目前,生物多样性(Biopersity)与人类健康的联系正受到广泛的重视。生物多样性是人类生存和可持续发展的基础,丰富的物种不仅为人类提供了基本生存所需的食物和能源,而且为人类提供了大量的药物资源,是人类疾病预防与治疗的重要保障。本文是生物多样性论文6篇，以供参考。
生物多样性论文第一篇：神农架国家公园植物多样性监测与评估研究
摘要：植物多样性监测与评估是生物多样性保护和规划管理的基础。神农架作为我国生物多样性保护的关键地区之一，研究该区域植物多样性的监测手段与评估方法，对我国各类自然保护地具有一定的借鉴意义。通过简要综述神农架地区植物多样性监测与评估研究现状，在分析现有研究存在的问题与不足基础上，提出了具系统性、持续性的监测方案，并尝试构建了该地区植物多样性综合评价体系，以期为神农架国家公园植物多样性的有效保护提供科学支撑与合理建议。
关键词:植物多样性;监测;评估;神农架国家公园，
Abstract：Monitoring plant persity and assessing its status are essential for biopersity conservation and management. Shennongjia National Park is a biopersity hotspot in China, studying methodology of monitoring and assessment of plant persity in this area has certain reference significance for all kinds of natural protection areas in China. This paper briefly reviewed progress of plant persity monitoring and assessment in Shennongjia area, and analyzed the existing problems and shortcomings. In addition, we put forward a systematic and continuous monitoring scheme and constructed a comprehensive assessment system of plant persity, which may provide scientific supports and suggestions for the effective protection of plant persity in Shennongjia National Park.
生物多样性是人类赖以生存及社会经济可持续发展的物质基础[1,2]。随着世界人口不断增长，由人类活动引起的气候变化、生境破碎化、环境污染以及生物入侵等诸多问题，加快了物种灭绝速率，进而导致全球生物多样性的丧失[3]。我国是生物多样性最为丰富的国家之一，在当前社会经济快速增长，资源开发与利用日益加大的背景下，我国生物多样性受到了严重威胁，因此生物多样性的保护工作面临着十分严峻的挑战[4]。监测与评估是开展生物多样性保护和管理的基础[5,6]。通过监测和评估可以掌握生物多样性的现状和变化趋势，分析生物多样性的受威胁因素并发出预警，进而为管理者制定有针对性的保护措施和对策提供可靠的科学依据[7]。同时，监测与评估也是当前生物多样性科学与保护的研究热点[8]。
神农架位于大巴山脉东段，地处我国地势第二阶梯的东部边缘，是西部高原山地与东部低山丘陵的过渡区，同时也是北亚热带和暖温带的过渡地带[9]。神农架山体高大，地形复杂，形成独特的地理环境和立体小气候，为动植物提供了良好的栖息地及繁衍场所；区域内物种丰富、植物多样性高，具有“物种天然基因库”之称。同时，神农架属于华中地区面积最大的原始森林区，其植被保存完好，类型丰富，并呈现出完整的垂直带谱[10,11]。因此，神农架是我国生物多样性热点地区及优先保护区域，具有十分重要的科研和保护价值，一直以来受到生态学及保护生物学研究者的较多关注[11,12,13,14]。
