招遠羅山省級自然保護區森林生態系統生物多樣性監測體系構建

●劉松濤 王玉春

（招遠羅山省級自然保護區管理服務中心 山東 煙臺 265414）

生物多樣性是人們生存基礎，在維持生態平衡中發揮重要作用。招遠羅山省級自然保護區傳統生物多樣性監測保護工作主要通過地面調查方式，主要關注物種水平，該種調查方式存在周期長、工作量較大、監測效率低的缺點，可在一定時間內為物種豐富多樣性提供準確信息，但并不能及時將生態系統多樣化變化表現出來。近年來，隨著生物多樣性監測領域的技術得到高速發展，無人機、紅外攝像機、物聯網等技術已被廣泛應用于生物多樣性監測工作中。本文將多種監測系統應用于招遠羅山省級自然保護區生物多樣性監測中，構建監測體系。

1 保護區生物多樣性監測體系的構建

招遠羅山省級自然保護區森林生態系統類型生物多樣性監測體系，詳見圖1。

圖1 招遠羅山省級自然保護區森林生態系統生物多樣性監測體系

1.1 確定保護區生物多樣性監測對象及監測指標

1.1.1 景觀 招遠羅山自然保護區監測轄區內的自然景觀可隨時掌握森林環境結構變化及健康狀態，為及時調整管理方案提供參考。景觀格局是保護區景觀組成的多樣性配置，景觀格局及動態變化時刻影響森林發揮生物多樣性和生態功能。受森林火災、病蟲害等外界因素和管理力度、管理方式等自我調節的影響，森林景觀時刻處于動態變化中[1]。轄區內森林景觀可依賴高空遙感、中空航拍、低空無人機等進行監測，監測指標為各景觀組成的斑塊類型、面積及數量等。

1.1.2 生態系統 自然保護區內的森林生態系統是森林環境與生物之間相互作用，并產生能量物質轉換的體系。森林生態系統在維持生物多樣性方面具有重要意義。招遠羅山省級自然保護區轄區內的森林生態系統的監測可通過固定樣地、紅外相機、物聯網等進行監測，其主要監測指標包括森林植被的多樣性、森林組齡結構、天然林占森林總面積比重、森林健康等。

1.1.3 物種 自然保護區在物種層面的監測包括轄區內動植物、真菌等多種種群的監測。物種層面的監測應尤其重點關注指示、瀕危及經濟物種。保護區內各物種種群之間相互制約、互相促進，該種關系對物種群落的穩定組成具有重要意義。招遠羅山自然保護區轄區內物種監測對象包括哺乳類、鳥禽類、昆蟲真菌等，監測指標包括物種種類、種群結構等，尤其重點關注外來物種、指示物種。

1.2 保護區監測路線布局

招遠羅山省級自然保護區位于招遠市玲瓏鎮北部、距歐家夼村北2 km，監測線路的布局設置應充分利用保護站，在人為互動較少的區域建立保護站，同時結合自然保護區功能劃分設置被監測物種的主要分布區域。

1.3 主要監測方法

1.3.1 遙感監測

1.3.1.1 遙感技術 遙感技術是以電磁波為理論依據，通過傳感儀器收集、處理人造衛星、航拍等遠距離目標的電磁輻射信息，判斷地面環境及資源的技術。將遙感器放置于飛機等航空器上進行遙感，稱為航空遙感，將遙感器放置于航天器上進行遙感，稱為航天遙感，航天遙感及航空遙感可從不同高度大面積的快速監測并獲取信息。招遠羅山自然保護區傳統的監測方法是機車地面監測，遙感技術監測可系統準確的提供地表覆蓋的定時信息，可準確提供生物多樣性信息，監測當地生物多樣性變化，有效彌補地面監測范圍有限的缺點。

1.3.1.2 無人機監測技術 無人機監測技術是一種新型的中低空快速獲取系統，與傳統飛機遙感平臺相比，無人機監測技術平臺對影像信息的獲取速度較快，影像獲取時間較短，清晰度較高，不易受環境的影響，且運行維修成本較低。通過該監測技術獲取的影像數據具有高度時空分辨率，高頻率的遙感數據可幫助生物多樣性的深入性監測，完成物種分布、生存環境監測及生物多樣性監測等多種傳統地面遙感技術無法準確實現的監測應用[2]。招遠羅山自然保護區在進行生物多樣性監測時，可將遙感監測技術作為重點技術手段，轄區內森林景觀及生態系統使用航空遙感及衛星監測，動植物精細化監測使用與地面接近的低空無人機遙感技術開展監測。

