基于相机陷阱法调查牯牛降国家级自然保护区野猪种群密度

张丁来,方宏明,施 皓,贺 君,邓帅涛,刘 凯,薛 辉

1.安徽牯牛降自然保护区石台管理站，安徽池州，245000; 2.安徽师范大学生命科学学院，安徽芜湖，241000

获得可靠的种群密度和数量是评估目标物种种群生存现状及其影响因素、开展种群动态监测、制定合理保护和管理措施的前提。传统研究中，通常利用样线法、标记重捕法等方法对目标物种种群密度进行估算，但这些方法对亚热带森林生态系统中活动隐秘的动物很难奏效[1]。相机陷阱技术能够根据环境温度的细微变化自动捕获感应区域内的动物，具有长时性、抗干扰性、客观性、劳动成本低、无损伤、监测范围广等优点[2-3]，适合活动隐蔽或夜行性动物的野外调查，已被广泛应用于动物分布和种群动态等研究[4-7]。研究表明，红外相机捕获率(trapping rate)与目标物种种群密度具有显著的相关性[8]。根据这种相关性，Rowcliffe等[9]构建了随机遇见模型(random encounter method,REM)用以估算无明显个体识别标志动物的种群密度。

野猪(susscrofaLinnaeus,1758)是家猪的祖先，在分类上隶属偶蹄目、猪科。中国有7个亚种，除青藏高原和戈壁沙漠以外，其分布范围跨越温带与热带。安徽境内有两个亚种：即华南亚种(S.s.chirodonta)和华北亚种(S.s.moupinensis)，主要分布于皖南山地丘陵和大别山区[10]。

野猪环境适应性极强，见于茂密的灌丛、低湿草地、食物丰富的阔叶林、、以及针阔混交林等多种生境中[11]。野猪对不同生境的利用频率与季节有关，夏季高温，多选择在高海拔区域阳光直射少的阴坡活动，尤其是山沟阴凉处；而冬季则偏爱低海拔的向阳坡区域，多在山间灌木丛中活动[12-14]。野猪没有固定的巢穴，但在繁殖季节会找水源充足，隐蔽条件好的地方筑简单巢穴[15]。

自《野生动物保护法》和《国家天然林防护工程》实施以来，全国各地山地森林植被普遍得到恢复，大部分野生动物得到有效保护，不少物种(如野猪等)种群数量增长明显，野生动物危害农作物事件导致人与动物之间的冲突已经引起广泛关注，而野猪对山地丘陵地区农作物的危害首当其冲[1,16]。不过，大部分地区人们只是直观的感觉野猪数量多，危害大，亟需采取措施将其对农作物的危害限制在最低程度。合理的保护和管理措施都应该建立在掌握目标物种种群密度和数量等基本信息的基础上。本研究于2015年8月至12月，采用相机陷阱技术对安徽牯牛降国家级自然保护区野猪种群资源进行调查，应用随机相遇模型基于红外相机数据估算种群密度和数量，旨在为野猪种群动态的监测和管理提供基础资料。

1 研究方法

1.1 研究地概况

牯牛降国家级自然保护区位于安徽省石台和祁门两县交界处，地处东经117°24′53″～117°34′20″，北纬30°00′23″～30°04′33″，总面积67.13 km2，主峰牯牛降海拔1 727.6 m，山体呈东西走向，北坡较平缓，南坡较陡峭，相对高差达1 694 m。牯牛降国家级自然保护区属亚热带湿润季风气候，区内年平均气温约16.0 ℃，年平均降水量为1 600～1 700 mm；在植被区划属于东部中亚热带常绿阔叶林的北缘，处在中亚热带向北亚热带过渡地带。山地植被垂直分布明显，随海拔的升高，依次出现常绿阔叶林、常绿阔叶与落叶阔叶混交林、落叶阔叶林、针叶与落叶阔叶混交林、黄山松林及部分山地矮林和高山草甸。

1.2 红外相机布设

红外相机布设遵循随机原则，根据牯牛降国家级自然保护区面积和地形地貌特点，先将自然保护区划分为1 km×1 km的公里网格，根据海拔高度对公里网格进行分层，在不同海拔层级中的相机位点兼顾不同生境类型，每两台相机之间间隔不少于300 m。共计布设红外相机25台(表1，图1)，相机安装在距离地面30～50 cm的树干上，调节相机使镜头基本与地面平行，相机感应区域视野开阔，避开阳光直射。相机监测时间4个月，2个月换一次电池。相机安装完毕后，对现场进行清理，还原自然生境。同时，记录安装时间、小地点、相机编号以及GPS位点等信息。

图1 红外相机位点分布图

本研究所用红外数码相机(Ltl-6210MC)像素500万，相机SD存储卡8 G， AA电池12节。相机工作模式为24 h不间断连续工作，相机拍照模式为：相邻两次拍照的时间间隔为0.8 s；一经触发，拍摄照片3张，接着录制1段30 s的视频。

