戴云山国家级自然保护区植物多样性评价与可持续发展策略研究

2013-12-02刘金福兰思仁郑世群何中声

武夷科学 2013年0期

薛凡，刘金福* ，兰思仁，郑世群，何中声

(1．福建农林大学林学院，福建福州350002;2．福建农林大学海峡自然保护区研究中心，福建福州350002)

戴云山自然保护区于1985年建立，是福建省最早建立的几个自然保护区之一，2005年升格为国家级自然保护区。区内森林覆盖率达93．4%，属于森林生态和野生动物类型自然保护区。主要保护对象是东南沿海典型的山地森林生态系统，重点保护对象是我国大陆东南沿海分布最南端、面积最大、保存最完好的黄山松(Pinus taiwanensis Hayata)林、兰科植物以及丰富的生物多样性和濒危动植物物种。戴云山国家级自然保护区是闽中生物多样性中心，拥有丰富的动植物资源和典型的山地森林生态系统，具有南、中亚热带过渡特征，在地理和生态上的地位特殊而重要，具有较高的保护和研究价值。通过调查与分析植物资源种类和类型、建立植物资源评价指标体系，分析与评价植物资源现状及存在问题，提出保护与合理利用措施，对戴云山自然保护区植被可持续发展具有重要意义。

1 研究区自然地理概况

福建戴云山国家级自然保护区地处闽中腹地泉州市德化县境内，据福建两大山脉之一——戴云山脉中段主峰部位。涉及赤水、雷峰、南埕、桂阳、上涌、大铭6个乡镇22个行政村;距离德化县区40 km。地理坐标介于东经118°05＇22″-118°20＇15″，北纬25°38＇07″-25°43＇40″之间。保护区总面积为 13 472．4 hm2，其中核心区面积 5 514．1 hm2，缓冲区面积3 515．4 hm2，实验区面积4 442．9 hm2。戴云山脉是福建省境内两大山脉之一，与闽赣交界的武夷山脉近于平行排列，呈东北-西南走向横亘于福建中部，其中主峰大戴云海拔1 856 m，是闽中最高山峰。保护区以中、低山地貌为主。戴云山自然保护区位于南亚热带与中亚热带过渡带，气候类型为亚热带海洋性季风气候，具有中、南亚热带气候的过渡特征。气候特点是温凉适中，四季分明，垂直变化大，小气候突出;雨季、干季明显，海洋性、大陆性气候兼具;灾害性天气活动频繁，雾日多，湿度大。

2 研究方法

2．1 野外调查方法

主要采用线路调查法。在戴云山国家级自然保护区范围内，利用地形图、林相图等基本图纸资料，在原有道路基础上，结合地形特点和生境特征，较均匀地布设调查线路，使线路贯穿不同海拔高度，基本涵盖各种地形条件和主要植被群落。沿线路调查两侧遇到的目视可及范围内的维管束植物，记录种类名称、地理位置、分布情况、数量、生境、生活型等，并拍照存档，采集暂时无法确认的种类，带回室内进一步鉴定。

2．2 植物多样性评价方法

生物多样性评价是加强生物多样性保护与管理的基础工作和重要手段。联合国的“生物多样性公约(CBD)”指出，充分理解生物多样性的功能非常困难，除了对生物多样性和生态系统功能认识的差距原因外，不同的利益相关者对相同的生物多样性贡献有不同的价值观。开展生物多样性评价可以了解生物多样性的现状与变化趋势，提出保护和可持续利用的措施。欧盟、加拿大、美国、澳大利亚、新西兰、日本等纷纷制定了生物多样性评价的指标和方法。2006年，原国家环保总局生态司委托南京环境科学研究所详细研究了国际上生物多样性评价的指标和方法，制定了我国生物多样性综合评价的指标体系，并首先用这套指标体系以省域为单位进行了全国生物多样性评价。建立生物多样性评估指标体系是生物多样性评估研究的关键，运用层次分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP)评价保护区植被多样性的生态现状，对戴云山植物多样性保护和自然保护区有效管理具有重要意义。

