四川勿角自然保护区野生鸟兽的红外相机初步监测

张德丞， 和延龙， 冯一帆， 胡建成， 杨彪， 李生强

(1.四川农业大学林学院，成都611130； 2. 四川勿角自然保护区管理处，四川九寨沟623400； 3.四川农业大学生命科学学院，成都611130； 4. 西华师范大学，西南野生动植物资源保护教育部重点实验室，四川南充637002；5. 广西师范大学，广西珍稀濒危动物生态学重点实验室，广西桂林541004)

作为我国生物多样性和自然资源保护的关键区域，自然保护区对于珍稀濒危物种和关键生态系统的保护有不可替代的重要意义。野生动物多样性作为生物多样性监测与保护管理评价的关键指标，野生动物资源的本底调查成为了自然保护区科研监测的基本任务之一(肖治术，2016，2019)。

四川勿角自然保护区建立于1993年，是以保护大熊猫Ailuropodamelanoleuca及其栖息地为主的森林和野生动物类型自然保护区，区内科研调查工作起步较晚，针对区内兽类和鸟类多样性的研究报道并不多。根据2012年《四川勿角自然保护区综合科学考察报告集》(内部资料)，保护区有哺乳动物7目22科75种，鸟类14目47科226种。在此之后，对保护区鸟兽物种的研究报道仅见于姜雪松等(2013)利用样线法和访问法，并结合文献资料记录区内有兽类7目22科72种；胥昌询和张泽钧(2014)采用样线法和固定半径样点法，并结合访问调查及历史资料记录区内有鸟类14目47科226种。这些调查为保护区积累了重要的基础数据和信息，但仍不足以全面反映区内的动物多样性现状，制约了对动物资源的了解和有效保护。

在野生动物资源的调查上，目前已不再局限于样线法、样方法、痕迹法等传统调查方法，新的野生动物监测技术——红外相机技术已广泛应用于野生动物生态学和保护学研究中(O’Connelletal.，2010)。通过合理的布设和长期监测，红外相机技术获得的结果在一定程度上可以作为其他方法的印证和补充(张鹏等，2014；包欣欣，2017；张倩雯等，2018)。近5年来，全国绝大多数国家级自然保护区均建立了红外相机监测网络，在野生动物调查和评估中起到了重要作用(李晟等，2014；肖治术等，2014)。本研究采用红外相机技术，于2014年1月—2018年9月在保护区内开展了兽类和鸟类调查，初步分析区内兽类和鸟类资源的多样性，从而补充和完善采用传统调查方法获得的结果，以更全面客观地反映保护区内的兽类和鸟类资源现状，同时为未来的长期监测工作提供基础资料。

1 研究方法

1.1 研究区概况

四川勿角自然保护区位于四川省九寨沟县的勿角、马家和草地三乡境内，是青藏高原向四川盆地过渡的岷山山系北段的高山峡谷区。地理位置103°59′～104°24′E，32°53′～33°13′N，海拔1 480～4 558 m，总面积362.80 km2(图1)。年平均气温11.0 ℃，1月均温-0.5 ℃，7月均温20.0 ℃，年平均降水量610 mm，≥10 ℃积温3 115 ℃，相对湿度64%，年平均日照1 637.5 h，无霜期224 d。自然植被具有典型的山地垂直带谱特征，主要植被类型有落叶阔叶林、针阔混交林、针叶林、亚高山灌丛、高山灌丛、亚高山草甸、高山草甸及高山流石滩稀疏植被。

