保护大面积的自然生态系统和自然景观，以及生物多样性及其构成的生态结构和生态过程，是我国国家公园建立的根本目的，也是国家公园建设的主要内容^[1-4]。同时，国家公园是最好的自然样本，体现了价值重要性和资源类型的综合性，是自然保护地体系中资源类型最为丰富、多种价值最高的，即每一处国家公园都应是多种类型资源的综合体、多种价值的集合体^[5-7]。科学研究是国家公园的基本功能，也是国家公园保护管理水平的标志，还是国家公园整个工作的灵魂^[8-9]。

自1872年美国黄石国家公园建立以来，全世界有142个国家建立了约5 600个国家公园，在保护的同时也开展了大量科研监测工作^[10]。美国现有59个国家公园，联邦内政部下设国家公园管理局，推动国家公园科研监测体系的建设^[11]，并在《国家公园综合管理法》中明确提出构建“生态系统合作研究单元网络”(Cooperative Ecosystem Studies Units，简称为CESU)。国家公园管理局与大专院校签订合作协议，成立合作研究机构，对国家公园内分布的资源进行编目，开展涉及生物、自然、社会和文化科学的多学科研究，并监测其长期变化趋势，采取必要措施，确保科学研究成果可充分合理地支撑国家公园管理决策^[12]。实际上，美国国家公园体系已经积累了大量可量化数据，持续产出关于自然资源现状、评估、监测和其他研究的数据分析、解释性讨论的研究报告^[13-15]，协议或标准操作的程序报告^[16]，以及监测或数据管理计划报告等^[17]。

目前，我国的国家公园建设尚处于起步阶段，大多数理论及实践研究都集中关注体制试点^{[4, 7, 18]}，科研监测很少被提及，还缺乏对科研监测的深入、系统的专项研究。同时，依托现有自然保护地开展的自然生态系统保护还存在不少问题，不但缺乏科学完整的技术规范体系，而且保护对象、目标和要求没有科学的区分标准，保护管理效能也比较低下^[19-22]。可见，在自然保护地特别是国家公园内开展科研监测，不但能支撑和提升国家公园的建设管理，还能够为科学拯救和维系国家可持续发展的战略生物资源提供理论依据与技术指导，推进生态系统和自然遗产的拯救与保护，增加多种资源的储备存量或选择空间^{[19, 23-24]}。

为充分发挥国家公园重要的科研平台作用，支撑和提升国家公园建设管理，开展国家公园科研与监测能力建设研究至关重要。本文基于我国国家公园科研监测的类型、特点和对象，构建包括本底调查，涉及自然和人文社会的科学研究，针对环境因子、物种及生物多样性、生物群落及生境、生态系统功能、外来物种和人类活动等的科学监测，以及信息系统的科研监测体系。同时，探讨了科研监测项目管理、管理计划以及评估。此外，对国家公园科研监测提出了法律法规依据、基本策略机制、机构人员保障和规划建设保障等政策建议和能力建设方案。

一.   国家公园科研类型及特点

科学研究是国家公园规划建设过程的一个重要功能，监测则是科研的基础和手段，科研数据必须来源于调查监测的第一手资料。确定国家公园科研监测的目标，必须针对国家公园的每个重要特征及与国家公园功能和价值有关的其他所有重要特征，包括生态、社会、经济、文化和教育价值，确定管理目标^{[6, 9]}。特别是为及时了解和掌握国家公园核心资源的消长变化、主要保护对象变化、生态变化、环境承载力等动态信息，通过建立科研监测平台、监测站点等基础设施，构建科研监测体系，系统开展科研监测项目，加强科研监测管理，完善科研监测资料库等，提高国家公园的科研监测水平、协作能力和管理能力，也为管理国家公园和有效保护及合理利用资源提供科学依据^{[21, 25]}。

一   一般类型

参照已有自然保护地科研监测的实践进展^{[23, 25-28]}，国家公园科学研究一般有3种类型。

1) 基础研究，主要是指借助国家公园内生物及其环境条件的代表性、自然性和典型性等特点进行的一系列相关学科的基础理论研究，研究事物的基本过程并将其研究成果服务于应用研究，如基础生态学(种群动态、群落演替和生态系统结构与功能过程等)、基础生物学(植物分类学、形态学、物候学和遗传学等)。国家公园最重要的研究功能是作为永久性研究基地，开展定位基础研究。

