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(cè)中心， 廣西 南寧 530028； 2.廣西姑婆山自治區(qū)級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局， 廣西 賀州 542800)

長(zhǎng)期以來，在野生動(dòng)物監(jiān)測(cè)研究領(lǐng)域，紅外相機(jī)技術(shù)是通過自動(dòng)相機(jī)系統(tǒng)(如被動(dòng)式/主動(dòng)式紅外觸發(fā)相機(jī)或定時(shí)拍攝相機(jī)等)來獲取野生動(dòng)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(dòng)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(dòng)物保護(hù)管理和資源利用提供參考[1]。我國(guó)最早于19世紀(jì)末20世紀(jì)初開始使用紅外相機(jī)拍攝記錄野生動(dòng)物[2]，至20世紀(jì)90年代中期，紅外傳感器相機(jī)被廣泛應(yīng)用在各個(gè)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(jī)將數(shù)碼照相與紅外相機(jī)技術(shù)相結(jié)合， 其性能得到進(jìn)一步的提升， 極大地促進(jìn)了其在野生動(dòng)物研究中的應(yīng)用[4]。2010年以后，數(shù)碼紅外相機(jī)技術(shù)得到進(jìn)一步發(fā)展，其性能更加完善， 價(jià)格也大幅下降， 被廣泛應(yīng)用于野生動(dòng)物種群監(jiān)測(cè)、多樣性調(diào)查、種群密度評(píng)估等科研和保護(hù)工作[5]。

本研究采用紅外數(shù)碼相機(jī)技術(shù)對(duì)廣西姑婆山自治區(qū)級(jí)自然保護(hù)區(qū)(以下簡(jiǎn)稱保護(hù)區(qū))開展為期1年的調(diào)查活動(dòng)。保護(hù)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(hù)對(duì)象，屬生態(tài)特征明顯典型公益林區(qū)。我們通過對(duì)得到的大量野外動(dòng)物活動(dòng)圖像資料進(jìn)行分析，初步掌握了保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)部分物種的種群情況。

1 保護(hù)區(qū)概況

廣西姑婆山自治區(qū)級(jí)自然保護(hù)區(qū)(以下簡(jiǎn)稱保護(hù)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(hù)對(duì)象，屬生態(tài)特征明顯的典型公益林區(qū)。

保護(hù)區(qū)位于具有國(guó)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(guó)生物多樣性研究的熱點(diǎn)地區(qū)之一[6]。保護(hù)區(qū)對(duì)重點(diǎn)生物物種具有重要的保護(hù)價(jià)值，分布有國(guó)家I級(jí)重點(diǎn)保護(hù)野生動(dòng)物3種，分別為鱷蜥(Shinisauruscrocodilurus)、黃腹角雉(Tragopancaboti)和林麝(Moschusberezovskii)[7]；有國(guó)家II級(jí)重點(diǎn)保護(hù)野生動(dòng)物18種，包括白鷴(Lophuranycthemera)、水獺(Lutralutra)等；有廣西重點(diǎn)保護(hù)動(dòng)物68種。保護(hù)區(qū)分布有9種國(guó)家II級(jí)重點(diǎn)保護(hù)野生植物[8]，如廣東松(Pinuskwangtungensis)、福建柏(Fokieniahodginsii)等；有廣西重點(diǎn)保護(hù)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?jī)?nèi)容和方法

2.1 研究對(duì)象和內(nèi)容

本研究以大中型哺乳動(dòng)物及地面活動(dòng)為主的鳥類為調(diào)查對(duì)象。哺乳動(dòng)物主要包括奇蹄目(Perissodactyla)、偶蹄目(Artiodactyla)、食肉目(Carnivora)、靈長(zhǎng)目(Primates)及嚙齒目(Rodentia)的松鼠科(Rodentia)等，地面活動(dòng)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(duì)重點(diǎn)觀測(cè)調(diào)查區(qū)內(nèi)的國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)野生動(dòng)物和廣西重點(diǎn)保護(hù)野生動(dòng)物的調(diào)查內(nèi)容以保護(hù)區(qū)內(nèi)重點(diǎn)保護(hù)動(dòng)物的種類、數(shù)量、分布以及人為干擾情況為主，以此評(píng)估保護(hù)區(qū)內(nèi)重點(diǎn)保護(hù)動(dòng)物種群動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)，分析生存環(huán)境變化及人類活動(dòng)對(duì)野生動(dòng)物多樣性變化的影響[10]。

