國(guó)際鳥(niǎo)類(lèi)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目抽樣策略及對(duì)我國(guó)的啟示

張文文 雍 凡 崔 鵬

(環(huán)境保護(hù)部南京環(huán)境科學(xué)研究所，國(guó)家環(huán)境保護(hù)生物安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京，210042)稿件運(yùn)行過(guò)程

國(guó)際鳥(niǎo)類(lèi)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目抽樣策略及對(duì)我國(guó)的啟示

張文文 雍 凡 崔 鵬*

(環(huán)境保護(hù)部南京環(huán)境科學(xué)研究所，國(guó)家環(huán)境保護(hù)生物安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京，210042)稿件運(yùn)行過(guò)程

鳥(niǎo)類(lèi)；監(jiān)測(cè)；隨機(jī)抽樣；分層抽樣；系統(tǒng)抽樣

全球生物多樣性正在持續(xù)喪失，亟須建立大尺度的生物多樣性監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，獲得實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的就地監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)識(shí)別威脅因素，評(píng)估保護(hù)進(jìn)展，降低全球生物多樣性喪失速率。鳥(niǎo)類(lèi)是生物多樣性監(jiān)測(cè)的重要指示類(lèi)群，國(guó)際上鳥(niǎo)類(lèi)監(jiān)測(cè)已有100多年的歷史。我國(guó)開(kāi)展了沿海水鳥(niǎo)同步調(diào)查、鳥(niǎo)類(lèi)環(huán)志監(jiān)測(cè)等部分鳥(niǎo)類(lèi)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，并開(kāi)展了國(guó)家尺度的鳥(niǎo)類(lèi)監(jiān)測(cè)試點(diǎn)工作。抽樣設(shè)計(jì)是影響監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)能否成功的關(guān)鍵因素，本文通過(guò)分析國(guó)際上大尺度繁殖鳥(niǎo)類(lèi)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的抽樣設(shè)計(jì)及其優(yōu)劣，提出了適合我國(guó)繁殖鳥(niǎo)類(lèi)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的分層抽樣設(shè)計(jì)法，期望對(duì)我國(guó)國(guó)家尺度的繁殖鳥(niǎo)類(lèi)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的建立具有借鑒價(jià)值。

生物多樣性監(jiān)測(cè)是對(duì)生物的種群數(shù)量和分布面積進(jìn)行長(zhǎng)期系統(tǒng)地重復(fù)測(cè)量的過(guò)程。通過(guò)監(jiān)測(cè)可以找出面臨的威脅因素，評(píng)估保護(hù)成效，并據(jù)此制定針對(duì)性的保護(hù)措施[1-2]。鳥(niǎo)類(lèi)是生物多樣性監(jiān)測(cè)的重要指示類(lèi)群，國(guó)際上大尺度的鳥(niǎo)類(lèi)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目已有100多年的歷史，我國(guó)近年來(lái)也在探索建立國(guó)家尺度的鳥(niǎo)類(lèi)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)[3-6]。對(duì)越冬水鳥(niǎo)和遷徙鳥(niǎo)類(lèi)的監(jiān)測(cè)來(lái)說(shuō)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)選擇主要是鳥(niǎo)類(lèi)集中分布的區(qū)域。對(duì)繁殖鳥(niǎo)類(lèi)監(jiān)測(cè)來(lái)說(shuō)，更多是針對(duì)常見(jiàn)廣布的鳥(niǎo)類(lèi)物種，那么抽樣設(shè)計(jì)策略就成為決定監(jiān)測(cè)結(jié)果有效性的關(guān)鍵因素[7]。抽樣設(shè)計(jì)主要是確定樣本量，以及樣本在空間的分布，以盡可能降低空間變異性和可探測(cè)率這兩個(gè)因素帶來(lái)的估計(jì)誤差[8]。當(dāng)前，許多區(qū)域和國(guó)家尺度的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目都致力于擴(kuò)大監(jiān)測(cè)類(lèi)群及其生境的覆蓋范圍，獲得更加清晰的種群動(dòng)態(tài)及其生境的細(xì)微變化數(shù)據(jù)。為滿(mǎn)足以上的要求，需要采用適當(dāng)?shù)某闃釉O(shè)計(jì)和監(jiān)測(cè)方法，提高抽樣樣本對(duì)整個(gè)目標(biāo)區(qū)域的代表性和降低可探測(cè)率的差異[8-9]。

簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣、分層抽樣、系統(tǒng)抽樣是常見(jiàn)的生物多樣性監(jiān)測(cè)項(xiàng)目抽樣方法[10]。其中，簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣法可以根據(jù)抽樣樣本的調(diào)查數(shù)據(jù)有效地推斷目標(biāo)總體，并對(duì)總體參數(shù)進(jìn)行可信度估計(jì)，是生物多樣性監(jiān)測(cè)較為理想的抽樣方法，但由于交通條件和地形地勢(shì)的限制，導(dǎo)致在很多區(qū)域缺乏可操作性[11]。在實(shí)際操作中，隨機(jī)抽樣法往往結(jié)合分層抽樣一起使用，通過(guò)結(jié)合分層抽樣的方法可以提高每個(gè)分層樣本內(nèi)調(diào)查的精確度，這樣就達(dá)到每個(gè)分層內(nèi)的數(shù)據(jù)變異遠(yuǎn)小于分層間的數(shù)據(jù)變異。

斯幸峰等綜合分析了歐美陸地鳥(niǎo)類(lèi)監(jiān)測(cè)的歷史、現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前大尺度(區(qū)域尺度、國(guó)家尺度)的鳥(niǎo)類(lèi)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目主要集中于北美和歐洲，且在該區(qū)域內(nèi)還建立了許多尺度相對(duì)較小(省域尺度)的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目[4]。崔鵬等對(duì)我國(guó)鳥(niǎo)類(lèi)監(jiān)測(cè)的現(xiàn)狀和問(wèn)題進(jìn)行了分析，并就監(jiān)測(cè)人員、監(jiān)測(cè)時(shí)間、監(jiān)測(cè)對(duì)象與指標(biāo)、監(jiān)測(cè)樣地設(shè)置和監(jiān)測(cè)方法等幾個(gè)方面針對(duì)性地提出了建立國(guó)家鳥(niǎo)類(lèi)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的建議[5]。以上兩項(xiàng)研究均認(rèn)為英國(guó)繁殖鳥(niǎo)類(lèi)監(jiān)測(cè)采用的分層隨機(jī)抽樣法最適合于我國(guó)繁殖鳥(niǎo)類(lèi)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的抽樣策略，但未具體提出我國(guó)繁殖鳥(niǎo)類(lèi)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的抽樣方法。本文通過(guò)綜合分析國(guó)際上不同大洲大尺度鳥(niǎo)類(lèi)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的抽樣策略，對(duì)我國(guó)繁殖鳥(niǎo)類(lèi)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的抽樣方法提出了具體建議。

1 國(guó)際鳥(niǎo)類(lèi)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目抽樣設(shè)計(jì)分析

當(dāng)前國(guó)際上的大尺度鳥(niǎo)類(lèi)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的抽樣設(shè)計(jì)大致可以分為以下5種：(1)隨意抽樣(free choice)，許多早期的鳥(niǎo)類(lèi)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)都是隨意抽樣，如法國(guó)[12]；(2)簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣(simplified random sampling)，例如法國(guó)繁殖鳥(niǎo)類(lèi)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目[12]；(3)分層隨機(jī)抽樣(stratified random sampling)，如英國(guó)的BBS[9]；(4)系統(tǒng)抽樣法(systematic sampling)，如瑞士鳥(niǎo)類(lèi)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目(http：//www.biodiversitymonitoring.ch/en/home.html)；(5)非抽樣法，如加拿大Alberta省鳥(niǎo)類(lèi)監(jiān)測(cè)[13]。

1.1 隨意抽樣法

隨意抽樣法是由調(diào)查人員根據(jù)自己的意愿選擇調(diào)查樣線(樣點(diǎn))，該方法最大限度地允許志愿者參與監(jiān)測(cè)工作，但是由于志愿者多傾向于選擇鳥(niǎo)類(lèi)物種豐富和交通便利的調(diào)查地點(diǎn)，因此，造成調(diào)查樣線(樣點(diǎn))在分布區(qū)域和生境類(lèi)型選擇上存在偏差。在鳥(niǎo)類(lèi)監(jiān)測(cè)工作最初開(kāi)展的時(shí)期，多數(shù)國(guó)家的鳥(niǎo)類(lèi)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目都采用隨意抽樣法，以便讓更多的鳥(niǎo)類(lèi)志愿者參與項(xiàng)目。