层次分析法，是美国匹兹堡大学教授Salty在20世纪70年代提出的一种定性分析与定量分析相结合的、系统化、层次化的分析方法，通过建立判断矩阵，逐步分层地将众多复杂因素和个人因素综合起来，进行逻辑思维，而后用定量的形式表示出来，使复杂问题由定性分析转化成定量的结果(李冰洁和冯宗宪，2006)。自然保护区植被多样性评价是受多因子影响的一个过程，采用层次分析法对其进行生态评价，是可行的，且具有简单、有效、适用的特点。

2．2．1 评价指标体系的建立自然保护区植物种类丰富，组成了多种多样的植被类型，植被类型多样性是保护区植物多样性的存在形式。自然保护区植被多样性评价指标的选取应综合考虑保护区自身的生物多样性重点保护对象、保护模式、管理机制，并结合当地经济、社会发展现状，以实现保护区植被多样性评价的科学性、代表性和实用性(刘旻霞，2009)。

生物多样性评价指标的筛选应遵循下列原则:

(2)代表性原则。选择指标时，应选取最能直接反映生物多样性本质特征的指标，排除一些与主要特征关系不密切的从属指标，使指标体系具有较高的代表性。

(3)实用性原则。包括四层含义:一是所选指标的数据容易采集;二是便于更新;三是指标体系简明，综合性强;四是指标体系的应用具有较强的可操作性(严承高等，2000;万本太等，2007;赵军，2009;朱万泽等，2009;贾久满和郝晓辉，2010)。

戴云山自然保护区植被多样性生态评价体系分为3层，即总目标层(A)，对戴云山自然保护区进行植被多样性评价;综合评价层(B)，对保护区多样性、稀有性、代表性、自然性、物种威胁的非线性相加以反应总目标的价值;指标评价层(C)，是综合评价层分解的多项指标的分值计算，在更低层次上反映评价的总目标。

依据戴云山自然保护区现状和指标体系建立的原则，参考相关文献选择能反映保护区植被多样性生态现状的评价指标(刘爽等，2002;郭明丽，2003;王琪等，2010;王亚欣等，2011)，最终确定戴云山植被多样性评价指标:物种多度(保护区内植被物种的数量，C1)、物种相对丰度(物种相对于其所在生物地理区域或行政省内物种总数的比例，C2)、生境类型多样性(保护区内生境或生态系统的组成成分与结构的复杂性，C3)、物种濒危程度(C4)、物种地区分布(C5)、生境稀有性(C6)、代表性(C7)、直接威胁(C8)、间接威胁(C9)(图1)。

图1 戴云山自然保护区植被多样性生态评价指标体系Figure 1 Ecological evaluation system of plant diversity for Daiyunshan National Nature Reserve

2．2．2 评价指标权重的确定与综合评价指数的计算评价指标体系确立之后，参照文献(郑允文等，1994)提出的我国自然保护区生态评价指标，根据1-9标度法(表1)确定综合评价层各要素关系，并以归一化分值形式表示出来，来代替专家打分或问卷调查等确定权重的传统方法(孙凡等，2006;王一涵等，2011)。

WANG Fei, WEI Pei-lian, PAN Jun, WU Qing, YU Guan-zhen

表1 1－9标度法Table 1 The 1-9 scale

评价指标的权重确定后，得到判断矩阵的最大特征值λmax，并对判断矩阵进行一致性检验。由判断矩阵的一般一致性指标，平均随机一致性指标RI(表2)，可得判断矩阵的随机一致性比率，当CR﹤0．1或CI=0时，认为判断矩阵具有满意的一致性，否则需调整判断矩阵中的元素以使其具有满意的一致性。

最后的的评价结果由综合评价指数(CEI)反映出来，其公式为:

式(1)中，Ii为单项评价指标的值，单项评价指标分为1-4级，再根据戴云山自然保护区的实际情况进行合理的赋分;Wi为评价指标权重。

表2 1－9标度法RI值Table 2 The value of 1-9 judge matrix

3 戴云山自然保护区植物多样性评价

3．1 建立判断矩阵

根据态评价体系与方法，逐层构建判断矩阵。总目标层(A)对于综合评价层(B)各相关因子的判断矩阵见表3，其中，W表示个相关因子的权重，可见多样性(B1)权重较高，即多样性的变化对戴云山自然保护区植被具有较大影响。

