可變距離樣線(xiàn)法在浙閩沿海丘陵單元森林鳥(niǎo)類(lèi)調(diào)查中的應(yīng)用

張小偉 何歡 王柯

（浙江省森林資源監(jiān)測(cè)中心 浙江杭州310020）

1 可變距離樣線(xiàn)法

1.1 樣線(xiàn)法應(yīng)用概況

盛和林等[1]指出，樣線(xiàn)法是在大范圍內(nèi)估計(jì)中、大型野生動(dòng)物種群的優(yōu)良方法之一，該方法在我國(guó)得到越來(lái)越普遍的使用[2,3]。

早期的樣線(xiàn)法調(diào)查多采用簡(jiǎn)單的路線(xiàn)調(diào)查法，獲得的僅僅是野生動(dòng)物的相對(duì)數(shù)量。近30年來(lái)，國(guó)內(nèi)越來(lái)越多的研究采用絕對(duì)數(shù)量的方法[4,5]。

早在1906年，在美國(guó)伊利諾斯州的鳥(niǎo)類(lèi)普查中，Gross 就運(yùn)用了樣線(xiàn)調(diào)查的方法。1930年King 首次提出有效寬度的概念，用鳥(niǎo)類(lèi)個(gè)體到樣線(xiàn)垂直距離的平均值作為有效寬度，從而得到有效面積。直到鳥(niǎo)類(lèi)的野外調(diào)查及相應(yīng)的密度計(jì)算方法有了相當(dāng)?shù)陌l(fā)展之后，Gates才正式提出“有效寬度”的確切定義，即有效寬度是這樣一種特定的單側(cè)樣線(xiàn)寬度，其內(nèi)未被發(fā)現(xiàn)的動(dòng)物數(shù)量等于其外被發(fā)現(xiàn)的動(dòng)物數(shù)量。Hayne 和Gates 根據(jù)鳥(niǎo)類(lèi)個(gè)體距樣線(xiàn)的垂直距離實(shí)際觀測(cè)值，從數(shù)理統(tǒng)計(jì)上提出并發(fā)展了可以嚴(yán)格評(píng)判的密度估計(jì)值以及誤差估計(jì)值。1976年，Burnham 等提出了以發(fā)現(xiàn)概率的密度函數(shù)來(lái)估計(jì)種群密度的方法，其后的發(fā)展主要是圍繞如何模擬發(fā)現(xiàn)概率的密度函數(shù)或發(fā)現(xiàn)函數(shù)。

1979年Laake 等開(kāi)發(fā)出基于發(fā)現(xiàn)函數(shù)的計(jì)算機(jī)程序TRANSECT，用以求解樣線(xiàn)調(diào)查的種群密度。在此基礎(chǔ)上研制出一種功能更完善的DISTANCE 分析軟件，并獲得了廣泛的應(yīng)用。

1.2 樣線(xiàn)法的主要類(lèi)型

樣線(xiàn)法可以分為三種類(lèi)型：無(wú)距離樣線(xiàn)法、固定距離樣線(xiàn)法和可變距離樣線(xiàn)法。

無(wú)距離樣線(xiàn)法：選擇調(diào)查目標(biāo)活動(dòng)頻繁的時(shí)段，調(diào)查人員以均勻的速度沿樣線(xiàn)行走，統(tǒng)計(jì)樣線(xiàn)兩側(cè)（包括前方）的動(dòng)物數(shù)量，不設(shè)定樣帶的寬度（w），也不必估計(jì)動(dòng)物個(gè)體到樣線(xiàn)的垂直距離（x）。該方法只能相對(duì)地估計(jì)調(diào)查目標(biāo)種群數(shù)量的多少。

固定距離樣線(xiàn)法：設(shè)定樣帶的寬度（w），分別統(tǒng)計(jì)該固定寬度以?xún)?nèi)和以外的動(dòng)物數(shù)量（xw），即分別統(tǒng)計(jì)中心條帶內(nèi)外的動(dòng)物，其外的記錄可作為補(bǔ)充參考，以判斷所設(shè)寬度是否合理。理想的樣帶寬度是選擇其內(nèi)的動(dòng)物個(gè)體都能被發(fā)現(xiàn)。

