C-Plan软件在自然保护区规划中的应用

周桂双

(哈尔滨师范大学)

C-Plan软件在自然保护区规划中的应用

周桂双

(哈尔滨师范大学)

C-Plan软件通过复杂的数理运算，结合地理信息系统(GIS)，将不可替代性值显示在自然保护区域内，对自然保护区选址、保护区空缺分析和保护区功能区划分提供科学依据.

C-Plan；不可替代性；自然保护区规划；GIS

0 引言

我国自1956年建立了鼎湖山自然保护区，从此，翻开了建设自然保护区的篇章.在此期间，自然保护区的建设历经了一段停滞时期，经过这段坎坷的历程后，自然保护区的建设和研究工作获得新生[1].自然保护区的数量与面积迅速增加，截止到2014年底，我国已建立的自然保护区数量达到2729个，面积达147万 km2，占陆地国土面积的14.84%[2].随着面积与数量的渐增，自然保护区在规划中存在的问题也逐渐显现，大部分存在用地盲目性、布局不合理、管理不善等问题.如何精确化、科学化和合理化规划自然保护区是一个挑战.

系统保护规划是近年来在生物多样性保护方面提出的一种规划方法，是通过采取比较系统的数据和模型，经过计算，以定量的方式来确定优先保护区域.随着系统保护规划理念的逐步发展，MARXAN、C-Plan、PANDA等系统保护规划软件也随之发展，这些软件结合其他学科的数学运算方法，为保护生物多样性提供了决策依据[3].该文重点介绍C-Plan软件，希望对今后在自然保护区规划中应用C-Plan软件的学者提供参考.

1 C-Plan软件简介

C-Plan是一种决策支持系统.它结合地理信息系统(GIS)，将使用者决定以某种管理方式保护的某一区域(土地或水域)的结果，显示在地图上.C-Plan的一个功能是计算和显示每个区域的不可替代性值，以指导在整个区域保护目标中每一个区域的重要性.不可替代性值高的区域对实现保护目标是最重要的，具有不可替代性；而不可替代性值低的区域对实现保护目标是相对的不重要，具有可替代性[4].

C-Plan的所有计算都是基于一个由特征点组成的矩阵，并由特征目标驱动，被认为需要某种形式的保护管理[5].该文主要是叙述在自然保护区规划中应用 C-Plan软件计算不可替代性值，在中国知网上用主题“ C- Plan”并含“不可替代性”检索相关的文献(如图1所示)， 只检索到文献13篇，总下载量达到5422，总被引数151，涉及对生物多样性保护的优先性分析、濒危物种优先保护研究、自然保护区评估及保护空缺分析等.

图1 中国知网检索结果

2 C-Plan操作流程

C-Plan软件最新版本是C-Plan3.3，运行界面如图2所示，由http://marxan.net/cplan网站下载获得，在运行软件之前，必须将所获得的基础数据(例如：物种分布数据等)经过处理，输入Excel表格转存成*.dbf格式，保证C-Plan的正常运行.表格主要分为三种：规划单元位点表(site table)、规划单元基质表(matrix table)和属性特征表(feature table)，将表格输入C-Plan的表格编辑器(Table Editor)形成数据库(Database)，通过C-Plan软件运行计算得到不可替代性值，不可替代性值在0-1之间，将C-Plan与GIS软件Arcview连接，显示运行结果.

图2 C-Plan运行界面

3 C-Plan在自然保护区规划中的应用

3.1 自然保护区选址

初期，自然保护区的选址多是根据实地考察人为划定，主观性强，难免在选址时出现偏颇.随后发展中，更注重科学、全面而客观的选择.建立自然保护区与经济发展存在土地利用上的竞争关系，为平衡这一矛盾，进行保护区保护优先性分析，尽可能在有限的土地资源上，最大限度地实现保护目标.而C-Plan软件就是根据利用以最少的规划单元实现最大保护目标的原则.栾晓峰等人运用 C- Plan规划软件对中国东北地区生物多样性保护优先性分析，通过计算出规划单元的不可替代性值， 按照从高到低的顺序，将规划单元划分为： 必须保护的规划单元( Mandatory Reserved， MR)、协商保护的规划单元( Negotiated Reserved， NR)和部分保护的规划单元( Partially Reserved，PR)三个等级，对未建立自然保护区且是必须保护的区域提出规划管理建议[5].这为自然保护区的选址提供了指导作用，也为保护区的空缺分析奠定了基础.

3.2 保护区空缺分析

在我国，大约40%的自然保护区范围边界模糊不清，无法实现对自然保护区内生态系统及珍稀动植物的保护；约60%的自然保护区边界范围清楚，多是依据人为经验划定，不能有效地保护全部濒危物种及其生态系统[6]. C-Plan软件通过计算得出自然保护区保护目标的贡献率及百分比，对比现有保护区的规划范围与 C-Plan计算出的优先保护区域，分析找到保护区保护空缺部分，有必要将空缺部分进行进一步的规划保护，提高保护区保护贡献率[7].