1.2 相机布设与数据收集

2014年1月—2018年9月，结合巡护路线，在保护区内人为干扰小、生境类型丰富、物种分布痕迹较多的大灯盏窝、小灯盏窝、文县沟、葫芦沟、甲勿池、马结果等6个区域，共布设65台红外相机，其中，2014年1月28日—12月18日，共布设7台红外相机(Ltl 6210)；2015年5月31日—12月20日，共布设4台红外相机(1台SG-880V、3台Ltl 6210)；2016年4月3日—9月12日共布设8台红外相机(2台SG-880V、6台Ltl 6210)；2017年4月21日—12月30日，共布设25台红外相机(10台SG-880V、15台Ltl 6210)；2018年1月1日—9月22日，共布设21台红外相机(5台L710、8台SG-880V、8台Ltl 6210)。将整个保护区制作成公里网格地图(网格大小为1 km2)，以网格占有率来初步评估物种的分布情况(肖治术等，2019)，研究期间共计39个相机监测位点，涉及26个调查网格，相机位点的海拔为2 046～3 400 m(图1)。红外相机布设时兼顾不同植被类型、海拔、野生动物的分布特点及相机的安全性等因素。相机捆绑在离地面0.5～1.3 m高度的树干上，不设置诱饵。记录每个相机位点的GPS信息(经度、纬度、海拔)和其他小生境信息(动物痕迹、乔木、灌木和草本的种类、盖度和密度等)。相机重要参数设置包括拍摄模式(照片或视频)、连拍(3张)、时间间隔(1 s)、灵敏度(中)等。

图1 四川勿角自然保护区红外相机布设位点Fig. 1 The distribution of infrared camera traps in the Wujiao Nature Reserve， Sichuan

1.3 数据分析

每3个月收集1次数据，同时检查相机的性能并更换储存卡。采集到的影像数据(照片和视频)按照布设年份+相机点位进行分类储存备份，并将影像数据(照片和视频)和相机点位的详细信息上传到四川自然保护区红外相机数据管理信息化平台(http：//www.datawild.cn：9090/Bioplatform/)。通过Camera Data Management System完成对采集的影像物种的识别和相关数据挖掘，最后导出Excel进行综合评估分析。

数据统计中，兽类和鸟类的物种名及其分类主要参考《中国哺乳动物多样性(第2版)》(蒋志刚等，2017)和《中国鸟类分类与分布名录(第三版)》(郑光美，2017)，濒危等级参考世界自然保护联盟(IUCN)红色名录(IUCN，2019)。本研究以“捕获日”作为红外相机工作量的单位，定义为：1台红外相机在野外工作24 h记为1个有效捕获日。利用稀疏化曲线拟合兽类、鸟类及二者物种数与相机捕获日之间的关系，以检验取样是否充分。

利用相对丰富度指数(relative abundance index，RAI)评估物种种群相对数量(Azlan & Sharma，2006；O’Connelletal.，2010)。RAI以红外相机调查中的拍摄率为基础，RAI=Ai/T×100，其中，Ai表示第i类(i=1，……，n)动物的独立有效记录(照片或视频)数；T表示总的相机捕获日(O’Connelletal.，2010)。独立有效记录(照片或视频)的确定标准为同一相机位点含同种个体的相邻有效记录(照片或视频)，间隔时间至少为 30 min(O’Brienetal.，2003)。

采用65台红外相机拍到的所有动物物种来确定兽类和鸟类名录，以26个调查网格为单位来分析物种的相对丰富度和网格占有率。同一调查网格有多台红外相机时，只随机选择其中一台的结果来分析。所有数据统计分析和制图在Office 2016和ArcGIS 10.3上进行处理。

2 结果与分析

2.1 监测情况

本研究期间，累计3 039个相机有效捕获日，共获得照片2 162张，视频774段。其中，含野生动物的有效照片1 911张，有效视频656段。有效照片中野生动物识别到种1 815张，种级识别率94.98%。有效视频中野生动物识别到种605段，种级识别率92.23%。去除同一物种在同一相机位点的连续照片，共获得明确鉴定出物种的独立有效记录723条，其中兽类305条，鸟类418条。单个相机位点拍摄的物种数最少为2种，最多为24种，平均每个位点所拍摄的物种数为5.74种±4.35种。共鉴定出19种兽类和21种鸟类(表1)。

2.2 取样量分析

从相机有效监测日来看，在同一监测时间下，兽类物种数在约2 000个相机有效捕获日时趋于平稳，而鸟类物种数在整个监测期间呈持续增长趋势(图2)。

图2 四川勿角自然保护区兽类、鸟类及二者总物种数与相机有效捕获日的关系Fig. 2 Relationships of species numbers of mammals，birds and the total with efficient camera daysin the Wujiao Nature Reserve， Sichuan

