大興安嶺北部地區(qū)紫貂冬季生境評價(jià)

李海軍，朱世兵，張士芳，趙雪東，陳鵬

（1.黑龍江省科學(xué)院自然與生態(tài)研究所濕地與生態(tài)保育國家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱150040；2.黑龍江雙河國家級自然保護(hù)區(qū)）

大興安嶺北部地區(qū)紫貂冬季生境評價(jià)

李海軍1，朱世兵1，張士芳1，趙雪東2，陳鵬2

（1.黑龍江省科學(xué)院自然與生態(tài)研究所濕地與生態(tài)保育國家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱150040；2.黑龍江雙河國家級自然保護(hù)區(qū)）

2013年11月-2015年12月，運(yùn)用樣線法調(diào)查了黑龍江雙河國家級自然保護(hù)區(qū)紫貂的分布和生境，基于3S技術(shù)，利用最大熵模型，對研究區(qū)域的紫貂生境進(jìn)行了評價(jià)，結(jié)果表明：適宜生境面積為26033hm2，占總面積的29.3%；不適宜生境面積為62816hm2，占總面積的70.7%；主要道路、居民點(diǎn)及海拔對紫貂生境質(zhì)量影響顯著。

紫貂；生境評價(jià)；人為干擾

紫貂（Marteszibellina）分布在北亞大陸及其鄰近島嶼，在俄羅斯、蒙古、中國、朝鮮、日本和哈薩克斯坦6個國家均有分布[1]。國內(nèi)野生紫貂種群主要分布于東北三省、新疆阿爾泰山以及新疆北部地區(qū)。在紫貂生態(tài)學(xué)研究方面俄羅斯處于國際前沿，而我國此方面的研究報(bào)道相對較少。馬逸清等研究了紫貂的分類與分布[2，3]，馬文忠從交配、巢穴、遷移、分布區(qū)域及生殖系統(tǒng)機(jī)能等方面介紹了紫貂的生物學(xué)特性[4]，徐利等研究了紫貂冬季食性和活動范圍[5，6]，姜兆文等對大興安嶺地區(qū)紫貂冬季生境選擇進(jìn)行了研究[7]，張洪海、馬建章等采用無線電跟蹤技術(shù)和全球定位系統(tǒng)對大興安嶺地區(qū)紫貂巢區(qū)及春季和夏季的生境選擇進(jìn)行了研究[8-11]，包新康等對大興安嶺紫貂食物組成進(jìn)行了詳細(xì)分析[12]，解伏菊等對大興安嶺北坡火后紫貂冬季生境適宜性與景觀格局的恢復(fù)進(jìn)行了研究[13]，李月輝等利用景觀生態(tài)學(xué)的原理和技術(shù)對大興安嶺呼中區(qū)紫貂生境格局變化及采伐的影響進(jìn)行了研究[14]，徐純柱,張洪海等通過紫貂線粒體基因組測序研究了紫貂的遺傳多樣性和種群分化問題[15]，近幾年我國對紫貂生境方面的研究報(bào)道相對較少。

1 研究地概況

研究區(qū)選擇在黑龍江雙河國家級自然保護(hù)區(qū)，屬于典型森林生態(tài)系統(tǒng)自然保護(hù)區(qū)，位于大興安嶺山地北部，地理坐標(biāo)為東經(jīng)124°52＇48〃-125°32＇03〃，北緯52°54＇25〃-53°12＇08〃，總面積88 849hm2，毗鄰黑龍江，保護(hù)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的自然性保持較好。

地貌屬于大興安嶺北部苔原地貌區(qū)。地形南高北低，比較破碎，山頂尚保存平坦面，坡度較緩，相對高度較小，海拔在200-515m之間。一般坡度為5°以下，15°以下平緩坡占總面積的90%。河網(wǎng)稠密，河谷多為槽谷狀呈放射狀分布，且多沼澤。

本區(qū)多為森林植被，以興安落葉松林為主，樟子松林比重較大，可占森林面積20%。落葉松林型中杜香—落葉松林、杜鵑—落葉松林占優(yōu)勢。此外，還有多類型的樟子松林、白樺林、山羊林、蒙古櫟林等群落的分布。

