流域 5 个二级流域单元). 研究区共覆盖北
京、天津、河北、河南、山东、江苏和安徽 7 个省
(市),面积 48郾 4伊104 km2(图 1).南水北调东中线工
程贯穿该地区,纵跨海河、黄河和淮河三大流域,与
黄淮海三条河流形成独具特色的 “三横两纵冶格
局[32],并与区域内的淡水沼泽、滨海滩涂、河流、湖
泊、河口湿地等天然湿地生态系统相互关联、耦合,
发挥着重要的生态功能.黄淮海地区生物资源丰富,
水鸟约 200 种,数量以百万计.截止到 2008 年底,区
域内已建立 52 处各级湿地保护区,面积约 17113
km2,其中国家级 12 处.
黄淮海地区是我国的政治、经济和文化中心,人
口密度约是全国平均值的 4 倍,各级道路密度、居民
点密度非常大,城市化发展迅猛,是典型的高强度开
发区域[33] .持续高强度的开发建设,导致区域水资
674 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 23 卷
图 1摇 黄淮海地区地理位置
Fig. 1 摇 Geographical location of Huang鄄Huai鄄Hai Region in
China郾
玉:海河流域 Haihe River basin; 域:黄河流域 Yellow River basin; 芋:
淮河流域 Huaihe River basin郾
源缺乏、过量抽取地下水、湿地面积萎缩、生境破碎
化、区域生物多样性特别是珍稀濒危水禽栖息地受
到严重威胁;同时,高强度社会经济活动产生的大量
工业、生活污水和上游城市污水排入河流,并沿河流
向下游扩散,不仅污染当地水资源,还可能导致下游
区域甚至整个流域湿地水质受到严重污染[34-35] .过
量污染和人为活动破坏可能会造成湿地自净能力等
生态系统功能退化甚至丧失,区域可持续发展能力
及区域生态安全受到严重威胁.
1郾 2摇 数据来源及处理
本研究使用的数据主要有:全国水资源分级分
区图,来源于水利部水利水电规划设计总院;90 m
分辨率的数字高程模型 ( digital elevation model,
DEM),该数据由美国国家航空航天局(NASA)和国
家空间信息情报局(NGA)共同合作完成,为国际农
业研究咨询顾问集团(CGIAR)空间信息协会(CSI)
处理后的无“空洞冶全球无缝 CGIAR鄄CSI SRTM 数
据;1 颐 25 万数字水系图和公路、铁路、水坝、农村居
民点、城镇分布等社会经济数据来源于国家基础地
理信息中心;湿地类型分布数据采用遥感科学国家
重点实验室 2009 年编制完成的全国湿地数据;土地
利用类型分布(2000 年)和地貌数据来源于中国科
学院地理科学与资源研究所;TM 遥感影像(2000
年)来源于中国遥感卫星地面站;物种分布和湿地
保护区分布数据来源于当地相关管理部门和文献资
料;地下水分布数据来源于中国地质科学院水文地
质环境地质研究所;南水北调东中线布局数据来源
于南水北调工程建设委员会办公室;利用 GIS 技术
将搜集的纸质资料矢量化成空间数据,并综合已有
的空间数据建立地理信息系统数据库.
利用全国水资源分级分区代替行政单元区划界
定研究区范围[36];基于 90 m 分辨率 DEM 数据和
1 颐 25万数字水系图,利用 Arc Hydro 工具,通过敏
感性分析提取 3194 个集水区,相应地获得了 3194
条河网[28,37] .依据美国大自然保护协会(The Nature
Conservancy, TNC)开发的分类方案[9,24,38]和实际情
况,将基于 DEM提取的河网采用 Strahler 水系系统
分级规则进行分级[39],然后结合河网所处的第一级
流域单元以及地貌类型,划分了 23 种河流湿地生态
系统类型.利用全国湿地分布数据,基于该湿地分类
系统,综合考虑区域特色以及湿地的生态功能价值,
同时参考全国土地利用类型数据、相关 TM 遥感影
像数据,最后将研究区划分成滨海滩涂、滨海沼泽、
其他滨海湿地、洪泛湿地、湖泊湿地、淡水沼泽、库
塘、养殖 /盐田 8 种非河流湿地生态系统类型.由于
生物多样性的复杂性,很难获得所有生物信息,本研
究只收集到部分鸟类数据,所以对于保护物种,综合
文献资料和专家意见,从当地被列为世界自然保护
联盟(IUCN)红色名录的水鸟中选取 16 种特色种、
珍稀濒危种作为指示保护物种.受实际资料限制,本
研究主要选取省级以上的湿地保护区,对于市、县级
的保护区没有考虑(北京和天津除外).从地下水可
利用角度,综合地下水资源分区、地下水资源量和地
下水开采利用程度提取 5 个有效地下水分布区. 从
1 颐 25 万全国水系图中提取出黄淮海河三条横向河
流,然后与南水北调东中线两条纵向调水线路耦合
形成“三横两纵冶格局的跨流域调水工程(包括调水
路线上重要的调蓄枢纽和纵横连接交点). 考虑到
研究区的实际情况以及数据的可获得性,本研究选
取公路、铁路、城镇、农村居民点和水坝等社会经济
因素来计算人为干扰指数,并选取保护区信息对得
出的人为干扰指数进行调整.
