凉山山系国家重点保护野生植物热点分析

陈文德，张会敏，姚文文，黄钟宣

(成都理工大学 旅游与城乡规划学院，四川 成都 610059)

生物多样性是人类赖以生存和发展最重要的物质基础，野生植物是地球生态系统的基础，是生物多样性的核心组成部分[1]。由于社会因素、自然因素以及人为因素，生物多样性面临着巨大的危机[2-3]。目前，物种消失的速度是每天数个至几十个，而地球上1个物种的消失，就等于一些独特资源的绝对消失，并导致另外10～30种生物的生存危机[4]。在《2011-2020年生物多样性公约》中的目标表明，制定保护战略以恢复受威胁物种的种群是一项重要的任务[5]。因此，自然保护区是保护生物多样性和维护生态平衡的重要途径之一[6]，是国家重点保护野生植物物种及其生境保护最为直接有效的方式[7]。本研究基于国家重点保护野生植物名录(第一批)[8]，选取凉山山系国家重点保护野生植物作为指示物种，基于四川省凉山山系所涉及到的县、区的国家重点保护野生植物信息获取及统计，从植物的国家保护等级、受威胁程度等方面，对凉山山系50种国家重点保护植物进行定量评估。通过统计计算每一物种的濒危系数、遗传价值系数、物种价值系数以及保护等级系数，得出植物物种综合评定指数，确定物种的优先保护值。采用ArcGIS地理信息系统软件对凉山山系国家重点保护野生植物的分布空间格局进行分析研究，通过物种丰富度空间格局确定分布热点地区，最后将热点地区与自然保护区、森林公园进行叠加，得出保护空缺地[9]。针对凉山山系优先保护物种和热点地区，以及自然保护区空间布局空缺地，对其进行科学的规划，为该地区的植物保护提供资料及科学依据。

1 研究区概况

凉山山系地处四川盆地南部向青藏高原的过渡地带，位于全球25个生物多样性热点地区—西南横断山区东缘，是我国生物多样性优先保护和全球生物多样性热点地区之一。幅员广阔，地形地貌复杂[10-11]。地理位置位于东经101°46′～104°24′，北纬27°32′～29°19′之间。凉山山系东起马边河，西至甘洛河、越西河，北抵大渡河，南到金沙江。该区域气候温和，干湿季节气候分明，植被垂直分布明显。植被垂直带谱结构的基带植被为常绿阔叶林，海拔2 600 m以下为阔叶林带，海拔2 600～3 800 m为寒温性针叶林带，海拔3 800 m以上为高山灌丛和草甸带[12]。按照行政区划，本次研究区地跨四川省内乐山市、凉山彝族自治州和宜宾市3个市州，涉及马边县、雷波县、峨边县、屏山县、沐川县、甘洛县、越西县、昭觉县、美姑县、西昌市等10个县市，幅员面积共计约22 712.9 km2，

2 研究方法

基于期刊文献和标本记载等资料，结合野外实地调查，分析凉山山系蕨类植物、种子植物等中的国家重点保护野生植物的区系地理特征与性质，确定凉山山系优先保护物种和植物分布热点地区，得出保护空缺地。

凉山山系优先保护植物及植物分布热点地区的确定包括以下步骤：首先确定评估方法，评估相关数据的可获性，确定准则；收集和分析有关资料，在指示物种的定量评价和确定植物分布热点地区的基础上，最后将热点地区与自然保护区、森林公园进行叠加，分析目前已有自然保护区的空缺保护区。

2.1 资料收集

收集四川省凉山山系有关植物资源已有的调查和研究资料，包括公开发表的期刊文献、书籍、专著和调查资料等。主要包括《中国植物志》、《四川植被》(1980年)、《国家重点保护野生植物名录(第一批)》等。