植物多样性作为生物多样性的一个重要组成部分，其监测与评估是生物多样性保护和管理的重要依据[4,15]。神农架作为我国首批国家公园体制试点区之一，研究该区域植物多样性的监测手段与评估方法，对我国各类自然保护地(自然保护区、森林公园、风景名胜区等)的生物多样性监测与评估具有一定的启示意义。因此，本文将对神农架地区的植物多样性监测与评估研究现状进行概述，探讨现有研究存在的问题与不足，并提出新的监测与评估构想，以期为神农架国家公园植物多样性的保护与规划管理提供科学依据，并为我国自然保护地的生物多样性监测与评估提供研究案例。
1 研究区域概况
神农架国家公园位于湖北省西部神农架林区，地处长江三峡库区北岸，属秦巴山系，由大巴山脉东延的余脉组成[9]。该地区是我国西部高原山地与东部低山丘陵的过渡区，同时也是北亚热带和暖温带的过渡地带[11]。神农架山体高大，其地势呈西南高东北低，峡谷纵横深切，最高峰达3 106.2 m, 气候条件呈明显的垂直分布，其南坡海拔每上升100 m, 则气温减少0.45℃;1月份为最冷月，7月份为最热月，其1月份平均气温为-8℃～1.6℃,7月份平均气温为18℃～26.5℃;年平均降水量为800～2 500 mm, 在空间分布上呈现出由南至北减少、由低到高增加的趋势[9]。神农架地区的土壤亦呈现出明显的垂直分布，其土壤类型随海拔升高依次为山地黄棕壤，山地棕壤，山地暗棕壤，棕色针叶林土和山地草甸土[9]。
神农架地处北亚热带季风气候区，常年温暖湿润[9];区内山脉纵横、生境多样，因其北面秦巴山脉的庇护而受第三、四纪冰川的影响较小[14]。因此，神农架独特的地理环境和优越的气候条件，造就了其丰富的生物多样性，并使其成为许多古老、珍稀植物的避难所[11]。据调查记录到维管束植物222科1 184属3 550种，其中包括许多起源古老的珍稀、孑遗物种，如国家一级保护植物珙桐(Davidia involucrata)、红豆杉(Taxus wallichiana var.chinensis);国家二级保护植物水青树(Tetracentron sinense)、连香树(Cercidiphyllum japonicum)、鹅掌楸(Liriodendron chinense)等[16]。该区域植被原始且保存完好，是北半球常绿落叶阔叶混交林生态系统的最典型代表[11],并具有完整的植被垂直带谱[10,11]。沿海拔梯度从低到高分别发育有：常绿阔叶林、常绿落叶阔叶混交林、落叶阔叶林、针阔混交林、针叶林及亚高山灌丛和草甸[17]。
2 神农架地区植物多样性监测与评估研究现状
2.1 植物多样性监测研究现状
神农架作为我国生物多样性保护的关键地区，较早受到国内外学者的关注。从上世纪七八十年代到现在，该区域开展了较多的植物多样性监测研究，主要包括以下4个方面：物种组成及多样性、群落结构及动态、植被及其垂直带谱、珍稀濒危物种保护。
神农架地区植物资源丰富，种类繁多，植物区系起源古老，区内分布着众多珍稀、孑遗植物和中国特有植物，是我国植物多样性最丰富的地区之一[11,12,17,18]。谢丹等[16]根据2011年神农架本底资源全面调查数据及历史采集标本、文献数据，共统计到维管束植物222科1 184属3 550种。樊大勇等[19]构建了该地区被子植物科属的APGⅢ系统发育树，发现其被子植物科的基部类群科占中国的85%;中国特有属56属，占中国的23%,充分印证了其植物区系的古老性和特有性。同时，神农架地区的植物区系组成具有一定的过渡性，地理成分复杂，但以温带成分为主[10,18];该地区温带分布属共计590属，占中国温带分布属的63.3%,是世界温带植物区系的集中发源地[11,20],也是全球落叶木本植物多样性最丰富的地区[21]。
研究森林群落或优势种群的结构与动态，对理解群落物种多样性的形成、更新与维持具有重要意义[22]。样方或样地调查是掌握森林群落结构组成与动态变化的基本方法。张谧等[23]基于样地调查对米心水青冈(Fagus engleriana)-曼青冈(Cyclobalanopsis oxyodon)群落进行结构分析，发现其分层明显，两个优势种占据不同的高度，形成了稳定共存的群落。葛结林等[24]则利用多次样地调查数据，分析了米心水青冈-多脉青冈(Cyclobalanopsis multiervis)混交林的群落动态，结果表明其群落物种组成和数量特征均处于一种动态平衡。沈泽昊等[10]通过沿海拔梯度样方数据分析，发现神农架南坡植物群落多样性呈“单峰”格局。另外，有学者研究了该地区不同森林类型中优势种群的结构和更新特点[25,26,27]。例如，于倩等[28]基于1 hm2巴山冷杉林(Abies fargesii)固定样地调查数据，分析发现群落中巴山冷杉的重要值达54.30 %,其中小径级个体占总个体数的78.8 %,且幼苗储备丰富。此外，还有学者对神农架大九湖湿地植物群落进行了调查[29]。