瑞典的鳥(niǎo)類(lèi)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目基本反映了整個(gè)歐洲鳥(niǎo)類(lèi)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的現(xiàn)狀，瑞典繁殖鳥(niǎo)類(lèi)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目始于1975年，在1996年以前該項(xiàng)目采用隨意抽樣法。在瑞典北部區(qū)域鳥(niǎo)類(lèi)調(diào)查人員稀少，導(dǎo)致北部區(qū)域被調(diào)查樣地的數(shù)量很少，而且隨著人員的大量往城市遷移，這個(gè)趨勢(shì)還將加劇。此外，調(diào)查志愿者往往傾向于選擇鳥(niǎo)類(lèi)較為豐富的生境，導(dǎo)致樣線在分布區(qū)域和生境類(lèi)型選擇上存在偏差。所以，即使在樣線比較多的區(qū)域，可能也缺乏足夠的代表性[14]。奧地利繁殖鳥(niǎo)類(lèi)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目也采用隨意抽樣法選擇調(diào)查地點(diǎn)，該項(xiàng)目采用樣點(diǎn)法進(jìn)行鳥(niǎo)類(lèi)計(jì)數(shù)，在1998～2008年間，約140位志愿者每年在175個(gè)地點(diǎn)收集數(shù)據(jù)[15]。

1.2 簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣法

隨機(jī)抽樣設(shè)計(jì)可以對(duì)總體參數(shù)進(jìn)行可信度評(píng)估，并可以把結(jié)論從抽樣區(qū)域推斷到總體目標(biāo)區(qū)域[11]。簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣是其他抽樣方法的基礎(chǔ)，在理論上最容易實(shí)現(xiàn)，但是當(dāng)抽樣總體較大時(shí)，采用簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣得到的樣本單元較為分散，調(diào)查花費(fèi)的時(shí)間和資金將增大，調(diào)查實(shí)施難度也將增大。

法國(guó)繁殖鳥(niǎo)類(lèi)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目( French Breeding Bird Survey )開(kāi)始于1989年，最初采用隨意抽樣的方法，自2001年起，采用隨機(jī)抽樣選擇樣方，以確保抽樣的生境具有代表性：在調(diào)查前為每個(gè)觀察者提供一個(gè)10 km半徑范圍的區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)隨機(jī)選擇一個(gè)2 km×2 km的樣方(相當(dāng)于在80個(gè)可能的樣方內(nèi)隨機(jī)選擇一個(gè)樣方)進(jìn)行調(diào)查[12]。

1.3 分層隨機(jī)抽樣法

分層隨機(jī)抽樣可以測(cè)量每層的特征并比較各層之間特征參數(shù)的大小，如果分層均勻還可以提高每層和總體的估計(jì)精度，采用分層還可以將更多的生境類(lèi)型納入調(diào)查范圍內(nèi)。因此，分層隨機(jī)抽樣是鳥(niǎo)類(lèi)監(jiān)測(cè)中采用最多的調(diào)查方法。該方法可以按照行政區(qū)域、監(jiān)測(cè)人員分布、生境類(lèi)型等不同屬性進(jìn)行分層。

1.3.1 根據(jù)行政區(qū)域分層

英國(guó)繁殖鳥(niǎo)類(lèi)監(jiān)測(cè)是較為成熟的國(guó)家尺度鳥(niǎo)類(lèi)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目之一，該項(xiàng)目采用分層隨機(jī)抽樣法，按照縣級(jí)行政區(qū)域分層設(shè)置調(diào)查樣地[9]。在全國(guó)劃分1 km×1 km柵格，作為隨機(jī)抽樣的樣本。將全國(guó)的83個(gè)縣級(jí)行政區(qū)域作為分層，在每個(gè)區(qū)域內(nèi)按調(diào)查志愿者的密度確定該區(qū)域內(nèi)抽取的樣本數(shù)。在區(qū)域尺度，由英國(guó)鳥(niǎo)類(lèi)信托基金會(huì)(BTO)志愿者網(wǎng)絡(luò)確定的區(qū)域組長(zhǎng)將抽取的樣方分配給調(diào)查志愿者。每個(gè)區(qū)域組長(zhǎng)將收到一份BTO下發(fā)的擬調(diào)查樣方名單，并嚴(yán)格按照該名單規(guī)定的順序?qū)⑾鄳?yīng)的調(diào)查樣方分配給調(diào)查志愿者，這對(duì)保證嚴(yán)格按照隨機(jī)抽樣法完成樣方設(shè)置非常重要。已經(jīng)開(kāi)展調(diào)查的樣方要在每個(gè)年度都進(jìn)行調(diào)查，在原有調(diào)查人員退伍后，將補(bǔ)充新的調(diào)查人員進(jìn)入[9]。

