成鴻飛,朱 云,蔡 瓊,楊 釗,封 托,張洪峰*
(1.陜西觀音山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局,陜西 楊凌712100;2.陜西省動(dòng)物研究所,西安710032)
野生動(dòng)物通道是指位于道路上方或下方,用來(lái)協(xié)助野生動(dòng)物遷移的通道[1],從20世紀(jì)50年代起,國(guó)外一些生態(tài)學(xué)家和民間組織開(kāi)始關(guān)注公路對(duì)野生動(dòng)物棲息地的影響。歐洲一些國(guó)家開(kāi)始設(shè)計(jì)和使用野生動(dòng)物通道,保護(hù)有限的生物多樣性資源[2]。20世紀(jì)70年代,美國(guó)和加拿大等國(guó)開(kāi)始關(guān)注公路對(duì)環(huán)境的影響,把環(huán)境影響評(píng)價(jià)和野生動(dòng)物通道的設(shè)計(jì)納入高速公路規(guī)劃中,并制訂了相關(guān)的政策和法規(guī)[3-4]。野生動(dòng)物通道不只是設(shè)計(jì)讓動(dòng)物穿過(guò)的通道,還要切實(shí)做到建成后野生動(dòng)物能夠有效利用,通道建成后要進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè),并采取相應(yīng)的措施對(duì)通道進(jìn)行維護(hù)和改造[6]。野生動(dòng)物通道監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)長(zhǎng)期的、持續(xù)性的、系統(tǒng)性的工作,不僅有助于對(duì)評(píng)價(jià)野生動(dòng)物通道的作用和效果,而且可為其他類似公路建設(shè)中野生動(dòng)物通道的設(shè)計(jì)、施工、評(píng)價(jià)、優(yōu)化、管理等提供科學(xué)完整的數(shù)據(jù)資料[17]。
國(guó)內(nèi)研究有關(guān)公路建設(shè)及其所產(chǎn)生的生態(tài)影響的相對(duì)較少,野生動(dòng)物通道設(shè)置的研究主要集中于河南駐馬店-信陽(yáng)高速公路[5]、云南思茅-小勐養(yǎng)高速公路[6]、青藏鐵路[7-9]、戶縣-洋縣高速公路[10]、韶贛高速公路[11-12]、哈密至羅布泊鐵路[13]與即將建設(shè)的北京至新疆高速公路。
結(jié)合國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)公路建設(shè)實(shí)際,我們于2012年7月至2013年9月,調(diào)查了東涼公路兩側(cè)野生動(dòng)物種類分布、車(chē)流量、人為干擾等因素,在全長(zhǎng)14.1 km的東涼公路上設(shè)置9處動(dòng)物通道,其中橋梁形式通道7處,緩坡形式通道2處。2013年11月至2014年9月,對(duì)所設(shè)置動(dòng)物通道利用進(jìn)行了系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)。本研究通過(guò)對(duì)東涼公路動(dòng)物通道的有效性分析,研究將林區(qū)公路小橋涵洞改造為動(dòng)物通道的可行性與相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),以期為國(guó)家自然保護(hù)區(qū)類似公路動(dòng)物通道設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。
試驗(yàn)區(qū)域位于陜西觀音山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)西北部(圖1),該保護(hù)區(qū)地處于秦嶺大熊貓保護(hù)區(qū)群的中心位置,西臨佛坪國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)、北靠周至國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)、東接天華山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)。以保護(hù)區(qū)內(nèi)東河臺(tái)至涼風(fēng)埡公路兩側(cè)2 km為監(jiān)測(cè)研究區(qū)域,地理坐標(biāo)為東經(jīng)107°51′~107°57′,北緯 33°41′~33°44′,海拔1 370~2 117 m,年平均氣溫11.5℃,年降水量922.8 mm。植被類型主要以落葉闊葉林、針闊混交林和針葉林為主[18]。
圖1 研究區(qū)域位置示意圖
