基于物種運(yùn)動(dòng)路徑識(shí)別的動(dòng)物通道選址
——以武深高速為例

梁健超,丁志鋒,肖榮波,鄒潔建,胡慧建,*

1 廣東省生物資源應(yīng)用研究所,廣州 510260 2 廣東省野生動(dòng)物保護(hù)與利用公共實(shí)驗(yàn)室,廣州 510260 3 廣東省環(huán)境科學(xué)研究院,廣州 510045 4 廣東省野生動(dòng)物救護(hù)中心,廣州 510520

基于物種運(yùn)動(dòng)路徑識(shí)別的動(dòng)物通道選址
——以武深高速為例

梁健超1,2,丁志鋒1, 2,肖榮波3,鄒潔建4,胡慧建1,2,*

1 廣東省生物資源應(yīng)用研究所,廣州 510260 2 廣東省野生動(dòng)物保護(hù)與利用公共實(shí)驗(yàn)室,廣州 510260 3 廣東省環(huán)境科學(xué)研究院,廣州 510045 4 廣東省野生動(dòng)物救護(hù)中心,廣州 510520

動(dòng)物通道是緩解高速公路對其周邊野生動(dòng)物生境隔離的有效措施,通道的位置是影響其使用效率的關(guān)鍵因素,然而現(xiàn)有研究對通道的選址卻甚少涉及。以武深高速為例,推薦一種基于物種運(yùn)動(dòng)路徑識(shí)別的通道選址方法,選取影響動(dòng)物生境選擇的環(huán)境因子構(gòu)建評價(jià)體系,借助GIS手段對公路周邊野生動(dòng)物生境適宜性進(jìn)行分析,在此基礎(chǔ)上借鑒水文分析原理快速準(zhǔn)確地刻畫出物種在生境中的潛在活動(dòng)路徑,從而確定了5處高速公路上建設(shè)動(dòng)物通道的理想位置。結(jié)果表明,該方法能定量地反映出生境的質(zhì)量格局對于物種運(yùn)動(dòng)的影響,準(zhǔn)確定位出物種運(yùn)動(dòng)受到阻礙的關(guān)鍵區(qū)域,在景觀層次上,提出的通道位置能有效地緩解棲息地破碎化造成的生態(tài)壓力；研究不但能彌補(bǔ)目前研究的不足,同時(shí)亦為道路網(wǎng)設(shè)計(jì)、城市生態(tài)規(guī)劃等相關(guān)領(lǐng)域研究提供科學(xué)參考。

生境適宜性；動(dòng)物通道；GIS；水文分析；景觀格局

高速公路作為國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要經(jīng)脈近年得到快速的發(fā)展。據(jù)交通部公布的《國家高速公路網(wǎng)規(guī)劃》,到2030年,我國的高速公路將達(dá)到8.5萬km[1]。在高速公路網(wǎng)絡(luò)不斷完善與加密的同時(shí),公路建設(shè)所帶來的一系列負(fù)面生態(tài)影響亦越來越引起關(guān)注,尤其是對野生動(dòng)物棲息地的破壞與分割[2-3],已成為當(dāng)前保護(hù)生物學(xué)研究的熱點(diǎn)問題。高速公路通過大量的直接占地及施工破壞使野生動(dòng)物棲息地?cái)?shù)量與質(zhì)量下降[4-5],更為嚴(yán)重的是公路產(chǎn)生的阻礙效應(yīng)與回避效應(yīng)使動(dòng)物無法在生境中正常交流擴(kuò)散[6-7],隨著公路網(wǎng)的加密,最終將動(dòng)物棲息地分裂成越來越小的區(qū)域,從而導(dǎo)致物種的數(shù)量減少甚至消亡[8]。

