我國自然保護區功能分區研究進展

呼延佼奇, 肖 靜, 于博威, 徐衛華,*

(1. 中國農業大學生物學院, 北京 100083； 2. 中國林業出版社, 北京 100714；3. 中國科學院生態環境研究中心城市與區域生態國家重點實驗室, 北京 100085)

我國自然保護區功能分區研究進展

呼延佼奇1, 肖 靜2, 于博威3, 徐衛華3,*

(1. 中國農業大學生物學院, 北京 100083； 2. 中國林業出版社, 北京 100714；3. 中國科學院生態環境研究中心城市與區域生態國家重點實驗室, 北京 100085)

自然保護區功能分區是保護區規劃和科學管理的重要環節。我國自然保護區功能區劃主要采用國際“人與生物圈”計劃的“三區”劃分模式，即核心區、緩沖區和實驗區。介紹了我國自然保護區的分區依據，在總結自然保護區功能分區方法研究進展上，分析了目前我國自然保護區功能區劃中存在的難點與問題，并對其進行了展望，以期為我國自然保護區功能區的科學劃分與完善提供依據。

自然保護區; 功能區劃; 分區方法; 進展

自然保護區建立被認為是生物多樣性保護的有效途徑。截至2013年底，我國已建立各種類型、不同級別的自然保護區2697個，保護區總面積14631萬hm2，其中陸地自然保護區面積已占到國土面積的14.77%(http://jcs.mep.gov.cn/hjzl/zkgb/ 2013zkgb/)，初步形成了布局較為合理、類型較為齊全、功能比較健全的自然保護區網絡[1]，對維護生物多樣性和促進可持續發展發揮了重要作用?？茖W合理的功能區劃分是發揮自然保護區多重功能、提高自然保護區管理水平的關鍵[2]。我國目前自然保護區功能分區采用國際“人與生物圈”計劃生物保護區的基本模式，即將保護區劃分為核心區、緩沖區與實驗區的三區模式，并且在不同的功能區采取不同的經營管理策略[3]，以實現生物多樣性保護與可持續發展的目的[4,5]。保護區內生態系統以及珍稀、瀕危動植物的分布情況是分區的關鍵。但由于我國大部分自然保護區在建立之初本底不清，野生動植物空間分布等基礎數據條件不能充分滿足區劃的要求，加之受到分區方法與技術條件的限制，自然保護區功能區劃分的主觀性較強，不利于自然保護區功能的發揮。本文在總結自然保護區功能區劃分方法研究進展上，概述了自然保護區功能區劃分的難點與問題，探討了自然保護區功能區劃分的對策，以期為我國自然保護區功能區的科學劃分提供依據。

1 自然保護區功能分區依據

我國目前自然保護區功能分區采用國際“人與生物圈”計劃生物保護區的基本模式，即“核心區-緩沖區-實驗區”三圈模式，并對各區的主要任務與保護方式做出了相關規定。我國1994年頒布的《中華人民共和國自然保護區條例》對三區的內涵做了明確規定，成為自然保護區功能區劃分的基本依據。其中，核心區是“自然保護區內保存完好的天然狀態的生態系統以及珍稀、瀕危動植物的集中分布地”，禁止任何單位和個人進入；核心區外圍可以劃定一定面積的緩沖區，只準進入從事科學研究觀測活動。緩沖區外圍劃為實驗區，可以進入從事科學試驗、教學實習、參觀考察、旅游以及馴化、繁殖珍稀、瀕危野生動植物等活動。2008年國家林業局頒布了《自然保護區功能區劃技術規程》[6]，對自然保護區功能區劃的基本原則、依據、方法與功能區總體布局等做了原則性與技術性的要求，為目前自然保護區功能區劃分發揮重要指導作用。

2 自然保護區功能分區主要方法與軟件

我國自然保護區的功能區劃分，經歷了從人為定性劃分到計算機模擬輔助決策劃分的過程。早期建立的保護區，因保護區自然資源狀況本底數據不足，加之保護區技術條件落后，又缺乏相應的區劃方法與手段，故往往根據經驗在圖紙上進行勾繪，將保護物種常出現的地點圈為核心區[7]，其它區域則視情況劃為緩沖區與實驗區，主觀隨意性較大[8]。隨著科學技術的發展，特別是地理信息系統、遙感、全球定位系統技術的發展與普及，基于計算機輔助決策的功能區劃分越來越客觀與合理[9]。目前用于自然保護區功能區劃的方法主要包括物種分布模型法、景觀適宜性評價法、聚類分析法、最小費用距離計算法和不可替代性計算法等。