1郾 3摇 研究方法
系统保护规划方法是通过选取有代表性的物
种、生境或生态系统以及生态过程作为保护对象
(conservation feature),在特定保护目标( target)驱动
下,基于特定规划单元(planning unit),利用空间模
型计算各规划单元的不可替代性大小 ( irreplace鄄
ability),识别出未受保护而且保护成本(cost)低的
重要生态功能区和生物多样性热点区域,将其纳入
自然保护区体系中[1-3,20] .
本研究在已有的湿地保护体系基础上,基于
7742 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 宋晓龙等: 黄淮海地区跨流域湿地生态系统保护网络体系优化摇 摇 摇 摇 摇 摇
3194 个集水区规划单元,首先选取 23 种河流湿地
生态系统类型、8 种非河流湿地生态系统类型、16 种
被列为 IUCN红色名录的鸟类、5 个可利用地下水分
布区作为保护对象,利用人为干扰指数作为保护代
价的间接指标,通过对比分析不同保护目标和不同
保护格局聚集性下的湿地保护预案,得出 3D 连接
性的湿地保护方案;然后,选取跨流域调水工程作为
保护对象,将人为干扰指数作为保护代价的间接替
代,通过对比分析不同湿地保护预案,得出跨流域调
水工程的湿地保护方案;最后,与已有的湿地保护体
系整合,通过不可替代性分析识别保护空缺以及湿
地保护优化体系的效用评估,构建黄淮海地区跨流
域湿地生态系统保护网络优化体系.
在系统保护规划研究中,保护代价分析也可称
为生态完整性分析或生境适宜性分析.其中,代价指
数与完整性指数互为倒数,保护代价越高说明区域
的生态完整性越差,受到的人为影响也越大,相对来
说其生物多样性的适宜程度就越低. 由于直接度量
黄淮海地区的保护代价是不可能的,所以多用人为
干扰作为间接指标来代替,其计算公式为:
C =移
n
j = 1
Vi - Vi min
Vi max - Vi min
Wæè
ç
ö
ø
÷
i
C忆 = C(1 - 0郾 5R)
式中:Vi为每个集水区内因子 i 的度量值;Vi min为 Vi
的最小值;Vi max为 Vi的最大值;Wi为因子 i 的权重;j
为每个集水区内的因子数;C 为每个集水区调整前
的代价值;C忆为每个集水区经过保护区调整后的代
价值;R为每个集水区内被保护区覆盖的面积比.各
影响因子的度量值和权重见表 1.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 黄淮海地区跨流域湿地生态系统保护不可替
代性分析
表 1摇 各影响因子的度量和权重
Table 1摇 Metric and weight of each factor
因子
Factor
每个集水区的度量摇 摇
Metric for each catchment摇 摇
权重
Weight
公路
Road
公路长度 /河流长度
Road length / River length
1
铁路
Railway
铁路长度 /河流长度
Railway length / River length
1
城镇
Town
城镇面积 /集水区面积
Town area / Catchment area
5
农村居民点
Village
农村居民点个数 /集水区面积
Number of village / Catchment area
5
大坝
Dam
大坝个数 /集水区面积
Number of dam / Catchment area
20
保护区
Reserve
保护区面积 /集水区面积
Reserve area / Catchment area -
表 2摇 湿地生态系统保护不可替代性等级
Table 2 摇 Classification of irreplaceability for wetland eco鄄
system conservation
保护价值区划
Classification of
conservation value area
不可替代性
Irreplaceabilty
面积
Area
(km2)
百分比
Percentage
最低保护价值区 Least valued area 0低保护价值区 Low valued area 0郾 2臆I<0郾 4 31822郾 93 11郾 5
一般保护价值区
Moderate valued area
0郾 4臆I<0郾 6 21515郾 53 7郾 7
高保护价值区 High valued area 0郾 6臆I<0郾 8 2207郾 08 0郾 8
最高保护价值区 Most valued area 0郾 8臆I<1 15357郾 37 5郾 5
摇 摇 研究区生态系统保护不可替代性大小分为 5 个
等级(图 2).高保护价值区,即不可替代性( I)最高
(0郾 8臆I<1)和高(0郾 6臆I<0郾 8)两个等级,其区域总
面积为 17564郾 45 km2,其中不可替代性最高的区域
面积为 15357郾 37 km2,占研究区总面积的 5郾 5% ;一
般保护价值区(0郾 4臆I<0郾 6)面积为 21515郾 53 km2,
占 7郾 7% ;低保护价值区和最低保护价值区的面积
较高,分别占 11郾 5%和 74郾 5% (表 2).