表3 总目标层(A)对于综合评价层(B1－B4)各相关因子的判断矩阵Table 3 The judgment matrix between table target layer(A)and comprehension evaluation layer(B1-B4)

植被多样性(B1)与其相关的指标评价层因子的判断矩阵(表4)，其中物种多度(C1)的权重较高;稀有性(B2)与其相关的指标评价层因子的判断矩阵(表4)，其生境稀有性(C6)的权重较高;植被物种威胁(B4)对与其相关的指标评价因子的判断矩阵(表5)，其中直接威胁(C8)的权重较高。

综合各个判断矩阵，计算植被多样性评价指标对综合评价层、总目标层的权重，并进行排序(表6)。

表4 植被多样性(B1)植被稀有性(B2)与其相关因子的判断矩阵Table 4 The judgment matrix among plant diversity(B1)，plant rarity(B2)and their correlation factors

表5 植被物种威胁(B4)与其相关因子的判断矩阵Table 5 The judgment matrix between species threat(B4)and their correlation factors

表6 各评价因子权重及排序Table 6 The weights and the order of the evaluation indexes

3．2 植物多样性评价

根据公式(1)计算戴云山植被多样性CEI指数为7．4分，说明戴云山植被多样性处于较好水平。植被代表性对多样性的贡献最大，福建戴云山国家级自然保护区植物区系带有较明显的热带性质，兼具部分温带性质。在科的地理成分中，热带分布科占非世界分布科的69．17%，温带分布科占非世界分布科的30．83%，热带分布科占绝对优势。物种多度、相对丰度和生境类型多样性的权重也较大，使得多样性成为综合评价层各因子中最重要的影响因素。

对戴云山国家级自然保护区植物物种多样性的研究表明，本区植物物种多样性主要有如下特征:

(1)物种丰富，组成多样。戴云山国家级自然保护区迄今已发现确定的野生维管束植物有211科821属1 871种(含种下等级)，其中蕨类植物41科88属179种，裸子植物7科13属18种，被子植物163科720属1 674种;在被子植物中，双子叶植物135科560属1 335种，单子叶植物28科160属339种。各植物类群所占比例见表7，可见裸子植物在科、属、种三个等级上都是最少的，而被子植物最多，差异悬殊;在被子植物中，又是双子叶植物占绝对优势。蕨类植物只有少数科、属含有较多种类，而单种或寡种科、属则占据优势;区内野生裸子植物种类稀少，以松科(Pinaceae)(3属4种)和杉科(Taxodiaceae)(3属4种)最占优势，占有44．44%的种类;被子植物是植物界中种类最多的门，戴云山国家级自然保护区有被子植物163科720属1 674种，占绝对优势，其中，双子叶植物135科560属1 335种，单子叶植物28科160属339种。

表7 戴云山国家级自然保护区野生维管束植物统计表Table 7 The statistics of wild vascular plants in Daiyunshan National Nature Reserve

(2)生活型多样，体现了南方亚热带森林植被特点。区内木本植物与草本植物种类大体相当，乔木与灌木种类也基本接近，常绿、阔叶种类占优势，壳斗科、樟科、山茶科和竹科等为主要木本植物大科，多年生陆生直立草本共有604种，是草本植物优势生活型。

(3)区系地理成分多样，热带性质较明显，具有过渡性。戴云山自然保护区种子植物科数、属数和种数均居第3位，科数次于云南西双版纳和福建虎伯寮自然保护区，而高于武夷山自然保护区，属数和种数次于云南西双版纳和福建武夷山自然保护区，与武夷山较为接近，但面积显著小于武夷山自然保护区。

