王志學(xué)，劉方正，李海波，杜金鴻，李維東，王 偉*

1.中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院，國(guó)家環(huán)境保護(hù)區(qū)域生態(tài)過(guò)程與功能評(píng)估重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100012

2.中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院生物多樣性研究中心，北京 100012

3.貴州梵凈山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局，貴州 江口 554400

自然保護(hù)地是由各級(jí)政府依法劃定或確認(rèn)，對(duì)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(jià)值實(shí)施長(zhǎng)期保護(hù)的陸域或海域[1].建立自然保護(hù)地是保護(hù)生物多樣性最直接、有效的方法[2-3].然而，盡管對(duì)于實(shí)現(xiàn)“愛(ài)知生物多樣性目標(biāo)”(Aichi Biodiversity Targets)第11 條，即到2020 年保護(hù)至少17%的陸地和內(nèi)陸水域以及至少10%的沿海和海洋區(qū)域這一全球目標(biāo)方面已取得相當(dāng)大的進(jìn)展，但是全球生物多樣性仍在繼續(xù)下降[4-5].相較于快速增長(zhǎng)的自然保護(hù)地?cái)?shù)量，保護(hù)地內(nèi)管理不力、制度不健全等問(wèn)題的累積制約著其保護(hù)效果[6-7].因此，在保護(hù)地開(kāi)展成效評(píng)估可以判斷其在多大程度上實(shí)現(xiàn)了當(dāng)初設(shè)定的保護(hù)目標(biāo)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并進(jìn)行調(diào)整，以保證其保護(hù)的有效性[8-9].

自然保護(hù)地保護(hù)成效是用來(lái)表征自然保護(hù)地在保護(hù)主要保護(hù)對(duì)象、維持生物多樣性以及保障生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)等方面的綜合效果[10].目前，關(guān)于自然保護(hù)地保護(hù)成效的研究已逐漸成為全球熱點(diǎn)問(wèn)題之一，且已有研究表明自然保護(hù)地在保護(hù)一些重要的生態(tài)系統(tǒng)及重點(diǎn)物種等方面已取得一定成效[3,10-11].然而，過(guò)去在進(jìn)行保護(hù)成效評(píng)估時(shí)，由于缺乏科學(xué)的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，研究者往往只關(guān)注其相對(duì)變化情況[12-14]，忽視了保護(hù)目標(biāo)的確定及現(xiàn)狀值與目標(biāo)值之間的差異；此外，單純通過(guò)指標(biāo)狀態(tài)及變化量大小來(lái)衡量保護(hù)成效可能會(huì)存在一定偏差，通過(guò)設(shè)定目標(biāo)值，則能更準(zhǔn)確地判斷保護(hù)的真實(shí)情況.近年來(lái)，為保證自然保護(hù)地成效評(píng)估的有效性，一些學(xué)者圍繞“基線”[15-17]、“閾值”、“理想?yún)⒄障怠盵18]等問(wèn)題展開(kāi)研究，強(qiáng)調(diào)了在保護(hù)地內(nèi)做評(píng)估時(shí)確定一套目標(biāo)值的必要性；世界自然保護(hù)聯(lián)盟(International Union for Conservation of Nature,IUCN)、世界自然保護(hù)地委員會(huì)(World Commission of Protected Areas,WCPA)以及自然保護(hù)地相關(guān)領(lǐng)域的各國(guó)專家針對(duì)提升自然保護(hù)地的狀況和管理有效性制定出《IUCN 自然保護(hù)地綠色名錄全球標(biāo)準(zhǔn)》，提出要對(duì)各項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)設(shè)定一個(gè)閾值水平并進(jìn)行評(píng)估，如果該閾值水平得以實(shí)現(xiàn)，則可以客觀地證實(shí)相關(guān)主要價(jià)值已得到成功保護(hù)；此外，關(guān)于自然保護(hù)地保護(hù)成效評(píng)估指標(biāo)體系方面的研究也是國(guó)內(nèi)外關(guān)注的熱點(diǎn)[18-20]，并在此基礎(chǔ)上提出反映自然保護(hù)地物種及生態(tài)系統(tǒng)趨勢(shì)的實(shí)地監(jiān)測(cè)需求[21].但綜合來(lái)看，目前關(guān)于“閾值”或“理想?yún)⒄障怠钡难芯咳匀鄙倬唧w實(shí)踐，在如何確定保護(hù)目標(biāo)、選取合適的評(píng)估指標(biāo)以及衡量當(dāng)前狀態(tài)與目標(biāo)值之間差異等方面相對(duì)不足.

