基于系统保护规划的海河流域湿地保护优先格局与保护空缺识别

以海河流域为研究对象,依托系统保护规划的理论、方法和技术手段,建立气候-地貌-湿地生态地理综合分类单元,并将此单元作为宏观尺度湿地生物多样性的替代单元,同时以湿地水鸟作为物种尺度的指示物种,综合考虑道路、居民点等社会因素,确定了海河流域湿地保护优先格局及保护空缺。研究结果表明：湿地结构上,现有保护体系中仅滨海湿地受保护比例较高,经系统保护规划优后,湿地保护比例可达28.55%,保护面积达36.55 km²;在空间分布上,仅徒骇马颊河水系目前得到较好的保护,建议对滦河及冀东沿海区域及海河流域南北水系通过设立保护小区和建立湿地公园等方式加强保护。研究结果可为海河流域湿地保护体系调整提供参考,为湿地、非湿地生态系统的整合优化提供有益启示。     

基于水鸟保护的长江流域湿地优先保护格局模拟

基于系统保护规划的理论和方法,以长江流域湿地为研究区,构建了基于气候、地貌分异的湿地生态地理综合分类单元,并将其作为宏观尺度湿地生态系统保护目标,同时考虑以湿地鸟类为代表的物种保目标,依托Marxan系统保护规划工具,确定了长江流域湿地保护具有不可替代性的优先保护格局。该格局能以最小的社会经济和土地资源代价最大程度的保护湿地生物多样性,对比现有湿地保护格局,最终确定了游离于现有保护体系外的湿地保护空缺。研究结果表明:长江流域源区和长江三角洲地区的湿地保护体系完善,无需新建保护区;金沙江流域湿地保护空缺主要分布在现有保护区周围,可以适当扩充保护区外围或调整边界;嘉陵江流域和长江上游干流流域的保护空缺严重,大面积集中在重庆西北部,乌江流域的贵州省习水县北部湖泊湿地存在保护空缺,这些区域建议适当新建保护区或者保护小区;长江中下游湿地保护空缺主要分布在湖北、湖南、江西与安徽境内的沿江湖泊湿地,建议建立湿地公园及合理进行河流岸坡修复。研究结果可为长江流域湿地保护体系调整、保护规划制定提供参考依据,从宏观层面上为长江流域湿地统筹保护及合理开发利用提供科学依据。     

基于系统保护规划的三江平原湿地保护网络体系优化

综合三江平原湿地不同层次、不同维度的生物多样性特征,在系统保护规划方法(Systematic Conservation Planning,SCP)框架下,以集水区为规划单元,计算研究区域不可替代性指数,确定高保护价值网络体系,通过保护空缺分析对现有保护网络进行优化,并评估优化体系的有效性。结果表明:三江平原湿地高保护价值区域的分布呈现沿河流分布的特点;现有保护区中湖泊和目标物种的保护状态比较好;保护网络体系优化后,沼泽湿地在保护网络中的比重由22.88%重增加到50%以上;河流湿地由16.20%增加到33.92%;地下水资源在现有保护网络中的比重非常低,仅为2.01%,优化后保护网络中保护比重增加到12.05%,因此在今后的保护区规划中,应该重视对地下水资源的保护和管理。另外本研究结合生态脆弱性对高保护价值的空缺设计3个情景方案,并根据生态威胁的种类和强度提出各优先保护方案的保护建议,为保护管理决策提供依据。     

黄淮海地区跨流域湿地生态系统保护网络体系优化

运用系统保护规划方法,以集水区为保护规划单元,综合考虑三维(3D)连接性(横向、纵向、垂向)和跨流域调水工程,通过不可替代性分析和保护空缺识别,对黄淮海地区跨流域湿地生态系统保护网络体系优化进行研究,并通过与已有保护体系对比,评估了优化体系的效用.结果表明： 依据不可替代性大小和连接性原则,湿地保护空缺可分为优先保护空缺和一般保护空缺;黄淮海地区湿地生态系统保护体系经过优化后,湿地保护状况整体上有较大改观,其中所有湿地类型受保护比重由初始的20%左右增长到46.8%,且各湿地类型保护状况都有不同程度的改善,优化体系中的受保护比重大多在40%以上.无论是从近期还是长远来看,湖泊湿地保护都应给予较多关注.生态系统服务价值和生物多样性相整合、保护和恢复相结合是未来湿地生态系统保护规划研究中应关注的方面.     