美國(guó)繁殖鳥(niǎo)類(lèi)監(jiān)測(cè)樣線采用分層隨機(jī)抽樣進(jìn)行設(shè)置，保證了抽樣區(qū)域的代表性，但為了提高調(diào)查的便利性，所有的調(diào)查樣線均為沿道路進(jìn)行設(shè)置，由于部分物種不會(huì)在道路周邊活動(dòng)。因此，調(diào)查樣線涵蓋區(qū)域并不能很好地代表抽樣區(qū)域的物種多樣性，造成該項(xiàng)目結(jié)果不能推斷到遠(yuǎn)離道路的其他區(qū)域。

1.3.2 根據(jù)環(huán)境特征分層

委內(nèi)瑞拉鳥(niǎo)類(lèi)監(jiān)測(cè)為該國(guó)生物多樣性監(jiān)測(cè)項(xiàng)目Neotropical Biodiversity Mapping Initiative (NeoMaps) 的一部分[16-17]。該項(xiàng)目根據(jù)環(huán)境特征進(jìn)行分層，根據(jù)區(qū)域環(huán)境因子差異選擇不同區(qū)域不同生境類(lèi)型的代表性樣方開(kāi)展監(jiān)測(cè)。首先，將全國(guó)劃分為0.5°×0.5°的柵格(Venezuela Biodiversity Grid)(約為50 km×50 km，2 500 km2柵格大小)，共約377個(gè)柵格。其次，篩選具備調(diào)查可行性的柵格，要求在柵格內(nèi)至少有90 km2的面積能夠有滿(mǎn)足汽車(chē)行駛的公路到達(dá)，滿(mǎn)足條件的柵格為177個(gè)。其次，根據(jù)生物地理區(qū)劃與環(huán)境特征進(jìn)行分層，以減少工作量；分為5大生物地理區(qū)；依據(jù)每個(gè)柵格的海拔、溫度、降雨、干旱月份數(shù)、森林覆蓋率、落葉林覆蓋率等環(huán)境因子特征采用主成分分析篩選出最具代表性的柵格(在具有相同特征的柵格中選取最有代表性的柵格以減少調(diào)查工作量)，共選出27個(gè)柵格。在每個(gè)柵格內(nèi)設(shè)置1條40 km長(zhǎng)的樣線，采用樣點(diǎn)法，沿設(shè)置的樣線進(jìn)行鳥(niǎo)類(lèi)調(diào)查。該樣線覆蓋該區(qū)域主要的環(huán)境類(lèi)型，盡量避開(kāi)城市中心以及道路狀況較差的路段。

1.4 系統(tǒng)抽樣法

系統(tǒng)抽樣要求抽樣總體中的單元都按一定的順序排列，在抽樣總體內(nèi)隨機(jī)抽取一個(gè)單元作為初始單元，然后按照一套事先確定的規(guī)則抽取其他樣本單元。系統(tǒng)抽樣的優(yōu)點(diǎn)是抽樣單元的確定比較容易，可以有效地分析物種分布，計(jì)算物種多度等。系統(tǒng)抽樣中如果抽樣間隔與抽樣單元的周期性變化同步，可能會(huì)導(dǎo)致較大誤差。