可變距離樣線(xiàn)法：除統(tǒng)計(jì)樣線(xiàn)兩側(cè)的動(dòng)物數(shù)量外，直接記錄動(dòng)物個(gè)體距樣線(xiàn)的垂直距離（x）或者通過(guò)記錄動(dòng)物個(gè)體距調(diào)查人員的距離（r）及方位角（?）間接求得垂直距離（r*sin?）。通過(guò)統(tǒng)計(jì)獲取有效寬度并計(jì)算動(dòng)物種群密度。

1.3 可變距離樣線(xiàn)法的前提

可變距離樣線(xiàn)法是一種非常實(shí)用的調(diào)查方法，但是如果應(yīng)用此方法進(jìn)行調(diào)查時(shí)不能滿(mǎn)足使用該方法的前提條件，其結(jié)果將會(huì)有很大誤差[6]。使用可變距離樣線(xiàn)法的基本前提如下：位于中線(xiàn)上的觀測(cè)目標(biāo)，其可觀測(cè)性是充分的，樣線(xiàn)是隨機(jī)、或至少是客觀選定的，以確保樣線(xiàn)具有一般性；在觀察者測(cè)出觀察目標(biāo)距離中線(xiàn)的距離之前，目標(biāo)（動(dòng)物或動(dòng)物群）不會(huì)有遠(yuǎn)離或靠近中線(xiàn)的移動(dòng)；觀測(cè)目標(biāo)與中線(xiàn)的垂直距離測(cè)量準(zhǔn)確等。

另外，為了得出探測(cè)函數(shù)及其方差的可靠估計(jì)值，樣本量（被觀測(cè)的目標(biāo)發(fā)現(xiàn)頻次）必須足夠大。如果樣本太小，其結(jié)果在理論上正確，但實(shí)際上不可靠[7]。

2 數(shù)據(jù)分析

2.1 研究區(qū)概況

浙江省每隔10年開(kāi)展一輪陸生野生動(dòng)物資源調(diào)查，以浙閩沿海丘陵單元為例，探討可變距離樣線(xiàn)法在森林鳥(niǎo)類(lèi)調(diào)查中的應(yīng)用。本地理單元包括寧波市、臺(tái)州市、溫州市的部分縣市區(qū)，陸域面積17852km2，地理坐標(biāo)介于東經(jīng)120°07′至122°16′和北緯27°03′至30°33′之間，野生動(dòng)物資源豐富。

2.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

浙江省上一輪陸生野生動(dòng)物調(diào)查采用樣點(diǎn)法和樣線(xiàn)法結(jié)合的方案，本輪采用樣點(diǎn)法、固定距離樣線(xiàn)法、可變距離樣線(xiàn)法三種方法結(jié)合的方案。方案將浙江省劃分為8個(gè)地理單元，每個(gè)地理單元內(nèi)系統(tǒng)布設(shè)10km×10km 的抽樣單元，每個(gè)抽樣單元內(nèi)系統(tǒng)布設(shè)10 條4km 樣線(xiàn)。浙閩沿海丘陵單元設(shè)調(diào)查樣線(xiàn)168 條，觀測(cè)點(diǎn)133個(gè)?？紤]到動(dòng)物習(xí)性，分冬、夏兩次調(diào)查。

本文的研究數(shù)據(jù)為浙閩沿海丘陵單元所有樣線(xiàn)冬夏兩次調(diào)查觀測(cè)到的森林鳥(niǎo)類(lèi)記錄。一個(gè)地理單元樣線(xiàn)數(shù)不夠多，觀測(cè)到的樣本數(shù)量有限，選取出現(xiàn)次數(shù)5 次以上的共14 種森林鳥(niǎo)類(lèi)數(shù)據(jù)通過(guò)軟件進(jìn)行可變距離樣線(xiàn)法分析。

2.3 數(shù)據(jù)分析

調(diào)查數(shù)據(jù)分析采用DISTANCE 7.1 軟件。DISTANCE 軟件通過(guò)函數(shù)模型對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算，在國(guó)外許多調(diào)查中也得到較好的印證，具有較高的說(shuō)）服力和可信度。在依照合適的方法取得野外數(shù)據(jù)后，接下來(lái)是尋找探測(cè)函數(shù)模型，然后以此估計(jì)種群密度。