长江中游生态区湿地保护空缺分析及其保护网络构建

构建了综合反映长江中游生态区地形、植被与地表覆盖特征的GIS综合空间数据库,在对长江中游生态区核心湿地保护物种,即白鹤（Grusleucogeranus）、东方白鹳（Ciconiaboyciana）、小白额雁（Anser erythropus）、中华秋沙鸭（Mergus squamatus）分布范围和生境需求分析基础上,建立了反映物种分布与GIS数据库中生态地理因子关联的生境适宜性单元,从而确定了核心物种分布的潜在生境,对照现有保护区分布格局,找到了区域湿地生境保护的薄弱和空缺区域（Gaps）,评价了现有保护区系统对潜在生境保护的有效性。基于Gap分析结果和现有保护区分布格局,进一步考虑保护网络的整体性和连通性以及保护成本,构建了长江中游湿地保护区生物保护网络的合理格局。研究结果表明：长江中游生态区核心物种潜在生境涉及134个县（市）级单元,而目前长江中游湿地保护网络仅覆盖了23．49％的潜在生境,仍有大量潜在生境游离于现有保护区系统外。为完善长江中游生态区湿地保护网络,应在湖北（13县）、安徽（8县）和江西（1县）所属22个县域内建立新的湿地保护区或保护小区,并与现有湿地保护系统有机整合,最终才能形成较为完善的由45个县级单元构成的的长江中游生态区湿地生物保护网络合理格局,并保护80％以上核心物种的潜在生境。本研究同时也表明基于GIS生态地理空间数据库和生境适宜性单元概念进行大尺度生境分析具有一定可行性和应用价值。     

黄淮海地区湿地系统生物多样性保护格局构建

以黄淮海地区为研究对象,首先分析了区域现有湿地保护状况,再基于湿地类型、保护状况和目标保护物种分布,综合考虑GDP、人口密度等社会经济因素,以湿地生物多样性保护为目标,运用系统保护规划的理论和方法,以Marxan作为空间优化模型,进行多目标的湿地系统保护预案设计,构建区域湿地不同保护水平的保护空缺和不可替代性格局,确定合理的湿地系统保护格局。研究结果表明:现有的湿地保护体系仅覆盖了区域17%左右的湿地,尚有许多重要生境游离于现有保护区系统外。为完善黄淮海地区湿地保护体系,需要对黄海海区域内28个保护区进行功能区划调整或者保护等级提升,并在山东(5个县)和河北(4个县),河南、江苏和安徽(各3个县),北京和天津(各1个县)等20个县市内建立新的保护区,与现有湿地保护系统有机整合,最终形成一个黄淮海地区湿地生物保护网络合理格局。结果表明:同其他相关研究方法对比,系统保护规划方法在区域大尺度生物多样性保护方面更具有意义;同时也表明该方法在中国的应用前景广阔。     