為此，該研究在當(dāng)前自然保護(hù)地保護(hù)成效評(píng)估現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，通過(guò)設(shè)定目標(biāo)值對(duì)評(píng)估方法進(jìn)行優(yōu)化，提出一種基于目標(biāo)對(duì)照樣本的自然保護(hù)地保護(hù)成效評(píng)估方法.為驗(yàn)證該評(píng)估方法的可行性，以梵凈山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)核心區(qū)內(nèi)的梵凈山冷杉群落樣地為示范進(jìn)行案例研究，以梵凈山冷杉近熟群落樣地為評(píng)估試驗(yàn)樣本，以相似生境因子背景下的梵凈山冷杉成熟群落樣地為目標(biāo)對(duì)照樣本，通過(guò)比較兩個(gè)樣本下梵凈山冷杉的胸徑與重要值、生態(tài)位寬度及群落的物種多樣性指數(shù)等指標(biāo)的年際變化及其差異，評(píng)估梵凈山保護(hù)區(qū)對(duì)梵凈山冷杉近熟群落樣地的保護(hù)成效.與通常將評(píng)估試驗(yàn)樣本與空白對(duì)照樣本(即評(píng)估對(duì)象未受到保護(hù)的狀態(tài))進(jìn)行比較的評(píng)估方法相比，該研究方法可以進(jìn)一步確定現(xiàn)狀值與理想狀態(tài)下的差距，以期為自然保護(hù)地保護(hù)成效評(píng)估在方法框架與指標(biāo)選取等方面提供參考借鑒.

1 材料與方法

1.1 研究方法

該研究提出在評(píng)估前首先識(shí)別目標(biāo)對(duì)照樣本并以此作為參照，通過(guò)比較評(píng)估試驗(yàn)樣本現(xiàn)狀值與目標(biāo)對(duì)照樣本目標(biāo)值之間的差異，為掌握主要保護(hù)對(duì)象的狀態(tài)和變化趨勢(shì)提供參考依據(jù).

該研究提出的自然保護(hù)地保護(hù)成效評(píng)估方法流程如圖1 所示.

樣本選取.在對(duì)自然保護(hù)地主要保護(hù)對(duì)象的評(píng)估試驗(yàn)樣本進(jìn)行保護(hù)成效評(píng)估前，首先通過(guò)匹配方法(matching)，在研究區(qū)域內(nèi)找到與評(píng)估試驗(yàn)樣本的各生境條件均相近的目標(biāo)對(duì)照樣本，即該保護(hù)對(duì)象被保護(hù)到最好的一種理想狀態(tài).

評(píng)估指標(biāo)選取與分析.根據(jù)被評(píng)估樣本的特征選取合適的評(píng)估指標(biāo).基于選取的評(píng)估指標(biāo)對(duì)兩個(gè)樣本分別進(jìn)行評(píng)判，根據(jù)樣本自身特征選擇不同的趨勢(shì)分析方法和差異檢驗(yàn)方法.

形成評(píng)估結(jié)果.通過(guò)對(duì)兩個(gè)樣本的分析，以目標(biāo)對(duì)照樣本的各項(xiàng)指標(biāo)為參照，對(duì)比評(píng)估試驗(yàn)樣本與目標(biāo)對(duì)照樣本之間的差異，從而判斷評(píng)估試驗(yàn)樣本的保護(hù)成效.

1.2 案例研究

為驗(yàn)證上述評(píng)估方法的可行性，以梵凈山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)核心區(qū)內(nèi)的梵凈山冷杉群落樣地為示范進(jìn)行案例研究.以梵凈山冷杉近熟群落樣地為評(píng)估試驗(yàn)樣本，以相似生境因子背景下的梵凈山冷杉成熟群落樣地為目標(biāo)對(duì)照樣本，選取梵凈山冷杉的平均胸徑與重要值、生態(tài)位寬度及群落的物種多樣性指數(shù)等指標(biāo)作為表征保護(hù)成效的指標(biāo)，通過(guò)2006?2011 年樣地的連續(xù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，比較評(píng)估試驗(yàn)樣本與目標(biāo)對(duì)照樣本的狀況、年際變化及其差異.