動物資源分布以適應(yīng)大興安嶺寒冷氣候條件的寒溫帶種類為主，獸類中的貂熊（Gulogulo）、紫貂（Marteszibellina）、駝鹿（Alcesalces）、雪兔（Lepustimidus）等都是典型的寒溫帶動物。在鳥類中具有寒冷地區(qū)特色的種類也很多，如黑嘴松雞（Tetraoparvirostris）、花尾榛雞（Bonasabonasia）、雪（Nycteascandiaca）、雪（Plectrophenaxnivalis）等。兩棲和爬行類則因寒冷氣候條件的局限，種類較為稀少。由于保護(hù)區(qū)北靠黑龍江，黑龍江的大小支流很多，魚類資源較也為豐富。

2 研究方法

2.1 生境因子調(diào)查

自2013年11月-2015年12月，我們利用3個冬季在黑龍江雙河自然保護(hù)區(qū)以機(jī)械布點(diǎn)的方式設(shè)置覆蓋整個保護(hù)區(qū)的動物調(diào)查樣線，樣線的最小間隔為2km，長度3-5km。調(diào)查人員在調(diào)查時記錄GPS點(diǎn)、動物信息（足跡、臥跡、糞樣、尿跡等）、足跡新鮮程度和方向、植被類型、隱蔽度等各項(xiàng)數(shù)據(jù)。同時，在進(jìn)行部分物種足跡鏈跟蹤調(diào)查時，也對所發(fā)現(xiàn)的紫貂出現(xiàn)點(diǎn)及生境信息進(jìn)行定位和記錄。

2.2 GIS環(huán)境因子數(shù)據(jù)處理

利用2010年MODIS影像結(jié)合實(shí)地調(diào)查獲得研究地區(qū)的植被類型圖。利用GDEM DEM 30米分辨率數(shù)字高程數(shù)據(jù)來獲得研究地區(qū)的海拔、坡向、坡度等信息。河流、道路等其他信息利用黑龍江雙河國家級自然保護(hù)區(qū)地形林相圖結(jié)合實(shí)際調(diào)查情況在ArcGIS10.2中矢量化。道路按使用情況進(jìn)行分類，即保護(hù)區(qū)管理巡護(hù)使用道路（無社會車輛通行）和主要通車道路（有保護(hù)區(qū)內(nèi)居民點(diǎn)同外界通車的道路）2類。前一類道路在冬季除了科研調(diào)查和部分線路每月2次的通勤車輛外無其他車輛通行；后一類道路有少量社會車輛通行。在雙河保護(hù)區(qū)及其周邊共存在1個較大的村莊、2個較小的村屯、1個管護(hù)站、3個檢查站和1個望塔。村屯大小等信息在ArcGIS中用不同緩沖區(qū)表示，管護(hù)站、檢查站和望塔以點(diǎn)處理。

2.3 生境評價(jià)

根據(jù)本研究所獲得的數(shù)據(jù)類型和各模型特點(diǎn)，我們選擇最大熵模型進(jìn)行紫貂冬季生境適宜性評價(jià)。人為干擾因素也作為紫貂生境質(zhì)量影響因素之一。

3 結(jié)果

3.1 預(yù)測結(jié)果檢驗(yàn)

在最大熵模型處理過程中，模型隨機(jī)選取75%的動物出現(xiàn)點(diǎn)數(shù)據(jù)作為模型的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，其余的數(shù)據(jù)作為模型的測試數(shù)據(jù)，以驗(yàn)證模型。該模型采用受試者工作特征曲線（receiver operating characteristic curve，ROC）及其曲線下面積（area under curve，AUC）對預(yù)測結(jié)果的可靠性進(jìn)行檢驗(yàn)。AUC值越大，表明所選擇的環(huán)境因子變量與物種空間分布之間存在的相關(guān)性越大，其預(yù)測結(jié)果較為可靠。ROC曲線下的面積值在0和1之間，有意義值范圍為0.5-1。在AUC值〉0.5的情況下，AUC值越接近于1，說明診斷效果越好。AUC值在0.5-0.7時準(zhǔn)確性較低，AUC值在0.7-0.8時有一定準(zhǔn)確性，AUC值在0.8-0.9時準(zhǔn)確性較好，AUC值在0.9以上時準(zhǔn)確性優(yōu)秀，AUC=0.5時，說明所選擇的環(huán)境因子變量與物種空間分布之間不存在相關(guān)性，無預(yù)測價(jià)值。

