張小偉 何歡 王柯

（浙江省森林資源監(jiān)測中心 浙江杭州310020）

1 可變距離樣線法

1.1 樣線法應用概況

盛和林等[1]指出，樣線法是在大范圍內估計中、大型野生動物種群的優(yōu)良方法之一，該方法在我國得到越來越普遍的使用[2,3]。

早期的樣線法調查多采用簡單的路線調查法，獲得的僅僅是野生動物的相對數(shù)量。近30年來，國內越來越多的研究采用絕對數(shù)量的方法[4,5]。

早在1906年，在美國伊利諾斯州的鳥類普查中，Gross 就運用了樣線調查的方法。1930年King 首次提出有效寬度的概念，用鳥類個體到樣線垂直距離的平均值作為有效寬度，從而得到有效面積。直到鳥類的野外調查及相應的密度計算方法有了相當?shù)陌l(fā)展之后，Gates才正式提出“有效寬度”的確切定義，即有效寬度是這樣一種特定的單側樣線寬度，其內未被發(fā)現(xiàn)的動物數(shù)量等于其外被發(fā)現(xiàn)的動物數(shù)量。Hayne 和Gates 根據(jù)鳥類個體距樣線的垂直距離實際觀測值，從數(shù)理統(tǒng)計上提出并發(fā)展了可以嚴格評判的密度估計值以及誤差估計值。1976年，Burnham 等提出了以發(fā)現(xiàn)概率的密度函數(shù)來估計種群密度的方法，其后的發(fā)展主要是圍繞如何模擬發(fā)現(xiàn)概率的密度函數(shù)或發(fā)現(xiàn)函數(shù)。

1979年Laake 等開發(fā)出基于發(fā)現(xiàn)函數(shù)的計算機程序TRANSECT，用以求解樣線調查的種群密度。在此基礎上研制出一種功能更完善的DISTANCE 分析軟件，并獲得了廣泛的應用。

1.2 樣線法的主要類型

樣線法可以分為三種類型：無距離樣線法、固定距離樣線法和可變距離樣線法。

無距離樣線法：選擇調查目標活動頻繁的時段，調查人員以均勻的速度沿樣線行走，統(tǒng)計樣線兩側（包括前方）的動物數(shù)量，不設定樣帶的寬度（w），也不必估計動物個體到樣線的垂直距離（x）。該方法只能相對地估計調查目標種群數(shù)量的多少。

固定距離樣線法：設定樣帶的寬度（w），分別統(tǒng)計該固定寬度以內和以外的動物數(shù)量（xw），即分別統(tǒng)計中心條帶內外的動物，其外的記錄可作為補充參考，以判斷所設寬度是否合理。理想的樣帶寬度是選擇其內的動物個體都能被發(fā)現(xiàn)。

可變距離樣線法：除統(tǒng)計樣線兩側的動物數(shù)量外，直接記錄動物個體距樣線的垂直距離（x）或者通過記錄動物個體距調查人員的距離（r）及方位角（?）間接求得垂直距離（r*sin?）。通過統(tǒng)計獲取有效寬度并計算動物種群密度。

1.3 可變距離樣線法的前提

可變距離樣線法是一種非常實用的調查方法，但是如果應用此方法進行調查時不能滿足使用該方法的前提條件，其結果將會有很大誤差[6]。使用可變距離樣線法的基本前提如下：位于中線上的觀測目標，其可觀測性是充分的，樣線是隨機、或至少是客觀選定的，以確保樣線具有一般性；在觀察者測出觀察目標距離中線的距離之前，目標（動物或動物群）不會有遠離或靠近中線的移動；觀測目標與中線的垂直距離測量準確等。

另外，為了得出探測函數(shù)及其方差的可靠估計值，樣本量（被觀測的目標發(fā)現(xiàn)頻次）必須足夠大。如果樣本太小，其結果在理論上正確，但實際上不可靠[7]。

2 數(shù)據(jù)分析

2.1 研究區(qū)概況

浙江省每隔10年開展一輪陸生野生動物資源調查，以浙閩沿海丘陵單元為例，探討可變距離樣線法在森林鳥類調查中的應用。本地理單元包括寧波市、臺州市、溫州市的部分縣市區(qū)，陸域面積17852km2，地理坐標介于東經(jīng)120°07′至122°16′和北緯27°03′至30°33′之間，野生動物資源豐富。

