六盘山自然保护区两栖动物栖息地的重要性评判

龚大洁,郭熙川,赵海斌,郑 智,孙呈祥

(西北师范大学生命科学学院，甘肃兰州 730070)



六盘山自然保护区两栖动物栖息地的重要性评判

龚大洁,郭熙川,赵海斌,郑 智,孙呈祥

(西北师范大学生命科学学院，甘肃兰州 730070)

根据2011—2014年进行的宁夏六盘山国家级自然保护区生态监测得到的该地区两栖爬行动物种类和数量数据，运用综合模糊评判法对保护区内的5个监测点进行了两栖爬行动物栖息地的重要性评价.评判中隶属度的确定采用最佳因子值法，并分春夏两个最佳因子值进行评判.结果表明，夏季各监测点重要性比春季高，因此夏季是管理的重点；无论春季还是夏季，在种类的多样性和物种的濒危保护价值方面，小南川监测点相较于其他监测点其重要性(0.764和0.966)最高，应给予重点管理；老龙潭、二龙河的结果相近，重要程度次之，可持有较高程度的管理水平；冶家村春季物种数量和多样性均较高，应给予一般水平的管理，凉殿峡的夏季物种多样性较高，但也只需一般水平的管理.

六盘山自然保护区；两栖类；栖息地；模糊综合评判法

由于全球人口数量的快速增长对野生动物的胁迫，脊椎动物正以远超物种灭绝的速率高速灭绝.据现有的研究报道，两栖动物是脊椎动物中灭绝最快的类群之一[1-2],其全球性衰减的原因有很多种解释[3]，其中栖息地的丧失和破碎化是主要原因[4-5].六盘山位于宁夏回族自治区南部，是一片石质山地，地势呈现东南高西北低的趋势，是黄土高原上的绿岛和湿岛[6]，其中分布的六盘齿突蟾(Scutigerliupanensis)是我国六盘山地区特有的狭域物种，也是我国分布范围最北的齿突蟾属物种[7].鉴于以往对该地区两栖类栖息地研究比较缺乏，因此对六盘山两栖动物栖息地的研究，对西北地区的生态环境保护与管理具有一定的意义[8-9].

由于现阶段投入到生物保护中的资源有限，所以我们有必要对不同的保护对象在不同的保护层次上进行排序，以确定优先保护序.目前，从不同保护层次上确定保护地优先顺序已成为生物多样性保护研究中的一种趋势[10].自然保护区属于就地保护的有效手段，比起迁地保护能更好地保护生物多样性，在自然保护区管理过程中对不同的保护层次进行优先排序是非常必要的.栖息地重要性评价可为保护区优先排序的确定提供依据，以前对两栖类进行栖息地评价的研究很少，只有刘源等曾用遥感照片对汶川地震对两栖类栖息地的影响做过评价[11]，取得了较好结果.模糊综合评判法经过不断改进，已经在工程、气象、地质、环境评价、经济等众多领域被广泛引用，均取得了较好的应用效果[12-17]，但还未见其在两栖类栖息地评价方面的应用.因此，本文根据2011年至2014年在六盘山自然保护区内的两栖类生态监测的数据，用综合模糊评判法对该自然保护区内两栖动物栖息地的重要性进行评价，以确定各监测点的优先保护顺序，以期为六盘山保护区的保护管理工作提供一定的科学依据.

1 研究区域概况

六盘山自然保护区地貌类型从北向南依次为石质山地—土石山—黄土高原丘陵，气候类型为温带大陆性季风气候，冬季寒冷干燥，夏季较为湿润，年均降雨量676 mm左右，降水大多集中在夏秋季节，年平均气温5.8 ℃，夏季平均气温17.4 ℃[6].六盘山保护区植被类型从南向北主要分为草原和草甸、落叶阔叶灌丛、灌丛、常绿竹类、落叶阔叶林、温性针叶林等7个植被类型[18].此地两栖动物种类虽少，但数量相对较多，分布广泛，其分布受自然条件的影响也较大，主要种类有花背蟾蜍、岷山蟾蜍、六盘齿突蟾、中国林蛙四种，据资料记载分布有黑斑蛙，但在连续四年的调查中未再发现.该地区分布的六盘山齿突蟾为该区域的特有种，同时也是中国特有种[7-9,19-20].选取的泾源县老龙潭监测点生境类型为大型溪流，六盘山森林公园二龙河监测点为溪流—灌木丛，六盘山森林公园小南川监测点为小溪流，六盘山森林公园凉殿峡监测点为森林—小溪流，泾源县冶家村监测点为池塘，如图1所示.