從圖1中可以看出，紫貂實(shí)際生境質(zhì)量分析的訓(xùn)練數(shù)據(jù)的AUC值達(dá)到了0.860，測試數(shù)據(jù)的AUC值也達(dá)到了0.751，表明結(jié)果準(zhǔn)確性優(yōu)良。

3.2 環(huán)境變量響應(yīng)曲線

在最大熵模型處理過程中，模型會給出各環(huán)境變量對模型預(yù)測貢獻(xiàn)程度的響應(yīng)曲線（Response curves），以反映環(huán)境變量對生境適宜性的影響方式，見圖2。

從環(huán)境變量貢獻(xiàn)值的響應(yīng)曲線可以看出，海拔、居民點(diǎn)、主要道路和坡度這些環(huán)境因素對紫貂生境適宜性的影響隨變量的變化而變化，其他環(huán)境因素的貢獻(xiàn)值基本與變量的變化相關(guān)性較小。

圖1 紫貂生境質(zhì)量預(yù)測結(jié)果的準(zhǔn)確性

3.3 環(huán)境變量影響大小檢驗(yàn)

最大熵模型會給出各環(huán)境變量對生境適宜性的影響大小。模型采用刀切法（Jackknife test）檢驗(yàn)，通過生成一系列的模型，每個環(huán)境變量被輪流逐一剔除，并用剩余的變量參與運(yùn)算，同時還會生成一個所有變量都參與運(yùn)行的模型，以檢驗(yàn)所選的環(huán)境因素對物種分布影響的重要性。刀切法檢驗(yàn)結(jié)果見圖3。

圖3中，深線條越長，說明該變量的貢獻(xiàn)值越大，即代表該變量越重要，淺線條的長度代表的是除該變量外的其它變量組合的所有貢獻(xiàn)之和。

結(jié)果表明，在9種環(huán)境變量中，主要道路對紫貂生境適宜性具有最大的影響，其次為居民點(diǎn)和海拔，主要河流、支流和巡護(hù)路也具有一定的影響，坡向的影響為較低的水平，而坡度和植被的影響最小。

3.4 紫貂生境評價(jià)

在不考慮食物資源和人為干擾情況下，紫貂的潛在生境適宜性評價(jià)結(jié)果如圖4。模型給出的最大訓(xùn)練敏感性和特異性（Maximum test sensitivity plus specificity）值為0.355，以此作為最適宜生境最低值，高于0.355的出現(xiàn)概率為適宜生境，低于0.355的出現(xiàn)概率為不適宜生境，經(jīng)ArcGIS10.2重分類之后，得到人為干擾影響下紫貂潛在生境適宜性分布圖，見圖4。在人為干擾的影響下，紫貂冬季生境質(zhì)量尚好，其最適宜生境面積比例為29.3%，不適宜生境面積比例為70.7%，接近于3:7。從分布上看，不適宜生境主要分布于低海拔區(qū)域，低海拔河流附近為適宜性最低；適宜生境主要分布在遠(yuǎn)離道路河流的中等海拔范圍的林地生境。