1.3.2 物聯網監測 物聯網技術是指通過互聯網技術和信息傳感設備對物品進行智能化管理的網絡，保護區生態監測網絡中加入物聯網相關技術，可有效提升監測數據的可靠性和分析能力，充分發揮監測作用，提升轄區內生物多樣性監測效率[3]。保護區轄區物聯網監測網絡可使用移動通信技術、數字化傳感器對轄區內氣象、空氣質量因子，植物礦物質及土壤理化因子等生態指標進行持續大面積監測。例如在轄區內關鍵路口安裝監控設備，對動物定位跟蹤，與氣象部門聯合建立氣象服務站，隨時掌握天氣變化，分析環境是否適合植被生長。

1.3.3 紅外相機監測 紅外監測攝像機又稱陳列式紅外攝像機，紅外攝像機亮度較高，監測效率較高光線均勻且體積較小，較小的體積不會占用大空間，其隱蔽性和可持續工作的特點使其尤其適用于野生動物的活動監測。近年來，紅外相機監測被廣泛應用于動物行為生態研究和稀有動物的監測記錄等野生動物研究的相關領域，在我國自然保護區野生動物監測中也被廣泛使用[4]。招遠羅山自然保護區生物多樣性監測中使用紅外相機監測技術與傳統的監測技術相結合，可有效查詢野生動物名錄、種群分布及棲息地活動數據，可為保護野生動物的工作提供重要參考依據。轄區內可根據野生動物的分布特點，合理放置紅外攝像機位置，合理分配數量，建立紅外相機監測網絡。

1.3.4 固定樣地、樣點、樣線監測

1.3.4.1 固定樣地監測 固定監測樣地的建立是完善森林監測體系提升動態監測效果的有效路徑，近年來，固定監測樣點建立的森林生物多樣性監測受到研究者關注，且已建立部分大型固定樣點監測網絡[5]。固定樣點的長期監測可積累豐富調查數據，可掌握森林資源的動態變化，同時長期的動態監測也可了解森林生態系統物種組成和結構關系，可提升森林資源信息的數量質量，降低成本，提升監測效率。在建立固定樣點監測網絡時，應根據轄區內面積確定固定樣地的數量，樣地應包括一定數量的植物生境類型，保證固定樣地建立的植物種類具有一定的代表性和成熟度，地形復雜且不利于儀器人員操作處、建筑道路周圍，不宜制定固定樣地。固定樣地監測內容包括樣地基礎信息及植物物種狀態，基礎信息包括影響植物生長發育的氣候、環境因子及林木郁閉度、樹種優勢等，植物植被包括對喬木、灌木、林下更新等植被的調查，并將植被的詳細信息資料記錄在冊。

1.3.4.2 固定樣點、樣線監測 招遠羅山自然保護區野生動物種群的監測調查手段是樣點樣線調查，該種調查適用于保護區內鳥類、獸類、昆蟲等動物種群。轄區內樣點樣線的覆蓋在物種保護區主要分布生境，兩者之間相互獨立，避開大風、大雨天氣對動物活動軌跡進行調查，要求調查人員具備豐富的野外調查經驗，對野外物種具有一定識別能力。

2 總結

生物多樣性是指動植物、微生物在所有形式層次中的多樣化，包括生態系統多樣性、物種多樣性及基因多樣性。本文將多種監測技術應用于招遠羅山省級自然保護區生物多樣性監測中，構建監測體系。在轄區內生物多樣性監測中充分利用衛星遙感、中空航拍遙感、低空無人機技術、激光雷達等空中調查技術，結合當地物聯網、紅外攝像技術、固定樣地、樣點等人工檢測手段，從景觀、生態系統等各個層次的監測對象開展多樣性監測調查。其中航天衛星等遙感技術根據轄區內保護需要，實現對保護對象的動態監測。固定樣地、樣點、樣線等轄區內現有的監測手段應嚴格根據轄區內自身區域特點和監測需求合理制定固定樣地、樣點，實現對監測對象的人為動態監測。物聯網、紅外攝像機等監測方式可有效對轄區內鳥禽類、哺乳類等野生動物進行監測，通過互聯網＋區域性物聯網全自動檢測網實現對轄區內野生動物的動態監測。