2.2 野外调查

通过野外实际调查，补充、订正、完善物种名录、生存状态、指示物种的受威胁程度及其分布地。重点区域调查、线路调查和样方调查相结合。基于四川省凉山山系包含的几个县，选定了美姑大风顶、越西申果庄、雷波嘛咪泽、峨边黑竹沟、屏山老君山、马边大风顶、甘洛马鞍山、西昌螺髻山、沐川芹菜坪等自然保护区作为重点调查区域。根据保护区的面积、海拔确定野外调查样线，沿线调查植物物种的分布、受威胁程度及生存状态。根据群落特点设置样方，样方面积乔木林20 m×20 m，灌木林10 m×10 m，草本群落5 m×5 m。调查过程中需记录指示物种的物种名称，生长地的经纬度、海拔、生境和种群数量。

2.3 空间统计方法

空间统计法是指基于ArcGIS地理分析软件，通过对研究对象采集、计算、整理、输入，将其地理信息显示于软件中，并且对其相应分布、指标预算等分不同方向、不同区域进行研究，进而挖掘其空间分布集聚特性以及其他空间特征[13]。利用ArcGIS地理信息软件对凉山山系国家重点保护野生植物的分布状况及格局进行分析，在确定植物物种丰富度的基础上确定植物的热点保护地区，通过对该区域范围内的保护区进行重叠，得出空缺保护地。

2.4 确定优先保护植物的评价方法

根据濒危系数(Endangered coefficient,Ce)，遗传价值系数(Genetic coefficient,Cg)，物种价值系数(Specific value coefficient,Cs)和保护等级系数(Protection level coefficient,Cp)计算综合评价系数(Synthetic assessing coefficient,C综)，并确定优先保护植物[14]。

2.4.1 濒危系数(Ce)

濒危系数(Ce)表示某植物种在自然分布状态下种群濒危的程度。本次研究在确定濒危系数时，按国内分布频度、凉山山系分布频度、凉山现存多度3个方面得分计算：(1)国内分布频度。根据某一植物种在全国范围内分布省(或自治区)的数量而评分。最高设5分，其中1省分布为5分，2～3省分布为4分，4～6省分布为3分，7～10省分布为2分，11省以上分布为1分。(2)凉山山系分布频度。根据某一植物种在凉山山系10个县市的分布数量评价。最高设5分，植物种在其中1县分布为5分，2县分布为4分，3～5县分布为3分，6～8县分布为2分，9～10县均有分布为1分。(3)区域内现存多度。根据某一植物种在凉山山系研究调查范围内实际存有的植株数量而评分，最高设5分(表1)。

表1 保护植物现存多度评分标准Table 1 Scoring criteria for the abundance of protected plants

将每种保护植物的上述3项得分代入以下公式，分别求出各自的濒危系数Ce：

公式中Xi为各项评价指标实际得分，Mi为各项评价指标最高得分。

2.4.2 遗传价值系数(Cg)

遗传价值系数(Cg)表示某物种遭灭绝后，对生物多样性可能产生的遗传基因损失的程度，是对濒危植物种潜在遗传价值的定量评价。文中按种型特征、特有度、古老孑遗程度各方面得分计算：①种型特征根据该种所在科的属和种的数量(不包括变种及其以下单位)评分：5分为该种所在科仅1属所在属仅1种；4分为该种所在科仅1属所在属多种；3分为该种所在科多属但该种所在属仅1种；2分为该种所在科含2或3属所在属含2或3种；1分为该种所在科含4属以上所在属含4种以上。②特有度，根据种的特有性分布范围而评分，4分为省特有；3分为区域特有(2～4省连续分布)；2分为中国特有；1分为非中国特有。③古老孑遗程度，根据种的发生地质年代评分：2分为冰川期残遗植物；1分为非冰川期残遗植物。

将每种保护植物的上述3项得分代入以下公式，分别求出各自的遗传价值系数(Cg)：

公式中Xi为各项评价指标实际得分，Mi为各项评价指标最高得分。

2.4.3 物种价值系数(Cs)