2郾 2摇 黄淮海地区跨流域湿地生态系统保护空缺的
确定
依据不可替代性大小,优先选择不可替代性较
大的规划单元作为新保护区,即保护空缺.同时又在
不可替代性基础上,将保护空缺进一步划分为优先
保护空缺和一般保护空缺.其中,优先保护空缺面积
为 16074郾 69 km2,占所有保护空缺面积的比重为
22郾 3% ,而一般保护空缺面积为 56119郾 91 km2,占
77郾 7% .
由于该结果是基于 3D 连接性保护方案和跨流
域调水工程保护方案而得,所以优先保护空缺主要
是两个方案中同时为保护空缺的规划单元,而一般
保护空缺主要是两个方案中不同时为保护空缺的规
划单元.由图 2 可以看出,保护空缺的选择是以已有
保护区为基础,优先保护空缺紧靠已有保护区,一般
保护空缺则分布在已有保护区和优先保护空缺的周
围.不论是从保护价值方面来说,还是从实际保护管
理的可行性角度来看,优先保护空缺内的湿地都应
优先被纳入保护范围.所以,在近期内应优先保护位
于优先保护空缺内的湿地. 但从长远的湿地保护整
体利益来看,一般保护空缺内的湿地也应受到一定
程度的关注.
2郾 3摇 黄淮海地区跨流域湿地生态系统保护网络优
化体系评估
研究区最终的湿地保护优化体系由已有保护体
874 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 23 卷
图 2摇 黄淮海地区跨流域湿地生态系统保护网络优化体系
Fig. 2摇 Optimization system for inter鄄basin wetland ecosystem conservation network in Huang鄄Huai鄄Hai Region郾
系、优先保护空缺和一般保护空缺 3 部分组成,本文
所确定的保护空缺面积非常大. 这是因为研究区以
集水区为规划单元,保护空缺的面积是所选择的集
水区面积,不是保护空缺所保护的湿地面积.为正确
评价湿地保护优化体系的效用,本研究以保护空缺
所保护的湿地面积及其比重作为参考依据.
由表 3 可以看出,研究区优先保护空缺内所有
湿地的保护比重为 8郾 2% .淡水沼泽、滨海滩涂和滨
海沼泽在已有保护体系中的保护比重非常大,都在
50%以上,但在优先保护空缺里,这 3 种湿地类型的
保护比重较小,分别为 3郾 0% 、3郾 7%和 5郾 5% . 说明
目前这 3 类湿地受到的保护状态相对较好,未来湿
地保护管理中,应将关注重点转向其他保护状况不
好的湿地类型.养殖 /盐田和湖泊湿地在优先保护空
缺中的保护比重较大,分别为 12郾 1%和 10郾 3% ,而
在已有保护体系中的保护比重分别为 23郾 4% 和
17郾 0% ,受保护状况一般,尤其是湖泊湿地,说明近
期的湿地保护管理应优先保护湖泊湿地. 对于河流
湿地而言,可能由于其为线状湿地,尽管优先保护空
缺中含有河流湿地的规划单元数量较多,但其受保
护比重仍较低,为 4郾 6% .由于洪泛湿地主要是一些
内陆河湖漫滩,有很大部分沿着河流呈线状分布,所
以其受保护状况类似于河流湿地. 不止在优先保护
空缺内,在已有保护体系和一般保护空缺中,洪泛湿
地受保护状况都与河流湿地的情况类似.