神农架处于北亚热带季风气候区，其水平地带性植被为常绿落叶阔叶混交林，属于中亚热带常绿阔叶林向暖温带落叶阔叶林的过渡类型[11]。同时，由于垂直方向上巨大的海拔高差(2 700 m),神农架山地植被形成了完整的垂直带谱[18],使其植被类型变得十分多样，主要包括11个植被型和50个群系[11]。沈泽昊等[10]通过海拔梯度上的样方调查，基于物种构成和生活型的重要值比例，将神农架南坡的植被垂直带谱具体划分为：常绿阔叶林(900～1 000 m以下),常绿落叶阔叶混交林(1 000～1 700 m),落叶阔叶林(1 600～2 100 m),针阔混交林(2 000～2 400 m)和暗针叶林(2 300 m以上)。除了野外样方调查，田自强等[30]利用遥感植被制图手段，结合GIS技术、GPS技术及TM影像数据，绘制了神农架地区1∶20万植被类型图。刘家琰等[31]则基于归一化植被指数(NDVI) 数据，分析了神农架林区1998～2013年植被覆盖度格局变化，发现其植被整体呈增加的趋势。
了解野生珍稀濒危植物的数量和分布信息是进行物种保护的前提，很多学者从20世纪80、90年代就开始关注该地区珍稀物种的状况。例如，李兆华[32]调查整理了神农架地区珍稀植物名录，刘胜祥等[33]在神农架地区植被考察中首次发现了光叶珙桐(Davidia involucrata var. vilmoriniana)群落。江明喜等[34]研究了神农架南坡珍稀植物群落的区系及生态特征。熊高明等[35]调查了珍稀植物独花兰(Changnienia amoena)的群落分布、物候及繁殖特征。另外，江明喜等[14,34]研究发现，神农架山地河岸带分布了许多珍稀濒危物种。例如，香溪河流域的山地河岸带分布有14种珍稀植物，占该区域珍稀植物总数的42.4%[14]。魏新增等[36]基于大量的河岸带样方调查数据，通过分析珍稀植物群落特征，认为山地河岸带是珍稀、孑遗植物就地保护的一个关键区域。结合野外考察和文献资料，姜治国等[37]统计了神农架珍稀濒危保护植物种类，共155 种，隶属于52 科111 属；其中国家Ⅰ级重点保护植物6种，国家Ⅱ级重点保护植物18 种。
2.2 植物多样性评估研究现状
评估植物多样性的状态和变化趋势是实现生物多样性保护的基础[6,7]。最早的评估方法主要基于群落生态学调查数据，通过α、β、γ 等多样性指数的测度，对某一地区生物多样性的高低进行评估[38]。其中，α多样性关注的是群落内物种的丰富度、相对多度和均匀度等特征[39],包括应用广泛的物种丰富度、Simpson指数、Shannon-Wiener 指数以及Pielou 均匀度指数等[40];β多样性则关注不同群落间物种组成的差异，主要表征物种沿着环境梯度的变化程度[41]。当前，绝大部分学者对神农架地区植物多样性的评估均采用传统的多样性指数测度方法[10,30,42]。例如，蒲云海等[43]通过森林植物群落调查，统计到神农架北坡堵河源地区共有维管束植物1 733种，隶属174科730属，基于物种丰富度这个指标，认为该区域物种多样性较高，是华中地区乃至湖北省物种资源较为集中的地区之一。丛静等[44]研究了神农架地区4种典型植被类型的物种多样性，发现物种丰富度、Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数在海拔梯度上均呈单峰分布格局。
上述传统的植物多样性测度指数主要应用于小尺度的样方、样地或斑块水平，且不能很好地阐明植物多样性保护和管理的目标，因此需要在更大尺度上开展目标明确的生物多样性评估，为保护和管理的决策提供科学依据[38]。例如，基于保护目标的生物多样性评估方法包括以栖息地为导向的评估、热点地区评估、GAP分析等。其中，热点地区的选择主要以物种丰富度、特有性和受威胁程度为依据，力求以最小的代价，最大限度地保护区域的生物多样性[45,46]。GAP分析则是一种综合考虑植被、濒危物种的空间分布和土地管理状态，利用地理信息系统寻找其没有被保护的地区，以评估区域尺度上植物多样性的受保护程度的方法，其结果有利于管理者直观了解物种和植被的保护现状，从而做出更有针对性的决策[46]。结合野外调查资料和植被类型图、管理规划图以及珍稀物种分布图，田自强等[47]尝试应用GAP分析方法评价了神农架龙门河地区的植物多样性保护状况。另外，受限于监测数据的可获取性，一些学者采用了代理指标的方法进行生物多样性评估，诸如保护区面积、多样性指示类群以及生物多样性功能群等；同时，还有学者基于遥感影像数据，通过土地利用变化、植被生产力、不同物种光谱变异性等指标，在大尺度上评估生物多样性[38]。然而，利用这些方法对神农架地区进行植物多样性评估的研究却鲜见报道。
