涼山山系國家重點保護野生植物熱點分析

陳文德，張會敏，姚文文，黃鐘宣

(成都理工大學 旅游與城鄉(xiāng)規(guī)劃學院，四川 成都 610059)

生物多樣性是人類賴以生存和發(fā)展最重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，野生植物是地球生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是生物多樣性的核心組成部分[1]。由于社會因素、自然因素以及人為因素，生物多樣性面臨著巨大的危機[2-3]。目前，物種消失的速度是每天數(shù)個至幾十個，而地球上1個物種的消失，就等于一些獨特資源的絕對消失，并導致另外10～30種生物的生存危機[4]。在《2011-2020年生物多樣性公約》中的目標表明，制定保護戰(zhàn)略以恢復(fù)受威脅物種的種群是一項重要的任務(wù)[5]。因此，自然保護區(qū)是保護生物多樣性和維護生態(tài)平衡的重要途徑之一[6]，是國家重點保護野生植物物種及其生境保護最為直接有效的方式[7]。本研究基于國家重點保護野生植物名錄(第一批)[8]，選取涼山山系國家重點保護野生植物作為指示物種，基于四川省涼山山系所涉及到的縣、區(qū)的國家重點保護野生植物信息獲取及統(tǒng)計，從植物的國家保護等級、受威脅程度等方面，對涼山山系50種國家重點保護植物進行定量評估。通過統(tǒng)計計算每一物種的瀕危系數(shù)、遺傳價值系數(shù)、物種價值系數(shù)以及保護等級系數(shù)，得出植物物種綜合評定指數(shù)，確定物種的優(yōu)先保護值。采用ArcGIS地理信息系統(tǒng)軟件對涼山山系國家重點保護野生植物的分布空間格局進行分析研究，通過物種豐富度空間格局確定分布熱點地區(qū)，最后將熱點地區(qū)與自然保護區(qū)、森林公園進行疊加，得出保護空缺地[9]。針對涼山山系優(yōu)先保護物種和熱點地區(qū)，以及自然保護區(qū)空間布局空缺地，對其進行科學的規(guī)劃，為該地區(qū)的植物保護提供資料及科學依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

涼山山系地處四川盆地南部向青藏高原的過渡地帶，位于全球25個生物多樣性熱點地區(qū)—西南橫斷山區(qū)東緣，是我國生物多樣性優(yōu)先保護和全球生物多樣性熱點地區(qū)之一。幅員廣闊，地形地貌復(fù)雜[10-11]。地理位置位于東經(jīng)101°46′～104°24′，北緯27°32′～29°19′之間。涼山山系東起馬邊河，西至甘洛河、越西河，北抵大渡河，南到金沙江。該區(qū)域氣候溫和，干濕季節(jié)氣候分明，植被垂直分布明顯。植被垂直帶譜結(jié)構(gòu)的基帶植被為常綠闊葉林，海拔2 600 m以下為闊葉林帶，海拔2 600～3 800 m為寒溫性針葉林帶，海拔3 800 m以上為高山灌叢和草甸帶[12]。按照行政區(qū)劃，本次研究區(qū)地跨四川省內(nèi)樂山市、涼山彝族自治州和宜賓市3個市州，涉及馬邊縣、雷波縣、峨邊縣、屏山縣、沐川縣、甘洛縣、越西縣、昭覺縣、美姑縣、西昌市等10個縣市，幅員面積共計約22 712.9 km2，

2 研究方法

基于期刊文獻和標本記載等資料，結(jié)合野外實地調(diào)查，分析涼山山系蕨類植物、種子植物等中的國家重點保護野生植物的區(qū)系地理特征與性質(zhì)，確定涼山山系優(yōu)先保護物種和植物分布熱點地區(qū)，得出保護空缺地。

涼山山系優(yōu)先保護植物及植物分布熱點地區(qū)的確定包括以下步驟：首先確定評估方法，評估相關(guān)數(shù)據(jù)的可獲性，確定準則；收集和分析有關(guān)資料，在指示物種的定量評價和確定植物分布熱點地區(qū)的基礎(chǔ)上，最后將熱點地區(qū)與自然保護區(qū)、森林公園進行疊加，分析目前已有自然保護區(qū)的空缺保護區(qū)。

