臺德運 鐘育謙 王 波 王 玄 丁晶晶 常 青*

(1.南京師范大學生命科學學院，南京，210023；2.江蘇省野生動植物保護站，南京，210036；3.宜興市林場，無錫，214234；4.江蘇省林業(yè)科學研究院，南京，211153；5.江蘇揚州城市森林定位研究站，南京，211153)

紅外相機技術是使用紅外感應裝置在無人為干擾的情況下，自動拍攝野生動物靜態(tài)照片和動態(tài)影像的技術與方法[1]。相比于傳統(tǒng)鳥獸調查方法，該技術具有靈敏度高、結果準確、可持續(xù)性和隱蔽性強、非損傷性等優(yōu)點，是監(jiān)測林下活動鳥獸最有效的方法[2-3]。近5年來，我國紅外相機已廣泛應用到野生動物研究的各個領域，在保護區(qū)和森林公園野生動物本底調查與鳥獸多樣性監(jiān)測中發(fā)揮了重要作用[4-9]。在動物行為學研究方面，通過紅外相機監(jiān)測，建立了某些大中型鳥獸行為譜[10-11]，探討其活動節(jié)律[12-13]。在種群生態(tài)研究上，基于紅外相機開展了種群數(shù)量的估算，包括對可識別個體[14]和不可識別個體[15]。此外，通過紅外相機開展了貓科(Felidae)等重點保護動物的專項調查[16-17]。紅外相機作為一種調查手段，結合不同的相機數(shù)據(jù)分析方法和模型，可解決不同的生態(tài)學問題。

宜興國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，屬亞熱帶季風氣候，是江蘇省生物多樣性重點關注區(qū)域之一。為了解宜興國家森林公園野生動物資源狀況，我們于2018年3月—2019年4月采用紅外相機技術，對該區(qū)域林下鳥類和獸類資源進行監(jiān)測調查，以期豐富宜興國家森林公園的生物多樣性資料，為森林公園野生動物的管理和保護提供有效的基礎資料。

1 研究地區(qū)

宜興國家森林公園(119°39′—119°47′E，31°14′—31°20′N)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、溧陽境內的余脈，海拔10—550 m，主峰銅官山海拔521 m。該區(qū)域為亞熱帶季風氣候，具有典型的中亞熱帶北緣地帶性植被，森林覆蓋率較高，野生動植物資源豐富。

2 研究方法

2.1 紅外相機布設

2018年3月—2019年4月，在宜興國家森林公園內以平均2臺/km2的密度布設25個紅外相機監(jiān)測位點(Ltl Acorn 6310)，對森林公園內林下鳥類和獸類多樣性進行連續(xù)監(jiān)測(圖1)。相機布設地點主要選在野生動物經常出沒的區(qū)域，如水源地、獸道等。紅外相機直接捆綁在離地面80 cm左右高度的樹干上，清理鏡頭前方的枯枝雜草，確保相機前方無樹枝或草本植物等遮擋[18]，記錄下每個相機的位點坐標、布設時間及其周圍生境等信息。相機設置為照相+視頻模式，連拍照片2張，錄像時間10 s。相機每3個月更換1次電池及存儲卡，對所拍攝的影像資料進行歸類整理。

圖1 江蘇宜興國家森林公園地理位置及公園內紅外相機位點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《中國哺乳動物多樣性(第二版)》[19]和《中國鳥類分類與分布名錄(第三版)》[20]對有效照片和有效視頻進行動物物種鑒定，記錄照片的拍攝日期、時間、溫度及物種種類、數(shù)量、性別和行為。動物的地理分布型參照《中國動物地理》[21]。

獨立有效照片為同一個相機監(jiān)測點拍攝到的不同物種的有效照片或不能個體識別的同種個體間隔時間大于30 min的有效照片[22]。將各物種的獨立有效照片與動物獨立有效照片總數(shù)的百分比作為各個物種相對豐富度(relative abundance index，RAI)[23]，用來表示公園內鳥獸群落組成和各物種的相對多度。式中，Ai表示第i(i=1，2，3…32)種動物出現(xiàn)的獨立有效照片數(shù)，N表示獨立有效照片總數(shù)。

選擇公園內活動節(jié)律典型且相對豐富度較高的4種動物，以2 h作為時間段，計算每種動物時間段相對豐富度(time-period relative abundance index，TRAI)，以分析其日活動節(jié)律[24]。式中Tij表示第i種(i=1，2，3…32)動物出現(xiàn)在第j時間段(j=1，2，3…12)內的獨立有效照片數(shù)量，Ni表示第i種物種獨立有效照片總數(shù)。

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

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

3 研究結果

3.1 物種組成

2018年3月—2019年4月，宜興國家森林公園累計相機工作日共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%；獨立有效照片565張，占有效照片總數(shù)28.83%。記錄到鳥獸物種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家三有動物8種，其中獨立有效照片最多的是果子貍(Pagumalarvata)，相機拍攝位點數(shù)最多的是小麂(Muntiacusreevesi)。記錄到的鳥類包括國家Ⅰ級重點保護鳥類白頸長尾雉(Syrmaticusellioti)、國家Ⅱ級重點保護鳥類白鷴(Lophuranycthemera)和其他國家三有動物17種，其中獨立有效照片最多的是紅脅藍尾鴝(Tarsigercyanurus)，相機拍攝位點數(shù)最多的是山斑鳩(Streptopeliaorientalis)(表1)。