2014年1月至6月,使用型號(hào)Ltl-6210紅外相機(jī)對(duì)東涼公路動(dòng)物通道利用情況進(jìn)行監(jiān)測(cè),在7處橋梁形式通道下方布設(shè)7臺(tái)紅外相機(jī),相機(jī)布設(shè)方式為懸掛式,拍攝模式為高清晰24 h連續(xù)拍攝,拍攝間隔時(shí)間為1 min,拍攝模式為“照片+視頻”。相機(jī)靈敏度設(shè)置為“高”,每季度進(jìn)行一次監(jiān)測(cè),收取照片并更換電池。
2013年11月至2014年9月,在7處橋梁通道下方和2處緩坡通道上設(shè)置樣帶,樣帶大小為10 m長(zhǎng),1 m寬,鋪撒沙土,沙土厚度為3~5 cm,定期觀察和記錄野生動(dòng)物的足跡。樣帶監(jiān)測(cè)每季度進(jìn)行一次,每次監(jiān)測(cè)進(jìn)行3次數(shù)據(jù)記錄。監(jiān)測(cè)開(kāi)始時(shí)記錄沙障上動(dòng)物足跡,并拍照存檔,之后對(duì)沙障進(jìn)行清理,10 d后進(jìn)行第二次觀察記錄,之后再次對(duì)沙障進(jìn)行清理,間隔10 d后在進(jìn)行第三次監(jiān)測(cè)記錄。
根據(jù)動(dòng)物足跡鏈或糞便的多少與新鮮程度,將動(dòng)物活動(dòng)痕跡等級(jí)分為以下三級(jí):
Ⅰ級(jí):利用的動(dòng)物種類為1~2種,痕跡非常少,足跡或糞便陳舊。
Ⅱ級(jí):利用的動(dòng)物種類為3~4種,痕跡較少,足跡或糞便較為新鮮。
Ⅲ級(jí):利用的動(dòng)物種類大于4種,痕跡較多,足跡或糞便新鮮。
照片回收后,將同一臺(tái)相機(jī)照片未拍攝到動(dòng)物個(gè)體的“空拍”照片全部去除,并去除同一時(shí)間段內(nèi)同一動(dòng)物個(gè)體連續(xù)拍攝的照片,對(duì)有效動(dòng)物照片進(jìn)行物種鑒別與統(tǒng)計(jì)分析,計(jì)算通道相對(duì)利用率(Relative effectivene index)、月通道相對(duì)利用率 (Monthly Relative effectivene index)等指標(biāo)。
通道相對(duì)利用率計(jì)算公式為:
其中,REI代表通道相對(duì)利用率(%);Ai代表第i類動(dòng)物利用通道的頻次;N代表動(dòng)物利用通道的頻次總和。
月通道相對(duì)利用率計(jì)算公式為:
其中,MREI代表通道月相對(duì)利用率(%);Mi代表第i類動(dòng)物在第i個(gè)月份利用通道的頻次;N代表該動(dòng)物利用通道的頻次總和。
根據(jù)圖2可以看出,2013年11月至2014年9月東涼公路9處動(dòng)物通道均有野生動(dòng)物活動(dòng)痕跡,即有野生動(dòng)物活動(dòng),冬季與春季野生動(dòng)物活動(dòng)痕跡較多,夏季后野生動(dòng)物活動(dòng)痕跡較少。
圖2 東涼公路動(dòng)物通道野生動(dòng)物活動(dòng)痕跡等級(jí)
2014年1-6月,共拍攝到7種獸類利用動(dòng)物通道進(jìn)行遷移,分別是羚牛 (Budorcas taxicolor)、鬣羚(Naemorhedus goral)、豹貓(Prionailurus bengalensis)、果子貍(Paguma larvata)、黃鼬(Mustela sibirica)、青鼬(Martes flavigula)、家犬(Canis familiaris)。不同動(dòng)物種類對(duì)通道相對(duì)利用率表現(xiàn)出一定差異,其中羚牛對(duì)通道的相對(duì)利用率最高,為36.07%;家犬對(duì)通道的相對(duì)利用率最低,為1.64%;其他種類對(duì)通道的相對(duì)利用率介于二者之間(表1),不同動(dòng)物種類對(duì)通道的相對(duì)利用率間顯呈差異極顯著(χ2=55.043,df=6,p<0.01)。從通道利用位置來(lái)看,東涼公路動(dòng)物通道利用頻繁區(qū)域主要集中在寸溝至涼風(fēng)埡之間,該區(qū)域遠(yuǎn)離居民點(diǎn),人為干擾小,海拔在1 500 m以上,是保護(hù)區(qū)南北兩個(gè)核心區(qū)野生動(dòng)物遷移的廊道。
表1 不同動(dòng)物種類對(duì)東涼公路動(dòng)物通道利用頻次統(tǒng)計(jì)
從通道有效性來(lái)看,橋梁形式通道的利用率要高于緩坡形式通道(圖3),不同動(dòng)物種類對(duì)通道的相對(duì)利用率之間呈差異顯著(χ2=52.018,df =1,p<0.01)。
圖3 東涼公路不同類型動(dòng)物通道利用次數(shù)統(tǒng)計(jì)圖