2.1 資料收集

收集四川省涼山山系有關(guān)植物資源已有的調(diào)查和研究資料，包括公開發(fā)表的期刊文獻、書籍、專著和調(diào)查資料等。主要包括《中國植物志》、《四川植被》(1980年)、《國家重點保護野生植物名錄(第一批)》等。

2.2 野外調(diào)查

通過野外實際調(diào)查，補充、訂正、完善物種名錄、生存狀態(tài)、指示物種的受威脅程度及其分布地。重點區(qū)域調(diào)查、線路調(diào)查和樣方調(diào)查相結(jié)合。基于四川省涼山山系包含的幾個縣，選定了美姑大風頂、越西申果莊、雷波嘛咪澤、峨邊黑竹溝、屏山老君山、馬邊大風頂、甘洛馬鞍山、西昌螺髻山、沐川芹菜坪等自然保護區(qū)作為重點調(diào)查區(qū)域。根據(jù)保護區(qū)的面積、海拔確定野外調(diào)查樣線，沿線調(diào)查植物物種的分布、受威脅程度及生存狀態(tài)。根據(jù)群落特點設(shè)置樣方，樣方面積喬木林20 m×20 m，灌木林10 m×10 m，草本群落5 m×5 m。調(diào)查過程中需記錄指示物種的物種名稱，生長地的經(jīng)緯度、海拔、生境和種群數(shù)量。

2.3 空間統(tǒng)計方法

空間統(tǒng)計法是指基于ArcGIS地理分析軟件，通過對研究對象采集、計算、整理、輸入，將其地理信息顯示于軟件中，并且對其相應(yīng)分布、指標預(yù)算等分不同方向、不同區(qū)域進行研究，進而挖掘其空間分布集聚特性以及其他空間特征[13]。利用ArcGIS地理信息軟件對涼山山系國家重點保護野生植物的分布狀況及格局進行分析，在確定植物物種豐富度的基礎(chǔ)上確定植物的熱點保護地區(qū)，通過對該區(qū)域范圍內(nèi)的保護區(qū)進行重疊，得出空缺保護地。

2.4 確定優(yōu)先保護植物的評價方法

根據(jù)瀕危系數(shù)(Endangered coefficient,Ce)，遺傳價值系數(shù)(Genetic coefficient,Cg)，物種價值系數(shù)(Specific value coefficient,Cs)和保護等級系數(shù)(Protection level coefficient,Cp)計算綜合評價系數(shù)(Synthetic assessing coefficient,C綜)，并確定優(yōu)先保護植物[14]。

2.4.1 瀕危系數(shù)(Ce)

瀕危系數(shù)(Ce)表示某植物種在自然分布狀態(tài)下種群瀕危的程度。本次研究在確定瀕危系數(shù)時，按國內(nèi)分布頻度、涼山山系分布頻度、涼山現(xiàn)存多度3個方面得分計算：(1)國內(nèi)分布頻度。根據(jù)某一植物種在全國范圍內(nèi)分布省(或自治區(qū))的數(shù)量而評分。最高設(shè)5分，其中1省分布為5分，2～3省分布為4分，4～6省分布為3分，7～10省分布為2分，11省以上分布為1分。(2)涼山山系分布頻度。根據(jù)某一植物種在涼山山系10個縣市的分布數(shù)量評價。最高設(shè)5分，植物種在其中1縣分布為5分，2縣分布為4分，3～5縣分布為3分，6～8縣分布為2分，9～10縣均有分布為1分。(3)區(qū)域內(nèi)現(xiàn)存多度。根據(jù)某一植物種在涼山山系研究調(diào)查范圍內(nèi)實際存有的植株數(shù)量而評分，最高設(shè)5分(表1)。

表1 保護植物現(xiàn)存多度評分標準Table 1 Scoring criteria for the abundance of protected plants

將每種保護植物的上述3項得分代入以下公式，分別求出各自的瀕危系數(shù)Ce：

公式中Xi為各項評價指標實際得分，Mi為各項評價指標最高得分。

2.4.2 遺傳價值系數(shù)(Cg)