瑞士鳥(niǎo)類(lèi)監(jiān)測(cè)是生物多樣性監(jiān)測(cè)計(jì)劃(Biodiversity Monitoring Switzerland，BDM)的組成部分(http：//www.biodiversitymonitoring.ch/ en / home.html)。該監(jiān)測(cè)計(jì)劃采用系統(tǒng)抽樣法設(shè)置樣地。BDM 項(xiàng)目從2001 年開(kāi)始實(shí)施，每年隨機(jī)抽取樣地總數(shù)的1/5 進(jìn)行監(jiān)測(cè)。鳥(niǎo)類(lèi)多樣性在Z7-景觀水平上的物種多樣性和Z9-生境水平上的物種多樣性?xún)蓚€(gè)層次開(kāi)展監(jiān)測(cè)。Z7 指標(biāo)的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)是系統(tǒng)分布的520 個(gè)1 km2的正方形單元；在網(wǎng)格單元內(nèi)，沿對(duì)角線方向設(shè)置2.5 km 長(zhǎng)的樣線，在春季和夏末分別監(jiān)測(cè)1 次，記錄樣線兩側(cè)一定距離內(nèi)的物種種數(shù)(維管植物、蝴蝶、鳥(niǎo)類(lèi)等)，以計(jì)算景觀水平的生物多樣性。Z9 指標(biāo)的實(shí)際監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)是1 600 個(gè)平均分布的10 m2監(jiān)測(cè)點(diǎn)。調(diào)查樣點(diǎn)內(nèi)所有的維管植物、鳥(niǎo)類(lèi)、軟體動(dòng)物等。

瑞典繁殖鳥(niǎo)類(lèi)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目自1996年起，采用系統(tǒng)抽樣法替代以前的有偏差的隨意抽樣。首先在國(guó)家尺度系統(tǒng)地劃分了50 km×50 km的柵格，約有200個(gè)柵格。在每個(gè)柵格內(nèi)按照同樣的規(guī)則，設(shè)置1個(gè)2 km×2 km的正方形，樣線沿著正方形的4條邊行走，共8 km，每隔1 km設(shè)置1個(gè)樣點(diǎn)，共8個(gè)樣點(diǎn)。同時(shí)，每個(gè)柵格還可以設(shè)置3個(gè)補(bǔ)充的2 km×2 km的正方形樣方，以滿(mǎn)足對(duì)不同類(lèi)型生境等的抽樣要求(每個(gè)柵格最多設(shè)置4個(gè)樣方)。在調(diào)查開(kāi)始前，為調(diào)查人員制定調(diào)查柵格，分配調(diào)查任務(wù)等[14]。

非洲博茨瓦納鳥(niǎo)類(lèi)種群監(jiān)測(cè)項(xiàng)目(bird population monitoring in Botswana)采用分層抽樣和系統(tǒng)抽樣結(jié)合選擇調(diào)查樣地(http：//birdlifebotswana.org.bw/)。首先根據(jù)博茨瓦納生物群落(biomes)的分布進(jìn)行分層，共有12個(gè)主要的生物群落，面積分別占全國(guó)總面積的2%～17%。根據(jù)不同生物群落的面積比例確定在每個(gè)類(lèi)型生物群落的樣方數(shù)量。將全國(guó)劃分為0.25°的柵格(約50 km×50 km)，共計(jì)800多個(gè)柵格覆蓋全國(guó)的范圍(全國(guó)共58萬(wàn)km2)，抽取全國(guó)面積的10%作為樣本，沿起點(diǎn)柵格起，選中每第8個(gè)柵格作為抽樣?xùn)鸥瘛３闃訓(xùn)鸥襁€根據(jù)保護(hù)區(qū)內(nèi)和保護(hù)區(qū)外的數(shù)量比例，重點(diǎn)鳥(niǎo)區(qū)的覆蓋情況進(jìn)行微調(diào)。此外，如果某抽樣樣區(qū)橫跨不同的土地利用類(lèi)型，那么也可以進(jìn)行調(diào)整。在全國(guó)共抽中105個(gè)樣方。在每個(gè)抽取的樣方內(nèi)設(shè)置固定調(diào)查樣線，每條樣線都有標(biāo)記明確的起點(diǎn)和終點(diǎn)，以及行進(jìn)路線以保證后來(lái)的調(diào)查人員能夠重復(fù)開(kāi)展工作。每個(gè)柵格內(nèi)可以根據(jù)實(shí)際情況和調(diào)查人員數(shù)量設(shè)置多條樣線以覆蓋不同的生境類(lèi)型。

1.5 其他非抽樣設(shè)計(jì)