摇 摇 一般保护空缺内所有湿地的保护比重为
19郾 1% (表 3).相对于优先保护空缺来说,一般保护
空缺内各湿地保护比重差别不大,多在 15% ~
20% ,如洪泛湿地 14郾 6% 、养殖 /盐田 16郾 2% 、淡水
沼泽 15郾 8% 、库塘 18郾 8%和河流湿地 18郾 0% ,而湖
泊湿地的保护比重仍很大,为 30郾 0% .从长远看,湖
泊湿地还应继续受到关注.而对于滨海湿地来说,一
般保护空缺内滨海沼泽的保护比重为 26郾 6% ,说明
在未来湿地保护管理中,还应关注滨海沼泽湿地的
保护;而另外两种滨海湿地(滩涂和其他滨海湿地)
的受保护比重较小,分别为7郾 6%和7郾 2% ,这与优
表 3摇 黄淮海跨流域湿地生态系统保护网络优化体系中保
护的湿地所占比重
Table 3 摇 Percentage of wetlands reserved in optimization
system for inter鄄basin wetland ecosystem conservation net鄄
work in Huang鄄Huai鄄Hai Region
湿地类型
Wetland type
已有保护
体系
Existed
system
优先保护
空缺
Prioritized
gap
一般保护
空缺
General
gap
优化体系
Optimization
system
洪泛湿地
Flood plain
9郾 4 7郾 0 14郾 6 30郾 9
养殖 /盐田
Aqua farm / Salt field
23郾 4 12郾 1 16郾 2 51郾 7
淡水沼泽
Freshwater marsh
61郾 9 3郾 0 15郾 8 80郾 6
库塘
Reservoir
16郾 1 6郾 2 18郾 3 40郾 5
其他滨海湿地
Other coastal wetland
8郾 8 4郾 2 7郾 2 20郾 2
滨海滩涂
Tidal flat
55郾 5 3郾 7 7郾 6 66郾 8
滨海沼泽
Coastal marsh
52郾 4 5郾 5 26郾 5 84郾 3
湖泊湿地
Lake
17郾 0 10郾 3 30郾 0 57郾 3
河流湿地
Riverine wetland
5郾 3 4郾 6 18郾 0 27郾 9
所有湿地
All wetland types
19郾 6 8郾 2 19郾 1 46郾 8
9742 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 宋晓龙等: 黄淮海地区跨流域湿地生态系统保护网络体系优化摇 摇 摇 摇 摇 摇
先保护空缺的情况类似. 滨海滩涂在已有保护体系
中受保护比重较大,而其他滨海湿地无论是在已有
保护体系中还是在优化保护体系中的受保护比重都
很小,原因在于其他滨海湿地不像滨海沼泽和滨海
滩涂那样有代表性,也可能是由于其他滨海湿地面
积很小,分布范围很窄,难以被保护空缺捕捉.
在最终的优化体系中,除淡水沼泽、滨海滩涂和
滨海沼泽的保护状况在原来基础上进一步优化外,
湖泊湿地的保护状况改观最大,此外库塘的保护状
况也有很大改善,但河流湿地、洪泛湿地和其他滨海
湿地的受保护比重还较低,分别仅为 30郾 9% 、
27郾 9%和 20郾 2% .总体而言,黄淮海地区湿地系统
保护体系经过优化后,湿地保护状况整体上有较大
改观,受保护比重由现在的 20% 左右增长到
46郾 8% ,各湿地类型的受保护比重也都有不同程度
的增幅,优化体系中受保护比重大多都在 40%以上
(表 3).
3摇 讨摇 摇 论
本研究将基于 3D 连接性与基于跨流域调水工
程的湿地生态系统保护方案综合,并综合已有的湿
地保护体系,构建了跨流域湿地生态系统保护网络
优化体系.依据不可替代性大小和连接性原则,确定
了湿地保护空缺,并将其分为优先保护空缺和一般
保护空缺.最后同已有保护体系的综合对比来评估
优化体系的效用,发现黄淮海地区湿地保护体系经
过优化后,湿地保护状况整体上有较大改观,其中所
有湿地类型受保护比重由初始的 20%左右增长到
46郾 8% ,而各湿地类型也都有不同程度的增幅,优化
体系中的受保护比重大多在 40%以上.通过研究还
发现,无论是从近期还是长远来看,湖泊湿地保护都
应给予较多的关注.
不可替代性是综合考虑区域所有相关信息而得
出的一个生物多样性重要性表征,可以很好地表述
规划单元的重要性,其值在 0 ~ 1. 若某个规划单元
的不可替代性值很高,说明该规划单元含有丰富的
生物信息,或含有重要、濒危生物信息,保护该规划
单元可以有效地保护区域生物多样性,否则将丧失
有效的生物信息,从而无法满足保护目标.规划单元
的不可替代性是基于空间信息(保护对象和保护代
价),在特定保护目标下,利用空间模型 Marxan的模
拟退火算法反复运算得出.空间模型 Marxan 通过反
复运算可以得出许多个保护方案(可以通过人为设
定方案个数,一般建议设定 100 个). 若某个规划单
元在这 100 个方案中出现了 100 次,即每个保护方
案都选择了该规划单元,其不可替代性为 1,说明该
规划单元非常重要;若某个规划单元在这 100 个方
案中出现了 50 次,则其不可替代性为 0郾 5;若某个
规划单元在这 100 个方案中一次都没有出现,则其
不可替代性为 0. 经过空间模型 Marxan 的运算,可
得到不可替代性的空间化表达结果[2,13,40] .