黄河流域水鸟保护优先区及空缺

黄河流域为迁徙水鸟提供重要的繁殖地、越冬地和停歇地。然而,黄河流域正面临着农业开垦、城市化、水资源分布不均等一系列的生态安全问题,威胁迁徙水鸟种群及其栖息地稳定性。因此,识别黄河流域重要的水鸟栖息地分布区域,分析当前的保护现状对于开展水鸟及栖息地保护至关重要。以黄河流域为研究区,搜集整合来自国内外观鸟网站(eBird、全球生物多样性信息库(GBIF)和中国观鸟记录中心(BirdReport))、文献和水鸟调查报告中的水鸟调查数据,沿用三个国际上通用的水鸟重要栖息地识别标准,确定了黄河流域水鸟保护优先区。在此基础上,使用水鸟栖息地重要性指数确定水鸟保护优先区保护优先等级,结合国家自然保护地名录,分析水鸟保护优先区保护空缺状况。结果显示:黄河流域共有47个水鸟保护优先区,主要分布在黄河流域中游和下游,其中河南省和山东省水鸟保护优先区较多。满足水鸟保护优先区识别标准的水鸟共14种,其中,极危物种有2个,濒危物种有1个,易危物种有5个。水鸟保护优先区保护优先等级处于I、II和III类的分别有2个、8个和37个。有20个水鸟保护优先区处于保护空缺状态,占总数的42.55%,主要集中在黄河中游和下游,其中,水鸟保护优先等级处于I类或II类的地块有3个,建议将这些保护空缺地以自然保护区、保护小区或国家公园形式纳入湿地保护地体系,并加强长期监测。     

黄河流域濒危物种保护热点区与保护空缺识别

黄河流域具有重要的生物多样性保护意义,通过研究珍稀濒危物种分布热点区可为生物多样性保护提供依据。选取70种濒危维管植物和陆生脊椎动物,综合多来源的分布数据,运用物种分布模型Maxent模拟物种分布区,结合自然地理区划,计算保护价值,进行热点区分析,并结合国家级自然保护区和国家公园体制试点区的分布情况进行空缺分析。研究结果显示,黄河流域濒危物种分布主要呈现出南高北低、集中于山地的特征,热点区包括秦岭区域、太行山区域、子午岭-六盘山区域、陇中高原至松潘高原、祁连山、贺兰山和沿黄湿地等。在区分自然地理区后,现有的国家级自然保护区和国家公园体制试点区覆盖了热点区面积的13.89%,保护空缺主要出现于子午岭南部、六盘山南部、松潘高原南部和拉脊山等。建议在推进黄河流域生态保护和高质量发展中将濒危物种热点区考虑在内,对黄河流域自然保护地体系进行优化,并针对黄河流域的三个自然地理分区提出了相应的保护建议。此外,研究发现,在进行热点区分析时,考虑自然地理区域划分,并综合多类群叠加和单一生物类群的分析结果进行统筹考虑,可能会更好满足生物多样性就地保护需求。     

基于系统保护规划方法东北生物多样性热点地区和保护空缺分析

根据东北地区生物多样性特征,利用系统保护规划方法和国际上常用的保护规划软件C- plan,计算了规划单元的不可替代性值,确定了区域生物多样性热点地区,并根据保护区分布现状进行了生物多样性保护空缺分析.结果显示,东北地区不可替代性较高的热点地区有4个,分别是:(1)长白山西北部林区,(2)大兴安岭北段山地区,(3)大兴安岭南部森林与草原过渡区,(4)松嫩平原中部湿地区. 在优先、一般、非优先3个等级中,需要优先保护地区的总面积是19.49×104km2,约占区域总面积的20.91%.同时,根据已建保护区分布情况研究发现,区域内存在3个明显的保护空缺,即长白山西北部林区、大兴安岭北段山地区和大兴安岭南段森林草原过渡区.建议新建和扩建保护区,同时建立生态廊道把相应的保护区关联起来,以实现区域内生物多样性保护目标.     