(4)珍稀与特有植物丰富。群内各级重点保护植物共计36科119种(含兰科46种)，其中国家Ⅰ级重点保护植物2科2种，国家Ⅱ级重点保护植物22科81种，福建省级保护植物18科38种。种类较多的依次是兰科、壳斗科、樟科、猕猴桃科、木兰科、蝶形花科。

4 戴云山自然保护区植物多样性利用、保护与管理现状

4．1 植被资源利用现状

戴云山国家级自然保护区资源开发利用尚很不充分，主要有传统的中草药采集、家畜放牧等，尽管人们对野生植物的药用价值已有较多的了解和利用，但实际较广泛地应用于临床的却并不甚多，很多植物医药典藉也没有记载，这就严重遏制了资源的有效开发利用。食用植物如毛竹笋(Phyllostachys edulis)、鱼腥草(Houttuynia cordata)、萱草(Hemerocallis flava)开发较多，蕨(Pteridium aquilinum var．latiusculum)、白花败酱(Patrinia villosa)等也有较多利用，但鲜见栽培，其他种类则极少开发。目前观赏植物在园林上也多有应用，但是很大一部分是外地引进的种类，地方性观赏植物开发较少。芳香植物可提取芳香油或浸膏，是食品、日用品、化妆品、医药卫生、选矿和环境净化等的重要资源，目前戴云山较少开发，具有很大的开发前景。油脂植物中如油茶(Camellia oleifera)、油桐(Vernicia fordii)、樟树(Cinnamomum camphora)等已有较多利用，香榧(Torreya grandis)、山苍子(Litsea cubeba)等也有开发，但都没有形成规模。其他则极少开发，而其中不少种类含油量高、品质好，开发前景广阔。淀粉植物应用较多的主要有板栗(Castanea mollissima)、锥栗(Castanea henryi)、杨梅(Myrica rubra)、薯蓣(Dioscorea polystachya)等少数种类，有些是有关部门曾经收购的种类，其他的利用甚少，基本上是山区作为食物来源的补充，大多处于野生状态。这些种类来源广、营养丰富、具天然口感、无污染，具有很好的开发前景。蜜源植物在养蜂业的发展下利用率有所提高，但是缺乏对蜜源植物保护，如鹅掌柴(Schefflera heptaphylla)、山乌桕(Sapium discolar)等野生蜜源植物被大量砍伐，因此目前对野生蜜源植物的利用率依然很低。纤维植物富含纤维、质量好，是造纸、纺织、编织制绳的原料，但除对个别种类如苎麻(Boehmeria nivea)、五节芒(Miscanthus floridulus)、毛竹(Phyllostachys edulis)以及棕榈科、锦葵科、姜科和榆科等的植物有所利用外，其余种类均很少被开发利用，而且多数是民间自采自用，很少用于大工业。有毒植物大多可用作土农药，或在医药上使用，在现代生物农药开发及药学研究过程中具有重要意义，历史以来有毒植物利用甚少，人们对其了解也不多，有不少潜在价值尚待发掘。鞣质植物、染料植物在化工上应用广泛，目前开发较少，开发前景广阔。戴云山家畜放牧较多，饲用植物资源的直接利用较为广泛，但是缺乏对饲料资源的再开发，有很大潜力。抗污染植物资源和珍稀濒危植物资源在人们环保意识不断增强的过程中也逐步被重视，但目前应用仍然较少。

4．2 保护与管理现状

戴云山自然保护区在资源保护上成效显著，管理组织机构逐步健全，管理制度不断完善，但是保护体系尚不完善，缺少统一规划、统一管理、有序开发。由于保护珍稀、濒危的野生植物是一项耗资巨大、长期艰苦的工作，在工作中遇到许多问题和因难，成为影响工作成效的因素。主要存在以下问题:

(1)保护区群众的保护意识有待进一步提高。随着生态旅游业的发展，进入保护区的人员逐渐增多，部分人员生态保护意识较为淡薄，常有乱扔垃圾、随意用火等现象。

(2)资金投入不足，基础设施滞后。由于受体制影响，保护区的人员和建设经费均由县级财政承担，造成保护区建设、管理、科研经费投入严重不足，相应的影响工程项目的建设进度。

