基于文獻計量的中國自然保護地監測研究

李苗苗, 夏萬才,王 猛, 欒曉峰

北京林業大學生態與自然保護學院, 北京 100083

自然保護地指各級政府依法劃定或確認,對重要的自然生態系統、自然遺跡、自然景觀及其所承載的自然資源、生態功能和文化價值實施長期保護的陸域或海域[1]。目前我國已經形成了類型多樣的自然保護地體系,基本覆蓋了我國絕大多數重要的自然生態系統和自然遺產資源。截止到2017年底,我國已經建立各級別自然保護區2750個、森林公園3505個、濕地公園916個,以及風景名勝區、地質公園等各類自然保護地,占國土面積18%以上[2- 3]。自然保護地的建立在自然生態系統及生物多樣性保護方面發揮了巨大作用,有效地減緩了自然生態系統退化及生物多樣性急劇下降[4- 5]。

監測作為量化生態變化、確定變化原因以及界定變化范圍的重要手段[6],可以幫助管理者全面地了解自然保護地的資源現狀和趨勢,使其制定的管理決策建立在堅實的科學基礎之上[7- 8]。同時,利用監測信息可以提高公眾對生態系統和物種的理解與認知,并吸引各方機構參與自然保護地生態系統的長期保護[9]。監測作為保護地資源調查及管理成效評價的主要方法,一直以來都備受相關政府部門及研究學者的重視。2005年《國家林業局關于加強自然保護區建設管理工作的意見》中提出,盡快建立自然保護區監測體系,組織自然保護區開展資源、生態等方面的監測工作; 加強自然保護區生態定位觀測站點的建設[10]。一系列標準的發布為監測研究提供技術規范,如自然保護區生物多樣性調查規范(LY/T 1814—2009)[11]; 重要濕地監測指標體系(GB/T 27648—2011)[12]; 野生動物紅外相機監測技術規程(DB51/T 2287—2016)[13]; 森林生態系統長期定位觀測指標體系(GB/T 35377—2017)[14]等。研究學者們也很早就認識到自然保護地進行監測的重要性,并認為自然保護地監測是亟待研究的課題[15- 16]。

十九大報告提出建立以國家公園為主體的自然保護地體系后,我國的自然保護事業進入了新的時代[17- 18],同時也對以國家公園為主體的自然保護地體系的監測工作提出了更高的要求。在此背景下,必須準確把握我國自然保護地監測現狀、熱點與趨勢,并在此基礎上提出相應的監測建議。本文選擇自然保護區、風景名勝區、森林公園、濕地公園和地質公園5種主要自然保護地類型[19],采用文獻計量法,對文獻發表年份、監測指標、監測方法和監測行政區域4個方面的參數進行了統計分析,闡述了中國自然保護地的監測現狀,監測重點和發展趨勢,并提出了今后自然保護地監測管理建議。通過本文分析,可為我國自然保護地開展長期的監測研究和管理部門的政策制定提供科學依據。

1 數據來源與統計方法

1.1 文獻數據來源

文獻主要來源于中國學術期刊全文數據庫(CNKI)和萬方數據知識服務平臺。首先,以“全文=‘自然保護區/森林公園/濕地公園/風景名勝區/地質公園’并含‘監測’”并且“摘要=‘自然保護區/森林公園/濕地公園/風景名勝區/地質公園’并含‘監測’”在CNKI對所有期刊文獻進行高級檢索,檢索時間為2018年12月31日為止的所有中文文獻,共計1646篇。

通過題目和摘要的粗略篩選,排除完全不符合研究主題的文獻,包括：政策法案、經濟、基礎設施建設等,隨后在萬方數據知識服務平臺利用同樣的檢索方式對文獻進行補充,最后納入基本符合研究主題的期刊文獻768篇。

1.2 數據庫的建立

通過文獻管理軟件Endnote X8初步建立“自然保護地監測”文獻數據庫,之后對無法明確是否符合研究要求的文獻進行全文查閱,刪去并未實際開展監測工作的文獻,包括方法、體系、建議等文獻; 刪去并未以某一自然保護地為監測研究的主要開展區域的文獻; 刪去信息冗雜,無具體的監測時間和方法可供參考的工作總結類型的文獻,最后共698篇監測文獻被用于本文研究。

1.3 統計方法

1.3.1 信息提取

作者對監測文獻中涉及到的監測信息進行提取,包括監測指標、監測方法、研究地所屬行政區等。在提取監測指標的過程中,為了保證分析的客觀性,以全文中與以下指標名稱相匹配的關鍵詞作為判斷的依據(表1)。在過程中,如果包含該項指標,則在Excel表中標記為“1”,否則標記為“0”。