近二十年来，生物多样性评估考虑的因素不断增多，且更加重视环境变化对生物多样性的持续影响，形成了多指标的生物多样性综合评价体系，并建立起合理的评估概念框架[4,5,7]。目前，国际上广泛使用的评估框架是“驱动力-压力-状态-影响-响应”(DPSIR) 概念框架。该框架强调了人类活动与生物多样性变化之间的联系，能为管理者制定生物多样性保护和可持续利用政策提供更加全面的决策信息[7]。目前，《生物多样性公约》缔约方依据DSPIR概念框架，建立了包括生物多样性现状、变化趋势、可持续利用、受威胁程度及生态系统服务等因素的综合评估指标体系[38]。日本生物多样性综合评价委员会则应用DSPIR概念模型，在国家尺度上分析了生物多样性现状、丧失原因及需要采取的对策[48]。国内学者郝云庆等[49]选取物种多样性、稀有性、特有性、生态系统稳定性、保护区面积适宜性等5个方面17 个指标，通过赋值评分法综合评价了若尔盖湿地国家级自然保护区的生物多样性质量。然而，迄今为止尚未有学者对神农架地区的生物多样性进行综合评估。
3 神农架国家公园植物多样性监测与评估构想
神农架作为我国首批国家公园体制试点地区之一，其植物多样性的监测与评估研究，不仅有利于该地区植物多样性的有效保护，同时对我国其他自然保护地植物多样性的管理也具有十分重要的启示意义。目前，神农架国家公园已开展的植物多样性监测研究总体上是零散的、片段化的，缺乏系统性、持续性的监测研究，并且国内外学者对该地区植物多样性的评估较少，基于多指标的综合评估方案更是处于空白状态。然而，随着神农架地区的旅游资源不断开发，人类活动的增加势必会对其植物多样性带来较大的影响。因此，为了该地区植物多样性的有效保护、管理及可持续利用，亟需加强和完善其监测体系，并建立适用于该地区的植物多样性综合评估方案。
3.1 植物多样性监测构想
神农架地区已开展的植物多样性研究包括不同规模的本底调查、省级森林资源清查、以及大部分以群落生态学和保护生物学为导向的样方、样地调查。这些研究很好地掌握了神农架地区的植物种类、优势群落、植被类型以及珍稀物种分布情况[10,14,18],为该地区植物多样性监测体系的完善奠定了良好的基础。从国家公园“生态保护第一”的建设理念出发，基于已有的本底数据，我们提出了以下加强和完善神农架国家公园植物多样性监测体系的研究方案，兼顾物种、种群、群落及生态系统等不同水平，开展系统性和持续性的监测研究，以期为其有效保护提供科学的数据支撑和建议。
(1)森林动态监测大样地建设(生态系统水平)
以神农架地区水平地带性植被(常绿落叶阔叶混交林生态系统)为监测对象，在植被保存较完好，地势相对平缓的区域，建立1个 25 hm2(500 m×500 m)森林固定样地。具体方法如下：① 按照CTFS样地建设标准[50],采用高精度差分GPS仪进行打点，将样地分成625个20 m×20 m的方格，并在方格的4个顶点埋设水泥桩；②用红绳将每个20 m×20 m方格分成16个5 m×5 m的小方格，对方格内每株DBH≥ 1 cm的木本植物高1.3 m处刷红色油漆；③以小方格为单位，依次进行植物群落调查，内容包括物种名、胸径大小、位置坐标及分枝数量，并对每个木本植物个体挂上带编号的铝牌，作为永久标记；④长期监测样地内种子雨、凋落物、幼苗更新、物候等关键生态过程。
(2)沿海拔梯度固定监测样地建设(群落水平)
根据神农架地区的植被垂直带谱[10],沿海拔梯度分别以常绿阔叶林、常绿落叶阔叶混交林、落叶阔叶林、针阔混交林、针叶林、灌丛和草甸为研究对象，每种植被类型建立3个样地，总计15个 1 hm2森林样地，3个0.5 hm2灌丛样地和3个0.25 hm2草地样地。其中，森林样地按照CTFS(Center for Tropical Forest Science)标准进行群落调查；灌丛样地则调查每个植株的物种名、基径、株高和冠幅，并挂牌标记；草甸样地则以丛为取样单元，调查物种名、高度、冠幅、多度和盖度等。在每个样地安装小型气象站，长期监测环境因子，包括温度、降水、太阳辐射和土壤温湿度等，重点关注气候变化对不同植被类型的植物多样性的影响。