遺傳價值系數(shù)(Cg)表示某物種遭滅絕后，對生物多樣性可能產(chǎn)生的遺傳基因損失的程度，是對瀕危植物種潛在遺傳價值的定量評價。文中按種型特征、特有度、古老孑遺程度各方面得分計算：①種型特征根據(jù)該種所在科的屬和種的數(shù)量(不包括變種及其以下單位)評分：5分為該種所在科僅1屬所在屬僅1種；4分為該種所在科僅1屬所在屬多種；3分為該種所在科多屬但該種所在屬僅1種；2分為該種所在科含2或3屬所在屬含2或3種；1分為該種所在科含4屬以上所在屬含4種以上。②特有度，根據(jù)種的特有性分布范圍而評分，4分為省特有；3分為區(qū)域特有(2～4省連續(xù)分布)；2分為中國特有；1分為非中國特有。③古老孑遺程度，根據(jù)種的發(fā)生地質(zhì)年代評分：2分為冰川期殘遺植物；1分為非冰川期殘遺植物。

將每種保護植物的上述3項得分代入以下公式，分別求出各自的遺傳價值系數(shù)(Cg)：

公式中Xi為各項評價指標實際得分，Mi為各項評價指標最高得分。

2.4.3 物種價值系數(shù)(Cs)

物種價值系數(shù)(Cs)表示按學術(shù)價值、生態(tài)價值和經(jīng)濟價值三個方面得分計算：①學術(shù)價值按種在植物區(qū)系和系統(tǒng)發(fā)育等方面的科學價值評分：3分為孑遺植物或在研究古植物區(qū)系和系統(tǒng)發(fā)育等方面有重要的科學價值；2分為非孑遺植物，但在學術(shù)上有一定價值；1分為其他。②生態(tài)價值評分是根據(jù)該植物物種是否對生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和平衡發(fā)揮著作用：對人類的生存具有“環(huán)境價值”為2分，其他為1分。③經(jīng)濟價值按該植物種珍貴程度或用途的特殊性評分:2分為珍貴的經(jīng)濟植物，如藥用、觀賞植物、育種材料等；1分為其他。

將每種保護植物的上述3項得分代入以下公式，分別求出各自的物種價值系數(shù)(Cs)：

公式中Xi為各項評價指標實際得分，Mi為各項評價指標最高得分。

2.4.4 保護等級系數(shù)(Cp)

保護等級系數(shù)(Cp)按植物種受保護的程度評分。根據(jù)1999年國務(wù)院《國家重點保護野生植物名錄》(第一批)定義國家1級重點保護植物為3分，國家2級重點保護野生植物為2分。將每種保護植物的得分除以最高分，分別求出各自的保護等級系數(shù)(Cp)。

2.4.5 優(yōu)先保護植物綜合評價系數(shù)

保護植物的綜合評價系數(shù)C綜由上述4個系數(shù)加權(quán)值之和確定，按照其加權(quán)值大小劃分優(yōu)先保護植物級別。權(quán)重按各評價系數(shù)的相對重要程度確定，本文中各系數(shù)的權(quán)重分別為Ce為45%、Cg為25%、Cs為15%、Cp為15%[15]，即

C綜=Ce*45%+Cg*25%+Cs*15%+Cp*15%

2.5 確定分布格局及熱點地區(qū)分析評級方法

在進行重點保護野生植物物種空間分布研究時，結(jié)合矢量化的地區(qū)行政區(qū)劃圖，利用ArcGIS軟件生成以5 km×5 km為單元的網(wǎng)格，確定涼山山系國家重點保護野生植物的分布區(qū)域，生成國家重點保護野生植物分布矢量圖[16]。完成每一物種的分布區(qū)柵格圖后，通過空間疊加分析計算各網(wǎng)格的物種豐富度，得到?jīng)錾缴较祰抑攸c保護野生植物物種豐富度的分布圖，以此分析該地區(qū)重點保護野生植物豐富度的空間格局。

