江蘇宜興國(guó)家森林公園鳥(niǎo)獸多樣性初步研究

臺(tái)德運(yùn) 鐘育謙 王 波 王 玄 丁晶晶 常 青*

(1.南京師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，南京，210023；2.江蘇省野生動(dòng)植物保護(hù)站，南京，210036；3.宜興市林場(chǎng)，無(wú)錫，214234；4.江蘇省林業(yè)科學(xué)研究院，南京，211153；5.江蘇揚(yáng)州城市森林定位研究站，南京，211153)

紅外相機(jī)技術(shù)是使用紅外感應(yīng)裝置在無(wú)人為干擾的情況下，自動(dòng)拍攝野生動(dòng)物靜態(tài)照片和動(dòng)態(tài)影像的技術(shù)與方法[1]。相比于傳統(tǒng)鳥(niǎo)獸調(diào)查方法，該技術(shù)具有靈敏度高、結(jié)果準(zhǔn)確、可持續(xù)性和隱蔽性強(qiáng)、非損傷性等優(yōu)點(diǎn)，是監(jiān)測(cè)林下活動(dòng)鳥(niǎo)獸最有效的方法[2-3]。近5年來(lái)，我國(guó)紅外相機(jī)已廣泛應(yīng)用到野生動(dòng)物研究的各個(gè)領(lǐng)域，在保護(hù)區(qū)和森林公園野生動(dòng)物本底調(diào)查與鳥(niǎo)獸多樣性監(jiān)測(cè)中發(fā)揮了重要作用[4-9]。在動(dòng)物行為學(xué)研究方面，通過(guò)紅外相機(jī)監(jiān)測(cè)，建立了某些大中型鳥(niǎo)獸行為譜[10-11]，探討其活動(dòng)節(jié)律[12-13]。在種群生態(tài)研究上，基于紅外相機(jī)開(kāi)展了種群數(shù)量的估算，包括對(duì)可識(shí)別個(gè)體[14]和不可識(shí)別個(gè)體[15]。此外，通過(guò)紅外相機(jī)開(kāi)展了貓科(Felidae)等重點(diǎn)保護(hù)動(dòng)物的專項(xiàng)調(diào)查[16-17]。紅外相機(jī)作為一種調(diào)查手段，結(jié)合不同的相機(jī)數(shù)據(jù)分析方法和模型，可解決不同的生態(tài)學(xué)問(wèn)題。

宜興國(guó)家森林公園位于江蘇省南部，蘇、浙、皖三省交界處。丘陵地貌，天目山余脈，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，是江蘇省生物多樣性重點(diǎn)關(guān)注區(qū)域之一。為了解宜興國(guó)家森林公園野生動(dòng)物資源狀況，我們于2018年3月—2019年4月采用紅外相機(jī)技術(shù)，對(duì)該區(qū)域林下鳥(niǎo)類和獸類資源進(jìn)行監(jiān)測(cè)調(diào)查，以期豐富宜興國(guó)家森林公園的生物多樣性資料，為森林公園野生動(dòng)物的管理和保護(hù)提供有效的基礎(chǔ)資料。

1 研究地區(qū)

宜興國(guó)家森林公園(119°39′—119°47′E，31°14′—31°20′N(xiāo))位于江蘇省宜興市丁蜀鎮(zhèn)西南部，蘇、浙、皖三省交界處，與浙江長(zhǎng)興縣和安徽廣德縣相鄰(圖1)。地形上屬于低山丘陵山區(qū)，是浙江天目山延伸至江蘇宜興、溧陽(yáng)境內(nèi)的余脈，海拔10—550 m，主峰銅官山海拔521 m。該區(qū)域?yàn)閬啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，具有典型的中亞熱帶北緣地帶性植被，森林覆蓋率較高，野生動(dòng)植物資源豐富。

2 研究方法

2.1 紅外相機(jī)布設(shè)

2018年3月—2019年4月，在宜興國(guó)家森林公園內(nèi)以平均2臺(tái)/km2的密度布設(shè)25個(gè)紅外相機(jī)監(jiān)測(cè)位點(diǎn)(Ltl Acorn 6310)，對(duì)森林公園內(nèi)林下鳥(niǎo)類和獸類多樣性進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)(圖1)。相機(jī)布設(shè)地點(diǎn)主要選在野生動(dòng)物經(jīng)常出沒(méi)的區(qū)域，如水源地、獸道等。紅外相機(jī)直接捆綁在離地面80 cm左右高度的樹(shù)干上，清理鏡頭前方的枯枝雜草，確保相機(jī)前方無(wú)樹(shù)枝或草本植物等遮擋[18]，記錄下每個(gè)相機(jī)的位點(diǎn)坐標(biāo)、布設(shè)時(shí)間及其周?chē)车刃畔?。相機(jī)設(shè)置為照相+視頻模式，連拍照片2張，錄像時(shí)間10 s。相機(jī)每3個(gè)月更換1次電池及存儲(chǔ)卡，對(duì)所拍攝的影像資料進(jìn)行歸類整理。

