人类的生存完全要依靠生态系统及其各项服务功能的运行来维持，然而人们在过去的50年来对生态系统的利用和改造达到了前所未有的程度。千年生态系统评估结果表明，13个陆地生物群系中有11个生物群系已经受到不同程度的人为干扰或利用^[1]。长期持续的人为干扰和利用给自然生态系统带来了深刻的影响，使生态系统同物种一样面临着极高的灭绝风险^[2]。因而，对生态系统的保护得到越来越多的关注，各类优先保护区域及热点地区的划定^{[3, 4, 5, 6, 7, 8]}是在生态系统水平实施保护的有益尝试。然而，这种尝试并没有将生态系统的受威胁程度或灭绝风险考虑进来^[9]，同时也没有完全对应到具体的生态系统类型。2008年，国际自然保护联盟(IUCN)大会提出要针对具体生态系统类型在局地、区域和全球多个尺度上展开其受威胁程度评估^[2]，并且在2012年的会议上推出了类似于物种红色名录(redlist of species)的生态系统红色名录(redlist of ecosystems)并确定了相应的评估标准^[10]，这标志着对生态系统的保护同对物种的保护具有同等重要的地位。

实际上，生态系统作为生物多样性的一个重要层次^[11],是制定保护策略、实施保护规划以防止生物多样性丧失速率进一步加快的理想保护目标^[12]。与传统的以保护物种为目标的生物多样性保护策略相比，以生态系统为目标的保护具有以下优点：首先，生态系统既包含了物种本身又整合物种所处环境，同时生态系统能够提供与人类福祉息息相关的生态服务功能，与单一物种相比能更全面代表生物多样性^{[9, 12, 13]}。其次，随着3S技术的发展，特别是遥感监测技术的发展，对生态系统状态(面积变化、生产力变化等)的监测较对物种的监测更为容易^[14]。特别是当物种水平的数据无法获取时，这种优势更加明显^{[15, 16]}。另外，以生态系统为目标的保护其效率要明显高于以物种为目标的保护^[2]。由于全球已知物种数量巨大，截止2013年，在国际保护联盟(IUCN)的全力推动下也只有不到5%的全球已知物种进行了灭绝风险评估^[17]，而这其中已经制定出保护行动计划的物种则少之又少，人们普遍担心许多物种还没有等到人们采取保护措施就已经消失了。与物种水平的评估相比，生态系统在数量上远远低于物种，且随着计算机技术的发展，大量遥感数据的可获得性的增加，可以在更大的时间尺度和空间尺度高效快速地对生态系统状态进行量化评估。

对于陆地生态系统，主要是基于遥感数据，应用土地覆盖随时间的变化对生态系统进行评估，前提是准确合理地对生态系统进行分类以确定基本评估单元，其核心内容为确定生态系统的分布范围及面积流失率^{[14, 18]}，同时也会考虑生态系统的景观破碎化程度、受人类干扰强度及保护现状等。目前生态系统评估研究主要集中在评估生态系统丧失风险和生态系统保护优先级别两个方面，前者的核心评估指标为生态系统范围、面积流失率^{[2, 14, 18]}，而后者的确定还需要结合保护现状分析^{[19, 20]}。因此，本文将以江西省生态系统为例，在分析生态系统保护现状及生态系统变化情况的基础上，根据数据可获得性，选择面积流失率、幅度及保护现状3个核心指标确定生态系统的保护等级，为生态系统保护方案制定提供重要参考信息。另外，由于生态系统保护等级的定量分析方法在国内还未见报道，通过本文的实例研究可为开展相关研究和管理提供有益借鉴。

江西省地处中国东南偏中部，位于北纬24°29′14″—30°04′41″、东经113°34′36″—118°28′58″之间，地处长江中下游南岸及南岭山脉以北，东西分别以武夷山和罗霄山山脊为界。境内大小河流水系较多，其中规模最大的五河(赣江、抚河、信江、饶河和修水)一湖(鄱阳湖)呈向心状排列，土地总面积16.69万km²，占全国土地总面积的1.7%。该省属亚热带季风湿润气候区，气候温和，日照充足，雨量充沛，无霜期长、冰冻期短。年平均气温18℃左右，年均降水量1341—1939mm，主要集中在4—6月份。土壤肥沃，地貌类型以山地、丘陵为主，兼有平原、岗地等^[21]。