图1 六盘山保护区监测地点分布Fig 1The survey sites in Liupan mountain nature reserve

2 监测方法

2.1 监测地选取

2011—2014年，笔者对六盘山自然保护区两栖动物进行了每年至少3次的连续监测，每次监测时间为7～10 d，每条样线至少重复3次.在保护区共选取了5个监测地，每个监测地各布设若干条监测样线、1个围栏陷阱及1个人工覆盖物，所选监测地分别位于六盘山不同的海拔区域，涵盖了六盘山的各种生境，具有一定的典型性和代表性.监测地及监测样线具体情况见表1.

选择监测地及样线时尽量避开人为活动影响较大的地区，并在两栖动物经常活动的区域设置样线及围栏陷阱，这样确保两栖监测工作的顺利进行.

2.2 样线及围栏陷阱布设

通过对六盘山自然保护区地形图的研究、实地考察和对当地两栖动物生态行为习性的了解，共布设样线45条.在每一个调查地点内布设5条长1 km、宽10 m的调查样线，每条样线在每次调查中重复调查2次；根据不同的生境选择不同调查时间，白天主要调查森林和山涧溪流区等较难调查的样线，夜晚以农田、水塘、河流区等相对容易调查的样线为主；每次采用样线法调查时至少2个人相互配合同时并排行进，在各自左右两侧2.5 m范围内仔细搜寻所能找到的全部两栖动物并计数，同时尽可能采集两栖动物标本，并及时做好观察记录(拍照并记录种类、数量、生境等)，每个物种选取其中的2～4只制作标本，其他个体做完记录后放生；由于两栖动物大多在夜间活动，因此采用围栏陷阱法[22]对调查到的数据进行修正，以提高调查数据的可信度.

表1 六盘山保护区监测地点Tab 1The survey sites in Liupan mountain nature reserve

3 评判方法

经过4年监测，共观察到两栖动物4种，其中春季4种1 308只，夏季4种542只.主要选择两栖动物物种数和个体数进行综合指标评判，首先对各个指标进行赋值，然后构建隶属函数，再根据各个因子权重进行合成运算，得出每个监测点评判结果，最后对各监测点栖息地进行重要性排序.

3.1 评判模型

3.1.1 确定评判对象集 记评判对象集为

以每次调查选取的5处监测点构成对象集:

X={老龙潭，二龙河，小南川，凉殿峡，冶家村}.

3.1.2 确定评判因子集 记评判因子集

由于两栖动物群落的物种数、个体数、生态类型和濒危物种、中国特有种、狭域种这些指标能很好地反映栖息地的生态幅宽度、生境多样性以及潜在保护价值等[23]，因此本研究取监测到的四种两栖动物为一级评判因子

其中，C为六盘山保护区两栖动物群落中濒危物种的物种数和检测到的数量的综合因子；W为该群落中蛙科的物种数和监测数量的综合因子；CH为群落中蟾蜍科的物种数和监测数量的综合因子；O为栖息地中其他科的两栖动物的物种数和监测数量的综合因子.再将每个综合因子细分为实际监测到的物种数和个体数两个次级因子U″，构成二级评判因子集

3.1.3 确定评语集 由于评语集只是一种人为的为了对各个监测点进行评价的主观划分标准，所以只需要将各监测点间公共因子综合比较得出排序结果即可对该地区两栖动物栖息地的重要性进行评价.为了便于研究和以后的管理，本研究不给出多级评价标准，仅确定评价值域为[0，1].

3.1.4 构建判断矩阵 先用各监测点监测结果的得分情况以及权重结果构建各评价指标的函数，然后用函数隶属度构造模糊评判矩阵

1)建立隶属函数.根据张淑萍等对天津地区水鸟的评判研究中用到的方法[23]，本研究确定各监测点的最佳因子值为1，并将各监测点的实测值与最佳值的接近程度定位该因子的隶属度，然后对保护区内各监测点各因子间进行综合比较.规定隶属度为1,各因子使用统一的隶属函数为

取2011—2014年期间六盘山保护区内各个监测点春夏两季调查得到两栖动物的物种数和个体数的野外调查结果.用春季或夏季的实测值带入Ui，将春季或夏季的最大实测值带入Umax.