2.2 研究方法

使用GIS將保護(hù)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(jìn)行取舍。由于保護(hù)區(qū)的面積較小，最終確定17個(gè)網(wǎng)格作為調(diào)查單元。使用被動(dòng)式紅外觸發(fā)相機(jī)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，型號(hào)為Apresys艾普瑞自動(dòng)偵查拍攝儀 / 追蹤相機(jī)IS340。每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)布置一臺(tái)高清紅外相機(jī)[11]，共計(jì)17臺(tái)，覆蓋面積68 km2，基本覆蓋保護(hù)區(qū)的重要區(qū)域(見圖1)。為了更有效地拍攝野生動(dòng)物，盡可能將相機(jī)布設(shè)在獸道、水源地或者石壁下方有動(dòng)物蹤跡的地方。相機(jī)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(jī)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(shí)相機(jī)鏡頭采取切向石壁的方向，避免正對(duì)石壁，確保視野開闊，沒有遮擋物。相機(jī)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(shí)間(10 s)等。

圖1 保護(hù)區(qū)紅外相機(jī)調(diào)查計(jì)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(chǔ)卡做好編號(hào)后上交給專職數(shù)據(jù)管理人員進(jìn)行處理。每個(gè)月收集一次數(shù)據(jù)后，需嚴(yán)格按照對(duì)應(yīng)的點(diǎn)位將調(diào)查獲得的影像數(shù)據(jù)采用4級(jí)目錄結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類存儲(chǔ)。

紅外相機(jī)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(guó)獸類野外手冊(cè)(2009)》[13]和《中國(guó)鳥類分類與分布名錄(第三版)》，國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)等級(jí)參考《國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)野生動(dòng)物名錄》，國(guó)際自然保護(hù)聯(lián)盟(IUCN)瀕危等級(jí)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(jī)數(shù)據(jù)。含有野生動(dòng)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(duì)所有照片和視頻中的動(dòng)物進(jìn)行物種識(shí)別和數(shù)量統(tǒng)計(jì),計(jì)算調(diào)查對(duì)象的相對(duì)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(dòng)物的獨(dú)立記錄次數(shù)；T表示紅外相機(jī)正常工作的捕獲日。

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

2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

以17個(gè)有效相機(jī)位點(diǎn)來統(tǒng)計(jì)物種的相對(duì)豐富度，以17個(gè)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(jì)分析和制圖在 Microsoft Office 2017 和 ArcGIS 10.3 上進(jìn)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(jī)調(diào)查共獲得照片2 414張，視頻記錄779段，單獨(dú)有效記錄144次。其中，有效照片共計(jì)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(dòng)物、人類活動(dòng)照片分別為846張和77張，在846張野生動(dòng)物照片中能識(shí)別到具體種屬的有710張，種屬識(shí)別率為83.9%。在252段有效野生動(dòng)物記錄視頻中，有26段為人類活動(dòng)；野生動(dòng)物能具體識(shí)別到種屬的有200段，種屬識(shí)別率為71.9%。

3.2 取樣量分析

從相機(jī)有效監(jiān)測(cè)日來看，獸類物種數(shù)在到達(dá)1 100個(gè)相機(jī)監(jiān)測(cè)日之前持續(xù)增加，在1 000個(gè)相機(jī)監(jiān)測(cè)日時(shí)物種數(shù)增加量趨于飽和；鳥類物種數(shù)同樣在到達(dá)1 100個(gè)相機(jī)監(jiān)測(cè)日之前持續(xù)增加(見圖2)。分析表明，本次紅外相機(jī)調(diào)查中鳥類和獸類取樣均較為充分。

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

3.3 保護(hù)區(qū)陸生脊椎動(dòng)物物種組成

本次紅外相機(jī)監(jiān)測(cè)，共記錄到陸生脊椎動(dòng)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(guó)家II級(jí)重點(diǎn)保護(hù)動(dòng)物。各類群占該區(qū)域的物種百分比情況見表1。

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

3.4 保護(hù)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(guó)家II級(jí)重點(diǎn)保護(hù)動(dòng)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(dòng)物被列入IUCN 無危物種(LC)。

3.5 保護(hù)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(guó)家II級(jí)重點(diǎn)保護(hù)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(hù)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(hù)區(qū)鳥獸相對(duì)豐富度

3.6.1 獸類相對(duì)豐富度 本次紅外相機(jī)調(diào)查共記錄到可識(shí)別獸類3目8科14種。相對(duì)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(jī)記錄位點(diǎn)來看，記錄位點(diǎn)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(jī)位點(diǎn)數(shù)均未達(dá)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(jī)位點(diǎn)數(shù)與相對(duì)豐富度指數(shù)呈正相關(guān)。

