江苏宜兴国家森林公园鸟兽多样性初步研究

台德运 钟育谦 王 波 王 玄 丁晶晶 常 青*

(1.南京师范大学生命科学学院，南京，210023；2.江苏省野生动植物保护站，南京，210036；3.宜兴市林场，无锡，214234；4.江苏省林业科学研究院，南京，211153；5.江苏扬州城市森林定位研究站，南京，211153)

红外相机技术是使用红外感应装置在无人为干扰的情况下，自动拍摄野生动物静态照片和动态影像的技术与方法[1]。相比于传统鸟兽调查方法，该技术具有灵敏度高、结果准确、可持续性和隐蔽性强、非损伤性等优点，是监测林下活动鸟兽最有效的方法[2-3]。近5年来，我国红外相机已广泛应用到野生动物研究的各个领域，在保护区和森林公园野生动物本底调查与鸟兽多样性监测中发挥了重要作用[4-9]。在动物行为学研究方面，通过红外相机监测，建立了某些大中型鸟兽行为谱[10-11]，探讨其活动节律[12-13]。在种群生态研究上，基于红外相机开展了种群数量的估算，包括对可识别个体[14]和不可识别个体[15]。此外，通过红外相机开展了猫科(Felidae)等重点保护动物的专项调查[16-17]。红外相机作为一种调查手段，结合不同的相机数据分析方法和模型，可解决不同的生态学问题。

宜兴国家森林公园位于江苏省南部，苏、浙、皖三省交界处。丘陵地貌，天目山余脉，属亚热带季风气候，是江苏省生物多样性重点关注区域之一。为了解宜兴国家森林公园野生动物资源状况，我们于2018年3月—2019年4月采用红外相机技术，对该区域林下鸟类和兽类资源进行监测调查，以期丰富宜兴国家森林公园的生物多样性资料，为森林公园野生动物的管理和保护提供有效的基础资料。

1 研究地区

宜兴国家森林公园(119°39′—119°47′E，31°14′—31°20′N)位于江苏省宜兴市丁蜀镇西南部，苏、浙、皖三省交界处，与浙江长兴县和安徽广德县相邻(图1)。地形上属于低山丘陵山区，是浙江天目山延伸至江苏宜兴、溧阳境内的余脉，海拔10—550 m，主峰铜官山海拔521 m。该区域为亚热带季风气候，具有典型的中亚热带北缘地带性植被，森林覆盖率较高，野生动植物资源丰富。

2 研究方法

2.1 红外相机布设

2018年3月—2019年4月，在宜兴国家森林公园内以平均2台/km2的密度布设25个红外相机监测位点(Ltl Acorn 6310)，对森林公园内林下鸟类和兽类多样性进行连续监测(图1)。相机布设地点主要选在野生动物经常出没的区域，如水源地、兽道等。红外相机直接捆绑在离地面80 cm左右高度的树干上，清理镜头前方的枯枝杂草，确保相机前方无树枝或草本植物等遮挡[18]，记录下每个相机的位点坐标、布设时间及其周围生境等信息。相机设置为照相+视频模式，连拍照片2张，录像时间10 s。相机每3个月更换1次电池及存储卡，对所拍摄的影像资料进行归类整理。

图1 江苏宜兴国家森林公园地理位置及公园内红外相机位点Fig.1 The geographical location of Yixing National Forest Park，Jiangsu Province and sketch map of infrared camera location in the park

2.2 数据分析

参照《中国哺乳动物多样性(第二版)》[19]和《中国鸟类分类与分布名录(第三版)》[20]对有效照片和有效视频进行动物物种鉴定，记录照片的拍摄日期、时间、温度及物种种类、数量、性别和行为。动物的地理分布型参照《中国动物地理》[21]。

独立有效照片为同一个相机监测点拍摄到的不同物种的有效照片或不能个体识别的同种个体间隔时间大于30 min的有效照片[22]。将各物种的独立有效照片与动物独立有效照片总数的百分比作为各个物种相对丰富度(relative abundance index，RAI)[23]，用来表示公园内鸟兽群落组成和各物种的相对多度。式中，Ai表示第i(i=1，2，3…32)种动物出现的独立有效照片数，N表示独立有效照片总数。