1.2.1 研究區(qū)域概況

梵凈山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)位于貴州省東北部的江口、松桃、印江3 縣交界處，地處云貴高原向湘西丘陵過(guò)渡的斜坡地帶上，地理位置為27°49′50″N～28°01′30″N、108°45′55″E～108°48′30″E.保護(hù)區(qū)總面積419 km2，東西寬21 km，南北長(zhǎng)27 km，海拔高程在500～2 572 m 之間，高差大于2 000 m.以鳳凰山、金頂?shù)膷{谷地形為中心，四周分布著低中山、低山和丘陵[22].該地區(qū)屬于中亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候，溫潤(rùn)多雨，年均氣溫變化范圍為6～17 ℃，年均降水量介于1 100～2 600 mm 之間[23]，且降雨一般集中在4?9 月，年均相對(duì)濕度在80%以上[24].保護(hù)區(qū)內(nèi)植被分為自然植被和人工植被，全區(qū)森林覆蓋率達(dá)95%，主要的植被類型有常綠闊葉林、落葉闊葉林、常綠落葉闊葉混交林、針葉林及針闊混交林[25].土壤類型多樣，且在垂直分布上具有明顯的規(guī)律性，即從下至上依次為山地黃紅壤、山地黃壤、山地黃棕壤、山地暗褐色矮林土、山地灌叢草甸土.其中，分布面積最大的為山地黃壤和山地黃棕壤，其次為山地黃紅壤，最少的為山地暗褐色矮林土和山地灌叢草甸土[26].梵凈山保護(hù)區(qū)內(nèi)沖溝密布，水系呈典型的放射狀向四周分流.此外，區(qū)內(nèi)物種資源十分豐富，擁有6 000 多種不同類型的動(dòng)植物和100 多種特有物種[27]，是梵凈山冷杉在地球上的唯一棲息地，具有不可復(fù)制性和替代性.

1.2.2 樣本選取

為評(píng)估梵凈山保護(hù)區(qū)對(duì)天保樣地中處于近熟狀態(tài)的梵凈山冷杉群落樣地(評(píng)估試驗(yàn)樣本)的保護(hù)成效，該研究首先選取成熟年齡結(jié)構(gòu)的梵凈山冷杉群落樣地作為目標(biāo)對(duì)照樣本.兩個(gè)樣地均位于保護(hù)區(qū)的核心區(qū)，且海拔高度、坡度、坡向及土壤類型等生境因子相近(見(jiàn)表1).樣地面積為20 m × 20 m，其水平邊沿等高線設(shè)置，周圍設(shè)防護(hù)帶，四角埋水泥樁，便于長(zhǎng)期定位.兩個(gè)樣地均被劃分成16 個(gè)5 m × 5 m 的樣方，并在每個(gè)交叉點(diǎn)埋入30 cm 左右高的木棍，木棍上涂紅油漆作標(biāo)記，便于今后調(diào)查.在樣地界線外，對(duì)胸徑大于5 cm 的樹(shù)木在面向樣地一側(cè)作明顯記號(hào)，標(biāo)明樣地周圍的明顯地物，拍樣地照片；在樣地界線內(nèi)，對(duì)胸徑大于5 cm 的樹(shù)木進(jìn)行每木調(diào)查，在其測(cè)量胸徑處作環(huán)狀標(biāo)記，并逐一標(biāo)志、編號(hào)，測(cè)定其胸徑、樹(shù)高、枝下高、冠幅、坐標(biāo)，并鑒定物種.該研究采用2006?2011 年樣地的連續(xù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)選取樣本的狀況、年際變化及其差異進(jìn)行比較.