2.2 數(shù)據(jù)來源

浙江省上一輪陸生野生動物調查采用樣點法和樣線法結合的方案，本輪采用樣點法、固定距離樣線法、可變距離樣線法三種方法結合的方案。方案將浙江省劃分為8個地理單元，每個地理單元內系統(tǒng)布設10km×10km 的抽樣單元，每個抽樣單元內系統(tǒng)布設10 條4km 樣線。浙閩沿海丘陵單元設調查樣線168 條，觀測點133個?？紤]到動物習性，分冬、夏兩次調查。

本文的研究數(shù)據(jù)為浙閩沿海丘陵單元所有樣線冬夏兩次調查觀測到的森林鳥類記錄。一個地理單元樣線數(shù)不夠多，觀測到的樣本數(shù)量有限，選取出現(xiàn)次數(shù)5 次以上的共14 種森林鳥類數(shù)據(jù)通過軟件進行可變距離樣線法分析。

2.3 數(shù)據(jù)分析

調查數(shù)據(jù)分析采用DISTANCE 7.1 軟件。DISTANCE 軟件通過函數(shù)模型對數(shù)據(jù)進行分析計算，在國外許多調查中也得到較好的印證，具有較高的說）服力和可信度。在依照合適的方法取得野外數(shù)據(jù)后，接下來是尋找探測函數(shù)模型，然后以此估計種群密度。

軟件的傳統(tǒng)距離采樣分析引擎（CDS）中具有4 種關鍵函數(shù)分布，即均勻分布（Uniform）、半正態(tài)分布（Half-normal）、風險率分布（Harzard-rate）和負指數(shù)分布（Negative exponential）。由于負指數(shù)分布不符合鳥類的探測函數(shù)有“肩”的分布假設而排除使用[8]，只使用其他3 種分布函數(shù)對每種鳥類的數(shù)據(jù)建模擬合，每個關鍵函數(shù)再用余弦、簡單多項式、厄密多項式進行級數(shù)展開，然后篩選最佳函數(shù)模型[9]。

軟件計算的結果如表1：

表1 14 種鳥類調查數(shù)據(jù)的軟件分析結果單位：m

3 結果與分析

3.1 變異系數(shù)與發(fā)現(xiàn)頻次

從數(shù)據(jù)分析結果可以得出鳥類的發(fā)現(xiàn)頻次越高，變異系數(shù)就越低，呈現(xiàn)明顯的負相關（如圖1）。變異系數(shù)越低鳥類有效距離的離散程度越小，這也說明樣本量大（發(fā)現(xiàn)頻次高）的鳥類其有效距離估算結果更準確。

可變距離樣線法是對所有涉及到個體樣線距離的種群密度計算方法的總結和標準化，可以優(yōu)選出擬合度最高的發(fā)現(xiàn)函數(shù)，得出精確的種群密度。一般要求樣線數(shù)量和每條樣線統(tǒng)計到的個體盡可能多，建議每一個估計值的樣本量最好為30 以上。

圖1 鳥類發(fā)現(xiàn)頻次與變異系數(shù)關系圖

3.2 鳥類的有效寬度

分析結果顯示，鳥類的有效寬度最大為59.99 米，而最小有效寬度為24.95 米。如果用固定距離樣線法來推算鳥類的密度，無論固定距離取值多少，都將產生很大的誤差?？勺兙嚯x樣線法通過多個鳥類個體樣線距離的實際觀測值，推算出的有效寬度可以明顯提高種群密度計算的精確性。

3.3 鳥類有效寬度的影響因素

影響鳥類有效寬度的因素包括鳥類的習性、鳴叫聲音大小、體型大小等。從《中國鳥類野外手冊》[10]摘錄發(fā)現(xiàn)頻次大于30 的6 種鳥類體長信息，分析得出體型大小和有效寬度呈明顯的正相關。另外，鳴叫聲音越大、越不善于隱蔽的鳥類有效寬度越大，反之越小。

4 討論

可變距離樣線法優(yōu)勢明顯，但也存在一些問題：對于調查中垂直距離的記錄主觀性大，調查者對距離的估算誤差會傳導至計算結果；方法要求樣本量（發(fā)現(xiàn)頻次）較大，小樣本的計算結果穩(wěn)定性不高，對于小范圍、短期的調查，這種方法不一定適用；調查者的鳥類識別經(jīng)驗和能力對結果也會產生影響。另外，同一地區(qū)同一種鳥類的計算結果是否可以直接作為固定距離也有待確定。