非抽樣設(shè)計(jì)包括開(kāi)展全面調(diào)查等。

加拿大Alberta省生物多樣性監(jiān)測(cè)項(xiàng)目(Alberta Biodiversity Monitoring Project，ABMP)致力于建立一個(gè)Alberta全省尺度的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)(http：//www.abmi.ca/home.html)。ABMP項(xiàng)目采用非抽樣設(shè)計(jì)，在全省范圍內(nèi)劃分了1 656個(gè)20 km×20 km的柵格，每5年對(duì)全部柵格完成一次完整調(diào)查，平均每年調(diào)查約350個(gè)柵格。因此，該項(xiàng)目為對(duì)省域范圍的全面調(diào)查，而不是抽樣調(diào)查。但該項(xiàng)目的調(diào)查樣點(diǎn)在每個(gè)柵格內(nèi)是隨機(jī)確定的，并且按照Alberta省內(nèi)不同生境的比例選擇不同生境類(lèi)型的地點(diǎn)開(kāi)展調(diào)查。在每個(gè)20 km×20 km的柵格內(nèi)都有一個(gè)全國(guó)森林清查的中心點(diǎn)，ABMI的調(diào)查點(diǎn)是參考該中心點(diǎn)隨機(jī)選擇一個(gè)角度，隨機(jī)設(shè)置一個(gè)距離選定調(diào)查地點(diǎn)。在該地點(diǎn)設(shè)置樣方或樣線(樣點(diǎn))開(kāi)展物種及其生境等調(diào)查。

2 我國(guó)鳥(niǎo)類(lèi)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建思路

明確的科學(xué)目的、可信的抽樣策略和可行的調(diào)查方法是一個(gè)成功的大尺度監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的必要條件[18]，同時(shí)，將會(huì)取得更好的效果[9]。實(shí)施有效的抽樣策略可以提高監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的地理區(qū)域代表性、生境類(lèi)型代表性，同時(shí)還可以增加有效監(jiān)測(cè)的鳥(niǎo)類(lèi)物種數(shù)量。

我國(guó)對(duì)國(guó)家保護(hù)和受威脅物種已經(jīng)有了一定的關(guān)注，第一次和第二次全國(guó)陸生野生動(dòng)物資源調(diào)查也對(duì)國(guó)家保護(hù)物種和受威脅物種給予重點(diǎn)調(diào)查，其取樣策略是以省(或地區(qū))行政區(qū)劃為單元，進(jìn)行分層隨機(jī)抽樣獲取一定數(shù)量的樣方，結(jié)合樣線法和樣點(diǎn)法在樣方內(nèi)進(jìn)行鳥(niǎo)類(lèi)調(diào)查[4]。同時(shí)各自然保護(hù)區(qū)也對(duì)保護(hù)和受威脅物種開(kāi)展了監(jiān)測(cè)[5]。我國(guó)對(duì)常見(jiàn)廣布鳥(niǎo)類(lèi)物種的監(jiān)測(cè)工作還處在試點(diǎn)階段，自2011年起，在環(huán)境保護(hù)部南京環(huán)境科學(xué)研究所組織開(kāi)展了全國(guó)范圍的繁殖鳥(niǎo)類(lèi)監(jiān)測(cè)和越冬水鳥(niǎo)試點(diǎn)觀測(cè)，初步建立了全國(guó)鳥(niǎo)類(lèi)觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)，其觀測(cè)樣區(qū)的設(shè)計(jì)以分層隨機(jī)抽樣法為基礎(chǔ)，考慮重要生態(tài)系統(tǒng)和物種的分布，并結(jié)合互補(bǔ)性分析來(lái)設(shè)置樣區(qū)。

綜合考慮上述實(shí)踐并結(jié)合國(guó)外鳥(niǎo)類(lèi)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的抽樣方法，筆者認(rèn)為我國(guó)鳥(niǎo)類(lèi)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)以常見(jiàn)鳥(niǎo)類(lèi)及其棲息地的監(jiān)測(cè)為主要目標(biāo)，并輔以專(zhuān)項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)國(guó)家保護(hù)和受威脅物種進(jìn)行監(jiān)測(cè)，綜合考慮多重環(huán)境和人為干擾的影響，長(zhǎng)期評(píng)估鳥(niǎo)類(lèi)的種群數(shù)量年度變化趨勢(shì)和面臨的威脅。

