廣西典型公益林區(qū)野生動物資源監(jiān)測分析
——以廣西姑婆山自治區(qū)級自然保護區(qū)為例

羅天嘯， 陸施毅， 林壽珣， 葉錦城， 趙 琦， 楊貴賢， 譚 俊

(1.廣西壯族自治區(qū)森林資源與生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心， 廣西 南寧 530028； 2.廣西姑婆山自治區(qū)級自然保護區(qū)管理局， 廣西 賀州 542800)

長期以來，在野生動物監(jiān)測研究領(lǐng)域，紅外相機技術(shù)是通過自動相機系統(tǒng)(如被動式/主動式紅外觸發(fā)相機或定時拍攝相機等)來獲取野生動物圖像數(shù)據(jù)(如照片和視頻)， 并通過這些圖像來分析野生動物的物種分布、種群數(shù)量、行為和生境利用等重要信息， 從而為野生動物保護管理和資源利用提供參考[1]。我國最早于19世紀末20世紀初開始使用紅外相機拍攝記錄野生動物[2]，至20世紀90年代中期，紅外傳感器相機被廣泛應(yīng)用在各個研究領(lǐng)域[3]。2005年左右， 隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，新一代數(shù)碼紅外相機將數(shù)碼照相與紅外相機技術(shù)相結(jié)合， 其性能得到進一步的提升， 極大地促進了其在野生動物研究中的應(yīng)用[4]。2010年以后，數(shù)碼紅外相機技術(shù)得到進一步發(fā)展，其性能更加完善， 價格也大幅下降， 被廣泛應(yīng)用于野生動物種群監(jiān)測、多樣性調(diào)查、種群密度評估等科研和保護工作[5]。

本研究采用紅外數(shù)碼相機技術(shù)對廣西姑婆山自治區(qū)級自然保護區(qū)(以下簡稱保護區(qū))開展為期1年的調(diào)查活動。保護區(qū)以中亞熱帶常綠闊葉林及其珍稀瀕危物種以及豐富的自然景觀為主要保護對象，屬生態(tài)特征明顯典型公益林區(qū)。我們通過對得到的大量野外動物活動圖像資料進行分析，初步掌握了保護區(qū)范圍內(nèi)部分物種的種群情況。

1 保護區(qū)概況

廣西姑婆山自治區(qū)級自然保護區(qū)(以下簡稱保護區(qū))地處廣西壯族自治區(qū)賀州市平桂管理區(qū)境內(nèi)，位于111°30′30″—111°37′30″E，24°34′26″—24°42′05″N之間，總面積65.49 km2，以中亞熱帶常綠闊葉林、珍稀瀕危物種以及豐富的自然景觀為主要保護對象，屬生態(tài)特征明顯的典型公益林區(qū)。

保護區(qū)位于具有國際意義的陸地生物多樣性中心的南嶺山地地區(qū)萌渚嶺的南端，是我國生物多樣性研究的熱點地區(qū)之一[6]。保護區(qū)對重點生物物種具有重要的保護價值，分布有國家I級重點保護野生動物3種，分別為鱷蜥(Shinisauruscrocodilurus)、黃腹角雉(Tragopancaboti)和林麝(Moschusberezovskii)[7]；有國家II級重點保護野生動物18種，包括白鷴(Lophuranycthemera)、水獺(Lutralutra)等；有廣西重點保護動物68種。保護區(qū)分布有9種國家II級重點保護野生植物[8]，如廣東松(Pinuskwangtungensis)、福建柏(Fokieniahodginsii)等；有廣西重點保護植物28種，其中有12屬19種蘭科植物；有廣西特有種6種。

