隨著經(jīng)濟的發(fā)展, 我國逐漸認識到自然環(huán)境保護工作的重要性, 實施了“退耕還林(草)”、 “天然林保護”等系列重大生態(tài)工程, 建設了各類保護地, 自然環(huán)境得到恢復。Chen等(2019)發(fā)現(xiàn), 近30年來全球的植被葉面積在增加, 中國植被僅占全球植被面積的6.6%, 卻為全球植被葉面積凈增長貢獻了25%, 且中國的植被葉面積增長的42%來自森林。這一結果與我國八次森林資源清查的結果一致, 我國森林覆蓋率已經(jīng)由1976年的12.8%提高到2013年的21.63%, 人工林蓄積量提高了15倍(許傳德,2014)。在天然植被保護方面, 到2016年底我國各類自然保護地已達1.15萬處之多, 占國土面積18%以上(彭楊靖等, 2018)。但是,我國的自然保護地體系對珍稀瀕危的哺乳動物和鳥類的棲息地覆蓋程度比較高, 而對珍稀瀕危植物、兩棲和爬行動物的生境, 以及水源涵養(yǎng)、土壤保持、防風固沙與碳固定等主要生態(tài)服務功能的關鍵區(qū)域覆蓋比例較低(Xu et al, 2017b)。這些沒有被保護地覆蓋的生物多樣性或生態(tài)系統(tǒng)服務功能的關鍵地區(qū)往往是原生或干擾較少的生態(tài)系統(tǒng), 它們所提供的服務功能遠高于次生或人工生態(tài)系統(tǒng)(Watson et al, 2018), 因此我國保護地體系需要進一步完善頂層設計。另一方面, 我國10類保護地之間存在著管理交叉重疊、生態(tài)系統(tǒng)碎片化等問題, 影響生態(tài)系統(tǒng)的完整性(唐小平, 2014; 鐘林生等,2016)。針對這些問題, 黨的十八屆三中全會提出了建立國家公園體制, 并于2017年9月發(fā)布了《建立國家公園體制總體方案》, 嘗試“建立以國家公園為主體的自然保護地體系”, 提出了“生態(tài)保護第一、國家代表性、全民公益性”的三大理念(馬克平, 2017;楊銳,2017)。

國家公園是具有國家代表性的、大面積重要的自然或接近自然的生態(tài)系統(tǒng), 同時具有獨特的自然景觀和豐富的科學內(nèi)涵(馬克平, 2014), 保護其完整性和原真性成為建立國家公園的首要目標。對生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性的監(jiān)測和研究, 是國家公園內(nèi)大面積自然生態(tài)系統(tǒng)保護的基礎。

首先, 長期監(jiān)測和研究將進一步加深人們對生態(tài)系統(tǒng)的理解和認識, 使國家公園的管理和規(guī)劃建立在堅實的科學基礎之上。我國20世紀80年代開始逐步建立長期定位研究網(wǎng)絡, 到2004年建成了國家生態(tài)系統(tǒng)觀測研究網(wǎng)絡, 雖然取得明顯進展, 但目前人們對生態(tài)系統(tǒng)長期動態(tài)過程的認識還相當有限。例如在黃石國家公園, 人們經(jīng)過長期研究發(fā)現(xiàn): 因為干擾和氣候變化, 公園內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)在不斷變化中, 一些原來看似有破壞性的因素(如森林火災)卻能增加生態(tài)系統(tǒng)的異質(zhì)性和對入侵的抵御能力。國家公園原定的目標從而由保護自然或原始狀態(tài)的生態(tài)系統(tǒng)轉變?yōu)楸Ｗo生態(tài)過程(Wallace, 2004)。針對國家公園內(nèi)的典型生態(tài)系統(tǒng)進行長期監(jiān)測和研究,會不斷加深人們對這些生態(tài)系統(tǒng)的認識, 優(yōu)化和更新國家公園保護的目標和策略。