本分析中的熱點地區(qū)是指示物種中物種豐富度高的地區(qū)[17]。指示物種的分布地區(qū)來源于我們能夠獲得的所有資料及實地調(diào)查。植物物種的熱點地區(qū)的確定采用將指示物種的分布圖與植被圖、地形圖和行政邊界圖疊加的方法，采用ArcGIS的疊加運算功能生成重點保護植物的熱點地區(qū)圖。由上述步驟統(tǒng)計每個網(wǎng)格包含物種數(shù)量5種及以上的地區(qū)稱為熱點地區(qū)。

3 結(jié)果與分析

3.1 野生植物的物種多樣性

根據(jù)野外調(diào)查統(tǒng)計及結(jié)合《國家重點保護野生植物名錄(第一卷)》，發(fā)現(xiàn)涼山山系共有國家重點保護野生植物50種(表1)，隸屬于27科40屬，占四川國家重點保護野生植物科、屬和種總數(shù)的79.41%、72.73%和74.63%；占全國國家重點保護野生植物科、屬和種總數(shù)的27.27%、18.60%和17.18%(表2)。

表2 涼山山系國家重點保護野生植物名錄Table 2 List of national key protectedwild plants in Liangshan Mountains

表3 涼山山系與四川、中國的比較Table 3 Comparison of Liangshan Mountainsystem with Sichuan and China

涼山山系重點保護野生植物共計50種，其中屬于國家一級重點保護野生植物有8種，分別有珙桐(Davidiainvolucrata)、伯樂樹(Bretschneiderasinensis)、光葉珙桐(Davidiainvolucratavar.vilmoriniana)、銀杏(Ginkgobiloba)、水杉(Metasequoiaglyptostroboides)、紅豆杉(Taxuswallichianavar.chinensis)、南方紅豆杉(Taxuswallichianavar.mairei)、西昌黃杉(Pseudotsugaxichanggensis)；屬于國家二級重點野生保護植物42種，如紅豆樹(Ormosiahosiei)、峨眉含笑(Micheliawilsonii)、潤楠(Machilusnanmu)、西康天女花(Oyamawilsonii)等。極危(Critically Endangered , CR)物種有西昌黃杉、銀杏2種，西昌黃杉全世界僅2棵，目前實地調(diào)查到的銀杏為栽培物種，瀕危(Endangered , EN)5種，易危(Vulnerable , VU)16種，近危(Nearly unstoppable , NT)4種，無危(Least concern , LC)18種，數(shù)據(jù)缺乏(Data deficiency , DD)1種，未收錄4種。國家重點保護野生植物中，中國特有種為32種，占涼山山系國家重點保護野生植物中國特有種總數(shù)的64%，其中屬于國家一級重點保護野生植物有5種，屬于國家二級重點野生保護植物27種，極危(CR)2種，瀕危(EN)5種，易危(VU)11種，近危(NT)2種，無危(LC)9種，未收錄3種；(圖1)。

圖1 涼山山系國家重點保護野生植物數(shù)量統(tǒng)計Fig. 1 Quantity statistics of national key protected wild plants in Liangshan Mountains

3.2 優(yōu)先保護物種分析

涼山山系50種國家重點保護野生植物的瀕危系數(shù)、遺傳價值系數(shù)、物種價值系數(shù)、保護等級系數(shù)以及保護物種綜合評級指數(shù)計算。保護植物綜合評價系數(shù)≥0.7的為優(yōu)先保護植物物種，0.7>C綜>0.5的為次優(yōu)先保護植物物種，≤0.5的為一般保護植物物種。優(yōu)先保護植物物種共計14種見表4。

表4 涼山山系重點保護植物優(yōu)先保護順序Table 4 Priority Protection order of national key protected wild plants in Liangshan Mountains

保護優(yōu)先區(qū)的識別是生物多樣性保護的關(guān)鍵[18]，目的在于將有限的保護資源分配到最具保護價值的對象[19]。利用重點保護植物優(yōu)先保護評價指標體系，對涼山山系指示物種的實際情況進行評價。經(jīng)統(tǒng)計計算，涼山山系國家重點保護野生植物優(yōu)先保護有14種。本次綜合評價體系反映了植物物種保護的急切性，綜合評價指數(shù)越高，保護就越優(yōu)先。其中西昌黃杉在世界范圍內(nèi)僅西昌市螺髻山分布2株。因此，針對西昌黃杉可以適當建立點位保護區(qū)，并進行實時監(jiān)測。