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

以中国东北地区为研究区域,根据生物多样性属性特征,选择研究区域内具有代表性的濒危物种作为指示物种,利用系统保护规划方法(Systematic Conservation Planning,SCP)和保护规划软件(C-Plan),对该区域进行了优先保护规划研究。通过计算规划单元的不可替代性值(Irreplaceability,IR),找出区域生物多样性热点地区和保护空缺地区,然后利用C-Plan规划软件对该地区进行保护优先等级划分,确定必须保护(Mandatory Reserved,MR)、协商保护(Negotiated Reserved,NR)和部分保护(PartiallyReserved,PR)3个等级保护区域的具体位置和面积,并针对保护现状提出保护规划建议。结果显示,必须保护区域的总面积占区域总面积的8.17%,主要分布于长白山核心地区和大兴安岭北部原始林区;协商保护区域占总面积的7.51%,主要分布于大兴安岭东南部和松嫩平原湿地;部分保护区域占总面积的9%。保护空缺分析结果显示,现有国家级自然保护区对生物多样性的保护存在3个明显的保护空缺,即长白山林区的龙岗山地区、老爷岭北部和张广才岭南部;大兴安岭北部原始林区、呼玛河—黑龙江流域的平原湿地和伊勒呼里山东南部山区;大兴安岭南部森林草原过渡区的东南部森林地区。结合区域内已建立的国家级自然保护区情况,利用C-Plan规划软件对不同时期建立的保护区实现保护目标的贡献率做了分析。截止2000年,已建保护区可实现预期保护目标的17.5%,通过对贡献率大小的比较确定了不同时期保护的有效程度。研究打破了传统的对称几何形状的单元划分方法,根据植被类型和自然地形地貌,采用自然多边形进行单元划分,提高了物种分布范围准确度。研究通过C-Plan规划软件的实际应用,丰富了系统保护规划研究的方法,从理论上为区域保护规划提供了科学依据,并可指导我国自然保护区管理政策的制定和中长期规划的编制。     

Reserve network planning for fishes in the middle and lower Yangtze River basin by systematic conservation approaches

Although China has established more than 600 wetland nature reserves, conservation gaps still exist for many species, especially for freshwater fishes. Underlying this problem is the fact that top-level planning is missing in the construction of nature reserves. To promote the development of nature reserves for fishes, this study took the middle and lower reaches of the Yangtze River basin (MLYRB) as an example to carry out top-level reserve network planning for fishes using approaches of systematic conservation planning. Typical fish species living in freshwater habitats were defined and considered in the planning. Based on sample data collected from large quantities of literatures, continuous distribution patterns of 142 fishes were obtained with species distribution modeling and subsequent processing, and the distributions of another eleven species were artificially designated. With the distribution pattern of species, Marxan was used to carry out conservation planning. To obtain ideal solutions with representativeness, persistence, and efficiency, parameters were set with careful consideration regarding existing wetland reserves, human disturbances, hydrological connectivity, and representation targets of species. Marxan produced the selection frequency of planning units (PUs) and a best solution. Selection frequency indicates the relative protection importance of a PU. The best solution is a representative of ideal fish reserve networks. Both of the PUs with high selection frequency and those in the best solution have low proportions included in existing wetland nature reserves, suggesting that there are significant conservation gaps for fish species in MLYRB. The best solution could serve as a reference for establishing a fish reserve network in the MLYRB. There is great flexibility for replacing selected PUs in the solution, and such flexibility facilitates the implementation of the solution in reality in case of unexpected obstacles. Further, we suggested adopting a freshwater management framework in the implementation of such solution.     