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

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

3.6.2 鳥類相對(duì)豐富度 本次紅外相機(jī)調(diào)查共記錄到可識(shí)別鳥類3目5科10種，相對(duì)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(lán)鵲(Urocissaerythroryncha)的相對(duì)豐富度也達(dá)到0.1以上，分別是0.23和0.11，剩下4種的相對(duì)豐富度均不高(見圖5)。從紅外相機(jī)記錄位點(diǎn)來看，記錄位點(diǎn)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(jī)位點(diǎn)數(shù)均較少。各鳥類物種所占的相機(jī)位點(diǎn)數(shù)與相對(duì)豐富度指數(shù)呈正相關(guān)。

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

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

3.7 保護(hù)區(qū)干擾因子多度與分布

本次紅外相機(jī)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(duì)干擾因子的拍攝記錄數(shù)相對(duì)豐富度分析，羊的拍攝記錄數(shù)(74條)和相對(duì)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(duì)豐富度(RAI=0.05)均為最低(見圖7)。

圖7 保護(hù)區(qū)干擾因子相對(duì)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(duì)3種干擾因子進(jìn)行相機(jī)點(diǎn)位數(shù)、網(wǎng)格數(shù)和網(wǎng)格占有率統(tǒng)計(jì)，以分析各類干擾因子的分布情況。在人、羊和狗3個(gè)影響因子中，人的活動(dòng)干擾分布最廣，其次是羊，狗的分布范圍相對(duì)較窄?？梢姡谌?、羊和狗3個(gè)影響因子中，人的活動(dòng)及牧羊活動(dòng)是影響野生動(dòng)物活動(dòng)及其棲息地質(zhì)量的主要干擾因素(見圖8)。

圖8 保護(hù)區(qū)干擾因子拍攝相機(jī)位點(diǎn)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(yuǎn)低于以往文獻(xiàn)記錄，仍有多種重要珍稀動(dòng)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(jī)僅布設(shè)在重點(diǎn)區(qū)域，并未覆蓋整個(gè)保護(hù)區(qū)；第二，紅外相機(jī)技術(shù)主要調(diào)查對(duì)象是大中型獸類和林下鳥類，對(duì)小型獸類以及多數(shù)樹棲鳥類難以監(jiān)測(cè)到；第三，保護(hù)區(qū)內(nèi)進(jìn)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(dòng)的影響；第四，有些動(dòng)物(云豹、林麝、鬣羚、穿山甲) 可能在保護(hù)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(jī)拍攝到大量小型嚙齒目動(dòng)物，但由于它們體型較小，行動(dòng)迅速，并且主要在夜間活動(dòng)，因而無法進(jìn)行物種識(shí)別。紅外相機(jī)在用于監(jiān)測(cè)和記錄地面活動(dòng)的大中型獸類和鳥類時(shí)發(fā)揮著重要作用，但對(duì)于小型嚙齒類動(dòng)物和在林冠活動(dòng)的鳥類來說則不是一種特別有效的工具[16]。為了得到保護(hù)區(qū)全面的鳥類和獸類名錄，今后還需對(duì)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(jìn)行調(diào)查[17]。

紅外相機(jī)調(diào)查結(jié)果顯示，保護(hù)區(qū)內(nèi)存在放牧和采挖竹筍、藥材等人類活動(dòng)，主要發(fā)生在保護(hù)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(dòng)物在保護(hù)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(hù)區(qū)的實(shí)驗(yàn)區(qū)和緩沖區(qū)，只要加強(qiáng)管控和保護(hù)宣傳，對(duì)野生動(dòng)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(dòng)范圍較大，并會(huì)長(zhǎng)時(shí)間不間斷地取食，會(huì)對(duì)野生動(dòng)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(cè)初步了解了保護(hù)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(cè)結(jié)果可以作為其他調(diào)查方法的補(bǔ)充與印證，為后期的科研工作及保護(hù)管理提供豐富的基礎(chǔ)資料。

4.2 結(jié)論

本次監(jiān)測(cè)共記錄到陸生脊椎動(dòng)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(guó)家II級(jí)重點(diǎn)保護(hù)動(dòng)物。獸類中相對(duì)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(dòng)物，因其個(gè)體小，移動(dòng)快，無法有效識(shí)別。鳥類相對(duì)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(jī)位點(diǎn)數(shù)與相對(duì)豐富度指數(shù)均呈正相關(guān)性。本次紅外相機(jī)調(diào)查發(fā)現(xiàn)了人、羊和狗3種干擾因子。其中，人的活動(dòng)干擾分布最廣，其次是羊，最后是狗。