(3)高山湿地植被监测样地建设(群落水平)
神农架大九湖湿地是华中地区不可多见的高山湿地，其类型为亚高山泥炭沼泽，具代表性和稀有性，科研价值极高[29]。为了更好地保护大九湖湿地植被资源，有必要对其植被现状和变化趋势进行监测。因此，在大九湖湿地建立5条2 m×100 m 样带。每条样带上设置5个2 m×2 m样方，样方间隔为20 m, 调查样方内植物的种名、高度、盖度和多度等。
(4)珍稀植物群落监测样地建设(群落水平)
根据珍稀植物群落在神农架地区的分布格局[14],在海拔1 200～1 800 m山地河岸带或沟谷，同样按照CTFS标准建立5个50 m×50 m样地。以样地为平台，长期监测珍稀濒危植物的种群更新动态，包括结实量、幼苗和萌蘖的数量特征等。
(5)极小种群物种监测样地建设(种群水平)
根据《全国极小种群野生植物拯救保护工程规划》(2011-2015年)的物种名单，以小勾儿茶(Berchemiella wilsonii)、喜树(Camptotheca acuminata)等极小种群物种为研究对象，在神农架地区基于所调查种群的个体数量，建立一定大小的固定样地，长期监测种群的更新动态。
(6)开展外来入侵植物调查(物种水平)
随着经济贸易全球化和国际旅游的快速发展，一些物种被有意或无意地带到新的环境，并建立种群，对当地生态系统和景观造成威胁[51]。目前，外来物种入侵已经成为导致我国生物多样性丧失的一个重要因素[52]。然而，关于神农架地区生物入侵状况的研究基本上未见报道。因此，以神农架地区所有大、小景点的旅游路线为轴，在其2 km范围内进行外来入侵植物踏查，采集标本，建立神农架国家公园入侵物种数据信息库。
以上所有样地或样线调查，均进行每5年一次复查，做到长期定位监测。
3.2 植物多样性评估构想
评价指标体系的建立是开展生物多样性综合评估的前提。万本太等[5]根据科学性、代表性和实用性的原则，遴选出物种丰富度、生态系统类型多样性、植被垂直层谱的完整性、物种特有性、外来物种入侵度5个评价指标，确立了生物多样性综合评价方法，对我国31省(市、区)进行了生物多样性综合评估，并且该方法得到了国内学者的广泛应用[53,54,55]。中国环境保护部在万本太等[5]确立的综合评估方法的基础上制定了我国区域生物多样性评价标准，具体指标包括野生维管束植物丰富度、野生动物丰富度、生态系统类型多样性、物种特有性、受威胁物种的丰富度和外来物种入侵度，并详细规定了以上指标的权重、数据采集和处理、计算方法(中华人民共和国国家环境保护标准HJ 623-2011)。傅伯杰等[4]着重考虑了国际生物多样性评估的主流指标，并结合其在中国的实际应用能力，构建了包括压力、状态和趋势、响应3大类指标的生物多样性综合评价体系。其中，压力指标6项，包括气候变化、氮沉降、生物入侵和景观破碎化等；状态和趋势指标6项，包括物种丰富度、珍稀性、特有性、物候等；响应指标2项，包括自然保护区建设和可持续经营[4]。
在参考以上生物多样性综合评估体系的基础上，再结合神农架国家公园生物多样性监测与评估现状，根据科学性、代表性和可操作性原则，我们遴选出以下6个植物多样性评价指标，包括野生维管束植物丰富度、物种珍稀性、物种特有性、生态系统类型多样性、外来物种入侵度和国家公园面积，建立植物多样性综合评估体系。具体步骤如下：
(1)评价指标的定义、计算
野生维管束植物丰富度：即神农架国家公园调查记录到的野生维管束植物的物种总数。
物种珍稀性：指该区域植物所包含的珍稀、濒危物种数。根据中国珍稀濒危植物信息系统汇总的《中国珍稀濒危植物名录》(http: //www.iplant.cn/rep/protlist)进行确定。
物种特有性：指该区域内植物所包含的中国特有种数量。
生态系统类型多样性：指该区域生态系统的类型数目。以群系为单位，参照《中国植被》[56]进行分类。
外来物种入侵度：指该区域外来入侵物种数与本地野生维管束植物种数之比。
国家公园面积：即神农架国家公园整体面积。
(2)评价指标的归一化处理
评价指标的归一化处理，即评价指标初始值×归一化系数。
其中，归一化系数=100/A最大值。A最大值为各评价指标归一化处理前的最大值，即各评价指标在我国同类型自然保护地中的最大值，需要进行文献数据收集。
(3)评价指标的权重
结合专家咨询法和环境保护部的评价标准，确定各项评价指标的权重：野生维管束植物丰富度(0.30)、物种珍稀性(0.20)、物种特有性(0.20)、生态系统类型多样性(0.15)、外来物种入侵度(0.10)和国家公园面积(0.05)。