2.3 物种组成

本次红外相机调查共拍摄到19种野生兽类，隶属4目11科，其中灵长目Primates 1种，食肉目Carnivora 8种，偶蹄目Artiodactyla 6种，啮齿目Rodentia 4种。RAI最高的前5位野生兽类依次是毛冠鹿Elaphoduscephalophus(5.13)、隐纹花松鼠Tamiopsswinhoei(1.50)、中华鬣羚Capricornismilneedwardsii(0.87)、花面狸Pagumalarvata(0.87)和大熊猫(0.79)。网格占有率最高的前5位野生兽类依次为毛冠鹿(69.23%)、中华鬣羚(34.62%)、黄喉貂Martesflavigula(26.92%)、大熊猫(23.08%)和花面狸(23.08%)。国家Ⅰ级重点保护野生动物3种：川金丝猴Rhinopithecusroxellana、大熊猫和四川羚牛Budorcastibetanus；国家Ⅱ级重点保护野生动物5种：豹猫Prionailurusbengalensis、黑熊Ursusthibetanus、黄喉貂、中华鬣羚和中华斑羚Naemorhedusgriseus。川金丝猴、大熊猫、黑熊、猪獾Arctonyxcollaris、四川羚牛和中华鬣羚被IUCN列为易危(VU)物种，毛冠鹿和中华斑羚被列为近危(NT)物种(表1)。

表1 四川勿角自然保护区红外相机调查获得的兽类和鸟类记录Table 1 Mammals and birds recorded by infrared camera traps in the Wujiao Nature Reserve， Sichuan

二 形目Piciformes(二)啄木鸟科Picidae6. 大斑啄木鸟Dendrocopos majorLC43(11.54)0.32三 雀形目Passeriformes(三)柳莺科Phylloscopidae7. 黄腰柳莺Phylloscopus proregulusLC11(3.85)0.08(四)鸦科Corvidae8. 灰树鹊Dendrocitta formosaeLC22(7.69)0.169. 星鸦Nucifraga caryocatactesLC11(3.85)0.08(五)噪鹛科Leiothrichidae10. 斑背噪鹛Garrulax lunulatusⅡLC64(15.38)0.4711. 眼纹噪鹛Garrulax ocellatusⅡLC21(3.85)0.1612. 橙翅噪鹛Trochalopteron elliotiiLC284(15.38)1.4213. 黑顶噪鹛Trochalopteron affinisLC246(23.08)0.79(六)鹟科Muscicapidae14. 紫啸鸫Myiophoneus caeruleusLC11(3.85)0.0815. 金色林鸲Tarsiger chrysaeusLC43(11.54)0.2416. 栗腹歌鸲Larvivora brunnea11(3.85)0.08(七)鸫科Turdidae17. 虎斑地鸫Zoothera aureaLC33(11.54)0.2418. 长尾地鸫Zoothera dixoni31(3.85)0.2419. 宝兴歌鸫Turdus mupinensisLC11(3.85)0.0820. 灰头鸫Turdus rubrocanusLC125(19.23)0.63(八)蝗莺科Locustellidae21. 棕褐短翅莺Locustella luteoventrisLC81(3.85)0.39

注：*因物种鉴定困难， 鼠科物种的独立有效记录、网格数及相对丰富度均合并统计； IUCN红色名录： EN. 濒危， VU. 易危， NT. 近危， LC. 无危

Notes：*Mice and rats were not identified to species， the independent effective records， grid numbers and relative abundance of Murine species were aggregated； IUCN Red List： EN. endangered， VU. vulnerable， NT. near threatened， LC. least concern

3 讨论

本研究记录了利用红外相机对四川勿角自然保护区的初步监测结果，获得了保护区部分兽类和鸟类的分布信息。本研究为1993年保护区建立以来首次利用红外相机对区内鸟兽物种的监测记录，证实了部分鸟兽物种在保护区的存在。然而，与最新的研究结果相比，本研究获得的19种兽类和21种鸟类仅分别占已记录到兽类和鸟类物种数的26.39%和9.29%(姜雪松等，2013；胥昌询，张泽钧，2014)。此外有5.02%的照片和7.77%的视频没有鉴定出具体物种，主要是小型啮齿类动物和非鸡形目鸟类，这些动物由于体型太小，尤其是小型啮齿类动物外形相似且大多在夜间活动，仅凭红外相机照片或视频难以进行准确的鉴定，这是红外相机本身的局限性(刘芳等，2012；李晟等，2014)。