选择公园内活动节律典型且相对丰富度较高的4种动物，以2 h作为时间段，计算每种动物时间段相对丰富度(time-period relative abundance index，TRAI)，以分析其日活动节律[24]。式中Tij表示第i种(i=1，2，3…32)动物出现在第j时间段(j=1，2，3…12)内的独立有效照片数量，Ni表示第i种物种独立有效照片总数。

同一位点相同物种独立有效照片的相对数量称为拍摄率(picture rate，PR)[25]，式中Ai为第i物种独立有效照片数量，T为总有效监测时长；某一物种被拍到的相机位点数占所有相机位点数的百分比称为相机位点出现率(location presence rate，P)，式中S为某一物种被拍到的相机位点数，N为所有正常工作的相机位点数。用拍摄率和相机位点出现率共同衡量某一物种在公园内的相对种群数量和分布范围。

用Shannon-Wiener指数(H)和均匀度指数(J′)共同衡量公园内鸟兽的多样性。式中Pi为第i种独立有效照片数占独立有效照片总数的比例，S为监测到的所有物种数。

3 研究结果

3.1 物种组成

2018年3月—2019年4月，宜兴国家森林公园累计相机工作日共6 541日，拍摄照片总数16 687张，视频总数7 909份，有效照片1 960张，占拍摄照片总数11.75%；独立有效照片565张，占有效照片总数28.83%。记录到鸟兽物种32种，隶属9目21科。其中兽类8种，包括食肉目(Carnivora)2科4种，偶蹄目(Artiodactyla)2科2种，啮齿目(Rodentia)1科1种，兔形目(Lagomorpha)1科1种。鸟类24种，包括鸡形目(Galliformes)1科3种，鸻形目(Charadriiformes)1科1种，鸽形目(Columbiformes)1科1种，啄木鸟目(Piciformes)1科1种，雀形目(Passeriformes)11科18种(表1)。

记录到的兽类包括国家三有动物8种，其中独立有效照片最多的是果子狸(Pagumalarvata)，相机拍摄位点数最多的是小麂(Muntiacusreevesi)。记录到的鸟类包括国家Ⅰ级重点保护鸟类白颈长尾雉(Syrmaticusellioti)、国家Ⅱ级重点保护鸟类白鹇(Lophuranycthemera)和其他国家三有动物17种，其中独立有效照片最多的是红胁蓝尾鸲(Tarsigercyanurus)，相机拍摄位点数最多的是山斑鸠(Streptopeliaorientalis)(表1)。

3.2 物种丰富度

宜兴国家森林公园红外相机监测到的兽类中相对丰富度和拍摄率最高的为果子狸(13.27%，1.15%)，最低的为黄鼬(Mustelasibirica)(1.95%，0.17%)；相机位点出现率最高的为小麂(0.56)，最低的为黄鼬(0.16)和鼬獾(Melogalemoschata)(0.16)(表1)。

监测到的鸟类中相对丰富度和拍摄率最高的为红胁蓝尾鸲(12.92%，1.12%)；相机位点出现率最高的为山斑鸠(0.48)；相对丰富度、拍摄率和相机位点出现率均最低的鸟类有7种，包括红嘴蓝鹊(Urocissaerythrorhyncha)、蓝歌鸲(Larvivoracyane)等(0.18%，0.02%，0.04)(表1)。

表1 宜兴国家森林公园红外相机调查鸟兽名录

Tab.1 Birds and mammals captured by infrared cameras in Yixing National Forest Park

续表1

续表1

3.3 鸟兽多样性

宜兴国家森林公园鸟兽多样性指数为1.204，均匀度指数为0.347。兽类多样性指数为0.618，高于鸟类多样性指数0.586(表2)。

3.4 常见物种的日活动节律

选取宜兴国家森林公园内相对丰富度较高的4种动物进行日活动节律分析。从图2可以看出，白鹇和红胁蓝尾鸲为典型的昼行性动物，并均在6：00—18：00活动，但活动高峰有所不同，其中白鹇为6：00—8：00，红胁蓝尾鸲为12：00—14：00；果子狸为典型的夜行性动物，大多于18：00到次日6：00活动，活动高峰出现在20：00—22：00；华南兔虽主要在夜间活动，但在12：00—13：00和14：00—15：00也偶有拍到，可能与华南兔白天多隐藏于灌丛及草丛中，不易拍到有关。