3.2 物種豐富度

宜興國家森林公園紅外相機監(jiān)測到的獸類中相對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%)；相機位點出現(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)測到的鳥類中相對豐富度和拍攝率最高的為紅脅藍尾鴝(12.92%，1.12%)；相機位點出現(xiàn)率最高的為山斑鳩(0.48)；相對豐富度、拍攝率和相機位點出現(xiàn)率均最低的鳥類有7種，包括紅嘴藍鵲(Urocissaerythrorhyncha)、藍歌鴝(Larvivoracyane)等(0.18%，0.02%，0.04)(表1)。

表1 宜興國家森林公園紅外相機調查鳥獸名錄

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

續(xù)表1

續(xù)表1

3.3 鳥獸多樣性

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

3.4 常見物種的日活動節(jié)律

選取宜興國家森林公園內相對豐富度較高的4種動物進行日活動節(jié)律分析。從圖2可以看出，白鷴和紅脅藍尾鴝為典型的晝行性動物，并均在6：00—18：00活動，但活動高峰有所不同，其中白鷴為6：00—8：00，紅脅藍尾鴝為12：00—14：00；果子貍為典型的夜行性動物，大多于18：00到次日6：00活動，活動高峰出現(xiàn)在20：00—22：00；華南兔雖主要在夜間活動，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。

表2 宜興國家森林公園多樣性指數(shù)

Tab.2 Yixing National Forest Park diversity

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

3.5 紅外相機工作日與物種數(shù)曲線

從相機工作日和物種數(shù)曲線可以看出(圖3)，相同監(jiān)測環(huán)境下，獸類在4 000個工作日時曲線趨于平行，獸類物種數(shù)趨于飽和；鳥類監(jiān)測在達到5 000個工作日時曲線趨于平行，鳥類的物種數(shù)趨于飽和?？傮w來看，當相機工作日達到5 000左右時鳥獸的物種數(shù)均達到飽和。

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

4 討論

江蘇宜興國家森林公園為期13個月的紅外相機監(jiān)測共拍攝照片16 687張，其中有效照片1 960張，僅占照片總數(shù)11.75%。通過分析照片得出，因太陽光直射誤拍的照片占無效照片的一半以上。因此在選擇紅外相機安裝的方向和角度時，除考慮能否拍到野生動物外，也應考慮太陽光照對相機拍攝的影響，以提高紅外相機拍攝效率。

近年來在江蘇省新發(fā)現(xiàn)的國家Ⅰ級重點保護鳥類白頸長尾雉和國家Ⅱ級重點保護鳥類白鷴[7-8]，這次都有記錄到。本次監(jiān)測多次拍攝到白鷴繁殖期及育雛期時，成年雌雄性集群、成年雌性帶領亞成體個體覓食以及白鷴亞成體雄性個體單獨活動的照片和視頻，說明白鷴已在宜興國家森林公園形成了穩(wěn)定的繁殖種群。白鷴在宜興國家森林公園的棲息地，以殼斗科(Fagaceae)為優(yōu)勢種的常綠落葉闊葉混交林為主，偶見于以毛竹(Phyllostachysedulis)為優(yōu)勢種的毛竹林，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個相機監(jiān)測點有10個點記錄到白鷴，占監(jiān)測點總數(shù)的40.0%，海拔跨度從140 m到300 m，說明白鷴在宜興國家森林公園的活動區(qū)域較廣。對白鷴進行日活動節(jié)律分析，表明白鷴是典型的晝行性動物，這與利用紅外相機對浙江白鷴活動節(jié)律分析結果一致[27-28]，但兩地活動高峰有所不同。

白頸長尾雉和白鷴兩種珍稀鳥類在公園內的分布與棲息地類型和人為干擾有關。監(jiān)測中拍攝到的白頸長尾雉5個相機位點生境，均屬于以落葉喬木為優(yōu)勢種的天然次生林；拍攝到白鷴的10個相機位點有9個屬于天然次生林，僅有1個屬于人工竹林，表明兩種珍稀鳥類偏好天然形成的林地。相機位點中有3個同時拍到了這兩種鳥類，地理位置均屬于公園境內龍池省級自然保護區(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，保證了鳥類相對完整的棲息地。

近年來，紅外相機技術在野生動物監(jiān)測中的應用越來越廣泛，如何科學布設紅外相機的問題亟待解決。肖治術等[29]提出，根據(jù)監(jiān)測區(qū)域大小和監(jiān)測物種活動范圍，紅外相機可采用公頃網格和公里網格2種布設模式。公里網格法覆蓋面積較大，可涵蓋到不同的海拔梯度和生境類型，能監(jiān)測到盡可能多的野生動物種類；而公頃網格法由于監(jiān)測地點集中，對特定物種的種群動態(tài)監(jiān)測，有著明顯優(yōu)勢。為進一步加強對宜興國家森林公園內珍稀鳥類的重點監(jiān)測，今后可將公里網格和公頃網格兩種方法相結合，在公里網格法監(jiān)測鳥獸多樣性的基礎上，對珍稀鳥類經常出沒的區(qū)域，運用公頃網格法，增大相機調查的密度，以更加全面地了解宜興國家森林公園內珍稀鳥類的活動規(guī)律和棲息地選擇等生態(tài)學問題。