植物资源丰富，地带性顶极植被类型为常绿阔叶林，植物区系成分主要由壳斗科、樟科、山茶科、厚皮香科、金缕梅科、冬青科、桑科和杜英科等常绿阔叶树种组成，主要林系有苦槠林、鹿角栲林、栲树林、青冈栎林、钩栲林、甜槠林、米槠林、罗浮栲林、南岭栲林、红楠林、银木荷林、木荷林、樟树林、楠木林等^{[22, 23]}。但是目前森林植被中却以针叶林面积分布为最广，占全省森林面积的78.4%^[24]，常绿阔叶林面积仅占21.6%。这些针叶林多分布于丘陵山地的酸性红壤、黄红壤以及山地黄壤地带，少数分布于平地及河岸，且主要以杉木和马尾松为主，以及少量的国外松^[25]。由于人类活动对自然植被影响，现存的自然生态系统的面积为49169.15 km²，占省国土面积的29.46%。

生态系统优先保护等级的确定有别于生态系统受威胁等级的评估^[18]，后者可通过生态系统的分布范围、结构和功能的变化等指标来反映^{[2, 14, 26, 27]}，而前者还要考虑生态系统的保护现状^[19]，因此在评估指标选择时既选择了反映生态系统风险的指标，又选择了反映生态系统保护现状的指标。在评估中，确定评估基本单元生态系统后，通过遥感和GIS分析了每一生态系统的分布范围、面积变化及保护现状，最后根据上述3项指标得出生态系统的保护等级。

本文所用陆地自然生态系统名录是基于中国植被图集(1 ∶ 100万)的分类系统，以最小单元——群系作为生态系统的基本分类单元，使研究结果尽可能精确，同时具有可操作性。以此基础，并且用公开发表的文献，保护区的考察报告以及权威网站公布的信息对生态系统的分布地进行更新与补充。此外，为了保证分析的精确性，根据各类生态系统分布情况的描述对中国植被图进行核准，并建立与之对应的生态系统分布图^[7]，最终确定江西省共有37种自然生态系统类型。

生态系统保护现状是由已建设的自然保护区对其保护来表征，将生态系统类型矢量图和自然保护区边界矢量图进行叠加，即可得出各生态系统是否受到保护^[19]。由于目前无法获得省级及省级以下自然保护区保护边界的矢量图，因而仅仅采用国家级自然保护区边界的矢量图得到各生态系统得到保护的百分比。

保护生物学中对物种和生态过程的保护，主要是对其生存环境的保护^[20]，可以通过监测管理其变化、建立自然保护区和保护地来实现^{[28, 29]}，并且以受保护比例来反映保护现状。Rodrigo等评估了厄瓜尔多地区生态系统保护等级，评估依据分为四类：代表性(Representativeness)、面积流失率(Rate of area loss)、人为活动胁迫(Exposrue to human pressure)、物种水平的生态系统属性(Species-level ecosystem attributes)，这些指标中一个是评价保护状况的，而另外的三个是决定生态系统丧失风险的^[19]；Hierl等提出，采用范围(Extent)、代表性(Representativeness)、破碎化(Fragmentation)和濒危性(Endangerment) 4个指标来评估和确定生态系统保护的优先等级，并且认为分布范围大、在现有保护地中的代表性差(被保护的比例小)、破碎化程度高和濒危等级高的生态系统应该优先保护^[20]。可以看出，对生态系统分布范围和保护程度是评估标准的核心内容。对于陆地生态系统，主要是基于遥感数据，应用土地覆盖随时间的变化和自然保护区建设管理对生态系统的保护来评估生态系统保护等级^[14]。本文基于保护生物学和景观生态学的基本理论，所选指标的既要反映生态系统的丧失风险，又要考虑已建立的自然保护区对生态系统的保护作用。因而，选择面积流失率、幅度和代表性3个指标,对各自然生态系统类型分别计算3项指标值，将各项指标值排序赋值，综合各项指标赋值按照3等分的方法，划定了江西省自然生态系统的优先保护等级，分别为极重要生态系统、重要生态系统和一般生态系统。