2) 应用基础研究，针对国家公园主要保护对象或者国家公园管理问题进行相关的基础研究。为国家公园管理提供理论依据，为生物多样性保护服务，如国家公园主要保护对象的种群生存力分析、物种保护的生物学基础研究、保护物种的环境容量研究等。

3) 应用研究，针对每个国家公园管理的实际需要，为不断改善保护措施，提高保护效果，实现管理目标而开展的一系列支持性科学研究。包括国家公园的管理技术和发展技术的研究，能够解决某些经营管理实际问题并提供有关的实用技术与知识。应用研究的成果通常能直接转化为生产力与经济效益，如农林复合经营、多种经营、集水区管理、土地规划、生态旅游等。

二   主要特点

国家公园科研的类型和对象多样，因此与一般研究相比，具有以下特点：①实验条件的难控性，可重复性差。国家公园是不断变化的野外实验室，条件很难控制，不能准确地通过改变实验条件来度量原因和结果之间的关系。②研究对象的主观能动性。国家公园内野生动物是自由生活的，植物也具有主动适应环境的特性，能用自己独特的行为方式对环境的变化采取主动的对策，而人为活动影响更是具有随机性，所以国家公园内开展科研监测必须科学考虑研究对象独特的能动性。③环境因子的不确定性和可变性。国家公园的科研监测一般是在范围较大的地区进行，气候、土壤、生物因素等都会影响到研究结果，例如种间和种内竞争强度随时间不同而变化，对研究结果有很大影响，因此无法准确计数研究对象的个体数量和准确度量动物种群数量的变化与环境因子之间的相互关系。所以在国家公园的研究中，实验设计的优劣对研究结果是否真实、可信具有重要意义。④生物统计学的依赖性。由于研究对象的主观能动性和环境因子的不确定性，国家公园的科学研究需要借助生物统计学的原理和方法进行实验设计和数据分析。所有从事国家公园科学研究的人员需要运用生物统计学的原理和方法进行实验设计、数据分析、解释研究结果。

同时，国家公园的科学研究需要模型化、数量化、系统化，需要宏观研究与微观研究相结合，从定性研究转为定位于定量研究，将自然科学与社会科学相结合，如生态学与经济学方法结合^[29]。

二.   国家公园科研监测对象

国家公园以保护大面积的代表我国不同类型的生态系统的完整性和原真性为主要目标，但具体到独立的国家公园，都以特定的保护对象为目标，也都有各自的重要保护对象^{[2, 24]}。如何确定国家公园的主要保护对象，以加强保护和监测，是每一个国家公园的一项重要工作内容。实际上，在国家公园成立之初，就应该规定国家公园的主要类型，选择生物物种(野生动物及其栖息地、野生植物及其植物群落)、生态系统(典型植物群落、生态功能和生态完整性)、地质和生物遗迹作为主要保护对象，同时明确优先保护对象^{[6, 24, 30]}。未来，通过对重点关键区域的科研监测，能够充分分析中国生态系统、自然景观与物种多样性的空间分布特征，为中国国家公园体系建设的总体空间布局提供参考，以明确国家公园体系的空间布局与候选区域^{[7-8, 31-32]}。

一   主要保护物种

国家公园内的保护物种主要是公园内一些珍稀濒危的哺乳动物、鸟类、两栖类、爬行类、无脊椎动物和植物等，具有生态、科学、社会价值的生物和经济物种。目前国内外制定了较为通用的清单和名录，主要包括国家重点保护野生动植物、《濒危野生动植物种国际贸易公约》(Convention on International Trade in Endangered Species of Wild Fauna and Flora，简称为CITES)附录物种、世界自然保护联盟(International Union for Conservation of Nature, 简称为IUCN)物种红色名录、中国物种红色名录、《中国珍稀濒危保护植物名录(第一批)》(中国植物红皮书)、省级重点保护物种、本地珍稀特有物种等^[33-36]。

1) 国家重点保护野生动物。《国家重点保护野生动物名录》是1989年1月14日由林业部、农业部公布的。该名录共列了233种27类(种以上分类等级)保护动物名单，保护级别分为Ⅰ级和Ⅱ级两级。

2) 国家重点保护野生植物。《国家重点保护野生植物名录(第一批)》是国务院1999年8月4日批准，1999年9月9日开始施行的保护植物名录。该名录共列了246种8类(种以上分类等级)保护植物名单，受国家重点保护的野生植物一共有1 000余种，保护级别分为Ⅰ级和Ⅱ级两级。