表1 評(píng)估試驗(yàn)樣本和目標(biāo)對(duì)照樣本的生境因子Table 1 The habitat factors of the assessment experimental sample and the target control sample

1.2.3 評(píng)估指標(biāo)選取與分析

1.2.3.1 評(píng)估指標(biāo)選取

植物群落是生活在一定區(qū)域內(nèi)所有植物個(gè)體之間通過(guò)相互依存、相互結(jié)合或相互排斥而形成的一個(gè)有規(guī)律的生態(tài)結(jié)合體，而群落動(dòng)態(tài)會(huì)影響生物多樣性[28].目前，已有研究[29-30]對(duì)處于兩個(gè)不同發(fā)育階段的群落進(jìn)行過(guò)特征比較，在眾多的生態(tài)學(xué)指標(biāo)中，物種平均胸徑與重要值、物種生態(tài)位、物種多樣性指數(shù)等單指標(biāo)或其組合多被提及，常用于物種組成及群落結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)[31-34]或生態(tài)系統(tǒng)評(píng)價(jià)[35]等研究中.胸徑作為林分結(jié)構(gòu)變量之一，其變化與群落動(dòng)態(tài)密切相關(guān)[36].重要值作為研究某物種在群落中的地位和作用的綜合數(shù)量指標(biāo)，是群落結(jié)構(gòu)的重要指標(biāo)之一，可用來(lái)表示物種在群落中的相對(duì)重要性和對(duì)所處群落的適應(yīng)程度[37].生態(tài)位是指每個(gè)個(gè)體或種群在種群或群落中的時(shí)空位置及功能關(guān)系，其在種群生態(tài)和群落生態(tài)的相關(guān)研究中很重要.生態(tài)位寬度可在一定程度上表現(xiàn)物種對(duì)資源多樣性的利用能力及對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力[38].一般而言，物種的生態(tài)位越寬，其利用資源的能力越強(qiáng)，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力越大[39].物種多樣性是群落功能的主要體現(xiàn)，既可以體現(xiàn)生物與生物、生物與環(huán)境之間的關(guān)系，也是衡量生物資源豐富程度的一個(gè)客觀指標(biāo)[40].基于此，該研究從平均胸徑與重要值、生態(tài)位寬度、物種多樣性等方面構(gòu)建評(píng)估指標(biāo)體系.

1.2.3.2 評(píng)估指標(biāo)計(jì)算

采用森林資源調(diào)查標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查法計(jì)算樹(shù)種平均胸徑(average DBH)，計(jì)算公式：

以群落中物種的密度、優(yōu)勢(shì)度和頻度為單項(xiàng)指標(biāo)確定相對(duì)密度(RA )、相對(duì)優(yōu)勢(shì)度(RP)和相對(duì)頻度(RF )，并綜合計(jì)算物種的重要值(IV)，計(jì)算公式[41]：

式中：相對(duì)密度為某一物種在樣方中的多度與所有物種多度總和之比，%；相對(duì)優(yōu)勢(shì)度為某一物種在樣方中的胸高斷面積之和與所有物種胸高斷面積總和之比，%；相對(duì)頻度為某一物種在樣方中出現(xiàn)的頻度與所有物種頻度總和之比，%.

采用Shannon-Wiener 指數(shù)公式計(jì)算群落物種生態(tài)位寬度[42]：

式中：B(SW)i為 物種i的生態(tài)位寬度，其值域?yàn)閇0，lnr]；Qij為 物種i對(duì)資源位j的利用占該物種對(duì)所有資源位的利用的比例；nij為物種i對(duì)資源位j的利用，該文以物種i在 第j樣方的重要值表示；Ni為物種i在所有樣方的重要值總和；r為資源總位數(shù)即樣方總數(shù).

采用Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)(H′)、Pielou 均勻度指數(shù)(E)、Simpson 優(yōu)勢(shì)度指數(shù)(C)、Margalef 豐富度指數(shù)(DMG)、Patrick 豐富度指數(shù)(R)計(jì)算群落物種多樣性[43].

H′可綜合度量群落中物種的數(shù)目及其個(gè)體分配的均勻度，其值越大，表示群落結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度越高，計(jì)算公式：

式中，Pi為物種i的重要值，S為樣方中總的物種數(shù).