现有湿地保护体系中,虽然沼泽湿地、滨海滩涂
和滨海沼泽的受保护比重相对较大,但也不能很肯
定地得出黄淮海地区的淡水沼泽和滨海湿地的保护
状况较好,因为其保护比重是依据各类湿地的受保
护面积同其相应的分布面积之比而得. 所以要真正
了解黄淮海地区湿地的保护状况,最好能结合区域
湿地的历史演变过程. 淡水沼泽和滨海湿地相对较
高的保护比重有可能是因为其湿地退化而引起,保
护区内的湿地因受到保护,面积变化可能不是很明
显,而未纳入保护区的湿地则由于人类活动而退化,
所以在一定程度上造成了某些湿地受保护比重较大
的现象.由于本次研究难以获得多期数据,所以只能
以当前的湿地状况作为参考.
对于南水北调的东中线来说,部分线路不是实
际河流,甚至还是地下输水隧道(暗渠). 由于实际
基础数据的限制,本研究只收集到南水北调的输水
路线图及一些重要的调蓄枢纽. 为便于数据的实际
处理,本研究将跨流域调水工程看作同黄河、淮河和
海河一样的实际河流,对其经过的规划单元基于特
定的保护目标进行选择.
国际上有关河流 /湿地生态系统的保护规划研
究中,一般综合考虑水文地貌等因素将河流湿地划
分成不同类型[23-24,28] .但实际湿地分类体系却将河
流湿地作为一个湿地类型,不再进一步细分.所以本
研究在具体分析时,将河流湿地进一步细分成不同
类型,而在进行湿地生态系统保护网络优化体系评
估时,又将所有河流湿地归为一类,以与现有的湿地
分类体系相符合.
不可替代性大小是确定保护空缺的重要依据,
但不是唯一依据.系统保护规划研究中,选择保护空
缺是基于不可替代性,但不完全依据不可替代性,还
应考虑连接性等其他因素. 若仅从生物多样性和保
护代价方面考虑,则是不可替代性越大越有可能被
纳入保护体系.由于本研究考虑了连接性或聚集性,
不可替代性较小的区域可以将不可替代性较大的区
域连接起来,起着“生态廊道冶的作用,有利于更有
效地保护生物多样性,所以本研究将这些有“桥梁冶
084 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 23 卷
作用的区域纳入保护体系.总体来讲,在确定保护空
缺时,不可替代性还是最主要的参考依据[1-3] .
湿地除了具有丰富的生物多样性之外,还可以
为人类提供巨大的生态系统功能. 对黄淮海地区来
说,湿地所提供的生态系统服务价值更是不可替代.
本研究主要是以湿地生物多样性保护为目标进行湿
地生态系统保护网络体系的优化分析,而对于湿地
生态系统服务价值没有涉及. 在未来的保护规划研
究中,应将生态系统服务价值也纳入其中,构建基于
生态系统服务价值的保护方案,与基于生物多样性
的保护方案综合,探索区域湿地生态系统服务价值
与生物多样性保护相整合的协调模式和综合保护优
化体系.
目前,无论是陆生生态系统、海洋生态系统,还
是水生或湿地生态系统,系统保护规划研究都是基
于生物现状的分析.本研究也不例外,对于湿地保护
状况的研究也是基于当前湿地信息,从而得出滨海
湿地和内陆淡水沼泽湿地的受保护状态比其他湿地
类型好很多.但这只是基于一期数据得出的结果,而
滨海湿地高比重保护状态有可能是由于保护区外滨
海湿地的退化所致,并非是滨海湿地真正受到了很
好的保护.所以在未来研究中,进行保护规划之前最
好明确区域湿地历史演变过程,以有效地对湿地生
态系统进行保护规划,并将保护与恢复结合起来.
致谢摇 感谢遥感科学国家重点实验室牛振国副研究员在湿
地数据处理过程中给予的帮助.
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作者简介 摇 宋晓龙,男,1985 年生,硕士,工程师. 主要从事
生物多样性保护与生态系统服务功能研究. E鄄mail: xlsong
@ caas. net. cn
责任编辑摇 杨摇 弘
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