黄河流域湿地水鸟多样性保护对策

黄河是中华文明的发源地, 被誉为母亲河, 是两岸社会经济发展的保障, 切实保护好黄河流域湿地生态系统, 事关中华民族伟大复兴的千秋大计。黄河流域湿地总面积为391万ha, 其中80.4%分布在上游, 中游和下游分别仅12.5%和7.1%。黄河流域是东亚-澳大利西亚候鸟迁徙路线和中亚候鸟迁徙路线上水鸟的关键栖息地, 一些迁徙水鸟最关键的栖息地均分布在黄河流域, 如黑颈鹤(Grus nigricollis)、白鹤(G. leucogeranus)、丹顶鹤(G. japonensis)、斑头雁(Anser indicus)、大鸨(Otis tarda)、东方白鹳(Ciconia boyciana)、大天鹅(Cygnus cygnus)、疣鼻天鹅(C. olor)、青头潜鸭(Aythya baeri)等。尽管黄河流域湿地提供的水资源仅占全国的2%, 但维持着全国12%的人口饮水安全和15%的耕地用水, 湿地生态系统的脆弱性较高。截至2017年底, 黄河流域已建立各类湿地自然保护地230处, 其中国家公园2处、国家级自然保护区9处、地方级自然保护区68处、国家湿地公园145处、省级湿地公园6处, 湿地保护率达到65%, 高于我国湿地保护53%的平均水平。然而, 流域尺度现有水鸟生物多样性保护仍然面临不少挑战, 包括全球气候变化、水资源过度利用、水环境污染、栖息地丧失等。为此, 我们提出了建立以国家公园为主体的湿地保护地体系、开展濒危候鸟栖息地修复和强化黄河流域综合管理的体制机制建设等建议。     

基于连接性考虑的湿地生态系统保护多预案分析——以黄淮海地区为例

运用系统保护规划方法,进行了黄淮海地区湿地生态系统保护多预案分析研究.研究中以集水区为保护规划单元,综合考虑河流湿地生态系统、非河流湿地生态系统、保护物种、地下水等生物信息和路网、居民分布、水坝等社会经济信息,以及已有湿地保护区信息,以二维(2D)连接性(横向连接性、纵向连接性)和三维(3D)连接性(横向连接性、纵向连接性、垂向连接性)为原则,模拟研究了不同保护目标和不同保护格局聚集性的湿地保护预案.结果表明:基于2D连接性的研究,对河流湿地、非河流湿地和物种设定30％的保护目标,选取边界长度调节(BLM)值为0.36的保护格局聚集性,以此得到的保护方案相对合理;而基于3D连接性时,对河流湿地、非河流湿地和保护物种设定30％的保护目标,地下水设定55％的保护目标,选取0.06边界长度调节值的保护格局聚集性,得到的保护方案相对合理;基于3D连接性保护方案的效率要比基于2D连接性的高.对于严重缺水的黄淮海地区来说,3D连接性的考虑不仅必要,而且可行,具有重要的现实意义.     

Integrating multidirectional connectivity requirements in systematic conservation planning for freshwater systems

Aim Recent efforts to apply the principles of systematic conservation planning to freshwater ecosystems have focused on the special connected nature of these systems as a way to ensure adequacy (long‐term maintenance of biodiversity). Connectivity is important in maintaining biodiversity and key ecological processes in freshwater environments and is of special relevance for conservation planning in these systems. However, freshwater conservation planning has focused on longitudinal connectivity requirements within riverine ecosystems, while other habitats, such as floodplain wetlands or lakes and connections among them, have been overlooked. Here, we address this gap by incorporating a new component of connectivity in addition to the traditional longitudinal measure. Location Northern Australia. Methods We integrate lateral connections between freshwater areas (e.g. lakes and wetlands) that are not directly connected by the river network and the longitudinal upstream–downstream connections. We demonstrate how this can be used to incorporate ecological requirements of some water‐dependent taxa that can move across drainage divides, such as waterbirds. Results When applied together, the different connectivity rules allow the identification of priority areas that contain whole lakes or wetlands, their closest neighbours whenever possible, and the upstream/downstream reaches of rivers that flow into or from them. This would facilitate longitudinal and lateral movements of biota while minimizing the influence of disturbances potentially received from upstream or downstream reaches. Main conclusions This new approach to defining and applying different connectivity rules can help improve the adequacy of freshwater‐protected areas by enhancing movements of biodiversity within priority areas. The integration of multiple connectivity needs can also serve as a bridge to integrate freshwater and terrestrial conservation planning.