E用于表征一個(gè)群落或生境中全部物種的個(gè)體數(shù)目的分配情況，反映了種屬組成的均勻程度，計(jì)算公式：

C可綜合反映群落中種的優(yōu)勢(shì)狀況和均勻程度，其值越大，表示群落內(nèi)優(yōu)勢(shì)種的地位越突出，物種數(shù)量分布越不均勻，計(jì)算公式如下：

DMG可反映一個(gè)群落或生境中物種數(shù)目的多寡，是以種的數(shù)目和全部種的個(gè)體總數(shù)表示的多樣性，計(jì)算公式如下：

式中，W為樣方中所有物種的個(gè)體總數(shù).

R可反映一個(gè)群落或生境中種的數(shù)目的多寡，是以種的數(shù)目表示的多樣性，計(jì)算公式如下：

1.2.3.3 統(tǒng)計(jì)分析

利用2006?2011 年樣地的連續(xù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，基于梵凈山冷杉平均胸徑與重要值、梵凈山冷杉生態(tài)位寬度及梵凈山冷杉所在群落各物種多樣性指數(shù)共8個(gè)指標(biāo)的計(jì)算結(jié)果，分別對(duì)評(píng)估試驗(yàn)樣本和目標(biāo)對(duì)照樣本的梵凈山冷杉群落在各指標(biāo)上的狀態(tài)與變化趨勢(shì)進(jìn)行評(píng)判，并采用Wilcoxon 符號(hào)秩檢驗(yàn)對(duì)兩種年齡結(jié)構(gòu)在各指標(biāo)上的差異進(jìn)行顯著性分析.所有繪圖均在Origin Pro 2018 和Rstudio 軟件中完成.

2 結(jié)果與分析

2.1 群落物種平均胸徑與重要值

與目標(biāo)對(duì)照樣本(成熟群落樣地)相比，評(píng)估試驗(yàn)樣本(近熟群落樣地)中梵凈山冷杉的平均胸徑與重要值均顯著較低(P<0.05)〔見(jiàn)圖2(b)(d)〕；同時(shí)，兩個(gè)樣本中梵凈山冷杉平均胸徑與重要值的年際變化均呈增加趨勢(shì)〔見(jiàn)圖2(a)(c)〕.從平均胸徑與重要值這2 個(gè)指標(biāo)來(lái)看，評(píng)估試驗(yàn)樣本中群落物種發(fā)展相對(duì)穩(wěn)定，一定程度上體現(xiàn)了梵凈山保護(hù)區(qū)核心區(qū)對(duì)該樣地較好的保護(hù)成效.

其中，評(píng)估試驗(yàn)樣本中梵凈山冷杉重要值隨年際變化表現(xiàn)為極顯著增加(P<0.01)，與2006 年(0.266 3)相比，2011 年梵凈山冷杉的重要值(0.344 0)增加了29.18%；而目標(biāo)對(duì)照樣本中梵凈山冷杉重要值表現(xiàn)為顯著增加(P<0.05)，重要值隨年際變化有小幅波動(dòng)，2011 年梵凈山冷杉的重要值(0.739 6)相比于2006 年(0.670 7)增加了10.27%.可以看出，相比于目標(biāo)對(duì)照樣本，雖然評(píng)估試驗(yàn)樣本中梵凈山冷杉的重要值較小，但其在年際間增加的比例更大.

目標(biāo)對(duì)照樣本中的梵凈山冷杉因?yàn)槠湫貜酱?，所以其重要值顯著大于評(píng)估試驗(yàn)樣本.這與Kittelson等[44]的研究結(jié)論相近，植物物種胸徑與年齡結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出顯著的正相關(guān)關(guān)系，且最大的重要值出現(xiàn)在年齡結(jié)構(gòu)較大的樹(shù)種群體中.所以設(shè)定目標(biāo)對(duì)照樣本有利于評(píng)判評(píng)估試驗(yàn)樣本中物種現(xiàn)狀值與目標(biāo)值之間的差距.此外，隨著演替階段的推進(jìn)，植物群落結(jié)構(gòu)往往會(huì)變得更加復(fù)雜并逐漸形成較為穩(wěn)定的狀態(tài)[45-46]，因此成熟群落樣地其重要值的變化往往不如近熟群落樣地的變化差異顯著.