從動(dòng)物利用通道的時(shí)間來(lái)看,1月份通道相對(duì)利用率最高,為41.67%;6月最低不足5.00%;隨著時(shí)間的變化,呈現(xiàn)出波動(dòng)性周期變化,即從1月份開(kāi)始通道相對(duì)利用率開(kāi)始降低,3月份開(kāi)始回升;到4月回升至最高后開(kāi)始下降,呈現(xiàn)出降低-升高-再降低的變化趨勢(shì)(見(jiàn)圖4),不同月份動(dòng)物種通道的相對(duì)利用率之間差異顯著(χ2=52.018,df =1,p<0.01)。
圖4 不同月份對(duì)東涼公路動(dòng)物通道利用頻次統(tǒng)計(jì)圖
目前,我國(guó)動(dòng)物通道設(shè)計(jì)和監(jiān)測(cè)主要側(cè)重于高等級(jí)的新建或改擴(kuò)建公(鐵)路[19-24]。李玉強(qiáng)[6](2013)認(rèn)為動(dòng)物通道也適用于對(duì)野生動(dòng)物重要生境和遷移擴(kuò)散路線上已經(jīng)建好的公路、鐵路改造工程中。趙山海[25](2009)提出小橋涵在林區(qū)公路中的作用及將小橋涵作為動(dòng)物通道的設(shè)計(jì)原則。余為干[26](2010)總結(jié)并提出鄉(xiāng)村道路下穿高速公路通道設(shè)計(jì)要求。張洪峰[27](2009)、封托[28](2013)通過(guò)對(duì)青藏鐵路小橋涵的監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)藏原羚、狼、沙狐等野生動(dòng)物利用青藏鐵路小橋涵作為其遷移的通道。東涼公路是陜西觀音山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)內(nèi)具有代表性的一條林區(qū)公路,且具有數(shù)量較多的小橋涵(小橋涵是林區(qū)公路上最常見(jiàn)的小型排水構(gòu)造物)公路兩側(cè)野生動(dòng)物資源十分豐富,作者對(duì)小橋涵進(jìn)行改造,將其作為野生動(dòng)物通行的通道,采用紅外相機(jī)監(jiān)測(cè)通道的利用情況,發(fā)現(xiàn)東涼公路動(dòng)物通道已被羚牛、豹貓等野生動(dòng)物有效利用,這說(shuō)明將林區(qū)公路小橋涵通過(guò)改造作為動(dòng)物通行的通道是可行的。
Clevenger等[29]和 Norris 等[30]認(rèn) 為 通 道 的結(jié)構(gòu)、周?chē)h(huán)境特征以及人類活動(dòng)都會(huì)影響到野生動(dòng)物對(duì)通道的利用程度,本研究發(fā)現(xiàn)動(dòng)物利用通道頻率夜間明顯高于白天,這與周邊的環(huán)境因素及野生動(dòng)物的習(xí)性密切相關(guān),東涼公路兩側(cè)分布有一個(gè)行政村,47戶212人,白天公路上車(chē)流量和人為干擾較大,而夜間則較小,這是引起差異的原因之一。在季節(jié)方面冬春季利用頻率較高,而夏秋季利用率相對(duì)較低,這與動(dòng)物的遷移習(xí)性息息相關(guān),春季動(dòng)物要進(jìn)行遷移,一般是從低海拔區(qū)域向高海拔區(qū)域活動(dòng);冬季時(shí)恰好相反,是由高海拔區(qū)域向低海拔區(qū)域活動(dòng),動(dòng)物通道恰好處在其遷移路徑上活,因此,通道的利用頻次會(huì)表現(xiàn)出季節(jié)性差異。
對(duì)通道的利用率分析發(fā)現(xiàn)羚牛對(duì)通道的相對(duì)利用率最高,這是因?yàn)榱缗J乔貛X中體型較大的有蹄類動(dòng)物,具有遷移習(xí)性,而東涼公路恰好處于遷移通道上。另外,曾治高[31]認(rèn)為羚牛具有舔鹽習(xí)性,監(jiān)測(cè)6中發(fā)現(xiàn)部分羚牛個(gè)體有舔舐通道側(cè)壁的行為,此為其獲取鹽分的一種方式,羚牛這一特有的行為促使其對(duì)通道較高的利用頻率。監(jiān)測(cè)中發(fā)現(xiàn)公路橋涵附近經(jīng)常有嚙齒類動(dòng)物活動(dòng),嚙齒類動(dòng)物是許多食肉動(dòng)物的主要食物來(lái)源,而東涼公路動(dòng)物通道儼然成為一個(gè)潛在的“捕食陷阱”為一些小型食肉類動(dòng)物提供了一個(gè)很好的覓食場(chǎng)所,這也是果子貍、豹貓的對(duì)通道的相對(duì)利用率也較高的因素之一。鬣羚、青鼬、黃鼬對(duì)通道的利用率很低,究其原因還有待于進(jìn)一步研究。
盡管東涼公路是一條普通的鄉(xiāng)村公路,且周邊動(dòng)物資源豐富,但因公路車(chē)輛和人為干擾,對(duì)野生動(dòng)物遷移造成阻隔影響較大。通過(guò)對(duì)橋梁(涵洞)的改造、建立路基緩坡、設(shè)置標(biāo)識(shí)牌等多種方式,有效的促進(jìn)了公路兩側(cè)野生動(dòng)物的遷移,從而降低和減緩該公路對(duì)野生動(dòng)物的阻隔影響。
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