2 研究內(nèi)容和方法

2.1 研究對象和內(nèi)容

本研究以大中型哺乳動物及地面活動為主的鳥類為調(diào)查對象。哺乳動物主要包括奇蹄目(Perissodactyla)、偶蹄目(Artiodactyla)、食肉目(Carnivora)、靈長目(Primates)及嚙齒目(Rodentia)的松鼠科(Rodentia)等，地面活動鳥類主要包括雞形目(Galliformes)、雀形目(Passeriformes)的鶇科(Turdidae)和噪眉科(Leiothrichidae)部分物種等[9]。針對重點觀測調(diào)查區(qū)內(nèi)的國家重點保護野生動物和廣西重點保護野生動物的調(diào)查內(nèi)容以保護區(qū)內(nèi)重點保護動物的種類、數(shù)量、分布以及人為干擾情況為主，以此評估保護區(qū)內(nèi)重點保護動物種群動態(tài)變化趨勢，分析生存環(huán)境變化及人類活動對野生動物多樣性變化的影響[10]。

2.2 研究方法

使用GIS將保護區(qū)劃定為標(biāo)準(zhǔn)的2 km×2 km網(wǎng)格，邊緣網(wǎng)格按四舍五入原則進行取舍。由于保護區(qū)的面積較小，最終確定17個網(wǎng)格作為調(diào)查單元。使用被動式紅外觸發(fā)相機進行監(jiān)測，型號為Apresys艾普瑞自動偵查拍攝儀 / 追蹤相機IS340。每個網(wǎng)格內(nèi)布置一臺高清紅外相機[11]，共計17臺，覆蓋面積68 km2，基本覆蓋保護區(qū)的重要區(qū)域(見圖1)。為了更有效地拍攝野生動物，盡可能將相機布設(shè)在獸道、水源地或者石壁下方有動物蹤跡的地方。相機固定在較為隱蔽的樹干上，距離地面大約50～80 cm，正面朝向地面(相機稍向地面傾斜，主要取景范圍為鏡頭前的地面) ，位于石壁或者石崖下時相機鏡頭采取切向石壁的方向，避免正對石壁，確保視野開闊，沒有遮擋物。相機設(shè)置參數(shù)包括日期、照片拍攝間隔(1 s)、連拍(3張) 以及視頻的拍攝時間(10 s)等。

圖1 保護區(qū)紅外相機調(diào)查計劃調(diào)查網(wǎng)格示意圖Fig.1 Schematic diagram of the survey grid of the infrared camera survey plan in the reserve

2.3 數(shù)據(jù)采集和處理

2.3.1 數(shù)據(jù)采集 野外記錄表和收回的存儲卡做好編號后上交給專職數(shù)據(jù)管理人員進行處理。每個月收集一次數(shù)據(jù)后，需嚴格按照對應(yīng)的點位將調(diào)查獲得的影像數(shù)據(jù)采用4級目錄結(jié)構(gòu)進行分類存儲。

紅外相機拍攝的照片和視頻用于物種鑒定[12]。獸類和鳥類的物種名及其分類分別主要參考《中國獸類野外手冊(2009)》[13]和《中國鳥類分類與分布名錄(第三版)》，國家重點保護等級參考《國家重點保護野生動物名錄》，國際自然保護聯(lián)盟(IUCN)瀕危等級參考《IUCN 紅色名錄》[14]。

2.3.2 數(shù)據(jù)處理方法 每30 d采集一次紅外相機數(shù)據(jù)。含有野生動物、人、家禽家畜、環(huán)境等有效信息的照片或錄像為有效相片。然后,對所有照片和視頻中的動物進行物種識別和數(shù)量統(tǒng)計,計算調(diào)查對象的相對豐富度指數(shù)(Relative abundance index，RAI)。公式如下：

RAI=A×100/T

(1)

式中：A 表示某種動物的獨立記錄次數(shù)；T表示紅外相機正常工作的捕獲日。

獨立記錄(照片或視頻)需滿足3個條件，即相鄰有效記錄中為同種或異種的不同個體、含同種個體的有效記錄相鄰間隔時間至少為30 min以及含同種個體的非相鄰有效記錄[15]。