第二, 遙感和地面監(jiān)測相結合使得對國家公園大尺度長期監(jiān)測成為可能。傳統(tǒng)的地面監(jiān)測方法費時費力, 難以對大面積的生態(tài)系統(tǒng)過程進行連續(xù)監(jiān)測。但大尺度生態(tài)系統(tǒng)過程(如: 動物的遷徙、火災)有時甚至超出國家公園的范圍, 為了保護動物廊道, 北美倡導了沿落基山脈從黃石公園到加拿大育空省的3,500 km黃石–育空保護行動(Yellowstone to Yukon Conservation Initiative, Y2Y) (Chester &Hilty, 2019)。隨著遙感技術的發(fā)展, 近地面遙感開始應用于長期監(jiān)測國家公園大尺度生態(tài)系統(tǒng)過程。如Soulard等(2016)利用遙感手段監(jiān)測了加州的優(yōu)勝美地國家公園(YosemiteNational Park)內(nèi)火災對山地草甸的影響, 逐月比較了1985–2012年26個火燒草甸和沒有火干擾草甸的LandSat衛(wèi)星NDVI (歸一化植被指數(shù))變化趨勢, 發(fā)現(xiàn)火燒草甸周邊的常綠植被已經(jīng)被1996年的火災所破壞而無法恢復。Xu等(2017a)利用遙感手段發(fā)現(xiàn), 雖然我國大熊貓國家公園的大熊貓瀕危等級已經(jīng)從瀕危降為易危, 但其2013年的棲息地比1988年破碎化程度更高。

此外, 分子、紅外相機等手段也能應用于監(jiān)測。例如: Sawaya等(2014)在加拿大的班夫國家公園采用分子生物學方法分析了棕熊(Ursus arctos)和黑熊(U. americanus)的種群遺傳結構,發(fā)現(xiàn)47%的黑熊和27%的棕熊利用了野生動物通道, 證明野生動物通道有利于恢復因為公園內(nèi)道路阻隔造成的種群間的遺傳隔離。在我國虎豹國家公園采用2,000臺紅外相機監(jiān)測著27只東北虎(Pantheratigris altaica)和42只遠東豹(P. pardus orientalis)的種群動態(tài), 而尚未利用的東北虎潛在棲息地基本在中國境內(nèi)(McLaughlin,2016)。

錢江源國家公園體制試點區(qū)(以下簡稱錢江源國家公園)作為我國亞熱帶常綠闊葉林地區(qū)國家公園體制試點的樣本, 保存著罕見的大面積低海拔、地帶性的典型常綠闊葉林, 國家二級重點保護野生植物長柄雙花木(Disanthus cercidifolius var. longipes)的天然種群面積達5,000多畝,棲息著國家一級重點保護野生動物黑麂(Muntiacus crinifrons)和白頸長尾雉(Syrmaticus ellioti),既是典型生態(tài)系統(tǒng)的保護地, 也成為亞熱帶常綠闊葉林生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性維持機制研究的理想平臺。2005年中國科學院植物研究所聯(lián)合浙江大學和浙江師范大學等在錢江源國家公園建立了24 ha森林動態(tài)樣地，開啟了長期定位研究。經(jīng)過多年的努力, 在這里建立了4個生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性監(jiān)測和研究平臺:

(1)全境森林動態(tài)樣地監(jiān)測平臺。包含1個24 ha樣地、14個1–5 ha樣地和約600個分布于全境1 km × 1 km網(wǎng)格的20 m × 20 m或30 m × 30 m樣方。對樣地內(nèi)胸徑≥1 cm的植株掛牌、定位、測量胸徑并鑒定到種; 每5年復查一次, 監(jiān)測亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性的變化(祝燕等, 2008)。

(2)全境網(wǎng)格化動物多樣性監(jiān)測平臺。把整個國家公園劃分為268個1km × 1 km網(wǎng)格, 每個網(wǎng)格內(nèi)布設紅外相機和自動錄音設備, 監(jiān)測大型獸類、雉類和森林鳴禽的多樣性和種群動態(tài)(余建平等,2019)。

(3)森林冠層生物多樣性監(jiān)測平臺。由一個高度為60 m、塔臂長度為60 m的塔吊系統(tǒng)組成,以塔吊為中心建立140 m × 160 m的樣地, 用以監(jiān)測林冠生物多樣性格局動態(tài)和生態(tài)學過程。