(4)生物多样性指数的计算
生物多样性指数(Biopersity index, BI) = 野生维管束植物丰富度× 0.30+物种珍稀性×0.20+物种特有性×0.20+生态系统类型多样性×0.15+(100-外来物种入侵度)×0.10+国家公园面积×0.05(式中各项评价指标为归一化处理之后的值)
(5)生物多样性评价等级划分
根据生物多样性指数(BI)数值，对生物多样性状况进行分级：BI ≥ 65,高；40 ≤ BI < 65,中；20 ≤ BI < 40,一般； BI < 20,低。
4 结语
植物多样性监测与评估是生物多样性保护和管理的基础。神农架作为我国首批国家公园体制试点地区之一，其植物多样性具有十分重要的科研和保护价值。尽管已有许多学者对该地区植物多样性监测进行了研究，但其总体上是零散的、片段化的，缺乏系统性、持续性的监测研究；并且目前对该地区植物多样性评估的研究较少，基于多指标的综合评估方案更是处于空白状态。因此，本文在已有研究的基础上，针对其存在的问题与不足，提出了更为完善的监测方案，并尝试构建了该地区植物多样性综合评价体系，以期为进一步加强神农架国家公园植物多样性保护提供科学的理论指导。
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生物多样性论文第二篇：安西极旱荒漠自然保护区生物多样性监测指标体系初探
摘要：生物多样性监测是自然保护区管理有效性评估的需要，是自然保护区科研工作的主要任务和基础，是自然保护区实现数字化、科学化、规范化管理的主要途径。根据安西自然保护区资源状况和监测目的，筛选合适的监测指标，结合国内外自然保护区保护成效评估的相关研究案例，初步构建了安西极旱荒漠国家级自然保护区生物多样性监测指标体系，包含4类17项40个具体指标。通过规范持续的生物多样性监测，掌握保护区资源现状、物种个体数量的消长情况，阐明生物多样性现状和监测指标间的相互关系，探讨影响保护区生物多样性变化的主要因素，从而为科学客观评估荒漠类自然保护区保护成效、提升管理水平提供重要参考依据。
关键词:荒漠;生物多样性;监测;指标体系;安西自然保护区;
生物多样性是人类赖以生存和发展的物质基础，是地球生命系统的重要组成部分，具有巨大的经济、社会和生态价值[1]。随着人口的不断增长和对自然资源需求的与日俱增，生物多样性受到了严重的威胁[2]。为了保障生物多样性得到有效的保护，一些国际性公约，如《二十一世纪章程》《生物多样性公约》等都要求缔约国对其生物多样性进行监测，同时这些国家都制定了生物多样性损失程度的目标，凸显了全球、国家、区域层次上对生物多样性进行监测的重要性[3]。生物多样性监测就是在一定时限和区域对生物多样性进行重复监测，它通过获取生态系统的格局和质量、物种的组成与分布以及生长环境因素等方面的数据，阐明生物多样性变化的规律和趋势，揭示自然或人为引起的环境发生变化所产生的效应[4]。通过建立区域生物多样性监测体系，可以了解该区域生物多样性状况与变化规律，揭示优势物种、生物群落动态演变规律和生态过程的变化机制，了解物种的生态需求和种群动态，了解土地利用和气候变化带来的生态效应，识别威胁因素，确定重点保护地点，减轻外来干扰。生物多样性监测指标是一些简化的生物或环境特征参数，可用于获取生物多样性现状和变化趋势的信息，以反映人为活动对生物多样性造成的影响[5]。近年来，国内外学者对生物多样性指标体系的构建进行了诸多探索工作，取得了有效进展，其中有些指标已经成熟应用于实际监测工作。荒漠生态系统以干旱多风的气候、水资源缺乏、地表以物理风化为主且土壤成土历程缓慢、植被种类单一且盖度低、生物量和物种多样性相对较低以及食物链简单为特征，是陆地上最为脆弱的生态系统之一[6]。但是荒漠生态系统作为陆地生态系统的重要组成部分，其面积占比较大，与其他的生态系统同样在维持全球生态平衡和安全中起着不可替代的作用。