在提取監測方法時,考慮到不同的監測內容所涉及的監測方法各不相同,將監測方法主要總結為以下四類：一是衛星遙感; 二是紅外相機; 三是其他自動監測系統,包括：無線電項圈、監測站、碳通量測量系統等; 四是人工實地調查,包括樣線樣方調查、實物取樣、定點觀測、手持設備定點監測等。

1.3.2定性定量分析

根據自然保護地類型、文獻發表年份、監測指標、監測方法和研究地所屬行政區域進行信息整理。然后利用Excel的數據透視功能對數據進行統計,并將數據導入圖形可視化和數據分析軟件OriginPro 2019進行繪圖,以折線圖直觀地表示出一直以來我國自然保護地的監測研究趨勢; 以柱狀圖對監測指標熱點、監測方法進行分析; 以條形圖直觀表示研究地所屬行政區域的分布情況。

2 結果與分析

2.1 發文量年度變化趨勢

近40年來,自然保護地的監測研究發文量總體呈上升趨勢(圖1)。依據文獻數量增長的快慢可將自然保護地監測研究分為3個階段。萌芽期(1980—1999年),發文量極少且幾乎無增長。該時期尚處于自然保護地的初步探索和建設階段(表2),監測研究側重于環境監測方面,總體受關注度很少。緩慢增長期(2000—2009年),發文量明顯增加且波動性緩慢增長。更多的自然保護地及其組分有監測研究需求,結合前期自然保護地建設出現的管理問題,監測研究引起行業學者的關注。跳躍式增長期(2010—2018年),發文量呈跳躍式迅速增長。其中在2012年和2016年達到峰值,分別為47篇和89篇,在2018年達到最大值117篇。在國家生態文明建設背景下,隨著社會經濟和科技日益發展,研究范圍更廣且更細化,研究技術更加先進科學,加之前期監測數據的積累,更多的學者開始參與到自然保護地的監測研究中。

表1 自然保護地監測指標體系

圖1 1980—2018年自然保護地監測研究發文量 Fig.1 Number of published literatures on natural protected areas monitoring during 1980 to 2018

各自然保護地的監測文獻初始發表時間均較其始建時間有5年以上的延遲(圖1,表2)。自然保護區的監測研究發文量在總發文量中占比最高,且總發文量的變化及趨勢主要受自然保護區文獻數量的影響(圖1)。研究結果表明我國自然保護區監測研究受到更高且持續的關注度,有更多的科研力量投入。森林公園和濕地公園的監測研究發文量呈現波動式增長(圖1),其中,社會關注度高的自然保護地的發文量也較多,如張家界國家森林公園和西溪國家濕地公園。風景名勝區和地質公園的監測研究發文量較少且增長趨勢不明顯(圖1),所受關注度遠遠低于其他類型的自然保護地。

2.2 監測指標與方法分析

2.2.1監測指標

自然保護地監測文獻中所涉及的監測研究,其監測內容關注度依次為：生物多樣性 > 生態環境 > 人類活動 > 生態安全(圖2)。在生物多樣性監測方面,各指標受到的關注度差異顯著,鳥類和獸類發文量最多,超過130篇,其次是植物和植被,而兩棲爬行類、魚類和無脊椎動物所受關注度較低,發文量低于23篇。在生態環境監測方面,各監測指標所受關注度均較高并呈梯度變化,由高到低依次為水文水質(138篇)>氣象(112篇)>地質與土壤(69篇)。在人類活動方面,各監測指標所受關注度較低且依次為土地利用(41篇)>游憩(29篇)>社區(21篇)。在生態安全方面,四項指標發文量均低于20篇,所受關注度低。總體來看,鳥類監測所受關注度最高,占文獻總量的20.75%; 水文水質、獸類、植物、氣象所受關注度緊隨其后,均在15%以上; 植被,地質與土壤,土地利用,均在5%以上; 最后,包括游憩、社區和兩棲爬行類在內的其他9項指標所受關注度低,在5%以下。

表2 自然保護地始建時間

圖2 自然保護地監測指標關注度 Fig.2 Attention paid to monitoring indicators in natural protected areas