軟件的傳統(tǒng)距離采樣分析引擎（CDS）中具有4 種關(guān)鍵函數(shù)分布，即均勻分布（Uniform）、半正態(tài)分布（Half-normal）、風(fēng)險(xiǎn)率分布（Harzard-rate）和負(fù)指數(shù)分布（Negative exponential）。由于負(fù)指數(shù)分布不符合鳥(niǎo)類(lèi)的探測(cè)函數(shù)有“肩”的分布假設(shè)而排除使用[8]，只使用其他3 種分布函數(shù)對(duì)每種鳥(niǎo)類(lèi)的數(shù)據(jù)建模擬合，每個(gè)關(guān)鍵函數(shù)再用余弦、簡(jiǎn)單多項(xiàng)式、厄密多項(xiàng)式進(jìn)行級(jí)數(shù)展開(kāi)，然后篩選最佳函數(shù)模型[9]。

軟件計(jì)算的結(jié)果如表1：

表1 14 種鳥(niǎo)類(lèi)調(diào)查數(shù)據(jù)的軟件分析結(jié)果單位：m

3 結(jié)果與分析

3.1 變異系數(shù)與發(fā)現(xiàn)頻次

從數(shù)據(jù)分析結(jié)果可以得出鳥(niǎo)類(lèi)的發(fā)現(xiàn)頻次越高，變異系數(shù)就越低，呈現(xiàn)明顯的負(fù)相關(guān)（如圖1）。變異系數(shù)越低鳥(niǎo)類(lèi)有效距離的離散程度越小，這也說(shuō)明樣本量大（發(fā)現(xiàn)頻次高）的鳥(niǎo)類(lèi)其有效距離估算結(jié)果更準(zhǔn)確。

可變距離樣線(xiàn)法是對(duì)所有涉及到個(gè)體樣線(xiàn)距離的種群密度計(jì)算方法的總結(jié)和標(biāo)準(zhǔn)化，可以?xún)?yōu)選出擬合度最高的發(fā)現(xiàn)函數(shù)，得出精確的種群密度。一般要求樣線(xiàn)數(shù)量和每條樣線(xiàn)統(tǒng)計(jì)到的個(gè)體盡可能多，建議每一個(gè)估計(jì)值的樣本量最好為30 以上。

圖1 鳥(niǎo)類(lèi)發(fā)現(xiàn)頻次與變異系數(shù)關(guān)系圖

3.2 鳥(niǎo)類(lèi)的有效寬度

分析結(jié)果顯示，鳥(niǎo)類(lèi)的有效寬度最大為59.99 米，而最小有效寬度為24.95 米。如果用固定距離樣線(xiàn)法來(lái)推算鳥(niǎo)類(lèi)的密度，無(wú)論固定距離取值多少，都將產(chǎn)生很大的誤差?？勺兙嚯x樣線(xiàn)法通過(guò)多個(gè)鳥(niǎo)類(lèi)個(gè)體樣線(xiàn)距離的實(shí)際觀測(cè)值，推算出的有效寬度可以明顯提高種群密度計(jì)算的精確性。

3.3 鳥(niǎo)類(lèi)有效寬度的影響因素

影響鳥(niǎo)類(lèi)有效寬度的因素包括鳥(niǎo)類(lèi)的習(xí)性、鳴叫聲音大小、體型大小等。從《中國(guó)鳥(niǎo)類(lèi)野外手冊(cè)》[10]摘錄發(fā)現(xiàn)頻次大于30 的6 種鳥(niǎo)類(lèi)體長(zhǎng)信息，分析得出體型大小和有效寬度呈明顯的正相關(guān)。另外，鳴叫聲音越大、越不善于隱蔽的鳥(niǎo)類(lèi)有效寬度越大，反之越小。

4 討論

可變距離樣線(xiàn)法優(yōu)勢(shì)明顯，但也存在一些問(wèn)題：對(duì)于調(diào)查中垂直距離的記錄主觀性大，調(diào)查者對(duì)距離的估算誤差會(huì)傳導(dǎo)至計(jì)算結(jié)果；方法要求樣本量（發(fā)現(xiàn)頻次）較大，小樣本的計(jì)算結(jié)果穩(wěn)定性不高，對(duì)于小范圍、短期的調(diào)查，這種方法不一定適用；調(diào)查者的鳥(niǎo)類(lèi)識(shí)別經(jīng)驗(yàn)和能力對(duì)結(jié)果也會(huì)產(chǎn)生影響。另外，同一地區(qū)同一種鳥(niǎo)類(lèi)的計(jì)算結(jié)果是否可以直接作為固定距離也有待確定。