3) CITES附录物种。CITES是1973年3月6日在华盛顿签订，1975年7月1日正式生效的国际公约，是目前为止最具约束力的国际条约之一，已有128个国家批准签署或加入。CITES把管制的国际贸易野生动植物物种分别列入CITES附录Ⅰ、附录Ⅱ和附录Ⅲ，如果得不到公约的许可，3个附录中所列的物种严禁进行国际贸易。

二   生境及其要素

对野生的受保护物种(一般指动植物)，其生活的生态地理综合环境即生境也是国家公园科研的主要对象。生境主要由物理化学因子(温度、湿度、盐度等)、资源(能量、食物、水、空间、隐蔽条件)和生物之间的相互作用(竞争、捕食等物种间相互作用等)3方面构成，也可分为生物和非生物环境，食物、水、隐蔽地一般被称为生境三要素。同时，可以引用世界自然保护联盟物种生存委员会(Species Survival Commission，简称为IUCN/SSC)的全球生境分类系统中，对全球生境区分类的森林、草原、灌丛、草地、湿地、沙漠和海洋等16个一级生境类型划分成果^[37-38]，区划生境栖息地。

三   景观和传统文化

自然生态系统是国家公园首要保护的，若生态系统发生退化一般会在更大的尺度上，即景观尺度上有表现，因此自然景观的组成和结构也是科研监测的重要对象。景观资源是自然资源的高价值附属特征，也是公众接触自然、游憩教育的重要场所，有绝妙的自然现象或杰出的自然美和美学重要性，包括地质、海水、生物等自然景观和人文景观^[39]。同时，国家公园不但是民族文化富集、历史文化丰厚的地区，还有绚丽多彩的民族传统文化，包括非物质文化遗产、传统民居、传统生产方式、传统生活方式、宗教、文学等，同样也是国家公园科研的主要对象^{[9, 24]}。

三.   国家公园科研监测体系构建

在国家公园科研类型、对象及特点基础上，构建国家公园的科研监测体系，包括本底调查、科学研究、科学监测和数据信息管理在内的各方面能力建设^{[20-23, 25-27]}。同时，国家公园的科研监测工作，需要针对国家公园的自然资源、生态环境和历史文化遗迹特征和保护利用程度的不同，结合定位、目标、性质和功能区等方面，开展体现生物多样性(物种、群落和生态系统)、景观以及休闲游憩价值的科学研究，达到保护保育、游憩展示、环境教育和社区发展等多重目标的科学研究。区分严格保护区、生态保育区、游憩展示区、传统利用区等不同功能区，以体现保护、科研、展示、游憩利用以及社区协调等方面功能定位的科学研究等^{[8, 24]}。

一   本底调查与编目

国家公园本底资料的调查研究，是为了获取国家公园各方面的基线数据的手段，以了解国家公园自然资源和生态环境当前的状况，并提供各方与未来政策措施比较的基础。国家公园本底调查主要指国家公园的资源综合调查、本底资料的累积和补充等，应包括区位条件、自然环境、自然资源、社会经济条件和基础设施条件等方面的调查和分析(见表 1)，采集基础数据资料，并绘制涵盖自然景观、土壤、植被、地貌、物种和威胁因子等的专题图^{[21, 23, 25]}。同时，通过编目收录分布在国家公园内物种的基本信息，制定国家公园保护和研究对象的基本名录清单，开展生物学或生态学过程研究，支撑国家公园的有效管理。

表  1  国家公园本底调查主要内容

主要方面	调查内容
区位条件	地理区位、生态区位等
自然环境	地质、地形、地貌、气候、水文、水质、土壤等
自然资源	生态资源：生态系统(生境、栖息地)、野生植物资源(植物区系、植被、受保护植物)、野生动物资源(动物区系、迁徙规律、受保护动物)、旗舰物种等 景观资源：类型、特征、评价等
社会经济条件	历史沿革、行政区域、土地权属及管理、人口与民族、人类活动方式(居民、科研活动、旅游发展情况等)、社会经济发展状况等
基础设施条件	生态保护设施、旅游服务设施、基础工程设施(交通、电力、通讯等)