2.2 群落物種生態(tài)位寬度

與目標(biāo)對(duì)照樣本(成熟群落樣地)中梵凈山冷杉生態(tài)位寬度值相比，評(píng)估試驗(yàn)樣本(近熟群落樣地)中梵凈山冷杉的生態(tài)位寬度值顯著要高(P<0.05)(見(jiàn)圖3).從變化來(lái)看，評(píng)估試驗(yàn)樣本中梵凈山冷杉的生態(tài)位寬度值較為穩(wěn)定；而目標(biāo)對(duì)照樣本中梵凈山冷杉的生態(tài)位寬度值呈先相對(duì)穩(wěn)定后有所下降的趨勢(shì)(見(jiàn)表2).

圖3 評(píng)估試驗(yàn)樣本和目標(biāo)對(duì)照樣本中梵凈山冷杉的生態(tài)位寬度值差異比較Fig.3 Difference of niche breadth values of Abies fanjingshanensis in the assessment experimental sample and the target control sample

表2 評(píng)估試驗(yàn)樣本和目標(biāo)對(duì)照樣本中梵凈山冷杉的生態(tài)位寬度值的年際變化Table 2 Interannual variation of niche breadth values of Abies fanjingshanensis in the assessment experimental sample and the target control sample

以上結(jié)果表明，評(píng)估試驗(yàn)樣本中指標(biāo)的狀態(tài)和變化要優(yōu)于目標(biāo)對(duì)照樣本.這可能與近熟群落樣地中梵凈山冷杉的分布范圍更廣有很大關(guān)系[47]；而且不同物種對(duì)環(huán)境資源的需求不同，利用程度也不同[48].梵凈山冷杉其種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)大于種間競(jìng)爭(zhēng)，且所處群落內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度較大[49].近熟群落樣地中梵凈山冷杉的種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度及與其他物種對(duì)生境資源的競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度可能小于成熟群落樣地，使得近熟群落樣地中梵凈山冷杉的生態(tài)位寬度值較大.同時(shí)，由于梵凈山冷杉自身的生物學(xué)和生態(tài)學(xué)特性，其對(duì)群落生境的要求較為嚴(yán)格，因此成熟群落樣地中其適宜分布的生境出現(xiàn)逐漸變窄的趨勢(shì)[50]，使得成熟群落樣地中梵凈山冷杉的生態(tài)位寬度值呈先相對(duì)穩(wěn)定后有所下降的趨勢(shì).因此，以該指標(biāo)作為自然保護(hù)地保護(hù)成效的評(píng)估指標(biāo)要慎重，該指標(biāo)數(shù)值變小并不一定說(shuō)明群落狀態(tài)變差，單純通過(guò)該項(xiàng)指標(biāo)的變化有可能會(huì)得出相反的結(jié)論.

2.3 群落物種多樣性

與目標(biāo)對(duì)照樣本(成熟群落樣地)中梵凈山冷杉群落的多樣性指數(shù)值相比，評(píng)估試驗(yàn)樣本(近熟群落樣地)中梵凈山冷杉所在群落的多樣性指數(shù)值較高，包括Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)值、Margalef 豐富度指數(shù)值及Patrick 豐富度指數(shù)值(P<0.05)〔見(jiàn)圖4(b)(h)(j)〕；而Simpson 優(yōu)勢(shì)度指數(shù)值則顯著低于目標(biāo)對(duì)照樣本(P<0.05)〔見(jiàn)圖4(f)〕.

從變化來(lái)看，兩個(gè)樣本中梵凈山冷杉群落的Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)、Margalef 豐富度指數(shù)及Patrick 豐富度指數(shù)的年際變化趨勢(shì)一致.其中Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)、Margalef 豐富度指數(shù)均在2006?2009 年表現(xiàn)為相對(duì)穩(wěn)定，僅在年際間存在小幅波動(dòng)，而在2010 年和2011 年有所下降，且目標(biāo)對(duì)照樣本下降的趨勢(shì)較評(píng)估試驗(yàn)樣本更明顯〔見(jiàn)圖4(a)(g)〕.而兩個(gè)樣本中梵凈山冷杉群落的Patrick豐富度指數(shù)均呈顯著降低趨勢(shì)〔見(jiàn)圖4(i)〕.相反，Pielou 均勻度指數(shù)和Simpson 優(yōu)勢(shì)度指數(shù)的年際變化呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)〔見(jiàn)圖4(c)(e)〕.