圖1 江蘇宜興國(guó)家森林公園地理位置及公園內(nèi)紅外相機(jī)位點(diǎn)Fig.1 The geographical location of Yixing National Forest Park，Jiangsu Province and sketch map of infrared camera location in the park

2.2 數(shù)據(jù)分析

參照《中國(guó)哺乳動(dòng)物多樣性(第二版)》[19]和《中國(guó)鳥(niǎo)類分類與分布名錄(第三版)》[20]對(duì)有效照片和有效視頻進(jìn)行動(dòng)物物種鑒定，記錄照片的拍攝日期、時(shí)間、溫度及物種種類、數(shù)量、性別和行為。動(dòng)物的地理分布型參照《中國(guó)動(dòng)物地理》[21]。

獨(dú)立有效照片為同一個(gè)相機(jī)監(jiān)測(cè)點(diǎn)拍攝到的不同物種的有效照片或不能個(gè)體識(shí)別的同種個(gè)體間隔時(shí)間大于30 min的有效照片[22]。將各物種的獨(dú)立有效照片與動(dòng)物獨(dú)立有效照片總數(shù)的百分比作為各個(gè)物種相對(duì)豐富度(relative abundance index，RAI)[23]，用來(lái)表示公園內(nèi)鳥(niǎo)獸群落組成和各物種的相對(duì)多度。式中，Ai表示第i(i=1，2，3…32)種動(dòng)物出現(xiàn)的獨(dú)立有效照片數(shù)，N表示獨(dú)立有效照片總數(shù)。

選擇公園內(nèi)活動(dòng)節(jié)律典型且相對(duì)豐富度較高的4種動(dòng)物，以2 h作為時(shí)間段，計(jì)算每種動(dòng)物時(shí)間段相對(duì)豐富度(time-period relative abundance index，TRAI)，以分析其日活動(dòng)節(jié)律[24]。式中Tij表示第i種(i=1，2，3…32)動(dòng)物出現(xiàn)在第j時(shí)間段(j=1，2，3…12)內(nèi)的獨(dú)立有效照片數(shù)量，Ni表示第i種物種獨(dú)立有效照片總數(shù)。

同一位點(diǎn)相同物種獨(dú)立有效照片的相對(duì)數(shù)量稱為拍攝率(picture rate，PR)[25]，式中Ai為第i物種獨(dú)立有效照片數(shù)量，T為總有效監(jiān)測(cè)時(shí)長(zhǎng)；某一物種被拍到的相機(jī)位點(diǎn)數(shù)占所有相機(jī)位點(diǎn)數(shù)的百分比稱為相機(jī)位點(diǎn)出現(xiàn)率(location presence rate，P)，式中S為某一物種被拍到的相機(jī)位點(diǎn)數(shù)，N為所有正常工作的相機(jī)位點(diǎn)數(shù)。用拍攝率和相機(jī)位點(diǎn)出現(xiàn)率共同衡量某一物種在公園內(nèi)的相對(duì)種群數(shù)量和分布范圍。

用Shannon-Wiener指數(shù)(H)和均勻度指數(shù)(J′)共同衡量公園內(nèi)鳥(niǎo)獸的多樣性。式中Pi為第i種獨(dú)立有效照片數(shù)占獨(dú)立有效照片總數(shù)的比例，S為監(jiān)測(cè)到的所有物種數(shù)。

3 研究結(jié)果

3.1 物種組成

2018年3月—2019年4月，宜興國(guó)家森林公園累計(jì)相機(jī)工作日共6 541日，拍攝照片總數(shù)16 687張，視頻總數(shù)7 909份，有效照片1 960張，占拍攝照片總數(shù)11.75%；獨(dú)立有效照片565張，占有效照片總數(shù)28.83%。記錄到鳥(niǎo)獸物種32種，隸屬9目21科。其中獸類8種，包括食肉目(Carnivora)2科4種，偶蹄目(Artiodactyla)2科2種，嚙齒目(Rodentia)1科1種，兔形目(Lagomorpha)1科1種。鳥(niǎo)類24種，包括雞形目(Galliformes)1科3種，鸻形目(Charadriiformes)1科1種，鴿形目(Columbiformes)1科1種，啄木鳥(niǎo)目(Piciformes)1科1種，雀形目(Passeriformes)11科18種(表1)。