甘肃安西极旱荒漠国家级自然保护区是以保护极旱荒漠及其生物多样性为主的荒漠生态系统类型保护区，具有广泛的区域代表性和地域分界特点，在保护生物多样性、维护生态平衡方面发挥着重要的作用。随着西部大开发战略的实施，一大批重点工程项目穿越保护区域，如西气东输一、二、三线、兰新铁路二线、西电东送750 k V、800 k V工程等，这些开发活动的持续开展，势必给保护区内生物多样性造成了一定的影响和变化。因此，加大生物多样性监测力度，完善生物多样性监测项目，为评价保护区保护效力，提高保护区管理水平势在必行。保护区自1987年建区以来，先后于1987年、2002年、2013年围绕保护区的地理地貌特征、植被类型、土壤类型、气候气象特征、水资源、生物资源进行了3次综合性的本底调查和物种编目。本文在借鉴国内外荒漠生态系统生物多样性观测指标后，参考森林、湿地、草原等其他陆地生态系统生物多样性的观测指标，针对安西自然保护区荒漠生态系统的独特环境特征，以准确、快捷、客观反映区内生物多样性及环境质量为目的，提出并建立了安西极旱荒漠自然保护区生物多样性监测指标体系，为我国西部其他区域荒漠生态系统生物多样性监测提供了参考。
1 保护区概况
安西极旱荒漠自然保护区位于河西走廊的甘肃省瓜州县境内，总面积8.0×105hm2，海拔1300～3300 m，分南北两个片区，地貌主要由低山丘陵、剥蚀准平原地形和山前冲积平原3种组成。保护区属典型的大陆干旱荒漠气候，降水极少，蒸发量大，空气相对湿度低，日照时间较长，热量充足，昼夜温差大，风大沙多。年平均温度在7.8～10℃，年均日照总时数为2 940.4～3 171.9 h，多年平均年日照率为73%，多年降水量均在52.0 mm以下，年蒸发量平均为2 754.9 mm。保护区内共有维管束植物63科210属455种，主要以典型的中亚4大荒漠植物合头草（Sympegma regelii）、红砂（Reaumuria soongorica）、泡泡刺（Nitraria sphaerocarpa）、珍珠猪毛菜（Salsola passerina）为代表性的植被为主要保护对象，其中国家Ⅰ级重点保护植物有裸果木（Gymnocarpos przewalskii），植物区系的主要成份是亚洲中部成份。区内分布有脊椎动物29目65科210种，国家重点保护动物有36种，其中国家Ⅰ级重点保护动物有普氏野马（Equus przewalskii）、雪豹（Uncia uncia）、北山羊（Capra ibex）、金雕（Aquila chrysaetos）、蒙古野驴（E-quus hemionus）、白唇鹿（Gervus albirostris）等9种；国家Ⅱ级重点保护动物有盘羊（Ovis ammon）、岩羊（Pseudois nayaur）、鹅喉羚（Gazella subgutturosa）、猞猁（Lynx lynx）、大天鹅（Cygnus cygnus）等27种。区内昆虫有10目95科261属387种（含天敌昆虫）[7,8,9]。目前保护区内有各类植被定点监测样方94个；鸟类、哺乳类调查样线15条，总长175 km；红外触发相机监测点4处，相机120部；地下水位观测井3处，气象站11处。同时，保护区被原环保部南京环境研究所列为全国生物多样性野外观测示范基地。
2 生物多样性监测指标的筛选原则
生物多样性监测指标是监测生物多样性保护近状、变化规律和影响因素，评估生物多样性保护成效的一种重要工具和手段[2]。生物多样性包括基因、物种、生境、生态系统等4种不同的尺度，并且在各个层次上都具有不同的功能和结构，所以选择的指标要尽量全面反映这一概念的复杂性。很多学者从不同角度对监测指标提出了一些筛选标准，例如要具备代表性、科学性、及时性、敏感性；要易数量化，便于分析；要与目的及密切相关；要经济适用；要与管理相关等[10]。结合保护区的实际需求以及经济和科研条件有限的情况下，需特别考虑经济适用和可操作性以及管理应用等标准。但是无论怎么选择指标，都应围绕生物多样性监测和评估的目标进行选择和设计，其结果不仅能够真实地反映所确定问题的变化规律，更应与政策和管理决策相联系，能够随政策变化而发生变化响应，并为政策制定和管理决策提供科学有效的信息。
3 生物多样性监测指标体系拟解决的科学问题
从保护区生物多样性的保护和研究层面上提出了生物多样性监测体系需要解决的科学问题。通过选择濒危旗舰重要物种、典型物种和指示物种等，监测其种群动态变化趋势和主要影响因素，提供反映气候、环境变化导致的荒漠生态系统变化的动态信息，并预测可能产生的后果；通过选择生态系统类型并在其典型代表区域设置一定面积的长期固定监测样地样方，实现对生态系统的功能、组成和关键旗舰物种、濒危重要物种等的监测，为保护区生物多样性的保护和研究提供一个科学的、完整的数据库；通过遥感手段和GIS对一定范围的景观格局和过程及其影响因子进行长期监测，为实现对保护区中最为脆弱和敏感地区的情景观测、预报和预警。具体拟解决以下科学问题：一是保护区内的植物组成及物种多样性现状如何？哪些物种有灭绝的危险？