广西典型公益林区野生动物资源监测分析——以广西姑婆山自治区级自然保护区为例

罗天啸， 陆施毅， 林寿珣， 叶锦城， 赵 琦， 杨贵贤， 谭 俊

(1.广西壮族自治区森林资源与生态环境监测中心， 广西 南宁 530028； 2.广西姑婆山自治区级自然保护区管理局， 广西 贺州 542800)

长期以来，在野生动物监测研究领域，红外相机技术是通过自动相机系统(如被动式/主动式红外触发相机或定时拍摄相机等)来获取野生动物图像数据(如照片和视频)， 并通过这些图像来分析野生动物的物种分布、种群数量、行为和生境利用等重要信息， 从而为野生动物保护管理和资源利用提供参考[1]。我国最早于19世纪末20世纪初开始使用红外相机拍摄记录野生动物[2]，至20世纪90年代中期，红外传感器相机被广泛应用在各个研究领域[3]。2005年左右， 随着技术的不断发展，新一代数码红外相机将数码照相与红外相机技术相结合， 其性能得到进一步的提升， 极大地促进了其在野生动物研究中的应用[4]。2010年以后，数码红外相机技术得到进一步发展，其性能更加完善， 价格也大幅下降， 被广泛应用于野生动物种群监测、多样性调查、种群密度评估等科研和保护工作[5]。

本研究采用红外数码相机技术对广西姑婆山自治区级自然保护区(以下简称保护区)开展为期1年的调查活动。保护区以中亚热带常绿阔叶林及其珍稀濒危物种以及丰富的自然景观为主要保护对象，属生态特征明显典型公益林区。我们通过对得到的大量野外动物活动图像资料进行分析，初步掌握了保护区范围内部分物种的种群情况。

1 保护区概况

广西姑婆山自治区级自然保护区(以下简称保护区)地处广西壮族自治区贺州市平桂管理区境内，位于111°30′30″—111°37′30″E，24°34′26″—24°42′05″N之间，总面积65.49 km2，以中亚热带常绿阔叶林、珍稀濒危物种以及丰富的自然景观为主要保护对象，属生态特征明显的典型公益林区。

保护区位于具有国际意义的陆地生物多样性中心的南岭山地地区萌渚岭的南端，是我国生物多样性研究的热点地区之一[6]。保护区对重点生物物种具有重要的保护价值，分布有国家I级重点保护野生动物3种，分别为鳄蜥(Shinisauruscrocodilurus)、黄腹角雉(Tragopancaboti)和林麝(Moschusberezovskii)[7]；有国家II级重点保护野生动物18种，包括白鹇(Lophuranycthemera)、水獭(Lutralutra)等；有广西重点保护动物68种。保护区分布有9种国家II级重点保护野生植物[8]，如广东松(Pinuskwangtungensis)、福建柏(Fokieniahodginsii)等；有广西重点保护植物28种，其中有12属19种兰科植物；有广西特有种6种。

2 研究内容和方法

2.1 研究对象和内容

本研究以大中型哺乳动物及地面活动为主的鸟类为调查对象。哺乳动物主要包括奇蹄目(Perissodactyla)、偶蹄目(Artiodactyla)、食肉目(Carnivora)、灵长目(Primates)及啮齿目(Rodentia)的松鼠科(Rodentia)等，地面活动鸟类主要包括鸡形目(Galliformes)、雀形目(Passeriformes)的鸫科(Turdidae)和噪眉科(Leiothrichidae)部分物种等[9]。针对重点观测调查区内的国家重点保护野生动物和广西重点保护野生动物的调查内容以保护区内重点保护动物的种类、数量、分布以及人为干扰情况为主，以此评估保护区内重点保护动物种群动态变化趋势，分析生存环境变化及人类活动对野生动物多样性变化的影响[10]。