動(dòng)物通道被認(rèn)為是緩解高速公路負(fù)面影響的有效措施[9],通道為動(dòng)物提供穿越公路的安全保障,從而將被隔離、孤立的生境斑塊連接起來,減少種群滅絕的風(fēng)險(xiǎn)[10-11]。歐美國家很早就開展了公路動(dòng)物通道方面的探索與實(shí)踐[12-14],對通道的對象[15-16]、布局[17-18]、形式、大小[19]、效果[20]等方面進(jìn)行了大量的研究,成果豐富。隨著環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng),我國近年亦出現(xiàn)了不少關(guān)于公路動(dòng)物通道的研究,但大部分還僅關(guān)注通道類型、尺寸等的理論性探討[21-26],而對通道的位置選擇則少有涉及,特別是缺乏對公路周邊生境質(zhì)量格局及動(dòng)物對生境選擇策略的定量評估,導(dǎo)致目前通道的選址設(shè)計(jì)主觀性強(qiáng),缺乏精確性和可操作性。通道位置被認(rèn)為是影響其效率的最重要的因素[27],只有與動(dòng)物活動(dòng)路線一致的位置設(shè)計(jì)才能保證通道生態(tài)功能的有效發(fā)揮[28]。而物種的運(yùn)動(dòng)路線選擇與其所處環(huán)境特征密切相關(guān),因此基于生境質(zhì)量格局對動(dòng)物潛在活動(dòng)路線判斷是通道選址設(shè)計(jì)科學(xué)合理性的保障。

自然狀態(tài)下,動(dòng)物生境是具有高度異質(zhì)性的地理空間,動(dòng)物需要在不適宜生境斑塊之間的運(yùn)動(dòng)、遷移以獲得適宜生境。動(dòng)物在生境中的這種趨利避害的本能,類似于水流由高處向低處流動(dòng)時(shí)所表現(xiàn)出的方向選擇[29]。基于此,本文以武深高速為例,在對公路兩側(cè)動(dòng)物生境適宜性評價(jià)的基礎(chǔ)上,利用生境適宜性的分布面來替代高程模型,借助GIS中的水文分析(Hydrology)模塊再現(xiàn)水流在地表的運(yùn)動(dòng)過程,對生境中動(dòng)物的潛在運(yùn)動(dòng)路徑進(jìn)行識(shí)別,通過與公路線路的疊加分析,確定動(dòng)物通道建設(shè)的理想位置。以此為高速公路動(dòng)物通道的位置設(shè)計(jì)探索一種科學(xué)的、客觀的方法,為相關(guān)研究提供有益的參考與經(jīng)驗(yàn)。

1 研究地概況及數(shù)據(jù)來源

圖1 研究范圍地理位置示意圖Fig.1 Location of the study area

武(漢)深(圳)高速公路是泛珠江三角洲區(qū)域高速公路網(wǎng)布局中第二縱的一段,是貫通我國中部地區(qū)與珠三角地區(qū)及港澳地區(qū)的一條重要通道。公路廣東段起于廣東與湖南省界大麻溪,經(jīng)仁化、始興、翁源、新豐、龍門、博羅、東莞至深圳鹽田,全長約430 km。其中仁化至博羅段的K200+500—K228+830段穿越了粵北華南虎省級(jí)自然保護(hù)區(qū)。該區(qū)域位于廣東省韶關(guān)市,地處南嶺山脈中段南麓,曾經(jīng)是我國華南虎分布的代表性區(qū)域,目前保護(hù)區(qū)內(nèi)分布著云豹(Neofelisnebulosa)、林麝(Moschusberezovskii)、黑熊(Ursusthibetanus)、鬣羚(Capricornissumatraensis)、大靈貓(Viverrazibetha)等國家重點(diǎn)保護(hù)動(dòng)物30余種,生物多樣性豐富。

本文把公路穿越路段兩側(cè)3 km作為受公路影響的生境評價(jià)范圍[30-31],以區(qū)域內(nèi)的大中型獸類作為目標(biāo)物種進(jìn)行通道設(shè)置研究。采用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括研究區(qū)域的2010年土地覆蓋矢量數(shù)據(jù)、2012年TM遙感數(shù)據(jù)、30 m精度DEM數(shù)據(jù)以及武深高速路線平面圖,數(shù)據(jù)處理在ERDAS image 9.2及ArcGIS 9.3軟件支持下進(jìn)行。