1.3 数据处理与分析

首先，根据相机编号分别建立独立的文件夹,每台相机的照片和视频分别存入保存，删除空白照片和视频。参照刘凯等[1]的方法定义独立照片，即对于同一相机拍摄的同一物种连续照片，以时间间隔不少于30 min作为1次独立拍照,记录为1张独立照片。依据蒋志刚等《中国哺乳动物多样性及地理分布》[17]对监测到的物种进行分类，参照王岐山《安徽兽类志》[10]对相关物种的食性进行界定。根据公式RA=Ai/N计算各物种的相对丰度(relative abundance,RA),其中,Ai为第i种兽类的独立照片数;N为所拍摄兽类总的独立照片数。

根据 Rowcliffe等[9]中的方程估算野猪密度

其中，y为本次调查所获得的野猪总的独立有效照片数；t为所有相机连续工作的相机日之总和；v为野猪移动速度；r为红外相机监测区域的半径(10 m)；θ为红外相机监测的扇形弧度(θ=0.785)；g为野猪群体系数。

v值估算：分别选取30个代表不同时间段野猪活动的视频进行观察和分析，确定野猪的运动速度v，据此确定野猪的移动速度为2.90～4.30 km/d。

g值估算：根据野猪总有效独立照片所统计的个体数量，除以相应的独立照片数，作为目标物种的群体系数为2.87。

2 结 果

2.1 红外相机拍摄概况

本研究中，25台红外相机累计相机工作日为1 498天，经筛查共获得哺乳动物总有效独立照片数257张，能够准确鉴定的哺乳动物12种(表2)。其中，20个相机位点捕获到野猪活动的照片或视频(表1)，野猪独立有效照片63张，30 s视频51个。在所鉴定出的12种动物中，野猪的相对丰度最高，达24.51%，赤腹松鼠和小麂的相对丰度也很高，均在20%左右(表2)。绝大部分物种都是草食性动物或杂食性动物，食肉动物较少。

表1 牯牛降国家级自然保护区红外相机位点及野猪拍摄信息

(续表)

表2 牯牛降国家级自然保护区哺乳动物红外相机独立照片数和相对丰度

2.2 野猪种群密度和数量

利用Rowcliffe等[9]的随机相遇模型基于红外相机数据对野猪种群密度进行估算，结果显示，牯牛降国家级自然保护区野猪种群密度为5.9±1.15头/km2。牯牛降国家级自然保护区面积约67.13 km2，据此推算，牯牛降国家级自然保护区野猪野生种群数量约396±77头。

3 讨 论

红外相机陷阱技术被广泛应用于野生动物资源调查，利用红外相机数据估算种群密度多以标记重捕法为基础，目标物种一般具有可识别个体身份的特征，如猫科动物显著的条纹。但是，大部分动物体表没有明显的可供个体识别的特征，因此，红外相机数据在种群密度估算方面的应用受到限制。Rowcliffe等[9]根据随机相遇模型构建了能够估算不具有个体识别标记动物的种群密度，为基于红外相机数据估算这类动物种群密度提供了潜在的机会。利用这种方式估算动物种群密度的关键是对目标物种运动速度(v)和群体系数(g)进行估算。本研究首次应用随机相遇模型基于红外相机数据对安徽牯牛降国家级自然保护区野猪种群密度进行估算，结果显示该保护种群密度5.9±1.15头/km2。根据本文估算的种群密度结合保护区面积推算该保护区野猪数量约为396±77头。这是该保护区第一个关于野猪种群密度的数据，可作为野猪种群动态监测的基础数据。也可为后续研究利用基于动物痕迹信息的样线法调查野猪种群密度提供参考，评估不同方法调查野猪相对密度的有效性。

红外相机调查结果显示，在该保护区所监控的所有哺乳动物中，野猪的相对丰度最高(24.51%)。同域分布的其他物种也多是草食性动物或杂食性动物，主要原因概括起来有：(1)在过去几十年的封山育林政策驱使下，山地森林生态系统自然环境明显好转，为野生动物的生存和繁衍创造了有利条件；(2)《野生动物保护法》颁布以来，来自狩猎的威胁大幅度减小；(3)野猪的天敌是大型猫科动物，目前，皖南山区大中型食肉动物极度减少，致使野猪种群数量失去了自然天敌的有效控制[1]。

野猪食量大，破坏性强，当其种群数量增长到一定程度时，其活动区范围必然会扩张到附近的农田，对农作物产生危害。因此，对该保护区野猪种群密度进行长期监测，调查野猪对保护区内部和周边区域农作物的损害信息，通过野猪种群密度与农作物受损程度之间进行关联分析，可为合理控制野猪种群密度提供极为重要的信息。对保护区内野猪野生种群密度和数量进行科学评估，可为其保护和管理提供理论依据。