2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

以17個有效相機位點來統(tǒng)計物種的相對豐富度，以17個調(diào)查網(wǎng)格為基礎(chǔ)來分析物種的網(wǎng)格占有率，并以此來分析物種的分布情況。所有數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析和制圖在 Microsoft Office 2017 和 ArcGIS 10.3 上進行處理。

3 結(jié)果與分析

3.1 野外調(diào)查結(jié)果

本次紅外相機調(diào)查共獲得照片2 414張，視頻記錄779段，單獨有效記錄144次。其中，有效照片共計924張，有效率為39.1%；有效視頻記錄278段，有效率為35.7%。在所有有效照片中，野生動物、人類活動照片分別為846張和77張，在846張野生動物照片中能識別到具體種屬的有710張，種屬識別率為83.9%。在252段有效野生動物記錄視頻中，有26段為人類活動；野生動物能具體識別到種屬的有200段，種屬識別率為71.9%。

3.2 取樣量分析

從相機有效監(jiān)測日來看，獸類物種數(shù)在到達1 100個相機監(jiān)測日之前持續(xù)增加，在1 000個相機監(jiān)測日時物種數(shù)增加量趨于飽和；鳥類物種數(shù)同樣在到達1 100個相機監(jiān)測日之前持續(xù)增加(見圖2)。分析表明，本次紅外相機調(diào)查中鳥類和獸類取樣均較為充分。

圖2 保護區(qū)的獸類、鳥類及二者總物種數(shù)與相機有效監(jiān)測日的關(guān)系Fig.2 Relationship between mammals, birds, total species and effective surveillance days

3.3 保護區(qū)陸生脊椎動物物種組成

本次紅外相機監(jiān)測，共記錄到陸生脊椎動物6目13科24種，其中獸類有3目8科14種，鳥類有3目5科10種，包括白鷴、鳳頭鵑隼(Avicedasubcristata)、中華鬣羚(Capricornismilneedwardsii)、小靈貓(Viverriculaindica)等4種國家II級重點保護動物。各類群占該區(qū)域的物種百分比情況見表1。

表1 保護區(qū)野外調(diào)查記錄物種與保護區(qū)記錄物種對比情況Tab.1 Comparison between species recorded in field survey and species recorded in the reserve綱紅外相機監(jiān)測記錄/種保護區(qū)記錄/種百分比/%鳥類101059.52獸類142653.84合計2430115.95 注: 保護區(qū)記錄引自最新保護區(qū)本底調(diào)查數(shù)據(jù)。

3.4 保護區(qū)獸類物種組成

野外調(diào)查記錄到獸類3目11科17種，其中，食肉目記錄科數(shù)、種類最多，為5科8種；其次為偶蹄目，為4科6種;嚙齒目記錄數(shù)最少，僅有2科3種。本次記錄的獸類中，有2種為國家II級重點保護動物，即中華鬣羚和小靈貓。豬獾(Arctonyxcollaris)、果子貍(Pagumalarvatataivana)被列入IUCN近危物種(NT)，中華鬣羚被列入IUCN易危物種(VU)，野豬(Susscrofa)、豹貓(Prionailurusbengalensis)、黃鼬(Mustelasibirica)等11種野生動物被列入IUCN 無危物種(LC)。

3.5 保護區(qū)鳥類物種組成

野外調(diào)查記錄鳥類3目5科12種，其中雉科(Phasianidae)種類最多，有4種；其次是鶇科和噪鹛科，各有3種；而鴉科(Corvidae)、鷹科(Accipitridae)最少，均僅有1種(見表2)。

在野外調(diào)查記錄的鳥類中，有2種為國家II級重點保護鳥類，分別是白鷴、鳳頭鵑隼。白鷴、白額山鷓鴣(Arborophilagingica)、灰胸竹雞(Bambusicolathoracica)、紫嘯鶇(Myophonuscaeruleus)等10種鳥類均被列入IUCN無危物種(LC)。