2 研究方法

2.1 生境適宜性評價(jià)

2.1.1 評價(jià)體系構(gòu)建

評價(jià)因子選取是生境適宜性評價(jià)的關(guān)鍵。在參考前人研究[32- 35]并考慮當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有野生動(dòng)物資源的基礎(chǔ)上,從物理環(huán)境、生物環(huán)境、干擾三方面考慮,選取以下指標(biāo)作為影響動(dòng)物生境選擇的主導(dǎo)因子構(gòu)建生境適宜性評價(jià)體系：①土地覆蓋類型,②海拔,③坡度,④食物來源,⑤水源,⑥人類活動(dòng)干擾。其中食物來源通過歸一化植被指數(shù)(NDVI)進(jìn)行反映[36],水源與人類活動(dòng)干擾以與水源或干擾源(居住地)的距離作為劃分標(biāo)準(zhǔn)[33,37]。根據(jù)物種對不同因子的選擇策略對各評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行單指標(biāo)評價(jià)分級(jí)并賦值[32- 35,37](表1)。

表1 生境適宜性評價(jià)體系及各評價(jià)指標(biāo)分級(jí)賦值

2.1.2 指標(biāo)權(quán)重的確定

傳統(tǒng)評價(jià)技術(shù)在權(quán)重分配過程往往出現(xiàn)主觀性較強(qiáng)的問題[38]。為保證評價(jià)結(jié)果的客觀性,本文采用層次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)對各指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行計(jì)算。層次分析法通過對各個(gè)評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行兩兩比較,根據(jù)重要性標(biāo)度,確定指標(biāo)間相對重要性,建立判斷矩陣(表2),然后計(jì)算判斷矩陣的歸一化特征向量,獲得各個(gè)指標(biāo)的相對權(quán)重,從而把主觀的判斷客觀化,最后通過一致性檢驗(yàn)確保判斷思維的前后一致性(一致性系數(shù)=0.052<0.10,表明判斷矩陣具有滿意的一致性)。

表2 生境適宜性評價(jià)判斷矩陣

*重要性標(biāo)度為1—9,1,3,5,7,9分別代表兩比較指標(biāo)同等重要,前者比后者稍微重要,前者比后者明顯重要,前者比后者強(qiáng)烈重要,前者比后者極端重要,2,4,6,8表示處于上面兩相鄰標(biāo)度之間,倒數(shù)代表反比較

2.1.3 生境適宜性指數(shù)計(jì)算

在上述權(quán)重賦值的基礎(chǔ)上,利用GIS的空間分析模塊計(jì)算生境適宜性指數(shù),將各個(gè)環(huán)境因子在ArcMap軟件中以柵格專題圖的形式顯示(圖2),通過ArcMap軟件中柵格運(yùn)算功能進(jìn)行疊加計(jì)算,確定區(qū)域內(nèi)生境適宜度及其分布格局。

其中生境適宜性指數(shù)(Habitat Suitability Index,HSI)利用下式計(jì)算:

式中,Ci為第i個(gè)生境因子的分級(jí)賦值,Wi為各因子權(quán)重。

圖2 各指標(biāo)專題圖(土地覆蓋類型,NDVI,海拔,坡度,人類活動(dòng)干擾距離,水源距離)Fig.2 Thematic maps of index (Land cover type, NDVI, Elevation, Slope, Distance from human disturbance, Distance from water)