3.3 自然保护区功能区划分

20世纪70年代，联合国教科文组织的“人与生物圈”计划，提出三区划分原则，即核心区、缓冲区和实验区[8].核心区是指自然保护区内保存完好的天然状态的生态系统以及珍稀、濒危动植物的集中分布地.如果因科研需要，必须进入核心区从事科学研究观测和调查活动的，应事先向有关部门提交申请和活动计划.除此之外，任何单位和个人禁止进入核心区，也不允许从事科学研究活动(中华人民共和国自然保护区条例).缓冲区的定义有很多，并没有统一的概念，我国的《中华人民共和国自然保护区条例》中，认为缓冲区是核心区外围划定一定面积的区域，只准进入从事科学研究、观测活动，禁止在缓冲区开展旅游和生产经营活动[9].相对于核心区而言，缓冲区起到保护和减缓外界对核心区的干扰，相当于保护层，是缓冲区最基本的功能. 我国规定缓冲区的宽度不得低于500m[10].缓冲区的类型多种多样，模式也不尽相同，并不是一成不变的，要根据具体的情况建立符合自然保护区规划的实情.缓冲区外围划为实验区，是可以在自然保护区内从事科研活动、旅游以及珍稀、濒危野生动植物的繁殖、驯化等的区域[9].从本质上说，实验区也是缓冲区，只是所表现的功能不同，也为核心区提供缓冲条件.

自然保护区功能区划是保护区规划管理的核心，对不同的功能区采取不同的管理策略，以实现生物多样性保护以及可持续发展[11].通过 C-Plan计算规划单元的初始不可替代性指数，在软件中不可替代性指数自动被分为7个等级，然后按照不可替代性指数等级划分核心区、缓冲区与实验区，或者加上重点管理区，具体划分要根据实际情况而定，但高不可替代性指数区域必是划分为核心区.我国学者曲艺利用 C-Plan计算不可替代性指数对三江源地区保护区进行功能区的划分， 将新功能区划与原功能区划保护贡献进行对比分析，发现新的功能区划虽不能将全部保护目标予以保护，但相比原功能区划，新功能区划已最大限度接近保护目标[12].

4 结束语

C-Plan软件在我国发展的时间较短，主要的作用就是计算不可替代性值， 通过计算不可替代性值对自然保护区进行保护优先性分析、保护空缺性分析和保护区功能区划等. 不可替代性值是渐变的数值，会给决策者留有更大的余地.C-Plan只是系统保护规划中的辅助工具，通过复杂的数理运算自动完成选择结果，最先应用于南非 Floristic地区政府保护规划中，通过对 C-Plan的深入了解，以后会得到更广泛的运用[13].

[1] 蒋志刚.论中国自然保护区的面积上限[J].生态学报,2005,25(5):1205-1212.

[2] 新华网.[2016-01-29],http://news.xinhuanet.com/.

[3] 张路,欧阳志云，等. 基于系统保护规划理念的长江流域两栖爬行动物多样性保护优先区评价[J]. 长江流域资源与环境,2010,19(19):1020-1027.

[4] 栾晓峰,孙工棋,曲艺，等.基于C-Plan规划软件的生物多样性就地保护优先区规划——以中国东北地区为例[J]. 生态学报,2012,32(3):716-722.

[5] New South Wales National Parks and Wildlife Service.C-Plan User Manual.Australia,2001.7-8.

[6] 徐网谷,王智，等.中国自然保护区范围界定和有效保护面积现状分析[J].生态与农村环境学报,2015,31(6):791-795.

[7] 曲艺,王秀磊,栾晓峰,等.基于不可替代性的三江源地区自然保护区评估及空缺分析[J].林业科学,2012,48(6):24-32.

[8] 贾荻帆,栾晓峰.GIS在自然保护区规划中的应用[J].环境保护科学,2011,37(6):70-74.

[9] 中华人民共和国自然保护区条例.第十八条，第二十七条.

[10] 王晓峰.景观生态学原理在自然保护区规划中的应用[J]. 黑龙江环境通报,2011,35(4):67-70.

[11] 呼延佼奇,肖静，等.我国自然保护区功能分区研究进展[J].生态学报,2014,34(22):6391-6396.

[12] 曲艺,王秀磊等.基于不可替代性的青海省三江源地区保护区功能区划研究[J]. 生态学报,2011,31(13)：3610-3620.

[13] 张路,欧阳志云,徐卫华.系统保护规划的理论、方法及关键问题[J].生态学报,2015,35(4):1284-1295.

ApplicationofC-PlanSoftwareinthePlanningofNatureReserves

Zhou Guishuang

(Harbin Normal University)

Through complex mathematical operations of C-Plan software, combined with the geographic information system (GIS), irreplaceability value displayed in the natural protection area, scientific evidence for nature reserves site selection, conservation GAP analysis and function zoning of nature reserves are provided.

C-Plan; Irreplaceability; Planning of Nature Reserves; GIS

于达)

X36

A

1000-5617(2017)04-0124-03

2017-05-29