2.2.2監測方法

一直以來,人工實地調查都是監測項目采取的主要監測手段。隨著其他三項監測技術手段的發展,在最近10年間,采取人工實地調查法的文獻數量占比呈現下降趨勢(圖3)。采取紅外相機進行自然保護地監測的研究在2010年后開始普及,并且在2015—2018年得到快速發展,監測文獻占比達18%,其主要應用于鳥獸類監測研究。采取自動監測系統手段的監測文獻數量呈現穩步上升,近4年年平均發文量達13篇,其主要應用于植物生理活動和環境因子等方面的監測研究。采取衛星遙感手段的監測文獻數量雖然在逐漸上升,但占比不高,近4年,監測文獻占比僅10%左右。由于遙感技術的局限性,其監測研究主要應用于大尺度的植被群落和土地利用等。

圖3 1980—2018年自然保護地四種主要監測方法應用情況Fig.3 Application of four main monitoring methods in natural protected areas from 1980 to 2018

2.3 監測行政區域分析

近四十年來,自然保護地監測文獻中的研究地區涉及全國31個一級行政區(香港特別行政區、澳門特別行政區和臺灣省資料缺乏),其中,文獻數量≥30篇,由高到低依次為：四川、浙江、湖南、云南、廣東、北京、黑龍江、陜西、甘肅; 20—29篇,由高到低為：貴州、福建、江蘇、江西、新疆、湖北、廣西和河南; 10—19篇,由高到低為：安徽、內蒙古、重慶、山東、吉林、上海、河北、寧夏、海南和青海; 10篇以下的為：遼寧、天津、西藏和山西(圖4)。

圖4 各個省份的自然保護地監測發文量統計Fig.4 Publication statistics of natural protected areas monitoring in various provinces

3 結論與討論

3.1 自然保護地監測研究與國家政策和自然保護地發展密不可分

大量的文獻和出版物是反映研究工作的一種重要形式,本文基于698篇自然保護地監測文獻,分析了1980—2018年我國自然保護地的監測情況。自1956 年我國第一個自然保護區——廣東鼎湖山自然保護區成立至1995年期間我國自然保護地數量相對較少,監測工作和成果較少,此時期為自然保護地監測的萌芽期。“九五”期間,我國自然保護地建設出現了快速增長的勢頭。一方面是 1993 年底《生物多樣性公約》生效和 1994 年國務院頒布了《中華人民共和國自然保護區條例》,可持續發展成為我國的國家戰略；另一方面,1998 年后各類自然災害的發生加速了我國的生態建設和環境保護工作。國家不僅啟動了天然林保護、退耕還林等生態建設工程,還新建了一大批自然保護地(特別是自然保護區),這使得我國的自然保護地數量和面積同步快速增長[2,20]。更多的自然保護地有監測研究需求,結合逐步顯現的管理問題,監測研究引起行業學者的關注,進入自然保護地監測的緩慢增長期(2000—2009年)。

在國家生態文明建設背景下,隨著國家社會經濟和科技日益發展,研究范圍更廣并更細化,研究技術更加先進科學,加之前期監測數據的積累,2010—2018年間呈現出發文量的跳躍式增長。其中,2013年,十八大提出要大力推進生態文明建設; 2017年,十九大報告為未來中國的生態文明建設和綠色發展指明方向,規劃線路,提出建立以國家公園為主體的自然保護地體系。國家對生態文明建設和自然保護領域的重視,與2013年和2017年后發文量的兩次大幅跳躍相契合。當前,中國正在快速推進自然保護地體系重構,并提出對各類自然保護地要實行全過程統一管理[21],這將對監測研究工作提出新的挑戰。

3.2 自然保護區以外其他自然保護地類型科研監測力量投入不足

近40年時間,自然保護區的監測文獻總數占比達67%,且增長趨勢顯著。在不同的自然保護地類型中,自然保護區起步最早、數量最多、面積最大,保護價值高[22],其監測研究作為管理工作及生物多樣性保護的重要一環,需要繼續受到重視。但是包括森林公園、濕地公園、地質公園和風景名勝區在內的可供人們游覽或者進行科學、文化和教育活動的區域,其管理工作同樣需要引起更多專業學者和相關機構的重視,目前這些保護地類型科研監測力量明顯投入不足。

3.3 生物多樣性和生態環境是當前自然保護地監測重點

涉及生物多樣性監測的發文量占比達79%,其中鳥類和獸類多樣性監測文章占比最大。一方面是我國獸類和鳥類多樣性高且受威脅嚴重[23- 24],社會公眾關注度高；另一方面,鳥類和獸類易于識別,加之紅外相機技術的發展促進了大型獸類和地棲鳥類的監測[25]。兩棲爬行類、魚類和無脊椎動物所受關注度低,三者總發文量不足植物發文量的二分之一,考慮是監測技術受限且物種個體活動隱蔽,不易辨識有關。生態環境普遍受到較高的關注度,其中水文水質占比最大,尤其對于濕地公園,水環境是用來判斷濕地生態系統健康與否的直接證據。森林公園主要對大氣質量進行監測。人類活動和生態安全所受關注度均較低,七項指標平均發文量不足20篇,需要引起行業學者重視。