2.2 動(dòng)物運(yùn)動(dòng)路徑識(shí)別及動(dòng)物通道位置的確定

借助GIS中的水文分析模塊,利用HSI的反值柵格替代高程模型(DEM)來建立地表水徑流模型,通過再現(xiàn)水流在地表的運(yùn)動(dòng)過程,對動(dòng)物在生境中的潛在運(yùn)動(dòng)路徑進(jìn)行識(shí)別。在此過程中,匯流的累積量實(shí)際上是基于物種在生境中運(yùn)動(dòng)方向數(shù)據(jù)計(jì)算而來的[39],因此對每一個(gè)柵格來說,其匯流累積量的大小代表著周邊生境的物種在運(yùn)動(dòng)過程中選擇往該處匯集的趨勢,匯流累積的數(shù)值越大,代表動(dòng)物在該點(diǎn)活動(dòng)的概率越大,其受到公路的阻隔影響亦越大。利用標(biāo)準(zhǔn)差分類法對匯流累積量劃分為4個(gè)等級(jí),通過圖層疊加,選擇公路與一、二級(jí)匯流交匯的區(qū)域作為建設(shè)公路動(dòng)物通道的位置。

2.3 通道對生境格局的影響

合理的通道設(shè)置除了能為物種運(yùn)動(dòng)提供安全保障外,更重要的是提高生境中適宜斑塊的連通性確保物種交流、遷移的暢通,從而達(dá)到物種多樣性保護(hù)的目的。通過對通道設(shè)置前后公路兩側(cè)1 km范圍內(nèi)的生境格局的定量分析[40],在景觀水平上對通道設(shè)置的有效性進(jìn)行評估。適宜生境斑塊以HSI與所對應(yīng)柵格數(shù)目之間關(guān)系的突變性來設(shè)定閾值,通過柵格重分類進(jìn)行識(shí)別與提取[41-42]。在此基礎(chǔ)上,利用FRAGSTAT 4.3軟件分別對適宜生境斑塊的斑塊密度、斑塊平均面積、景觀分割度、景觀分裂度、景觀結(jié)合度、景觀連接度等指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算。

3 研究結(jié)果

3.1 生境適宜性評價(jià)結(jié)果

HSI較高的區(qū)域集中分布在研究區(qū)域中部及西北部丘陵的緩坡地帶,該區(qū)域遠(yuǎn)離居民點(diǎn)、耕地等人類活動(dòng)的干擾,現(xiàn)有植被以次生性的常綠闊葉林為主,覆蓋度高,能為野生動(dòng)物提供良好的覓食、隱蔽、繁殖場所；中等水平的HSI分布于研究區(qū)域中部城口河河谷兩邊低海拔坡地,植被主要為馬尾松林、桉樹林、毛竹林等人工林地,受到一定的采伐活動(dòng)、道路設(shè)施的干擾,生境質(zhì)量相對較差；HSI最差的區(qū)域分布于中部及東南部河谷平原的城口鎮(zhèn)、恩村、白石新村等村莊及周邊大面積的耕地,這些區(qū)域受到人類活動(dòng)干擾最大,植被退化嚴(yán)重,不適合野生動(dòng)物的棲息活動(dòng)。

3.2 動(dòng)物運(yùn)動(dòng)路徑識(shí)別及動(dòng)物通道位置的確定

根據(jù)水文分析結(jié)果,物種的潛在運(yùn)動(dòng)路徑集中分布在中部及西北部丘陵地帶,其中橫穿研究區(qū)域的潛在運(yùn)動(dòng)路徑主要的有3條,其路徑大部分處于具有較高HSI的生境范圍內(nèi),對物種擴(kuò)散最為有利,受到的阻隔影響亦最大。公路與一、二級(jí)的潛在運(yùn)動(dòng)路徑交匯點(diǎn)共有6處,其中中部的交匯點(diǎn)距離人為活動(dòng)區(qū)域較近且處于二級(jí)匯流的末端,動(dòng)物在此處活動(dòng)的幾率較低不予以考慮,其余各點(diǎn)均可視為動(dòng)物通道的理想位置(圖3)。各通道位置的詳細(xì)生境信息見表3。

圖3 生境適宜性評價(jià)結(jié)果及通道位置確定(生境適宜性評價(jià)結(jié)果,匯流積累量分布格局,通道位置示意)Fig.3 Habitat suitability evaluation results and location design of corridors (Habitat suitability evaluation results, Distribution pattern of accumulation of species stream, Corridor location)