2)最佳因子值处理.用以下两种情况来选取最佳因子值：当分开评判春夏两季的数据时，最佳因子值分别取春季最佳值和夏季最佳值；当春夏两次检测到的数据一起评判时，取春季或夏季调查到的实测值中的最大值作为最佳值.

3.1.5 确立权重 根据阎传海对各因子权重的确定方法[24]，我们对本次评价中的4个评价因子赋值情况如下：重要程度大于其他因子，即非常重要，给3分；重要程度比较重要时给2分；重要程度为不重要时给1分.而每个评价因子的总得分与所有评价因子的总得分的比值即为该因子的权重.如果该地区分布有中国特有种或者狭域种，则说明该地区具有较高的保护价值.另外，群落中物种的生态类型也能很好地反映该地区湿地质量.例如，由于蛙类需要比较湿润的栖息环境，而蟾蜍则更适应干旱的环境，所以如果一块栖息地蛙类与蟾蜍的物种数和个体数之比越高，就认为这块栖息地中的湿地越湿润，即该监测点的湿地质量越高，因此得出一级评判因子的重要性排序结果为：C>W>CH>O，权重确定结果见表2.

表2 一级评判因子的权重值Tab 2The weighted value of the primary grade factors

根据物种多样性原则[23]，各群落中物种数越高,每个物种个体数占群落总个体数比值越低，则该群落物种多样性越高.规定物种数作为评判因子时，其权重值为0.6，个体数作为评判因子时，其权重值为0.4，将各二级因子的评判权重值代入公式(Ct=0.6C,Cn=0.4C)，其结果如表3.

表3 二级因子的权重值Tab 3The weighted value of the sub-grade factors

经过计算，权向量的运算结果如下：

A=(0.257，0.171，0.114，0.076，0.143，

0.095，0.086，0.057).

3.1.6 评判结果的运算法则 采用评判矩阵与权重的合成运算B=A∘R作为评判结果的运算法则.考虑到各评判因子权重不同,合成算子“∘”取(×，+).

4 评判结果与分析

4.1 实测因子统计值

2011—2014年内5个监测点春夏两季的两栖类种类和数量的原始统计数据见表4和表5.

表4 春季野外调查原始数据统计Tab 4The original research date of springtide

注：Ft,Fn为濒危物种(Endangered species),下同.

表5 夏季野外调查原始数据统计表Tab 5The original research date in summer

4.2 隶属度确定

如果取春季最大观测值作为1，得到的春夏两季的隶属度结果(表6，7)，如果用夏季最大观测值作为1，则得到春夏两季隶属度结果(表6)，因为春季最大观测值大于夏季最大观测值，用春季最大观测值作为1对夏季监测结果进行评价，则得到的春夏两季的隶属度(表8).

表6 各二级因子在春季评判中的隶属度(春季最佳值)Tab 6 The fuzzy membership function value of the sub-grade factors in springtide evalution (by the maximum value of spring data)

表7 夏季评判各二级因子隶属度(夏季最佳值)Tab 7 The fuzzy membership function value of the sub-grade factors in summer evalution (by the maximum value of summer data)

表8 夏季评判各二级因子隶属度(春季最佳值)Tab 8 The fuzzy membership function value of the sub-grade factors in summer evalution (by the maximum value of springtide data)

4.3 评判结果与分析

经过合成运算法则，用春季最大实测值做最佳因子值进行模糊评判，评判结果如下：

(0.257，0.171，0.114，0.076，0.143，

0.095，0.086，0.057)∘

(0.207，0.189，0.764，0，0.428).

同理可得(夏季最佳值)夏季评判结果：

B″=(0.498，0.583，0.676，0.677，0.350),

以及(春季最佳值)

B‴=(0.390，0.562，0.761，0.453，0.613).

由此得出5个监测点春夏两季(两种最佳值处理)的排序结果(表9).