3.4 傳統的人工監測技術正逐漸被高效便捷的新興科技取代

雖然人工實地調查方法的監測文獻數量一直很高,但其占比在逐漸下降,隨著其他三類監測方法的發展,行業學者選擇更為高效且省時省力的方式。紅外相機作為新興的自然保護地監測手段,主要應用于鳥獸等生物多樣性監測中；衛星遙感技術主要應用于大尺度的監測研究,其發文量雖然較少,但作為客觀、實時且有效提高監測效率的手段,將繼續成為自然保護地監測的重要手段。其他自動監測系統發文量穩步增長,其具備的實時性、多樣性、可靠性和快速分析能力等,將有效提升自然保護地監測效率[26]。

3.5 監測研究地存在區域間不平衡現象

研究地所屬行政區的監測文獻數量在6—48篇之間不等。一方面各省市自然保護地數量及生態系統類型不一,生物多樣差異較大,整體而言自然保護地數量多且生物多樣性高的省市自然保護地監測成果相對較多。另一方面,自然保護地和其主要保護對象的社會關注度也是造成監測成果產出差異的重要原因。發文量較少的省份,自然保護地社會關注度較低且科研力量投入不足。但是,發文量多的地區也存在區域內不平衡,監測研究主要針對社會關注度較高的少數幾個自然保護地的現象,比如研究地為奧林匹克森林公園、松山國家級自然保護區的發文量總和占北京地區自然保護地監測文獻總數的43%。

需要注意的是,本文仍具有一定的局限性,因為森林公園、濕地公園、地質公園和風景名勝區與自然保護區的自然屬性、功能屬性不盡相同[20],監測的側重點和頻次本身差異較大,而且各類保護地建立時間不在一個起點(表2),其監測工作基礎有差異。另外,其他各類保護地從管理要求方面也并未像自然保護區一般進行嚴格管理[17,27]。此外,在行政區域的分析中,不同地域的主要自然生態系統類型以及自然保護地數量不一也確實對研究結果有一定影響。但毋庸置疑的是,以上保護地均屬于自然保護地的范疇,均以自然保護作為第一要義,保護著我國的自然生態系統及生物多樣性[19],其監測管理工作反映著我國自然保護工作的管理有效性。本文通過對自然保護地監測研究趨勢、監測指標、監測方法和所屬行政區的分析中,以提供我國自然保護地監測研究的整體概況為主要目的,同時也比較清楚地反映了自然保護地監測方面存在的不足,可為今后自然保護地的監測研究提供方向,也可為政府相關部門在自然保護地監測管理策略制定提供技術支撐。同時建議將單一自然保護地類型的監測現狀分析以及同一地理區劃的自然保護地監測研究對比等作為后續深入研究的內容。

4 建議

通過以上對一直以來自然保護地監測研究的系統分析,針對當前監測中存在的問題,對今后自然保護地的監測工作提出如下建議：

(1) 在當前以國家公園為主體的自然保護地體系重構與變革的背景下,需加大并兼顧對各類自然保護地的管理水平以及科研監測力量投入；迫切需要構建新的針對于面積更大、物種更多、生態系統類型更復雜的國家公園的監測體系。

(2) 為保護自然生態系統的原真性和完整性,需要擴大監測對象。在生物多樣性方面需加強對兩棲爬行類、魚類以及無脊椎動物的監測,實現生物多樣性全面監測。還應重視對自然保護地干擾較大的指標監測,如人類活動和生態安全方面的監測。

(3) 隨著科學技術的發展,監測技術日新月異,例如無人機遙感技術[28- 29]、物聯網技術[30-31]。 管理機構以及行業學者應提高監測研究水平,將新技術、新方法應用于自然保護地監測研究中,更科學、系統地反應出自然保護地的資源變化及受脅程度。

(4) 地方政府應高度重視生態文明建設的重要性,加強自然保護地體系建設,制定相關政策,加大資金投入,鼓勵與支持當地自然保護地的監測管理工作,并對其實施有效監督,使管理和規劃工作建立在科學基礎之上。鼓勵自然保護地管理機構加強與科研院所和相關高校的監測合作,建立長期監測檔案,并將監測結果有效應用于自然保護地管理。同時,作為信息共享的一種方式,鼓勵將監測結果以文獻的形式進行公開發表,成果共享。