2.2 研究方法

使用GIS将保护区划定为标准的2 km×2 km网格，边缘网格按四舍五入原则进行取舍。由于保护区的面积较小，最终确定17个网格作为调查单元。使用被动式红外触发相机进行监测，型号为Apresys艾普瑞自动侦查拍摄仪 / 追踪相机IS340。每个网格内布置一台高清红外相机[11]，共计17台，覆盖面积68 km2，基本覆盖保护区的重要区域(见图1)。为了更有效地拍摄野生动物，尽可能将相机布设在兽道、水源地或者石壁下方有动物踪迹的地方。相机固定在较为隐蔽的树干上，距离地面大约50～80 cm，正面朝向地面(相机稍向地面倾斜，主要取景范围为镜头前的地面) ，位于石壁或者石崖下时相机镜头采取切向石壁的方向，避免正对石壁，确保视野开阔，没有遮挡物。相机设置参数包括日期、照片拍摄间隔(1 s)、连拍(3张) 以及视频的拍摄时间(10 s)等。

图1 保护区红外相机调查计划调查网格示意图Fig.1 Schematic diagram of the survey grid of the infrared camera survey plan in the reserve

2.3 数据采集和处理

2.3.1 数据采集 野外记录表和收回的存储卡做好编号后上交给专职数据管理人员进行处理。每个月收集一次数据后，需严格按照对应的点位将调查获得的影像数据采用4级目录结构进行分类存储。

红外相机拍摄的照片和视频用于物种鉴定[12]。兽类和鸟类的物种名及其分类分别主要参考《中国兽类野外手册(2009)》[13]和《中国鸟类分类与分布名录(第三版)》，国家重点保护等级参考《国家重点保护野生动物名录》，国际自然保护联盟(IUCN)濒危等级参考《IUCN 红色名录》[14]。

2.3.2 数据处理方法 每30 d采集一次红外相机数据。含有野生动物、人、家禽家畜、环境等有效信息的照片或录像为有效相片。然后,对所有照片和视频中的动物进行物种识别和数量统计,计算调查对象的相对丰富度指数(Relative abundance index，RAI)。公式如下：

RAI=A×100/T

(1)

式中：A 表示某种动物的独立记录次数；T表示红外相机正常工作的捕获日。

独立记录(照片或视频)需满足3个条件，即相邻有效记录中为同种或异种的不同个体、含同种个体的有效记录相邻间隔时间至少为30 min以及含同种个体的非相邻有效记录[15]。

2.4 数据统计与分析

以17个有效相机位点来统计物种的相对丰富度，以17个调查网格为基础来分析物种的网格占有率，并以此来分析物种的分布情况。所有数据统计分析和制图在 Microsoft Office 2017 和 ArcGIS 10.3 上进行处理。

3 结果与分析

3.1 野外调查结果

本次红外相机调查共获得照片2 414张，视频记录779段，单独有效记录144次。其中，有效照片共计924张，有效率为39.1%；有效视频记录278段，有效率为35.7%。在所有有效照片中，野生动物、人类活动照片分别为846张和77张，在846张野生动物照片中能识别到具体种属的有710张，种属识别率为83.9%。在252段有效野生动物记录视频中，有26段为人类活动；野生动物能具体识别到种属的有200段，种属识别率为71.9%。

3.2 取样量分析

从相机有效监测日来看，兽类物种数在到达1 100个相机监测日之前持续增加，在1 000个相机监测日时物种数增加量趋于饱和；鸟类物种数同样在到达1 100个相机监测日之前持续增加(见图2)。分析表明，本次红外相机调查中鸟类和兽类取样均较为充分。

图2 保护区的兽类、鸟类及二者总物种数与相机有效监测日的关系Fig.2 Relationship between mammals, birds, total species and effective surveillance days

3.3 保护区陆生脊椎动物物种组成

本次红外相机监测，共记录到陆生脊椎动物6目13科24种，其中兽类有3目8科14种，鸟类有3目5科10种，包括白鹇、凤头鹃隼(Avicedasubcristata)、中华鬣羚(Capricornismilneedwardsii)、小灵猫(Viverriculaindica)等4种国家II级重点保护动物。各类群占该区域的物种百分比情况见表1。