記錄到的獸類包括國(guó)家三有動(dòng)物8種，其中獨(dú)立有效照片最多的是果子貍(Pagumalarvata)，相機(jī)拍攝位點(diǎn)數(shù)最多的是小麂(Muntiacusreevesi)。記錄到的鳥(niǎo)類包括國(guó)家Ⅰ級(jí)重點(diǎn)保護(hù)鳥(niǎo)類白頸長(zhǎng)尾雉(Syrmaticusellioti)、國(guó)家Ⅱ級(jí)重點(diǎn)保護(hù)鳥(niǎo)類白鷴(Lophuranycthemera)和其他國(guó)家三有動(dòng)物17種，其中獨(dú)立有效照片最多的是紅脅藍(lán)尾鴝(Tarsigercyanurus)，相機(jī)拍攝位點(diǎn)數(shù)最多的是山斑鳩(Streptopeliaorientalis)(表1)。

3.2 物種豐富度

宜興國(guó)家森林公園紅外相機(jī)監(jiān)測(cè)到的獸類中相對(duì)豐富度和拍攝率最高的為果子貍(13.27%，1.15%)，最低的為黃鼬(Mustelasibirica)(1.95%，0.17%)；相機(jī)位點(diǎn)出現(xiàn)率最高的為小麂(0.56)，最低的為黃鼬(0.16)和鼬獾(Melogalemoschata)(0.16)(表1)。

監(jiān)測(cè)到的鳥(niǎo)類中相對(duì)豐富度和拍攝率最高的為紅脅藍(lán)尾鴝(12.92%，1.12%)；相機(jī)位點(diǎn)出現(xiàn)率最高的為山斑鳩(0.48)；相對(duì)豐富度、拍攝率和相機(jī)位點(diǎn)出現(xiàn)率均最低的鳥(niǎo)類有7種，包括紅嘴藍(lán)鵲(Urocissaerythrorhyncha)、藍(lán)歌鴝(Larvivoracyane)等(0.18%，0.02%，0.04)(表1)。

表1 宜興國(guó)家森林公園紅外相機(jī)調(diào)查鳥(niǎo)獸名錄

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

續(xù)表1

續(xù)表1

3.3 鳥(niǎo)獸多樣性

宜興國(guó)家森林公園鳥(niǎo)獸多樣性指數(shù)為1.204，均勻度指數(shù)為0.347。獸類多樣性指數(shù)為0.618，高于鳥(niǎo)類多樣性指數(shù)0.586(表2)。

3.4 常見(jiàn)物種的日活動(dòng)節(jié)律

選取宜興國(guó)家森林公園內(nèi)相對(duì)豐富度較高的4種動(dòng)物進(jìn)行日活動(dòng)節(jié)律分析。從圖2可以看出，白鷴和紅脅藍(lán)尾鴝為典型的晝行性動(dòng)物，并均在6：00—18：00活動(dòng)，但活動(dòng)高峰有所不同，其中白鷴為6：00—8：00，紅脅藍(lán)尾鴝為12：00—14：00；果子貍為典型的夜行性動(dòng)物，大多于18：00到次日6：00活動(dòng)，活動(dòng)高峰出現(xiàn)在20：00—22：00；華南兔雖主要在夜間活動(dòng)，但在12：00—13：00和14：00—15：00也偶有拍到，可能與華南兔白天多隱藏于灌叢及草叢中，不易拍到有關(guān)。

表2 宜興國(guó)家森林公園多樣性指數(shù)

Tab.2 Yixing National Forest Park diversity

圖2 宜興國(guó)家森林公園4種典型動(dòng)物的日活動(dòng)節(jié)律Fig.2 The daily activity patterns of four kinds of typical animals in Yixing National Forest Pack

3.5 紅外相機(jī)工作日與物種數(shù)曲線

從相機(jī)工作日和物種數(shù)曲線可以看出(圖3)，相同監(jiān)測(cè)環(huán)境下，獸類在4 000個(gè)工作日時(shí)曲線趨于平行，獸類物種數(shù)趨于飽和；鳥(niǎo)類監(jiān)測(cè)在達(dá)到5 000個(gè)工作日時(shí)曲線趨于平行，鳥(niǎo)類的物種數(shù)趨于飽和。總體來(lái)看，當(dāng)相機(jī)工作日達(dá)到5 000左右時(shí)鳥(niǎo)獸的物種數(shù)均達(dá)到飽和。

圖3 宜興國(guó)家森林公園紅外相機(jī)工作日與物種數(shù)曲線Fig.3 The species quantity-time curve using camera days in Yixing National Forest Pack

4 討論

江蘇宜興國(guó)家森林公園為期13個(gè)月的紅外相機(jī)監(jiān)測(cè)共拍攝照片16 687張，其中有效照片1 960張，僅占照片總數(shù)11.75%。通過(guò)分析照片得出，因太陽(yáng)光直射誤拍的照片占無(wú)效照片的一半以上。因此在選擇紅外相機(jī)安裝的方向和角度時(shí)，除考慮能否拍到野生動(dòng)物外，也應(yīng)考慮太陽(yáng)光照對(duì)相機(jī)拍攝的影響，以提高紅外相機(jī)拍攝效率。