物种价值系数(Cs)表示按学术价值、生态价值和经济价值三个方面得分计算：①学术价值按种在植物区系和系统发育等方面的科学价值评分：3分为孑遗植物或在研究古植物区系和系统发育等方面有重要的科学价值；2分为非孑遗植物，但在学术上有一定价值；1分为其他。②生态价值评分是根据该植物物种是否对生态系统的稳定和平衡发挥着作用：对人类的生存具有“环境价值”为2分，其他为1分。③经济价值按该植物种珍贵程度或用途的特殊性评分:2分为珍贵的经济植物，如药用、观赏植物、育种材料等；1分为其他。

将每种保护植物的上述3项得分代入以下公式，分别求出各自的物种价值系数(Cs)：

公式中Xi为各项评价指标实际得分，Mi为各项评价指标最高得分。

2.4.4 保护等级系数(Cp)

保护等级系数(Cp)按植物种受保护的程度评分。根据1999年国务院《国家重点保护野生植物名录》(第一批)定义国家1级重点保护植物为3分，国家2级重点保护野生植物为2分。将每种保护植物的得分除以最高分，分别求出各自的保护等级系数(Cp)。

2.4.5 优先保护植物综合评价系数

保护植物的综合评价系数C综由上述4个系数加权值之和确定，按照其加权值大小划分优先保护植物级别。权重按各评价系数的相对重要程度确定，本文中各系数的权重分别为Ce为45%、Cg为25%、Cs为15%、Cp为15%[15]，即

C综=Ce*45%+Cg*25%+Cs*15%+Cp*15%

2.5 确定分布格局及热点地区分析评级方法

在进行重点保护野生植物物种空间分布研究时，结合矢量化的地区行政区划图，利用ArcGIS软件生成以5 km×5 km为单元的网格，确定凉山山系国家重点保护野生植物的分布区域，生成国家重点保护野生植物分布矢量图[16]。完成每一物种的分布区栅格图后，通过空间叠加分析计算各网格的物种丰富度，得到凉山山系国家重点保护野生植物物种丰富度的分布图，以此分析该地区重点保护野生植物丰富度的空间格局。

本分析中的热点地区是指示物种中物种丰富度高的地区[17]。指示物种的分布地区来源于我们能够获得的所有资料及实地调查。植物物种的热点地区的确定采用将指示物种的分布图与植被图、地形图和行政边界图叠加的方法，采用ArcGIS的叠加运算功能生成重点保护植物的热点地区图。由上述步骤统计每个网格包含物种数量5种及以上的地区称为热点地区。

3 结果与分析

3.1 野生植物的物种多样性

根据野外调查统计及结合《国家重点保护野生植物名录(第一卷)》，发现凉山山系共有国家重点保护野生植物50种(表1)，隶属于27科40属，占四川国家重点保护野生植物科、属和种总数的79.41%、72.73%和74.63%；占全国国家重点保护野生植物科、属和种总数的27.27%、18.60%和17.18%(表2)。

表2 凉山山系国家重点保护野生植物名录Table 2 List of national key protectedwild plants in Liangshan Mountains

表3 凉山山系与四川、中国的比较Table 3 Comparison of Liangshan Mountainsystem with Sichuan and China

凉山山系重点保护野生植物共计50种，其中属于国家一级重点保护野生植物有8种，分别有珙桐(Davidiainvolucrata)、伯乐树(Bretschneiderasinensis)、光叶珙桐(Davidiainvolucratavar.vilmoriniana)、银杏(Ginkgobiloba)、水杉(Metasequoiaglyptostroboides)、红豆杉(Taxuswallichianavar.chinensis)、南方红豆杉(Taxuswallichianavar.mairei)、西昌黄杉(Pseudotsugaxichanggensis)；属于国家二级重点野生保护植物42种，如红豆树(Ormosiahosiei)、峨眉含笑(Micheliawilsonii)、润楠(Machilusnanmu)、西康天女花(Oyamawilsonii)等。极危(Critically Endangered , CR)物种有西昌黄杉、银杏2种，西昌黄杉全世界仅2棵，目前实地调查到的银杏为栽培物种，濒危(Endangered , EN)5种，易危(Vulnerable , VU)16种，近危(Nearly unstoppable , NT)4种，无危(Least concern , LC)18种，数据缺乏(Data deficiency , DD)1种，未收录4种。国家重点保护野生植物中，中国特有种为32种，占凉山山系国家重点保护野生植物中国特有种总数的64%，其中属于国家一级重点保护野生植物有5种，属于国家二级重点野生保护植物27种，极危(CR)2种，濒危(EN)5种，易危(VU)11种，近危(NT)2种，无危(LC)9种，未收录3种；(图1)。