(3)保护区内自然环境与资源开发利用缺乏统一规划、统一管理、有序开发。区内生态资源的开发建设缺乏完整的规划建设方案和合法的申报审批手续，给区内自然环境与资源造成一定的破坏和安全隐患。

(4)保护区管理组织机构有待进一步完善。保护区管理机构现有人员偏少，特别是缺乏高层次的专业技术人才，难以适应国家级自然保护区建设和发展需要。

(5)保护区缺乏自营性收入项目，自我发展能力较弱。受资金、体制等影响，保护区管理局还不能对实验区内丰富的生态旅游资源进行统一的产业发展规划，并加以合理开发利用。

4．3 植被多样性威胁因素

植被多样性评价结果显示，人类直接威胁在影响戴云山植物多样性的各因素中排名第5位。戴云山保护区涉及到德化县6个乡镇22个行政村内的27个自然村，区内人口1 751人，他们的生产生活来源主要依赖于周围的环境，对生态环境造成不同程度的破坏(徐建国，2009)。社区居民的日常生活必然影响保护区生物多样性，因此应建立健全社区居民的参与机制，宣传生态文明教育，从法律和社会责任角度鼓励社区居民参与保护区管理。此外，各种旅游活动的开展也对保护区生物多样性尤其是植物多样性产生影响，在管理游客文明游憩的同时，保护区相关部门也应定期开展生态文明宣传活动，激发群众生态文明意识，不仅可以有效开展生态旅游，对当今大力生态文明建设也有重要意义。戴云山植被的物种间接威胁鲜有报道，可能与戴云山海拔较高，外来物种入侵很少，同时资源尚未完全开发，由人为因素造成的物种入侵也相对较少。

戴云山保护区的植被保护总体上较为完整，但随着人类干扰强度增加，导致的景观破碎化和生态破坏，造成一些物种种群数量的减少甚至消失。应加强对戴云山保护区的景观管理保护，维持合理的景观格局，以利于生物多样性的保护和资源的可持续利用(陈传明，2008)。

5 戴云山自然保护区植物多样性可持续发展策略

5．1 合理开发利用野生植物资源要点

野生植物资源并不是取之不尽的，盲目地乱采滥挖，会造成资源枯竭。樟属植物是重要的芳香油资源，由于近年来的盲目开采，除山苍子油有一定数量外，其余大多已不能列入稳定产量的商品。蕨类植物金毛狗(Cibotium barometz)，由于其根茎上的鳞片能止刀伤出血，有重要的药用价值。另外，其根茎外形美观，适于制做工艺品。因此，近年来大量挖取，导致金毛狗的资源严重匾乏，有关部门已经采取措施限制采挖。为了保证野生植物资源的可持续利用，在利用野生植物时必须注意以下几点:①根据资源的蕴藏量和生长量要有计划地开采利用;②轮采轮挖，给植物以休生养息的机会;③挖大留小，维持一定的种群数量，森林采伐避免皆伐，采伐量不能超过生长量;④把分散、面临枯竭的资源相对集中起来，加上繁育和人工培育手段，抚育管理，使之不但能保护分散稀少的资源，同时又能建成原料种植基地，为市场提供数量稳定的优质产品，实现资源的可持续利用(刘小阳，2002)。

5．2 开发自营性收入项目，发展特色产业

要立足保护区优势和地方特色，改变传统农业生产方式，在保护好环境和物种资源的原则下，有计划、有目的地发展特色产业，发挥森林的内在服务价值，如发展森林绿色食品、原生中草药等项目，发展"林下"经济，增加村民收入，分享保护发展成果，让当地群众积极参与保护，从保护事业中受益，为生物资源的保护和合理利用创造良好的生态环境。抓好农村能源工程建设，提高太阳能、沼气等可再生能源的利用率，普及改造节能技术，尽快改变农村能源结构，大力实施农村劳动力转移，减轻人口对生态环境的压力和矛盾。坚持"区内保护，边缘发展"的原则，依托保护区的生物多样性和生态系统的完整性这种资源支撑，开展以自然景观为主的生态旅游活动，形成融房地产、旅游、文化、宗教为一体的新森林经济，达到社会、经济、环境协调发展，实现人与自然和谐共同发展。