(4)亞熱帶森林生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)功能實驗平臺(簡稱BEF平臺)。該平臺是由中國、德國和瑞士三國科學家聯(lián)合建立的、世界上唯一在亞熱帶森林的BEF平臺。BEF平臺的主實驗樣地由兩塊樣地構成, 分為566個1畝的小樣地, 總面積40 ha, 種植約30萬株苗木, 實驗喬木物種豐富度設置為6級: 0、1、2、4、8、16, 灌木物種豐富度設置為4級: 0、2、4、8 (Bruelheide et al, 2014)。該平臺旨在研究亞熱帶森林生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)功能的關系及其作用機制。

錢江源國家公園可以作為國家公園與科研院所和大專院校聯(lián)合開展監(jiān)測和研究的重要基地。這些平臺已吸引了眾多的科研院所聯(lián)合展開研究。本期“錢江源國家公園生物多樣性保護與管理專輯”報道上述平臺的部分研究成果,并針對錢江源國家公園集體林占比高、科學管控難, 存在著自然保護與社區(qū)發(fā)展沖突等問題, 從農(nóng)戶生計資本、地役權和跨界管理等方面探討了國家公園的體制建設、社區(qū)共管等問題。利用全境網(wǎng)格化動物多樣性監(jiān)測平臺紅外相機的監(jiān)測數(shù)據(jù), 余建平等(2019)評估了錢江源國家公園的功能分區(qū)對黑麂保護的有效性, 任鵬等(2019)發(fā)現(xiàn)了白頸長尾雉的分布格局是由水源和海拔等多個環(huán)境變量共同決定, 溫度的變化和對不同海拔段的選擇是造成季節(jié)分布格局的主要原因。利用全境森林動態(tài)樣地監(jiān)測平臺, 池秀蓮等(2019)發(fā)現(xiàn), 古田山常綠闊葉林萌生能力隨林分年齡的增大而下降, 且受海拔、坡向等地形因素的影響。翁昌露等(2019)發(fā)現(xiàn)海拔和群落類型是古田山森林群落α和β多樣性的主要影響因子, 表明生境過濾等在群落生物多樣性維持中的重要作用。錢海源等(2019)介紹了錢江源國家公園鳥類多樣性與區(qū)系組成, 發(fā)現(xiàn)鳥類種數(shù)占全省的52%, 在鳥類保護中有重要作用。李通等(2019)分析了古田山森林木腐真菌的物種組成和地理成分, 發(fā)現(xiàn)林分中倒木直徑大小和腐爛程度是影響木腐真菌生長與分布的重要因子。李杰等(2019)利用近地面遙感技術結合實地植被調(diào)查, 評估了錢江源國家公園現(xiàn)有分區(qū)存在的主要問題, 為國家公園合理的功能區(qū)劃提供了一種可行的方法。孫孝平等(2019)模擬了到2025年4種可能的土地利用策略情景下, 錢江源國家公園的生態(tài)系統(tǒng)服務及其價值的變化, 為國家公園管理的科學決策提供了理論支持。李雙等(2019)分析了農(nóng)戶生計資本和空間分布特征, 提出改善區(qū)內(nèi)農(nóng)戶生計狀況的建議, 試圖緩解自然保護與社區(qū)居民發(fā)展可能的沖突; 王宇飛等(2019)設計了一套基于細化保護需求的保護地地役權制度, 進行適應性管理, 試圖解決我國南方自然保護地集體林占比高等問題; 張晨等(2019)建議借鑒法國大區(qū)公園經(jīng)驗, 形成一個政府主導, 企業(yè)、社區(qū)居民和第三方組織共同參與的多元主體協(xié)同治理組織框架, 來解決國家公園跨界管理存在的行政區(qū)劃碎片化和管理分割的問題。最后, 代云川等(2019)綜述了國家公園生態(tài)系統(tǒng)完整性評價的三種主要方法, 同時探討了目前國家公園生態(tài)系統(tǒng)完整性評價中存在的一些問題, 提出需要注重自然–經(jīng)濟–社會的結合與統(tǒng)一。