通道編號(hào)No．土地覆蓋類型LandcovertypeNDVI海拔/mElevation坡度/(°)Slope水源/mWater人類活動(dòng)/mHumandisturbance生境適宜性指數(shù)HabitatsuitabilityIndex通道1Corridor1常綠闊葉林0．36131014．5097916381．604通道2Corridor2常綠闊葉林0．4292648．65133111271．674通道3Corridor3常綠闊葉林0．47232011．6383425352．000通道4Corridor4常綠闊葉林0．44923218．5427013591．719通道5Corridor5常綠闊葉林0．52623512．78179511131．674

3.3 公路及動(dòng)物通道建設(shè)前后生境格局變化

高速公路對周邊野生動(dòng)物生境格局的影響表現(xiàn)為一種線性切割(圖4),生境斑塊的總面積、平均面積均明顯地減少,而斑塊數(shù)、斑塊密度、分割度指數(shù)則有不同程度的上升,原來連通性強(qiáng)的優(yōu)勢斑塊則被分割成較小的片段斑塊,生境的容納量下降,破碎化程度加劇。景觀分裂度指數(shù)上升而斑塊結(jié)合度指數(shù)及景觀連接度指數(shù)下降,反映斑塊間隔離度上升,物種在生境中遷移交流受到的阻隔增加。從通道建設(shè)后各指數(shù)的變化可以看出,通道對公路交通造成的動(dòng)物生境隔離影響起到了一定的緩解作用。

圖4 高速公路及動(dòng)物通道建設(shè)前后生境格局(高速公路建設(shè)前,高速公路建設(shè)后,通道建設(shè)后)Fig.4 Habitat pattern before and after highway constructions, and after wildlife corridor constructions (Before highway constructions, After highway constructions, After the wildlife corridor constructions)

生境狀況Habitatcondition斑塊總面積PA/hm2斑塊數(shù)N斑塊密度PD斑塊平均面積MPA景觀分割度DIVISION景觀分離度SPLIT斑塊結(jié)合度COHESION景觀連接度CONNECT無公路干擾Nohighwayinterference1561．591212．1612．910．9859．6297．921．03公路干擾下Underthehighwayinterference1433．611382．4710．390．99133．8796．760．83通道設(shè)置后Afterwildlifecorridorconstruction1441．351342．3910．760．9981．7597．510．86

PA：斑塊總面積 Patch area；N：斑塊數(shù) Number；PD：斑塊密度 Patch density；MPA：斑塊平均面積 Mean patch area；DIVISION：景觀分割度 Landscape division index；SPLIT：景觀分離度 Splitting index；COHESION：斑塊結(jié)合度 Patch cohesion index；CONNECT：景觀連接度 Connectance index

4 討論

(1)動(dòng)物通道是緩解公路建設(shè)與野生動(dòng)物保護(hù)之間矛盾的重要手段,與國外的廣泛研究相比,國內(nèi)仍處于起步階段,特別在公路對生境格局的影響及通道的選址布局等方面的研究還較為薄弱[21]。目前交通項(xiàng)目一般采用野外監(jiān)測數(shù)據(jù)或資料收集、專家質(zhì)詢來判斷通道位置[43-44]。前者需要長期而大量的觀察調(diào)查,耗時(shí)費(fèi)力,隨著項(xiàng)目建設(shè)周期的日益縮短,往往只流于形式；后者受時(shí)空局限性及主觀性的影響[45],得出結(jié)果通常并非通道設(shè)置的最佳選擇,導(dǎo)致通道的利用率低。本文提出基于生境適宜性評價(jià)的動(dòng)物通道選址方法,通過生境適宜性指數(shù)綜合反映動(dòng)物對不同環(huán)境因子的選擇策略,結(jié)合水文模型識(shí)別出動(dòng)物運(yùn)動(dòng)受到阻礙的關(guān)鍵區(qū)域,結(jié)果能大大地減少?zèng)Q策過程中主觀因素的影響,為通道位置設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)。同時(shí)對3S技術(shù)的運(yùn)用能快速、實(shí)時(shí)、精確地獲取和處理大量環(huán)境數(shù)據(jù),解決了傳統(tǒng)方法數(shù)據(jù)量小、因子綜合能力弱等問題,在實(shí)踐中具有較強(qiáng)可操作性。該方法不但能彌補(bǔ)目前動(dòng)物通道建設(shè)研究的不足,對道路網(wǎng)設(shè)計(jì)、城市生態(tài)規(guī)劃等相關(guān)領(lǐng)域的研究亦有較大的應(yīng)用價(jià)值。