2.1 主要方法簡介

(1) 物種分布模型法

珍稀物種的空間分布是功能區劃分的基礎，往往通過模型模擬來進行確定。物種分布模型法就是通過物種分布模型，結合研究物種的生境破碎化程度、巢域面積以及景觀連接度等指標確定自然保護區功能區劃分的方法。對于以珍稀瀕危物種為主要保護對象的保護區，運用物種分布模型法來進行功能分區直接有效，尤其適合核心區的確定。Li等[8]以GIS為平臺，構建邏輯回歸模型對丹頂鶴(Grusjaponensis)的棲息地分布進行了預測，并在此基礎上劃分出中國鹽城生物圈自然保護區的最小核心區。李行等[2]用遙感、海圖與野外調查數據構建了空間模糊物種分布模型，模擬了關鍵鳥類的空間分布，在此基礎上建立了大河口區淤漲型自然保護區的功能區劃框架，并利用這個模型研究了崇明東灘鳥類國家級自然保護區的功能區劃。

(2) 景觀適宜性評價法

景觀適宜性評價就是根據不同景觀因子對于研究物種的重要性(或影響程度)來確定不同景觀因子對研究物種的權重。然后，根據不同景觀因子的權重評價各種景觀因子的空間組合對物種的景觀適宜性。該方法適合于野生生物類保護區的功能區劃。陳利頂等[10]以臥龍大熊貓自然保護區為例，運用GIS技術在對景觀適宜性進行評價的基礎上提出了自然保護區內部結構設計的基本原則與方法，通過確定核心斑塊的大小與生態環境質量，結合大熊貓的家域大小，提出了臥龍自然保護區的核心區與緩沖區的設計方案。

(3) 最小費用距離計算法

最小費用距離(least-cost distance)反映的是一種可達性[11]，從生物保護的角度說就是指物種由“源”經過不同阻力的景觀介質所耗費的費用。一個自然保護區內，物種在實驗區內移動所需要克服的景觀阻力最大，緩沖區其次，核心區最小[12]。利用最小費用距離確定功能分區中3個功能區在空間上不同的阻力閾值，并最終實現功能分區的目的。此方法主要適于野生生物類保護區的功能區劃。李紀宏與劉雪華首次在國內探討最小費用距離計算法在自然保護區功能分區上的可行性，并以老縣城大熊貓自然保護區為例闡述了最小費用距離計算法實現功能區劃的具體步驟和方法[13]。徐衛華等[14]以秦嶺山系為例，運用最小費用距離計算法，結合生境評價，對大熊貓自然保護區群進行了功能分區，探討了自然保護區群功能區優化的程序與方法。

(4) 聚類分析法

自然保護區內的生物多樣性存在空間分異現象，這也是自然保護區功能區劃分的理論基礎。聚類分析法是一種從數學角度分析各景觀斑塊的生物多樣性梯度，從而劃分自然保護區功能區的方法。聚類分析法適合于野生生物與生態系統類型保護區的功能分區，是目前應用較為廣泛的一類分區方法[3,15- 18]。周世強等[3]運用歐式最短距離法進行臥龍自然保護區各景觀的聚類分析，在繪制聚類圖的基礎上劃分了功能區。史軍義等[16]在大量調查、計算和分析的基礎上，采用模糊數學中的最大數方法進行聚類分析，將聚類結果投影在單元劃分圖上，參考臥龍自然保護區的實際自然情況進行了功能區的模糊劃分。陶晶等[17]明確保護區各森林小斑的立地條件、林分特征、權屬、人類干擾等10多項自然與社會屬性，在聚類分析的基礎上，通過保護區相關利益群體的廣泛參與，明確了保護區功能區界，同時使功能區劃分結果最大限度地平衡各方面的訴求。

(5) 不可替代性計算法

不可替代性是生物多樣性保護規劃中一個較新概念，表達一個規劃單元在實現整體保護目標中的重要性，能夠反映生物多樣性保護價值的空間分異規律，通過與人類活動干擾指數結合，可以用來實現保護區功能分區[19]。該方法適于野生生物及生態系統類保護區的功能區劃。曲藝等在明確三江源自然保護區主要保護對象空間分布的基礎上，基于不可替代性和人類活動提出功能區劃的調整方案，與現有的功能區劃相比，調整方案能大大增加保護區的保護貢獻率[19]。