3.3 野生植物豐富度空間分布格局及熱點區(qū)分析

利用ArcGIS將該區(qū)域設(shè)置柵格平面精度為5 km×5 km，共柵格1187個。通過GIS成圖，將涼山山系重點保護植物名錄導入ArcGIS，在本次研究區(qū)域內(nèi)國家重點保護野生植物點位分布圖如圖2。而后利用ArcGIS空間連接工具進行點數(shù)據(jù)和面數(shù)據(jù)的空間聚合統(tǒng)計，統(tǒng)計各個網(wǎng)格的分布數(shù)量，得出分布點呈高度集中分布，其分布區(qū)域及分布格局如圖3。

圖2 涼山山系國家重點保護野生植物點位分布圖Fig. 2 Distribution map of national key protected wild plants in Liangshan Mountains來源：作者自繪。涼山彝族自治州行政區(qū)域矢量圖基于國家測繪地理信息局標準地圖服務(wù)網(wǎng)站下載的審圖號為圖川審(2016)018號的標準地圖制作。

由圖2發(fā)現(xiàn)，峨邊黑竹溝、西昌市螺髻山自然保護區(qū)的國家重點保護野生植物分布較少。首先，由于黑竹溝原始森林面積廣闊，有200 km2的無人區(qū)，同時由于部分區(qū)域地磁異常，指南針不能正確指向，加上地形和氣候條件復(fù)雜，考慮到人員的安全問題，本次野外調(diào)查未進入保護區(qū)核心處進行調(diào)查。其次，由于西昌火災(zāi)對螺髻山自然保護區(qū)帶來一定的影響，目前仍處于植被恢復(fù)階段，只對西昌市局部地區(qū)進行部分調(diào)查。

按照各物種的分布網(wǎng)格統(tǒng)計分析得出連香樹(Cercidiphyllumjaponicum)分布最為廣泛，整個涼山山系55的網(wǎng)格內(nèi)有該物種分布，水青樹(Tetracentronsinense)和珙桐次之，分布最少的是西昌黃杉、四川紅杉(Larixmastersiana)、峨眉黃連等9種物種，分別僅有1個網(wǎng)格有分布(表5)。

涼山山系中列入國家重點保護野生植物的共有27科40屬50種。從50種國家重點保護野生植物物種的分布區(qū)重疊上看，以網(wǎng)格為單位統(tǒng)計的國家重點保護野生植物物種豐富度分布特征如下：位于沐川縣內(nèi)其中一個網(wǎng)格分布種類最多，有12種物種

圖3 涼山山系國家重點保護野生植物數(shù)量空間分布格局Fig. 3 The spatial distribution pattern of the number of national key protected wild plants in Liangshan Mountains來源：作者自繪。涼山彝族自治州行政區(qū)域矢量圖基于國家測繪地理信息局標準地圖服務(wù)網(wǎng)站下載的審圖號為圖川審(2016)018號的標準地圖制作。

表5 重點保護植物分布區(qū)域統(tǒng)計

共生，分布物種為(野生)茶(Camelliasinensis)、峨眉含笑、珙桐、光葉珙桐、紅豆杉、厚樸(Houpoeaofficinalis)、楠木(Phoebezhennan)、潤楠、水杉、喜樹(Camptothecaacuminata)、銀杏、油樟(Cinnamomumlongepaniculatum)；其次是7種物種和6種物種共生，分布物種為潤楠、西康天女花、水青樹、紅豆杉、楠木、珙桐、光葉珙桐與油樟(Cinnamomumlongepaniculatum)、珙桐、水青樹、連香樹、香果樹(Emmenopteryshenryi)、南方紅豆杉。他們的分布位置分別位于沐川縣、屏山縣和雷波縣。從物種分布區(qū)重疊上反映出各個地區(qū)植物的豐富度。依據(jù)物種豐富度，選取物種數(shù)量高的網(wǎng)格區(qū)域作為熱點地區(qū)，在所選區(qū)域包含物種數(shù)量累計達到5種及以上的網(wǎng)格面積占整個涼山山系總面積的1.21%，將這些區(qū)域定義為涼山山系國家重點保護野生植物熱點地。熱點區(qū)分別位于雷波縣馬湖鄉(xiāng)和桂花鄉(xiāng)、屏山縣龍華鎮(zhèn)、沐川縣幸福鄉(xiāng)。