本研究所采用的20世纪80年代江西省自然生态系统图来自于《中国湿地植被》^[30]、《中国植被》^[31]和《中国生态系统》^[32]，采用的是五级制分类标准，以中国植被图集(1 ∶ 100万)的最小单元——群系作为优先保护生态系统的基本单元(图 1a)；土地利用图由2010年TM影像(30m×30m)解译获取，参考江西省图利用图(2000、2005)，结合野外调查补充验证。基于土地覆被类型进行分类，包括草地、林地(森林和灌丛)、湿地、耕地、人工表面和其它(图 1b)；江西省国家级自然保护区图收集了各个自然保护区区划图和综合考察报告(图 1c)。

在 ArcGIS10.0中提取2010年土地利用图中的草地、林地、湿地要素与20世纪80年代生态系统图叠加，从而得到2010年江西省自然生态系统分布图^[33]，该图同样为采用五级制、以植物优势群落为最小分类单元。经处理两期数据精度匹配，将两期数据进行叠加运算和重分类，得到江西省各自然生态系统的2010年面积及变化情况；将国家级自然保护区边界与2010年生态系统分布图进行叠加和重分类得到各生态系统的受保护的面积，以此来判断生态系统的保护现状。分别计算各类生态系统的面积(幅度)、面积变化情况(流失率)及保护现状(代表性)，最终将江西省生态系统划分为极重要、重要和一般3个水平，各项指标的计算如下：

(1) 面积流失率(%) 现存自然生态系统面积比原始生态系统面积的减少率：

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式中，R_l每个生态系统类型的面积流失率，Oa原始生态系统丛的面积(20世纪80年代)，Ea现存自然生态系统的面积(2010年)。

(2) 幅度 即该生态系统丛在生态系统中所占的比例；

(3) 代表性 即已有保护地(主要是国家级自然保护区)对该生态系统丛的代表性:

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式中,RP_i第i个生态系统类型的代表性，P_i第i个生态系统丛受保护(主要是国家级自然保护区)的面积，Le该生态系统丛的总面积。

图 1 江西省80年代自然生态系统、2010土地利用以及国家级自然保护区分布 Fig.1 The ecosystem in 1980s,land use in 2010 and National Nature Reserves in Jiangxi Province

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江西省共有37个自然生态系统类型，包括森林生态系统15个，灌丛生态系统6个，草地生态系统7个，湿地生态系统9个(表 1)。其中19个生态系统类型建有国家级自然保护区，整体上有51%的生态系统类型受到保护，而保护面积为自然生态系统面积的2.68%。森森林生态系统有12个类型建有国家级自然保护区，所占比例为80%；灌丛生态系统有3个类型建有国家级自然保护区，所占比例为50%；草地生态系统有2个类型建有国家级自然保护区，所占比例为28.6%；湿地生态系统3个类型建有国家级自然保护区，所占比例为33.3%(图 2)。

图 2 生态系统类型比例及保护情况 Fig.2 Ecosytem classification and conservation status

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截止2010年，从各类生态系统面积来看，江西省自然生态系统面积共49169.15km²，其中，森林生态系统面积为43548.58km²，灌丛生态系统面积为1740.75km²，草地生态系统面积为620.03km²，湿地生态系统面积为3259.79km²。与20世纪80年代江西省自然生态系统相比，这四类自然生态系统面积减少82613.83km²(图 3)，减少比例为62.70%，其中森林生态系统减少17298.60km²，减少比例为28.43%；灌丛生态系统减少33234.23km²，减少比例为95.02%；草地生态系统减少30499.41km²，减少比例为98.01%；湿地生态系统减少1581.59km²，减少比例为32.67%。

根据每一生态系统的面积流失率、幅度及代表性的计算，把江西省生态系统划分为极重要、重要和一般3个等级。其中，其中，森林生态系统中的极重要生态系统有4个类型、重要的生态系统有6个类型和一般的生态系统有5个类型；灌丛生态系统中的极重要生态系统有1个类型、重要的生态系统有3个类型和一般的生态系统有2个类型；草地生态系统中的极重要生态系统有2个类型、重要的生态系统有3个类型和一般的生态系统有2个类型；湿地生态系统中的极重要生态系统有3个类型、重要的生态系统有3个类型和一般的生态系统有3个类型。湿地类一般生态系统的保护比例达到了18%，是保护最好的生态系统类型；草地类一般生态系统和森林类的一般、重要生态系统的保护比例高于全省的平均水平(2.68%)；所有的极重要生态系统和各等级的灌丛生态系统受到的保护低于全省平均水平；而保护最差的是草地类和湿地类的重要生态系统，没有受到国家自然保护区的保护(表 1)。