3.5 討論

黑龍江雙河自然保護(hù)區(qū)的自然生境適宜紫貂生存，其生境適宜性較高，最適宜生境占29.3%，不適宜生境占70.7%。多種因素會影響紫貂的生境質(zhì)量，如生物環(huán)境因素、物理環(huán)境因素和人為干擾因素等。本研究中，植被因素對紫貂生境適宜性貢獻(xiàn)率較低，表明保護(hù)區(qū)的植被類型對紫貂的生境質(zhì)量影響較小。在物理環(huán)境因素中，海拔和河流對紫貂生境適宜性影響較高，紫貂的適宜生境主要分布于中等海拔范圍，且距河流越近，紫貂的生境適宜性越低，表明中坡生境為紫貂的適宜生境，這一結(jié)果也與紫貂的實(shí)際調(diào)查記錄多出現(xiàn)于中坡生境相符。保護(hù)區(qū)的人為干擾因素對紫貂生境適宜性產(chǎn)生了負(fù)面影響。在研究區(qū)域內(nèi)，人為干擾因素主要包括道路和居民點(diǎn)。居民點(diǎn)包括位于保護(hù)區(qū)東部邊緣的一個自然村屯，人口約50人，以及保護(hù)區(qū)東西外側(cè)各1個小型村屯；此外還有位于保護(hù)區(qū)各道路入口的檢查站和管護(hù)站，每個站常駐工作人員2-3人。道路包括保護(hù)區(qū)巡護(hù)路（無社會車輛通行）和主要道路（保護(hù)區(qū)內(nèi)居民點(diǎn)同外界聯(lián)通的道路）2種。在生境適宜性評價(jià)中，主要道路具有最高的貢獻(xiàn)值，而居民點(diǎn)和巡護(hù)道路的貢獻(xiàn)值較低，表明人為干擾中，主要道路是主要因素，對紫貂的生境質(zhì)量產(chǎn)生了負(fù)面影響。李月輝等（2007）在大興安嶺北部呼中區(qū)的研究顯示，2000年后紫貂的最適宜生境和適宜生境的面積比例分別為4%和23%，持續(xù)采伐是紫貂生境格局變化的主要驅(qū)動因子[14]；解伏菊等（2006）在大興安嶺北坡圖強(qiáng)林業(yè)局的研究表明，2000年紫貂的最適宜生境和適宜生境的面積比例分別為4%和8%，紫貂生境相比1987年大火之前明顯惡化[13]。與這些同區(qū)域同類研究相比，黑龍江雙河國家級自然保護(hù)區(qū)紫貂適宜生境面積比例達(dá)到了29.3%，保護(hù)區(qū)內(nèi)的生境相對其他區(qū)域（持續(xù)開展林業(yè)生產(chǎn)的區(qū)域）更適宜紫貂的生存，既顯示出保護(hù)區(qū)建設(shè)對野生動物資源保護(hù)的重要作用，也驗(yàn)證了人為干擾對紫貂生境質(zhì)量的顯著影響。

圖2 環(huán)境變量對模型預(yù)測貢獻(xiàn)響應(yīng)曲線

圖3 刀切法檢驗(yàn)測試數(shù)據(jù)中各變量對生境適宜性影響的重要性

圖4 人為干擾下紫貂生境適宜性評價(jià)

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Winter Habitat Evaluation of Sableinthe northern region of the Greater Hing＇an Mountains

LI Hai-jun et al
(Institute of Natural Resources and Ecology,HAS.National and Provincial Joint Engineering Laboratory of Wetlands and Ecological Conservation,Harbin 150040,China)

The distribution and habitat of sable in Heilongjiang ShuangheNationalNatureReservewereinvestigatedbythe sampleline From November 2013 to December 2015.Based on 3S technology and Maximum entropy model.The habitat of sable was evaluated in the study area,obtained the following results:The suitable habitat area is 26033hm2,and accounting for 29.3%of the total area.The unsuitable habitat area is 62816hm2，and accountingfor70.7%ofthetotalarea.Themainroads, settlements and altitude are the main influencing factorson the habitat quality of sable.

Sable;Habitat evaluation;Human disturbance

S865

A

李海軍（1980-），男，黑龍江人，助理研究員，主要從事野生動物保護(hù)方面的研究。

（2016-08-10收稿劉曉佳編輯）

1003-7853（2016）05-0071-05

黑龍江省科學(xué)院青年創(chuàng)新基金資助項(xiàng)目