除了上述方法以外，王娟等以生態敏感性評價為基礎，探討了青藏高原工布自然保護區的功能區劃[20]，唐博雅等通過保護行動計劃CAP軟件，探討了濕地類保護區功能區劃方法[21]，Zhang[22]與陶晶[17]探討了參與式方法在功能區劃分中的應用，這些對于完善整個自然保護區功能區劃方法體系都具有重要意義。

2.2 不同方法的比較

不同的方法對資源利用與保護的重點存在差異。物種分布模型法與景觀適宜性評價法強調對資源的保護，及核心區的劃分與設計，對人類活動及資源利用的情況考慮較少。另外2種方法都將資源利用情況作為重要因子予以考慮。在最小費用距離計算法中，將人類活動因子在阻力層計算時得以考慮；聚類分析法將人類干擾作為聚類的因子之一；而不可替代性計算法則通過單獨計算人類活動指數來進行區劃。

不同的區劃方法適用于不同的保護區類型。物種分布模型法與景觀適宜性評價法適于野生生物類保護區，最小費用距離計算法適于野生生物類中的野生動物類保護區，聚類分析法與不可替代性計算法適于野生生物及生態系統類型的保護區。

在實際規劃過程中，不同的方法并不一定截然分開。通過物種分布模型得到的物種生境分布，往往是最小費用距離計算法與不可替代性計算法運行的數據基礎；物種分布模型得到生境利用與環境因子的關系，亦可為景觀適宜性評價法、最小費用距離計算法與聚類分析法中不同因子權重的確定提供依據。

2.3 主要相關軟件

近些年來，隨著計算機技術的快速發展，以及遙感及其它空間數據可獲得性的提高，大大加強了物種分布模型、系統保護規劃模型及相關軟件的應用，為科學合理的功能區劃分奠定了良好的基礎，為功能區劃的實現提供了可操作的工具。主要的相關軟件介紹如下。

(1)物種分布模型軟件

物種分布是功能區規劃的基礎。目前主要應用的物種分布模型多數為生態位模型，從統計學上探求物種出現點與所在的生物地理環境因子之間的關系，從而預測物種出現的概率。這類模擬對數據來源有嚴格的要求，有的既需要“物種出現”(presence)數據又需要“物種不出現”(absence)數據的，如GRASP、GARP；有的只需要“物種出現”(presence-only)數據，如MAXENT、BIOCLIM與Biomapper等，其中，MAXENT是預測能力最高的模型之一。有關物種分布模型與軟件的詳述參見Elith等[23]、李國慶等[24]的有關綜述。

(2)系統保護規劃軟件

保護區功能區劃的目的是為了協調生物多樣性保護與資源利用的矛盾。因此，有關的系統保護規劃軟件基本可以應用于保護區功能區劃分。系統保護規劃的基本原理是，在兼顧保護成本與保護目標的前提下，通過選址優化算法來實現有限保護資源的配置。目前應用較廣的系統保護規劃軟件有C-Plan、MARXAN、ZONATION，還有SITES、WORLDMAP 、PANDA等。有關系統保護規劃的模型與軟件的詳細描述參見Matthew等[25]、張路等[26]的有關文獻。

3 目前自然保護區功能區規劃面臨的主要問題與對策

3.1 主要問題

(1) 功能區劃缺乏統一的方法

我國有關法規與規程為保護區功能分區提供了重要參考依據。然而，在具體的功能規劃實踐中，往往由于各保護區的自然地理和社會經濟狀況千差萬別，難以依據相關法規條例的簡單規定對功能區進行明確的分區。

(2) 保護區本底資料不足

自然保護區主要保護對象的空間分布是功能區劃分的基礎，但目前我國自然保護區本底不清的情況仍很嚴重，極大影響到功能區劃的效果與保護對象的有效保護。據調查，四川省的166個自然保護區中，60%左右的自然保護區沒有本底考察成果。在本底不清的基礎上完成的功能區劃存在一定的盲目性，導致核心區內分布有農耕區和居民點，而主要保護對象的重點分布區卻分布在核心區之外，致使主要保護對象難以得到有效保護，同時在保護管理的過程中不得不頻繁調整和優化功能分區[27]。

(3)靜態的功能分區模式所帶來的問題

受國際“人與生物圈”計劃的生物圈保護區區劃模式的影響，我國自然保護區的功能區劃多采用三區劃分的靜態區劃思想。這對于森林生態系統等比較穩定的保護區來說較為合適。但對于濕地類型的保護區，由于受潮汐、鳥類遷徙等因素的影響[2,28]，保護區主要保護對象的空間分布季節性差異較大，目前靜態的自然保護區分區管理模式難以滿足保護的需求。