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二   科学研究

根据国家公园内生态系统、自然景观与遗迹、物种多样性特征和保护需求，结合国务院学位委员会、教育部发布的《学位授予和人才培养学科目录(2018年)》学科门类^[40]，强调多学科参与和公众参与，提出国家公园自然科学研究和人文社会科学研究的主要方向。其中，自然科学研究可涉及国家公园范围和功能区规划、生境质量评估、种群空间格局分析和生态系统修复等；人文社会科学研究可探讨管理措施、资源合理利用、人类活动干扰和规划建设等方面。同时，国家公园科学研究不但要遵从一般的科研步骤，而且更注重对自然资源和生态环境的描述性研究，确定要研究的科学问题，提出研究假说，拟定研究方法和目标，进行必要的初步观察和野外调查，并收集必要的实验数据进行数据分析，得出结论后，撰写论文和报告，开展学术交流^[41]。

三   科学监测

监测提供有关核心资源、保护成效、恢复进展和计划有效性的信息，建立问责制度，并促进对进一步适应性管理和决策所需的行动的理解^[42-44]，对国家公园科研及保护成效的评估至关重要。国家公园基本的监测应该包括管理的有效性、关键性要素的状态(所保护的物种、生境、生态系统或景观的状态等要素)、面临的威胁和资源合理利用及其社会经济效益，其类型主要为时间和空间的监测、定性和定量的监测，以及包括基因、物种、种群、生态系统与景观的多生物水平监测，监测内容涵盖环境因子监测、物种及生物多样性监测、生物群落及生境栖息地监测、生态系统功能监测、外来物种监测和人类活动监测^[45-50]。

基于监测站、监测中心和信息系统等设施设备，再根据科研监测的跨度、规模以及当地条件，建立适宜的监测制度和监测程序，确定监测的方式、频度和强度，之后按照监测制度连续或定期地开展各项监测活动，并保存监测记录，最后对监测结果进行比较、分析和评估^[27]。传统的监测方法，一般是人工定期观测记录，受时间、空间及天气等因素影响大，而且信息传达具有滞后性。“3S”技术作为一种新的监测方法，具有宏观、综合、动态和快速的特点，兼具观测、信息处理、分析模拟和决策咨询的功能，在国家公园的自然环境资源监测和效益评价等方面具有不可替代的优势，而通过“天空地”一体化综合监测构建智慧平台是国家公园的发展方向^{[6, 51]}。

四   科研数据及信息管理系统

国家公园科研监测数据可利用RS及GPS终端、PDA手持智能终端、传感器以及摄像头视频采集终端等采集技术和设备获得，经检测产生可以通过状态、趋势或随时间、变化率的变化来总结的数据信息，及时进行存储和备份，并用于频率统计等比较分析和管理。同时，为及时了解和掌握国家公园生态环境、自然资源和生物多样性等的动态变化，全面整合土地利用、动植物资源、气象、水文、地质等各类GIS信息资源，促进信息资源的共享和良性互动。把各项基础数据信息与最新的管理理念、技术成果高度集成，建立数字信息监控和管理中心，构建管理系统和平台，将科研监测数据信息全面应用于国家公园的管理，实现国家公园的全面信息化管理。

四.   国家公园科研监测管理

国家公园的研究对象是自然生态系统，然而不确定性是它们最主要的特性，这给科学管理带来很多问题。国家公园自然生态系统管理的最有效方法是不断循环的适应性管理，通过监测、研究、评估、管理方案(规划)及实施等，再到管理进入下一个循环，其中科研和监测就是最重要的环节。

一   科研监测项目管理

重视科研，管理科学化，规范标准和积极向上的机构文化也应该是国家公园统一、明晰和高效的管理机制的基础^{[41, 52]}。因此，在构建国家公园科研监测体系基础上，需要展开相配套的科研监测管理，制定国家公园科学研究管理相关办法，通过对科研监测项目进行管理，制定管理计划，开展评估，实现科学管理。国家公园科研监测项目管理，是通过计划、组织、实施、评估和调整等环节，协调国家公园人力、物力和财力资源，使国家公园得到有效保护和合理利用的过程^[53]。首要的是要明确国家公园科研管理的主要职责和主要任务，再组织项目申请和运作，并积极应用科研成果，为国家公园管理服务。