在抽樣方法方面，隨機(jī)抽樣法、分層隨機(jī)抽樣法和系統(tǒng)抽樣法是應(yīng)用較多的3類(lèi)方法。在環(huán)境均質(zhì)情況下，隨機(jī)法是最佳的抽樣方法，即在研究區(qū)域內(nèi)隨機(jī)抽取一定數(shù)量的樣本，以樣本的監(jiān)測(cè)值反映總體的值。但我國(guó)幅員遼闊，地形復(fù)雜，鳥(niǎo)類(lèi)多樣性高，區(qū)域氣候生態(tài)差異明顯，陸地面積約為960萬(wàn)km2，其中，山地、高原和丘陵約占全國(guó)陸地總面積的65%[19]。同時(shí)，我國(guó)具備野外調(diào)查能力的鳥(niǎo)類(lèi)學(xué)研究人員和鳥(niǎo)類(lèi)調(diào)查志愿者的數(shù)量相對(duì)較少，在整個(gè)國(guó)家，都開(kāi)展全面深入地大尺度監(jiān)測(cè)是不可行的。例如，在我國(guó)西部存在大量無(wú)人區(qū)，該區(qū)域缺乏有經(jīng)驗(yàn)的調(diào)查人員，大部分區(qū)域無(wú)法開(kāi)展長(zhǎng)期系統(tǒng)的鳥(niǎo)類(lèi)監(jiān)測(cè)工作。據(jù)此現(xiàn)狀，采用隨機(jī)抽樣法和系統(tǒng)抽樣法都將增大資金人力資源的消耗，且無(wú)法有效覆蓋不同類(lèi)型的生境，所以，采用分層隨機(jī)抽樣法開(kāi)展監(jiān)測(cè)是更加可行的。

建議在當(dāng)前人力和資金較為缺乏的情況下，采用分層隨機(jī)抽樣法為調(diào)查人員指定調(diào)查樣線(樣點(diǎn))開(kāi)展重點(diǎn)監(jiān)測(cè)，同時(shí)，吸引志愿者根據(jù)調(diào)查能力和意愿采用隨意取樣選擇樣地開(kāi)展輔助監(jiān)測(cè)，擴(kuò)大監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)覆蓋面；在未來(lái)人力和資金滿(mǎn)足的情況下，采用分層隨機(jī)抽樣法為所有調(diào)查人員和志愿者指定調(diào)查樣線開(kāi)展監(jiān)測(cè)，具體方案如下。

2.1 建立基本抽樣單元

以0.5°柵格(約相當(dāng)于50 km×50 km)或者以縣域行政單元作為地理單元，由于縣域大小不一，在我國(guó)西部地區(qū)一個(gè)縣可與東部地區(qū)的一個(gè)省面積相當(dāng)，因此，采用標(biāo)準(zhǔn)的地理網(wǎng)格具有更好的科學(xué)性，采用縣域行政單元?jiǎng)t更便于數(shù)據(jù)在生物多樣性保護(hù)管理上的使用。同時(shí)，對(duì)自然保護(hù)區(qū)等與鳥(niǎo)類(lèi)保護(hù)具有較高相關(guān)性的地理單元可以作為獨(dú)立的單元進(jìn)行抽樣，以更好地了解保護(hù)成效。

2.2 確定分層單元

根據(jù)我國(guó)動(dòng)物地理區(qū)劃的19個(gè)動(dòng)物地理亞區(qū)進(jìn)行分層。動(dòng)物地理區(qū)劃表明了動(dòng)物分布的區(qū)域差異，每一個(gè)區(qū)劃內(nèi)部具有一組較為相似的動(dòng)物組成，不同亞區(qū)的動(dòng)物區(qū)系各具特點(diǎn)，是歷史發(fā)展至現(xiàn)階段的結(jié)果，因此，根據(jù)動(dòng)物地理區(qū)劃分層充分考慮了動(dòng)物類(lèi)群的一致性和生態(tài)環(huán)境的相似性。在每個(gè)分層單元內(nèi)按省份進(jìn)行管理，每個(gè)省份確定監(jiān)測(cè)協(xié)調(diào)人，為調(diào)查人員分配抽樣單元進(jìn)行調(diào)查。

2.3 確定必選抽樣單元

充分利用現(xiàn)有工作基礎(chǔ)，將已經(jīng)開(kāi)展鳥(niǎo)類(lèi)監(jiān)測(cè)工作，并具備足夠的人力資源能夠長(zhǎng)期持續(xù)穩(wěn)定開(kāi)展監(jiān)測(cè)的已有監(jiān)測(cè)樣區(qū)設(shè)置為必選抽樣單元，并采用統(tǒng)一的要求繼續(xù)開(kāi)展監(jiān)測(cè)，以最大化地?cái)U(kuò)大我國(guó)的繁殖鳥(niǎo)類(lèi)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。例如，青海湖國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)自2006年起對(duì)保護(hù)區(qū)內(nèi)的鳥(niǎo)類(lèi)開(kāi)展每月1次的鳥(niǎo)類(lèi)監(jiān)測(cè)，保護(hù)區(qū)鳥(niǎo)類(lèi)調(diào)查人員熟練掌握了監(jiān)測(cè)方法，該類(lèi)保護(hù)區(qū)可納入必選抽樣網(wǎng)絡(luò)。