(2)根據(jù)對動(dòng)物行蹤數(shù)據(jù)的需要與否,目前用于反映物種-環(huán)境關(guān)系的數(shù)學(xué)模型可分為歸納模型(inductive model)如邏輯斯蒂模型、資源利用函數(shù)模型[37]、最大熵模型[46]等,和演繹模型(deductive model)如生境適宜性指數(shù)模型[33]。前者需要收集大量的野外監(jiān)測數(shù)據(jù),主要適用于較大尺度的研究。公路影響的評估范圍相對于傳統(tǒng)的區(qū)域性生境評價(jià)而言較小,而動(dòng)物種群分布的詳細(xì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)往往難以獲得。因此本文選擇HSI模型作為生境評估的手段,在合理性與可操作性方面具較大優(yōu)勢。但由于HSI模型在物種對生境的利用度上缺乏考慮,其結(jié)果難免仍存在一定的主觀成分,而目前對模型驗(yàn)證往往還比較困難[47]。因此需要對動(dòng)物利用通道的情況進(jìn)行后續(xù)監(jiān)測,據(jù)此提出針對性的修改與調(diào)整,推動(dòng)通道建設(shè)的理論探索走向?qū)嶋H運(yùn)用。

(3)評價(jià)指標(biāo)的選擇及分級(jí)賦值是適宜性評價(jià)的關(guān)鍵,本文以區(qū)域內(nèi)所有大中型獸類為對象,基于普適性、可操作性的考慮,從生境的基本要素(地形、植被、干擾等)出發(fā),選擇相應(yīng)的環(huán)境因子進(jìn)行評價(jià)。然而,動(dòng)物的生境選擇是一個(gè)復(fù)雜的過程,除了上述因素外,還與物種間的相互作用(競爭、捕食)、季節(jié)變化等有關(guān)；此外,不同物種對生境的需求亦不能一概而論,因此,在針對特定目標(biāo)物種進(jìn)行通道設(shè)計(jì)時(shí),需要根據(jù)該物種的生態(tài)特性對指標(biāo)體系進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整,才能進(jìn)一步地提高通道選址的準(zhǔn)確性與科學(xué)性。

(4)生境破碎化是公路建設(shè)引起野生動(dòng)物種群變化的一個(gè)重要原因,動(dòng)物通道對公路割裂的生境斑塊進(jìn)行連接,保證動(dòng)物種群運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散的暢通,能對生境破碎化造成的生態(tài)壓力起到一定緩解作用；分析通道建設(shè)前后生境格局的變化,能為決策者提供一個(gè)對通道生態(tài)功能的定量化認(rèn)識(shí),更重要的是能在缺少監(jiān)測數(shù)據(jù)的情況下對通道的生態(tài)價(jià)值作出評估。本文的研究結(jié)果表明,通道建設(shè)后,各景觀破碎化指標(biāo)均有不同程度的下降,為動(dòng)物的擴(kuò)散起到了積極的作用。但值得注意的是,格局變化存在尺度效應(yīng),評估尺度的差異會(huì)影響到結(jié)果的顯著性[48],而目前對于道路影響的合理評估范圍仍未有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),這需要在后續(xù)研究中作進(jìn)一步的深入探討。

