陜西觀音山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)東涼公路動(dòng)物通道有效性監(jiān)測(cè)

成鴻飛，朱 云，蔡 瓊，楊 釗，封 托，張洪峰＊

（1.陜西觀音山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局，陜西 楊凌712100；2.陜西省動(dòng)物研究所，西安710032）

野生動(dòng)物通道是指位于道路上方或下方，用來(lái)協(xié)助野生動(dòng)物遷移的通道［1］，從20世紀(jì)50年代起，國(guó)外一些生態(tài)學(xué)家和民間組織開(kāi)始關(guān)注公路對(duì)野生動(dòng)物棲息地的影響。歐洲一些國(guó)家開(kāi)始設(shè)計(jì)和使用野生動(dòng)物通道，保護(hù)有限的生物多樣性資源［2］。20世紀(jì)70年代，美國(guó)和加拿大等國(guó)開(kāi)始關(guān)注公路對(duì)環(huán)境的影響，把環(huán)境影響評(píng)價(jià)和野生動(dòng)物通道的設(shè)計(jì)納入高速公路規(guī)劃中，并制訂了相關(guān)的政策和法規(guī)［3－4］。野生動(dòng)物通道不只是設(shè)計(jì)讓動(dòng)物穿過(guò)的通道，還要切實(shí)做到建成后野生動(dòng)物能夠有效利用，通道建成后要進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，并采取相應(yīng)的措施對(duì)通道進(jìn)行維護(hù)和改造［6］。野生動(dòng)物通道監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)長(zhǎng)期的、持續(xù)性的、系統(tǒng)性的工作，不僅有助于對(duì)評(píng)價(jià)野生動(dòng)物通道的作用和效果，而且可為其他類似公路建設(shè)中野生動(dòng)物通道的設(shè)計(jì)、施工、評(píng)價(jià)、優(yōu)化、管理等提供科學(xué)完整的數(shù)據(jù)資料［17］。

國(guó)內(nèi)研究有關(guān)公路建設(shè)及其所產(chǎn)生的生態(tài)影響的相對(duì)較少，野生動(dòng)物通道設(shè)置的研究主要集中于河南駐馬店－信陽(yáng)高速公路［5］、云南思茅－小勐養(yǎng)高速公路［6］、青藏鐵路［7－9］、戶縣－洋縣高速公路［10］、韶贛高速公路［11－12］、哈密至羅布泊鐵路［13］與即將建設(shè)的北京至新疆高速公路。

結(jié)合國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)公路建設(shè)實(shí)際，我們于2012年7月至2013年9月，調(diào)查了東涼公路兩側(cè)野生動(dòng)物種類分布、車(chē)流量、人為干擾等因素，在全長(zhǎng)14.1 km的東涼公路上設(shè)置9處動(dòng)物通道，其中橋梁形式通道7處，緩坡形式通道2處。2013年11月至2014年9月，對(duì)所設(shè)置動(dòng)物通道利用進(jìn)行了系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)。本研究通過(guò)對(duì)東涼公路動(dòng)物通道的有效性分析，研究將林區(qū)公路小橋涵洞改造為動(dòng)物通道的可行性與相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以期為國(guó)家自然保護(hù)區(qū)類似公路動(dòng)物通道設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)域概況

試驗(yàn)區(qū)域位于陜西觀音山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)西北部（圖1），該保護(hù)區(qū)地處于秦嶺大熊貓保護(hù)區(qū)群的中心位置，西臨佛坪國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)、北靠周至國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)、東接天華山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)。以保護(hù)區(qū)內(nèi)東河臺(tái)至涼風(fēng)埡公路兩側(cè)2 km為監(jiān)測(cè)研究區(qū)域，地理坐標(biāo)為東經(jīng)107°51′～107°57′，北緯 33°41′～33°44′，海拔1 370～2 117 m，年平均氣溫11.5℃，年降水量922.8 mm。植被類型主要以落葉闊葉林、針闊混交林和針葉林為主［18］。

圖1 研究區(qū)域位置示意圖

2 研究方法

2.1 紅外相機(jī)布設(shè)

2014年1月至6月，使用型號(hào)Ltl－6210紅外相機(jī)對(duì)東涼公路動(dòng)物通道利用情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在7處橋梁形式通道下方布設(shè)7臺(tái)紅外相機(jī)，相機(jī)布設(shè)方式為懸掛式，拍攝模式為高清晰24 h連續(xù)拍攝，拍攝間隔時(shí)間為1 min，拍攝模式為“照片＋視頻”。相機(jī)靈敏度設(shè)置為“高”，每季度進(jìn)行一次監(jiān)測(cè)，收取照片并更換電池。

2.2 樣帶監(jiān)測(cè)