图 3 江西省自然生态系统面积变化 Fig.3 The area changes of natural ecosystem in Jiangxi Province

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图 4 生态系统优先保护等级空间布局 Fig.4 Spatial pattern of ecosystem conservation priority in Jiangxi Province

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从全省各等级生态系统空间分布来看(图 4)，极重要生态系统分布范围最广，主要分布在江西省的东南部和西北部；重要生态系统主要分布在西北部和东北部；一般生态系统分布范围最小，主要分布在北部。中部地区的自然生态系统多数由于经济发展而退变为农田、城市等人工生态系统。

尽管生态系统作为生物多样性的一个重要水平已经得到越来越多的重视，但是关于群落保护优先等级的研究却很少^[34]。通常保护生物多样性是基于物种途经的，但是基于物种的生物多样性保护评估具有一定的局限性，如对物种及其生境需求的研究不够全面等^[35]。从生态系统保护的角度来说，物种不是孤立存在的，它要与其他生物相互作用；它还要适应环境，而这两方面构成了生态系统，因此对生态系统进行保护意义更大。Ferrier等也提出物种水平的评估并不能为景观水平的保护规划提供依据^[15]。因此，通过建立生态系统和景观水平上的定量评价指标和标准，能够为生态系统保护等级和保护范围的确定提供科学依据^[36]。通过生态系统面积流失率、幅度和代表性确定的江西省生态系统保护优先性格局(图 4)，可以在空间上明确极重要生态系统的空间分布格局，这对于生态系统保护规划和生态系统管理有参考价值。

由于经济开发和人为破坏，江西省自然生态系统在过去30年间面积减少超过了60%。尽管该省已有超过7%的土地被划入保护区(包括所有级别的自然保护区，其中国家级自然保护区面积仅占国土面积的1.1%)，但是远远低于全国水平(15.6%)^[37]和世界水平(12%)^[38]，多数生态系统类型得到的保护面积不足10%(表 1)，生态系统水平保护形势不容乐观。根据江西省自然保护区的空间分布，对该地区生态系统的保护面积很小，可以通过调整保护区的面积或功能分区来保护更多的生态系统类型，也可以在分布集中的区域新建保护区。全部生态系统被分为极重要、重要和一般等级，其中极重要占省国土面积的17.45%，重要的占6.50%，一般的占5.49%，极重要生态系统所占的比例最大，表明了生态系统急切需要保护防止进一步丧失。除一般的湿地生态系统外，各等级生态系统受保护(主要是国家级自然保护区)比例均小于5%，表明该区生态系统极少被保护^[27]，如重要的草地(灰化苔草草甸、山地蔓荆杂类草草丛和黄背草生态系统)和湿地(东江水系、抚河水系和乌江水系)没有建立国家级保护区。可通过加强保护区的建设管理、划定生态保护红线、建设森林、湿地公园等多途径来实施保护。

生态系统保护等级不仅反映了生态系统空间范围的变化，同时也反映生态系统的受保护状况，对生态系统保护规划和管理具有重要的指导意义。本文只统计计算了国家级自然保护区对生态系统的保护，而省级及以下的保护由于没有面状的矢量数据，无法确定这些保护区的空间范围及对生态系统类型的保护。然而该区域所有类型自然保护区占国土的面积7.1%，远远高于只用国家级自然保护区来计算的保护比例。因而要加强对现有保护区的管理，完善省级以下自然保护的信息库的建立，可以快速有效地监测生态系统受保护状态，防止生态系统的退化和消失。另外，在评估生态系统保护优先性研究中还可以将生态系统的功能变化，特别是将生态系统服务功能指标考虑进来^[36]，然而受到数据可获得性等限制，研究中并没有将生态系统功能指标考虑进来，建议在后续的研究工作中引入生态系统服务功能的变化指标来更全面的评估生态系统的受威胁程度，同时结合全面详尽的未来自然保护区及森林公园的信息能够给出更为准确可靠的生态系统保护优先性的评估结果。