(5)本文主要探討動(dòng)物通道的位置選擇,在具體實(shí)踐中通道的設(shè)置方式還要結(jié)合目標(biāo)物種的特性、公路穿越形式等多種因素來考慮。在武深高速的案例中,通道主要針對周邊大中型哺乳類動(dòng)物設(shè)置,在通道1、2、4所處區(qū)域高速公路以橋梁形式穿越,因此建議采用下穿式通道進(jìn)行通道設(shè)置,而通道3、5分別為隧道與路基形式,建議以上跨式即“綠橋”形式進(jìn)行設(shè)置。

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Location design of wildlife corridors based on animal movement path identification: a case study of the Wuhan-Shenzhen Highway

LIANG Jianchao1, 2, DING Zhifeng1, 2, XIAO Rongbo3, ZOU Jiejian4, HU Huijian1,2,*

1GuangdongInstituteofAppliedBiologicalResources,Guangzhou510260,China2GuangdongPublicLaboratoryofWildAnimalConservationandUtilization,Guangzhou510260,China3GuangdongProvincialAcademyofEnvironmentalScience,Guangzhou510045,China4WildlifeRescueandRehabilitationCenterofGuangdong,Guangzhou510520,China

Highways are an important landscape type and have brought significant economic benefits to communities. However, highway construction may adversely affect wildlife survival through habitat fragmentation, degradation, loss, and reduced connectivity. This can then lead to declines in wildlife populations and to the loss of biodiversity. Wildlife corridors are thought to be an efficient way to mitigate the isolation and fragmentation of habitat caused by highway construction and can provide safety avenues for wildlife movement between habitat patches, which facilitates gene dispersal and interflow. However, there has been little research on wildlife corridor design in China, compared to the western, developed countries. Most previous studies have focused on theoretical discussions on the types, size, design principles, and procedures for corridor construction, but the location, which is the key factor affecting corridor use by wildlife, has rarely been discussed. We propose a new method, based on animal movement path identification, for wildlife corridor design, and have undertaken a case study of the Wuhan-Shenzhen Highway. Based on previous studies and wildlife resources of the study area, six indicators, which have been shown to significantly affect wildlife habitat selection, were chosen for our habitat suitability model. We used the model and GIS to assess the suitability of wildlife habitat around the highway and then identified the potential movement path of wildlife by using hydrologic analysis. According to that, five ideal locations were suggested by overlaying the movement paths on the highway, and landscape pattern indices were used to evaluate the efficiency of the proposed corridor location at the landscape level. Our proposed method could quantitatively reflect the ecological relationship between habitat characteristics and wildlife movement, and the critical areas used by wildlife to cross the highway could be precisely identified. Hence, the proposed corridor location could improve wildlife movement connectivity among spatially separated habitats and effectively alleviate the ecological pressure of habitat fragmentation caused by highway construction. Our proposed method could reduce the influence of subjective factors in the decision-making process, and make it possible to acquire and analyze a large amount of environmental data rapidly by using GIS and Analytic Hierarchy Process (AHP). Moreover, by analyzing the landscape patterns of suitable habitats, we could effectively assess the ecological function of the proposed corridor, which was often overlooked in previous studies. Thus, our study could fill a gap in wildlife corridor design, and provide insights for further research related areas, such as urban ecological planning and road network design.

habitat suitability; wildlife corridor; GIS; hydrology; landscape pattern

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(31572257)；廣州市海珠區(qū)科技和信息化局資助項(xiàng)目(2013-cg-03, 2014-cg- 17)

2015- 05- 12;

日期:2016- 04- 12

10.5846/stxb201505120971

*通訊作者Corresponding author.E-mail:13922339577@139.com

梁健超,丁志鋒,肖榮波,鄒潔建,胡慧建.基于物種運(yùn)動(dòng)路徑識(shí)別的動(dòng)物通道選址——以武深高速為例.生態(tài)學(xué)報(bào),2016,36(24):8145- 8153.

Liang J C, Ding Z F, Xiao R B, Zou J J, Hu H J.Location design of wildlife corridors based on animal movement path identification: a case study of the Wuhan-Shenzhen Highway.Acta Ecologica Sinica,2016,36(24):8145- 8153.