5．3 建立健全相关的法律法规及保护与开发利用的有效机制

戴云山野生植物保护管理机构应加强与森林资源林政管理机构以及森林公安机关等相关部门的协作，及时采取有效措施，加强执法监督，适时组织开展专项行动。依法严厉打击破坏野生植物资源的违法犯罪行为。对破坏和非法经营野生植物资源的行为严格依法查处，使野生植物资源保护工作和人工培育经营产业向良性和健康方向发展。

5．4 加强宣传教育，提高社会公众的保护意识

戴云山自然保护区对泉州乃至周边地区具有涵养水源、保持水土、净化空气等非常重要的生态服务价值，其生态战略地位极为重要，保护和合理利用野生植物，关系到人民的长远利益。应不断加强开展各项社会实践宣传活动，使广大群众充分认识保护野生植物的重要性，加强领导，制定切实有效的保护管理措施，使野生植物的保护工作落到实处。广泛宣传《森林法》、《野生植物保护条例》、《福建戴云山自然保护区管理办法》、《福建戴云山自然保护区森林消防实施办法》、《福建戴云山自然保护区联合保护公约》及其他有关法律法规，开展普法教育，增强群众的法律意识，提高守法的自觉性。

5．5 加强科研工作和加大资金投入，建立生物多样性种质基因库

戴云山保护区生态系统复杂多样，野生植物资源丰富，是我国东南重要的生物多样性基因库。注重应用现代生物技术对野生植物进行新基因的发掘，收集处于濒危状态的野生植物，加强对戴云山主要保护对象的保护、科研、利用规划和建设，坚持保护优先原则，在保护中合理开发利用，以开发利用促进保护，把戴云山建设成为我国重要的生物多样性种质基因库，以促进野生植物资源保护、发展和可持续利用。

6 小结与讨论

戴云山国家级自然保护区野生资源植物多样性研究结果表明:该区资源植物种类丰富，共计209科776属1 580种，占全部种类的84．45%。优势科、属较为明显。植被区系地理成分多样，体现了明显的热带性质，具有过渡性。同时，珍稀与特有植物丰富，是福建省著名的模式标本产地之一。从评价结果看，代表性对戴云山植被多样性影响最大，因此，应重点保护区内的珍稀濒危和特有植物如水松(Glyptostrobus pensilis)、南方红豆杉(Taxus wallichiana var．mairei)、石生毛蕨(Cyclosorus rupicola Ching et Hsing)、九仙莓(Rubus yanyunii Chang et Chen)，珍稀与特有植物多数分布范围狭小、数量稀少、对生境有特定要求，需严加保育。而不同的物种，其利用价值、科研价值、在本区的数量与分布情况、濒危状况等都有很大不同，对这些物种进行合理正确的保护优先性评价，确定不同物种的优先保护等级，极为紧迫和必要。此外，丰富的植物资源已经受到人为活动的干扰，对植被多样性产生了较大影，对区内经济活动应科学规划，严格管理，最大限度地保护区内植被可持续发展。

戴云山国家级自然保护区的野生植物资源大部分含有多种经济用途，其中药用植物、观赏植物、蜜粉源植物不但种类丰富、储量大、分布广泛，且极具特色，应该重点科学开发，但本区自设立自然保护区以来，基于以生态系统保护为主要目的，对作为原料性利用的资源植物开发研究很少，即使利用也主要停留在传统用途上。另一方面，对本区资源植物各方面本底资料缺乏全面系统了解，致使很多经济价值高的资源至今尚未被发掘利用，造成自然资源的浪费，未能对当地经济发展作出应有贡献。另外，目前保护区的保护管理工作虽取得不少成效，但是保护野生植物是一项耗资巨大、长期艰苦的工作，应该继续努力在保护植物资源的前提下，充分合理利用植物资源，以维护生物多样性和资源持续利用，为戴云山自然保护区当地群众及社会创造更多的财富。

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