表2 宜兴国家森林公园多样性指数

Tab.2 Yixing National Forest Park diversity

图2 宜兴国家森林公园4种典型动物的日活动节律Fig.2 The daily activity patterns of four kinds of typical animals in Yixing National Forest Pack

3.5 红外相机工作日与物种数曲线

从相机工作日和物种数曲线可以看出(图3)，相同监测环境下，兽类在4 000个工作日时曲线趋于平行，兽类物种数趋于饱和；鸟类监测在达到5 000个工作日时曲线趋于平行，鸟类的物种数趋于饱和。总体来看，当相机工作日达到5 000左右时鸟兽的物种数均达到饱和。

图3 宜兴国家森林公园红外相机工作日与物种数曲线Fig.3 The species quantity-time curve using camera days in Yixing National Forest Pack

4 讨论

江苏宜兴国家森林公园为期13个月的红外相机监测共拍摄照片16 687张，其中有效照片1 960张，仅占照片总数11.75%。通过分析照片得出，因太阳光直射误拍的照片占无效照片的一半以上。因此在选择红外相机安装的方向和角度时，除考虑能否拍到野生动物外，也应考虑太阳光照对相机拍摄的影响，以提高红外相机拍摄效率。

近年来在江苏省新发现的国家Ⅰ级重点保护鸟类白颈长尾雉和国家Ⅱ级重点保护鸟类白鹇[7-8]，这次都有记录到。本次监测多次拍摄到白鹇繁殖期及育雏期时，成年雌雄性集群、成年雌性带领亚成体个体觅食以及白鹇亚成体雄性个体单独活动的照片和视频，说明白鹇已在宜兴国家森林公园形成了稳定的繁殖种群。白鹇在宜兴国家森林公园的栖息地，以壳斗科(Fagaceae)为优势种的常绿落叶阔叶混交林为主，偶见于以毛竹(Phyllostachysedulis)为优势种的毛竹林，这与周边浙江、安徽地区白鹇栖息地类型相似[26]。研究中25个相机监测点有10个点记录到白鹇，占监测点总数的40.0%，海拔跨度从140 m到300 m，说明白鹇在宜兴国家森林公园的活动区域较广。对白鹇进行日活动节律分析，表明白鹇是典型的昼行性动物，这与利用红外相机对浙江白鹇活动节律分析结果一致[27-28]，但两地活动高峰有所不同。

白颈长尾雉和白鹇两种珍稀鸟类在公园内的分布与栖息地类型和人为干扰有关。监测中拍摄到的白颈长尾雉5个相机位点生境，均属于以落叶乔木为优势种的天然次生林；拍摄到白鹇的10个相机位点有9个属于天然次生林，仅有1个属于人工竹林，表明两种珍稀鸟类偏好天然形成的林地。相机位点中有3个同时拍到了这两种鸟类，地理位置均属于公园境内龙池省级自然保护区小黑沟区域及其附近。该区域林分保存完好，人为干扰较少，保证了鸟类相对完整的栖息地。

近年来，红外相机技术在野生动物监测中的应用越来越广泛，如何科学布设红外相机的问题亟待解决。肖治术等[29]提出，根据监测区域大小和监测物种活动范围，红外相机可采用公顷网格和公里网格2种布设模式。公里网格法覆盖面积较大，可涵盖到不同的海拔梯度和生境类型，能监测到尽可能多的野生动物种类；而公顷网格法由于监测地点集中，对特定物种的种群动态监测，有着明显优势。为进一步加强对宜兴国家森林公园内珍稀鸟类的重点监测，今后可将公里网格和公顷网格两种方法相结合，在公里网格法监测鸟兽多样性的基础上，对珍稀鸟类经常出没的区域，运用公顷网格法，增大相机调查的密度，以更加全面地了解宜兴国家森林公园内珍稀鸟类的活动规律和栖息地选择等生态学问题。