2013年11月至2014年9月，在7處橋梁通道下方和2處緩坡通道上設(shè)置樣帶，樣帶大小為10 m長(zhǎng)，1 m寬，鋪撒沙土，沙土厚度為3～5 cm，定期觀察和記錄野生動(dòng)物的足跡。樣帶監(jiān)測(cè)每季度進(jìn)行一次，每次監(jiān)測(cè)進(jìn)行3次數(shù)據(jù)記錄。監(jiān)測(cè)開(kāi)始時(shí)記錄沙障上動(dòng)物足跡，并拍照存檔，之后對(duì)沙障進(jìn)行清理，10 d后進(jìn)行第二次觀察記錄，之后再次對(duì)沙障進(jìn)行清理，間隔10 d后在進(jìn)行第三次監(jiān)測(cè)記錄。

2.3 動(dòng)物活動(dòng)痕跡新等級(jí)劃分

根據(jù)動(dòng)物足跡鏈或糞便的多少與新鮮程度，將動(dòng)物活動(dòng)痕跡等級(jí)分為以下三級(jí)：

Ⅰ級(jí)：利用的動(dòng)物種類為1～2種，痕跡非常少，足跡或糞便陳舊。

Ⅱ級(jí)：利用的動(dòng)物種類為3～4種，痕跡較少，足跡或糞便較為新鮮。

Ⅲ級(jí)：利用的動(dòng)物種類大于4種，痕跡較多，足跡或糞便新鮮。

2.4 數(shù)據(jù)處理與分析

照片回收后，將同一臺(tái)相機(jī)照片未拍攝到動(dòng)物個(gè)體的“空拍”照片全部去除，并去除同一時(shí)間段內(nèi)同一動(dòng)物個(gè)體連續(xù)拍攝的照片，對(duì)有效動(dòng)物照片進(jìn)行物種鑒別與統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算通道相對(duì)利用率（Relative effectivene index）、月通道相對(duì)利用率 （Monthly Relative effectivene index）等指標(biāo)。

通道相對(duì)利用率計(jì)算公式為：

其中，REI代表通道相對(duì)利用率（%）；Ai代表第i類動(dòng)物利用通道的頻次；N代表動(dòng)物利用通道的頻次總和。

月通道相對(duì)利用率計(jì)算公式為：

其中，MREI代表通道月相對(duì)利用率（%）；Mi代表第i類動(dòng)物在第i個(gè)月份利用通道的頻次；N代表該動(dòng)物利用通道的頻次總和。

3 研究結(jié)果

3.1 不同野生動(dòng)物通道動(dòng)物活動(dòng)痕跡等級(jí)

根據(jù)圖2可以看出，2013年11月至2014年9月東涼公路9處動(dòng)物通道均有野生動(dòng)物活動(dòng)痕跡，即有野生動(dòng)物活動(dòng)，冬季與春季野生動(dòng)物活動(dòng)痕跡較多，夏季后野生動(dòng)物活動(dòng)痕跡較少。

圖2 東涼公路動(dòng)物通道野生動(dòng)物活動(dòng)痕跡等級(jí)

3.2 通道利用率

2014年1－6月，共拍攝到7種獸類利用動(dòng)物通道進(jìn)行遷移，分別是羚牛 （Budorcas taxicolor）、鬣羚（Naemorhedus goral）、豹貓（Prionailurus bengalensis）、果子貍（Paguma larvata）、黃鼬（Mustela sibirica）、青鼬（Martes flavigula）、家犬（Canis familiaris）。不同動(dòng)物種類對(duì)通道相對(duì)利用率表現(xiàn)出一定差異，其中羚牛對(duì)通道的相對(duì)利用率最高，為36.07%；家犬對(duì)通道的相對(duì)利用率最低，為1.64%；其他種類對(duì)通道的相對(duì)利用率介于二者之間（表1），不同動(dòng)物種類對(duì)通道的相對(duì)利用率間顯呈差異極顯著（χ2＝55.043，df＝6，p＜0.01）。從通道利用位置來(lái)看，東涼公路動(dòng)物通道利用頻繁區(qū)域主要集中在寸溝至涼風(fēng)埡之間，該區(qū)域遠(yuǎn)離居民點(diǎn)，人為干擾小，海拔在1 500 m以上，是保護(hù)區(qū)南北兩個(gè)核心區(qū)野生動(dòng)物遷移的廊道。

表1 不同動(dòng)物種類對(duì)東涼公路動(dòng)物通道利用頻次統(tǒng)計(jì)

3.3 不同形式通道利用差異

從通道有效性來(lái)看，橋梁形式通道的利用率要高于緩坡形式通道（圖3），不同動(dòng)物種類對(duì)通道的相對(duì)利用率之間呈差異顯著（χ2＝52.018，df ＝1，p＜0.01）。

圖3 東涼公路不同類型動(dòng)物通道利用次數(shù)統(tǒng)計(jì)圖

3.4 不同月份通道利用規(guī)律

從動(dòng)物利用通道的時(shí)間來(lái)看，1月份通道相對(duì)利用率最高，為41.67%；6月最低不足5.00%；隨著時(shí)間的變化，呈現(xiàn)出波動(dòng)性周期變化，即從1月份開(kāi)始通道相對(duì)利用率開(kāi)始降低，3月份開(kāi)始回升；到4月回升至最高后開(kāi)始下降，呈現(xiàn)出降低－升高－再降低的變化趨勢(shì)（見(jiàn)圖4），不同月份動(dòng)物種通道的相對(duì)利用率之間差異顯著（χ2＝52.018，df ＝1，p＜0.01）。