图1 凉山山系国家重点保护野生植物数量统计Fig. 1 Quantity statistics of national key protected wild plants in Liangshan Mountains

3.2 优先保护物种分析

凉山山系50种国家重点保护野生植物的濒危系数、遗传价值系数、物种价值系数、保护等级系数以及保护物种综合评级指数计算。保护植物综合评价系数≥0.7的为优先保护植物物种，0.7>C综>0.5的为次优先保护植物物种，≤0.5的为一般保护植物物种。优先保护植物物种共计14种见表4。

表4 凉山山系重点保护植物优先保护顺序Table 4 Priority Protection order of national key protected wild plants in Liangshan Mountains

保护优先区的识别是生物多样性保护的关键[18]，目的在于将有限的保护资源分配到最具保护价值的对象[19]。利用重点保护植物优先保护评价指标体系，对凉山山系指示物种的实际情况进行评价。经统计计算，凉山山系国家重点保护野生植物优先保护有14种。本次综合评价体系反映了植物物种保护的急切性，综合评价指数越高，保护就越优先。其中西昌黄杉在世界范围内仅西昌市螺髻山分布2株。因此，针对西昌黄杉可以适当建立点位保护区，并进行实时监测。

3.3 野生植物丰富度空间分布格局及热点区分析

利用ArcGIS将该区域设置栅格平面精度为5 km×5 km，共栅格1187个。通过GIS成图，将凉山山系重点保护植物名录导入ArcGIS，在本次研究区域内国家重点保护野生植物点位分布图如图2。而后利用ArcGIS空间连接工具进行点数据和面数据的空间聚合统计，统计各个网格的分布数量，得出分布点呈高度集中分布，其分布区域及分布格局如图3。

图2 凉山山系国家重点保护野生植物点位分布图Fig. 2 Distribution map of national key protected wild plants in Liangshan Mountains来源：作者自绘。凉山彝族自治州行政区域矢量图基于国家测绘地理信息局标准地图服务网站下载的审图号为图川审(2016)018号的标准地图制作。

由图2发现，峨边黑竹沟、西昌市螺髻山自然保护区的国家重点保护野生植物分布较少。首先，由于黑竹沟原始森林面积广阔，有200 km2的无人区，同时由于部分区域地磁异常，指南针不能正确指向，加上地形和气候条件复杂，考虑到人员的安全问题，本次野外调查未进入保护区核心处进行调查。其次，由于西昌火灾对螺髻山自然保护区带来一定的影响，目前仍处于植被恢复阶段，只对西昌市局部地区进行部分调查。

按照各物种的分布网格统计分析得出连香树(Cercidiphyllumjaponicum)分布最为广泛，整个凉山山系55的网格内有该物种分布，水青树(Tetracentronsinense)和珙桐次之，分布最少的是西昌黄杉、四川红杉(Larixmastersiana)、峨眉黄连等9种物种，分别仅有1个网格有分布(表5)。

凉山山系中列入国家重点保护野生植物的共有27科40属50种。从50种国家重点保护野生植物物种的分布区重叠上看，以网格为单位统计的国家重点保护野生植物物种丰富度分布特征如下：位于沐川县内其中一个网格分布种类最多，有12种物种

图3 凉山山系国家重点保护野生植物数量空间分布格局Fig. 3 The spatial distribution pattern of the number of national key protected wild plants in Liangshan Mountains来源：作者自绘。凉山彝族自治州行政区域矢量图基于国家测绘地理信息局标准地图服务网站下载的审图号为图川审(2016)018号的标准地图制作。