红外相机技术应用以来，其对地栖性的大中型兽类和鸟类有较好的监测效果，然而对非地栖性的兽类(如翼手目Chiroptera)、鸟类以及小型兽类(如啮齿目)的监测仍存在一定不足(李晟等，2014)。尽管如此，很多地区在开展红外相机监测工作后，均发现了部分物种的新记录，有效补充了传统方法的调查结果(汪国海等，2016；李佳等，2018；刘佳等，2018；蒋忠军等，2019)。本研究与之前保护区利用传统调查方法调查的结果对比时(姜雪松等，2013；胥昌询，张泽钧，2014)，同样发现鸟兽物种新记录，包括黄腹鼬Mustelakathiah和小麂Muntiacusreevesi2种兽类，以及灰树鹊Dendrocittaformosae、斑背噪鹛、金色林鸲Tarsigerchrysaeus、栗腹歌鸲Larvivorabrunnea、虎斑地鸫Zootheraaurea、宝兴歌鸫Turdusmupinensis和灰头鸫7种鸟类，这进一步表明红外相机监测可以作为传统调查方法的有益补充。因此，今后保护区开展有针对性的物种调查时，建议采用多种调查方法相结合的方式进行，以获得更加准确的结果。

野生动物多样性监测是生物多样性资源管理的基本步骤，是自然保护区开展保护管理工作的基础，及时更新和修订保护区物种名录，也是自然保护区的重要职责之一(吕一河等，2001；肖治术，2016)。通过稀疏化曲线得知本次红外相机监测兽类物种上取样较为充分，表明本研究基本捕获了保护区内数量较多且分布较广的兽类物种。然而，与保护区最新的兽类历史名录(18种食肉目和9种偶蹄目兽类；姜雪松等，2013)相比，本次调查仅分别拍到8种和6种。历史记录的犬科Canidae动物(包括藏狐Vulpesferrilata、赤狐Vulpesvulpes、豺Cuonalpinus)、除豹猫Prionailurusbengalensis之外的其他猫科Felidae动物(包括豹Pantherapardus、金猫Catopumatemminckii、猞猁Lynxlynx、兔狲Felismanul、大灵猫Viverrazibetha)以及麝科Moschidae动物(包括林麝Moschusberezovskii、马麝Moschuschrysogaster)等均未发现，原因可能是保护区物种的原始记录大多来自传统的样线法、痕迹法、访问法等，由于缺乏实体标本，数据的准确性有待考证。另外，未被记录的这些物种在保护区内的种群数量可能极为稀少，而有些物种(如豹)可能已经从该区域消失。本次红外相机监测共拍到5种鸡形目鸟类，保护区历史记录的13种鸡形目鸟类(胥昌询，张泽钧，2014)有8种未出现在本研究结果中，这可能与相机布设所覆盖的海拔区域有关，如绿尾虹雉Lophophoruslhuysii、雪鹑Lerwalerwa、藏雪鸡Tetraogallustibetanus主要在雪线以上活动，而本研究红外相机布设最高海拔仅3 400 m。

红外相机技术在促进我国自然保护区野生动物资源编目调查中发挥着日益重要的作用(肖治术，2016)。本研究获得的数据和信息，进一步完善了保护区内野生动物名录，丰富了动物多样性基础信息，为保护区野生动物的生态学研究和保护管理提供了重要的数据。通过稀疏化曲线分析可知，全面掌握区域性物种多样性需要较长的监测时长才能够得到更客观的评价。因此，在保护区建立一个长期的监测网络对掌握区内的野生动物本底资源、物种多样性波动以及科学研究至关重要。目前，保护区已经开始建立长期稳定的监测网络，以期通过网格化的长时间监测获得更多的后续监测数据。

致谢：四川勿角自然保护区工作人员李谦、刘永华、吴兴明、王玉平、杨长青、张代全、李奉平、李强、王国元、马五云等人参加了红外相机的野外安装和数据回收，在此一并致谢！