表1 保护区野外调查记录物种与保护区记录物种对比情况Tab.1 Comparison between species recorded in field survey and species recorded in the reserve纲红外相机监测记录/种保护区记录/种百分比/%鸟类101059.52兽类142653.84合计2430115.95 注: 保护区记录引自最新保护区本底调查数据。

3.4 保护区兽类物种组成

野外调查记录到兽类3目11科17种，其中，食肉目记录科数、种类最多，为5科8种；其次为偶蹄目，为4科6种;啮齿目记录数最少，仅有2科3种。本次记录的兽类中，有2种为国家II级重点保护动物，即中华鬣羚和小灵猫。猪獾(Arctonyxcollaris)、果子狸(Pagumalarvatataivana)被列入IUCN近危物种(NT)，中华鬣羚被列入IUCN易危物种(VU)，野猪(Susscrofa)、豹猫(Prionailurusbengalensis)、黄鼬(Mustelasibirica)等11种野生动物被列入IUCN 无危物种(LC)。

3.5 保护区鸟类物种组成

野外调查记录鸟类3目5科12种，其中雉科(Phasianidae)种类最多，有4种；其次是鸫科和噪鹛科，各有3种；而鸦科(Corvidae)、鹰科(Accipitridae)最少，均仅有1种(见表2)。

在野外调查记录的鸟类中，有2种为国家II级重点保护鸟类，分别是白鹇、凤头鹃隼。白鹇、白额山鹧鸪(Arborophilagingica)、灰胸竹鸡(Bambusicolathoracica)、紫啸鸫(Myophonuscaeruleus)等10种鸟类均被列入IUCN无危物种(LC)。

表2 保护区野外调查记录鸟类物种各科种类数量情况Tab.2 The quantity of bird species in each family recorded by field investigation in the reserve目科种数鸡形目雉科4雀形目鸫科3噪鹛科3鸦科1隼形目(Falconiformes)鹰科1

3.6 保护区鸟兽相对丰富度

3.6.1 兽类相对丰富度 本次红外相机调查共记录到可识别兽类3目8科14种。相对丰富度指数(RAI)排在前5位的野生兽类依次为野猪(1.66)、果子狸(0.91)、赤腹松鼠(Callosciuruserythraeus)(0.74)、小麂(Muntiacusreevesi)(0.34)、斑林狸(Prionodonpardicolor)(0.29)。其余物种的RAI均不高(见图3)。从红外相机记录位点来看，记录位点数排在前 5位的野生兽类依次为野猪(12)、果子狸(7)、斑林狸(5)、赤腹松鼠(3)和豹猫(3)，剩下的物种相机位点数均未达到3，最少的是黄腹鼬(Mustelakathiah)和中华鬣羚(见图4)。各物种所占的相机位点数与相对丰富度指数呈正相关。

图3 兽类相对丰富度比较Fig.3 Comparison of relative abundance of mammals

图4 兽类相机位点数比较Fig.4 Comparison of the number of points in a mammal camera

3.6.2 鸟类相对丰富度 本次红外相机调查共记录到可识别鸟类3目5科10种，相对丰富度指数(RAI)排在前3位的野生鸟类依次为白鹇(1.77)、白额山鹧鸪(0.51)、灰胸竹鸡和紫啸鸫(均为0.46)，虎斑地鸫(Zootheradauma)和红嘴蓝鹊(Urocissaerythroryncha)的相对丰富度也达到0.1以上，分别是0.23和0.11，剩下4种的相对丰富度均不高(见图5)。从红外相机记录位点来看，记录位点数排在前4位的鸟类依次为白鹇(15)、白额山鹧鸪(6)、灰胸竹鸡(5)、紫啸鸫(3)和虎斑地鸫(3)(见图6)。其他物种相机位点数均较少。各鸟类物种所占的相机位点数与相对丰富度指数呈正相关。

图5 鸟类相对丰富度比较Fig.5 Comparison of relative abundance of birds

图6 鸟类相机位点数比较Fig.6 Comparison of the number of camera sites in birds

3.7 保护区干扰因子多度与分布

本次红外相机调查，通过影像资料分析发现3种干扰因子，即人、羊和狗。通过对干扰因子的拍摄记录数相对丰富度分析，羊的拍摄记录数(74条)和相对丰富度(RAI=0.457)均是最高的；而狗的拍摄记录数(4条)和相对丰富度(RAI=0.05)均为最低(见图7)。