考慮到成熟群落中梵凈山冷杉個(gè)體的胸徑和樹(shù)高較大，群落中一些其他物種會(huì)因遮蔭而逐漸退出，導(dǎo)致成熟群落的多樣性指數(shù)值較低[51]，因此，群落物種豐富度往往會(huì)隨年齡的增大而減小，這是由于隨年齡增大喬木冠層郁閉度增大[52]，會(huì)對(duì)林下植株矮小的植物生長(zhǎng)所需的光照產(chǎn)生影響.此外，兩個(gè)樣本在Pielou 均勻度指數(shù)上差異不顯著(P>0.05)〔見(jiàn)圖4(d)〕，這與常云妮等[53]的研究結(jié)果一致.綜合來(lái)看，基于群落物種多樣性的相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行保護(hù)成效評(píng)估時(shí)，一定要注意與目標(biāo)對(duì)照樣本進(jìn)行比較，而不是單純指標(biāo)值越大越好；同時(shí)，群落物種多樣性的相關(guān)指標(biāo)數(shù)值變小并不一定說(shuō)明群落狀態(tài)變差，單純通過(guò)指標(biāo)的變化有可能會(huì)得出相反的結(jié)論.

圖4 評(píng)估試驗(yàn)樣本和目標(biāo)對(duì)照樣本中群落物種多樣性指數(shù)Fig.4 Community species diversity index in the assessment experimental sample and the target control sample

3 討論

自然保護(hù)地在保護(hù)生物多樣性和自然生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮著主導(dǎo)作用[54].近年來(lái)，“3S”技術(shù)發(fā)展迅速，可及時(shí)、準(zhǔn)確收集各種信息，再加上長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的積累，自然保護(hù)地保護(hù)成效評(píng)估成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)之一[55].評(píng)估自然保護(hù)地的保護(hù)成效對(duì)維持生物多樣性的長(zhǎng)期保護(hù)至關(guān)重要[19]，也在保護(hù)其生態(tài)環(huán)境及區(qū)域可持續(xù)發(fā)展中必不可少[56]，而構(gòu)建科學(xué)的評(píng)估方法和指標(biāo)是其中關(guān)鍵的一環(huán)[57].為此，該研究提出基于目標(biāo)對(duì)照樣本的自然保護(hù)地保護(hù)成效評(píng)估方法，與之前研究通常僅關(guān)注研究對(duì)象的現(xiàn)狀和相對(duì)變化情況相比，該研究通過(guò)設(shè)定目標(biāo)對(duì)照樣本，并將評(píng)估試驗(yàn)樣本與其進(jìn)行比較，從而可反映出研究對(duì)象的現(xiàn)狀與目標(biāo)狀態(tài)之間的差距，這樣能更加準(zhǔn)確地評(píng)判自然保護(hù)地對(duì)保護(hù)對(duì)象的保護(hù)成效，并可為其他保護(hù)地的成效評(píng)估提供一定的借鑒意義[58-59].