从本文的评判结果B′,B″及B‴来看，春夏两季中夏季各监测点的重要性都要比春季高，因此在保护工作的资源分配中，在夏季应该投入较多.春夏两季小南川监测点无论在生物多样性还是在频危物种保护价值方面，其重要性(0.764和0.966)都要远大于其他监测点，小南川海拔处于几个监测点海拔的中间水平，物种多样性比较高，这也验证了中间膨胀理论[25]，所以应给予重点管理.老龙潭、二龙河的结果相近，重要程度次之，可持有相同程度的管理水平；其次冶家村春季物种数量和多样性都较高，应给予一般管理，凉殿峡的夏季物种多样性较高，也应给予一般管理.

5 讨论

综上所述，我们可以发现，在评判中最佳因子值对评判结果有较大的影响，张淑萍等[23]在对天津鸟区重要性评判工作给出对鸟类评判的建议最佳值为10 000只，邱观华等对敦煌地区鸟类栖息地进行评价时最佳值为1 182只[26]，由于本次的监测点处于西北高海拔地区，气候干旱且寒冷，而且两栖动物与鸟类有一定的差异性[27]，所以两栖类种类、数量都比较少，保护区春季总计检测到1 308只，其中个体数最多的冶家村就监测到1 106只，但是隶属度只有0.428，按照文中的评语集则属于(中)，这主要是由于春季冶家村监测点物种种类较少且缺少濒危物种所致.

表9 春夏两季各湿地重要性评判结果和排序Tab 9The ranking results by inportance of different habitats in springtide and summer

本研究中，分别用了春季实测最大值、夏季实测最大值、还有总体实测作为最佳因子值进行评判，这是为了从不同的层次上对各个栖息地的重要性进行比较，从而为实际工作中对一年中不同季节的保护优先和同一季节不同监测点的保护优先问题提供理论依据.

通过与实际调查结果比较，本研究的评判结果基本与实地调查的情况符合：冶家村监测点不管是有效湿地的面积、温度、海拔、水深、水量、流速等状况都优于其他监测点；小南川、二龙河监测点海拔、温度、植被覆盖率都属于次优；凉殿峡监测点海拔较高，温度偏低,两栖类较少；老龙潭监测点游客较多,人为干扰大，因此重要性程度较低.通过以上研究结果我们可以看到，模糊综合评判法在两栖类栖息地质量重要性评价中取得了较为满意的研究结果.模糊综合评判法进行评判时，只需要对两栖类物种数和个体数进行调查即可，评价方法简单可行，评价结果清晰明了，不失为一种较为可靠的保护生物学研究方法，可以为野生动物栖息地保护管理工作提供一定的理论依据，但是对生物多样性的保护,还需要投入更多的资源和关注.

[1] VIÉ J C,HILTON T C,STUART S N,et al.WildlifeinaChangingWorld:AnAnalysisofthe2008IUCNRedListofThreatenedSpecies[M].Gland:IUCN,2009.

[2] CROTTINI A,BOLLEN A,WELDON C，et al.Amphibian survey and current absence of Batrachochytrium dendrobatidis(Bd) in Ivoloina Park，Toamasina(eastern Madagascar)[J].AfricanJournalofHerpetology，2014，63(1):70.

[3] ALFORD R A,RECHARD S J.Global amphibian declines a problen in applied ecology[J].AnnualReviewofEcologyandSystemathics，1999,30(1):133.

[4] KUNSTON M G，SAUER J R，OLSEN D A,et al.Effect of landscap composition and wetland fragmentation on frog and toad abundance and species richness in Iowa and Wisconsin，USA[J].ConservationBiology，1999，13(6):1437.

[5] CUSHMAN S A.Effects of habitat loss and fragmentation on amphibians a review and prospectus[J].BiologicalConservation，2006，128(2):1071.

[6] 戴君虎,王红丽,王焕炯，等.六盘山景观格局及与主要气候因子的关系[J].地理研究， 2013,32(12):2222

[7] 万丽霞,李宏伟,孙立新，等.我国齿突蟾属(两栖纲：无尾目)资源现状及保护对策[J].动物学杂志， 2014,49(3):357.

[8] 龚大洁,孙呈祥,郑智，等.宁夏六盘山国家级自然保护区两栖爬行动物资源调查[J].四川动物,2014，33(4):605.