(4)自然保護區之間的銜接性與整體性不夠

自然保護區的設計與研究應從整個區域的生態系統及保護對象來考慮。但在規劃實踐中，因不同自然保護區建立的年代不一，或者過分強調“核心區-緩沖區-實驗區”的同心圓三區模式，相鄰自然保護區之間協調性往往考慮不周。例如，秦嶺山系以大熊貓保護為主要保護對象的16個邊界相鄰的自然保護區，其核心區并未互相連接，被分隔為相對獨立的20個區塊，大大降低了保護區的保護效果[12]。

3.2 主要對策

(1)根據不同類型保護區建立相應方法

我國目前的自然保護區分區，基本都是采用國際“人與生物圈”計劃的“三區”區劃模式。然而，我國的自然保護區類型多樣，有森林、草原、濕地、荒漠等，其地形地貌也多種多樣，有湖泊、平原、丘陵、高原、高山峽谷等，各種不同類型的保護區有不同的保護對象，其對功能區劃的要求亦各不相同，如大中型獸類比小型獸類要求更大的活動范圍。因此，在進行保護區功能區劃時，應根據不同保護對象、保護區的功能及管理目標，制定因地制宜的區劃方法。

(2)加大保護區內本底調查與監測力度

對于自然保護區功能區劃而言，最基本和最首要的就是要對保護區內的物種和生態系統狀況進行全面詳盡的調查。保護區的本底調查報告在一定程度上反映了保護區的主要保護對象的種類、數量、分布以及受威脅狀況等信息，是保護區功能區劃的重要依據。建議對尚未進行本底調查的保護區開展補查，對本底清楚的保護區定期進行監測，動態掌握保護對象的狀態，完善保護區功能區劃。

(3)改變單一靜態的功能區劃模式

保護區功能區劃應根據保護對象的特點，采取靜態與動態相結合的功能區劃模式。例如，對于以候鳥為主要保護對象的保護區，可以采取季節性核心區的思路，在不同的季節采取相應的管理對策。

(4)整體考慮保護區的規劃與建設

進行保護區規劃與建設時，既要認識到保護區內生物之間和生物與環境之間的關系，又要認識到保護區內生物和環境與社會經濟之間的關系。對于保護對象相同或類似的保護區，應盡量邊界相連，核心區盡可能相通，以提升自然保護區對生態系統與物種的整體保護效果。

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Research progress in function zoning of nature reserves in China

HUYAN Jiaoqi1，XIAO Jing2, YU Bowei3, XU Weihua3,*

1CollegeofBiologicalSciences,ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100083,China2Chinaforestrypress,Beijing100714,China3StateKeyLaboratoryofUrbanandRegionalEcology,ResearchCenterforEco-EnvironmentalSciences,ChineseAcademyofSciences,Beijing100085,China

function zoning of nature reserves is a very important process in nature reserves construction and management. Currently function zones of nature reserves in China adopt in mode of “core zone-buffer zone -experimental zone” suggested by Man and Biosphere Reserve. In this paper, progress summarization about function zoning method, problems and difficulties in function zoning were analyzed. Currently five types of function zoning method, containing species distribution modeling (SDM), landscape suitability evaluation (LSE), cluster analysis, least-cost distance analysis and irreplaceability analysis, were introduced. Different methods had different application scopes. SDM an LSE emphasized on natural resources and biodiversity conservation, without consideration on human activity and resources utilization. The other three methods considered both biodiversity conservation and resources utilization. Some problems existed in current function zoning practices. One was lacking effective method of function zoning for different types of nature reserves in different area. Another one was inadequate background data and material for function zoning. The other was static function zoning patterns, and inharmony between nature reserves. Measures corresponding to these problems were also proposed. Analysis in this paper will provide scientific basis for improvement of function zoning in Chinas′ nature reserves.

nature reserves; function zoning; zoning method; progress

國土資源部公益性行業科研專項資助項目(201011018)

2013- 09- 12;

2014- 10- 31

10.5846/stxb201309122256

*通訊作者Corresponding author.E-mail: xuweihua@rcees.ac.cn

呼延佼奇, 肖靜, 于博威, 徐衛華.我國自然保護區功能分區研究進展.生態學報,2014,34(22):6391- 6396.

Huyan J Q，Xiao J, Yu B W, Xu W H.Research progress in function zoning of nature reserves in China.Acta Ecologica Sinica,2014,34(22):6391- 6396.