表2 保護區(qū)野外調(diào)查記錄鳥類物種各科種類數(shù)量情況Tab.2 The quantity of bird species in each family recorded by field investigation in the reserve目科種數(shù)雞形目雉科4雀形目鶇科3噪鹛科3鴉科1隼形目(Falconiformes)鷹科1

3.6 保護區(qū)鳥獸相對豐富度

3.6.1 獸類相對豐富度 本次紅外相機調(diào)查共記錄到可識別獸類3目8科14種。相對豐富度指數(shù)(RAI)排在前5位的野生獸類依次為野豬(1.66)、果子貍(0.91)、赤腹松鼠(Callosciuruserythraeus)(0.74)、小麂(Muntiacusreevesi)(0.34)、斑林貍(Prionodonpardicolor)(0.29)。其余物種的RAI均不高(見圖3)。從紅外相機記錄位點來看，記錄位點數(shù)排在前 5位的野生獸類依次為野豬(12)、果子貍(7)、斑林貍(5)、赤腹松鼠(3)和豹貓(3)，剩下的物種相機位點數(shù)均未達到3，最少的是黃腹鼬(Mustelakathiah)和中華鬣羚(見圖4)。各物種所占的相機位點數(shù)與相對豐富度指數(shù)呈正相關(guān)。

圖3 獸類相對豐富度比較Fig.3 Comparison of relative abundance of mammals

圖4 獸類相機位點數(shù)比較Fig.4 Comparison of the number of points in a mammal camera

3.6.2 鳥類相對豐富度 本次紅外相機調(diào)查共記錄到可識別鳥類3目5科10種，相對豐富度指數(shù)(RAI)排在前3位的野生鳥類依次為白鷴(1.77)、白額山鷓鴣(0.51)、灰胸竹雞和紫嘯鶇(均為0.46)，虎斑地鶇(Zootheradauma)和紅嘴藍鵲(Urocissaerythroryncha)的相對豐富度也達到0.1以上，分別是0.23和0.11，剩下4種的相對豐富度均不高(見圖5)。從紅外相機記錄位點來看，記錄位點數(shù)排在前4位的鳥類依次為白鷴(15)、白額山鷓鴣(6)、灰胸竹雞(5)、紫嘯鶇(3)和虎斑地鶇(3)(見圖6)。其他物種相機位點數(shù)均較少。各鳥類物種所占的相機位點數(shù)與相對豐富度指數(shù)呈正相關(guān)。

圖5 鳥類相對豐富度比較Fig.5 Comparison of relative abundance of birds

圖6 鳥類相機位點數(shù)比較Fig.6 Comparison of the number of camera sites in birds

3.7 保護區(qū)干擾因子多度與分布

本次紅外相機調(diào)查，通過影像資料分析發(fā)現(xiàn)3種干擾因子，即人、羊和狗。通過對干擾因子的拍攝記錄數(shù)相對豐富度分析，羊的拍攝記錄數(shù)(74條)和相對豐富度(RAI=0.457)均是最高的；而狗的拍攝記錄數(shù)(4條)和相對豐富度(RAI=0.05)均為最低(見圖7)。

圖7 保護區(qū)干擾因子相對豐富度與拍攝記錄次數(shù)的比較Fig.7 Comparison of the relative richness of interference factors and the number of shooting records in the protected area

對3種干擾因子進行相機點位數(shù)、網(wǎng)格數(shù)和網(wǎng)格占有率統(tǒng)計，以分析各類干擾因子的分布情況。在人、羊和狗3個影響因子中，人的活動干擾分布最廣，其次是羊，狗的分布范圍相對較窄?？梢?，在人、羊和狗3個影響因子中，人的活動及牧羊活動是影響野生動物活動及其棲息地質(zhì)量的主要干擾因素(見圖8)。