表5 重点保护植物分布区域统计

共生，分布物种为(野生)茶(Camelliasinensis)、峨眉含笑、珙桐、光叶珙桐、红豆杉、厚朴(Houpoeaofficinalis)、楠木(Phoebezhennan)、润楠、水杉、喜树(Camptothecaacuminata)、银杏、油樟(Cinnamomumlongepaniculatum)；其次是7种物种和6种物种共生，分布物种为润楠、西康天女花、水青树、红豆杉、楠木、珙桐、光叶珙桐与油樟(Cinnamomumlongepaniculatum)、珙桐、水青树、连香树、香果树(Emmenopteryshenryi)、南方红豆杉。他们的分布位置分别位于沐川县、屏山县和雷波县。从物种分布区重叠上反映出各个地区植物的丰富度。依据物种丰富度，选取物种数量高的网格区域作为热点地区，在所选区域包含物种数量累计达到5种及以上的网格面积占整个凉山山系总面积的1.21%，将这些区域定义为凉山山系国家重点保护野生植物热点地。热点区分别位于雷波县马湖乡和桂花乡、屏山县龙华镇、沐川县幸福乡。

针对凉山山系国家重点保护野生植物热点地区，目前有位于四川省雷波县城西北94 km处的嘛咪泽国家级自然保护区；屏山县老君山自然保护区位于宜宾市屏山县境内，地处东经103°57′～104°04′，北纬28°39′～28°43′；沐川县芹菜坪自然保护区，地理位置介于东经103°38′～103°52′，北纬28°49′～28°58′之间。通过利用ArcGIS将凉山山系自然保护区与国家重点保护野生植物热点地区叠加，屏山县、沐川县热点地区与自然保护区重叠。雷波县嘛咪泽自然保护区位于西北地区，雷波县热点地区马湖乡和桂花乡位于东部地区，因此定义为保护空缺地区。

4 结论与讨论

通过本次国家重点保护野生植物调查研究发现，现有国家重点保护野生植物50种，包括国家一级重点保护野生植物8种，国家二级重点保护野生植物42种，中国特有种32种；国家重点保护野生植物分布区面积5 175 km2，占凉山山系区域总面积的22.78%。国家重点保护野生植物的分布是随着山脉的走向以及地形、海拔等原因分布的，重点集中分布于雷波县马湖乡和桂花乡及嘛咪泽自然保护区、美姑大风顶自然保护区、马边自治县大风顶自然保护区、峨边黑竹沟自然保护区、甘洛马鞍山自然保护区、沐川芹菜坪自然保护区。

根据综合评价指数越高，保护就越优先的原则，对凉山山系重点保护野生植物的优先保护值进行计算，发现应给予西昌黄杉、银杏、厚朴、峨眉黄连、水杉、平当树(Paradombeyasinensis)等14种植物重点保护，还可以适当的建立观测保护点，进行重点保护。利用ArcGIS软件工具，发现国家重点保护野生植物的空间分布呈高度集中分布，位于沐川县、屏山县及雷波县地区物种丰富度最高。在同一网格内物种分布种类较多，如沐川县幸福乡、屏山县龙华镇、雷波县马湖乡和桂花乡等，是我们需要重点关注保护的热点地区。在对该区域指示物种的分布格局和热点地区进行研究的基础上，将分布的热点地区和凉山山系具有保护功能的自然保护区进行叠加，发现保护空缺地为雷波县的马湖乡和桂花乡。因此，在该区域应再设置重点保护区域，对该区域的重点保护野生植物进行着重保护。

在大尺度空间上分析物种丰富度格局和热点地区，能够为提高物种的保护效率提供科学依据。要保护好凉山山系国家重点保护野生植物，就要认真落实贯彻野生植物保护条例和自然保护区条例等法律法规，这是自然保护区的首要任务[20]。针对凉山山系重点保护野生植物的分布格局及热点研究，我们要加大投资，积极开展科学研究，加强对国家重点保护野生植物的本底调查和科研检测，对尚未建立保护区的物种进行优先保护，适当建立地方保护区。同时，采取适当措施保护种子和物种繁殖体，加强人工栽培[21]，以此保护和发展凉山山系重点保护野生植物。