2.4 確定最終抽樣單元

每一層內(nèi)根據(jù)調(diào)查人員數(shù)量和監(jiān)測(cè)項(xiàng)目資金量確定抽樣單元的數(shù)量，采用隨機(jī)抽樣法在每個(gè)層內(nèi)抽取抽樣單元，必選抽樣單元也納入抽樣總體，如果抽取到必選抽樣單元，則放棄重新抽取。由各省項(xiàng)目協(xié)調(diào)人指派給調(diào)查人員開(kāi)展監(jiān)測(cè)。在當(dāng)前資金和人力相對(duì)不足的條件下，要充分考慮資金和人力的投入產(chǎn)出比，對(duì)隨機(jī)抽樣選中的某個(gè)抽樣單元，如果由于地處偏遠(yuǎn)或地形復(fù)雜，無(wú)法便利地開(kāi)展野外監(jiān)測(cè)，可在該樣方相鄰樣方中選擇一個(gè)替代樣方開(kāi)展監(jiān)測(cè)，以減少資金和人力資源的投入。

2.5 確定調(diào)查樣線(樣點(diǎn))

原則為設(shè)置的調(diào)查樣線(樣點(diǎn))能代表該抽樣單元的鳥(niǎo)類(lèi)多樣性。具體可以參照以下幾個(gè)原則，選擇的監(jiān)測(cè)樣線要考慮保護(hù)區(qū)內(nèi)外均衡，在保護(hù)區(qū)內(nèi)部和外部均設(shè)置一定數(shù)量的監(jiān)測(cè)樣方；考慮生境類(lèi)型的代表性，按照樣方內(nèi)不同類(lèi)型生境的比例，在相應(yīng)類(lèi)型生境內(nèi)設(shè)置一定數(shù)量的監(jiān)測(cè)樣方；考慮海拔梯度代表性，在不同海拔梯度設(shè)置監(jiān)測(cè)樣方。樣線長(zhǎng)度設(shè)置為3 km左右較為適宜，在地形復(fù)雜山區(qū)，樣線長(zhǎng)度可以短一些，在地形開(kāi)闊的平原地區(qū)，樣線長(zhǎng)度可以長(zhǎng)一些。

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Birds；Monitoring；Random sampling；Stratified sampling；Systematic sampling

Sampling Strategy of International Bird Monitoring Project and Its Implication for China

Zhang Wenwen Yong Fan Cui Peng*

(Nanjing Institute of Environmental Science，Ministry of Environmental Protection；State Environmental Protection Key Laboratory on Biosafety，Ministry of Environmental Protection，Nanjing，210042，China)

Due to the ongoing loss of global biodiversity，a large-scale biodiversity monitoring network is urgently needed.Also，real-time and accurate on-site monitoring data should be obtained to identify the risk factors，to assess the protection progress and reduce the rate of biodiversity loss around the world.Wild birds are important indicators in biodiversity monitoring and many countries have been monitoring wild birds for more than 100 years.China has carried out some bird monitoring programs，including monitoring programs for coastal water birds synchronous investigation，bird ringing programs，other bird monitoring projects，and nation-wide bird pilot monitoring.Sampling design is the key factor which affects the success of the monitoring network.Based on the analysis of the advantages and disadvantages of the sampling design of large-scale international bird monitoring programs，it is suggested that stratified random sampling method is a suitable sampling design method for the breeding bird monitoring project in China.In this paper，we address establishment of China’s national scale breeding bird monitoring network.

2017-08-09

修回日期：2017-09-15

發(fā)表日期：2017-11-10

X835

A

2310-1490(2017)04-689-05

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃生物安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用模擬與示范推廣(2016YFC1200705)；生物多樣性保護(hù)專(zhuān)項(xiàng)

張文文，女，28歲，碩士；主要從事生物多樣性保護(hù)研究。E-mail：18645476503@163.com

*通訊作者：崔鵬，E-mail：cuipeng1126@163.com