針對涼山山系國家重點保護野生植物熱點地區(qū)，目前有位于四川省雷波縣城西北94 km處的嘛咪澤國家級自然保護區(qū)；屏山縣老君山自然保護區(qū)位于宜賓市屏山縣境內(nèi)，地處東經(jīng)103°57′～104°04′，北緯28°39′～28°43′；沐川縣芹菜坪自然保護區(qū)，地理位置介于東經(jīng)103°38′～103°52′，北緯28°49′～28°58′之間。通過利用ArcGIS將涼山山系自然保護區(qū)與國家重點保護野生植物熱點地區(qū)疊加，屏山縣、沐川縣熱點地區(qū)與自然保護區(qū)重疊。雷波縣嘛咪澤自然保護區(qū)位于西北地區(qū)，雷波縣熱點地區(qū)馬湖鄉(xiāng)和桂花鄉(xiāng)位于東部地區(qū)，因此定義為保護空缺地區(qū)。

4 結(jié)論與討論

通過本次國家重點保護野生植物調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有國家重點保護野生植物50種，包括國家一級重點保護野生植物8種，國家二級重點保護野生植物42種，中國特有種32種；國家重點保護野生植物分布區(qū)面積5 175 km2，占涼山山系區(qū)域總面積的22.78%。國家重點保護野生植物的分布是隨著山脈的走向以及地形、海拔等原因分布的，重點集中分布于雷波縣馬湖鄉(xiāng)和桂花鄉(xiāng)及嘛咪澤自然保護區(qū)、美姑大風頂自然保護區(qū)、馬邊自治縣大風頂自然保護區(qū)、峨邊黑竹溝自然保護區(qū)、甘洛馬鞍山自然保護區(qū)、沐川芹菜坪自然保護區(qū)。

根據(jù)綜合評價指數(shù)越高，保護就越優(yōu)先的原則，對涼山山系重點保護野生植物的優(yōu)先保護值進行計算，發(fā)現(xiàn)應(yīng)給予西昌黃杉、銀杏、厚樸、峨眉黃連、水杉、平當樹(Paradombeyasinensis)等14種植物重點保護，還可以適當?shù)慕⒂^測保護點，進行重點保護。利用ArcGIS軟件工具，發(fā)現(xiàn)國家重點保護野生植物的空間分布呈高度集中分布，位于沐川縣、屏山縣及雷波縣地區(qū)物種豐富度最高。在同一網(wǎng)格內(nèi)物種分布種類較多，如沐川縣幸福鄉(xiāng)、屏山縣龍華鎮(zhèn)、雷波縣馬湖鄉(xiāng)和桂花鄉(xiāng)等，是我們需要重點關(guān)注保護的熱點地區(qū)。在對該區(qū)域指示物種的分布格局和熱點地區(qū)進行研究的基礎(chǔ)上，將分布的熱點地區(qū)和涼山山系具有保護功能的自然保護區(qū)進行疊加，發(fā)現(xiàn)保護空缺地為雷波縣的馬湖鄉(xiāng)和桂花鄉(xiāng)。因此，在該區(qū)域應(yīng)再設(shè)置重點保護區(qū)域，對該區(qū)域的重點保護野生植物進行著重保護。

在大尺度空間上分析物種豐富度格局和熱點地區(qū)，能夠為提高物種的保護效率提供科學依據(jù)。要保護好涼山山系國家重點保護野生植物，就要認真落實貫徹野生植物保護條例和自然保護區(qū)條例等法律法規(guī)，這是自然保護區(qū)的首要任務(wù)[20]。針對涼山山系重點保護野生植物的分布格局及熱點研究，我們要加大投資，積極開展科學研究，加強對國家重點保護野生植物的本底調(diào)查和科研檢測，對尚未建立保護區(qū)的物種進行優(yōu)先保護，適當建立地方保護區(qū)。同時，采取適當措施保護種子和物種繁殖體，加強人工栽培[21]，以此保護和發(fā)展涼山山系重點保護野生植物。