二   科研监测管理计划

管理计划是实施管理的行动方案^{[52, 54]}，国家公园的科研监测管理计划是在国家公园科研监测总体目标确定后，为达到这一目标所要采取的各种管理措施，以及具有科学性、逻辑性、有效性和操作性的多项行动，用于指导和调控国家公园科研监测的管理和利用。通过国家公园科研监测管理计划的编制、执行和检查，协调和合理安排组织各方面的管理活动，有效地发挥人力、物力和财力等资源，取得国家公园科研监测最佳的管理效率^[55]。

三   科研监测评估

在国家公园管理及规划的背景下，科研监测是为了确定和管理国家公园主要特征的变化，而科研监测的评估是进一步对国家公园所开展的阶段性管理以及保护和恢复活动进行评价，是为了评估标准化目标，衡量成效，以适时调整管理过程，适应不同因素的各种情况，因而是管理和规划一个不可分割的组成部分^[56-58]。开展国家公园科研监测评估，需要制定评估程序，构建国家公园监测与保护成效评估方法和技术体系，明确评估的对象、目的、原则、类型、内容和时间，根据评估结果，分析问题并提出对策^[59-60]。

五.   国家公园科研监测政策建议及能力建设

一   法律法规依据

国际上美国、加拿大和瑞典等国分别颁布了《国家公园综合管理法》《加拿大国家公园法》《国家公园法》等，德国、俄罗斯和新西兰分别有《联邦自然保护地法》《联邦自然保护法》《资源管理法》等^[61]。基于国家最根本法《宪法》，目前我国自然资源、生态环境以及国家级自然保护区有较完善的法律法规规范基础，应早日颁布作为国家公园等自然保护地基本法的《自然保护地法》，以及《国家公园法》等专项法，构建国家公园的法律法规体系。同时履行《生物多样性公约》等国际公约，通过并完善规范、标准与法定规划编制和其他指导性文件等，加强国家公园保护管理^[62-63]。

二   基本策略机制

我国的国家公园科研监测组织模式，应该是管理机构主导、政府协调、科研单位支撑、院校合作、社区公众参与，依托科研机构和院校建成全国性的“国家公园—科研机构—院校”3方合作网络，并由全国国家公园科学研究理事会领导定期会晤，出台管理指南，发布年度报告^[64-65]。在此框架下，国家公园提供科研监测的场所和平台，科研机构提供研究人员和项目资金，院校提供专业师资、学生和知识传授服务，促进国家公园、机构与院校间的合作，共同推进国家公园科研监测事业。此外，国家公园管理机构还需要负责监管科研监测项目资金，实现科研经费的合理分配与高效利用。

三   机构人员保障

一个国家公园完整的工作人员体系应包括正式员工、临时员工、志愿者等多种人员，科研机构应该包括科学、技术、外联、教育、野外工作人员和管理人员，以及志愿者和社区支持队伍^[28]。因此，在国家公园管理上，应由中央政府派出机构进行统一管理，并且国家公园管理机构应设置科研教育管理的内部机构。科研教育管理机构主要负责科学研究、学术交流、生态及资源监测等工作，管理科研中心，负责科研教育活动，协助人员培训工作。同时，在国家公园各部委主管部门组织下，协调国土、环保、城建、农业、林业、水利和海洋等机构部门，由国家和省级的国家公园管理办公室、科研机构、研究中心和院校参与国家公园的科研监测，并界定它们各自的角色与任务。

四   规划建设保障

国家公园的科研监测是一个长周期过程，在其长期的发展过程中，外部的政治、经济、政策、法律、技术与环境发展趋势等都会发生变化，而这些变化必然会影响国家公园科研监测的方向与任务。为使国家公园科研监测保持长期的稳定性和持续性，需要在国家公园的发展规划、总体规划、详细规划和专项规划中，都制定有关科研监测的内容^{[41, 66]}。特别是，在国家公园工程建设规划中，科研工程和科研管理服务设施及配套工程必须成为重点，而且国家公园工程项目建设应贯彻全面保护自然环境、积极开展科学研究、重视科普教育事业的方针^[21-22]。

五   相关能力建设

加强国家公园科研监测能力建设，必须首先具备人力(科学家、技术员、辅助人员)、财力(研究资金)以及物资(仪器、设备、试验场地设施等)等基本条件，建设科研监测平台，以系统开展科研监测项目^{[26, 67]}。同时，建设科研队伍，创造适宜的科研环境以调动科研、技术人员的积极性，并且提升科研管理水平，对现有条件进行精心的组织、管理和利用^[68]。此外，还要增加科研监测投入，重视科研成果产出，以支撑国家公园管理决策。