图7 保护区干扰因子相对丰富度与拍摄记录次数的比较Fig.7 Comparison of the relative richness of interference factors and the number of shooting records in the protected area

对3种干扰因子进行相机点位数、网格数和网格占有率统计，以分析各类干扰因子的分布情况。在人、羊和狗3个影响因子中，人的活动干扰分布最广，其次是羊，狗的分布范围相对较窄。可见，在人、羊和狗3个影响因子中，人的活动及牧羊活动是影响野生动物活动及其栖息地质量的主要干扰因素(见图8)。

图8 保护区干扰因子拍摄相机位点数、网格数及网格占有率的比较Fig.8 Comparison of the number of camera positions, the number of grids and the occupancy of interfering factors in the protection area

4 结论与讨论

4.1 讨论

本次调查的兽类和鸟类物种数量远低于以往文献记录，仍有多种重要珍稀动物未被记录，如云豹(Neofelisnebulosa) 、林麝、大灵猫(Viverrazibetha)、穿山甲(Manispentadactyla) 等。原因可能是：第一，本研究红外相机仅布设在重点区域，并未覆盖整个保护区；第二，红外相机技术主要调查对象是大中型兽类和林下鸟类，对小型兽类以及多数树栖鸟类难以监测到；第三，保护区内进行旅游开发、放牧(家牛、家羊以及家犬)、砍伐、采药等人为活动的影响；第四，有些动物(云豹、林麝、鬣羚、穿山甲) 可能在保护区内已极为稀少，或者可能已经局部性绝灭。

本次调查中红外相机拍摄到大量小型啮齿目动物，但由于它们体型较小，行动迅速，并且主要在夜间活动，因而无法进行物种识别。红外相机在用于监测和记录地面活动的大中型兽类和鸟类时发挥着重要作用，但对于小型啮齿类动物和在林冠活动的鸟类来说则不是一种特别有效的工具[16]。为了得到保护区全面的鸟类和兽类名录，今后还需对兽类的啮齿目、翼手目(Chiroptera)、食虫目(Insectivora) 以及鸟类等采用不同的技术手段进行调查[17]。

红外相机调查结果显示，保护区内存在放牧和采挖竹笋、药材等人类活动，主要发生在保护区的里松片区域，而这些区域也是白鹇、中华鬣羚等野生动物在保护区内的主要栖息地。药材采集受到地形限制主要集中在保护区的实验区和缓冲区，只要加强管控和保护宣传，对野生动物的影响可以得到控制。然而家畜(特别是羊)不易限制，其活动范围较大，并会长时间不间断地取食，会对野生动物的栖息地[18]、空间分布[19]、行为模式[20]等产生多方面影响。

总的来说，本次监测初步了解了保护区内大中型兽类及林下鸟类物种的组成及空间分布，监测结果可以作为其他调查方法的补充与印证，为后期的科研工作及保护管理提供丰富的基础资料。

4.2 结论

本次监测共记录到陆生脊椎动物6 目13科24种，其中兽类3目8科14种，鸟类3目5科10种，包括白鹇、凤头鹃隼、中华鬣羚、小灵猫等4种国家II级重点保护动物。兽类中相对丰富度指数(RAI)排在前3位的依次为野猪(1.66)、果子狸(0.91)、赤腹松鼠(0.74)，照片中还发现相当多的啮齿类动物，因其个体小，移动快，无法有效识别。鸟类相对丰富度指数(RAI)排在前3位的依次为白鹇、白额山鹧鸪、灰胸竹鸡，分别为1.77、0.51和0.46。兽类和鸟类各物种所占的相机位点数与相对丰富度指数均呈正相关性。本次红外相机调查发现了人、羊和狗3种干扰因子。其中，人的活动干扰分布最广，其次是羊，最后是狗。