哪些区域是生物多样性保护的重点？二是随着国家重点工程建设和开矿、放牧等人类开发活动，保护区内的植物多样性发生了怎样的变化?哪些区域对于人类活动和环境变化的响应最为敏感？多样性的演变规律怎样？人类活动干扰对物种多样性丧失的影响多大？三是保护区内国家重点保护植物的α、β、γ多样性空间分布格局的特征？形成、维持和变化的机理及其与生态系统功能关系怎样？四是保护区内的典型优势植物种空间分布格局怎样？驱动因素有哪些？植物种间的消长变化是否受立地条件、环境因子以及人类活动等因素的影响？五是保护区内的动物（鱼类、两栖类、爬行类、有蹄类、鸟类）生物多样性现状如何？是否受到人类活动干扰和环境变化的胁迫？该如何保护？六是在当前管理模式和未来可能的环境变化情景下，保护区生境内的生物多样性组成和结构会怎样变化？该如何应对？
4 保护区生物多样性监测指标体系的构建
要建立一个有效的生物多样性监测指标体系，必须要选择适合的指标以及数据分析的方法，用来阐明生物多样性保护的现状与监测指标之间的相互关系。当前国际上生物多样性监测体系大都从其保护的角度出发，采用“驱动力—压力—状态—影响—响应”的概念框架作为生物多样性评估项目主要使用的评估框架[2]。通过借鉴国内外荒漠生态系统生物多样性的监测指标，同时参照湿地、森林、草原等其他陆地生态系统生物多样性的监测指标，提出了针对安西极旱荒漠自然保护区的多样性评估指标体系，该指标体系包括生态系统生物多样性、生物系统服务与功能、生态系统完整性、环境4个方面，17个指标层，40个具体指标，详见表1。
5 区内生物多样性监测指标体系样点的布设
5.1 植物
生物多样性监测体系样点的布设一般有2种方法：一种是按照植被群落的类型进行布设。其布设的前提条件是需要植被图作为依据，是基于植被调查数据，要能真实的反映植被的分布状况，否则会影响调查结果。另外一种是系统随机布设。这种方法不需要植被图，不考虑植被类型，取样是一种随机的方法，所有观测点均可以作为随机样本进行统计分析，但是工作量大，精确度低，往往需要设置大量的野外监测点，代价高，可行性差[11]。
表1 安西极旱荒漠自然保护区生物多样性指标体系
采用随机布设样点，已有的多样性监测网络大都以1 km2为基本调查单元，10 m2的作为一个样方单元。例如处于世界领先水平的瑞士生物多样性监测网络，全国建立了1 600个系统分布的1 km2正方形单元，每个样方10 m2，调查样方内的所有维管束植物。但这种方法会导致监测植物种类和数量相对欠缺，大多无法满足研究所需的调查要求。同时，如若在荒漠区以1 km2作为1个基本调查单元进行物种多样性调查，调查密度过高且耗时过多，无法在具体实践中开展野外工作[8]。因此，在开展景观尺度多样性调查时，其空间范围需缩减一半，确定为500 m×500 m作为一个基本景观单元，100 m2为一个基本样地单元。
按照植被图进行生物多样性样点的选取和布设方案：首先，将研究区域分成方格，然后通过整合植被图、高分辨率遥感图、保护区地理要素图（1∶50 000）的信息，在每个方格内综合考虑植被群落类型、遥感植被信息和空间地理位置，选取适当数量的监测样点。每个方格内的监测样点要尽量分散，监测样点越多，空间的异质性和检出率越高。考虑到保护区人力、物力的限制，建议以5 km×5 km为1个方格，每个方格设5个点。
5.2 动物
对鸟类、昆虫多样性监测，建议以1 km2的大样地作为1个基本调查单元，这也是国际上采用最多的方法，如英国鸟类观测计划设有2 800个1 km2的样方，调查其种类、数量、栖息地状况；瑞士建立了520个系统分布的1 km2正方形单元，在每个单元内沿对角线设置样线，记录样线两侧的蝴蝶、鸟类的种数和种群数量，计算景观水平的生物多样性。
对于利用红外触发相机监测野生动物，可采用分层抽样法或系统抽样法设置观测样点。分层抽样法中，观测样点应涵盖观测样地内不同的生境类型，每种生境类型设置10个以上样点（样点之间间距至少0.5 km）。系统抽样法中，在监测样地内划定网格设置观测样点，网格大小为1 km×1 km。1 km2至少设置1个观测样点。
6 讨论
本文提出的针对安西自然保护区生物多样性监测指标体系仍需通过实践进一步优化完善，特别是通过不断的监测，对其逐步进行调整和筛选。在数据解译技术和综合评价技术的支撑下，最终建立符合荒漠生态系统监测（包括监测、评价和预警等）多层次的指标体系。
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