近年來(lái)在江蘇省新發(fā)現(xiàn)的國(guó)家Ⅰ級(jí)重點(diǎn)保護(hù)鳥(niǎo)類白頸長(zhǎng)尾雉和國(guó)家Ⅱ級(jí)重點(diǎn)保護(hù)鳥(niǎo)類白鷴[7-8]，這次都有記錄到。本次監(jiān)測(cè)多次拍攝到白鷴繁殖期及育雛期時(shí)，成年雌雄性集群、成年雌性帶領(lǐng)亞成體個(gè)體覓食以及白鷴亞成體雄性個(gè)體單獨(dú)活動(dòng)的照片和視頻，說(shuō)明白鷴已在宜興國(guó)家森林公園形成了穩(wěn)定的繁殖種群。白鷴在宜興國(guó)家森林公園的棲息地，以殼斗科(Fagaceae)為優(yōu)勢(shì)種的常綠落葉闊葉混交林為主，偶見(jiàn)于以毛竹(Phyllostachysedulis)為優(yōu)勢(shì)種的毛竹林，這與周邊浙江、安徽地區(qū)白鷴棲息地類型相似[26]。研究中25個(gè)相機(jī)監(jiān)測(cè)點(diǎn)有10個(gè)點(diǎn)記錄到白鷴，占監(jiān)測(cè)點(diǎn)總數(shù)的40.0%，海拔跨度從140 m到300 m，說(shuō)明白鷴在宜興國(guó)家森林公園的活動(dòng)區(qū)域較廣。對(duì)白鷴進(jìn)行日活動(dòng)節(jié)律分析，表明白鷴是典型的晝行性動(dòng)物，這與利用紅外相機(jī)對(duì)浙江白鷴活動(dòng)節(jié)律分析結(jié)果一致[27-28]，但兩地活動(dòng)高峰有所不同。

白頸長(zhǎng)尾雉和白鷴兩種珍稀鳥(niǎo)類在公園內(nèi)的分布與棲息地類型和人為干擾有關(guān)。監(jiān)測(cè)中拍攝到的白頸長(zhǎng)尾雉5個(gè)相機(jī)位點(diǎn)生境，均屬于以落葉喬木為優(yōu)勢(shì)種的天然次生林；拍攝到白鷴的10個(gè)相機(jī)位點(diǎn)有9個(gè)屬于天然次生林，僅有1個(gè)屬于人工竹林，表明兩種珍稀鳥(niǎo)類偏好天然形成的林地。相機(jī)位點(diǎn)中有3個(gè)同時(shí)拍到了這兩種鳥(niǎo)類，地理位置均屬于公園境內(nèi)龍池省級(jí)自然保護(hù)區(qū)小黑溝區(qū)域及其附近。該區(qū)域林分保存完好，人為干擾較少，保證了鳥(niǎo)類相對(duì)完整的棲息地。

近年來(lái)，紅外相機(jī)技術(shù)在野生動(dòng)物監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，如何科學(xué)布設(shè)紅外相機(jī)的問(wèn)題亟待解決。肖治術(shù)等[29]提出，根據(jù)監(jiān)測(cè)區(qū)域大小和監(jiān)測(cè)物種活動(dòng)范圍，紅外相機(jī)可采用公頃網(wǎng)格和公里網(wǎng)格2種布設(shè)模式。公里網(wǎng)格法覆蓋面積較大，可涵蓋到不同的海拔梯度和生境類型，能監(jiān)測(cè)到盡可能多的野生動(dòng)物種類；而公頃網(wǎng)格法由于監(jiān)測(cè)地點(diǎn)集中，對(duì)特定物種的種群動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，有著明顯優(yōu)勢(shì)。為進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)宜興國(guó)家森林公園內(nèi)珍稀鳥(niǎo)類的重點(diǎn)監(jiān)測(cè)，今后可將公里網(wǎng)格和公頃網(wǎng)格兩種方法相結(jié)合，在公里網(wǎng)格法監(jiān)測(cè)鳥(niǎo)獸多樣性的基礎(chǔ)上，對(duì)珍稀鳥(niǎo)類經(jīng)常出沒(méi)的區(qū)域，運(yùn)用公頃網(wǎng)格法，增大相機(jī)調(diào)查的密度，以更加全面地了解宜興國(guó)家森林公園內(nèi)珍稀鳥(niǎo)類的活動(dòng)規(guī)律和棲息地選擇等生態(tài)學(xué)問(wèn)題。