圖4 不同月份對(duì)東涼公路動(dòng)物通道利用頻次統(tǒng)計(jì)圖

4 討論

目前，我國(guó)動(dòng)物通道設(shè)計(jì)和監(jiān)測(cè)主要側(cè)重于高等級(jí)的新建或改擴(kuò)建公（鐵）路［19－24］。李玉強(qiáng)［6］（2013）認(rèn)為動(dòng)物通道也適用于對(duì)野生動(dòng)物重要生境和遷移擴(kuò)散路線上已經(jīng)建好的公路、鐵路改造工程中。趙山海［25］（2009）提出小橋涵在林區(qū)公路中的作用及將小橋涵作為動(dòng)物通道的設(shè)計(jì)原則。余為干［26］（2010）總結(jié)并提出鄉(xiāng)村道路下穿高速公路通道設(shè)計(jì)要求。張洪峰［27］（2009）、封托［28］（2013）通過(guò)對(duì)青藏鐵路小橋涵的監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)藏原羚、狼、沙狐等野生動(dòng)物利用青藏鐵路小橋涵作為其遷移的通道。東涼公路是陜西觀音山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)內(nèi)具有代表性的一條林區(qū)公路，且具有數(shù)量較多的小橋涵（小橋涵是林區(qū)公路上最常見(jiàn)的小型排水構(gòu)造物）公路兩側(cè)野生動(dòng)物資源十分豐富，作者對(duì)小橋涵進(jìn)行改造，將其作為野生動(dòng)物通行的通道，采用紅外相機(jī)監(jiān)測(cè)通道的利用情況，發(fā)現(xiàn)東涼公路動(dòng)物通道已被羚牛、豹貓等野生動(dòng)物有效利用，這說(shuō)明將林區(qū)公路小橋涵通過(guò)改造作為動(dòng)物通行的通道是可行的。

Clevenger等［29］和 Norris 等［30］認(rèn) 為 通 道 的結(jié)構(gòu)、周?chē)h(huán)境特征以及人類活動(dòng)都會(huì)影響到野生動(dòng)物對(duì)通道的利用程度，本研究發(fā)現(xiàn)動(dòng)物利用通道頻率夜間明顯高于白天，這與周邊的環(huán)境因素及野生動(dòng)物的習(xí)性密切相關(guān)，東涼公路兩側(cè)分布有一個(gè)行政村，47戶212人，白天公路上車(chē)流量和人為干擾較大，而夜間則較小，這是引起差異的原因之一。在季節(jié)方面冬春季利用頻率較高，而夏秋季利用率相對(duì)較低，這與動(dòng)物的遷移習(xí)性息息相關(guān)，春季動(dòng)物要進(jìn)行遷移，一般是從低海拔區(qū)域向高海拔區(qū)域活動(dòng)；冬季時(shí)恰好相反，是由高海拔區(qū)域向低海拔區(qū)域活動(dòng)，動(dòng)物通道恰好處在其遷移路徑上活，因此，通道的利用頻次會(huì)表現(xiàn)出季節(jié)性差異。

對(duì)通道的利用率分析發(fā)現(xiàn)羚牛對(duì)通道的相對(duì)利用率最高，這是因?yàn)榱缗Ｊ乔貛X中體型較大的有蹄類動(dòng)物，具有遷移習(xí)性，而東涼公路恰好處于遷移通道上。另外，曾治高［31］認(rèn)為羚牛具有舔鹽習(xí)性，監(jiān)測(cè)6中發(fā)現(xiàn)部分羚牛個(gè)體有舔舐通道側(cè)壁的行為，此為其獲取鹽分的一種方式，羚牛這一特有的行為促使其對(duì)通道較高的利用頻率。監(jiān)測(cè)中發(fā)現(xiàn)公路橋涵附近經(jīng)常有嚙齒類動(dòng)物活動(dòng)，嚙齒類動(dòng)物是許多食肉動(dòng)物的主要食物來(lái)源，而東涼公路動(dòng)物通道儼然成為一個(gè)潛在的“捕食陷阱”為一些小型食肉類動(dòng)物提供了一個(gè)很好的覓食場(chǎng)所，這也是果子貍、豹貓的對(duì)通道的相對(duì)利用率也較高的因素之一。鬣羚、青鼬、黃鼬對(duì)通道的利用率很低，究其原因還有待于進(jìn)一步研究。

盡管東涼公路是一條普通的鄉(xiāng)村公路，且周邊動(dòng)物資源豐富，但因公路車(chē)輛和人為干擾，對(duì)野生動(dòng)物遷移造成阻隔影響較大。通過(guò)對(duì)橋梁（涵洞）的改造、建立路基緩坡、設(shè)置標(biāo)識(shí)牌等多種方式，有效的促進(jìn)了公路兩側(cè)野生動(dòng)物的遷移，從而降低和減緩該公路對(duì)野生動(dòng)物的阻隔影響。

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