[9] 龚大洁,孙呈祥,郑智，等.六盘山国家级自然保护区两栖动物资源调查及区系分析[J].西北师范大学学报(自然科学版)，2014,50(1):98.

[10] 朱耿平，刘国卿，卜文俊,等.生态位模型的基本原理及其在生物多样性保护中的应用[J].生物多样性，2013,21(1):90.

[11] 刘源，刘熹，李成.汶川地震对两栖动物栖息地的影响[J].四川动物，2013，32(1):7.

[12] 陈水利，李敬功，王向公.模糊集理论及其应用[M].北京：科学出版社,2005.

[13] 胡宝清.模糊理论基础[M].武汉：武汉大学出版社,2004.

[14] 李士勇.工程模糊数学及应用[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社,2004.

[15] 谢季坚，刘承平.模糊数学方法及其应用[M].武汉：华中理工大学出版社,2000.

[16] 黄洪钟.模糊设计[M].北京：机械工业出版社,1999.

[17] 吴秉坚.模糊数学及其经济分析[M].北京：中国标准出版社,1994.

[18] 朱强.六盘山药用植物物种多样性及保护研究[D].银川：宁夏大学，2009.

[19] 孙呈祥，龚大洁，孙立新,等.甘肃省庄浪县发现六盘齿突蟾[J].动物学杂志，2013，48(2):281.

[20] 孙呈祥，龚大洁,郑智,等.六盘齿突蟾[J].生物学通报，2013,48(12):14.

[21] 高中信.动物生态学实验与实习方法[M].哈尔滨：东北林业大学出版社,1992.

[22] 古晓东，梁春平，戴强,等.一种简便实用的小型陆栖脊椎动物监测方法——围栏陷阱法[J].四川动物，2009，28(2):273.[23] 张淑萍,张正旺,覃筱燕.模糊综合评价法在水鸟栖息地保护等级评价中的应用——天津地区水鸟栖息地评价案例[J].北京师范大学学报(自然科学版),2003，39(5):677.

[24] 阎传海.安徽萧县皇藏峪自然保护区评价研究[J].农村生态环境，1997,13(4):12.

[25] COLWELL R K，LEES D C.The mid-domain effect:geometric constraints on the geography of species richness[J].TrendsinEcology&Evolution,2000，15(2):70.

[26] 邱观华,李飞,雷霆，等.敦煌西湖湿地鸟类栖息地重要性模糊综合评判[J].生态学报，2009,29(7):3485.

[27] 孙立新,龚大洁,孙呈祥,等.六盘山自然保护区鸟类群落时空变化[J].干旱区研究，2014,31(2):329.

(责任编辑 俞诗源)

The importance assessment of the habitat for ampibians in Liupanshan mountain nature reserve

GONG Da-jie,GUO Xi-chuan,ZHAO Hai-bin,ZHENG Zhi,SUN Cheng-xiang

(College of Life Science,Northwest Normal University,Lanzhou 730070,Gansu,China)

Based on the date of species and population,the ampibians habitat in Liupan mountain nature reserve of Ningxia province from 2011—2014 is assessed in 5 wetland in the nature reserve by fuzzy synthetic method.The fuzzy membership function value is measured from the best value of factors.We deal with the date in two values，one is the maximum of springtide date，another is the maximum of summer date.The results are as follows：The amphibian habitat is more important in summer than that in springtide in all 5 wetland，so springtide is a key period of the management of habitat.The Small south river wetland is the most important habitat of all both in springtide and summer,they are 0.764 and 0.966.In springtide for other wetland like Old drogon pool site and Two drogons river site，the results are similar,and positioned in the second most important habitat where equal attentions are required for management.In springtide,both the population and diversity of Yejia village site are high.In summer，the diversity of Cool palace canyon site is high.Routine management is enough.

Liupan mountain nature reserve;amphibians;habitat;fuzzy synthetic method

10.16783/j.cnki.nwnuz.2016.01.018

2015-06-29;修改稿收到日期:2015-10-15

国家环保部南京环境科学研究所生物多样性示范监测项目

龚大洁(1961—)，男，甘肃兰州人，教授，博士，硕士研究生导师.主要研究方向为动物生态学及保护生物学.E-mail:gongdj@nwnu.edu.cn

Q 958

A

1001-988Ⅹ(2016)01-0086-07