圖8 保護區(qū)干擾因子拍攝相機位點數(shù)、網(wǎng)格數(shù)及網(wǎng)格占有率的比較Fig.8 Comparison of the number of camera positions, the number of grids and the occupancy of interfering factors in the protection area

4 結(jié)論與討論

4.1 討論

本次調(diào)查的獸類和鳥類物種數(shù)量遠低于以往文獻記錄，仍有多種重要珍稀動物未被記錄，如云豹(Neofelisnebulosa) 、林麝、大靈貓(Viverrazibetha)、穿山甲(Manispentadactyla) 等。原因可能是：第一，本研究紅外相機僅布設(shè)在重點區(qū)域，并未覆蓋整個保護區(qū)；第二，紅外相機技術(shù)主要調(diào)查對象是大中型獸類和林下鳥類，對小型獸類以及多數(shù)樹棲鳥類難以監(jiān)測到；第三，保護區(qū)內(nèi)進行旅游開發(fā)、放牧(家牛、家羊以及家犬)、砍伐、采藥等人為活動的影響；第四，有些動物(云豹、林麝、鬣羚、穿山甲) 可能在保護區(qū)內(nèi)已極為稀少，或者可能已經(jīng)局部性絕滅。

本次調(diào)查中紅外相機拍攝到大量小型嚙齒目動物，但由于它們體型較小，行動迅速，并且主要在夜間活動，因而無法進行物種識別。紅外相機在用于監(jiān)測和記錄地面活動的大中型獸類和鳥類時發(fā)揮著重要作用，但對于小型嚙齒類動物和在林冠活動的鳥類來說則不是一種特別有效的工具[16]。為了得到保護區(qū)全面的鳥類和獸類名錄，今后還需對獸類的嚙齒目、翼手目(Chiroptera)、食蟲目(Insectivora) 以及鳥類等采用不同的技術(shù)手段進行調(diào)查[17]。

紅外相機調(diào)查結(jié)果顯示，保護區(qū)內(nèi)存在放牧和采挖竹筍、藥材等人類活動，主要發(fā)生在保護區(qū)的里松片區(qū)域，而這些區(qū)域也是白鷴、中華鬣羚等野生動物在保護區(qū)內(nèi)的主要棲息地。藥材采集受到地形限制主要集中在保護區(qū)的實驗區(qū)和緩沖區(qū)，只要加強管控和保護宣傳，對野生動物的影響可以得到控制。然而家畜(特別是羊)不易限制，其活動范圍較大，并會長時間不間斷地取食，會對野生動物的棲息地[18]、空間分布[19]、行為模式[20]等產(chǎn)生多方面影響。

總的來說，本次監(jiān)測初步了解了保護區(qū)內(nèi)大中型獸類及林下鳥類物種的組成及空間分布，監(jiān)測結(jié)果可以作為其他調(diào)查方法的補充與印證，為后期的科研工作及保護管理提供豐富的基礎(chǔ)資料。

4.2 結(jié)論

本次監(jiān)測共記錄到陸生脊椎動物6 目13科24種，其中獸類3目8科14種，鳥類3目5科10種，包括白鷴、鳳頭鵑隼、中華鬣羚、小靈貓等4種國家II級重點保護動物。獸類中相對豐富度指數(shù)(RAI)排在前3位的依次為野豬(1.66)、果子貍(0.91)、赤腹松鼠(0.74)，照片中還發(fā)現(xiàn)相當(dāng)多的嚙齒類動物，因其個體小，移動快，無法有效識別。鳥類相對豐富度指數(shù)(RAI)排在前3位的依次為白鷴、白額山鷓鴣、灰胸竹雞，分別為1.77、0.51和0.46。獸類和鳥類各物種所占的相機位點數(shù)與相對豐富度指數(shù)均呈正相關(guān)性。本次紅外相機調(diào)查發(fā)現(xiàn)了人、羊和狗3種干擾因子。其中，人的活動干擾分布最廣，其次是羊，最后是狗。