由于各自然保護(hù)地的實(shí)際情況不同，所以在構(gòu)建保護(hù)成效評(píng)估指標(biāo)體系時(shí)，需要圍繞該自然保護(hù)地在實(shí)際工作中的需求，結(jié)合各項(xiàng)指標(biāo)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行分析[10]，進(jìn)而選擇最適合表征自然保護(hù)地保護(hù)成效的指標(biāo).已有的研究[8,18]提出物種多樣性、生境質(zhì)量、土地覆蓋類型等指標(biāo)通常可以作為反映自然保護(hù)地保護(hù)成效的關(guān)鍵指標(biāo).在筆者研究中，評(píng)估試驗(yàn)樣本和目標(biāo)對(duì)照樣本所處的環(huán)境和氣候條件等基本一致，這樣可以規(guī)避研究對(duì)象周圍環(huán)境因素對(duì)評(píng)估結(jié)果的影響.林分結(jié)構(gòu)屬性的變化對(duì)于維持物種多樣性至關(guān)重要[60]，因此在案例研究指標(biāo)選取中考慮了物種平均胸徑.重要值有助于比較物種的生態(tài)重要性[61-62]，因此基于物種重要值的指標(biāo)能夠較好地反映保護(hù)地對(duì)重點(diǎn)保護(hù)植物的保護(hù)效果.考慮到生態(tài)位寬度主要用于反映物種對(duì)環(huán)境資源的利用和適應(yīng)程度[34]，因此該案例研究也選擇了生態(tài)位寬度作為保護(hù)成效的評(píng)估指標(biāo).此外，分析植物群落的組成和結(jié)構(gòu)可以了解群落與其環(huán)境之間的相互關(guān)系[63]，而群落各多樣性指數(shù)的變化可以表征群落組成和結(jié)構(gòu)的變化[64].物種所在群落的各多樣性指數(shù)情況與物種的生長(zhǎng)發(fā)育階段密切相關(guān)[65]，因此該案例研究還重點(diǎn)關(guān)注了表征植物群落物種多樣性的5 個(gè)指數(shù).由于目標(biāo)對(duì)照樣本是群落演替到相對(duì)穩(wěn)定的一種狀態(tài)，所以在評(píng)估自然保護(hù)地的保護(hù)成效時(shí)，應(yīng)該先考慮群落的成熟程度，并選取處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)的群落作為目標(biāo)對(duì)照樣本，綜合研究對(duì)象所處的狀態(tài)、變化以及現(xiàn)狀值與目標(biāo)值之間的差距，再得出自然保護(hù)地保護(hù)成效的最終結(jié)論.該研究通過(guò)對(duì)近熟群落樣地與成熟群落樣地中各項(xiàng)指標(biāo)狀態(tài)和變化的綜合評(píng)判，表明保護(hù)區(qū)對(duì)梵凈山冷杉近熟群落樣地的保護(hù)效果較好.

自然保護(hù)地的長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)是保護(hù)成效評(píng)估的前提和基礎(chǔ)，該文基于2006?2011 年梵凈山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)天保樣地監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，選擇了一系列指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)判.在評(píng)估指標(biāo)和數(shù)據(jù)的選擇方面，建議自然保護(hù)地可依據(jù)自身實(shí)際特點(diǎn)和需求，完善長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)體系，為保護(hù)成效的系統(tǒng)評(píng)估提供更全面的基礎(chǔ)數(shù)據(jù).此外，可加強(qiáng)自然保護(hù)地保護(hù)成效評(píng)估與具體管理工作的有效銜接，從而將評(píng)估結(jié)果直接應(yīng)用于管理實(shí)踐，為進(jìn)一步提升自然保護(hù)地的管理質(zhì)量提供科學(xué)依據(jù)，以保證自然保護(hù)地及其主要保護(hù)對(duì)象的有效保護(hù).

4 結(jié)論

a) 該研究提出了一種基于目標(biāo)對(duì)照樣本的自然保護(hù)地保護(hù)成效評(píng)估方法，與過(guò)去僅關(guān)注研究對(duì)象的相對(duì)變化量的評(píng)估方法相比，該研究方法可反映出研究對(duì)象的現(xiàn)狀與目標(biāo)狀態(tài)之間的差距，從而更加準(zhǔn)確地評(píng)判自然保護(hù)地的保護(hù)成效.

b) 通過(guò)對(duì)梵凈山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)核心區(qū)內(nèi)的梵凈山冷杉群落樣地進(jìn)行案例研究，表明保護(hù)區(qū)對(duì)梵凈山冷杉近熟群落樣地的保護(hù)效果較好，不過(guò)近熟群落樣地(評(píng)估試驗(yàn)樣本)中大多數(shù)指標(biāo)的狀態(tài)與變化值明顯高于成熟群落樣地(目標(biāo)對(duì)照樣本).說(shuō)明單純通過(guò)指標(biāo)狀態(tài)及變化的大小來(lái)衡量保護(hù)成效可能會(huì)存在一定偏差.

c) 建議今后在其他自然保護(hù)地保護(hù)成效的評(píng)估工作中，考慮先選取保護(hù)地內(nèi)保護(hù)效果較為理想的目標(biāo)狀態(tài)作為評(píng)估試驗(yàn)樣本的參照樣本，然后通過(guò)評(píng)估試驗(yàn)樣本與之做比較，進(jìn)而提出更有針對(duì)性的管護(hù)措施，提升整個(gè)保護(hù)地的管護(hù)能力.